一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，其中的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)包括PLC處理器、高壓電流互感器、高壓電壓互感器、變壓器、功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器以及靜態(tài)補(bǔ)償支路和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路，每一個(gè)補(bǔ)償支路均由可控硅投切開(kāi)關(guān)與補(bǔ)償電容器串聯(lián)；功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸出端分別與PLC處理器的輸入端口電連接，PLC處理器的輸出端口與可控硅投切開(kāi)關(guān)的輸入端電連接，且可控硅投切開(kāi)關(guān)的反饋信號(hào)均輸出到PLC處理器。利用本發(fā)明可以使補(bǔ)償系統(tǒng)高效、準(zhǔn)確地控制補(bǔ)償支路的投切，達(dá)到平衡功率因數(shù)、避免強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或弱相欠補(bǔ)和提高有功負(fù)荷利用率的目的。
【專利說(shuō)明】一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦熱爐無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，尤其是涉及基于PLC控制器的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦熱爐是一種典型的高耗能設(shè)備，在礦熱爐的電氣系統(tǒng)中，冶煉變壓器和短網(wǎng)都是感性負(fù)載，其在運(yùn)行中需要消耗大量的無(wú)功功率，導(dǎo)致功率因數(shù)普遍偏低。另外，礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中，負(fù)荷變化比較頻繁，導(dǎo)致功率因數(shù)、有功功率等各種電氣參數(shù)的變化也比較頻繁，再加之每相的短網(wǎng)長(zhǎng)度不等，導(dǎo)致三相無(wú)功功率本身不平衡。
[0003]傳統(tǒng)的冶金礦熱爐無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)主要由真空接觸器、熔斷器、自愈式電容器等元器件組成，低壓補(bǔ)償為三相共補(bǔ)的固定補(bǔ)償方式，這種傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)雖然能對(duì)礦熱爐的電氣系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，但是，無(wú)功補(bǔ)償量不能隨著負(fù)荷的變化而變化，在裝置投切時(shí)由于三相無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償，造成強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)、弱相欠補(bǔ)，從而導(dǎo)致投切過(guò)程沖擊大、對(duì)電容器損傷大、開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)易燒毀、噪聲大、投切延時(shí)過(guò)程較長(zhǎng)、反應(yīng)遲鈍、保護(hù)功能較單一等問(wèn)題，特別是功率因數(shù)等電氣參數(shù)不能有效控制在工藝參數(shù)要求的范圍內(nèi)。因此，傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)由于三相無(wú)功補(bǔ)償不平衡，造成了三相電極電壓不平衡和三相功率因數(shù)不平衡，不能完全滿足生產(chǎn)過(guò)程中負(fù)荷變化對(duì)工藝參數(shù)的有效控制，直接導(dǎo)致礦熱爐的效率低、電能消耗大，而且其對(duì)礦熱爐的電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)保證，也會(huì)導(dǎo)致供電質(zhì)量惡化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，避免強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或者弱相欠補(bǔ)，以達(dá)到平衡功率因數(shù)和提聞?dòng)泄ω?fù)荷利用率的目的。
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，包括PLC處理器、高壓電流互感器、高壓電壓互感器、變壓器、功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器以及有功功率變送器和補(bǔ)償支路，所述補(bǔ)償支路包括靜態(tài)補(bǔ)償支路和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路，每一個(gè)補(bǔ)償支路均由可控硅投切開(kāi)關(guān)與補(bǔ)償電容器串聯(lián)；所述的高壓電流互感器、高壓電壓互感器分別與變壓器輸入端的高壓進(jìn)線電連接，其輸出電流、電壓信號(hào)均輸出到PLC處理器；所述變壓器的輸出端通過(guò)短網(wǎng)分別與功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸入端以及礦熱爐的電極電連接；所述的功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸出端分別與PLC處理器的輸入端口電連接，所述PLC處理器的輸出端口與可控硅投切開(kāi)關(guān)的輸入端電連接，且可控硅投切開(kāi)關(guān)的反饋信號(hào)均輸出到PLC處理器。
[0006]優(yōu)選地，所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路包括兩個(gè)，且每一個(gè)補(bǔ)償支路均由可控硅投切開(kāi)關(guān)與補(bǔ)償電容器串聯(lián)組成。
[0007]優(yōu)選地，所述的補(bǔ)償支路還包括第一電抗器，所述的第一電抗器串聯(lián)在所在補(bǔ)償支路中的補(bǔ)償電容器與可控硅投切開(kāi)關(guān)之間。
[0008]優(yōu)選地，所述無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)還包括HMI設(shè)備，且所述的PLC處理器通過(guò)以太網(wǎng)與HMI設(shè)備電連接。
[0009]優(yōu)選地，所述的可控硅投切開(kāi)關(guān)由一個(gè)熔斷器與自愈電容器、第二電抗器以及晶閘管和另一個(gè)熔斷器依次串聯(lián)連接，其中的兩個(gè)熔斷器分別與補(bǔ)償短網(wǎng)的兩極電連接。
