CN106403582A - 一种基于软件建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流电弧炉数学模型建立、软件仿真分析优化工作点后，通过电极控制、动态补偿、短网改造及生产节奏调整等一系列的节电控制方法，具体涉及一种应用于交流电弧炉供用电系统中软件仿真指导节电运行的控制方法。所述方法包括如下步骤：(1)实测电弧炉功率曲线；(2)运行仿真；(3)进行数据分析；(4)分析影响电弧炉效率的主要因素；(5)提出节电措施。本发明的有益效果是：与钢铁企业原有传统冶炼工艺相比，可明显降低其吨钢电耗，响应国家节能减排的号召。

Description

一种基于软件建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制 方法

技术领域

本发明涉及一种交流电弧炉数学模型建立、软件仿真分析优化工作点后，通过电极控制、动态补偿、短网改造及生产节奏调整等一系列的节电控制方法，具体涉及一种应用于交流电弧炉供用电系统中软件仿真指导节电运行的控制方法。

背景技术

目前，钢铁行业，大多数应用交流电弧炉的企业，一般都是未经仿真优化的传统冶炼工艺方法，这种方式方法大多数只用非建模优化过的固定档位冶炼、静态投切电容补偿、短网品质因数相对较低、电弧炉冶炼上、下游生产节奏、采样测温等整体时间统筹不足。

发明内容

为了解决现有的传统冶炼工艺交流电弧炉工作点运行效率低，性价比欠佳，整体节电措施不足导致吨钢电耗偏高的问题，本发明提供一种基于软件建模仿真、分析运算结果的基础上，对交流电弧炉进行整体节能降耗的系统节电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：建立电弧炉供、配、用电系统的数学模型，并基于此模型和实际的调研数据绘制电弧炉运行曲线和效率曲线，根据不同钢种精炼需求选择最优的运行电压和运行电流，并据此生成控制用运行点控制数据库，用该库指导精炼过程操作。其次，通过仿真分析的运算结果对电弧炉系统出现的无功波动进行动态的补偿，使电弧炉系统无功稳定的同时降低对电源系统短路容量的需求，并结合电弧炉系统短网改造和电极优化控制进一步提升节能空间。最后，调整冶炼与连铸工艺的配合节奏降低电耗。

一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)实测电弧炉功率曲线；

(2)运行仿真；

(3)进行数据分析；

(4)分析影响电弧炉效率的主要因素；

(5)提出节电措施。

进一步的，所述步骤(1)实测电弧炉功率曲线具体如下：

(1)测量电弧炉能耗状况，数据为：

第一段冶炼周期为46min44s，其中通电时间为27min47s；

第二段冶炼周期为27min01s，其中通电时间为20min52s；

(2)根据电弧炉的等值电路，确定电能质量测试评估点B点，电弧炉用电特性测试评估点Bi点，以及接电能质量控制装备的支路作为电能质量控制测试评估点；

(3)冶炼过程功率数据如下表

(4)主要运行参数：D2点即电弧炉二次输出点

第1段：平均有功功率8.08MW，有功波动范围5.05‐10.4MW；

平均无功功率3.73MVar，无功波动范围1.55‐7.87MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1；

第2段：平均有功功率10.3MW，有功波动范围10.1‐13.8MW；

平均无功功率4.72MVar，无功波动范围3.92‐10.2MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1；

根据现场仪表显示数据，35kV母线的实际运行电压约为38.15kV；其原因为主降变压器输出偏高，同时现场FC补偿对母线具有一定的抬升作用，因此精炼系统二次开路电压可以推算知：电弧炉变压器的二次开路电压大约为额定的1.09倍；即实际35kV运行电压在35kV×1.09＝38.15kV；相应的电弧炉变压器二次开路电压为：

6档位开路电压：232V×1.09＝252.88V

3档位开路电压：267V×1.09＝291.03V

据此可以由运行仿真软件反推电弧炉系统B2点的运行数据，B2点具体数据为：

第1段：平均有功功率8.176MW，平均无功功率4.522MVar，平均功率因数0.875；

第2段：平均有功功率10.53MW，平均无功功率5.703MVar，平均功率因数0.879。

进一步的，所述步骤(2)运行仿真具体如下：

(1)绘制P_n-Q_n运行曲线图步骤(n＝0，1，2，3，4，5)；

(1.1)计算

(1.2)令k_e＝0.2～1.0，步长0.001，由得到I_E,n,i；

(1.3)由k_op＝f(k_e)求得k_op，并根据计算X_E,n,i；

(1.4)由计算R_E,n,i；

(1.5)计算

从而供电效率为

(1.6)根据P_n,i，Q_n,i的值画出P-Q曲线；

(1.7)电流曲线：对于EAF，在I_E,n,i＝72kA、60kA、50kA、40kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,21的点连接起来；对于LF，在I_E,i＝50kA、40kA、30kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,10的点连接起来；其中EAF的最大工作电流同理LF的最大工作电流

