热处理电阻炉群电力负荷需量控制系统及控制方法与流程

本发明涉及电力负荷需量控制技术领域，特别涉及一种保证炉群用电负荷来限制最大有功功率借以满足合同约定用电值的热处理电阻炉群电力负荷需量控制系统及控制方法。

背景技术：

在工件热处理工序中，采用电阻炉群形式可以对不同技术工艺不同批次的工件同时开展热处理，热处理工艺执行控制系统集中管理。电阻炉也是高能耗设备，电业局对电阻炉群形式实行两部制电价制度，即电费由基本电费与电度电费两部分构成。电度电费即按电阻炉群实际耗电度数计算的电费。基本电费是按照电阻炉群的最大需量作为计算电费的依据，在生产前企业需要与供电部门签订合同约定最大用电需量上限，企业按照该限额每月缴纳基本电费，并且在生产中企业的用电负荷尖峰不能超过该数值，否则面临惩罚。

目前针对热处理电阻炉群采用的用电负荷控制，大部分只是依据生产计划、用电负荷、报警等信息，进行电话调度，对热处理电阻炉群的最大需量认识不深刻，也缺少相应的手段来观察当前负荷与需量的关系，无法及时做出合理的负荷调整方案，来降低对需量的影响，导致热处理工序执行和用电负荷不能同步，不仅降低了电能效率，而且会超出最大需量上限，临时采取分闸、断电的方式确保最大需量约束的满足，进一步增加了热处理电阻炉群用电负荷的波动。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种能够结合炉群热处理工艺执行，将热处理电阻炉群负荷量的运行趋势，有效地控制在供电部门协议约定用电负荷最大需量以内的热处理电阻炉群电力负荷需量控制系统及控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种热处理电阻炉群电力负荷需量控制系统，包括热处理电阻炉群负荷需量电力参数采集模块、用电负荷最大需量设定模块、和热处理工艺执行模块，该控制系统结合炉群工况及有效温场分布，建立有升温、保温、降温的电阻炉热处理炉群用电负荷最优数据库；根据炉群的热处理工艺阶段调用对应的电炉负荷方案，结合电力参数采集模块反馈回来的实际用电负荷，进行比较，当采集供电母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，运行状态指示为绿区；当供电母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；当供电母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区；根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块执行，即确保热处理工艺的执行，又实时调整热处理炉工况，将用电负荷控制在最大需量设定值水平线下。

热处理用电负荷最优数据库，包含不同工件热处理工艺过程中升温、保温、均温、降温阶段，结合升温时间、升温速度、温度保持时段、降温速度、降温时间，针对每台热处理电阻炉工况及有效温场分布，采集大量的用电负荷数据进行统计分析，建立工件热处理用电负荷最优数据库。

当热处理电阻炉群均处于升温阶段，由于热处理炉全功率输入，此时用电负荷进入满载状态，负荷需量电力参数采集模块将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，当母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，热处理电阻炉群负荷需量控制系统稳定运行，运行状态指示为绿区；并在系统中依次从大到小标注出各炉当前需量、瞬时功率、电量值，根据各炉热处理工艺执行，预判当前需量的稳定运行时段；当母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；系统当母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区；系统提示各炉当前需量及当前需量维持运行时间，根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块，在保证热处理工艺执行的前提下，按照方案预先设定的顺序短时间分加热区段分级降低功率，可选择自动或手动执行，同时动态监测母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行判断，达到既保证热处理工艺执行，又使热处理炉群供电负荷需量满足合同约定用电值的效果；并将此方案的需量参量变化、执行的热处理工艺、热处理工件配炉情况、炉况信息存入热处理炉群用电负荷最优数据库。

负荷需量电力参数采集模块由热处理电阻炉10kv供电回路高压侧电子式多功能电能表作为电力参数采集基本单元，通过rs485总线将炉群用电负荷参数采集汇总，其中包括10kv供电回路母线最大需量、瞬时功率、电量值及每台电阻炉需量、瞬时功率、电量值。

