矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开的矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，基于增产降耗为目的，通过有线网络链路实时接收电压互感器、电流互感器采集的三相电压、电流信号，完成与数据处理器通讯和矿热炉自动化系统的通讯，以及对矿热炉各项电气参数进行采集，并进行信息化处理，采集形成各项有效数据库和数据自动分析和应用功能，提高生产制造过程中关键环节的自动化操作水平，减少人为因素，提高生产稳定性，为冶炼生产过程控制自动化提供必要的数据支撑，可实现电炉变压器低压侧短网三相电流测量，获得精确的电极电流，从而实现电弧炉电极准确升降调节，为矿热炉冶炼过程的炉况判断提供有效数据，为矿热炉行业的控制自动化、信息化提供了坚实的基础保障。

Information acquisition system for installation and commissioning of submerged arc furnace

【技术实现步骤摘要】
矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统
本技术涉及矿热炉安装调试
，尤其涉及矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统。
技术介绍
目前，矿热炉所用的特种变压器容量大多在25500～81000kVA，接入电压为110kV及以上。矿热炉变压器由3个单相变压器组成，围圈式分相安装在电弧炉周围，受电弧炉恶劣运行环境影响，电炉变压器周围温度高、灰尘大、磁场强。矿热炉变压器低压侧出线铜排多、空间狭小、多路导流铜排并联输出，排列方式多样，电流互感器安装困难，无法采用整体测量方案；矿热炉变压器低压侧电流大，最大达数十万安培。由于矿热炉变压器低压侧具有工作电流极大、动态范围宽、多路电流并联输出、空间狭小、干扰大等特点，很难进行精确的测量方式，并且在宽动态范围下测量精度也无法满足要求。现有技术的矿热炉低压侧电气数据的采集系统，大都基于商业模拟量采集板+工控机的架构，由于Windows是非实时操作系统，无法进行实时的高速运算，也就无法实现矿热炉电气数据的矢量运算。只能采用三角函数的方法计算得出，这在补偿电流与二次侧电流的向量运算方面以及三相负载严重不平衡的情况下是不能准确计算出二次侧电气数据。另外低压侧铜管一般采用罗氏线圈进行低压侧电流采集。由于现场运行环境高温、铜管振动，所以罗氏线圈运行稳定性无法满足矿热炉稳定生产运行的需要。并且目前矿热炉变压器低压侧电流的采集多采用中高压侧电流转换的方式，但得到的低压侧的电流不精确，尤其是在加装低压无功补偿装置后，产生了电流支路，需要更准确的入炉电极电流来指导电极升降调节。矿热炉耗能大，在炉变、短网等环节会产生无效损耗。所以必须依靠更多的电气运行数据、结合炉内压力、温度等非电气数据进行综合炉况的判断，以此进行炉体电极的工艺操作，才能达到稳定、高效炉体运行状态。因此，对矿热炉所用的高、中、低压侧的各项电气信息参数准确采集测量，将为优化工艺、节能降耗、供电安全提供科学依据。本技术针对现有技术存在的不足，提出的矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，以满足全电量采集的稳定性、准确性要求，以及满足矿热炉实际炉况调整应用的需要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，对矿热炉各项电气参数进行采集及进行信息化处理，以满足全电量采集的稳定性、准确性要求，以及满足矿热炉实际炉况调整应用的需要。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案实现：矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，包括监控中心层、网络传输层、数据处理层、数据采集层、电流电压通道层；其数据处理层、数据采集层分别采用STM32型微控制器DSP+FPGA的高性能嵌入式计算架构，高速采样、快速计算处理，可用于各种容量、各种接线方式和无功补偿方式的矿热炉电气全电量参数的采集、计算，以及参数的传输、状态控制等功能。