其中，各变量的含义分别为：

P_n、Q_n分别为运行曲线描述点的有功功率、无功功率；

I_SC,n,i为运行曲线描述点的短路电流；

U_i为电弧炉变压器二次开路电压；

X_S1,i、R_S1,i、X_S2,n,i、R_S2,n,i分别为高压侧、电弧炉中压侧等效电抗及电阻；

k_e为电弧炉系统电弧电流系数；

I_E,n,i为描述点的电弧电流大小；

k_op为电弧炉系统运行电抗系数；

X_E,n,i、R_E,n,i分别为运行描述点电弧的电抗及电阻特性；

P_n,i、Q_n,i分别为不同档位时的系统有功功率及无功功率；

β_n,i为电弧炉供电系统的供电效率；

(1.8)工作区域主要由下面6条曲线包围构成；

最小功率因数＝0.65，最大功率因数＝0.85，允许最大视在功率(1.2×电弧炉变压器容量)的P-Q功率圆图，最大工作电流，最大二次电压的P-Q曲线，最小二次电压的P-Q曲线；

(2)第一段冶炼运行仿真分析，结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.26％，电路效率的变化范围77‐94％；

(3)第二段冶炼运行仿真分析，结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.51％，电路效率的变化范围76‐90％。

进一步的，所述步骤(3)数据分析具体如下：

(1)仿真结果准确性校验的重要性

仿真结果的误差大于允许值，则根据仿真结果得到的任何结论都没有应用价值；

(2)功率曲线仿真校验判据

可以证明：对含单一正弦电压源的稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载基波有功功率P、负载基波无功功率Q允许变化的范围内，U、P、Q中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数；对含单一正弦电压源的非稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载平均基波有功功率负载平均基波无功功率允许变化的范围内，U、中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数；

P-Q曲线仿真校验判据：对于确定的电压源电压U，在恒定有功功率操作时间段，平均功率的测量值为在基波功率因数大于0.707的P-Q仿真曲线段，的功率仿真计算值为(P，Q)，有功仿真误差若Δ_P小于5％，则P-Q曲线仿真结果是正确的；

(3)校验结果

当电压为6挡时，Δ_P＝0.12％<5％；当电压为3挡时，Δ_P＝0.13％<5％；校验结果表明，本申请给出的P-Q仿真结果的准确度很高。

进一步的，影响电路效率的主要因素包括：实际运行数据和仿真数据都表明：

(1)运行电压越高，在运行范围内有功功率越高，冶炼时间越短，供电效率越高；

(2)运行功率因数在0.85左右为宜，功率因数过高，电弧不稳定，效率反而降低；

(3)常规运行在6档位电压平均有功8.159MW，平均功率因数0.87，无功在1.55-7.87MVar，不稳定；电路效率77-94％，平均电路效率88.26％左右；

(4)通过对比国内领先水平的电弧炉短网参数，该电弧炉短网参数阻抗率明显偏高，造成了供电效率提升空间不大。

进一步的，具体节电措施如下：

(1)动态无功补偿

35kV供电母线接入SVG+FC，FC补偿容量5MVar，SVG容量±8MVar；设动态补偿度为70％，降低电弧炉系统无功波动量，同时大大降低了电弧炉系统对电力系统短路容量的需求；为电极控制优化提供稳定的母线电压和无功条件；

(2)优化电极控制

控制点设定：根据仿真形成的数据库数据和测试数据寻优，使系统运行在最优工作点；并以最稳定的切换方式进行换档操作控制，使系统稳定高效的运行；

(3)短网改造

国内领先水平150吨LF炉的短网参数为0.37+j2.8mΩ，品质因数

该75吨LF炉的短网参数为0.6+j2.4mΩ，品质因数与国内领先水平相差较多；造成了效率难以提升的现状；

对短网进行改造，达到与国内领先水平参数相当的水平，同时采用SVG进行无功波动的补偿，可以提高电路效率；

(4)冶炼与连铸节奏调整

调整冶炼工艺，适当缩短冶炼周期，同时紧密配合冶炼与连铸工艺，减少过程中烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热；

