適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)及其控制方法，所述電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括：第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置，第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置用以向微電網(wǎng)輸出電能；電爐作為負(fù)載以消耗微電網(wǎng)上的電能；電力負(fù)荷平衡裝置用以平衡微電網(wǎng)上的電能；控制裝置分別與電爐、電力負(fù)荷平衡裝置、第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置相連，控制裝置根據(jù)電爐的瞬間功率變化值和第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間對第二發(fā)電裝置和電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控制，從而可以保證微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電裝置適應(yīng)于電爐各種工況運(yùn)行，保證電爐穩(wěn)定運(yùn)行，減少電爐停電的幾率，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
【專利說明】
適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電妒功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控 制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在缺少公共電網(wǎng)的地區(qū)建廠通常需要企業(yè)自建電站W(wǎng)形成微電網(wǎng)。
[0003] 但是，電爐冶煉相關(guān)技術(shù)存在的缺點(diǎn)是，電爐具有單臺設(shè)備容量大、瞬間功率變化 率大、Ξ相阻抗不平衡、Ξ相電壓不平衡、缺相等特性，而當(dāng)電爐出現(xiàn)瞬間停爐故障時(shí)，需要 控制發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行，W及當(dāng)電爐缺相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)，從而電爐停電幾率 大，無法保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0004] 因此，相關(guān)技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí) 用新型的一個(gè)目的在于提出一種適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可 W保證電爐功率的穩(wěn)定性。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出的一種適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制 系統(tǒng)，包括:第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置，所述第一發(fā)電裝置和所述第二發(fā)電裝置用W向 微電網(wǎng)輸出電能；電爐，所述電爐作為負(fù)載W消耗所述微電網(wǎng)上的電能；電力負(fù)荷平衡裝 置，所述電力負(fù)荷平衡裝置用W平衡所述微電網(wǎng)上的電能;控制裝置，所述控制裝置分別與 所述電爐、所述電力負(fù)荷平衡裝置、所述第一發(fā)電裝置和所述第二發(fā)電裝置相連，所述控制 裝置根據(jù)所述電爐的瞬間功率變化值和所述第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間對所 述第二發(fā)電裝置和所述電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控制。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型提出的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，通過第一發(fā)電 裝置和第二發(fā)電裝置向微電網(wǎng)輸出電能，通過電爐消耗微電網(wǎng)上的電能，并通過電力負(fù)荷 平衡裝置平衡所述微電網(wǎng)上的電能，控制裝置根據(jù)電爐的瞬間功率變化值和第一發(fā)電裝置 的允許瞬間功率變化區(qū)間對第二發(fā)電裝置和電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控制，由此，該裝 置可W保證微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電裝置適應(yīng)于電爐各種工況運(yùn)行，保證電爐穩(wěn)定運(yùn)行， 減少電爐停電的幾率，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
