CN110146745B - 直流电弧炉短网电感的测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流电弧炉短网电感的测量方法及装置，该方法包括：控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；重复执行上述步骤多次，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值。本发明可以精确测量出直流电弧炉短网的实际电感。
Description
技术领域
本发明涉及工业冶炼领域，尤其涉及一种直流电弧炉短网电感的测量方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
电弧炉是一种利用电极产生的高温熔炼矿石或金属的电炉。对电网来说，电弧炉是一种非线性负荷，电弧炉冶炼过程，会给电网带来无功冲击、三相电压不平衡、谐波污染等问题，造成电网电压剧烈波动。与交流电弧炉相比，直流电弧炉对电网影响要小得多。
图1为现有技术提供的一种直流电弧炉供电系统示意图，如图1所示，从公共电网1取电后，经串联的高阻抗电抗器4，由整流装置2(电弧炉供电装置)将公共电网的高电压转换为直流电弧炉冶炼金属(例如，废钢)所需的低电压(例如，35KV/1.5KV)。由图1可以看出，直流电弧炉的整流装置2输出的电流信号，经过电弧炉短网5(水冷电缆及其附件等)、电极6(图标601所示为R极、图标602所示为S极、图标603所示为T极、图标604所示为电极调节系统)、电弧炉本体3中的废钢7-1或钢水7-2之后，又回到整流装置2，形成一个电气回路。
以冶炼废钢为例，结合图1对直流电弧炉冶炼工作原理进行说明：直流电弧炉的整流装置2输出一个幅值可变的电压信号，该电压信号通过直流电弧炉顶部的碳极和底部电极，中间经过固态废钢或者液态钢水，构成了一个完整的电气回路，从而形成了一个大电流。采用一套液压装置可以控制直流电弧炉顶部的碳极上升和下降，以调节顶部碳极与电弧炉中固态废钢或液态钢水之间的距离。由于直流电弧炉顶部碳极与固态废钢或液态钢水之间存在一定的距离，会产生一个强大的电弧，形成电弧放电过程。众所周知，电弧放电过程，是一个大量释放能量的过程，即将电气能量转换为热能的过程。正是这个能量释放的过程，使得固态废钢融化，形成了液态的钢水，从而实现了电弧炉冶炼的过程。
在正常工作模式下，直流电弧炉的整流装置2输出一个电压信号，随着外部电弧炉短网5、废钢或钢水的不同，形成的电流大小也不同。利用电流检测装置检测回路中的电流，整流装置2基于设定的电流值与电流检测装置反馈的电流值之差，调节其输出电压，直到电流检测装置检测到的电流值与设定的电流值相等。
由上述分析可知，电气回路中任何一个设备或装置，都会影响到直流电弧炉整流装置2的控制和调节过程，其中，电弧炉电网的影响最大，特别是电弧炉短网的电感值，是直流电弧炉整流装置的重要参数，直接影响了电弧炉的正常生产过程。
对于电弧炉短网电感值的选取，现有技术通常将生产厂家提供的出厂值，作为最终工程使用的电感参考值。电弧炉短网生产企业，在生产过程中，根据设备细化设计的参数，通过有限元分析等技术手段，尽量细化设备设计过程中的每个参数，尽量做到精确。但是由于电弧炉短网设备生产过程中，涉及到了成千上万的元器件，导致最终整体设备参数会发生偏移，设备生产企业在出厂测试中，通过内部技术手段，将整体设备分为2～5个子设备，分别进行测量，然后通过电气简化方法，给出一个电气技术值，作为最终的设备出厂值。
对于电弧炉短网子设备检测来说，设备厂商通常采用小信号检测方法。该方法就是给子设备两端加入一个小电压信号，通常为交流220V或者380V电压，然后检测流过设备的电流信号，通过简单的除法给出子设备电感值。
由于无法对整体设备进行独立测试，电弧炉短网装置的电感值，在实际工程中会严重偏离设备厂商给出的出厂值。特别是在设备整体远距离运输后，电弧炉短网装置结构也会发生改变，设备厂商原来采用有限元方法的模型，与现场设备结构发生了很多改变，导致有限元技术结果完全没有参考价值。而设备厂商通过分段测量，然后再通过电气简化计算，只能是电弧炉短网电感的参考值，在多个子设备通过电缆或者铜排、铝排连接后，电气参数也发生了改变，这个是无法现场测量到的。
同时，由于电弧炉短网设备发热功率很大，需要用去离子水进行冷却，在正常工作情况下，必须采用大量的去离子水进行冷却，而设备厂商没有模拟该水冷状态，或者说厂商忽略了该水冷装置导致的参数改变，导致电气模型简化太多，电流短网电感值也会发生很大的改变。
综上分析可知，现有技术采用小信号检测方法测量电弧炉短网电感，忽略了大电流引发的设备磁场改变，特别是电气涡流的作用，导致直流电弧炉短网电感的测量发生偏差。另外，该方法受外部磁场影响严重，多次对同一个设备进行检测，由于外部磁场改变导致检测结果发生很大的改变，无法给出一个正确的设备参数值。
发明内容
本发明实施例提供一种直流电弧炉短网电感的测量方法，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该方法包括：控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；重复执行上述步骤多次，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值；
