一種三相交流電弧爐自適應建模裝置及其仿真算法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能質量分析與控制領域，具體為一種三相交流電弧爐自適應建模裝 置及其仿真算法。
【背景技術】
[0002] 近年來，各種非線性負荷的增加導致電力系統(tǒng)電能質量問題日益嚴重，危及電力 系統(tǒng)的安全經濟運行。交流電弧爐是典型的非線性負荷，也是對電能質量影響最大的負荷 之一。
[0003] 電弧爐建模是電弧爐電能質量分析工作的前提。模型的精確與否，合理與否，適用 性強與否決定了后續(xù)工作能否順利展開。電弧爐運行工況復雜多變，所以需要建立一種適 用于多種工況的電弧爐建模裝置。
[0004]目前的電弧爐模型往往假設三相平衡，以單相電弧爐代表三相進行研究，主要包 括非線性時變電阻模型，非線性時變電壓源模型，基于能量守恒的時變電阻模型等。而實際 電弧爐三相功率并不相等，三相不平衡問題嚴重，進行上述假設得到的電弧爐模型難以反 映電弧爐實際運行狀態(tài)。并且這種單相電弧爐模型往往不能根據電弧爐工況的改變進行調 整，無法與實際工況相對應。

【發(fā)明內容】

[0005](一）要解決的技術問題
[0006] (1)根據三相功率的變化實時調整模型；
[0007] (2)研究不同運行工況下的電弧爐電能質量問題。
[0008] (二）技術方案
[0009] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種三相交流電弧爐自適應建模裝置，其 特征在于，所述三相交流電弧爐自適應建模裝置包括：母線1、電弧爐3、測試儀6、綜合建模 機7和基礎建模機8 ;所述母線1上分別電連接有變壓器2、電弧爐3和電壓互感器5 ;所述 電弧爐3上設有電流互感器4 ;所述電壓互感器5的二次側與所述測試儀6的電壓波形輸 入端電連接；所述電流互感器4的二次側與所述測試儀6的電流波形輸入端電連接；所述 測試儀6的數據輸出端與所述綜合建模機7的運行數據采集端連接；所述基礎建模機8的 模型通訊端通過以太網線9與所述綜合建模機7的模型通訊端連接。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種應用三相交流電弧爐自適應建模裝置 進行三相交流電弧爐自適應建模仿真的方法，所述方法分為如下步驟：
[0011] 建立綜合反映電弧爐電能質量問題的三相交流電弧爐等效模型，所述等效模型中 含有需要根據實際工況來求取的參數；
[0012] 對供電系統(tǒng)進行等效，并對第一步中的電弧爐模型簡化以方便計算，進而建立電 弧爐簡化模型及其供電系統(tǒng)數學模型；所述電弧爐簡化模型中含待確定的參數并能夠反映 電弧爐的輸出特性；
[0013] 根據供電線路及變壓器參數，電弧爐三相運行功率以及第二步中的數學模型，確 定三相電弧爐自適應算法，以求取電弧爐模型參數；
[0014] 將模型參數代入到電弧爐模型中完成建模。
[0015] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種應用權利要求1所述的三相交流電弧 爐自適應建模裝置進行三相交流電弧爐自適應建模方法，所述方法包括以下步驟：
[0016] 第一步，將所述電壓互感器5的二次側與所述測試儀6的電壓波形輸入端電連接； 將所述電流互感器9的二次側與所述測試儀6的電流波形輸入端電連接；所述測試儀6的 數據輸出端與所述綜合建模機7的運行數據采集端連接；所述測試儀6對所述電弧爐2的 實時運行數據進行測試和統(tǒng)計，并將測試數據結果傳輸給綜合建模機7 ;
[0017] 第二步，將搜集到的電弧爐參數輸入到所述基礎建模機8中；所述基礎建模機8 根據所述電弧爐3的基本模型和錄入參數建立與之相適應的等效模型；將得到的等效模型 經過簡化計算，形成相應數學模型，通過雙向通訊將建立數學模型傳輸至所述綜合建模機7 中；
[0018] 第三步、根據第前兩步中所述測試儀6的實測數據和基礎建模機8輸出的數學模 型，所述綜合建模機7運算得出適用于該電弧爐運行系統(tǒng)的綜合模型和參數，最終得出接 近于所述電弧爐3真實運行工況的仿真模型，并實現對模型數據導出的功能。
[0019](三）有益效果
[0020] 三相電弧爐的自適應建模裝置不僅能反映電弧爐的三相不平衡問題，而且能根據 工況的改變相應的改變模型參數以與之對應。本發(fā)明根據實際運行工況對仿真模型參數進 行優(yōu)化和調整，能夠更加準確反映電弧爐真實用電特性，從而為研究不同運行工況下的電 弧爐電能質量現象，提升電網接納電弧爐負荷能力，提供理論基礎。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022] 圖1是根據本發(fā)明一種三相交流電弧爐自適應建模裝置一個實施例的結構示意 圖；
[0023] 圖2是根據本發(fā)明一種三相交流電弧爐自適應建模裝置一個實施例的電弧爐輸 出I-V特性曲線；
[0024] 圖3是根據本發(fā)明一種三相交流電弧爐自適應建模裝置一個實施例的三相交流 電弧爐模型等效電路。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合說明書附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以 下實施例僅用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 本發(fā)明提供一種三相交流電弧爐自適應建模裝置，包括母線1，電弧爐3,測試儀 6,綜合建模機7和基礎建模機8。在母線1上分別電連接有變壓器2、電弧爐3和電壓互感 器5 ;在電弧爐3上設有電流互感器4。電壓互感器5的二次側與測試儀6的電壓波形輸入 端電連接，電流互感器9的二次側與測試儀6的電流波形輸入端電連接，測試儀6的數據輸 出端與綜合建模機7的運行數據采集端連接，基礎建模機8的模型通訊端通過以太網線9 與綜合建模機7的模型通訊端連接，實現雙向通訊。
[0027] 本發(fā)明提供一種三相交流電弧爐自適應建模方法，包括以下步驟：
[0028] 第一步、將電壓互感器5的二次側與測試儀6的電壓波形輸入端電連接，電流互感 器9的二次側與測試儀6的電流波形輸入端電連接，測試儀6的數據輸出端與綜合建模機7 的運行數據采集端連接。測試儀6對電弧爐2的實時運行數據進行測試和統(tǒng)計，并將測試 數據結果傳輸給綜合建模機7。
[0029] 第二步、將搜集到的電弧爐參數輸入到基礎建模機8中，基礎建模機8根據電弧爐 3的基本模型和錄入參數，建立與之相適應的等效模型，并經過簡化計算，形成相應數學模 型，通過雙向通訊將建立數學模型傳輸至綜合建模機7中。
[0030] 第三步、根據第前兩步中測試儀6的實測數據和基礎建模機8輸出的數學模型，綜 合建模機7運算得出適用于該電弧爐運行系統(tǒng)的綜合模型和參數，最終得出接近于電弧爐 3真是運行工況的仿真模型，并提供模型數據導出功能。
[0031] -種三相交流電弧爐自適應建模仿真算法，包括以下步驟：
[0032] 第一步：建立綜合反映電弧爐電能質量問題的三相交流電弧爐等效模型，等效模 型中含有需要根據實際工況來求取的參數。
[0033] 電弧爐輸出I-V特性曲線如圖2所示，由圖可見電弧爐電壓與電流之間的關系是 非線性的，這使得建模非常困