[发明专利]直流电弧炉短网电感的测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种直流电弧炉短网电感的测量方法及装置，该方法包括：控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；重复执行上述步骤多次，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值。本发明可以精确测量出直流电弧炉短网的实际电感。

技术领域

本发明涉及工业冶炼领域，尤其涉及一种直流电弧炉短网电感的测量方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

电弧炉是一种利用电极产生的高温熔炼矿石或金属的电炉。对电网来说，电弧炉是一种非线性负荷，电弧炉冶炼过程，会给电网带来无功冲击、三相电压不平衡、谐波污染等问题，造成电网电压剧烈波动。与交流电弧炉相比，直流电弧炉对电网影响要小得多。

图1为现有技术提供的一种直流电弧炉供电系统示意图，如图1所示，从公共电网1取电后，经串联的高阻抗电抗器4，由整流装置2(电弧炉供电装置)将公共电网的高电压转换为直流电弧炉冶炼金属(例如，废钢)所需的低电压(例如，35KV/1.5KV)。由图1可以看出，直流电弧炉的整流装置2输出的电流信号，经过电弧炉短网5(水冷电缆及其附件等)、电极6(图标601所示为R极、图标602所示为S极、图标603所示为T极、图标604所示为电极调节系统)、电弧炉本体3中的废钢7-1或钢水7-2之后，又回到整流装置2，形成一个电气回路。

以冶炼废钢为例，结合图1对直流电弧炉冶炼工作原理进行说明：直流电弧炉的整流装置2输出一个幅值可变的电压信号，该电压信号通过直流电弧炉顶部的碳极和底部电极，中间经过固态废钢或者液态钢水，构成了一个完整的电气回路，从而形成了一个大电流。采用一套液压装置可以控制直流电弧炉顶部的碳极上升和下降，以调节顶部碳极与电弧炉中固态废钢或液态钢水之间的距离。由于直流电弧炉顶部碳极与固态废钢或液态钢水之间存在一定的距离，会产生一个强大的电弧，形成电弧放电过程。众所周知，电弧放电过程，是一个大量释放能量的过程，即将电气能量转换为热能的过程。正是这个能量释放的过程，使得固态废钢融化，形成了液态的钢水，从而实现了电弧炉冶炼的过程。

在正常工作模式下，直流电弧炉的整流装置2输出一个电压信号，随着外部电弧炉短网5、废钢或钢水的不同，形成的电流大小也不同。利用电流检测装置检测回路中的电流，整流装置2基于设定的电流值与电流检测装置反馈的电流值之差，调节其输出电压，直到电流检测装置检测到的电流值与设定的电流值相等。

由上述分析可知，电气回路中任何一个设备或装置，都会影响到直流电弧炉整流装置2的控制和调节过程，其中，电弧炉电网的影响最大，特别是电弧炉短网的电感值，是直流电弧炉整流装置的重要参数，直接影响了电弧炉的正常生产过程。

对于电弧炉短网电感值的选取，现有技术通常将生产厂家提供的出厂值，作为最终工程使用的电感参考值。电弧炉短网生产企业，在生产过程中，根据设备细化设计的参数，通过有限元分析等技术手段，尽量细化设备设计过程中的每个参数，尽量做到精确。但是由于电弧炉短网设备生产过程中，涉及到了成千上万的元器件，导致最终整体设备参数会发生偏移，设备生产企业在出厂测试中，通过内部技术手段，将整体设备分为2～5个子设备，分别进行测量，然后通过电气简化方法，给出一个电气技术值，作为最终的设备出厂值。

对于电弧炉短网子设备检测来说，设备厂商通常采用小信号检测方法。该方法就是给子设备两端加入一个小电压信号，通常为交流220V或者380V电压，然后检测流过设备的电流信号，通过简单的除法给出子设备电感值。