[000引進(jìn)一步地，所述控制裝置包括:功率預(yù)測單元，所述功率預(yù)測單元對所述電爐的功 率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測W判斷所述電爐的瞬間功率變化值是否超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬 間功率變化區(qū)間；功率穩(wěn)定控制單元，所述功率穩(wěn)定控制單元與所述功率預(yù)測單元相連，所 述功率穩(wěn)定控制單元用于在所述電爐的瞬間功率變化值超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬 間功率變化區(qū)間且大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值時(shí)控制所述第二發(fā)電裝置投入運(yùn)行， 并在所述電爐的瞬間功率變化值超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間且小于 允許瞬間功率變化區(qū)間下限值時(shí)控制所述電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn)行。
[0009] 進(jìn)一步地，所述控制裝置還包括:分相電力負(fù)荷平衡單元，所述分相電力負(fù)荷平衡 單元與所述功率穩(wěn)定控制單元相連，所述分相電力負(fù)荷平衡單元用于在所述電爐的Ξ相負(fù) 荷不平衡度超出所述第一發(fā)電裝置的允許負(fù)荷不平衡度區(qū)間時(shí)通過所述功率穩(wěn)定控制單 元控制所述電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn)行。
[0010] 進(jìn)一步地，所述功率穩(wěn)定控制單元還用于在所述電爐的瞬間功率變化值大于所述 允許瞬間功率變化區(qū)間上限值與所述第二發(fā)電裝置的輸出功率之和時(shí)控制所述電爐停止 運(yùn)行。
[0011] 優(yōu)選地，所述第一發(fā)電裝置為汽輪發(fā)電機(jī)組，所述第二發(fā)電裝置為柴油發(fā)電機(jī)組。
[0012] 優(yōu)選地，所述汽輪發(fā)電機(jī)組中的蒸汽調(diào)節(jié)模組采用母管制，且具有多個(gè)快速切換 閥。
[0013] 進(jìn)一步地，電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)還包括控制所述電爐的有載開關(guān)，其中，所述控 制裝置通過控制所述有載開關(guān)的檔位W調(diào)節(jié)所述電爐的電極電壓。
[0014] 優(yōu)選地，所述電力負(fù)荷平衡裝置采用單元式構(gòu)造，每個(gè)單元包括多個(gè)電阻箱。
【附圖說明】

[0015] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的方框 示意圖；
[0016] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的 方框示意圖；
[0017] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的電力負(fù)荷平衡裝置的電路原理圖；
[0018] 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的控制 方法的流程圖；W及
[0019] 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的 控制方法的流程圖。
[0020] 附圖標(biāo)記：
[0021] 第一發(fā)電裝置10、第二發(fā)電裝置20、電爐30、電力負(fù)荷平衡裝置40、控制裝置50和 微電網(wǎng)60;
[0022] 功率預(yù)測單元501、功率穩(wěn)定控制單元502和分相電力負(fù)荷平衡單元503。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型 的限制。
[0024] 下面參考附圖來描述本實(shí)用新型實(shí)施例提出的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定 控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0025] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的方框 示意圖。如圖1所示，電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括:第一發(fā)電裝置10、第二發(fā)電裝置20、電爐 30、電力負(fù)荷平衡裝置40和控制裝置50。
[0026] 其中，第一發(fā)電裝置10和第二發(fā)電裝置20用W向微電網(wǎng)60輸出電能；電爐30作為 負(fù)載W消耗微電網(wǎng)60上的電能；電力負(fù)荷平衡裝置40用W平衡微電網(wǎng)60上的電能。需要說 明的是，第一發(fā)電裝置10可包括m臺第一發(fā)電單元，電爐30可包括η臺電爐單元。
[0027] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，第一發(fā)電裝置10、第二發(fā)電裝置20、電爐30和電力 負(fù)荷平衡裝置40的容量匹配需要滿足W下關(guān)系：
[002引
[0029] I^>C3XP 血=(0.1 ~0.15)ΧΡ 血；
[0030] Pr = Pdn
[0031 ] 其中，Pn = nXPdn;化=mXPdm;其中，η為電爐單元的臺數(shù)，Pdn為每臺電爐單元的 功率，化為η臺電爐單元即電爐30的總功率;m為第一發(fā)電單元的臺數(shù)，Pdm為每臺第一發(fā)電 單元的功率，化為m臺第一發(fā)電單元即第一發(fā)電裝置10的總功率;C1:電爐30的功率在總消 耗功率中的占比，例如C1可取0.85-0.9，C2:第一發(fā)電裝置10向負(fù)載輸出的功率在總發(fā)電功 率中的占比，例如C2可取0.89-0.94;Pq:第二發(fā)電裝置20的功率，C3:第二發(fā)電裝置20的功 率在第一發(fā)電單元功率中的占比，例如C3可取0.1-0.15。
