一种电炉电气参数信息采集系统的制作方法

xiaoxiao2021-3-13  72

一种电炉电气参数信息采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种电炉电气参数信息采集系统。
【背景技术】
[0002] 目前,我国工业化进程的快速发展以及节能减排政策的深入贯彻,全密闭电弧炉 已越来越多的应用于冶炼、化工行业。由于电弧炉变压器低压侧具有工作电流极大、动态范 围宽、多路电流并联输出、空间狭小等特点,很难采用传统的铁芯式电流互感器整体测量的 方式,且在宽动态范围下测量精度也无法满足要求。这也是现行的电弧炉变压器低压侧没 有设置常规电流互感器的主要原因。
[0003] 目前电炉变压器低压侧电流的采集,大多用户采用中高压侧电流转换的方式来实 现,因无法正确获取低压侧的电流,导致电弧炉电极升降调节不准确,无法实现精益生产且 浪费大量电力资源。
[0004] 另外,由于电炉变压器低压侧无法获取准确的电流量,电炉变压器无法配置主保 护,因此电炉变压器自身及供电网络存在着巨大的安全隐患。
[0005] 电弧炉是典型的耗能大户,尤其在炉变、短网等环节会产生无效损耗。因此,对低 压侧的各项电气参数信息参数(电流、电压、功率、功率因数、电能)准确测量,将为优化工 艺、节能降耗、供电安全提供科学依据。
[0006] 有鉴于此,本实用新型提供一种电炉电气参数信息采集系统,以满足实际应用需 要。

