一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法包括，调研获取矿热炉系统的基础参数，对矿热炉供电系统的结构和电气参数进行配置与建模，生成矿热炉供电系统模型；建立弧长可显示调节的动态电弧模型，将矿热炉供电系统模型与该电弧模型连接，形成矿热炉系统模型；建立包含限幅环节的传递函数，传递函数能反映实际电极调节系统特性的电流偏差与弧长变化量；根据控制策略或功率指令曲线计算曲线电流指令，给定仿真步长和仿真时间，执行仿真，通过指令电流与实际量测电流的偏差，确定电极位移调节量；进行计算得出结果。本发明专利技术有益效果：有助于确定矿热炉功率调节能力与潜力，对电网与逆行安全性、灵活性的发挥起到积极作用。起到积极作用。起到积极作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法


[0001]本专利技术属于电力系统建模仿真领域，特别是一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法。

技术介绍

[0002]在我国统一灵活性资源稀缺的背景下，新能源高占比电网，网源协调的空间已经受到限制，而负荷侧参与协调，并主动提供辅助支持的能力，必将对提升电网运行安全性、灵活性发挥重要作用。作为电网供配电系统不可或缺的环节，负荷侧可以通过参与辅助服务，将其引入系统调频、调峰等场景，充分发挥用户侧可调负荷的柔性调节能力，可极大的提升电网运行平衡和调节能力。以矿热炉为代表的高耗能工业负荷具有基础容量大、温度蓄热时间常数大、功率可调范围大和调节响应时间快(毫秒级)的优点，短时间内适度降低其有功功率对其生产影响较小，因此可以考虑使其参与电网不同时间尺度的控制。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于现有背景下，统一灵活性资源稀缺，网源协调的空间已经受到限制，为此提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术所要解决的问题在于如何主动提供辅助支持的能力，来提升电网运行安全性、灵活性。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，其包括，
[0007]调研获取矿热炉系统的基础参数，对矿热炉供电系统的结构和电气参数进行配置与建模，生成矿热炉供电系统模型；
[0008]建立弧长可显示调节的动态电弧模型，将建立的矿热炉供电系统模型与该电弧模型连接，形成矿热炉系统模型；
[0009]建立包含限幅环节的的传递函数，所述传递函数能反映实际电极调节系统特性的电流偏差与弧长变化量；
[0010]根据控制策略或功率指令曲线计算曲线电流指令，给定仿真步长和仿真时间，执行仿真，通过指令电流与实际量测电流的偏差，确定电极位移调节量；
[0011]将各参数带入并进行计算，分析计算结果。
[0012]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：所述矿热炉供电系统模型包括，
[0013]获取矿热炉系统模型搭建需要的基础参数，包括电源额定电压等级、变压器容量、组别、电压等级、分接头档位、接线组别、短网参数、电极行程调节范围。
[0014]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：
[0015]根据所述获取的基础参数，配置电源参数、并根据收集到的参数以及接线形式等对变压器、短网进行参数配置；
[0016]将矿热炉系统的短网等效为集中参数小电阻与小电抗的串联，并考虑三相间的耦合和参数的不平衡性，设置第二相的短网电阻和电抗小于第一相和第三相短网的电阻和电抗。
[0017]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：所述电弧模型包括，
[0018]将电弧按弧长可变的时变电阻进行模拟，电弧的电导参数满足如下控制论电弧模型：
[0019][0020]其中：τ
c
、I
c
、V
c
均为常数，故可通过直接控制弧长从而控制电弧电阻，直观反映电弧燃烧情况，g为动态电弧电导，r
arc
为动态电弧电阻；
[0021]将电弧长度L定义为输入、将电弧电阻定义为输出，编写电弧电导的微分方程的求解函数，微分方程的求解函数如下；
[0022][0023][0024]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：所述包含限幅环节包括，
[0025]建立电流偏差与电极移动位置的传递函数，将电极移动位置等价于弧长变化，并加入限幅环节。
[0026]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：所述执行仿真包括，
[0027]给定矿热炉的功率随时间的变化曲线，并转化为各时刻的电流指令，设置仿真步长和仿真时间，给定变压器初始档位和额定功率，给定弧长和电弧静态电阻初值，进行电磁
暂态仿真，每次仿真，调用电弧电导的微分方程求解函数求解的电弧电导值，进而求得电弧电阻；将求得的电弧电阻传递至仿真模型的时变电阻阻值。
[0028]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：根据各个仿真时刻电流指令与实测电流的差值，将差值作为输入通过传递函数获得对应电弧弧长变化量，并将该变化量代入电弧模型中，进行下一时刻的仿真。
[0029]作为本专利技术所述一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的一种优选方案，其中：所述将各参数带入并进行计算包括，
[0030]通过电压、电流表、功率表读取实时功率和功率因数，并计算得到的输出谐波分析结果。
[0031]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
[0032]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
[0033]本专利技术有益效果为：本专利技术提供的用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，相较于传统的矿热炉模型模拟时有根据功率变化确定电极位移调节量的能力，有助于确定矿热炉功率调节能力与潜力，对电网运行安全性、灵活性的发挥起到积极作用，本模型对于实际矿热炉系统参与负荷调节的方法提供了模型参考。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0035]图1为实施例1中一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的工作流程图；
[0036]图2为实施例1中一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的矿热炉系统示意图；
[0037]图3为实施例2中一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的矿热三相电流A相示意图；
[0038]图4为实施例2中一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的矿热炉三相功率A相功率示意图；
[0039]图5为实施例2中一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法的矿热炉可变电阻阻值示意图。
具体实施方式
[0040]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0041]在下面的描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，其特征在于：包括，调研获取矿热炉系统的基础参数，对矿热炉供电系统的结构和电气参数进行配置与建模，生成矿热炉供电系统模型；建立弧长可显示调节的动态电弧模型，将建立的矿热炉供电系统模型与该电弧模型连接，形成矿热炉系统模型；建立包含限幅环节的传递函数，所述传递函数能反映实际电极调节系统特性的电流偏差与弧长变化量；根据控制策略或功率指令曲线计算曲线电流指令，给定仿真步长和仿真时间，执行仿真，通过指令电流与实际量测电流的偏差，确定电极位移调节量；将各参数带入并进行计算，分析计算结果。2.如权利要求1所述的一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，其特征在于：所述矿热炉供电系统模型包括，获取矿热炉系统模型搭建需要的基础参数，包括电源额定电压等级、变压器容量、组别、电压等级、分接头档位、接线组别、短网参数、电极行程调节范围。3.如权利要求1或2所述的一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，其特征在于：根据所述获取的基础参数，配置电源参数、并根据收集到的参数以及接线形式等对变压器、短网进行参数配置；将矿热炉系统的短网等效为集中参数小电阻与小电抗的串联，并考虑三相间的耦合和参数的不平衡性，设置第二相的短网电阻和电抗小于第一相和第三相短网的电阻和电抗。4.如权利要求3所述的一种用于模拟矿热炉电极调节电气特性的建模仿真方法，其特征在于：所述电弧模型包括，将电弧按弧长可变的时变电阻进行模拟，电弧的电导参数满足如下控制论电弧模型：其中：τ
c
、I
c
、V
c
均为常数，故可通过直接控制弧长从而控制电弧电阻，直观反映电弧燃烧情况，g为动...

【专利技术属性】
技术研发人员：司大军，张广斌，李玲芳，舒帮贵，陈义宣，孙鹏，游广增，王杰，陈姝敏，何烨，陈泽横，李文峰，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：