專利名稱：一種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，屬于化工和冶金用低壓大電流整流系統(tǒng)穩(wěn)流控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對于鋁電解行業(yè)來說，直流電流的平穩(wěn)度是影響鋁電解產(chǎn)量的重要因素之一。鋁電解中，陽極效應(yīng)能引起系列電流大幅度波動；若無穩(wěn)流措施，鋁液面會出現(xiàn)振擺，易造成極間短路。為正常生產(chǎn)，必須加大電解槽極距，結(jié)果導(dǎo)致槽電壓上升、電耗增多、槽溫過高和電流效率降低等不良局面發(fā)生，穩(wěn)流控制就成了鋁冶煉中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，而長期倍受關(guān)注。因此，研究鋁電解過程中系列電流的穩(wěn)流控制是當(dāng)前鋁電解行業(yè)供電系統(tǒng)中值得研究的ー個重要課題。 電解鋁整流系統(tǒng)的調(diào)壓方式主要有大功率ニ極管整流機組調(diào)壓方式和大功率晶閘管整流機組調(diào)壓方式。其中，ニ極管整流機組調(diào)壓方式采用有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行粗調(diào)，自飽和電抗器進(jìn)行細(xì)調(diào)；晶閘管整流機組調(diào)壓方式采用無載或有載調(diào)壓變壓器進(jìn)行粗調(diào)，控制晶閘管導(dǎo)通角進(jìn)行細(xì)調(diào)。有載調(diào)壓變壓器完成一次分接頭調(diào)節(jié)接近5s，稱為機械時間延遲，為避免分接頭頻繁切換或是誤動作，往往機械時間延遲再加上一段時間，所以有的有載調(diào)壓變壓器完成一次分接頭調(diào)節(jié)，所需時間為20s-100s，屬于慢動作原件。而自飽和電抗器與晶閘管的調(diào)節(jié)速度可以達(dá)到0.5s以內(nèi)，目前對于有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)與自飽和電抗器細(xì)調(diào)的智能自動調(diào)壓，還沒有實現(xiàn)無人自動化，有載調(diào)壓變壓器的調(diào)節(jié)由人工調(diào)節(jié)，為高效可靠地實現(xiàn)整個電解鋁供電系統(tǒng)穩(wěn)流控制，智能自動調(diào)壓就必須有合適的優(yōu)化控制策略，使得穩(wěn)流調(diào)壓的過程由自飽和電抗器細(xì)調(diào)來完成，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)要保證細(xì)調(diào)有足夠的調(diào)壓裕量以維持系列電流的長期穩(wěn)定運行。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法。本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下
ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，包括自飽和電抗器細(xì)調(diào)與有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的智能自動調(diào)壓，包括以下步驟
(1)、首先將自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)壓范圍分為三個階段，設(shè)自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)壓范圍為O-AUmaxJfO-U1電壓范圍設(shè)為第一段，稱為升檔段，判斷調(diào)壓值處于升檔段時，進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的升檔操作^fU1-U2電壓范圍設(shè)為第二段，稱為自由段，判斷調(diào)壓值處于自由段時，有載調(diào)壓變壓器無升降檔操作JfU2-AUmax電壓范圍設(shè)為第三段，稱為降檔段，判斷調(diào)壓值處于降檔段時，進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的降檔操作；其中Ui〈U2 ；
(2)、在系列電流發(fā)生波動或系列電流給定值更改時，判斷給定值變化量是否小于額定電流Y%，所述Y %由現(xiàn)場實際參數(shù)獲得，(a)、若是給定值變化量大于額定電流Y%，則進(jìn)行以下步驟
(al)、首先進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，所述操作包括升檔與降擋；
(a2)、待自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后對此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值所處的區(qū)間進(jìn)行判斷，根據(jù)區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器操作；所述延時時間Atd要大于陽極效應(yīng)消除的時間；
(a3)、如果自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)時，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)不操作；如果此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值仍不處于自由段內(nèi)，包括處于自飽和電抗器細(xì)調(diào)的上下限的情況，繼續(xù)進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，重復(fù)以上al a2過程，直至自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)；
(b)、若是給定值變化量小于額定電流Y%，則進(jìn)行上述步驟a2 a3的操作。上述步驟I中的自由段的電壓范圍要在有載調(diào)壓變壓器正常工作情況下變化一 個檔位所引起的輸出電壓變化量的I. 5倍左右。上述步驟I中的升檔段和降檔段的調(diào)壓范圍要可以滿足一次最常見電流波動的調(diào)壓范圍。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點
本發(fā)明電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制策略可以有效保持系列電流的長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)系列電流的快速調(diào)節(jié)，有效減小有載調(diào)壓變壓器的動作次數(shù)，可實現(xiàn)整個電解鋁供電系統(tǒng)的自動化調(diào)節(jié)，避免不恰當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。避免了出現(xiàn)自飽和電抗器細(xì)調(diào)已達(dá)極限而電流未達(dá)到給定值，由于有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)緩慢的調(diào)節(jié)時間造成的系列電流長時間偏離正常工作狀態(tài)的情況，進(jìn)而避免較大的經(jīng)濟(jì)損失，有利于系列電流的長期穩(wěn)定運行，對于電解鋁生產(chǎn)有著較大的現(xiàn)實經(jīng)濟(jì)意義。同時對電解鋁的供電設(shè)備的參數(shù)選擇提供了新的參考標(biāo)準(zhǔn)，即有載調(diào)壓變壓器每級調(diào)壓范圍與自飽和電抗器或晶閘管的調(diào)壓范圍的確定要滿足優(yōu)化控制策略的要求。本發(fā)明的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細(xì)給出。


