CN106058896B - 适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统及其控制方法，所述电炉功率稳定控制系统包括：第一发电装置和第二发电装置，第一发电装置和第二发电装置用以向微电网输出电能；电炉作为负载以消耗微电网上的电能；电力负荷平衡装置用以平衡微电网上的电能；控制装置分别与电炉、电力负荷平衡装置、第一发电装置和第二发电装置相连，控制装置根据电炉的瞬间功率变化值和第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制，从而可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

Description

适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及控制技术领域，特别涉及一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统和一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法。

背景技术

在缺少公共电网的地区建厂通常需要企业自建电站以形成微电网。。

但是，电炉冶炼相关技术存在的缺点是，电炉具有单台设备容量大、瞬间功率变化率大、三相阻抗不平衡、三相电压不平衡、缺相等特性，而当电炉出现瞬间停炉故障时，需要控制发电机停止运行，以及当电炉缺相运行时，发电机保护动作而停机，从而电炉停电几率大，无法保证生产的连续性。

因此，相关技术需要进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，该控制系统可以保证电炉功率的稳定性。

本发明的另一个目的在于提出一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法。

为了达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，包括：第一发电装置和第二发电装置，所述第一发电装置和所述第二发电装置用以向微电网输出电能；电炉，所述电炉作为负载以消耗所述微电网上的电能；电力负荷平衡装置，所述电力负荷平衡装置用以平衡所述微电网上的电能；控制装置，所述控制装置分别与所述电炉、所述电力负荷平衡装置、所述第一发电装置和所述第二发电装置相连，所述控制装置根据所述电炉的瞬间功率变化值和所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对所述第二发电装置和所述电力负荷平衡装置进行投切控制。

根据本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，通过第一发电装置和第二发电装置向微电网输出电能，通过电炉消耗微电网上的电能，并通过电力负荷平衡装置平衡所述微电网上的电能，控制装置根据电炉的瞬间功率变化值和第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制，由此，该装置可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置包括：功率预测单元，所述功率预测单元对所述电炉的功率波动进行预测以判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间；功率稳定控制单元，所述功率稳定控制单元与所述功率预测单元相连，所述功率稳定控制单元用于在所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值时控制所述第二发电装置投入运行，并在所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值时控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

根据本发明的一个实施例，所述控制装置还包括：分相电力负荷平衡单元，所述分相电力负荷平衡单元与所述功率稳定控制单元相连，所述分相电力负荷平衡单元用于在所述电炉的三相负荷不平衡度超出所述第一发电装置的允许负荷不平衡度区间时通过所述功率稳定控制单元控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

根据本发明的一个实施例，所述功率稳定控制单元还用于在所述电炉的瞬间功率变化值大于所述允许瞬间功率变化区间上限值与所述第二发电装置的输出功率之和时控制所述电炉停止运行。

根据本发明的一个实施例，所述第一发电装置为汽轮发电机组，所述第二发电装置为柴油发电机组。

根据本发明的一个实施例，所述汽轮发电机组中的蒸汽调节模组采用母管制，且具有多个快速切换阀。

根据本发明的一个实施例，电炉功率稳定控制系统还包括控制所述电炉的有载开关，其中，所述控制装置通过控制所述有载开关的档位以调节所述电炉的电极电压。

根据本发明的一个实施例，所述电力负荷平衡装置采用单元式构造，每个单元包括多个电阻箱。

为了达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法，其中，所述电炉功率稳定控制系统包括用以向微电网输出电能的第一发电装置和所述第二发电装置、电炉、用以平衡所述微电网上电能的电力负荷平衡装置，所述控制方法包括以下步骤：获取所述电炉的瞬间功率变化值；判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间；如果判断所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，则对所述第二发电装置和所述电力负荷平衡装置进行投切控制以使所述电炉稳定运行。

根据本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法，通过第一发电装置和第二发电装置向微电网输出电能，通过电炉消耗微电网上的电能，并通过电力负荷平衡装置平衡所述微电网上的电能，在获取瞬间功率变化值之后，根据电炉的瞬间功率变化值和第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制，由此，该装置可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

根据本发明的一个实施例，通过对所述电炉的功率波动进行预测以判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，其中，如果所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值，则控制所述第二发电装置投入运行；如果所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值，则控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

