一种三相交流电弧炉自适应建模装置及其仿真算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电能质量分析与控制领域，具体为一种三相交流电弧炉自适应建模装 置及其仿真算法。
【背景技术】
[0002] 近年来，各种非线性负荷的增加导致电力系统电能质量问题日益严重，危及电力 系统的安全经济运行。交流电弧炉是典型的非线性负荷，也是对电能质量影响最大的负荷 之一。
[0003] 电弧炉建模是电弧炉电能质量分析工作的前提。模型的精确与否，合理与否，适用 性强与否决定了后续工作能否顺利展开。电弧炉运行工况复杂多变，所以需要建立一种适 用于多种工况的电弧炉建模装置。
[0004]目前的电弧炉模型往往假设三相平衡，以单相电弧炉代表三相进行研究，主要包 括非线性时变电阻模型，非线性时变电压源模型，基于能量守恒的时变电阻模型等。而实际 电弧炉三相功率并不相等，三相不平衡问题严重，进行上述假设得到的电弧炉模型难以反 映电弧炉实际运行状态。并且这种单相电弧炉模型往往不能根据电弧炉工况的改变进行调 整，无法与实际工况相对应。
【发明内容】
[0005](一）要解决的技术问题
[0006] (1)根据三相功率的变化实时调整模型；
[0007] (2)研究不同运行工况下的电弧炉电能质量问题。
[0008] (二）技术方案
[0009] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种三相交流电弧炉自适应建模装置，其 特征在于，所述三相交流电弧炉自适应建模装置包括：母线1、电弧炉3、测试仪6、综合建模 机7和基础建模机8 ;所述母线1上分别电连接有变压器2、电弧炉3和电压互感器5 ;所述 电弧炉3上设有电流互感器4 ;所述电压互感器5的二次侧与所述测试仪6的电压波形输 入端电连接；所述电流互感器4的二次侧与所述测试仪6的电流波形输入端电连接；所述 测试仪6的数据输出端与所述综合建模机7的运行数据采集端连接；所述基础建模机8的 模型通讯端通过以太网线9与所述综合建模机7的模型通讯端连接。
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用三相交流电弧炉自适应建模装置 进行三相交流电弧炉自适应建模仿真的方法，所述方法分为如下步骤：
[0011] 建立综合反映电弧炉电能质量问题的三相交流电弧炉等效模型，所述等效模型中 含有需要根据实际工况来求取的参数；
[0012] 对供电系统进行等效，并对第一步中的电弧炉模型简化以方便计算，进而建立电 弧炉简化模型及其供电系统数学模型；所述电弧炉简化模型中含待确定的参数并能够反映 电弧炉的输出特性；
[0013] 根据供电线路及变压器参数，电弧炉三相运行功率以及第二步中的数学模型，确 定三相电弧炉自适应算法，以求取电弧炉模型参数；
[0014] 将模型参数代入到电弧炉模型中完成建模。
[0015] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用权利要求1所述的三相交流电弧 炉自适应建模装置进行三相交流电弧炉自适应建模方法，所述方法包括以下步骤：
[0016] 第一步，将所述电压互感器5的二次侧与所述测试仪6的电压波形输入端电连接； 将所述电流互感器9的二次侧与所述测试仪6的电流波形输入端电连接；所述测试仪6的 数据输出端与所述综合建模机7的运行数据采集端连接；所述测试仪6对所述电弧炉2的 实时运行数据进行测试和统计，并将测试数据结果传输给综合建模机7 ;
[0017] 第二步，将搜集到的电弧炉参数输入到所述基础建模机8中；所述基础建模机8 根据所述电弧炉3的基本模型和录入参数建立与之相适应的等效模型；将得到的等效模型 经过简化计算，形成相应数学模型，通过双向通讯将建立数学模型传输至所述综合建模机7 中；
[0018] 第三步、根据第前两步中所述测试仪6的实测数据和基础建模机8输出的数学模 型，所述综合建模机7运算得出适用于该电弧炉运行系统的综合模型和参数，最终得出接 近于所述电弧炉3真实运行工况的仿真模型，并实现对模型数据导出的功能。
[0019](三）有益效果
[0020] 三相电弧炉的自适应建模装置不仅能反映电弧炉的三相不平衡问题，而且能根据 工况的改变相应的改变模型参数以与之对应。本发明根据实际运行工况对仿真模型参数进 行优化和调整，能够更加准确反映电弧炉真实用电特性，从而为研究不同运行工况下的电 弧炉电能质量现象，提升电网接纳电弧炉负荷能力，提供理论基础。
【附图说明】
[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0022] 图1是根据本发明一种三相交流电弧炉自适应建模装置一个实施例的结构示意 图；
[0023] 图2是根据本发明一种三相交流电弧炉自适应建模装置一个实施例的电弧炉输 出I-V特性曲线；
[0024] 图3是根据本发明一种三相交流电弧炉自适应建模装置一个实施例的三相交流 电弧炉模型等效电路。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合说明书附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以 下实施例仅用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0026] 本发明提供一种三相交流电弧炉自适应建模装置，包括母线1，电弧炉3,测试仪 6,综合建模机7和基础建模机8。在母线1上分别电连接有变压器2、电弧炉3和电压互感 器5 ;在电弧炉3上设有电流互感器4。电压互感器5的二次侧与测试仪6的电压波形输入 端电连接，电流互感器9的二次侧与测试仪6的电流波形输入端电连接，测试仪6的数据输 出端与综合建模机7的运行数据采集端连接，基础建模机8的模型通讯端通过以太网线9 与综合建模机7的模型通讯端连接，实现双向通讯。
[0027] 本发明提供一种三相交流电弧炉自适应建模方法，包括以下步骤：
[0028] 第一步、将电压互感器5的二次侧与测试仪6的电压波形输入端电连接，电流互感 器9的二次侧与测试仪6的电流波形输入端电连接，测试仪6的数据输出端与综合建模机7 的运行数据采集端连接。测试仪6对电弧炉2的实时运行数据进行测试和统计，并将测试 数据结果传输给综合建模机7。
[0029] 第二步、将搜集到的电弧炉参数输入到基础建模机8中，基础建模机8根据电弧炉 3的基本模型和录入参数，建立与之相适应的等效模型，并经过简化计算，形成相应数学模 型，通过双向通讯将建立数学模型传输至综合建模机7中。
[0030] 第三步、根据第前两步中测试仪6的实测数据和基础建模机8输出的数学模型，综 合建模机7运算得出适用于该电弧炉运行系统的综合模型和参数，最终得出接近于电弧炉 3真是运行工况的仿真模型，并提供模型数据导出功能。
[0031] -种三相交流电弧炉自适应建模仿真算法，包括以下步骤：
[0032] 第一步：建立综合反映电弧炉电能质量问题的三相交流电弧炉等效模型，等效模 型中含有需要根据实际工况来求取的参数。
[0033] 电弧炉输出I-V特性曲线如图2所示，由图可见电弧炉电压与电流之间的关系是 非线性的，这使得建模非常困