[0032] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體示例，Pn = 2x60000 = 120000kW、Pm = 3x60000 = 1800004胖、口' = 600004胖、口9 = 90004胖。第一發(fā)電裝置10與電爐30的功率占比蘭1.5:1，第一 發(fā)電裝置10與每臺電爐單元的功率占比蘭3:1，電力負(fù)荷平衡裝置40與每臺電爐單元的功 率占比蘭1:1，第二發(fā)電裝置20與每臺電爐單元的功率占比蘭0.15:1。
[0033] 控制裝置50分別與電爐30、電力負(fù)荷平衡裝置40、第一發(fā)電裝置10和第二發(fā)電裝 置20相連，控制裝置50根據(jù)電爐30的瞬間功率變化值和第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變 化區(qū)間對第二發(fā)電裝置20和電力負(fù)荷平衡裝置40進(jìn)行投切控制，W使電爐30的瞬間功率變 化率在穩(wěn)定生產(chǎn)階段控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，例如控制在15% W內(nèi)。
[0034] 需要說明的是，電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ是指電爐30的瞬時(shí)功率Pa減去電爐 30的設(shè)定功率Ps，即ΔΡ =化-Ps，單位為kW。由此可知，瞬間功率變化值ΔΡ隨著瞬時(shí)功率化 的變化而變化，瞬時(shí)功率化相對于設(shè)定功率Ps的波動(dòng)越大，I ΔΡ I的值越大。
[0035] 具體來說，當(dāng)電爐30工作在穩(wěn)定生產(chǎn)階段時(shí)，控制裝置50可W采集電爐的瞬時(shí)功 率化，并將瞬時(shí)功率化與設(shè)定功率Ps之差作為電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ，然后將瞬間功 率變化值ΔΡ與第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間進(jìn)行比較，如果瞬間功率變化值 ΔΡ在允許瞬間功率變化區(qū)間內(nèi)，則第二發(fā)電裝置20和電力負(fù)荷平衡裝置40無需投入運(yùn)行， 即不對其進(jìn)行投切控制，如果瞬間功率變化值ΔΡ超出允許瞬間功率變化區(qū)間，則說明電爐 30的負(fù)荷發(fā)生較大的變化，進(jìn)一步根據(jù)瞬間功率變化值ΔΡ的變化趨勢對第二發(fā)電裝置20 和電力負(fù)荷平衡裝置40進(jìn)行投切控制。
[0036] 由此，本實(shí)用新型實(shí)施例提出的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，可W 保證微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電裝置適應(yīng)于電爐各種工況運(yùn)行，保證電爐穩(wěn)定運(yùn)行，減少電 爐停電的幾率，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0037] 進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，控制裝置50包括:功率預(yù)測 單元501和功率穩(wěn)定控制單元502。
[0038] 其中，功率預(yù)測單元501對電爐30的功率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測，W判斷電爐30的瞬間功率 變化值是否超出第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間；功率穩(wěn)定控制單元502與功率 預(yù)測單元501相連，功率穩(wěn)定控制單元502用于在電爐30的瞬間功率變化值超出第一發(fā)電裝 置10的允許瞬間功率變化區(qū)間且大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值時(shí)控制第二發(fā)電裝置 20投入運(yùn)行，并在電爐30的瞬間功率變化值超出第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間 且小于允許瞬間功率變化區(qū)間下限值時(shí)控制電力負(fù)荷平衡裝置40投入運(yùn)行。
[0039] 進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，功率穩(wěn)定控制單元502還用于在電爐30 的瞬間功率變化值大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值與第二發(fā)電裝置20的輸出功率之和 時(shí)控制電爐停止運(yùn)行。