所述监控中心层包括监控中心主机、数据库服务器、显示屏；所述网络传输层包括高压侧网关、中压侧网关、低压侧网关、有线网络链路、监控中心网关；所述数据处理层包括高压侧数据处理器、中压侧数据处理器、低压侧数据处理器；所述数据采集层包括高压侧电压数据采集器、高压侧电流数据采集器、中压侧电压数据采集器、中压侧电流数据采集器、低压侧电压数据采集器、低压侧电流数据采集器、高压侧电压互感器、高压侧电流互感器、中压侧电压互感器、中压侧电流互感器、低压侧电压互感器、低压侧电流互感器；所述电流电压通道层包括高压侧电压通道Ⅰ、高压侧电压通道Ⅱ、高压侧电压通道Ⅲ、高压侧电流通道Ⅰ、高压侧电流通道Ⅱ、高压侧电流通道Ⅲ、中压侧电压通道Ⅰ、中压侧电压通道Ⅱ、中压侧电压通道Ⅲ、中压侧电流通道Ⅰ、中压侧电流通道Ⅱ、中压侧电流通道Ⅲ、低压侧电压通道Ⅰ、低压侧电压通道Ⅱ、低压侧电压通道Ⅲ、低压侧电流通道Ⅰ、低压侧电流通道Ⅱ、低压侧电流通道Ⅲ。本技术的连接关系是：所述监控中心层的监控中心主机分别与数据库服务器、显示屏、网络传输层的监控中心网关电性连接，所述监控中心网关通过有线网络链路分别与高压侧网关、中压侧网关、低压侧网关电性连接，所述高压侧网关与高压侧数据处理器电性连接，所述中压侧网关与中压侧数据处理器电性连接，所述低压侧网关与低压侧数据处理器电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电压数据采集器、高压侧电压互感器顺次电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电流数据采集器、高压侧电流互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电压数据采集器、中压侧电压互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电流数据采集器、中压侧电流互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电压数据采集器、低压侧电压互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电流数据采集器、低压侧电流互感器顺次电性连接，所述高压侧电压互感器分别与高压侧电压通道Ⅰ、高压侧电压通道Ⅱ、高压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述高压侧电流互感器分别与高压侧电流通道Ⅰ、高压侧电流通道Ⅱ、高压侧电流通道Ⅲ电性连接，所述中压侧电压互感器分别与中压侧电压通道Ⅰ、中压侧电压通道Ⅱ、中压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述中压侧电流互感器分别与中压侧电流通道Ⅰ、中压侧电流通道Ⅱ、中压侧电流通道Ⅲ电性连接，所述低压侧电压互感器分别与低压侧电压通道Ⅰ、低压侧电压通道Ⅱ、低压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述低压侧电流互感器分别与低压侧电流通道Ⅰ、低压侧电流通道Ⅱ、低压侧电流通道Ⅲ电性连接。所述高压侧电压互感器、高压侧电流互感器、中压侧电压互感器、中压侧电流互感器、低压侧电压互感器、低压侧电流互感器是专门为大电流电压测量、保护设计的一款电流电压互感器，其测量电流最大值可达到几万安培，具有体积小、精度高的特点。其基本原理是采用空心线圈原理检测电流、以及转化成相应的电压，通过温度调整、阻抗匹配、信号调整、积分、放大等电路对信号进行处理，保证检测信号和被测电流电压成比例，输出为弱电信号，其测量准确度可达0.5级。结构上采用高温环氧树脂浇注，保护线圈抗冲击的能力，适应Ⅳ级污秽环境和温度环境的要求，采用特殊抗干扰技术及开口结构，方便安装。所述高压侧电压互感器、高压侧电流互感器分别采集高压侧电压通道Ⅰ、高压侧电压通道Ⅱ、高压侧电压通道Ⅲ、高压侧电流通道Ⅰ、高压侧电流通道Ⅱ、高压侧电流通道Ⅲ的三相电压、电流信号，其三相电压、电流信号分别由高压侧电压数据采集器、高压侧电流数据采集器进行采集、处理及模数转换后传输给高压侧数据处理器使其对高压侧电压、电流数据进行处理和分析。所述中压侧电压互感器、中压侧电流互感器分别采集中压侧电压通道Ⅰ、中压侧电压通道Ⅱ、中压侧电压通道Ⅲ、中压侧电流通道Ⅰ、中压侧电流通道Ⅱ、中压侧电流通道Ⅲ的三相电压、电流信号，其三相电压、电流信号分别由中压侧电压数据采集器、中压侧电流数据采集器进行采集、处理及模数转换后传输给中压侧数据处理器使其对中压侧电压、电流数据进行处理和分析。