一种矿热炉三相电极功率测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102478602A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102478602A(43)申请公布日2012.05.30(21)申请号201010561311.7(22)申请日2010.11.26(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市左家垅麓山南路932号(72)发明人桂卫华贺建军唐春霞阳春华李沛喻寿益(74)专利代理机构中南大学专利中心43200代理人胡燕瑜(51)Int.Cl.G01R21/06(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图11页(54)发明名称一种矿热炉三相电极功率测量方法(57)摘要一种矿热炉三相电极功率测量方法，包括电压互感器、电流互感器、电源中心点电路、一次电压变送器、一次电流变送器、一次有功功率变送器、熔池中心点电路、熔池电压变送器、模拟量输入模块、可编程控制器PLC及工控机。本发明通过构建电源中心点电路获得三相电炉变压器的中心点，通过构建熔池中心点电路获得矿热炉的熔池中心点，各变送器将采集的电压、电流、功率信号转换为标准电流信号后送至可编程控制器PLC的模拟量输入模块，PLC主机通过工业以太网（或MPI）把这些数据传给工控机，工控机根据三相电极功率模型求得各电极的有功功率。该方法实现了三相变压器供电矿热炉的三相电极功率的有效测量和平衡控制，稳定了炉况，降低了电耗。CN1024786ACN102478602A权利要求书1/2页1.一种矿热炉三相电极功率测量方法，其特征在于：硬件电路由电流互感器（1）、电压互感器（2）、电源中心点电路(3)、一次电压变送器(10)、一次电流变送器(8)、一次有功功率变送器(9)、熔池中心点电路(7)、熔池电压变送器(11)、可编程控制器PLC（12）以及工控机（13）组成，电压互感器（2）的一次线圈并接在三相电炉变压器（4）高压侧对应的输入端子上，电压互感器(2)的二次线圈与电源中心点电路（3）的对应端子相连，以获得三相电炉变压器（4）的中心点，一次电压变送器（10）与电源中心电路（3）对应的输出端相连，以采集一次侧的相电压,一次电压变送器（10）的输出端与可编程控制器PLC（12）的模拟量输入端相连，电流互感器（1）的一次线圈串接在三相电炉变压器（4）高压侧对应的输入端子上，电流互感器（1）的电流输出端与一次电流变送器（8）的输入端相连，以采集一次侧的相电流,一次电流变送器（8）的输出端与可编程控制器PLC（12）的模拟量输入端相连,一次有功功率变送器（9）的电流输入端与电流互感器（1）对应的电流输出端相连，一次有功功率变送器（9）的电压输入端与电源中心点电路（3）对应的输出端相连，一次有功功率变送器（9）的输出端与可编程控制器PLC（12）的模拟量输入的输入端相连，熔池中心点电路（7）以获得矿热炉熔池的中心点，熔池电压变送器（11）的输入端与熔池中心点电路（7）的对应输出端相连，熔池电压变送器（11）的输出端与可编程控制器PLC（12）的模拟量输入端相连；三相电极功率模型（14）根据所采集的一次相电压、一次相电流、一次相有功功率以及熔池电压值按以下步骤计算：用一次相电压乘以一次相电流计算出一次侧三相供电电源的视在功率，，；用每一相的有功功率除以对应相的视在功率得到一次测三相电源每一相的功率因数及对应的功率因数角；用每一相电源的视在功率乘以对应相功率因数角的正弦函数值得到一次侧每一相的无功功率，，；将每一相有功功率求和得到三相电源总有功功率，将每一相无功功率求和得到三相电源总无功功率，由总负荷计算公式求得变压器容量S；用一次相电流乘以变压器变比的平方得到与对应相相连的电极电流，，，用电极电流，，乘以对应的电极电压得到每一相电极的视在功率，，；用一次侧每一相的有功功率减去变压器的每一相的空载损耗和铜损耗得到每一相电极的有功功率Pa、Pb、Pc。2.根据权利1所述的矿热炉三相电极功率测量方法，其特征在于：所述的电源中心点电路（3）由三个阻值为1M欧、额定功率为1/4W的高精密金属模电阻R1，R2，R3接成对称星型，对称星形电阻负载的公共连接点为电炉变压器的中心点N,电源中心点电路（3）对应2CN102478602A权利要求书2/2页的输出端子为电压互感器（2）的输出端L1、L2、L3及电炉变压器的中心点N。3.根据权利1所述的矿热炉三相电极功率测量方法，其特征在于：所述的熔池中心点电路（7）是在矿热炉炉底三相电极的几何中心上插入耐高温、耐腐蚀、导电性强的钼电极引出熔池中心点N´，铜瓦与三相电极A、B、C的连接点a、b、c和熔池中心点N´为熔池中心点电路的输出端。4.根据权利1所述的矿热炉三相电极功率测量方法，其特征在于：变送器采集电压、电流和功率信号，并将其转换为4-20mA的标准信号