矿热炉谐波在线检测装置论文和设计-陶祥生

全文摘要

一种矿热炉谐波在线检测装置，其包括：信号获取单元，其包括获取矿热炉变压器的一次侧的输入电压信号和输入电流信号的一次电信号获取单元，和获取矿热炉变压器的二次侧的输出电压信号和输出电流信号的二次电信号获取单元；信号处理单元，其分别与所述一次电信号采集单元和所述二次电信号采集单元连接；数据处理单元，其与所述信号处理单元连接；记录单元，其与所述数据处理单元连接；监测单元，其分别与所述数据处理单元和所述记录单元连接，并且设置有显示器和人机接口。

主设计要求

1.一种矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，包括：信号获取单元，其包括获取矿热炉变压器的一次侧的输入电压信号和输入电流信号的一次电信号获取单元，和获取矿热炉变压器的二次侧的输出电压信号和输出电流信号的二次电信号获取单元；信号处理单元，其分别与所述一次电信号获取单元和所述二次电信号获取单元连接；数据处理单元，其与所述信号处理单元连接；记录单元，其与所述数据处理单元连接；监测单元，其分别与所述数据处理单元和所述记录单元连接，并且设置有显示器和人机接口。

设计方案

1.一种矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，包括：

信号获取单元，其包括获取矿热炉变压器的一次侧的输入电压信号和输入电流信号的一次电信号获取单元，和获取矿热炉变压器的二次侧的输出电压信号和输出电流信号的二次电信号获取单元；

信号处理单元，其分别与所述一次电信号获取单元和所述二次电信号获取单元连接；

数据处理单元，其与所述信号处理单元连接；

记录单元，其与所述数据处理单元连接；

监测单元，其分别与所述数据处理单元和所述记录单元连接，并且设置有显示器和人机接口。

2.根据权利要求1所述的矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，所述一次侧电信号获取单元包括各自测量矿热炉变压器的一次侧每相输入电压的输入电压互感器，各自测量矿热炉变压器的一次侧每相输入电流的输入电流互感器，和分别与所述各个输入电压互感器以及各个所述输入电流互感器连接的一次电信号采集单元；所述二次侧电信号获取单元包括与二次短网连接的主变电流互感器，与低压补偿短网连接的低补电流互感器，和分别与二次短网、所述主变电流互感器以及所述低补电流互感器连接的二次电信号采集单元。

3.根据权利要求2所述的矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，所述主变电流互感器和所述低补电流互感器均采用鼠笼式空芯电流互感器。

4.根据权利要求1所述的矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，所述监测单元包括声光预警设备。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的矿热炉谐波在线检测装置，其特征在于，还包括第三方通讯单元，其与所述数据处理单元连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及矿热炉技术领域。更具体地，涉及一种矿热炉谐波在线检测装置。

背景技术

矿热炉在生产过程中由于生产的产品不同，其电能转换成热能的加热模式也不同。有的产品是电阻热为主，有的产品是以电弧热为主，只要有电弧存在，势必产生或多或少的谐波成份。所产生的谐波如果通过变压器传导到电源侧，会造成污染电网。尤其是国内许多大型企业，基本是以自发电为主，有些还是孤网运行。谐波会引起负序电流超标，导致发电机组解列，严重影响安全生产。

矿热炉的谐波不是每时每刻都在发生，而是在某一个工作节点发生，往往抽查检测并不能及时发现。为了能够有效的防止谐波污染电网事件发生，及时躲过谐波发生的工作节点，在线谐波检测及预警是十分重要的。

现有的谐波检测，基本是临时的抽查检测。使用电能质量检测仪，对变压器一次侧的电压、电流互感器的二次信号进行检测。这种检测对于偶发的谐波是不能及时发现的。矿热炉的谐波是产生在变压器二次侧，主要发生在矿热炉电极工作端。对于使用电烧开炉眼的生产工艺，电烧时也会产生电流谐波。目前的电能质量测试仪，难以检测几万甚至十几万的大电流。因此，需要一种适合在矿热炉二次侧进行谐波检测的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决上述问题之一，该目的通过以下技术方案实现：

根据本实用新型的第一方面，提出了一种矿热炉谐波在线检测装置，包括：

信号处理单元，其分别与所述一次电信号采集单元和所述二次电信号采集单元连接；

数据处理单元，其与所述信号处理单元连接；

记录单元，其与所述数据处理单元连接；

监测单元，其分别与所述数据处理单元和所述记录单元连接，并且设置有显示器和人机接口。

根据本实用新型的进一步优选的实施例，所述一次侧电信号获取单元包括各自测量矿热炉变压器的一次侧每相输入电压的输入电压互感器，各自测量矿热炉变压器的一次侧每相输入电流的输入电流互感器，和分别与所述各个输入电压互感器以及各个所述输入电流互感器连接的一次电信号采集单元；所述二次侧电信号获取单元包括与二次短网连接的主变电流互感器，与低压补偿短网连接的低补电流互感器，和分别与二次短网、所述主变电流互感器以及所述低补电流互感器连接的二次电信号采集单元。