圖I為電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法流程圖。圖2為電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓簡單控制方法效果對比的示意圖。
具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的其具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，包括自飽和電抗器細(xì)調(diào)與有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的智能自動調(diào)壓，包括以下步驟
首先將自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)壓范圍分為三個階段，設(shè)自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)壓范圍為O-A Umax JfO-U1電壓范圍設(shè)為第一段，稱為升檔段；將U1-U2電壓范圍設(shè)為第二段，稱為自由段^U2-AUmax電壓范圍設(shè)為第三段，稱為降檔段；其中VU2 ;其中自由段的電壓范圍要在有載調(diào)壓變壓器正常工作情況下變化一個檔位所引起的輸出電壓變化量的I. 5倍左右。為保證當(dāng)細(xì)調(diào)調(diào)壓范圍處于自由段且接近U1或U2的情況下，再一次電流波動情況下細(xì)調(diào)有足夠的調(diào)節(jié)能力，升檔段和降檔段的調(diào)壓范圍要可以滿足一次最常見電流波動的調(diào)壓范圍。其中降檔段的調(diào)壓范圍要滿足陽極效應(yīng)情況下的電流調(diào)節(jié)，因此降檔段的調(diào)壓范圍要大于升檔段的調(diào)壓范圍。這樣的設(shè)置有利于減小有載調(diào)壓變壓器的動作次數(shù)。如圖I所示，在系列電流發(fā)生波動或系列電流給定值更改時，判斷給定值變化量是否小于額定電流Y%，所述Y%由現(xiàn)場實際參數(shù)獲得，
I若是給定值變化量大于額定電流Y %，則進(jìn)行以下步驟
(al)、首先進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，所述操作包括升檔與降擋；
(a2)、待自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后對此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值所處的區(qū)間進(jìn)行判斷，根據(jù)區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器操作；所述延時時間Atd要大于陽極效應(yīng)消除的時間；
(a3)、如果自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)時，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)不操作；如·果此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值仍不處于自由段內(nèi)，包括處于自飽和電抗器細(xì)調(diào)的上下限的情況，繼續(xù)進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，重復(fù)以上al a2過程，直至自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)；
2若是給定值變化量小于額定電流Y%，則進(jìn)行上述步驟a2 a3的操作。實施例I :
在系列電流發(fā)生波動的情況下，由于給定值變化量為0，肯定小于額定電流Y%，首先由自飽和電抗器細(xì)調(diào)對電流進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，實現(xiàn)系列電流的快速反應(yīng)，再根據(jù)此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)處的調(diào)壓范圍決定有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的動作情況，為防止誤動，判斷有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)是否進(jìn)行升降檔的操作在經(jīng)細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后進(jìn)行，延時時間Atd要大于陽極效應(yīng)消除的時間。當(dāng)調(diào)節(jié)過后自飽和電抗器細(xì)調(diào)范圍處于升檔段，為保證下次電流波動的情況下自飽和電抗器細(xì)調(diào)有足夠的裕度，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)進(jìn)行升檔操作；當(dāng)調(diào)節(jié)過后自飽和電抗器細(xì)調(diào)范圍處于自由段，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)不動作；當(dāng)調(diào)節(jié)過后自飽和電抗器細(xì)調(diào)范圍處于降檔段，為保證下次電流波動的情況下自飽和電抗器細(xì)調(diào)有足夠的裕度，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)進(jìn)行降檔操作。自由段的設(shè)置可以保證在系列電流波動較小且下次電流波動依然有足夠調(diào)節(jié)能力的情況下，減小有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)不必要的動作。在有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)進(jìn)行升降檔的過程中，仍保持自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)節(jié)能力，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的調(diào)節(jié)過程相對細(xì)調(diào)非常緩慢，在有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的調(diào)節(jié)過程中電壓緩慢變化，對系列電流產(chǎn)生影響，自飽和電抗器細(xì)調(diào)可以及時響應(yīng)電流的變化進(jìn)行快速調(diào)節(jié)，維持系列電流的長期穩(wěn)定運行。有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)在完成了一次升檔或降檔的操作后，待自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后對此時細(xì)調(diào)電壓值所處的區(qū)間進(jìn)行判斷，如果此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值仍不處于自由段內(nèi)，包括處于細(xì)調(diào)的上下限的情況，繼續(xù)進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的升降檔操作。重復(fù)以上過程，直至自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)。實施例2:
在綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)更改系列電流給定值的情況下，以電流給定值的變化量為判斷有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)動作的參考量，如果電流給定值的增大量大于額定電流的Y%，超出自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)節(jié)能力，此時直接進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的升檔操作；如果電流給定值的減小量大于額定電流的Y%，超出自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)節(jié)能力，此時直接進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的降檔操作。同樣，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)在完成了一次升檔或降檔的操作后，待自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后對此時細(xì)調(diào)電壓值所處的區(qū)間進(jìn)行判斷，如果此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值仍不處于自由段內(nèi)，包括處于自飽和電抗器細(xì)調(diào)的上下限的情況，繼續(xù)進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的升降檔操作。重復(fù)以上過程，直至自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)。圖2所示為電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓簡單控制方法效果對比的示意圖。圖中電流隨時間變化曲線I遵循的簡單控制策略為當(dāng)細(xì)調(diào)處于極限狀態(tài)并持續(xù)一定時間后進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓操作。電流隨時間變化曲線2的優(yōu)化控制方法。在智能自動調(diào)壓簡單控制策略中，前一次電流波動調(diào)節(jié)后，自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)壓值已處于臨近極限狀態(tài)，在本次電流波動中，因剰余調(diào)節(jié)能力不足夠調(diào)節(jié)波動而進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的調(diào)節(jié)，由于有載調(diào)壓變壓器調(diào)節(jié)時間很長，此時電解鋁整流系統(tǒng)在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)處于電流不穩(wěn)定狀態(tài)，從而造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。而采用優(yōu)化控制方法，對大部分的電流波動，由于自飽 和電抗器細(xì)調(diào)有足夠的調(diào)節(jié)能力，依靠自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)壓的快速性，系列電流可很快回歸系統(tǒng)給定值，保持了電流的長期平穩(wěn)運行。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述掲示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，其特征在于包括自飽和電抗器細(xì)調(diào)與有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的智能自動調(diào)壓，包括以下步驟 (1)、首先將自飽和電抗器細(xì)調(diào)的調(diào)壓范圍分為三個階段，設(shè)自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)壓范圍為O-AUmaxJfo-U1電壓范圍設(shè)為第一段，稱為升檔段，判斷調(diào)壓值處于升檔段時，進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的升檔操作^fU1-U2電壓范圍設(shè)為第二段，稱為自由段，判斷調(diào)壓值處于自由段時，有載調(diào)壓變壓器無升降檔操作JfU2-AUmax電壓范圍設(shè)為第三段，稱為降檔段，判斷調(diào)壓值處于降檔段時，進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器的降檔操作；其中Ui〈U2 ； (2)、在系列電流發(fā)生波動或系列電流給定值更改時，判斷給定值變化量是否小于額定電流Y%，所述Y %由現(xiàn)場實際參數(shù)獲得， (a)、若是給定值變化量大于額定電流Y%，則進(jìn)行以下步驟 (al)、首先進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，所述操作包括升檔與降擋； (a2)、待自飽和電抗器細(xì)調(diào)調(diào)節(jié)時間td并經(jīng)延時時間Atd后對此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值所處的區(qū)間進(jìn)行判斷，根據(jù)區(qū)間進(jìn)行相應(yīng)的有載調(diào)壓變壓器操作；所述延時時間Atd要大于陽極效應(yīng)消除的時間； (a3)、如果自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)時，有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)不操作；如果此時自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓值仍不處于自由段內(nèi)，包括處于自飽和電抗器細(xì)調(diào)的上下限的情況，繼續(xù)進(jìn)行有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的操作，重復(fù)以上al a2過程，直至自飽和電抗器細(xì)調(diào)電壓量處于自由段內(nèi)； (b)、若是給定值變化量小于額定電流Y%，則進(jìn)行上述步驟a2 a3的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，其特征在于所述步驟I中的自由段的電壓范圍要在有載調(diào)壓變壓器正常工作情況下變化一個檔位所引起的輸出電壓變化量的I. 5倍左右。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制方法，其特征在于所述步驟I中的升檔段和降檔段的調(diào)壓范圍要可以滿足一次最常見電流波動的調(diào)壓范圍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制策略，屬于化工和冶金用大電流整流系統(tǒng)穩(wěn)流控制領(lǐng)域。目前國內(nèi)外電化學(xué)整流電源調(diào)壓方式主要采用自飽和電抗器細(xì)調(diào)與有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的智能自動調(diào)壓，為實現(xiàn)電解鋁系列電流長期平穩(wěn)運行的目標(biāo)，自飽和電抗器細(xì)調(diào)與有載調(diào)壓變壓器粗調(diào)的智能自動調(diào)壓必須進(jìn)行優(yōu)化控制。本發(fā)明電解鋁供電系統(tǒng)智能自動調(diào)壓優(yōu)化控制策略可以有效保持系列電流的長期穩(wěn)定運行，實現(xiàn)系列電流的快速調(diào)節(jié)，有效減小有載調(diào)壓變壓器的動作次數(shù)，可實現(xiàn)整個電解鋁供電系統(tǒng)的自動化調(diào)節(jié)，避免不恰當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。
文檔編號C25C3/20GK102851703SQ201210380090
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者許其品, 許和平, 楊銘, 仇新宏 申請人:國電南瑞科技股份有限公司