其中，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值，包括：获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值；根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集；对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
本发明实施例还提供一种直流电弧炉短网电感的测量装置，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该装置包括：第一采集模块，用于控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；第二采集模块，用于控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；拟合处理模块，用于对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；递归处理模块，用于重复执行第一采集模块、第二采集模块和拟合处理模块的功能，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值；
其中，所述递归处理模块还用于从所述拟合处理模块获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制所述第一采集模块和所述第二采集模块对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集，以及控制所述拟合处理模块对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述直流电弧炉短网电感的测量方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述直流电弧炉短网电感的测量方法的计算机程序。
本发明实施例中，利用直流电弧炉整流装置的触发特性，在特定时间段内向直流电弧炉两极施加一连串特定编码的电压信号，同时采集直流电弧炉短网的电流数据，进而根据采集到的电流数据进行拟合运算以及递归运算，确定直流电弧炉短网的电感。通过本发明实施例实现了精确测量直流电弧炉短网电感的目的，进而通过电感补偿以使得直流电弧炉整流装置输出电流更加平稳，提升电弧炉能力传输效率，缩短电弧炉冶炼周期，从而增加电弧炉的综合生产能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为现有技术中提供的一种直流电弧炉供电系统示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种直流电弧炉短网电感的测量方法流程图；
图3为本发明实施例中提供的一种施加到直流电弧炉两极的电压信号示意图；
图4为本发明实施例中提供的一种直流电弧炉短网电感的测量方法的具体实现流程图；
图5为本发明实施例中提供的一种对采集到的电流数据进行拟合的示意图；
图6为本发明实施例中提供的一种直流电弧炉短网电感的测量装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
传统直流电弧炉控制方法是：现场工作人员(例如，炼钢工人)根据生产经验给出一套生产流程，对应于直流电弧炉整流装置的输出电压，而直流电弧炉整流装置输出电流信号变化非常大，完全依赖于装置自身的闭环调节。当电弧炉中固态废钢与液态钢水勾兑比例不同的情况下，直流电弧炉整流装置输出电流信号发生剧烈的波动，且随着电弧炉炉况的改变，直流电弧炉整流装置调节过程非常大，另外，还还有可能发生调节失败，甚至是直流电弧炉整流装置故障损坏，严重影响了直流电弧炉的连续生产过程。
相比于传统的直流电弧炉，本发明实施例提供了一种电弧炉短网电感测量和参数辨识方法，由于电弧炉短网电感影响直流电弧炉整流装置输出电流信号的主要参数。根据本发明实施例提供的电弧炉短网电感辨识方法得到电弧炉短网电感后，可以通过补偿使得直流电弧炉整流装置输出电流更加平稳，调节时间更快，提高了电弧炉的能力传输效率，缩短了电弧炉冶炼周期，增加了电弧炉的综合生产能力。
本发明实施例提供一种直流电弧炉短网电感的测量方法，图2为本发明实施例中提供的一种直流电弧炉短网电感的测量方法流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
S201，控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；
S202，控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；
S203，对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；
S204，重复执行上述步骤多次，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值。
