冶炼电炉电气参数在线测量系统技术方案

本发明专利技术涉及冶炼电炉技术领域，尤其是冶炼电炉电气参数在线测量系统，包括计算机监控系统、CAN总线和三组电气参数测量电路板，三组电气参数测量电路板均通过CAN总线连接计算机监控系统，电气参数测量电路板包括MCU、交流信号转换模块、交流信号采集处理模块、温度控制模块和看门狗，交流信号转换模块通过交流信号采集处理模块连接MCU，温度控制模块和看门狗均连接MCU。本发明专利技术有益效果：本发明专利技术利用串行通信CAN总线建立通讯网络，能满足实时性、远距离通讯及可扩展性的需求，而且能有效降低成本、缩短开发时间，计算机监控软件的设计利用LabWindows/CVI为软件开发工具，采用多线程结构的软件设计方法，大大提高了系统的响应速度。

On-line measurement system for electric parameters of smelting electric furnace

The invention relates to the technical field of smelting electric furnace, especially the on-line measurement system of electric parameters of smelting electric furnace, including computer monitoring system, CAN bus and three sets of electrical parameters measuring circuit board. The three sets of electrical parameter measuring circuit boards are connected to the computer monitoring system through the CAN bus, and the electrical parameter measurement circuit board includes MCU and intersection. The flow signal conversion module, the AC signal acquisition and processing module, the temperature control module and the watchdog, the AC signal conversion module connects to the MCU by the AC signal acquisition and processing module, and both the temperature control module and the watchdog are connected to the MCU. The invention has beneficial effect: the invention uses the serial communication CAN bus to establish the communication network, which can meet the needs of real-time, long-distance communication and extensibility, and can effectively reduce the cost and shorten the development time. The design of computer monitoring software uses LabWindows/CVI as the software development tool and the software of multi thread structure. The design method greatly improves the response speed of the system.

