一种矿热炉炉况数字化管理系统、控制方法及其监测装置制造方法及图纸

技术编号:14011095 阅读:89 留言:0更新日期:2016-11-17 12:03
本发明专利技术公开了一种矿热炉炉况数字化管理系统、控制方法及其监测装置,其目的在于合理设置和控制电气参数,由此解决产品的产量、电耗和产品品质的技术问题。本发明专利技术采用FFT算法,将采集卡将采集得到的电压、电流参数运用FFT算法计算得到变压器两侧电压、电流的基波及直流、2~31次谐波的幅值、频率、相位等参数,可实现对电压谐波的实时分析,实现电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、零序电压、零序电流的监测。同时可对炉况各类参数进行实时监测,实现数据的计算、显示、存储,可对炉况各类参数进行历史数据的访问与分析,实现电压、电流不平衡等事件的预警,同时提供大容量的存储空间及便捷的数据存储及导出功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矿热炉炉况数字化管理系统、控制方法及其监测装置
技术介绍
矿热炉是将电能转换为冶炼热能的大功率电气设备,矿热炉运行过程中的电气参数直接反映和影响着其运行状况的优劣,也直接影响着产品的产量、电耗和产品品质,因此,合理设置和控制电气参数无疑具有重要的现实意义。现有的炉况检测技术是基于综合电量检测模块开发的系统,综合电量检测模块在数据存储、显示、报表打印、越限报警等方面存在不足,基于FFT算法的矿热炉数字化管理系统采用采集卡PCI-9111,采集得到变压器两侧三相的电压、电流参数以及电极的电压、电流参数,运用FFT算法计算得到幅值、频率、相位等参数,基于这些参数计算出的变压器两侧的有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、不平衡度以及电弧功率、操作电阻等多种实时参数,为了完成数据的计算、显示、存储、报警等功能,有必要研究一种矿热炉炉况数字化管理系统。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷,本专利技术提供了一种矿热炉炉况数字化管理系统、控制方法及其监测装置,其目的在于合理设置和控制电气参数,由此解决产品的产量、电耗和产品品质的技术问题。为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种矿热炉炉况数字化管理系统,其特征在于,包括:变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器、变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈、电极线电压测量装置和监测装置,所述监测装置分别与所述变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器,所述变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈以及所述电极线电压测量装置电连接;所述变压器一次侧第一电压互感器用于检测变压器一次侧三相线电压,并将变压器一次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器一次侧电流互感器用于检测变压器一次侧三相相电流,并将变压器一次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧第二电压互感器用于检测变压器二次侧三相线电压,并将变压器二次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧PCB空芯线圈用于检测变压器二次侧三相相电流,并将变压器二次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述电极线电压测量装置用于检测电极端口的三相线电压,并将电极端口的三相线电压参数提供给所述监测装置;所述监测装置用于接收变压器一次侧三相线电压参数,变压器一次侧三相相电流参数,变压器二次侧三相线电压参数,变压器二次侧三相相电流参数以及电极端口的三相线电压参数;完成电压、电流信号的采样、存储,基于采样得到的电压、电流数据,完成电弧炉炉内运行参数的计算,并将数据存储起来,用于参数的显示、查阅以及预警等功能。优选地,提供了一种矿热炉炉况数字化管理系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、设定采样率,采集并存储变压器一次侧和二次侧的电压、电流参数,以及电极端口电压参数;步骤二、基于存储的电压、电流参数,运用FFT算法计算得到电压、电流的基波幅值、基波频率、基波相位、以及电压、电流的直流分量幅值和2~31次谐波的幅值;步骤三、根据电压、电流的基波幅值、基波频率、基波相位、以及电压、电流的直流分量幅值和2~31次谐波的幅值,计算出的变压器两侧的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及不平衡度多种实时参数,基于电弧炉等效电路模型,计算得出电弧电压、电弧电流、电弧阻抗,实现炉的实时监测;步骤四、对数据库系统进行管理操作,实现炉况参数历史数据的绘制和分析,实现电压、电流不平衡事件的预警功能。优选地,所述矿热炉炉况数字化管理系统的控制方法的步骤二中,包括以下步骤:(1)对采样数组过零检测,由负变为正,选择第一个大于或等于0的数作为第一个点,依次向后取点,共取N个采集点,得到一个长度为N的数组UAB(n);(2)生成hanning窗函数,汉宁窗的表达式如下 w ( n ) = 0.5 ( 1 - c o s ( 2 π n N - 1 ) ) , 0 ≤ n ≤ N - 1 ]]>代入采样点数N,可得到一组长度为N的数组w(n)。(3)UAB(n)与w(n)进行点乘,得到一个新的长度为N数列如下U′AB(n)=w(n)*UAB(n),0≤n≤N-1(4)将新数组UAB’(n)通过快速傅里叶变换,得到一个复数数组FFTUAB(n)FFTUAB(n)=fft(U′AB(n))这个复数数组是在全频域的,取数组的一半得到长度为N/2的单边复数谱FFTUAB′ FFTU A B ′ ( n ) = 2 * FFTU A B ( n ) N , 0 ≤ n ≤ N / 2 - 1 ]]>根据单边复数谱求单边幅值谱即复数幅值FFTmag(n),单边功率谱即幅值的平方FFTpower(n)如下FFTmag(n)=abs(FFTUAB′(n)),0≤n≤N/2-1FFTpower(n)=FFTmag(n)2,0≤n≤N/2-1(5)找出单边功率谱数组FFTpower(n)中值最大的元素,坐标为I,由此可求得归一化校正后的基波频率f、基波幅值magcorrect、基波相位phasecorrect,其中基波相位phasecorrect在–π~π范围内,f’为频域校正频率,fs为采样率,由采集卡驱动程序设定, f ′ = A 1 + A 2 + A 3 + A 4 + A 5 B ]]> f = A 1 + 本文档来自技高网...
一种矿热炉炉况数字化管理系统、控制方法及其监测装置