用电负荷最大需量设定模块根据供电部门与企业签订的供电协议，热处理电阻炉群的用电负荷最大需量的设定，并将此数据按每降2％分档。

热处理工艺执行模块包括热处理工艺执行软件平台、温控仪表、周波控制器、电阻炉、测温热电偶。

一种热处理电阻炉群电力负荷需量控制方法，利用所述的一种热处理电阻炉群负荷需量控制系统，结合炉群热处理工艺执行及炉群工况、有效温场分布，通过对不同工件热处理工艺过程中各阶段用电负荷数据进行准确的统计，建立工件热处理炉群用电负荷最优数据库，满足具体生产中工件热处理的生产任务及最大需量约束在炉群的实时调节，保证炉群用电负荷来限制最大有功功率借以满足合同约定用电值；具体控制方法如下：

步骤1)、该系统启动后，根据热处理生产计划，首先调用工件热处理炉群用电负荷最优数据库，针对不同热处理工艺、热处理炉况对热处理炉群进行工件配置，确定工件最优装炉量，安排热处理炉进入升温阶段顺序；

步骤2)、用电负荷最大需量设定模块完成热处理电阻炉群的用电负荷最大需量的设定，并将此数据按每降2％分档设定；

步骤3)、按热处理工艺执行，当热处理电阻炉群均处于升温阶段，由于热处理炉全功率输入，此时用电负荷进入满载状态，负荷需量电力参数采集模块通过rs485总线将炉群用电负荷参数采集汇总，其中包括10kv供电回路母线最大需量、瞬时功率、电量值及每台电阻炉需量、瞬时功率、电量值；将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，当母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，热处理电阻炉群负荷需量控制系统稳定运行，运行状态指示为绿区；并在系统中依次从大到小标注出各炉当前需量、瞬时功率、电量值，根据各炉热处理工艺执行，预判当前需量的稳定运行时段；当母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；当母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区；系统提示各炉当前需量及当前需量维持运行时间，根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块，在保证热处理工艺执行的前提下，按照方案预先设定的顺序短时间分加热区段分级降低功率，可选择自动或手动执行，同时动态监测母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行判断，达到既保证热处理工艺执行，又使热处理炉群供电负荷需量满足合同约定用电值的效果；并将此方案的需量参量变化、执行的热处理工艺、热处理工件配炉情况、炉况信息存入热处理炉群用电负荷最优数据库。

步骤4)、根据热处理工艺执行情况，当各炉处于不同的升温、保温、均温、降温工艺执行阶段，该系统将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，自动记录对应热处理工艺时段的供电负荷的变化，并给出炉群供电负荷冗余量，方便热处理生产计划安排。

通过本发明的技术方案的实施，产生如下效果：通过本发明的热处理电阻炉群负荷需量控制系统，能够结合炉群热处理工艺执行，将热处理电阻炉群负荷量的运行趋势，有效地控制在供电部门协议约定用电负荷最大需量以内。

附图说明

图1为本发明的热处理电阻炉群工作流程图。

图2为本发明的35钢杯形锻件热处理工艺图。

图3为本发明的12m井式电阻炉有效温场图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种热处理电阻炉群电力负荷需量控制系统，包括热处理电阻炉群负荷需量电力参数采集模块、用电负荷最大需量设定模块、和热处理工艺执行模块，该控制系统结合炉群工况及有效温场分布，建立有升温、保温、降温的电阻炉热处理炉群用电负荷最优数据库；根据炉群的热处理工艺阶段调用对应的电炉负荷方案，结合电力参数采集模块反馈回来的实际用电负荷，进行比较，当采集供电母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，运行状态指示为绿区；当供电母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；当供电母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区；根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块执行，即确保热处理工艺的执行，又实时调整热处理炉工况，将用电负荷控制在最大需量设定值水平线下。通过该系统可以提高电阻炉群使用效率，降低电费支出，对企业降本增效具有重要意义。

