1前言

株洲冶煉廠是我國大型有色企業(yè)之一，產(chǎn)品擁有銅、鉛、鋅、金、銀、鉆等二十余種，其主要產(chǎn)品為鋅。鋅分為工、n兩個生產(chǎn)系統(tǒng)，分別于1%8年，1996年投產(chǎn)，其中工系統(tǒng)年產(chǎn)鋅約為16萬t，且系統(tǒng)為ro萬t。由于鋅采用濕法冶煉技術(shù)生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝一個主要過程是將鋅液連續(xù)送人電解槽，加人相當(dāng)密度的直流電流，使鋅在陰極板上析出鋅。不難看出，鋅電解必將耗用大量的電能。株洲冶煉廠是中南地區(qū)用電大戶，年用電量高達(dá)ro億k耳飛，其中約76%的電量用于鋅電解。電能占全廠總能源的65%以上。

2系統(tǒng)研制的目的、意義

能源是現(xiàn)代社會前進(jìn)與發(fā)展的物質(zhì)前提與基礎(chǔ)，節(jié)能降耗已成為全世界所關(guān)注的主題。因此，如何提高電能的利用率具有重大的社會效益與經(jīng)濟效益。由于鋅電解使用的是直流電，在株冶的全部電力負(fù)荷中，3/4以上的電能需由交流電經(jīng)整流裝置變換為直流電，在這一轉(zhuǎn)換過程中，它將損耗相當(dāng)一部分電能。

這種損耗由整流系統(tǒng)的交、直流母線、開關(guān)、整流變壓器、整流機組內(nèi)大量晶閘管、硅元件、快熔、分流器、均流電抗器、平衡電抗器等種種設(shè)備在整流過程中的電能損失構(gòu)成。我們通常用整流效率來衡量整流過程中的電能損耗率大小。由此可得:交流電量=直流電量+損耗電量(l)直流電量/交流電量+損耗電量/交流電量二1(2)整流效率+損耗率=1(3)由式可知，整流效率與損耗率是一種反比例關(guān)系。因此，本系統(tǒng)從直流供電這一過程著手，以提高供電過程中的整流效率為目標(biāo)來進(jìn)行研制。從提高直流供電過程中的整流效率的角度出發(fā)，來提高電能利用率，降低能耗損失。

3系統(tǒng)設(shè)計

3，1供電系統(tǒng)簡介

株冶I系統(tǒng)整流所供電系統(tǒng)如圖1所示。圖中叨2、粼H、科0三條35kv進(jìn)線經(jīng)過高壓母線及開關(guān)向18臺變壓器供電，414、424、426回路為廠動力變壓器，提供全廠動力用電，412、422為所內(nèi)自用變壓器，其余13臺整流變壓器經(jīng)過可控硅或二極管機組向直流母線供電，8(X)V直流母線通過直流刀閘和聯(lián)絡(luò)開關(guān)分別對工、n、班、W四個直流電解系列供電，每條進(jìn)線所帶的變壓器及直流電解所需的電流，可通過開關(guān)、刀閘的狀態(tài)來選擇。供電過程中的動力負(fù)荷變化不可控，而由可控硅或二極管供電的電解整流負(fù)荷則可以通過調(diào)節(jié)可控硅的移相角或調(diào)節(jié)變壓器的有載開關(guān)的擋位來改變直流負(fù)荷的大小。

3.2系統(tǒng)研制方案

株冶的日用電量是相對穩(wěn)定的，但由于鋅電解工藝要求及工廠用電的分時段計價等因素，使一天中的電解直流電量因時段不同而變化。I整流所13臺整流變壓器共19臺整流機組對4個直流電解系列供電，在滿足各個系列不同直流供電量的前提下，協(xié)調(diào)好多臺整流機組的組合并聯(lián)運行，并合理分配各臺整流機組的電流，使其損耗最小，從而獲得最佳整流效率是本系統(tǒng)研制的核心課題。如果對整個整流系統(tǒng)的各個主要耗能環(huán)節(jié)進(jìn)行能耗核算，這是不難做到的。

但要根據(jù)每臺整流變壓器、整流機組在不同負(fù)荷下的運行，加上功率因數(shù)高低、環(huán)境及設(shè)備溫度的影響、現(xiàn)場工人操作的隨意性等等諸多因素來進(jìn)行綜合計算，以求得在不同負(fù)荷電流下以不同整流設(shè)備的組合方式來獲得最小損耗，這就將使這個問題成為多個不確定因素，在其離散且非線性的大量數(shù)據(jù)及繁瑣的計算中，很難找出整流效率的最優(yōu)解。所以，在方案研制中，我們不得不摒棄從理論上講可能極為精確但現(xiàn)實中卻很難做到的這種方法。而從解決問題的另一種角度出發(fā)，不以大量的公式對含有高維數(shù)的各種損耗或效率進(jìn)行計算，利用從直流供電過程中以動態(tài)尋優(yōu)的方式達(dá)到同樣的目的。