[0040] 也就是說，當(dāng)電爐30的功率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，功率預(yù)測單元501對即將產(chǎn)生的功率波動(dòng) 進(jìn)行預(yù)測W獲取電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ，功率穩(wěn)定控制單元502判斷電爐30的瞬間功 率變化值ΔΡ是否超出第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間例如[-kl X化，kl X化]， 如果判斷電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ超出第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間[-kl XPm，klXPm]，則進(jìn)一步判斷電爐30的瞬間功率變化值ΔP是否大于零，即判斷電爐30的瞬 間功率變化值ΔΡ是否大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值kl X化，如果ΔΡ>0即AP>kl X Pm，則說明電爐30的負(fù)荷增加，功率預(yù)測單元501向第二發(fā)電裝置20發(fā)出第二發(fā)電裝置投入 指令W控制第二發(fā)電裝置20投入運(yùn)行，從而向微電網(wǎng)60提供電能；如果ΔΡ<0即AP<-kl XPm，則說明電爐30的負(fù)荷減小，功率預(yù)測單元501向電力負(fù)荷平衡裝置40發(fā)出電力負(fù)荷平 衡裝置投入指令W控制電力負(fù)荷平衡裝置40投入運(yùn)行，從而消耗微電網(wǎng)60中的電能。其中， kl為第一發(fā)電裝置10的瞬間功率變化率允許系數(shù)，化化W)為第一發(fā)電裝置10的輸出功率。 如果判斷電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ未超出第一發(fā)電裝置10的允許瞬間功率變化區(qū)間[- kl X化，kl X化]，則結(jié)束當(dāng)前判斷程序。
[0041] 并且，當(dāng)判斷電爐30的瞬間功率變化值大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值并控制 第二發(fā)電裝置20投入運(yùn)行之后，功率穩(wěn)定控制單元502再判斷電爐30的瞬間功率變化值ΔΡ 是否大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值klX化與第二發(fā)電裝置20的輸出功率Pq之和，如果 AP>kl X Pm+Pq，則功率預(yù)測單元501向電爐30發(fā)出停爐指令W控制電爐30停止運(yùn)行，如果 AP《kl XPm+化，則結(jié)束當(dāng)前判斷程序。
[0042] 由此，可保證生產(chǎn)連續(xù)性和微電網(wǎng)安全運(yùn)行。
[0043] 在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，控制裝置50還包括:分相電力負(fù)荷平 衡單元503。
[0044] 其中，分相電力負(fù)荷平衡單元503與功率穩(wěn)定控制單元502相連，分相電力負(fù)荷平 衡單元503還可與功率預(yù)測單元501相連，分相電力負(fù)荷平衡單元503用于在電爐30的Ξ相 負(fù)荷不平衡度超出第一發(fā)電裝置10的允許負(fù)荷不平衡度區(qū)間時(shí)通過功率穩(wěn)定控制單元502 控制電力負(fù)荷平衡裝置40投入運(yùn)行。
[0045] 也就是說，當(dāng)在電爐30的Ξ相負(fù)荷不平衡度超出第一發(fā)電裝置10的允許負(fù)荷不平 衡度區(qū)間時(shí)，分相電力負(fù)荷平衡單元503發(fā)出電力負(fù)荷平衡裝置投入指令給功率穩(wěn)定控制 單元502,功率穩(wěn)定控制單元502將電力負(fù)荷平衡裝置投入指令轉(zhuǎn)發(fā)給電力負(fù)荷平衡裝置40 W控制電力負(fù)荷平衡裝置40投入運(yùn)行，從而將多余的電能消耗在電力負(fù)荷平衡裝置40中的 電阻上。
[0046] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，電力負(fù)荷平衡裝置40采用單元式構(gòu)造，每個(gè)單元 包括多個(gè)電阻箱。具體而言，每個(gè)單元可包括一臺與電爐30的變壓器一次側(cè)相連接的Ξ相 斷路器41、i臺單相變壓器42、j 1 X i個(gè)雙極快速開關(guān)43 W及j2 X j 1 X i個(gè)電阻箱46。
[0047] 例如，如圖3所示，當(dāng)1 = 3時(shí)，單相變壓器為3臺，分別為42A、42B和42C，當(dāng)jl = 3時(shí) 雙極快速開關(guān)為9個(gè)，分別為43A、44A和45A W及43B、44B和45B W及43C、44C和45C，當(dāng)j2 = 2 時(shí)，電阻箱為18個(gè)，分別為R1-R18。
[004引單相變壓器42A的一次測的一端與Ξ相斷路器41的第一端相連，單相變壓器42A的 一次測的另一端與Ξ相斷路器41的第二端相連，單相變壓器42A的二次測的一端與雙極快 速開關(guān)43A、44A和45A中每個(gè)雙極快速開關(guān)的第一端相連，單相變壓器42A的二次測的另一 端與雙極快速開關(guān)43A、44A和45A中每個(gè)雙極快速開關(guān)的第二端相連;雙極快速開關(guān)43A的 第Ξ端與電阻箱R1的一端相連，雙極快速開關(guān)43A的第四端與電阻箱R2的一端相連，電阻箱 R1的另一端與電阻箱R2的另一端相連;雙極快速開關(guān)44A的第Ξ端與電阻箱R3的一端相連， 雙極快速開關(guān)44A的第四端與電阻箱R4的一端相連，電阻箱R3的另一端與電阻箱R4的另一 端相連;雙極快速開關(guān)45A的第Ξ端與電阻箱R5的一端相連，雙極快速開關(guān)45A的第四端與 電阻箱R6的一端相連，電阻箱R5的另一端與電阻箱R6的另一端相連。