[0010]上述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其中，所述的靜態(tài)補(bǔ)償支路主要以預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值為投入量，在投入補(bǔ)償支路時(shí)，首先投入靜態(tài)補(bǔ)償支路作為基本補(bǔ)償，當(dāng)PLC處理器判定靜態(tài)補(bǔ)償支路投入完畢后，PLC處理器根據(jù)監(jiān)測(cè)到的補(bǔ)償短網(wǎng)的三相實(shí)時(shí)功率因數(shù)值，并以所預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值和功率因數(shù)下限值為判據(jù)來(lái)控制動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路的投入與切斷。
[0011]進(jìn)一步地，所述的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值設(shè)定的允許范圍是正負(fù)10%。
[0012]進(jìn)一步地，所述的PLC處理器將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的功率因數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值超出了預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值的10%時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)以退出部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路；當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值的-10%時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)以投入部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路。
[0013]進(jìn)一步地，所述的礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中，每投入一路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)發(fā)生變化，當(dāng)PLC處理器判定當(dāng)前功率因數(shù)值大于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)分閘，補(bǔ)償支路即退出補(bǔ)償系統(tǒng)；當(dāng)PLC處理器判定當(dāng)前功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)下限值時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)合閘，補(bǔ)償支路即投入補(bǔ)償系統(tǒng)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法通過(guò)PLC處理器對(duì)各類輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行集中處理與控制，由于PLC處理器對(duì)于信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確、計(jì)算速率高、處理速度快，從而使補(bǔ)償控制系統(tǒng)能夠高效、準(zhǔn)確地控制補(bǔ)償支路的投切，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦熱爐生產(chǎn)過(guò)程中的無(wú)功消耗進(jìn)行自動(dòng)、實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償，可以有效地避免普通投切裝置對(duì)短網(wǎng)的電壓沖擊以及不能根據(jù)礦熱爐的負(fù)荷變化而對(duì)系統(tǒng)所需無(wú)功補(bǔ)償量的準(zhǔn)確補(bǔ)償，使相關(guān)電氣參數(shù)有效地控制在工藝參數(shù)設(shè)定的范圍內(nèi)，以平衡功率因數(shù)，避免了強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或者弱相欠補(bǔ)，提高了有功負(fù)荷利用率和礦熱爐使用效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的構(gòu)造圖。
[0016]圖2為圖1中可控硅投切開(kāi)關(guān)的電路原理圖。
[0017]圖中部品標(biāo)記名稱:1_礦熱爐爐膛，2-電極夾持與升降機(jī)構(gòu)，3-電極，4-補(bǔ)償電容器，5-可控硅投切開(kāi)關(guān)，6-變壓器，7-第一電抗器，8-熔斷器，9-晶閘管，10-第二電抗器，11-自愈電容器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖1所示，一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，主要包括PLC處理器、高壓電流互感器、高壓電壓互感器、變壓器6、功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器以及有功功率變送器和補(bǔ)償支路。其中的補(bǔ)償支路是由可控硅投切開(kāi)關(guān)5和補(bǔ)償電容器4串聯(lián)組成。所述的高壓電流互感器與變壓器6輸入端的高壓進(jìn)線電連接，其輸出電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電流表后輸出到PLC處理器的輸入端口，高壓電壓互感器與變壓器6輸入端的高壓進(jìn)線電連接，其輸出電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓表后輸出到PLC處理器的輸入端口 ；所述變壓器6的輸出端通過(guò)短網(wǎng)分別與功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸入端以及礦熱爐的電極3電連接，其中的電極3通過(guò)電極夾持與升降機(jī)構(gòu)2相對(duì)于礦熱爐爐膛I夾持固定或者升降運(yùn)動(dòng)；所述的功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸出端則分別與PLC處理器的輸入端口電連接，所述PLC處理器的輸出端口分別與三路可控硅投切開(kāi)關(guān)5的輸入端電連接，其中每一路上的可控硅投切開(kāi)關(guān)5分別與一個(gè)補(bǔ)償電容器4電連接構(gòu)成一個(gè)補(bǔ)償支路，同時(shí)，可控硅投切開(kāi)關(guān)5的反饋信號(hào)均輸出到PLC處理器。該無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)設(shè)置有一個(gè)靜態(tài)補(bǔ)償支路和由兩個(gè)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路組成的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償組，其中的靜態(tài)補(bǔ)償支路作為基本補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路作為跟蹤補(bǔ)償，根據(jù)礦熱爐的負(fù)荷變化，PLC處理器以三相功率因數(shù)為控制量控制動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路的投入或者切斷。為了方便操作人員的實(shí)時(shí)監(jiān)控操作，該P(yáng)LC處理器通過(guò)以太網(wǎng)與HMI設(shè)備相互通信，該HMI設(shè)備可以采用觸摸屏，通過(guò)觸摸屏顯示信息，操作人員可以實(shí)時(shí)查看礦熱爐的工況參數(shù)，同時(shí)，操作人員還可以通過(guò)觸摸屏發(fā)出控制指令。