【发明内容】

[0007] 本实用新型要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足,提供一种电炉电气 参数信息采集系统,电炉变压器低压侧电气参数信息采集系统是为冶金、化工、电解铝行业 的企业冶炼用变压器低压侧短网电气参数信息采集量身定制的,主要应用于各电压等级各 种接线方式的大容量电弧炉变压器,也适用于整流变压器、精炼炉变压器等各种低压侧无 法安装常规电磁型电流互感器的变压器。
[0008] 本实用新型所采用的技术方案是:一种电炉电气参数信息采集系统,该系统由电 子式电流互感器、小信号调理装置、可编程电力仪表、通讯光缆组成,电子式电流互感器的 输出通过通讯光缆连接至小信号调理装置,小信号调理装置的输出连接至可编程电力仪 表,其特征在于,电子式电流互感器采用空心线圈,其结构采用高温环氧树脂浇注,通过温 度调整、阻抗匹配、信号调整、积分、放大电路对信号进行处理,保证检测信号和被测电流成 比例,其输出为弱电信号;小信号调理装置以差分信号方式接收电子式电流互感器输出的 模拟信号,通过信号积分调理电路调整后,输出计量信号和保护信号;可编程电力仪表为可 编程数显单相电流表,具有模拟量输出、开关量输入、继电器输出功能。
[0009] 如上所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:电子式电流互感器的线圈 采用对开口结构,方便安装。
[0010] 如上所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:小信号调理装置的输出为 有源驱动,动态输出阻抗接近于0欧。
[0011] 如上所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:小信号调理装置的结构为 机箱式,适用于开关柜及变压器本体端子箱内安装,支持侧面挂式、侧立挂式安装方式。
[0012] 本实用新型的有益效果是:本实用新型系统的功能及技术特点在于:
[0013] 1)电炉变压器低压侧短网三相电流测量。求得短网总电流即可获得精确的电极电 流,可以实现电弧炉电极准确升降调节,实现精益生产且达到节约能源的目的。另外电极电 流在焙烧电极时作为重要参考;
[0014] 2)三相电流测量就地采集及显示功能;
[0015] 3)三相电流测量能够以4~20mA或RS485通讯上传中控PLC或DCS系统;
[0016] 4)针对恶劣的冶炼环境及变压器低压侧特点,电子互感器传感头采用了独有的结 构及生产工艺:穿心式、对开口结构,高温环氧树脂浇注,并配置专用耐高温防护套,能适应 IV级污秽环境和温度环境的要求,且便于安装;
[0017] 5 )传感部件工艺成熟:一次部件采用罗氏线圈,技术和工艺成熟,符合传统互感器 30年寿命要求,空芯线圈结构决定了超强的抗电磁干扰能力;
[0018] 6)彻底摒弃传统的手工绕制Rogowski线圈制造方法,线圈的制造完全采用机器 实现,保证了单位骨架长度上的线圈密度恒定,且每一匝线圈的横截面与中心线垂直;
[0019] 7)测量范围宽、线性度好、精度高;被测电流小至IOA时,测量精度仍可达到0. 2 级,保护精度IP级;优异的温度稳定性:在高达100度的温度变化范围内,测量的温度稳定 性优于0. 2% ;
[0020] 8)响应速度快。为了达到较好的控制效果,传感器必须保证快速反应被测电流的 变化。可根据控制系统需要,将响应时间整定在20us~Ims之间;
[0021] 9)频带宽。空芯线圈电流传感器的频带可以从几赫兹至几兆赫兹,配接合适的电 力仪表,可以准确地显示50~1000Hz范围内的工频及中频电流,也可用于谐波分析和治理 的电流传感测量;
[0022] 10)全程精度保证:专利技术保护的屏蔽电缆及小信号处理技术,保证模拟量传输 中精度不丢失;
[0023] 11)体积小、重量轻、价格适中。相对于电磁式电流互感器,空芯线圈电流传感器的 体积和重量均显现出很大优势;
[0024] 12)本产品的技术标准:IEC标准:IEC60044-8;国家标准:GB/T 20840. 7/8-2007。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的系统结构图。
[0026] 图2为本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的电子式电流互感器原理图。
[0027] 图3为本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的安装尺寸示意图。
[0028] 图4为本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的电气原理图。
【具体实施方式】
[0029] 为了更好地理解本实用新型,下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容,但 本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本实用新型作各种 改动或修改,这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
[0030] 下面结合附图和实施例对本实用新型一种电炉电气参数信息采集系统作进一步 描述。
[0031] 如图1所示,该系统由电子式电流互感器、小信号调理装置、可 编程电力仪表、通 讯光缆等组成,主要设备的功能如下。
[0032] 1)电子式电流互感器
[0033] 如图2所示,电炉变低压侧测量专用电子式电流互感器是专门为大电流测量、保 护设计一款电流互感器,其测量电流最大值可达到几万安培,具有体积小、精度高的特点。 其基本原理采用空心线圈。
[0034] 其结构采用高温环氧树脂浇注,保护线圈抗冲击的能力,适应IV级污秽环境和温 度环境的要求;其二采用对开口结构,方便安装。
[0035] 主要适用于电炉变、铝电解行业整流变和需要大电流测量的环境。