[0049] 單相變壓器42B的一次測的一端與Ξ相斷路器41的第二端相連，單相變壓器42A的 一次測的另一端與Ξ相斷路器41的第Ξ端相連，單相變壓器42A、雙極快速開關(guān)43B、44B和 45BW及電阻箱R7-R12之間的連接關(guān)系與上述連方式類似，如圖3所示，運(yùn)里不再一一寶述。
[0050] 單相變壓器42C的一次測的一端與Ξ相斷路器41的第Ξ端相連，單相變壓器42A的 一次測的另一端與Ξ相斷路器41的第一端相連，單相變壓器42A、雙極快速開關(guān)43C、44C和 45CW及電阻箱R13-R18之間的連接關(guān)系與上述連方式類似，如圖3所示，運(yùn)里不再一一寶 述。
[0051] 更具體地，假設(shè)每個(gè)單元的分相投入電阻值為1.8麗、3.6麗、5.4麗;^相投入電阻 值為5.41胖、10.81胖、16.21胖，那么，如果電爐30中每臺電爐的容量為301胖，則電力負(fù)荷平衡 裝置40可設(shè)置2個(gè)單元，2個(gè)單元的分相投入電阻值時(shí)電力負(fù)荷為1.8~10.8MW，2個(gè)單元的 Ξ相投入電阻值時(shí)電力負(fù)荷為5.4~32.4MW，如果電爐30中每臺電爐的容量為60MW，則電力 負(fù)荷平衡裝置40可設(shè)置4個(gè)單元，4個(gè)單元的分相投入電阻值時(shí)電力負(fù)荷為1.8~21.6MW;4 個(gè)單元的Ξ相投入電阻值時(shí)電力負(fù)荷為5.4~64.8MW。
[0052] 由此，電力負(fù)荷平衡裝置40具有分相控制的功能，并且通過雙極快速開關(guān)還具有 快速響應(yīng)的功能。
[0053] 另外，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)還包括 控制電爐30的有載開關(guān)，其中，控制裝置50通過控制有載開關(guān)的檔位W調(diào)節(jié)電爐30的電極 電壓。其中，有載開關(guān)的檔位可包括最低電壓檔位、額定電壓檔位和級差檔位。
[0054] 具體來說，控制裝置50可W控制電爐30的有載開關(guān)的檔位W通過檔位調(diào)節(jié)來控制 電極電壓，并根據(jù)電爐30的阻抗變化趨勢和阻抗設(shè)定值自動(dòng)提升或下放電極。即言，當(dāng)電爐 30處于穩(wěn)定生產(chǎn)階段時(shí)，控制裝置50獲取電爐30的實(shí)際阻抗Ra，并判斷實(shí)際阻抗Ra是否大 于阻抗設(shè)定值Rs，如果Ra〉Rs，控制裝置50則發(fā)出電極下放指令W控制電極下放，直至電阻 Ra減少至Ra = Rs;如果Ra<Rs，控制裝置50則發(fā)出電極提升指令W控制電極提升，直至電阻 Ra增加至Ra = Rs。
[0055] 另外，控制模塊50還用于W電爐的瞬間功率變化率限制方法控制電爐30進(jìn)行上 電。其中，電爐30在上電完成后進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)階段。
[0056]具體來說，電壓變化和阻抗變化都會引起電爐的瞬間功率波動(dòng)，可根據(jù)電壓變化 獲取的電爐瞬間功率變化值如下式(1)所示：
[0化7] (1)
[0058]其中，ΔΡ為電爐30的瞬間功率變化值，U為電爐30的電極電壓，Δυ為電極電壓變 化值，R為電爐30的電極阻抗。
[0化9] 由上述公式（1)可知，如果Δυ《0.05化，則ΔΡ《〇.1Ρη，其中，Un為電爐30的額定 電壓，Pn為電爐30的額定功率。即言，如果電壓變化值Δυ小于等于0.05倍的額定電壓化，貝U 可使電爐30的瞬間功率變化值小于等于0.1倍的額定功率化。
[0060] 根據(jù)阻抗變化獲取的電爐瞬間功率變化值如下式(2)所示：
[0061] (2)
[0062] 其中，Δ R為電爐30的阻抗變化值。
[0063] 由公式(2)可知，如果Δ R《〇 . 1化，則Δ Ρ《〇. IPn，其中，化為阻抗額定值，即言，如 果阻抗變化值A(chǔ) R小于等于0.01倍的阻抗額定值化，則可使電爐30的瞬間功率變化值小于 等于0.1倍的額定功率化。 U'去
[0064] 并且，根據(jù)P 可知，如果Umin《0.3XUn，則F^min《0.09Pn，其中，Umin為電爐 技 30的最低電壓值，Pmin為電爐30的最低功率值，即言，如果電爐30的最低電壓值Umin小于等 于0.3倍的額定電壓化，則可使電爐30的最低功率值小于等于0.09倍的額定功率化。
[0065] 如上分析，在電爐上電過程中，控制裝置50將有載開關(guān)的初始檔位調(diào)至最低檔位U 《0.3化，并將電極阻抗如勺初始值設(shè)定為1?3>2化，此時(shí)/^ = ^ = 0.045八7，由此，完成初始 R 值設(shè)定，滿足低電壓、高阻抗的上電條件，控制裝置50控制電爐保護(hù)開關(guān)閉合W向電爐30送 電。
[0066] 在上電完成后，進(jìn)入電爐30的功率提升過程?？刂蒲b置50通過控制電爐30的有載 開關(guān)來逐級提高電爐30的電極電壓，并通過控制電極升降裝置來逐步減小電爐的電極阻 抗，由此提升電爐30的功率。其中，有載開關(guān)的級差選用Δ U蘭0.05Un，且每次變換一個(gè)檔 位，直至電壓上升至額定值U =化，貝化= 0.5Pn。控制裝置50則發(fā)出電極下放指令W控制電 極下放，直至電阻減少至額定值R =化，貝化=化。
[0067] 在電爐30的功率提升至電爐30的額定功率Pn(或設(shè)定功率Ps)之后，電爐30的功率 提升過程完成，電爐30進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)階段。在穩(wěn)定生產(chǎn)階段，控制裝置50根據(jù)阻抗變化趨勢 自動(dòng)提升或下放電極，并將電爐30的瞬間功率變化率控制在預(yù)設(shè)范圍例如±15%內(nèi)。