即采用計算機專家系統(tǒng)思想，將現(xiàn)場操作經(jīng)驗和已有的相關(guān)知識結(jié)合起來，建立專家知識庫，在知識自動刷新中，以合理的推理機制，提供最佳直流供電方案。同時將計算機連續(xù)計算出的整流效率直接顯示輔以論證。即:整流效率二直流電量/交流電量(4)式中直流電量是與35kV進(jìn)線相關(guān)的鋅直流系列直流總電量。交流電量為35kV進(jìn)線電量(R)，因為進(jìn)線電量包括廠動力變用電量(Pf)、所變自用電量(玖)、鋅系列直流電量(巧)及整流過程中的電能損耗(乳)。所以，在計算機中建立的整流效率(動的數(shù)學(xué)運算模型即為:巧刀=R一Pf一Pz綜上所述，計算機對整流效率的高速運算和專家系統(tǒng)的創(chuàng)新思維與以往只能通過運行一段時間后的各類原始電量報表計算整流效率來探索選擇直流供電方案相比，有飛速的突進(jìn)。

3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)系統(tǒng)方案確立的主題設(shè)想，本管理系統(tǒng)硬件組成部分結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。圖中，瓦特/乏爾變送器接入35kV系統(tǒng)的進(jìn)線、廠變、所變計量CT、PT中，將以上多路交流信號經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電量再經(jīng)數(shù)據(jù)采集刀D變換后送人本所工控計算機，多路直流電量信號經(jīng)直流強電測量儀檢測后通訊送人工控機，從而實現(xiàn)對本所交、直流電量實行計算機實時臨控。在此基礎(chǔ)上，計算機將根據(jù)采集到的大量數(shù)據(jù)利用軟件進(jìn)行各種運算和制成各項管理功能程序。設(shè)置在辦公室的中央管理機通過聯(lián)網(wǎng)通訊，可隨時調(diào)用現(xiàn)場工控機的資料，查閱本廠電力負(fù)荷運行的即時電量參數(shù)和歷史檔案，監(jiān)控現(xiàn)場工控機的運作。

4系統(tǒng)功能介紹

4.1直流供電優(yōu)化決策專家系統(tǒng)

簡單地說，專家系統(tǒng)就是一個在某一特定領(lǐng)域內(nèi)運用人類專家的豐富知識，進(jìn)行推理求解的計算機程序系統(tǒng)。它的核心功能是可不斷地獲取新知識，擴充自身能力，運用推理機制對數(shù)據(jù)庫中的信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、求證、處理后上升為知識存入知識庫，新增添的知識刷新庫存原有知識，使得知識庫處于一種動態(tài)尋優(yōu)的過程，庫存知識不斷得以擴充，創(chuàng)新，由于專家系統(tǒng)能夠高效、準(zhǔn)確、全面、迅速而不疲倦地工作，解決問題不受環(huán)境和情緒的影響，專家的專長不受時間和空間的限制。

所以，使用專家系統(tǒng)可以將人類專家的經(jīng)驗和思維方法加以總結(jié)歸納，形成規(guī)則保存起來，提供咨詢。直流供電經(jīng)濟運行優(yōu)化決策的目的就是要在滿足電力系統(tǒng)安全運行，確保電解直流電量要求的前提下，盡可能提高電力運行的經(jīng)濟性，即提高整流效率。整流所的現(xiàn)場條件可以使整流機組在相同與不相同的系列負(fù)荷條件下進(jìn)行多種組合搭配，每臺機組又可以在相當(dāng)范圍內(nèi)進(jìn)行電流輸出調(diào)整，同時多年來對于電力經(jīng)濟運行建立的相關(guān)知識可以直接融進(jìn)專家系統(tǒng)知識庫，使專家系統(tǒng)迅速進(jìn)入機理推制的正向推理軌道。將得到最高效率的每一種組合狀態(tài)做為優(yōu)化建議刷新存人知識庫，當(dāng)值班人員接到廠總調(diào)改變各系列直流電流的指令而需要向?qū)＜易稍兊臅r候，它就將向你提供出相應(yīng)的最佳經(jīng)濟運行方案。