由于数据拟合存在误差，对一次采集到的第一电流数据和第二电流数据拟合处理，不一定可以获得直流电弧炉短网电流的实际最大值，因而，作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量方法中，上述S204具体可以包括如下步骤：获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值；根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集；对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
通过上一次拟合处理可以实现对电流最大值的粗略估计，基于上一次拟合处理结果，采集下一次拟合处理的电流数据，可以使得拟合结果中电流最大值转折点更加准确，进而使得根据拟合结果确定的直流电弧炉短网电感的电感值更加准确。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例中对电流数据的拟合处理可以是对电流数据进行指数回归。
需要说明的是，上述预设电流值可以是直流电弧炉短网的额定电流，也可以是直流电弧炉短网额定电流的一个预设百分比(例如，10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等)。通过设定不同的预设电流值，可以实现对任意电流下直流电弧炉短网电感的测量。
由上可知，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量方法，利用直流电弧炉整流装置的触发特性，在特定时间段内向直流电弧炉两极施加一连串特定编码的电压信号，同时采集直流电弧炉短网的电流数据，进而根据采集到的电流数据进行拟合运算以及递归运算，确定直流电弧炉短网的电感。
通过本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量方法，实现了精确测量直流电弧炉短网电感的目的，进而通过电感补偿以使得直流电弧炉整流装置输出电流更加平稳，提升电弧炉能力传输效率，缩短电弧炉冶炼周期，从而增加电弧炉的综合生产能力。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量还可以进一步包括：检测直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备是否故障，其中，故障指标包括如下至少之一：直流电弧炉的工作电压超过额定电压或低于最小工作电压、直流电弧炉的工作电流超过额定电流、直流电弧炉谐波含量超过预设阈值；在直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备无故障的情况下，测量直流电弧炉短网的电感值。
另外，还需要说明的是，上述S201至S204提供的方案可以应用但不限于直流电弧炉内所有固态废钢融化为液态钢水后。由于电弧炉内所有固态废钢融化为液态的钢水后，电弧炉进入精炼阶段，电弧炉运行条件非常平稳，不再存在太大的电压、电流波动，有利于电弧炉短网电感的检测和参数辨识。本发明实施例通过直流电弧炉整流装置的触发特性，在特定时间段内对直流电弧炉两极之间施加一连串的、特定编码的电压指令信号，与此同时，对直流电弧炉整流装置输出电流信号(也即流过直流电弧炉短网的电流)进行高速采样。
下面以预设电流值为直流电弧炉短网的额定电流为例，来详细论述本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量方法。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例施加到直流电弧炉两极的电压信号如图3所示，如图3所示，从初始零时刻开始，触发直流电弧炉参数辨识功能，启动直流电弧炉短网电感检测过程，并且开始高速采集电弧炉整流装置输出电流信号。此时在直流电弧炉两极之间不施加任何的电压信号，电弧炉短网电感中没有任何残留磁场，同时也不存在任何外部大型磁场干扰，电弧炉液态钢水中也不存在任何残留磁场和感应磁场，电弧炉短网电感不承受任何磁场的磁力影响，电弧炉短网电感处于完全的电气静止状态。
假设t0时刻为初始零时刻，t1时刻为第一次向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号直到直流电弧炉短网电流达到额定电流的时刻；t2时刻为第一次停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号直到直流电弧炉短网电流下降到零的时刻；t3时刻为第二次向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号直到直流电弧炉短网电流达到额定电流的时刻；t4时刻为第二次停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号且直流电弧炉短网电流下降到零的时刻。
在t0时刻，通过电弧炉整流装置内部逻辑触发部分，对直流电弧炉两极之间施加适当的电压U+，对电弧炉短网电感上产生电压阶跃冲击，电弧炉短网中电感分量阻碍电弧炉短网电感中电流的上升率，高速采集模块开始采集相关的电流上升曲线数据，作为后期电弧炉短网电感分析的部分数据来源。