[0068] 由此，通過合理控制電爐變壓器的有載開關(guān)的檔位和電爐的電極阻抗，實(shí)現(xiàn)電爐 瞬時(shí)功率變化率的限制及趨勢預(yù)測。
[0069] 此外，控制裝置50還可控制發(fā)電裝置與電爐聯(lián)動(dòng)，即如果發(fā)電裝置的發(fā)電功率充 足，控制裝置50則允許電爐提升功率;如果發(fā)電裝置的發(fā)電功率缺額，控制裝置50則抬高電 極并降低電爐功率;如果發(fā)電裝置出現(xiàn)發(fā)電機(jī)保護(hù)跳閩，控制裝置50則控制電爐安全停機(jī)； 如果發(fā)電裝置出現(xiàn)發(fā)電機(jī)跳閩，控制裝置50則聯(lián)切電爐。
[0070] 根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，第一發(fā)電裝置10可為汽輪發(fā)電機(jī)組，第二發(fā)電裝 置20可為柴油發(fā)電機(jī)組。
[0071] 其中，汽輪發(fā)電機(jī)組中的蒸汽調(diào)節(jié)模組采用母管制，且具有多個(gè)快速切換閥，由 此，可W保證適應(yīng)電爐負(fù)荷突變的要求。而且，可選用高性能的液壓系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)，并提高 汽輪發(fā)電機(jī)組的響應(yīng)速度，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，并將汽輪發(fā)電機(jī)組的瞬間功率變化率從2~ 3 %提高到6~7 %。
[0072] 柴油發(fā)電機(jī)組20也可具有毫秒級的快速響應(yīng)特性。
[0073] 如上所述，控制裝置50具有機(jī)網(wǎng)協(xié)調(diào)、穩(wěn)控、快切負(fù)荷、安全切機(jī)、發(fā)電裝置與電爐 聯(lián)動(dòng)等控制功能。
[0074] 綜上，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)， 通過第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置向微電網(wǎng)輸出電能，通過電爐消耗微電網(wǎng)上的電能，并 通過電力負(fù)荷平衡裝置平衡所述微電網(wǎng)上的電能，控制裝置根據(jù)電爐的瞬間功率變化值和 第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間對第二發(fā)電裝置和電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控 審IJ，由此，該裝置可W保證微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電裝置適應(yīng)于電爐各種工況運(yùn)行，保證電 爐穩(wěn)定運(yùn)行，減少電爐停電的幾率，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0075] 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的控制 方法的流程圖。如圖4所示，電爐功率穩(wěn)定控制方法包括W下步驟：
[0076] S1:獲取電爐的瞬間功率變化值。
[0077] S2:判斷電爐的瞬間功率變化值是否超出第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū) 間。
[0078] S3:如果判斷電爐的瞬間功率變化值超出第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū) 間，則對第二發(fā)電裝置和電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控制W使電爐穩(wěn)定運(yùn)行。
[0079] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，通過對電爐的功率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測W判斷電爐的瞬 間功率變化值是否超出第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間，其中，如果電爐的瞬間功 率變化值超出第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間且大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限 值，則控制第二發(fā)電裝置投入運(yùn)行；如果電爐的瞬間功率變化值超出第一發(fā)電裝置的允許 瞬間功率變化區(qū)間且小于允許瞬間功率變化區(qū)間下限值，則控制電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn) 行。并且，當(dāng)電爐的瞬間功率變化值大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值與第二發(fā)電裝置的 輸出功率之和時(shí)，控制電爐停止運(yùn)行。
[0080] 根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)電爐的Ξ相負(fù)荷不平衡度超出第一發(fā)電裝置的 允許負(fù)荷不平衡度區(qū)間時(shí)，控制電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn)行。
[0081] 具體來說，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，電爐功率穩(wěn)定控制方法包 括W下步驟：