[0036] 电子式电流互感器是采用Rogowski线圈原理检测电流,通过温度调整、阻抗匹 配、信号调整、积分、放大等电路对信号进行处理,保证检测信号和被测电流成比例,其输出 为弱电信号。
[0037] 2)小信号调理装置
[0038] 小信号调理装置以差分信号方式接收电子式互感器头输出的模拟信号,进行信号 积分调理后,再输出符合G/BT 20840. 7/8-2007标准的计量信号和保护信号。产品输出为 有源驱动,动态输出阻抗接近于〇欧,避免了后级连接的测控和计量设备因为输入阻抗不 够而带来的精度损失。可完成3相电流和三相电压信号的调理,适用于三相一体式矿热炉 变压器。产品结构为机箱式,适用于开关柜及变压器本体端子箱内安装。产品体积更小,适 用于变压器本体端子箱内安装,支持侧面挂式、侧立挂式安装方式。可完成一相电流和一相 电压信号的调理和信号采集,适用于分相式矿热炉变压器。
[0039] 3)可编程电力仪表(可根据实际情况定制)
[0040] 单相电流表是一款测量单相电流的可编程数显表,具有变比任意设置、设置参数、 设置地址、性能稳定等优点,根据用户要求可以增加模拟量输出、开关量输入、继电器输出 等功能,可实现高精准电气参数信息测量与简单人机界面结合以及远程通讯。
[0041] 如图3所示,该系统安装方式主要有两种,方式一为同侧连续安装,即在流出电流 铜管或流入电流铜管上进行安装,便于每组变化比较。方式二为双侧较好安装,即一组为流 出电流、相邻一组为流入电流,便于计算电阻损耗。
[0042] 图4为电炉变压器低压侧短网电气参数信息采集系统的电气原理图,主要分为两 个部分:1、TAL为电子式电流互感器,安装于低压侧分支出线的铜管上。2、电炉变低压侧 电气参数信息就地采集显示屏,安装于电炉变压器室,完成电流和电压信号的采集、就地显 示,并转换成4~20mA或通过RS485接口到中控的PLC或DCS系统。
[0043] 本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的技术指标如下:
[0044] 1)准确度:0· 5 (电流);
[0045] 2)环境条件:
[0046] 工作环境温度:一25 °C~+ 40°C ;
[0047] 储运环境温度:一40 °C~+ 65 °C ;
[0048] 相对湿度:5%~95% (无凝露);
[0049] 大气压力:80 kPa ~110 kPa ;
[0050] 3 )额定电源:DC220V 或 AC220V ;
[0051] 4)输入:1000~120000A ;
[0052] 5)输出:4~20mA,或 RS485 通讯(modbus 规约)。
[0053] 本实用新型的电炉电气参数信息采集系统的技术参数如下:
[0055] 上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本实用新型的,本领域普 通技术人员可在不脱离本实用新型的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变 化,因而本实用新型的发明范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书所提到 的创新性特征的最大范围。
【主权项】
1. 一种电炉电气参数信息采集系统,该系统由电子式电流互感器、小信号调理装置、 可编程电力仪表、通讯光缆组成,电子式电流互感器的输出通过通讯光缆连接至小信号调 理装置,小信号调理装置的输出连接至可编程电力仪表,其特征在于,电子式电流互感器采 用空心线圈,其结构采用高温环氧树脂浇注,通过温度调整、阻抗匹配、信号调整、积分、放 大电路对信号进行处理,保证检测信号和被测电流成比例,其输出为弱电信号;小信号调理 装置以差分信号方式接收电子式电流互感器输出的模拟信号,通过信号积分调理电路调整 后,输出计量信号和保护信号;可编程电力仪表为可编程数显单相电流表,具有模拟量输 出、开关量输入、继电器输出功能。2. 根据权利要求1所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:电子式电流互感 器的线圈采用对开口结构,方便安装。3. 根据权利要求1所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:小信号调理装置 的输出为有源驱动,动态输出阻抗接近于〇欧。4. 根据权利要求1所述的电炉电气参数信息采集系统,其特征在于:小信号调理装置 的结构为机箱式,适用于开关柜及变压器本体端子箱内安装,支持侧面挂式、侧立挂式安装 方式。
【专利摘要】本实用新型涉及一种电炉电气参数信息采集系统,该系统由电子式电流互感器、小信号调理装置、可编程电力仪表、通讯光缆组成,电子式电流互感器的输出通过通讯光缆连接至小信号调理装置,小信号调理装置的输出连接至可编程电力仪表,其特征在于,电子式电流互感器采用空心线圈,其结构采用高温环氧树脂浇注;小信号调理装置以差分信号方式接收电子式电流互感器输出的模拟信号,通过信号积分调理电路调整后,输出计量信号和保护信号;可编程电力仪表为可编程数显单相电流表。本实用新型系统可实现电炉变压器低压侧短网三相电流测量,获得精确的电极电流,从而实现电弧炉电极准确升降调节,实现精益生产且达到节约能源的目的。
【IPC分类】G01R15/12
【公开号】CN204649820
【申请号】CN201420864377
【发明人】于景定, 张传伟, 韦强, 景满德, 杨峻, 张新春, 黄中华, 乔久菊, 方侃, 李秋阳, 王勇劲, 赵文强, 李生兰, 马润生, 海旷儒, 王正伟, 马波, 张博, 杨立滨
【申请人】国家电网公司, 国网青海省电力公司, 国网青海省电力公司电力科学研究院, 国网青海电力节能服务有限公司, 成都市中朋达电气有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年12月31日

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