根据本发明的一个实施例，当所述电炉的三相负荷不平衡度超出所述第一发电装置的允许负荷不平衡度区间时，控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

根据本发明的一个实施例，当所述电炉的瞬间功率变化值大于所述允许瞬间功率变化区间上限值与所述第二发电装置的输出功率之和时，控制所述电炉停止运行。

附图说明

图1是根据本发明实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的方框示意图；

图2是根据本发明一个实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的方框示意图；

图3是根据本发明一个实施例的电力负荷平衡装置的电路原理图；

图4是根据本发明实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法的流程图；以及

图5是根据本发明一个实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法的流程图。

附图标记：

第一发电装置10、第二发电装置20、电炉30、电力负荷平衡装置40、控制装置50和微电网60；

功率预测单元501、功率稳定控制单元502和分相电力负荷平衡单元503。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来描述本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统及其控制方法。

图1是根据本发明实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的方框示意图。如图1所示，电炉功率稳定控制系统包括：第一发电装置10、第二发电装置20、电炉30、电力负荷平衡装置40和控制装置50。

其中，第一发电装置10和第二发电装置20用以向微电网60输出电能；电炉30作为负载以消耗微电网60上的电能；电力负荷平衡装置40用以平衡微电网60上的电能。需要说明的是，第一发电装置10可包括m台第一发电单元，电炉30可包括n台电炉单元。

在本发明的一个实施例中，第一发电装置10、第二发电装置20、电炉30和电力负荷平衡装置40的容量匹配需要满足以下关系：

Pq≥C3×Pdm＝(0.1～0.15)×Pdm；

Pr＝Pdn

其中，Pn＝n×Pdn；Pm＝m×Pdm；其中，n为电炉单元的台数，Pdn为每台电炉单元的功率，Pn为n台电炉单元即电炉30的总功率；m为第一发电单元的台数，Pdm为每台第一发电单元的功率，Pm为m台第一发电单元即第一发电装置10的总功率；C1：电炉30的功率在总消耗功率中的占比，例如C1可取0.85-0.9，C2：第一发电装置10向负载输出的功率在总发电功率中的占比，例如C2可取0.89-0.94；Pq:第二发电装置20的功率，C3：第二发电装置20的功率在第一发电单元功率中的占比，例如C3可取0.1-0.15。

根据本发明的一个具体示例，Pn＝2x60000＝120000kW、Pm＝3x60000＝180000kW、Pr＝60000kW、Pq＝9000kW。第一发电装置10与电炉30的功率占比≤1.5:1，第一发电装置10与每台电炉单元的功率占比≤3:1，电力负荷平衡装置40与每台电炉单元的功率占比≤1:1，第二发电装置20与每台电炉单元的功率占比≤0.15:1。

控制装置50分别与电炉30、电力负荷平衡装置40、第一发电装置10和第二发电装置20相连，控制装置50根据电炉30的瞬间功率变化值和第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置20和电力负荷平衡装置40进行投切控制，以使电炉30的瞬间功率变化率在稳定生产阶段控制在预设范围内，例如控制在15％以内。

需要说明的是，电炉30的瞬间功率变化值△P是指电炉30的瞬时功率Pa减去电炉30的设定功率Ps，即△P＝Pa-Ps，单位为kW。由此可知，瞬间功率变化值△P随着瞬时功率Pa的变化而变化，瞬时功率Pa相对于设定功率Ps的波动越大，|△P|的值越大。

具体来说，当电炉30工作在稳定生产阶段时，控制装置50可以采集电炉的瞬时功率Pa，并将瞬时功率Pa与设定功率Ps之差作为电炉30的瞬间功率变化值△P，然后将瞬间功率变化值△P与第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间进行比较，如果瞬间功率变化值△P在允许瞬间功率变化区间内，则第二发电装置20和电力负荷平衡装置40无需投入运行，即不对其进行投切控制，如果瞬间功率变化值△P超出允许瞬间功率变化区间，则说明电炉30的负荷发生较大的变化，进一步根据瞬间功率变化值△P的变化趋势对第二发电装置20和电力负荷平衡装置40进行投切控制。

由此，本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图2所示，控制装置50包括：功率预测单元501和功率稳定控制单元502。

