CN106931796A - 基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金行业矿热炉控制领域，具体涉及一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法。该技术方案中实现了硅锰矿热炉用电系统等值电路建模，并根据等值电路模型计算出炉内有效负载电阻等所有电路参数，发现了炉内有效负载电阻、电极控制、供电关口有功三者之间的控制关系，实现了有效负载电阻指导电极控制的技术方案。根据计算电极有效负载电阻来控制电极移动，计算结果精确，误差小；使得用电系统三相电极操作相互影响较小，三相有功平衡收敛速度快；即某一相电极移动时，对另外两相电极有效负载电阻的影响较小。另外，根据本发明所述的方法还可以判断电极是否发生塌料事故，并给出塌料后控制策略。

Description

基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法

技术领域

本发明属于冶金行业矿热炉控制领域，具体涉及一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法。

背景技术

随着经济增长的减缓，钢铁市场需求的下降，钢铁行业产能过剩，而同时钢铁生产的用电成本、人力成本、原料采购成本都在增加，钢铁行业的竞争已经越来越激烈，钢铁企业经营进入微利时代，企业成本压力巨大。我国已全面吹响节能减排的号角，矿热炉作为冶金行业耗电量巨大的复杂的冶金设备，已逐步向高功率、大型化发展，以提高热效率、生产率和满足高功率集中冶炼的工艺要求，各个厂家都在不断的进行技术创新，以降低生产成本，提高生产的稳定性。

目前，国内的矿热炉主要是根据一次电流进行电极控制，其缺点是电极对一次电流控制有带相交互作用，易发散，三相有功平衡收敛速度慢，导致耗电量高，生产成本高。而根据炉内电极有效负载电阻控制电极移动，三相相互影响很小，三相有功平衡收敛快，可提升生产的稳定性，提高产量，降低耗电量。一次电流仅作为安全控制的约束条件。

对一次电流控制的交互作用认识不足会造成如下后果：

(1)由于大型矿热炉的不敏感效应，需要频繁移动电极才能做到三相电极的电流平衡，往往造成矿热炉的炉况不稳定，热效率降低。

(2)操作者不能轻松掌握电极移动与三相电流相互影响的关系，容易造成三相电极插入深度不均衡，使得某相电极过长或过短。三相电极长短不均衡会给操作带来严重后果；过长，会造成电极过烧；过短，会降低热效率，是熔池温度降低，造成出铁困难。

为了减轻电流控制交互作用的影响，大型矿热炉功率调节应该采用电阻控制原理。传统电阻控制过程中，炉内电极既有电阻也有较大的电抗，因而发现了矿热炉并非近似“纯电阻炉”，其负载电抗X_f并非如其他文献所言“可以忽略”，其对控制精度有较大影响。其中Xf的变化范围在0.05～0.3mΩ；如果将矿热炉当作纯电阻炉，当R_f为0.7mΩ，负载电抗引起的误差最大为远大于R_f的控制精度0.005mΩ。

发明内容

本发明的目的就是要针对现有技术的不足，提供一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，此方法根据计算电极有效负载电阻来控制电极移动，使得用电系统三相相互影响较强，三相平衡收敛速度慢。

为实现上述目的，本发明所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、记录矿热炉的工作数据，所述工作数据包括矿热炉堵眼时刻、产量和电耗；

步骤2、统计矿热炉工作时的历史相关数据，根据最节电、产量最高、炉况稳定的历史冶炼工况，拟合成电极有效负载电阻的最优控制曲线；

步骤3、采集矿热炉三相供电系统相关数据，计算矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗；

步骤3.1、根据用电系统中电路电缆、变压器、短网、电容器和电极的相关参数，通过“△—Y”方法对用电系统中变压器和电容器的部分线路进行变换，简化为三个相同的单相等值电路模型；所述单相等值电路模型包括主干电路、电容器支路和负载电阻支路；

步骤3.2、采集低压补偿系统的电容器投入组数，再结合电容器支路短网阻抗参数，计算电容器支路阻抗；

步骤3.3、采集供矿热炉供电关口的一次电压、一次电流和功率因素，计算单相等值电路关口的一次电压和主干电路电流向量，然后计算出供电关口的等效阻抗；

步骤3.4、根据单相等值电路模型，运用正序分解法和三相向量法，结合步骤3.3中得到的供电关口的一次电压和主干电路电流，计算单相等值电路二次侧的电压向量和等效阻抗；