根据本实用新型的进一步优选的实施例，所述主变电流互感器和所述低补电流互感器均采用鼠笼式空芯电流互感器。

根据本实用新型的进一步优选的实施例，所述监测单元包括声光预警设备。

根据本实用新型的更进一步优选的实施例，所述矿热炉谐波在线检测装置还包括第三方通讯单元，其与所述数据处理单元连接。

如上所述，通过本实用新型的矿热炉谐波在线检测装置能够不间断地实时监测矿热炉变压器一次侧和二次侧的多个测量点处的三相电流、电压，并且能够根据具体工况人为设定所允许的谐波范围，超出范围则实时报警。并且能够随时查看记录单元中的历史数据信息，分析问题原因，并制定相应的预防措施。并且装置的安装和维护方便，易于操作。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的矿热炉谐波在线检测装置的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本实用新型的优选实施方式的矿热炉谐波在线检测装置，该矿热炉在线检测装置的电信号获取单元包括：布置在矿热炉变压器的一次侧并分别对一次侧三相电流的每相输入电流A、B、C进行测量的输入电流互感器，布置在矿热炉变压器的一次侧并分别对一次侧三相电压的每相输入电压A、B、C进行测量的输入电压互感器，与各个输入电流互感器和各个输入电压互感器分别连接的一次电信号采集单元；布置在矿热炉变压器的二次侧并与二次短网连接的主变电流互感器，与设置有电容器组的用于低压补偿的低压补偿短网连接的低补电流互感器，和分别与二次短网、主变电流互感器以及低补电流互感器连接的二次电信号采集单元。其中，一次电信号采集单元通过各个输入电流互感器获得矿热炉变压器的一次侧三相电流的每相输入电流信号，并通过各个输入电压互感器获得矿热炉变压器的一次侧三相电压的每相输入电压信号；二次电信号采集单元通过与二次短网连接获得矿热炉变压器的二次侧三相电压信号，并且通过主变电流互感器的测量结果获得二次短网的主变电流信号，通过低补电流互感器的测量结果获得低压补偿短网的低补电流信号。如图1所示，通过低压补偿的二次短网经由水冷电缆连接至布置于炉膛中的矿热炉三相电极，即一号电极、二号电极和三号电极。

另外，如图1所示，根据本实用新型的优选实施方式的矿热炉谐波在线检测装置还包括信号处理单元、数据处理单元、记录单元(例如图1所示的数据库)和设置有人机接口的监测单元。其中，信号处理单元分别与一次电信号采集单元和二次电信号采集单元连接，从而对矿热炉变压器的一次侧的电压电流信号和二次侧的电流电流信号进行诸如信号衰减、信号滤波、模数转换、信号计量等处理以及相应的波形处理。数据处理单元与信号处理单元连接，从而对通过数据处理单元处理的信号进行诸如数据缓存、数据分析、数据计算等数据处理，例如傅里叶变换和傅里叶转换分析等，由此能够得到各个测量点处的谐波含量，例如电压、电流的2-20次谐波含量。通过数据处理单元处理的数据被记录到数据库中进行存储，例如MySQL或Oracle数据库，能够进一步对数据进行统计、分析和报表等功能。另外，监测单元分别与数据处理单元和数据库连接，并且设置有显示器和人机接口，使得工作人员能够实时监测各个测量点的谐波含量。另外，通过人机接口，工作人员能够调取数据库中存储的历史数据，从而能够结合具体的工况对数据进行分析处理，便于查找并判断故障发生的位置、时间和原因。

另外，根据本实用新型的优选的实施方式，工作人员可以通过人机接口设定各个测量点的谐波含量的上限值，并且监测单元还设置有声光预警设备，从而在至少一个测量点的谐波含量达到设定的上限值时，声光预警装置报警，使得工作人员能够及时采取相应的应对措施。

根据本实用新型的优选的实施方式，如图1所示，该矿热炉谐波在线检测装置还包括第三方通讯单元，其与数据处理单元连接，从而能够将通过数据处理单元处理的数据实时发送到相应的第三方。

根据本实用新型的优选的实施方式，主变电流互感器和低补电流互感器均采用鼠笼式空芯电流互感器。优选地，该鼠笼式空芯电流互感器包括平行设置的上层弧形PCB板和下层弧形PCB板、以及多个沿圆周方向间隔地且均匀分布的PCB板式线圈，其中，PCB板式线圈设置在上层弧形PCB板和下层弧形PCB板之间，并与上层弧形PCB板和下层弧形PCB板垂直，PCB板式线圈的上端和下端分别与上层弧形PCB板和下层弧形PCB板固定连接，其中多个PCB板式线圈通过上层弧形PCB板或下层弧形PCB板电气地串联连接。该鼠笼式空芯电流互感器可以选择：申请人本人申请的、发明名称为“鼠笼式空芯电流互感器”的中国专利“201210026094.0”中记载的鼠笼式空芯电流互感器，该专利的内容通过结合并入本申请。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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