[发明专利]矿热炉高低压联合无功补偿控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿热炉控制系统，特别是矿热炉高低压联合无功补偿控制系统。它能实现矿热炉高低压无功补偿装置的联合运行、三相不相等补偿容量的循环投切和矿热炉运行状态监测报警，特别适用于容量在16500kVA及以上矿热炉的无功补偿装置。

背景技术

矿热炉的电气系统主要由高压供电网络、电炉变压器、补偿器、短网、水冷系统、电极系统、炉膛和控制系统组成，其负载特征介于阻性和感性之间，低电压大电流的短网和水冷系统的结构以及工作特点，决定矿热炉的自然功率因数很难达到0.85以上，这样就需要对供电线路进行无功补偿，以将功率因数提高到国家规定的0.90 或以上，以达到平衡电网无功的目的。

目前供电部门和铁合金企业多选择高压补偿，该补偿方式是把电容器并联到高压一次侧的三相母线上，单一高压补偿的优点是设备简单、投资少。缺点是由于补偿作用只能使接入点之前的线路，供电系统电网一侧受益，满足供电系统对该负荷线路功率因数方面的要求，对冶炼企业来讲，从包括矿热炉变压器绕组、短网、水冷电缆、炉内导电铜管直至铜瓦、电极的全部二次侧低电压大电流回路的无功功率得不到补偿，不能增加变压器的输出功率，更不能使矿热炉冶炼产品产量的提高和电耗、矿耗降低，使企业的投资不能产生实质的经济效益；另外目前的高压补偿多采用固定式补偿方式，补偿装置不能适应炉子生产过程中负荷变化，会出现过补偿或欠补偿现象。

针对矿热炉变压器低压短网侧的大量无功消耗和不平衡性，兼顾有效提高功率因数而实施低压无功补偿。其优点是低压补偿将补偿点前移至短网，缩短了无功电流路径，就地补偿短网的大量无功消耗，在有效提高功率因数的同时，降低了变压器和短网的损耗，提高了变压器的出力，增加冶炼有效输入功率，改善了三相电极的强、弱相状况。但随着矿热炉容量越来越大，30000kVA以上的矿热炉越来越多，如果只用单一的低压补偿，必然会使二次电压提高过大，电极电流减小、电弧拉长，电极上抬，造成电极难以下插；另外入炉有效输入功率增大后，使熔化还原区宽度增大，靠近炉壁，热损失增加，炉况恶化，高温侵蚀损坏炉衬，使炉膛寿命下降。  

发明内容

本发明的目的就是设计出一种能够在复杂环境中完成指定任务并保证系统综合性能最优的矿热炉高低压联合无功补偿控制系统，以达到提高功率因数、加大矿热炉变压器有效输出率、降低损耗、减小三相不平衡度、增加产量、提高自动化程度和增强人机交互功能的矿热炉高低压联合无功补偿控制系统及控制方法。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：矿热炉高低压联合无功补偿控制系统，包括从矿热炉变压器一次高压侧和二次低压侧进行数据采集的一次侧电压互感器、一次侧电流互感器、二次侧电压互感器、二次侧电流互感器，一次侧电压互感器、一次侧电流互感器分别连接P1电力变送器的输入口，二次侧电压互感器、二次侧电流互感器分别连接P2电力变送器的输入口，P1电力变送器和P2电力变送器通过接口与主控计算机电连接，向主控计算机提供矿热炉变压器一次高压侧和二次低压侧电流、电压数据；一可编程控制器PLC同时电连接补偿装置C1和C2、报警装置AL1和AL2和温度变送器T，一可编程控制器PLC同时通过接口与主控计算机电连接，主控计算机通过控制可编程控制器PLC完成对补偿装置的投切、报警信号的接收与发送以及温度保护信号的接收与执行。

所述的主控计算机至少包括如下步骤：

S101步骤，用户运行主程序后，系统首先调用初始化子程序；

S102步骤，判断矿热炉变压器一次侧电压是否正常；

S103步骤，正常，则判断矿热炉变压器一次侧电流是否正常；否则转步骤S106；

步骤S104，正常，则判断矿热炉变压器二次侧电压是否正常；否则转步骤S106；

步骤S105，正常，则判断矿热炉变压器二次侧短网和电容器温度是否正常，否则转步骤S106；

步骤S108，判断是否自动运行；否则转步骤S106；

步骤S109，自动运行，调用高压投切子程序；

步骤S110，调用低压投切子程序；

结束。

步骤S106，切除电容并报警；

步骤S107，报警是否复位或是否恢复正常；是转步骤S108，否转S102步骤；

所述的主控计算机通过控制可编程控制器PLC完成对补偿装置的高压投切子程序步骤包括：

步骤S201，进入投切子程序后，判断是否急停，否，转步骤S202；急停，转步骤结束；