步骤3.5、根据步骤3.2中得到的电容器支路阻抗和步骤3.4中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得到电容器支路的电流向量；

步骤3.6、根据步骤3.5中得到的电容器支路的电流向量和步骤3.3中得到的主干电路电流向量，计算得出负载电阻支路电流向量；

步骤3.7、根据步骤3.6中得到的负载电阻支路电流向量和步骤3.5中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得出单相电极有效负载电阻和电抗；

步骤3.8、重复步骤3.1～3.7，得到矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗；

步骤4、根据步骤3中得出的三相电极有效负载电阻，对塌料事故进行判断；所述判断标准为，当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.3mΩ、小于0.6mΩ时，判断出该电极发生轻微塌料事故，该电极下降50mm，炉况逐步恢复正常；当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.6mΩ时，判断出该电极发生严重塌料事故，该电极下降100mm以上，炉况逐步恢复正常；

步骤5、判断各相等值电路中主干电路电流、关口功率或三相电极有效负载电阻是否有越限报警，若否，执行步骤6；若是，对各相等值电路中主干电路电流、关口功率和三相电极有效负载电阻进行越限控制后，执行步骤8；

步骤6、判断各电极操作间隔是否合理，若否，延迟2s后返回步骤3；若是，执行步骤7；

步骤7、判断三相电极有效负载电阻是否平衡，若是，延迟2s后返回步骤3；若否，执行步骤8；

步骤8、判断堵眼后时间是否小于2小时，若是，执行步骤9，若否，执行步骤10；

步骤9、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，提升有效负载电阻最小的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3；

步骤10、判断是否开眼，若是，执行步骤11；若否，执行步骤12；

步骤11、判断是否堵眼，若是，返回步骤1；若否，延迟2s后返回步骤3；

步骤12、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，降低有效负载电阻最大的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3。

进一步地，步骤3.1中主干电路由等效电源U_n依次串联线路阻抗Z_l，n、变压器等值阻抗Z_T，n和短网阻抗Z_SN而组成；设所述等效电源U_n与线路阻抗Z_l，_n之间某一点为A点；

所述电容器支路有两条，分别为电容器支路1和电容器支路2；所述电容器支路1由电容器C₁两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成，所述电容器支路2由电容器C₂两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成；

所述负载电阻支路有面料上电极电阻R_d和电极有效负载阻抗Z_f串联构成；

所述单相等值电路模型由主干电路依次并联电容器支路1、电容器支路2和负载电阻支路相互并联后组成，设所述短网阻抗Z_SN与电容器支路1之间某一点为D点。

更进一步地，步骤3.2两个电容器支路阻抗计算公式为，

Z_c1＝Z_CSN-jX_c1 (1)

Z_c2＝Z_CSN-jX_c2 (2)

X_C＝U_N ²×10³/(m×Q_N),mΩ (3)

公式(1)～(3)中，m为低压补偿系统的电容器投入组数，Z_c1为电容器C₁支路的阻抗，Z_c2为电容器C₂支路的阻抗，X_c1为电容器C₁的容抗，X_c2为电容器C₂的容抗，U_N为电容器额定电压，Q_N为电容器额定容量。

再进一步地，步骤3.3中单相等值电路关口的一次电压、主干电路电流和供电关口的等效阻抗的计算公式为，

i＝i_A×K (5)

公式(4)～(6)中，为供矿热炉供电关口的一次电压，为单相等值电路关口的一次电压，即A点电压向量，K为变压器变比，i_A供矿热炉供电关口的一次电流，即A点电流向量，i为主干电路电流，即D点电流向量，Z_A为供电关口的等效阻抗，即A点阻抗。

还进一步地，步骤3.4中单相等值电路二次侧的等效阻抗和电压向量的计算公式为，

Z_D＝Z_A-Z_l,n-Z_T,n-Z_SN (7)

公式(7)～(8)中，Z_D为单相等值电路二次侧的等效阻抗，即D点阻抗，为单相等值电路二次侧的电压向量，即D点电压向量。

又进一步地，步骤3.5中电容器支路的电流向量的计算公式为，

公式(9)～(10)中，i_c1为电容器支路1的电流向量，i_c2为电容器支路2的电流向量。

在上述技术方案中，步骤3.6中负载电阻支路电流向量计算公式为，

i_df＝i-i_c1-i_c2 (11)