所述低压侧电压互感器、低压侧电流互感器分别采集低压侧电压通道Ⅰ、低压侧电压通道Ⅱ、低压侧电压通道Ⅲ、低压侧电流通道Ⅰ、低压侧电流通道Ⅱ、低压侧电流通道Ⅲ的三相电压、电流信号，其三相电压、电流信号分别由低压侧电压数据采集器、低压侧电流数据采集器进行采集、处理及模数转换后传输给低压侧数据处理器使其对低压侧电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，包括监控中心层、网络传输层、数据处理层、数据采集层、电流电压通道层；其特征在于：监控中心主机分别与数据库服务器、显示屏、监控中心网关电性连接，所述监控中心网关通过有线网络链路分别与高压侧网关、中压侧网关、低压侧网关电性连接，所述高压侧网关与高压侧数据处理器电性连接，所述中压侧网关与中压侧数据处理器电性连接，所述低压侧网关与低压侧数据处理器电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电压数据采集器、高压侧电压互感器顺次电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电流数据采集器、高压侧电流互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电压数据采集器、中压侧电压互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电流数据采集器、中压侧电流互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电压数据采集器、低压侧电压互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电流数据采集器、低压侧电流互感器顺次电性连接，所述高压侧电压互感器分别与高压侧电压通道Ⅰ、高压侧电压通道Ⅱ、高压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述高压侧电流互感器分别与高压侧电流通道Ⅰ、高压侧电流通道Ⅱ、高压侧电流通道Ⅲ电性连接，所述中压侧电压互感器分别与中压侧电压通道Ⅰ、中压侧电压通道Ⅱ、中压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述中压侧电流互感器分别与中压侧电流通道Ⅰ、中压侧电流通道Ⅱ、中压侧电流通道Ⅲ电性连接，所述低压侧电压互感器分别与低压侧电压通道Ⅰ、低压侧电压通道Ⅱ、低压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述低压侧电流互感器分别与低压侧电流通道Ⅰ、低压侧电流通道Ⅱ、低压侧电流通道Ⅲ电性连接。...

【技术特征摘要】
1.矿热炉安装调试用的全电量信息采集系统，包括监控中心层、网络传输层、数据处理层、数据采集层、电流电压通道层；其特征在于：监控中心主机分别与数据库服务器、显示屏、监控中心网关电性连接，所述监控中心网关通过有线网络链路分别与高压侧网关、中压侧网关、低压侧网关电性连接，所述高压侧网关与高压侧数据处理器电性连接，所述中压侧网关与中压侧数据处理器电性连接，所述低压侧网关与低压侧数据处理器电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电压数据采集器、高压侧电压互感器顺次电性连接，所述高压侧数据处理器、高压侧电流数据采集器、高压侧电流互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电压数据采集器、中压侧电压互感器顺次电性连接，所述中压侧数据处理器、中压侧电流数据采集器、中压侧电流互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电压数据采集器、低压侧电压互感器顺次电性连接，所述低压侧数据处理器、低压侧电流数据采集器、低压侧电流互感器顺次电性连接，所述高压侧电压互感器分别与高压侧电压通道Ⅰ、高压侧电压通道Ⅱ、高压侧电压通道Ⅲ电性连接，所述高压侧电流互感器分别与高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁传罡，李霞，马维强，刁万国，李博，刘忠昊，孙明，
申请(专利权)人：中国三冶集团有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁,21