从国内某领先水平钢厂电弧炉热平衡表可知，烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热，这些热损失占了精炼热的很大支出；因此采取上述节奏调整措施可以减少精炼吨钢电耗。

本发明的有益效果是：与钢铁企业原有传统冶炼工艺相比，可明显降低其吨钢电耗，响应国家节能减排的号召。

附图说明

图1‐1、1‐2是本发明实施例中，75吨电弧炉实测功率曲线图。

图2是本发明的电弧炉系统的等值电路图。

图3是本发明的P_n-Q_n运行曲线图的绘制流程图。

图4-1、4-2本发明具体实施例中6档位实测数据D2点仿真功率图。

图4‐3、4‐4本发明具体实施例中6档位实测数据B2点仿真功率图。

图5-1、5-2本发明具体实施例中3档位实测数据D2点仿真功率图。

图5‐3、5‐4本发明具体实施例中3档位实测数据B2点仿真功率图。

图6-1、6-2本发明具体实施例中调整后3个档位仿真效率图。

具体实施方式

1.电弧炉运行现状

1.1实测功率曲线

某厂75吨电弧炉，测量其的能耗状况。

详细数据信息：

第一段冶炼周期为46min44s，其中通电时间为27min47s。

第二段冶炼周期为27min01s，其中通电时间为20min52s。

电弧炉系统的等值电路

图2中，B点为电能质量测试评估点，B点以下的电弧炉用电部分的Bi点为电弧炉用电特性测试评估点，接电能质量控制装备的支路为电能质量控制测试评估点。

冶炼过程功率数据如下表

表中数据为D2点即电弧炉二次输出点数据

注：电弧炉的通电时间分为起弧期、升温期和保温期，其中升温期的时间最长。

平均有功功率为通电时间平均有功功率曲线的平均值。

平均无功功率为通电时间平均无功功率曲线的平均值。

有功功率的波动范围指升温期最大有功功率曲线的最大值到升温期最小有功功率曲线的最小值。

无功功率的波动范围指升温期最大无功功率曲线的最大值到升温期最小无功功率曲线的最小值。

主要运行参数：D2点

第1段：平均有功功率8.08MW，有功波动范围5.05‐10.4MW；

平均无功功率3.73MVar，无功波动范围1.55‐7.87MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1。

第2段：平均有功功率10.3MW，有功波动范围10.1‐13.8MW；

平均无功功率4.72MVar，无功波动范围3.92‐10.2MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1。

根据该厂现场仪表显示数据，35kV母线的实际运行电压约为38.15kV。其原因为主降变压器输出偏高，同时现场FC补偿对母线具有一定的抬升作用，因此精炼系统二次开路电压可以推算知：电弧炉变压器的二次开路电压大约为额定的1.09倍。即实际35kV运行电压在35kV×1.09＝38.15kV。相应的电弧炉变压器二次开路电压为：

6档位开路电压：232V×1.09＝252.88V

3档位开路电压：267V×1.09＝291.03V

据此可以由运行仿真软件反推电弧炉系统B2点的运行数据，B2点具体数据为：

第1段：平均有功功率8.176MW，平均无功功率4.522MVar，平均功率因数0.875。

第2段：平均有功功率10.53MW，平均无功功率5.703MVar，平均功率因数0.879。

1.2运行仿真

绘制P_n-Q_n运行曲线图步骤(n＝0，1，2，3，4，5)。

(1)计算

(2)令k_e＝0.2～1.0，步长0.001，由得到I_E,n,i；

(3)由k_op＝f(k_e)求得k_op，并根据计算X_E,n,i；

(4)由计算R_E,n,i；

(5)计算

从而供电效率为

(6)根据P_n,i，Q_n,i的值画出P-Q曲线；

(7)电流曲线：对于EAF，在I_E,n,i＝72kA、60kA、50kA、40kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,21的点连接起来；对于LF，在I_E,i＝50kA、40kA、30kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,10的点连接起来。其中EAF的最大工作电流同理LF的最大工作电流

(8)工作区域主要由下面6条曲线包围构成；

最小功率因数＝0.65，最大功率因数＝0.85，允许最大视在功率(1.2×电弧炉变压器容量)的P-Q功率圆图，最大工作电流，最大二次电压的P-Q曲线，最小二次电压的P-Q曲线。