在t0时刻施加电压阶跃冲击后的t1时刻，取消对应相的电压指令，t1时刻的选取非常重要，并且根据电弧炉短网电感参数的不同，t1时刻的选取也是不同的。
由于电弧炉短网电感上的电压阶跃冲击时间太长，会导致电弧炉短网电感磁场充分建立，电感磁场衰减缓慢，影响后续电感电流采样值的大小，从而影响电弧炉短网电感测量精度，甚至导致电弧炉短网电感辨识的失败；电弧炉短网电感上的电压阶跃冲击时间太短，会导致电弧炉短网电感中电流上升率过大，进而导致电弧炉短网电感中电流衰减过程，同时在固定的采样频率下，电流衰减时间太短会导致采样间隔相对太大，在进行数据拟合过程中采样误差太大，最终导致信号拟合失败，无法正确测量和估计电弧炉短网电感实际值。因而，t1时刻的选择，必须使得电弧炉短网电流达到了额定电流，这个时刻的选择直接关系到电弧炉短网电感的检测精度，太小则无法充分建立定子励磁，太大则使得定子磁场饱和，进入磁滞非线性区域。
在t1时刻撤销电压阶跃冲击后的t2时刻，对电弧炉短网电感再次施加适当的正向电压U+，开始对直流电弧炉两极进行正向电压冲击，测量对应的电弧炉短网电感电流。根据不同电弧炉短网电感的参数不同，t2时刻的选取也不相同，具体的选取原则也是本发明的关键部分。t2时刻的选择，使得电弧炉短网电流降为0即可，使得电弧炉短网电感磁场完全进入了大范围线性区域内，为下一步电弧炉短网电感下一次正向励磁做好了充分准备。
对于t3的选取原则为满足下式：t3-t2＝t1-t0，以确保上一次电压脉冲时间与下一次电压脉冲时间是相等的，此时需要经过高精度定时来实现。
在t3时刻，撤销对电弧炉短网电感施加的正向电压U+，使得电弧炉短网电感电流达到了额定电流即可。由于下一次正向励磁磁场的存在，电弧炉短网电感中的涡流效应、杂散电感等因素得到了抑制，使得下一次正向励磁时间长于之前的上一次正向励磁时间，电弧炉短网电感测量更加准确。
对于t4时刻的选取来说，必须等到电弧炉短网电流下降为0后，才能够完成整个电感辨识的过程。
从t0时刻到t4时刻，是整个一次完整的电弧炉短网电感检测过程，对相应的高速电流采样数据拟合和分析，也同时可以得到了全调节范围内的电流冲击响应，即可在线完成电弧炉短网电感的精确测量和补偿方法。
通过参数设定选择，进入电弧炉短网参数辨识模式，可以在安全、可控的工作情况下，开启电弧炉短网电感测量过程。作为一种可选的实施方式，图4示出了一种直流电弧炉短网电感的测量方法的具体实现流程图，如图4所示，进入电弧炉短网参数辨识模式后，时刻监测外部数字量信号、模拟量信号，包括电弧炉电压幅值是否超过额定值，是否低于最小工作电压，电弧炉工作电流是否超过额定电流，电弧炉电路谐波含量是否超过规定值等，保证直流电弧炉整流装置和电弧炉整体设备在无故障的安全情况下，电弧炉不受外部强磁场干扰，电弧炉短网电感内部磁场消失殆尽。
针对高速直流电弧炉整流装置输出电流采样数据，通过综合的数据外推、分段截取、高效信号拟合方法，得到了上一次初始电弧炉短网电感预估值。利用已有的预估值进行再次测量，利用不同电压指令的直流电弧炉整流装置输出电流响应不同进行不断的修正，通过递归的手段得到最终的高精度电弧炉短网电感测量值。
由于电弧炉短网电感的集肤效应和涡流作用，在初始状态下从t0时刻到t1时刻直流电弧炉整流装置输出电压建立励磁磁场缓慢而且非线性因素影响大，而从t2时刻到t3时刻更能真实反映电弧炉短网电感实际值。因此，对t3时刻到t4时刻的高速直流电弧炉整流装置输出电流采样数据进行拟合分析，最终获得高精度的电弧炉短网电感测量值。图5为本发明实施例中提供的一种对采集到的电流数据进行拟合的示意图。
由于直流电弧炉电极与液态钢水形成自然能量释放回路，在完成外部电压激励触发后，直流电弧炉整流装置输出电流开始进入非线性衰减过程。在整个非线性衰减过程中，直流电弧炉整流装置输出电流一直是一个时间常数不停改变的指数衰减过程，而且由于数字采样系统自身固有的特点，无法保证系统能够得到定子电流的最大值，因此需要对高速采样的数据进行拟合(即指数回归)，然后利用外推法得到实际电流最大值。具体地，可以根据指数归回的结果，从理论公式上推导出电弧炉短网电流的最大值，从而实现了本发明中涉及到的外推法。
常用的数据拟合方法是最小二乘法，是针对线性函数数据分析的有效方法；而指数函数曲线为非线性超越函数曲线，必须进行一些变换才能应用该方法。数学理论上的等效往往非常理想，是解析方法，不存在转换损失等；而实际的数值处理方法，受到数据类型转换，计算机非线性函数导致的误差。
在实际情况下，无法取得全部的衰减过程数据，甚至是10倍左右的衰减时间曲线，因此本发明实施例在指数回归的过程中，也采用一段连续衰减过程，大约3倍衰减时间，来模拟实际情况。考虑到3倍的衰减时间，是因为最初的3倍衰减时间内，函数值已经衰减到了初始值的5％，满足了当前生产需要。
通过记录上一次采样t0时刻到t1时刻的初始值，然后在记录衰减终止，这样就可以划分出95％的采样数据，然后进行指数回归。
需要说明的是，指数回归的目的是辨识出：
以时间为基准，目的是辨识参数后
与实际值Y的误差绝对值最小，这样得到的拟合最接近。实际过程中实际值Y和时间t都会有干扰，也都会有抖动，都会导致拟合误差，并且效果是一致的。这里面只考虑到时间正确，而受到干扰的是模拟量测量值；一方面考虑到DSP的时间基准晶振较高，因此带来的时间偏差很小；另一方面考虑到模拟量测量值的误差百分比与时间来比，偏差比较大。