[0020]上述的可控硅投切開(kāi)關(guān)5的投切主回路如圖2所示，補(bǔ)償短網(wǎng)的a極與熔斷器8連接，該熔斷器8再與自愈電容器11、第二電抗器10、晶閘管9依次串聯(lián)連接，所述晶閘管9再與另外一個(gè)熔斷器8 —端連接，該另外一個(gè)熔斷器8的另一端與補(bǔ)償短網(wǎng)的X極連接，從而組成了一個(gè)投切主回路。這種采用晶閘管投切方式的投切回路，可以有效地避免普通投切裝置對(duì)短網(wǎng)的電壓沖擊及不能根據(jù)負(fù)荷的變化而對(duì)系統(tǒng)所需無(wú)功補(bǔ)償量進(jìn)行準(zhǔn)確補(bǔ)償，從而使得整個(gè)系統(tǒng)具有投切無(wú)合閘涌流、無(wú)操作過(guò)電壓、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)、電容使用壽命長(zhǎng)以及響應(yīng)時(shí)間短和電容器上的殘壓不影響投入性能等優(yōu)點(diǎn)，其中的具體響應(yīng)時(shí)間可以在20ms?200s范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。另外，由于礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中的三次、五次、七次等奇數(shù)次諧波較重，該諧波對(duì)電容器及系統(tǒng)中的電氣元件有較大損傷，為了抑制諧波，可以在補(bǔ)償支路中串聯(lián)一個(gè)第一電抗器7，每一個(gè)補(bǔ)償支路中的補(bǔ)償電容器4與可控硅投切開(kāi)關(guān)5之間均串聯(lián)一個(gè)第一電抗器7，以濾除系統(tǒng)諧波。
[0021]本發(fā)明的整個(gè)補(bǔ)償支路包括一個(gè)靜態(tài)補(bǔ)償支路和由兩個(gè)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路構(gòu)成的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償組，其中的靜態(tài)補(bǔ)償支路主要以預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值為投入量，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路主要以對(duì)A、B、C三相分別預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值和功率因數(shù)下限值作為控制判據(jù)。在礦熱爐工作過(guò)程中，礦熱爐的負(fù)荷變化會(huì)引起功率因數(shù)的變化和無(wú)功需求量的變化。當(dāng)A、B、C三相平衡時(shí)，系統(tǒng)的有功負(fù)荷穩(wěn)定，無(wú)需補(bǔ)償支路進(jìn)行補(bǔ)償。但是，當(dāng)A、B、C三相不能達(dá)到平衡時(shí)，系統(tǒng)的電氣參數(shù)不斷變化，靜態(tài)補(bǔ)償如果不能完全滿足生產(chǎn)需求，此時(shí)就需要投入動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路對(duì)A、B、C三相分別進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷和爐況的變化，使功率因數(shù)值始終控制在設(shè)定的功率因數(shù)帶寬范圍內(nèi)，避免強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或者弱相欠補(bǔ)，以達(dá)到平衡功率因數(shù)和提高有功負(fù)荷利用率的目的。[0022]在投入補(bǔ)償支路時(shí)，首先投入靜態(tài)補(bǔ)償支路作為基本補(bǔ)償，當(dāng)PLC處理器判定靜態(tài)補(bǔ)償支路投入完畢后，PLC處理器根據(jù)礦熱爐的負(fù)荷變化，主要以監(jiān)測(cè)到的A、B、C三相實(shí)時(shí)功率因數(shù)值為控制量、以所預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值和功率因數(shù)下限值為判據(jù)來(lái)控制動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路的投入與切斷，即PLC處理器啟動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路作為跟蹤補(bǔ)償。其中的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路設(shè)置有兩個(gè)，有利于增加整個(gè)補(bǔ)償系統(tǒng)的靈活性。
[0023]本發(fā)明中的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法具體如下，當(dāng)補(bǔ)償系統(tǒng)投入時(shí)，預(yù)先設(shè)定靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值，一般設(shè)置到0.88左右，同時(shí)設(shè)定該靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值的允許范圍是正負(fù)10%。當(dāng)靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值設(shè)定后，系統(tǒng)首先以預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值為準(zhǔn)投入靜態(tài)補(bǔ)償支路，在生產(chǎn)過(guò)程中，礦熱爐的負(fù)荷變化會(huì)引起功率因數(shù)的變化和無(wú)功需求量的變化，PLC處理器根據(jù)功率因數(shù)的變化發(fā)出脈沖信號(hào)觸發(fā)可控硅投切開(kāi)關(guān)5中的晶閘管9合閘。