P_n-Q_n运行曲线图的绘制流程图3所示。

1.2.1第一段冶炼运行仿真分析。结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.26％，电路效率的变化范围77‐94％

1.2.2第二段冶炼运行仿真分析。结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.51％，电路效率的变化范围76‐90％

1.3数据分析

1.3.1仿真结果准确性校验的重要性

仿真结果的误差大于允许值，则根据仿真结果得到的任何结论都没有应用价值。

1.3.2功率曲线仿真校验判据

可以证明：对含单一正弦电压源的稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载基波有功功率P、负载基波无功功率Q允许变化的范围内，U、P、Q中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数；对含单一正弦电压源的非稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载平均基波有功功率负载平均基波无功功率允许变化的范围内，U、中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数。

P‐Q曲线仿真校验判据：对于确定的电压源电压U，在恒定有功功率操作时间段，平均功率的测量值为在基波功率因数大于0.707的P‐Q仿真曲线段，的功率仿真计算值为(P，Q)，有功仿真误差若Δ_P小于5％，则P‐Q曲线仿真结果是正确的。

1.3.3校验结果

当电压为6挡时，Δ_P＝0.12％<5％；当电压为3挡时，Δ_P＝0.13％<5％。校验结果表明，本文给出的P‐Q仿真结果的准确度很高。

1.4影响电路效率的主要因素

实际运行数据和仿真数据都表明：

(1)运行电压越高，在运行范围内有功功率越高，冶炼时间越短，供电效率越高。

(2)运行功率因数在0.85左右为宜，功率因数过高，电弧不稳定，效率反而降低。

(3)常规运行在6档位电压平均有功8.159MW，平均功率因数0.87，无功在1.55‐7.87MVar，不稳定。电路效率77‐94％，平均电路效率88.26％左右。

(4)通过对比国内领先水平的电弧炉短网参数，该厂电弧炉短网参数阻抗率明显偏高，造成了供电效率提升空间不大。

2.节电措施

2.1动态无功补偿

35kV供电母线接入SVG+FC，FC补偿容量5MVar，SVG容量±8MVar。设动态补偿度为70％，降低电弧炉系统无功波动量，同时大大降低了电弧炉系统对电力系统短路容量的需求。为电极控制优化提供稳定的母线电压和无功条件。

2.2优化电极控制

控制点设定：根据仿真形成的数据库数据和测试数据寻优，使系统运行在最优工作点。并以最稳定的切换方式进行换档操作控制，使系统稳定高效的运行。

2.3短网改造

国内领先水平150吨LF炉的短网参数为0.37+j2.8mΩ，品质因数

该厂75吨LF炉的短网参数为0.6+j2.4mΩ，品质因数与国内领先水平相差较多。造成了效率难以提升的现状。

对短网进行改造，达到与国内领先水平参数相当的水平，同时采用SVG进行无功波动的补偿，可以提高电路效率。

2.4冶炼与连铸节奏调整

调整冶炼工艺，适当缩短冶炼周期，同时紧密配合冶炼与连铸工艺，减少过程中烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热。

从国内某领先水平钢厂电弧炉热平衡表可知，烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热，这些热损失占了精炼热的很大支出。因此采取上述节奏调整措施可以减少精炼吨钢电耗。

国内某领先水平钢厂电弧炉热平衡表

2.5节电分析

通过短网改造和动态无功补偿装置稳定电弧炉系统无功波动，可以大幅度的提高系统的用电效率和稳定性。同时配合电极控制优化和节奏调整，可以使整个系统在较高的电路效率下达到大范围的调节，以满足负荷调整等方面的需求。以下是对这一部分的仿真分析。

2.5.1仿真曲线

可以看出改造短网并进行动态无功补偿后系统的效率更加稳定，在功率因数0.88处电路效率可以达到92.65％，提高4％系统电路效率随无功变化的波动也减小了，电路效率更加稳定。

从图中可以看出改造后采用高电压等级进行冶炼可以在效率不降低的条件下输出更大的有功功率。这样就使得电弧炉系统可以在比较大的范围内高效率的调整有功功率，可以配合负荷调整进行需量的控制。

2.5.2仿真分析

(1)工作电压提高到1档位，通过电极控制和SVG动态补偿，LF炉的无功功率变化范围将控制在±1MVar范围以内。从仿真图可以看出电路效率随无功功率波动而发生的变化较其他档位均小很多，因而有利于提高系统的平均电路效率。推荐工作点的电路平均效率为92.65％，可节电(92.65％‐88.51％)×46＝1.9kWh/t。