其中，功率预测单元501对电炉30的功率波动进行预测，以判断电炉30的瞬间功率变化值是否超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间；功率稳定控制单元502与功率预测单元501相连，功率稳定控制单元502用于在电炉30的瞬间功率变化值超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值时控制第二发电装置20投入运行，并在电炉30的瞬间功率变化值超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值时控制电力负荷平衡装置40投入运行。

进一步地，在本发明的一个实施例中，功率稳定控制单元502还用于在电炉30的瞬间功率变化值大于允许瞬间功率变化区间上限值与第二发电装置20的输出功率之和时控制电炉停止运行。

也就是说，当电炉30的功率发生波动时，功率预测单元501对即将产生的功率波动进行预测以获取电炉30的瞬间功率变化值△P，功率稳定控制单元502判断电炉30的瞬间功率变化值△P是否超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间例如[-k1×Pm，k1×Pm]，如果判断电炉30的瞬间功率变化值△P超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间[-k1×Pm，k1×Pm]，则进一步判断电炉30的瞬间功率变化值△P是否大于零，即判断电炉30的瞬间功率变化值△P是否大于允许瞬间功率变化区间上限值k1×Pm，如果△P＞0即△P＞k1×Pm，则说明电炉30的负荷增加，功率预测单元501向第二发电装置20发出第二发电装置投入指令以控制第二发电装置20投入运行,从而向微电网60提供电能；如果△P＜0即△P＜-k1×Pm，则说明电炉30的负荷减小，功率预测单元501向电力负荷平衡装置40发出电力负荷平衡装置投入指令以控制电力负荷平衡装置40投入运行，从而消耗微电网60中的电能。其中，k1为第一发电装置10的瞬间功率变化率允许系数，Pm(kW)为第一发电装置10的输出功率。如果判断电炉30的瞬间功率变化值△P未超出第一发电装置10的允许瞬间功率变化区间[-k1×Pm，k1×Pm]，则结束当前判断程序。

并且，当判断电炉30的瞬间功率变化值大于允许瞬间功率变化区间上限值并控制第二发电装置20投入运行之后，功率稳定控制单元502再判断电炉30的瞬间功率变化值△P是否大于允许瞬间功率变化区间上限值k1×Pm与第二发电装置20的输出功率Pq之和，如果△P＞k1×Pm+Pq，则功率预测单元501向电炉30发出停炉指令以控制电炉30停止运行，如果△P≤k1×Pm+Pq，则结束当前判断程序。

由此，可保证生产连续性和微电网安全运行。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，控制装置50还包括：分相电力负荷平衡单元503。

其中，分相电力负荷平衡单元503与功率稳定控制单元502相连，分相电力负荷平衡单元503还可与功率预测单元501相连，分相电力负荷平衡单元503用于在电炉30的三相负荷不平衡度超出第一发电装置10的允许负荷不平衡度区间时通过功率稳定控制单元502控制电力负荷平衡装置40投入运行。

也就是说，当在电炉30的三相负荷不平衡度超出第一发电装置10的允许负荷不平衡度区间时，分相电力负荷平衡单元503发出电力负荷平衡装置投入指令给功率稳定控制单元502，功率稳定控制单元502将电力负荷平衡装置投入指令转发给电力负荷平衡装置40以控制电力负荷平衡装置40投入运行，从而将多余的电能消耗在电力负荷平衡装置40中的电阻上。

根据本发明的一个实施例，电力负荷平衡装置40采用单元式构造，每个单元包括多个电阻箱。具体而言，每个单元可包括一台与电炉30的变压器一次侧相连接的三相断路器41、i台单相变压器42、j1×i个双极快速开关43以及j2×j1×i个电阻箱R。

例如，如图3所示，当i＝3时，单相变压器为3台，分别为42A、42B和42C，当j1＝3时双极快速开关为9个，分别为43A、44A和45A以及43B、44B和45B以及43C、44C和45C，当j2＝2时，电阻箱为18个，分别为R1-R18。

单相变压器42A的一次侧的一端与三相断路器41的第一端相连，单相变压器42A的一次侧的另一端与三相断路器41的第二端相连，单相变压器42A的二次侧的一端与双极快速开关43A、44A和45A中每个双极快速开关的第一端相连，单相变压器42A的二次侧的另一端与双极快速开关43A、44A和45A中每个双极快速开关的第二端相连；双极快速开关43A的第三端与电阻箱R1的一端相连，双极快速开关43A的第四端与电阻箱R2的一端相连，电阻箱R1的另一端与电阻箱R2的另一端相连；双极快速开关44A的第三端与电阻箱R3的一端相连，双极快速开关44A的第四端与电阻箱R4的一端相连，电阻箱R3的另一端与电阻箱R4的另一端相连；双极快速开关45A的第三端与电阻箱R5的一端相连，双极快速开关45A的第四端与电阻箱R6的一端相连，电阻箱R5的另一端与电阻箱R6的另一端相连。