【技术保护点】
一种矿热炉炉况数字化管理系统,其特征在于,包括:变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器、变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈、电极线电压测量装置和监测装置,所述监测装置分别与所述变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器,所述变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈以及所述电极线电压测量装置电连接;所述变压器一次侧第一电压互感器用于检测变压器一次侧三相线电压,并将变压器一次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器一次侧电流互感器用于检测变压器一次侧三相相电流,并将变压器一次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧第二电压互感器用于检测变压器二次侧三相线电压,并将变压器二次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧PCB空芯线圈用于检测变压器二次侧三相相电流,并将变压器二次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述电极线电压测量装置用于检测电极端口的三相线电压,并将电极端口的三相线电压参数提供给所述监测装置;所述监测装置用于接收变压器一次侧三相线电压参数,变压器一次侧三相相电流参数,变压器二次侧三相线电压参数,变压器二次侧三相相电流参数以及电极端口的三相线电压参数;完成电压、电流信号的采样、存储,基于采样得到的电压、电流数据,完成电弧炉炉内运行参数的计算,并将数据存储起来,用于参数的显示、查阅以及预警功能。...

【技术特征摘要】
1.一种矿热炉炉况数字化管理系统,其特征在于,包括:变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器、变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈、电极线电压测量装置和监测装置,所述监测装置分别与所述变压器一次侧第一电压互感器和电流互感器,所述变压器二次侧第二电压互感器和PCB空芯线圈以及所述电极线电压测量装置电连接;所述变压器一次侧第一电压互感器用于检测变压器一次侧三相线电压,并将变压器一次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器一次侧电流互感器用于检测变压器一次侧三相相电流,并将变压器一次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧第二电压互感器用于检测变压器二次侧三相线电压,并将变压器二次侧三相线电压参数提供给所述监测装置;所述变压器二次侧PCB空芯线圈用于检测变压器二次侧三相相电流,并将变压器二次侧三相相电流参数提供给所述监测装置;所述电极线电压测量装置用于检测电极端口的三相线电压,并将电极端口的三相线电压参数提供给所述监测装置;所述监测装置用于接收变压器一次侧三相线电压参数,变压器一次侧三相相电流参数,变压器二次侧三相线电压参数,变压器二次侧三相相电流参数以及电极端口的三相线电压参数;完成电压、电流信号的采样、存储,基于采样得到的电压、电流数据,完成电弧炉炉内运行参数的计算,并将数据存储起来,用于参数的显示、查阅以及预警功能。2.一种矿热炉炉况数字化管理系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、设定采样率,采集并存储变压器一次侧和二次侧的电压、电流参数,以及电极端口电压参数;步骤二、基于存储的电压、电流参数,运用FFT算法计算得到电压、电流的基波幅值、基波频率、基波相位、以及电压、电流的直流分量幅值和2~31次谐波的幅值;步骤三、根据电压、电流的基波幅值、基波频率、基波相位、以及电压、电流的直流分量幅值和2~31次谐波的幅值,计算出的变压器两侧的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及不平衡度多种实时参数,基于电弧炉等效电路模型,计算得出电弧电压、电弧电流、电弧阻抗,实现炉的实时监测;步骤四、对数据库系统进行管理操作,实现炉况参数历史数据的绘制和分析,实现电压、电流不平衡事件的预警功能。3.根据权利要求2所述的矿热炉炉况数字化管理系统的控制方法,其特征在于,所述步骤二中,包括以下步骤:(1)对采样数组过零检测,由负变为正,选择第一个大于或等于0的数作为第一个点,依次向后取点,共取N个采集点,得到一个长度为N的数组UAB(n);(2)生成hanning窗函数,汉宁窗的表达式如下 w ( n ) = 0.5 ( 1 - c o s ( 2 π n N - 1 ) ) , 0 ≤ n ≤ N - 1 ]]>代入采样点数N,可得到一组长度为N的数组w(n)。(3)UAB(n)与w(n)进行点乘,得到一个新的长度为N数列如下U′AB(n)=w(n)*UAB(n),0≤n≤N-1(4)将新数组UAB’(n)通过快速傅里叶变换,得到一个复数数组FFTUAB(n)FFTUAB(n)=fft(U′AB(n))这个复数数组是在全频域的,取数组的一半得到长度为N/2的单边复数谱FFTUAB′ FFTU A B ′ ( n ) = 2 * FFTU A B ( n ) N , 0 ≤ n ≤ N / 2 - 1 ]]>根据单边复数谱求单边幅值谱即复数幅值FFTmag(n),单边功率谱即幅值的平方FFTpower(n)如下FFTmag(n)=abs(FFTUAB′(n)),0≤n≤N/2-1FFTpower(n)=FFTmag(n)2,0≤n≤N/2-1(5)找出单边功率谱数组FFTpower(n)中值最大的元素,坐标为I,由此可求得归一化校正后的基波频率f、基波幅值maggcorrect、基波相位phasecorrect,...

【专利技术属性】
技术研发人员:张明李玲龙胡斐然
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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