指数回归的核心算法如下：
T_＝mean(T)；
lnY＝log(Y)；
lnY_＝mean(lnY)；
Tau＝-1×(sum(T.×T)-length(T)×(T_)^2)/(sum(T.×lnY)-length(T)×T_×lnY_)；
K＝exp(lnY_+T_/Tau)；
上述预估过程，就是对直流电弧炉短网电感转折点的静态预估，预计值直接作用于下一次t2时刻到t3时刻采样过程，实现了粗略的转折点预估功能。对于t3时刻的预估，不是简单的指数上升过程，而是采用3倍衰减时间常数的窗口指数回归方式，实现动态预估，大大提高了预估精度，防止电弧炉短网电感磁场进入非线性饱和区域。
考虑到实际情况下无法取得全部的衰减过程数据，直流电弧炉整流装置电流检测精度，系统定时采样时间抖动，都会对数据拟合和分析带来不同程度的误差。在满足3西格玛的国际标准情况下，采集电流衰减95％的过程，就可以得到高精度的电弧炉短网电感测量值，测量精度为99.52％。
上述方式是针对电弧炉短网额定电流的预估方法，适用于定子大电流冲击下的电弧炉短网电感测量；对于满量程调节范围内的补偿算法，完全不能够适应，因此需要进行一系列的上述实验自动测试，测试电流根据需要选择10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％额定电流进行，通过分段拟合方式，实现全调节范围内电弧炉电感的补偿。
本发明实施例中还提供了一种直流电弧炉短网电感的测量装置，如下面的实施例所述。由于该装置实施例解决问题的原理与直流电弧炉短网电感的测量方法相似，因此该装置实施例的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中提供的一种直流电弧炉短网电感的测量装置示意图，如图6所示，该装置包括：第一采集模块61、第二采集模块62、拟合处理模块63和递归处理模块64。
其中，第一采集模块61，用于控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；第二采集模块62，用于控制直流电弧炉整流装置停止向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从预设电流值下降到零的第二电流数据；拟合处理模块63，用于对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；递归处理模块64，用于重复执行第一采集模块、第二采集模块和拟合处理模块的功能，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应预设电流值的电感值。
需要说明的是，上述预设电流值可以是直流电弧炉短网的额定电流，也可以是直流电弧炉短网额定电流的一个预设百分比。
可选地，上述递归处理模块64还用于从所述拟合处理模块获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制所述第一采集模块和所述第二采集模块对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集，以及控制所述拟合处理模块对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
由上可知，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量装置，利用直流电弧炉整流装置的触发特性，在特定时间段内向直流电弧炉两极施加一连串特定编码的电压信号，同时采集直流电弧炉短网的电流数据，进而根据采集到的电流数据进行拟合运算以及递归运算，确定直流电弧炉短网的电感。
通过本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量装置，实现了精确测量直流电弧炉短网电感的目的，进而通过电感补偿以使得直流电弧炉整流装置输出电流更加平稳，提升电弧炉能力传输效率，缩短电弧炉冶炼周期，从而增加电弧炉的综合生产能力。
在一种可选的实施例中，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量装置还可以进一步包括：检测模块65，用于检测直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备是否故障，其中，故障指标包括如下至少之一：直流电弧炉的工作电压超过额定电压或低于最小工作电压、直流电弧炉的工作电流超过额定电流、直流电弧炉谐波含量超过预设阈值；其中，本发明实施例提供的直流电弧炉短网电感的测量装置还用于在直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备无故障的情况下，测量直流电弧炉短网的电感值。
本发明实施例还提供一种计算机设备，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述直流电弧炉短网电感的测量方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用以解决现有技术在出厂前采用小信号检测方法测量出的短网电感，与电弧炉实际冶炼工程中的短网电感存在偏差的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述直流电弧炉短网电感的测量方法的计算机程序。