单相变压器42B的一次侧的一端与三相断路器41的第二端相连，单相变压器42B的一次侧的另一端与三相断路器41的第三端相连，单相变压器42B、双极快速开关43B、44B和45B以及电阻箱R7-R12之间的连接关系与上述连方式类似，如图3所示，这里不再一一赘述。

单相变压器42C的一次侧的一端与三相断路器41的第三端相连，单相变压器42C的一次侧的另一端与三相断路器41的第一端相连，单相变压器42C、双极快速开关43C、44C和45C以及电阻箱R13-R18之间的连接关系与上述连方式类似，如图3所示，这里不再一一赘述。

更具体地，假设每个单元的分相投入电阻值实现电力负荷为1.8MW、3.6MW、5.4MW；三相投入电阻值实现电力负荷为5.4MW、10.8MW、16.2MW，那么，如果电炉30中每台电炉的容量为30MW，则电力负荷平衡装置40可设置2个单元，2个单元的分相投入电阻值时电力负荷为1.8～10.8MW，2个单元的三相投入电阻值时电力负荷为5.4～32.4MW，如果电炉30中每台电炉的容量为60MW，则电力负荷平衡装置40可设置4个单元，4个单元的分相投入电阻值时电力负荷为1.8～21.6MW；4个单元的三相投入电阻值时电力负荷为5.4～64.8MW。

由此，电力负荷平衡装置40具有分相控制的功能，并且通过双极快速开关还具有快速响应的功能。

另外，在本发明实施例中，适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统还包括控制电炉30的有载开关，其中，控制装置50通过控制有载开关的档位以调节电炉30的电极电压。其中，有载开关的档位可包括最低电压档位、额定电压档位和级差档位。

具体来说，控制装置50可以控制电炉30的有载开关的档位以通过档位调节来控制电极电压，并根据电炉30的阻抗变化趋势和阻抗设定值自动提升或下放电极。即言，当电炉30处于稳定生产阶段时，控制装置50获取电炉30的实际阻抗Ra，并判断实际阻抗Ra是否大于阻抗设定值Rs，如果Ra>Rs，控制装置50则发出电极下放指令以控制电极下放，直至电阻Ra减少至Ra＝Rs；如果Ra<Rs，控制装置50则发出电极提升指令以控制电极提升，直至电阻Ra增加至Ra＝Rs。

另外，控制模块50还用于以电炉的瞬间功率变化率限制方法控制电炉30进行上电。其中，电炉30在上电完成后进入稳定生产阶段。

具体来说，电压变化和阻抗变化都会引起电炉的瞬间功率波动，可根据电压变化获取的电炉瞬间功率变化值如下式(1)所示：

其中，△P为电炉30的瞬间功率变化值，U为电炉30的电极电压，ΔU为电极电压变化值，R为电炉30的电极阻抗。

由上述公式(1)可知，如果ΔU≤0.05Un，则ΔP≤0.1Pn，其中，Un为电炉30的额定电压，Pn为电炉30的额定功率。即言，如果电压变化值ΔU小于等于0.05倍的额定电压Un，则可使电炉30的瞬间功率变化值小于等于0.1倍的额定功率Pn。

根据阻抗变化获取的电炉瞬间功率变化值如下式(2)所示：

其中，ΔR为电炉30的阻抗变化值。

由公式(2)可知，如果ΔR≤0.1Rn，则ΔP≤0.1Pn，其中，Rn为阻抗额定值，即言，如果阻抗变化值ΔR小于等于0.01倍的阻抗额定值Rn，则可使电炉30的瞬间功率变化值小于等于0.1倍的额定功率Pn。

并且，根据可知，如果Umin≤0.3×Un，则Pmin≤0.09Pn，其中，Umin为电炉30的最低电压值，Pmin为电炉30的最低功率值，即言，如果电炉30的最低电压值Umin小于等于0.3倍的额定电压Un，则可使电炉30的最低功率值小于等于0.09倍的额定功率Pn。