公式(11)中，i_df为负载电阻支路电流向量。

在上述技术方案中，步骤3.7中单相电极有效负载电阻和电抗的计算公式为，

Z_f＝R_f+jX_f＝Z_df-R_d＝R_df-R_d+jX_df (13)

R_f＝R_df-R_d (14)

X_f＝X_df (15)

公式(12)～(15)中，Z_df为电极负载阻抗，R_f为单相电极有效负载电阻，X_df为电极支路电抗，X_f为单相电极有效负载阻抗，R_df为电极支路电阻。

本发明所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，根据计算电极有效负载电阻来控制电极移动，计算结果精确，误差小；使得用电系统三相电极相互影响较小，三相有功平衡控制收敛速度快；即某一相电极移动时，对另外两相电极有效负载电阻的影响较小。另外，根据本发明所述的方法还可以判断电极是否发生塌料事故，并给出塌料后控制策略。

附图说明

图1为矿热炉三相供用电系统；

图2为矿热炉三相供用电系统单相等值电路；

图3为矿热炉用电系统布置图；

图4为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示矿热炉用电系统的现场部署图。该部署图中，为本技术方案实施的矿热炉用电系统，每个单相变压器容量为11MVA，共3台变压器，因此矿热炉的总容量为33MVA。用电系统所采用的特种变压器有35个电压等级(n＝1～35)，变压器一次电压为110KV，一次电流为200A左右；二次侧从1到35挡的电压为140～239V。

本发明的控制系统包括节电监控系统、硅锰炉自控系统、电容器补偿监控系统。硅锰炉自控系统和电容器补偿监控系统是现场已经存在的控制系统。

本技术方案中需要增加节电监控系统和相应的采集PLC。本技术方案中采用PLC对矿热炉进行电路信息采集、各种温度压力变量采集、电极位置和电极压放次数采集，PLC将采集的信息上传给硅锰炉自控系统和节电监控系统；电容器的投切采用485通信连接到电容器补偿监控系统，由电容器补偿监控系统进行投切控制，同时电容器补偿监控系统将电容器的投切数量通过交换机发送给节电监控系统。

因此，节电监控系统同时涵盖了硅锰炉自控系统和电容器补偿监控系统的所有信息，可以对整个用电系统进行电路建模，并实时计算用电系统各个点上的电路参数，并根据实时计算得到的有效负载电阻对电极进行控制指导。

基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、记录矿热炉的工作数据，所述工作数据包括矿热炉堵眼时刻、产量和电耗。

步骤2、统计矿热炉工作时的历史相关数据，根据最节电、产量最高、炉况稳定的历史冶炼工况，拟合成电极有效负载电阻的最优控制曲线。

步骤3、采集矿热炉三相供电系统相关数据，计算矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗。

步骤3.1、根据用电系统中电路电缆、变压器、短网、电容器和电极的相关参数，通过“△—Y”方法对用电系统中变压器和电容器的部分线路进行变换，简化为三个相同的单相等值电路模型；所述单相等值电路模型包括主干电路、电容器支路和负载电阻支路。

主干电路由等效电源U_n依次串联线路阻抗Z_l，n、变压器等值阻抗Z_T，n和短网阻抗Z_SN而组成；设所述等效电源U_n与线路阻抗Z_l，n之间某一点为A点；所述电容器支路有两条，分别为电容器支路1和电容器支路2；所述电容器支路1由电容器C₁两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成，所述电容器支路2由电容器C₂两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成；所述负载电阻支路有面料上电极电阻R_d和电极有效负载阻抗Z_f串联构成；所述单相等值电路模型由主干电路依次并联电容器支路1、电容器支路2和负载电阻支路相互并联后组成，设所述短网阻抗Z_SN与电容器支路1之间某一点为D点。

步骤3.2、采集低压补偿系统的电容器投入组数，再结合电容器支路短网阻抗参数，计算电容器支路阻抗。两个电容器支路阻抗计算公式为，

Z_c1＝Z_CSN-jX_c1 (1)