PLC處理器將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的功率因數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值處于預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值正負(fù)10%的設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，PLC處理器判定靜態(tài)補(bǔ)償支路投入完畢；當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值超出了預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值的10%時(shí)，PLC處理器將自動(dòng)給可控硅投切開(kāi)關(guān)5發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)以退出部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路；當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)值的-10%時(shí)，PLC處理器將自動(dòng)給可控硅投切開(kāi)關(guān)5發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)以投入部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路。
[0024]礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中，每投入一路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)及電流、電壓等參數(shù)都將發(fā)生變化，這些投入后參數(shù)的變化實(shí)時(shí)反饋到PLC處理器并進(jìn)行邏輯判定。當(dāng)當(dāng)前功率因數(shù)值大于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值時(shí)，PLC處理器發(fā)出退出補(bǔ)償支路的脈沖信號(hào)，該退出補(bǔ)償支路脈沖信號(hào)觸發(fā)可控硅投切開(kāi)關(guān)5中的晶閘管9并使其分閘，晶閘管9分閘后，補(bǔ)償支路即退出補(bǔ)償系統(tǒng)；反之，當(dāng)當(dāng)前功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)下限值時(shí)，PLC處理器發(fā)出投入補(bǔ)償支路的脈沖信號(hào)，該投入補(bǔ)償支路脈沖信號(hào)觸發(fā)可控硅投切開(kāi)關(guān)5中的晶閘管9并使其合閘，晶閘管9合閘后，補(bǔ)償支路即投入補(bǔ)償系統(tǒng)。由于晶閘管9的響應(yīng)時(shí)間短，可以在20ms?200s范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，因此，無(wú)論礦熱爐的負(fù)荷如何變化，補(bǔ)償系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)跟蹤負(fù)荷的變化而相應(yīng)變化，從而使功率因數(shù)值始終控制在預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)帶寬內(nèi)，避免強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或者弱相欠補(bǔ)，達(dá)到了智能補(bǔ)償無(wú)功功率的目的。其中的HMI設(shè)備采用RS485以太網(wǎng)與PLC處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換與顯示，PLC處理器所進(jìn)行的一系列監(jiān)測(cè)與控制都實(shí)時(shí)地反映在HMI設(shè)備的人機(jī)界面，因此，操作人員可以根據(jù)HMI設(shè)備所顯示的實(shí)時(shí)信息有效地對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行電氣參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0025]綜上所述，本發(fā)明的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)及方法基于PLC處理器控制，通過(guò)各種變送器及儀器儀表等對(duì)系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)量和控制量進(jìn)行集中采集并輸入PLC處理器，其中的電流表可以對(duì)高壓電流互感器輸出的電流信號(hào)進(jìn)行一次電流檢測(cè)，電壓表可以對(duì)高壓電壓互感器輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行二次電壓檢測(cè)。PLC處理器對(duì)各類輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行集中處理，并根據(jù)生產(chǎn)工藝條件作出相應(yīng)的控制，再將相應(yīng)控制信息通過(guò)以太網(wǎng)傳輸給HMI設(shè)備。通過(guò)人機(jī)界面即可直觀地看到PLC處理的各種數(shù)據(jù)信息，如電流、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)；同時(shí)，操作人員在人機(jī)界面上還可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置界面來(lái)設(shè)置靜態(tài)補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)功率因數(shù)值以及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)墓β室驍?shù)的上限值與下限值。該值預(yù)先設(shè)定后，PLC處理器將以所設(shè)定的功率因數(shù)值為判據(jù)來(lái)自動(dòng)跟蹤控制無(wú)功補(bǔ)償量。PLC處理器對(duì)于信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)確、計(jì)算速率高、處理速度快，從而使補(bǔ)償控制系統(tǒng)能夠高效、準(zhǔn)確地控制補(bǔ)償支路的投切，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦熱爐生產(chǎn)過(guò)程中的無(wú)功消耗進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償，使相關(guān)電氣參數(shù)有效地控制在工藝參數(shù)設(shè)定的范圍內(nèi)以平衡功率因數(shù)，避免了強(qiáng)相過(guò)補(bǔ)或者弱相欠補(bǔ)，提高了有功負(fù)荷利用率和礦熱爐使用效率，有利于節(jié)能、降耗和增產(chǎn)。