热处理用电负荷最优数据库，包含不同工件热处理工艺过程中升温、保温、均温、降温阶段，结合升温时间、升温速度、温度保持时段、降温速度、降温时间，针对每台热处理电阻炉工况及有效温场分布，采集大量的用电负荷数据进行统计分析，建立工件热处理用电负荷最优数据库。

当热处理电阻炉群均处于升温阶段，由于热处理炉全功率输入，此时用电负荷进入满载状态，负荷需量电力参数采集模块将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，当母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，热处理电阻炉群负荷需量控制系统稳定运行，运行状态指示为绿区；并在系统中依次从大到小标注出各炉当前需量、瞬时功率、电量值，根据各炉热处理工艺执行，预判当前需量的稳定运行时段；当母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；系统当母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区。系统提示各炉当前需量及当前需量维持运行时间，根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块，在保证热处理工艺执行的前提下，按照方案预先设定的顺序短时间分加热区段分级降低功率，可选择自动或手动执行，同时动态监测母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行判断，达到既保证热处理工艺执行，又使热处理炉群供电负荷需量满足合同约定用电值的效果；并将此方案的需量参量变化、执行的热处理工艺、热处理工件配炉情况、炉况信息存入热处理炉群用电负荷最优数据库。

负荷需量电力参数采集模块由热处理电阻炉10kv供电回路高压侧电子式多功能电能表作为电力参数采集基本单元，通过rs485总线将炉群用电负荷参数采集汇总，其中包括10kv供电回路母线最大需量、瞬时功率、电量值及每台电阻炉需量、瞬时功率、电量值。

用电负荷最大需量设定模块根据供电部门与企业签订的供电协议，热处理电阻炉群的用电负荷最大需量的设定，并将此数据按每降2％分档。

热处理工艺执行模块包括热处理工艺执行软件平台、温控仪表、周波控制器、电阻炉、测温热电偶。

一种热处理电阻炉群电力负荷需量控制方法，利用所述的一种热处理电阻炉群负荷需量控制系统，结合炉群热处理工艺执行及炉群工况、有效温场分布，通过对不同工件热处理工艺过程中各阶段用电负荷数据进行准确的统计，建立工件热处理炉群用电负荷最优数据库，满足具体生产中工件热处理的生产任务及最大需量约束在炉群的实时调节，既保证炉群用电负荷来限制最大有功功率借以满足合同约定用电值；具体控制方法如下：

步骤1)、该系统启动后，根据热处理生产计划，首先调用工件热处理炉群用电负荷最优数据库，针对不同热处理工艺、热处理炉况对热处理炉群进行工件配置，确定工件最优装炉量，安排热处理炉进入升温阶段顺序；

步骤2)、用电负荷最大需量设定模块完成热处理电阻炉群的用电负荷最大需量的设定，并将此数据按每降2％分档设定；

步骤3)、按热处理工艺执行，当热处理电阻炉群均处于升温阶段，由于热处理炉全功率输入，此时用电负荷进入满载状态，负荷需量电力参数采集模块通过rs485总线将炉群用电负荷参数采集汇总，其中包括10kv供电回路母线最大需量、瞬时功率、电量值及每台电阻炉需量、瞬时功率、电量值；将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，当母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，热处理电阻炉群负荷需量控制系统稳定运行，运行状态指示为绿区；并在系统中依次从大到小标注出各炉当前需量、瞬时功率、电量值，根据各炉热处理工艺执行，预判当前需量的稳定运行时段；当母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段分级降低功率的方案；当母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区；系统提示各炉当前需量及当前需量维持运行时间，根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块，在保证热处理工艺执行的前提下，按照方案预先设定的顺序短时间分加热区段分级降低功率，可选择自动或手动执行，同时动态监测母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行判断，达到既保证热处理工艺执行，又使热处理炉群供电负荷需量满足合同约定用电值的效果；并将此方案的需量参量变化、执行的热处理工艺、热处理工件配炉情况、炉况信息存入热处理炉群用电负荷最优数据库。