综上所述，本发明实施例提供了一种直流电弧炉短网电感的测量方案，通过一系列调节直流电弧炉整流装置输出电压电压幅值以及输出时刻，并高速采集直流电弧炉整流装置输出电流信号，配合信号拟合方法，实现了电弧炉短网电感的精确测量。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种直流电弧炉短网电感的测量方法，其特征在于，包括：
控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；
控制所述直流电弧炉整流装置停止向所述直流电弧炉的两极施加所述预设幅值的电压信号，并采集所述直流电弧炉短网电流从所述预设电流值下降到零的第二电流数据；
对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；
重复执行上述步骤多次，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值；
其中，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值，包括：
获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值；
根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集；
对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
检测直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备是否故障，其中，故障指标包括如下至少之一：直流电弧炉的工作电压超过额定电压或低于最小工作电压、直流电弧炉的工作电流超过额定电流、直流电弧炉谐波含量超过预设阈值；
在所述直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备无故障的情况下，测量直流电弧炉短网的电感值。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设电流值为直流电弧炉短网的额定电流或额定电流的预设百分比。
4.一种直流电弧炉短网电感的测量装置，其特征在于，包括：
第一采集模块，用于控制直流电弧炉整流装置向直流电弧炉的两极施加预设幅值的电压信号，并采集直流电弧炉短网电流从零提升到预设电流值过程中的第一电流数据；
第二采集模块，用于控制所述直流电弧炉整流装置停止向所述直流电弧炉的两极施加所述预设幅值的电压信号，并采集所述直流电弧炉短网电流从所述预设电流值下降到零的第二电流数据；
拟合处理模块，用于对采集的第一电流数据和第二电流数据进行一次拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的一个预估值；
递归处理模块，用于重复执行所述第一采集模块、所述第二采集模块和所述拟合处理模块的功能，对多次拟合处理得到的多个预估值进行递归处理，以确定直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值；
其中，所述递归处理模块还用于从所述拟合处理模块获取上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，根据上一次拟合处理得到的直流电弧炉短网电感的第一预估值，控制所述第一采集模块和所述第二采集模块对下一次拟合处理时直流电弧炉短网第一电流数据和第二电流数据的采集，以及控制所述拟合处理模块对下一次采集的第一电流数据和第二电流数据进行拟合处理，得到直流电弧炉短网电感的第二预估值，并将所述第二预估值确定为直流电弧炉短网对应所述预设电流值的电感值。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
检测模块，用于检测直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备是否故障，其中，故障指标包括如下至少之一：直流电弧炉的工作电压超过额定电压或低于最小工作电压、直流电弧炉的工作电流超过额定电流、直流电弧炉谐波含量超过预设阈值；
其中，所述直流电弧炉短网电感的测量装置还用于在所述直流电弧炉整流装置或直流电弧炉整体设备无故障的情况下，测量直流电弧炉短网的电感值。
6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述预设电流值为直流电弧炉短网的额定电流或额定电流的预设百分比。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至3任一所述直流电弧炉短网电感的测量方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至3任一所述直流电弧炉短网电感的测量方法的计算机程序。
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