[發明專利]一種電爐動態需量雙閉環控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710237223.3
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN106873362B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 孔維健;楊洪海;王直杰;李耀飛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓;錢文斌

本發明涉及一種電爐動態需量雙閉環控制系統及方法，以降低電爐用電負荷的波動，提高電爐用電效率。該系統包括離線決策模塊、在線優化設定模塊、設定值動態調整模塊、控制模塊等部分，根據電爐實際用電負荷反饋值閉環調整用電負荷設定值，再將設定值下達給控制器閉環調整電爐三相電極升降，以保證電爐在動態不確定環境下其實際用電負荷被調整在期望水平上。

技術領域

本發明涉及用電需量控制技術領域，特別是涉及一種電爐動態需量雙閉環控制系統及方法。

背景技術

電爐廣泛用于煉鋼、熔制玻璃、冶煉有色金屬等領域，在國民經濟和國防軍工中具有重要作用。同時電爐也是高能耗設備，通過優化控制其供電過程可以提高電能效率、降低電費支出，對提高企業經濟效益、實現節能降耗具有重要意義。

供電部門對電爐企業實行兩部制電價制度，即電費由基本電費與電度電費兩部分構成。電度電費即按用電部門實際耗電度數計算的電費。基本電費是按照企業的最大需量作為計算電費的依據，在生產前企業需要與供電部門簽訂合同約定最大用電需量上限，企業按照該限額每月繳納基本電費，并且在生產中企業的用電負荷尖峰不能超過該數值，否則面臨懲罰。

目前電爐企業采用的用電負荷控制為單閉環結構，即根據電爐工況優化確定用電負荷設定值，再通過控制器使電爐實際負荷跟蹤設定值，以提高電爐電能效率，并且避免違反最大需量約束。然而，電爐冶金過程受到原料成分變化、設備持續磨損或突發故障、外部環境溫度變化等外部環境和內部干擾的影響，具有顯著的動態不確定性，導致實際用電負荷往往偏離設定結果，不僅降低了電能效率，而且會超出最大需量上限，因此企業不得不另外安裝最大需量控制器，采取分閘、斷電的方式確保最大需量約束的滿足，進一步增加了電爐用電負荷的波動。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種電爐動態需量雙閉環控制系統及方法，以保證實際用電負荷被控制在設定值水平上，達到滿足最大需量約束，提高電爐用電效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種電爐動態需量雙閉環控制系統，包括：離線決策模塊，根據專家經驗建立冶煉階段以及該冶煉階段下的電爐較優用電負荷數據庫；在線優化設定模塊，根據當下的冶煉階段調用離線決策模塊中對應的電爐用電負荷設定值，接收設定值動態調整模塊反饋回來的實際用電負荷，在線優化確定滿足最大需量約束的用電負荷設定值；設定值動態調整模塊，用于接收在線優化設定模塊下達滿足最大需量約束的用電負荷設定值，接收控制模塊反饋回來的實際用電負荷數據，以動態調整電爐的用電負荷設定值；控制模塊，用于接收設定值動態調整模塊下達的用電負荷設定值，并接收電爐反饋回來的實際用電負荷，以實時調整電爐三相電極，將用電負荷控制在設定值水平附近。

所述在線優化設定模塊每隔1倍滑差時段接收所述設定值動態調整模塊反饋來的實際用電負荷的平均值。

所述在線優化設定模塊通過在線優化確定滿足最大需量約束的用電負荷設定值，其中，P_off為離線決策模塊中對應該冶煉階段的電爐用電負荷設定值；P_high為企業與供電局約定的最大需量限額；n為常數，表示n倍的滑差時段長度等于一個需量周期；為第i個滑差時段設定值動態調整模塊反饋來的實際用電負荷。

所述設定值動態調整模塊每隔1倍滑差細分時段接收控制模塊反饋來的實際用電負荷的平均值，其中，1倍滑差細分時段時間長度等于0.1～0.5倍的滑差時段。

所述設定值動態調整模塊通過動態調整電爐的用電負荷設定值，其中，P_on為在線優化設定模塊確定的滿足最大需量約束的用電負荷設定值；為第i個滑差細分時段接收控制模塊反饋來的實際用電負荷；m為常數，表示m倍的滑差細分時段長度等于一個滑差時段；l表示當前時刻正處于某個滑差時段中的第l個滑差細分時段結束。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：還提供一種電爐動態需量雙閉環控制方法，采用上述的電爐動態需量雙閉環控制系統，包括以下步驟：