(2)工作电压提高到1档位，实际运行在327V，工作点有功功率13.56MW，无功功率7.322MVar。考虑工艺对冶炼时间的要求，这里推荐工作点有功功率的提高对冶炼时间的缩短，设定为由45分钟左右缩短到35分钟左右。烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热将由20.7kWh/t(通过150t精炼炉数据折算，75t精炼炉热损失应该更大)降低到20.7×1.1×(35/45)＝17.71kWh/t，节电2.99kWh/t。

关键技术是：通过软件仿真运算后，改造短网参数，扩展效率提升空间，SVG动态补偿技术配合电极控制技术，保证系统在较高的电路效率前提下大范围调整有功功率；提高电压等级，电弧长度增加，泡沫渣厚度要提高，以减少辐射损失；提高连铸的生产节奏，以确保缩短电弧炉的冶炼周期。

3节电量

综合以上改进措施，总节电量为1.9+2.99＝4.89kWh/t。本项目节电目标为4kWh/t，该厂LF炉年产能为200万吨，年节电量为800万kWh，按照平均电价0.61元/度电计算，可实现节电价值488万元。

Claims (6)

1.一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)实测电弧炉功率曲线；

(2)运行仿真；

(3)进行数据分析；

(4)分析影响电弧炉效率的主要因素；

(5)提出节电措施。

2.根据权利要求1所述的一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，所述步骤(1)实测电弧炉功率曲线具体如下：

(1)测量电弧炉能耗状况，数据为：

第一段冶炼周期为46min44s，其中通电时间为27min47s；

第二段冶炼周期为27min01s，其中通电时间为20min52s；

(2)根据电弧炉的等值电路，确定电能质量测试评估点B点，电弧炉用电特性测试评估点Bi点，以及接电能质量控制装备的支路作为电能质量控制测试评估点；

(3)冶炼过程功率数据如下表

(4)主要运行参数：D2点即电弧炉二次输出点

第1段：平均有功功率8.08MW，有功波动范围5.05‐10.4MW；

平均无功功率3.73MVar，无功波动范围1.55‐7.87MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1；

第2段：平均有功功率10.3MW，有功波动范围10.1‐13.8MW；

平均无功功率4.72MVar，无功波动范围3.92‐10.2MVar；

平均功率因数0.91，功率因数波动范围0.79‐1；

根据现场仪表显示数据，35kV母线的实际运行电压约为38.15kV；其原因为主降变压器输出偏高，同时现场FC补偿对母线具有一定的抬升作用，因此精炼系统二次开路电压可以推算知：电弧炉变压器的二次开路电压大约为额定的1.09倍；即实际35kV运行电压在35kV×1.09＝38.15kV；相应的电弧炉变压器二次开路电压为：

6档位开路电压：232V×1.09＝252.88V

3档位开路电压：267V×1.09＝291.03V

据此可以由运行仿真软件反推电弧炉系统B2点的运行数据，B2点具体数据为：

第1段：平均有功功率8.176MW，平均无功功率4.522MVar，平均功率因数0.875；

第2段：平均有功功率10.53MW，平均无功功率5.703MVar，平均功率因数0.879。

3.根据权利要求1所述的一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，所述步骤(2)运行仿真具体如下：

(1)绘制P_n-Q_n运行曲线图步骤(n＝0，1，2，3，4，5)；

(1.1)计算

(1.2)令k_e＝0.2～1.0，步长0.001，由得到I_E,n,i；

(1.3)由k_op＝f(k_e)求得k_op，并根据计算X_E,n,i；

(1.4)由计算R_E,n,i；

(1.5)计算

$Q_{n,i}=3I_{E,n,i}^2(X_{S2,n,i}+X_{E,n,i}),$

从而供电效率为

(1.6)根据P_n,i，Q_n,i的值画出P-Q曲线；

(1.7)电流曲线：对于EAF，在I_E,n,i＝72kA、60kA、50kA、40kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,21的点连接起来；对于LF，在I_E,i＝50kA、40kA、30kA时，对同一电流值在P-Q曲线上将对应i＝1,2,…,10的点连接起来；其中EAF的最大工作电流同理LF的最大工作电流