[0082] S10 :當(dāng)電爐的功率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，對功率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測W獲取電爐的瞬間功率變化 值ΔΡ。
[0083] S20:判斷電爐的瞬間功率變化值ΔΡ是否超出第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化 區(qū)間例如[-kl X化，kl X化]，即I Δ P I是否大于kl X化。
[0084] 如果是，則執(zhí)行步驟S30;如果否，則執(zhí)行步驟S80。
[0085] S30:判斷電爐的瞬間功率變化值ΔΡ是否大于零，即判斷電爐的瞬間功率變化值 ΔΡ是否大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值kl X化。
[0086] 如果是，則執(zhí)行步驟S40;如果否，則執(zhí)行步驟S70。
[0087] S40:控制第二發(fā)電裝置投入運(yùn)行。
[008引S50:判斷電爐的瞬間功率變化值ΔΡ是否大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值kl X 化與第二發(fā)電裝置20的輸出功率Pq之和。如果ΔΡ>kl X Pm+Pq，則執(zhí)行步驟S60;否則，執(zhí)行 步驟S80。
[0089] S60:控制電爐停止運(yùn)行。
[0090] S70:控制電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn)行。
[0091] S80:程序結(jié)束。
[0092] 綜上，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)的 控制方法，通過第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置向微電網(wǎng)輸出電能，通過電爐消耗微電網(wǎng)上 的電能，并通過電力負(fù)荷平衡裝置平衡所述微電網(wǎng)上的電能，在獲取瞬間功率變化值之后， 根據(jù)電爐的瞬間功率變化值和第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間對第二發(fā)電裝置和 電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控制，由此，該裝置可W保證微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電裝置適 應(yīng)于電爐各種工況運(yùn)行，保證電爐穩(wěn)定運(yùn)行，減少電爐停電的幾率，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
[0093] 在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"中也'、"縱向"、"橫向"、"長度"、"寬 度V'厚度'、"上"、"TV'前"、"后V'左'、"右V'豎曹V冰甲V'頂V'底'"內(nèi)"、"外"、"順 時(shí)針"、"逆時(shí)針"、"軸向"、"徑向"、"周向"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位 或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或 元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限 制。
[0094] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可W明示或者 隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，"多個(gè)"的含義是至少兩個(gè)，例如兩 個(gè)，Ξ個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
[00M]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或成一體;可W是 機(jī)械連接，也可W是電連接;可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連，可W是兩個(gè) 元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員而言，可W根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0096] 在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征"上"或"下" 可W是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特 征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅 表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可W 是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0097] 在本說明書的描述中，參考術(shù)語"一個(gè)實(shí)施例"、"一些實(shí)施例"、"示例"、"具體示 例"、或"一些示例"等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特 點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表 述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可w 在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中W合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可W將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例W及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn) 行結(jié)合和組合。