【技术实现步骤摘要】
冶炼电炉电气参数在线测量系统
本专利技术涉及冶炼电炉
，尤其是冶炼电炉电气参数在线测量系统。
技术介绍
通常冶金行业中采用的冶炼电炉都是大型耗能装置，有的炼钢电弧炉容量高达5000kVA，交变电流达2000A以上。强大的交流电流，严重的电磁干扰，复杂的二次布线网络，以及恶劣的高温环境，给电炉电气参数的准确测量带来极大的困难，使之成为电力工业一直在攻克的重大难题。本课题主要是针对冶炼电炉电气参数测量问题所展开，研究的切入点包括：大电流测量方案的设计、电气参数测量方案的确定。目前，国内对冶炼电炉二次侧大电流的测量，除了采用大型电流互感器外，通常采用变压器带三次绕组和将一次侧高压互感器抽头的办法，这几种方法虽能有效地实现大电流的测量，但仍存在以下不足：(1)大型电流互感器电流互感器变比大所导致的结果：首先能耗大，每台大型的互感器相当于一个大的耗能电炉，长期安装在电路中要耗掉大量的电能；其次成本高，由于直流互感器采用大量的铜线绕成，从而使制造成本较高；最后体积大，重量大，安装麻烦且测量精度低。(2)变压器带三次绕组法此方法虽然能较准确的测控母线上的电流值，但付出的代价却相当大：比如25000kVA的电炉变压器，增加三次绕组后，体积约增大1/3，不仅增加铁心、铜线重量和占地空间，仅变压器用油就比无三次绕组时增加十几吨，增加的电量损耗大于5％，造价也相应高出几十万元。(3)变压器一次侧装互感器并抽头法此方法的理论基础，建立在变压器功率恒定且二次电压不变的假设之上。而炼钢过程中炉况的不断变化导致变压器功率变化，从而二次电流急剧增高，烧毁变压器。大型变压器本身是一个大的电抗器，二次电流需要一定的延时，才能反映一次电流的变化，故该方法不能及时准确地反映变压器二次电流的实际动态状况，采用分流技术对冶炼电炉短网电流进行测量。经分流后的电流将大大减小，测量端只通过小型互感器即可，这样不仅可以减小能耗，降低成本，而且结构紧凑。冶炼电炉的安全、可靠、准确和经济运行必须依靠安装在生产现场上的监测电压、电流、功率、电能、功率因数、频率、相位等电气参数的仪器仪表来保证。随着微处理技术、数字化测量技术和通讯技术的飞速发展，对交流电气参数测试系统智能化、自动化和网络化的要求也越来越高。在国外，研制生产的电气参数现场综合测试仪已基本解决了一系列现场电量参数的检测问题，并能接近在实验室检测的水平。如：德国EMH公司推出的PTS1.1、PTS1.3型多功能电能表现场检测装置，澳大利亚红相电力设备公司生产的679型0.1级现场测试仪，这些产品可测量各种电能参数、自动量程切换、采用全数字处理，抗干扰能力强。上述这两种现场测试仪器虽然准确性高，但功能单一，价格昂贵。在国内，电气参数现场测试仪的研制生产受到我国电力工业飞速发展的影响，制造水平不断提高，如以深圳科陆公司为代表的CL302系列三相电测量仪表检测装置、南京丹迪克公司的DK系列三相电测量仪表检测装置，这些产品从单一的电能计量现场测试发展到多功能可检测电压、电流、功率、频率、相位等多种功能的现场测试仪器。但这些产品一方面存在体积大、重量重、操作繁琐、成本价格也较高。另一方面在产品的稳定性、可靠性还需进一步改进完善提高。因此，对于上述问题有必要提出冶炼电炉电气参数在线测量系统。
技术实现思路
本专利技术目的是克服了现有技术中的不足，提供了冶炼电炉电气参数在线测量系统。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现：冶炼电炉电气参数在线测量系统，包括计算机监控系统、CAN总线和三组电气参数测量电路板，三组电气参数测量电路板均通过CAN总线连接计算机监控系统，所述电气参数测量电路板包括MCU、交流信号转换模块、交流信号采集处理模块、温度控制模块和看门狗，所述交流信号转换模块通过交流信号采集处理模块连接MCU，所述温度控制模块和看门狗均连接MCU。优选地，所述交流信号转换模块包括电流互感器、电压互感器和抗混叠滤波器，所述电流互感器、电压互感器均连接抗混叠滤波器。优选地，所述MCU连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过CAN总线连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过MAX232连接上位机。优选地，所述MCU还连接有系统数据通信模块和电源检测电路。优选地，所述MUC采用AT89S52单片机。优选地，所述交流信号采集处理模块采用ATT7022电能计量芯片，其中信号处理结果由ATT7022电能计量芯的SPI口传送给MCU，MCU通过CAN总线与上位机进行通讯，在测量过程中，对电量需要进行温度补偿。优选地，所述温度控制模块采用DS18B20温度传感器对环境温度及母线温度进行测量。优选地，所述看门狗采用MAX1232芯片，并对MCU的电源供电及软件的执行进行监控。优选地，所述CAN总线与上位机之间通过网络适配器CAN/RS232进行实时通信，完成全分布式多机通讯。优选地，所述计算机监控系统包括单片机控制系统和计算机监控软件，所述单片机控制包括ATT7022的操作模块、DS18B20的操作模块、串口初始化模块、主程序模块；计算机监控软件采用LabWindows/CVI虚拟仪器软件开发工具，采用双线程结构，次线程完成软件与硬件的通信、数据交换及数据处理；主线程完成软件与操作用户的交互及数据记录。本专利技术有益效果：本专利技术利用串行通信CAN总线建立通讯网络，能满足实时性、远距离通讯及可扩展性的需求，而且能有效降低成本、缩短开发时间，计算机监控软件的设计利用LabWindows/CVI为软件开发工具，采用多线程结构的软件设计方法，大大提高了系统的响应速度。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的结构框图；图2是本专利技术的电气参数测量电路板结构框图；图3是本专利技术的数据转换结构图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1并结合图2和图3所示，冶炼电炉电气参数在线测量系统，包括计算机监控系统、CAN总线和三组电气参数测量电路板，三组电气参数测量电路板均通过CAN总线连接计算机监控系统，所述电气参数测量电路板包括MCU、交流信号转换模块、交流信号采集处理模块、温度控制模块和看门狗，所述交流信号转换模块通过交流信号采集处理模块连接MCU，所述温度控制模块和看门狗均连接MCU。进一步的，所述交流信号转换模块包括电流互感器、电压互感器和抗混叠滤波器，所述电流互感器、电压互感器均连接抗混叠滤波器，所述MCU连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过CAN总线连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过MAX232连接上位机。其中，所述MCU还连接有系统数据通信模块和电源检测电路，所述MUC采用AT89S52单片机，所述交流信号采集处理模块采用ATT7022电能计量芯片，其中信号处理结果由ATT7022电能计量芯的SPI口传送给MCU，MCU通过CAN总线与上位机进行通讯，在测量过程中，对电量需要进行温度补偿。此外，所述温度控制模块采用DS18B20温度传感器对环境温度及母线温度进行测量，所述看门狗采用MAX1232芯片，并对MCU的电源供电及软件的执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：包括计算机监控系统、CAN总线和三组电气参数测量电路板，三组电气参数测量电路板均通过CAN总线连接计算机监控系统，所述电气参数测量电路板包括MCU、交流信号转换模块、交流信号采集处理模块、温度控制模块和看门狗，所述交流信号转换模块通过交流信号采集处理模块连接MCU，所述温度控制模块和看门狗均连接MCU。

【技术特征摘要】
1.冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：包括计算机监控系统、CAN总线和三组电气参数测量电路板，三组电气参数测量电路板均通过CAN总线连接计算机监控系统，所述电气参数测量电路板包括MCU、交流信号转换模块、交流信号采集处理模块、温度控制模块和看门狗，所述交流信号转换模块通过交流信号采集处理模块连接MCU，所述温度控制模块和看门狗均连接MCU。2.如权利要求1所述的冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：所述交流信号转换模块包括电流互感器、电压互感器和抗混叠滤波器，所述电流互感器、电压互感器均连接抗混叠滤波器。3.如权利要求1所述的冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：所述MCU连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过CAN总线连接CAN总线驱动器，所述CAN总线驱动器通过MAX232连接上位机。4.如权利要求1所述的冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：所述MCU还连接有系统数据通信模块和电源检测电路。5.如权利要求1所述的冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：所述MUC采用AT89S52单片机。6.如权利要求1所述的冶炼电炉电气参数在线测量系统，其特征在于：所述交流信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹燕，郝迎吉，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61