如上分析，在电炉上电过程中，控制装置50将有载开关的初始档位调至最低档位U≤0.3Un，并将电极阻抗R的初始值设定为Rs≥2Rn，此时由此，完成初始值设定，满足低电压、高阻抗的上电条件，控制装置50控制电炉保护开关闭合以向电炉30送电。

在上电完成后，进入电炉30的功率提升过程。控制装置50通过控制电炉30的有载开关来逐级提高电炉30的电极电压，并通过控制电极升降装置来逐步减小电炉的电极阻抗，由此提升电炉30的功率。其中，有载开关的级差选用ΔU≦0.05Un，且每次变换一个档位，直至电压上升至额定值U＝Un，则P＝0.5Pn。控制装置50则发出电极下放指令以控制电极下放，直至电阻减少至额定值R＝Rn，则P＝Pn。

在电炉30的功率提升至电炉30的额定功率Pn(或设定功率Ps)之后，电炉30的功率提升过程完成，电炉30进入稳定生产阶段。在稳定生产阶段，控制装置50根据阻抗变化趋势自动提升或下放电极，并将电炉30的瞬间功率变化率控制在预设范围例如±15％内。

由此，通过合理控制电炉变压器的有载开关的档位和电炉的电极阻抗，实现电炉瞬时功率变化率的限制及趋势预测。

此外，控制装置50还可控制发电装置与电炉联动，即如果发电装置的发电功率充足，控制装置50则允许电炉提升功率；如果发电装置的发电功率缺额，控制装置50则抬高电极并降低电炉功率；如果发电装置出现发电机保护跳闸，控制装置50则控制电炉安全停机；如果发电装置出现发电机跳闸，控制装置50则联切电炉。

根据本发明的一些实施例，第一发电装置10可为汽轮发电机组，第二发电装置20可为柴油发电机组。

其中，汽轮发电机组中的蒸汽调节模组采用母管制，且具有多个快速切换阀，由此，可以保证适应电炉负荷突变的要求。而且，可选用高性能的液压系统、励磁系统，并提高汽轮发电机组的响应速度，从而实现快速响应，并将汽轮发电机组的瞬间功率变化率从2～3％提高到6～7％。

柴油发电机组20也可具有毫秒级的快速响应特性。

如上所述，控制装置50具有机网协调、稳控、快切负荷、安全切机、发电装置与电炉联动等控制功能。

综上，根据本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，通过第一发电装置和第二发电装置向微电网输出电能，通过电炉消耗微电网上的电能，并通过电力负荷平衡装置平衡所述微电网上的电能，控制装置根据电炉的瞬间功率变化值和第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制，由此，该装置可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

图4是根据本发明实施例的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法的流程图。如图4所示，电炉功率稳定控制方法包括以下步骤：

S1：获取电炉的瞬间功率变化值。

S2：判断电炉的瞬间功率变化值是否超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间。

S3：如果判断电炉的瞬间功率变化值超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，则对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制以使电炉稳定运行。

根据本发明的一个实施例，通过对电炉的功率波动进行预测以判断电炉的瞬间功率变化值是否超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，其中，如果电炉的瞬间功率变化值超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值，则控制第二发电装置投入运行；如果电炉的瞬间功率变化值超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值，则控制电力负荷平衡装置投入运行。并且，当电炉的瞬间功率变化值大于允许瞬间功率变化区间上限值与第二发电装置的输出功率之和时，控制电炉停止运行。

根据本发明的一个实施例，当电炉的三相负荷不平衡度超出第一发电装置的允许负荷不平衡度区间时，控制电力负荷平衡装置投入运行。

具体来说，根据本发明的一个实施例，如图5所示，电炉功率稳定控制方法包括以下步骤：

S10：当电炉的功率发生波动时，对功率波动进行预测以获取电炉的瞬间功率变化值△P。

S20：判断电炉的瞬间功率变化值△P是否超出第一发电装置的允许瞬间功率变化区间例如[-k1×Pm，k1×Pm]，即|ΔP|是否大于k1×Pm。

如果是，则执行步骤S30；如果否，则执行步骤S80。

S30：判断电炉的瞬间功率变化值△P是否大于零，即判断电炉的瞬间功率变化值△P是否大于允许瞬间功率变化区间上限值k1×Pm。

如果是，则执行步骤S40；如果否，则执行步骤S70。

S40：控制第二发电装置投入运行。

S50：判断电炉的瞬间功率变化值△P是否大于允许瞬间功率变化区间上限值k1×Pm与第二发电装置20的输出功率Pq之和。如果△P＞k1×Pm+Pq，则执行步骤S60；否则，执行步骤S80。