[0098]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可W理解的是，上述實(shí)施例是 示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍 內(nèi)可W對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，包括： 第一發(fā)電裝置和第二發(fā)電裝置，所述第一發(fā)電裝置和所述第二發(fā)電裝置用以向微電網(wǎng) 輸出電能； 電爐，所述電爐作為負(fù)載以消耗所述微電網(wǎng)上的電能； 電力負(fù)荷平衡裝置，所述電力負(fù)荷平衡裝置用以平衡所述微電網(wǎng)上的電能； 控制裝置，所述控制裝置分別與所述電爐、所述電力負(fù)荷平衡裝置、所述第一發(fā)電裝置 和所述第二發(fā)電裝置相連，所述控制裝置根據(jù)所述電爐的瞬間功率變化值和所述第一發(fā)電 裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間對所述第二發(fā)電裝置和所述電力負(fù)荷平衡裝置進(jìn)行投切控 制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制裝置包括： 功率預(yù)測單元，所述功率預(yù)測單元對所述電爐的功率波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測以判斷所述電爐的 瞬間功率變化值是否超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間； 功率穩(wěn)定控制單元，所述功率穩(wěn)定控制單元與所述功率預(yù)測單元相連，所述功率穩(wěn)定 控制單元用于在所述電爐的瞬間功率變化值超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化 區(qū)間且大于允許瞬間功率變化區(qū)間上限值時(shí)控制所述第二發(fā)電裝置投入運(yùn)行，并在所述電 爐的瞬間功率變化值超出所述第一發(fā)電裝置的允許瞬間功率變化區(qū)間且小于允許瞬間功 率變化區(qū)間下限值時(shí)控制所述電力負(fù)荷平衡裝置投入運(yùn)行。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制裝置還包括： 分相電力負(fù)荷平衡單元，所述分相電力負(fù)荷平衡單元與所述功率穩(wěn)定控制單元相連， 所述分相電力負(fù)荷平衡單元用于在所述電爐的三相負(fù)荷不平衡度超出所述第一發(fā)電裝置 的允許負(fù)荷不平衡度區(qū)間時(shí)通過所述功率穩(wěn)定控制單元控制所述電力負(fù)荷平衡裝置投入 運(yùn)行。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 功率穩(wěn)定控制單元還用于在所述電爐的瞬間功率變化值大于所述允許瞬間功率變化區(qū)間 上限值與所述第二發(fā)電裝置的輸出功率之和時(shí)控制所述電爐停止運(yùn)行。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特 征在于，所述第一發(fā)電裝置為汽輪發(fā)電機(jī)組，所述第二發(fā)電裝置為柴油發(fā)電機(jī)組。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 汽輪發(fā)電機(jī)組中的蒸汽調(diào)節(jié)模組采用母管制，且具有多個(gè)快速切換閥。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，還包 括控制所述電爐的有載開關(guān)，其中，所述控制裝置通過控制所述有載開關(guān)的檔位以調(diào)節(jié)所 述電爐的電極電壓。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適于微電網(wǎng)運(yùn)行的電爐功率穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 電力負(fù)荷平衡裝置采用單元式構(gòu)造，每個(gè)單元包括多個(gè)電阻箱。
【文檔編號】H02J3/24GK205693371SQ201620537039
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月3日 公開號201620537039.1, CN 201620537039, CN 205693371 U, CN 205693371U, CN-U-205693371, CN201620537039, CN201620537039.1, CN205693371 U, CN205693371U
【發(fā)明人】許小滿, 李剛, 馬膺峻
【申請人】中國恩菲工程技術(shù)有限公司