[發(fā)明專利]一種金屬冶煉電解負(fù)荷建模方法、系統(tǒng)和設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211595364.X
• 申請(qǐng)日: 2022-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN115859646A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔飛;李捷;丁曉兵;余江;陳德?lián)P;張弛;李書勇;劉志江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司;南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;H02J3/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 沈闖

本發(fā)明公開了一種金屬冶煉電解負(fù)荷建模方法、系統(tǒng)和設(shè)備。本發(fā)明包括本發(fā)明通過采集交流母線的交流電信號(hào)；將預(yù)設(shè)倍數(shù)的變壓器對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)建移相變壓器模型；通過移相變壓器模型對(duì)交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的初始電壓進(jìn)行降壓和移相，生成目標(biāo)電壓并輸入整流器；通過整流器對(duì)目標(biāo)電壓進(jìn)行整流，輸出目標(biāo)直流電流并輸入預(yù)設(shè)的電解槽負(fù)荷模塊，生成金屬冶煉電解負(fù)荷模型。解決了現(xiàn)有的電解鋁電磁暫態(tài)仿真模型缺乏以及模型搭建困難的技術(shù)問題。本發(fā)明通過變壓器二次側(cè)繞組串聯(lián)的方法搭建移相變壓器模型，可以構(gòu)造任意移相角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解負(fù)荷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬冶煉電解負(fù)荷建模方法、系統(tǒng)和設(shè)備。

背景技術(shù)

金屬冶煉電解負(fù)荷：利用氧化還原反應(yīng)，使用電解法冶煉金屬是一種大規(guī)模應(yīng)用的金屬冶煉工業(yè)方法。鋁、硅的冶煉都經(jīng)常采用這種方法。在這類氧化還原反應(yīng)中，需要使用大量的低壓直流電。對(duì)于單個(gè)電解槽，其常見的直流電壓可能只有幾伏，但是電流可能高達(dá)幾百千安。又由于其反應(yīng)所需的電能形式為直流電，需要將交流電進(jìn)行整流再供電解槽使用。

以電解鋁為例，電解鋁使用的電為直流電，特點(diǎn)是低電壓大電流。單個(gè)電解槽電壓一般在1V到5V左右，電流往往超過100kA。但是電解鋁廠會(huì)將多個(gè)電解槽串聯(lián)，最終整條電解槽生產(chǎn)線輸入的直流電壓大約在1.1kV左右，功率可以超過600MW。電解鋁廠需要通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。但現(xiàn)有的電解鋁電磁暫態(tài)仿真模型缺乏以及模型搭建困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種金屬冶煉電解負(fù)荷建模方法、系統(tǒng)和設(shè)備，解決了現(xiàn)有的電解鋁電磁暫態(tài)仿真模型缺乏以及模型搭建困難的技術(shù)問題。

本發(fā)明第一方面提供的一種金屬冶煉電解負(fù)荷建模方法，包括：

采集交流母線的交流電信號(hào)；

將預(yù)設(shè)倍數(shù)的變壓器對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)建移相變壓器模型；

通過所述移相變壓器模型對(duì)所述交流電信號(hào)對(duì)應(yīng)的初始電壓進(jìn)行降壓和移相，生成目標(biāo)電壓并輸入整流器；

通過所述整流器對(duì)所述目標(biāo)電壓進(jìn)行整流，輸出目標(biāo)直流電流并輸入預(yù)設(shè)的電解槽負(fù)荷模塊，生成金屬冶煉電解負(fù)荷模型。

可選地，還包括：

獲取所述電解槽負(fù)荷模塊對(duì)應(yīng)的功率值；

根據(jù)所述功率值確定所需構(gòu)造的脈動(dòng)數(shù)。

可選地，所述變壓器包括第一變壓器和第二變壓器；所述將預(yù)設(shè)倍數(shù)的變壓器對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)建移相變壓器模型的步驟，包括：

將所述第一變壓器和所述第二變壓器分別對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，生成移相變壓器；

將預(yù)設(shè)倍數(shù)的移相變壓器對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)建移相變壓器模型。

可選地，所述將所述第一變壓器和所述第二變壓器分別對(duì)應(yīng)的二次側(cè)繞組進(jìn)行串聯(lián)，生成移相變壓器的步驟，包括：

根據(jù)所述脈動(dòng)數(shù)確定待構(gòu)造的移相角；

將所述第一變壓器對(duì)應(yīng)的正向電壓向量、所述第二變壓器對(duì)應(yīng)的反向電壓向量和所述移相角對(duì)應(yīng)的電壓向量連接，生成鈍角三角形；

根據(jù)正弦定理分別計(jì)算所述第一變壓器對(duì)應(yīng)的正向電壓向量值和所述第二變壓器對(duì)應(yīng)的反向電壓向量值；

計(jì)算所述正向電壓向量值和所述反向電壓向量值的比值；

根據(jù)所述比值確定所述第一變壓器和第二變壓器分別對(duì)應(yīng)的一次側(cè)繞組與二次側(cè)繞組的匝數(shù)比；

按照所述匝數(shù)比設(shè)置所述第一變壓器和所述第二變壓器分別對(duì)應(yīng)的一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組；