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:包括PLC處理器、高壓電流互感器、高壓電壓互感器、變壓器(6)、功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器以及有功功率變送器和補(bǔ)償支路，所述補(bǔ)償支路包括靜態(tài)補(bǔ)償支路和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路，每一個(gè)補(bǔ)償支路均由可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)與補(bǔ)償電容器(4)串聯(lián)；所述的高壓電流互感器、高壓電壓互感器分別與變壓器(6)輸入端的高壓進(jìn)線電連接，其輸出電流、電壓信號(hào)均輸出到PLC處理器；所述變壓器出)的輸出端通過(guò)短網(wǎng)分別與功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸入端以及礦熱爐的電極(3)電連接；所述的功率因數(shù)變送器、電流變送器、電壓變送器、有功功率變送器的輸出端分別與PLC處理器的輸入端口電連接，所述PLC處理器的輸出端口與可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)的輸入端電連接，且可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)的反饋信號(hào)均輸出到PLC處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:所述的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路包括兩個(gè)，且每一個(gè)補(bǔ)償支路均由可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)與補(bǔ)償電容器⑷串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:所述的補(bǔ)償支路還包括第一電抗器(7)，所述的第一電抗器(7)串聯(lián)在所在補(bǔ)償支路中的補(bǔ)償電容器⑷與可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:所述無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)還包括HMI設(shè)備，且所述的PLC處理器通過(guò)以太網(wǎng)與HMI設(shè)備電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:所述的可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)由一個(gè)熔斷器(8)與自愈電容器(11)、第二電抗器(10)以及晶閘管(9)和另一個(gè)熔斷器⑶依次串聯(lián)連接，其中的兩個(gè)熔斷器⑶分別與補(bǔ)償短網(wǎng)的兩極電連接。
6.如權(quán)利要求1所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征在于:所述的靜態(tài)補(bǔ)償支路主要以預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值為投入量，在投入補(bǔ)償支路時(shí)，首先投入靜態(tài)補(bǔ)償支路作為基本補(bǔ)償，當(dāng)PLC處理器判定靜態(tài)補(bǔ)償支路投入完畢后，PLC處理器根據(jù)監(jiān)測(cè)到的補(bǔ)償短網(wǎng)的三相實(shí)時(shí)功率因數(shù)值，并以所預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值和功率因數(shù)下限值為判據(jù)來(lái)控制動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路的投入與切斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征在于:所述的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值設(shè)定的允許范圍是正負(fù)10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征在于:所述的PLC處理器將實(shí)時(shí)檢測(cè)到的功率因數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值超出了預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值的10%時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)以退出部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路；當(dāng)檢測(cè)到的當(dāng)前靜態(tài)功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的靜態(tài)目標(biāo)功率因數(shù)值的-10%時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)以投入部分動(dòng)態(tài)補(bǔ)償支路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種礦熱爐靜態(tài)與動(dòng)態(tài)相結(jié)合的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)的補(bǔ)償方法，其特征在于:所述的礦熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中，每投入一路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償時(shí)，系統(tǒng)的功率因數(shù)發(fā)生變化，當(dāng)PLC處理器判定當(dāng)前功率因數(shù)值大于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)上限值時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)分閘，補(bǔ)償支路即退出補(bǔ)償系統(tǒng)；當(dāng)PLC處理器判定當(dāng)前功率因數(shù)值小于預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)下限值時(shí)，PLC處理器控制可控硅投切開(kāi)關(guān)(5)合閘，補(bǔ)償支路即投入補(bǔ)償系統(tǒng)。`
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103618318SQ201310591268
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】趙永貴 申請(qǐng)人:樂(lè)山晟嘉電氣有限公司