S60：控制电炉停止运行。

S70：控制电力负荷平衡装置投入运行。

S80：程序结束。

综上，根据本发明实施例提出的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法，通过第一发电装置和第二发电装置向微电网输出电能，通过电炉消耗微电网上的电能，并通过电力负荷平衡装置平衡所述微电网上的电能，在获取瞬间功率变化值之后，根据电炉的瞬间功率变化值和第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对第二发电装置和电力负荷平衡装置进行投切控制，由此，该装置可以保证微电网运行环境下的发电装置适应于电炉各种工况运行，保证电炉稳定运行，减少电炉停电的几率，保证生产的连续性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，包括：

第一发电装置和第二发电装置，所述第一发电装置和所述第二发电装置用以向微电网输出电能；

电炉，所述电炉作为负载以消耗所述微电网上的电能；

电力负荷平衡装置，所述电力负荷平衡装置用以平衡所述微电网上的电能；

控制装置，所述控制装置分别与所述电炉、所述电力负荷平衡装置、所述第一发电装置和所述第二发电装置相连，所述控制装置根据所述电炉的瞬间功率变化值和所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间对所述第二发电装置和所述电力负荷平衡装置进行投切控制；所述控制装置包括：功率预测单元、功率稳定控制单元、分相电力负荷平衡单元。

2.根据权利要求1所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述功率预测单元对所述电炉的功率波动进行预测以判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间；

所述功率稳定控制单元与所述功率预测单元相连，所述功率稳定控制单元用于在所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值时控制所述第二发电装置投入运行，并在所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值时控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

3.根据权利要求1所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述分相电力负荷平衡单元与所述功率稳定控制单元相连，所述分相电力负荷平衡单元用于在所述电炉的三相负荷不平衡度超出所述第一发电装置的允许负荷不平衡度区间时通过所述功率稳定控制单元控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

4.根据权利要求2所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述功率稳定控制单元还用于在所述电炉的瞬间功率变化值大于所述允许瞬间功率变化区间上限值与所述第二发电装置的输出功率之和时控制所述电炉停止运行。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述第一发电装置为汽轮发电机组，所述第二发电装置为柴油发电机组。

6.根据权利要求5所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述汽轮发电机组中的蒸汽调节模组采用母管制，且具有多个快速切换阀。

7.根据权利要求1所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，还包括控制所述电炉的有载开关，其中，所述控制装置通过控制所述有载开关的档位以调节所述电炉的电极电压。

8.根据权利要求1所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统，其特征在于，所述电力负荷平衡装置采用单元式构造，每个单元包括多个电阻箱。

9.一种适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法，其特征在于，所述适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统的控制方法采用权利要求1至8中任一项所述的适于微电网运行的电炉功率稳定控制系统实现，所述电炉功率稳定控制系统包括用以向微电网输出电能的第一发电装置和所述第二发电装置、电炉、用以平衡所述微电网上电能的电力负荷平衡装置，所述控制方法包括以下步骤：

获取所述电炉的瞬间功率变化值；

判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间；

如果判断所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，则对所述第二发电装置和所述电力负荷平衡装置进行投切控制以使所述电炉稳定运行。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，通过对所述电炉的功率波动进行预测以判断所述电炉的瞬间功率变化值是否超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间，其中，

如果所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且大于允许瞬间功率变化区间上限值，则控制所述第二发电装置投入运行；

如果所述电炉的瞬间功率变化值超出所述第一发电装置的允许瞬间功率变化区间且小于允许瞬间功率变化区间下限值，则控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当所述电炉的三相负荷不平衡度超出所述第一发电装置的允许负荷不平衡度区间时，控制所述电力负荷平衡装置投入运行。

12.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，当所述电炉的瞬间功率变化值大于所述允许瞬间功率变化区间上限值与所述第二发电装置的输出功率之和时，控制所述电炉停止运行。