步骤4)、根据热处理工艺执行情况，当各炉处于不同的升温、保温、均温、降温工艺执行阶段，该系统将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，自动记录对应热处理工艺时段的供电负荷的变化，并给出炉群供电负荷冗余量，方便热处理生产计划安排。

热处理用电负荷最优数据库，包含不同工件热处理工艺过程中升温、保温、均温降温阶段，结合升温时间、升温速度、温度保持时段、降温速度、降温时间，针对每台热处理电阻炉工况及有效温场分布，采集大量的用电负荷数据进行统计分析，建立工件热处理用电负荷最优数据库。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图1、2、3和实施例对本发明做进一步详细说明。为此，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：本发明实施例中提供了一种热处理电阻炉群负荷需量控制系统，结合炉群热处理工艺执行及炉群工况、有效温场分布，通过对不同工件热处理工艺过程中各阶段用电负荷数据进行准确的统计，建立工件热处理炉群用电负荷最优数据库，满足具体生产中工件热处理的生产任务及最大需量约束在炉群的实时调节，既保证炉群用电负荷来限制最大有功功率借以满足合同约定用电值。

1、按图1流程，该系统启动后，根据热处理生产计划，首先调用工件热处理炉群用电负荷最优数据库，针对不同热处理工艺、热处理炉况对热处理炉群进行工件配置，确定工件最优装炉量，安排热处理炉进入升温阶段顺序。

2、用电负荷最大需量设定模块完成热处理电阻炉群的用电负荷最大需量的设定，并将此数据按每降2％分档设定。

3、按图2所示35钢杯形锻件热处理工艺执行，该批热处理锻件规格为φ450/φ300mm×1800mm+φ250mm×800mm+φ350mm×300mm，当热处理电阻炉群均处于升温阶段，由于热处理炉全功率输入，此时用电负荷进入满载状态，负荷需量电力参数采集模块通过rs485总线将炉群用电负荷参数采集汇总，其中包括10kv供电回路母线最大需量、瞬时功率、电量值及每台电阻炉需量、瞬时功率、电量值。将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，当母线最大需量低于用电负荷最大需量设定值的96％，热处理电阻炉群负荷需量控制系统稳定运行，运行状态指示为绿区；并在系统中依次从大到小标注出各炉当前需量、瞬时功率、电量值，根据各炉热处理工艺执行，预判当前需量的稳定运行时段。当母线最大需量介于96％-98％之间，运行状态指示为黄区，提升各炉当前需量、瞬时功率、电量值刷新频率，生成母线最大需量曲线、各电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行动态预判，并提供炉群中1-5台热处理炉分有效加热区段(图3所示12m井式电阻炉有效温场)分级降低功率的方案。系统当母线最大需量超过用电负荷最大需量设定值的98％，系统提示报警，运行状态为红区。系统提示各炉当前需量及当前需量维持运行时间，根据1-5台热处理炉分加热区段分级降低功率的方案进行顺序选择，通过热处理工艺执行模块，在保证热处理工艺执行的前提下，按照方案预先设定的顺序短时间分加热区段电炉负荷曲线并对负荷变化趋势进行判断，达到既保证热处理工艺执行，热处理炉加热检测区记录见表1-表3，又使热处理炉群供电负荷需量满足合同约定用电值的效果。并将此方案(需量等参量变化、执行的热处理工艺，热处理工件配炉情况、炉况等信息)存入热处理炉群用电负荷最优数据库。

4、根据热处理工艺执行情况，当各炉处于不同的(升温、保温、均温、降温)工艺执行阶段，该系统将实时的10kv供电回路母线最大需量与用电负荷最大需量设定值进行实时比较，自动记录对应热处理工艺时段的供电负荷的变化，并给出炉群供电负荷冗余量，方便热处理生产计划安排。