其中，各变量的含义分别为：

P_n、Q_n分别为运行曲线描述点的有功功率、无功功率；

I_SC,n,i为运行曲线描述点的短路电流；

U_i为电弧炉变压器二次开路电压；

X_S1,i、R_S1,i、X_S2,n,i、R_S2,n,i分别为高压侧、电弧炉中压侧等效电抗及电阻；

k_e为电弧炉系统电弧电流系数；

I_E,n,i为描述点的电弧电流大小；

k_op为电弧炉系统运行电抗系数；

X_E,n,i、R_E,n,i分别为运行描述点电弧的电抗及电阻特性；

P_n,i、Q_n,i分别为不同档位时的系统有功功率及无功功率；

β_n,i为电弧炉供电系统的供电效率；

(1.8)工作区域主要由下面6条曲线包围构成；

(1)最小功率因数＝0.65，最大功率因数＝0.85，允许最大视在功率(1.2×电弧炉变压器容量)的P-Q功率圆图，最大工作电流，最大二次电压的P-Q曲线，最小二次电压的P-Q曲线；

(2)第一段冶炼运行仿真分析，结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.26％，电路效率的变化范围77‐94％；

(3)第二段冶炼运行仿真分析，结论：运行点(B2点)的平均电路效率为88.51％，电路效率的变化范围76‐90％。

4.根据权利要求1所述的一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，所述步骤(3)数据分析具体如下：

(1)仿真结果准确性校验的重要性

仿真结果的误差大于允许值，则根据仿真结果得到的任何结论都没有应用价值；

(2)功率曲线仿真校验判据

可以证明：对含单一正弦电压源的稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载基波有功功率P、负载基波无功功率Q允许变化的范围内，U、P、Q中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数；对含单一正弦电压源的非稳态无源负载电路，当负载阻抗变化时，在电压源电压U、负载平均基波有功功率负载平均基波无功功率允许变化的范围内，U、中任意一个参数都是另外两个参数的单值函数；

P-Q曲线仿真校验判据：对于确定的电压源电压U，在恒定有功功率操作时间段，平均功率的测量值为在基波功率因数大于0.707的P-Q仿真曲线段，的功率仿真计算值为(P，Q)，有功仿真误差若Δ_P小于5％，则P-Q曲线仿真结果是正确的；

(3)校验结果

当电压为6挡时，Δ_P＝0.12％<5％；当电压为3挡时，Δ_P＝0.13％<5％；校验结果表明，本申请给出的P-Q仿真结果的准确度很高。

5.根据权利要求1所述的一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，影响电路效率的主要因素包括：实际运行数据和仿真数据都表明：

(1)运行电压越高，在运行范围内有功功率越高，冶炼时间越短，供电效率越高；

(2)运行功率因数在0.85左右为宜，功率因数过高，电弧不稳定，效率反而降低；

(3)常规运行在6档位电压平均有功8.159MW，平均功率因数0.87，无功在1.55-7.87MVar，不稳定；电路效率77-94％，平均电路效率88.26％左右；

(4)通过对比国内领先水平的电弧炉短网参数，该电弧炉短网参数阻抗率明显偏高，造成了供电效率提升空间不大。

6.根据权利要求1所述的一种基于建模仿真的交流电弧炉供用电系统节电控制方法，其特征在于，具体节电措施如下：

(1)动态无功补偿

35kV供电母线接入SVG+FC，FC补偿容量5MVar，SVG容量±8MVar；设动态补偿度为70％，降低电弧炉系统无功波动量，同时大大降低了电弧炉系统对电力系统短路容量的需求；为电极控制优化提供稳定的母线电压和无功条件；

(2)优化电极控制

控制点设定：根据仿真形成的数据库数据和测试数据寻优，使系统运行在最优工作点；并以最稳定的切换方式进行换档操作控制，使系统稳定高效的运行；

(3)短网改造

国内领先水平150吨LF炉的短网参数为0.37+j2.8mΩ，品质因数

该75吨LF炉的短网参数为0.6+j2.4mΩ，品质因数与国内领先水平相差较多；造成了效率难以提升的现状；

对短网进行改造，达到与国内领先水平参数相当的水平，同时采用SVG进行无功波动的补偿，可以提高电路效率；

(4)冶炼与连铸节奏调整

调整冶炼工艺，适当缩短冶炼周期，同时紧密配合冶炼与连铸工艺，减少过程中烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热；

从国内某领先水平钢厂电弧炉热平衡表可知，烟尘与炉气物理热、冷却水吸热、炉体辐射热，这些热损失占了精炼热的很大支出；因此采取上述节奏调整措施可以减少精炼吨钢电耗。