Z_c2＝Z_CSN-jX_c2 (2)

X_C＝U_N ²×10³/(m×Q_N),mΩ (3)

公式(1)～(3)中，m为低压补偿系统的电容器投入组数，Z_c1为电容器C₁支路的阻抗，Z_c2为电容器C₂支路的阻抗，X_c1为电容器C₁的容抗，X_c2为电容器C₂的容抗，U_N为电容器额定电压，Q_N为电容器额定容量。

步骤3.3、采集供矿热炉供电关口的一次电压、一次电流和功率因素，计算单相等值电路关口的一次电压、主干电路电流向量，然后计算出供电关口的等效阻抗。单相等值电路关口的一次电压、主干电路电流和供电关口的等效阻抗的计算公式为，

i＝i_A×K (5)

公式(4)～(6)中，为供矿热炉供电关口的一次电压，为单相等值电路关口的一次电压，即A点电压向量，K为变压器变比，i_A供矿热炉供电关口的一次电流，即A点电流向量，i为主干电路电流，即D点电流向量，Z_A为供电关口的等效阻抗，即A点阻抗。

步骤3.4、根据单相等值电路模型，运用正序分解法和三相向量法，结合步骤3.3中得到的供电关口的一次电压和主干电路电流，计算单相等值电路二次侧的电压向量和等效阻抗。单相等值电路二次侧的等效阻抗和电压向量的计算公式为，

Z_D＝Z_A-Z_l,n-Z_T,n-Z_SN (7)

公式(7)～(8)中，Z_D为单相等值电路二次侧的等效阻抗，即D点阻抗，为单相等值电路二次侧的电压向量，即D点电压向量。

步骤3.5、根据步骤3.2中得到的电容器支路阻抗和步骤3.4中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得到电容器支路的电流向量。

电容器支路的电流向量的计算公式为，

公式(9)～(10)中，i_c1为电容器支路1的电流向量，i_c2为电容器支路2的电流向量。

步骤3.6、根据步骤3.5中得到的电容器支路的电流向量和步骤3.3中得到的主干电路电流向量，计算得出负载电阻支路电流向量。负载电阻支路电流向量计算公式为，

i_df＝i-i_c1-i_c2 (11)

公式(11)中，i_df为负载电阻支路电流向量。

步骤3.7、根据步骤3.6中得到的负载电阻支路电流向量和步骤3.5中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得出单相电极有效负载电阻和电抗。

单相电极有效负载电阻和电抗的计算公式为，

Z_f＝R_f+jX_f＝Z_df-R_d＝R_df-R_d+jX_df (13)

R_f＝R_df-R_d (14)

X_f＝X_df (15)

公式(12)～(15)中，Z_df为电极负载阻抗，R_f为单相电极有效负载电阻，X_df为电极支路电抗，X_f为单相电极有效负载阻抗，R_df为电极支路电阻。

步骤3.8、重复步骤3.1～3.7，得到矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗。

步骤4、根据步骤3中得出的三相电极有效负载电阻，对塌料事故进行判断；所述判断标准为，当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.3mΩ、小于0.6mΩ时，判断出该电极发生轻微塌料事故，该电极下降50mm，炉况逐步恢复正常；当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.6mΩ时，判断出该电极发生严重塌料事故，该电极下降100mm以上，炉况逐步恢复正常。

步骤5、判断各相等值电路中主干电路电流、关口功率或三相电极有效负载电阻是否有越限报警，若否，执行步骤6；若是，对各相等值电路中主干电路电流、关口功率和三相电极有效负载电阻进行越限控制后，执行步骤8。

步骤6、判断各电极操作间隔是否合理，若否，延迟2s后返回步骤3；若是，执行步骤7。

步骤7、判断三相电极有效负载电阻是否平衡，若是，延迟2s后返回步骤3；若否，执行步骤8；

步骤8、判断堵眼后时间是否小于2小时，若是，执行步骤9，若否，执行步骤10；

步骤9、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，提升有效负载电阻最小的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3；

步骤10、判断是否开眼，若是，执行步骤11；若否，执行步骤12；

步骤11、判断是否堵眼，若是，返回步骤1；若否，延迟2s后返回步骤3；

步骤12、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，降低有效负载电阻最大的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3。

轻微塌料时，电极下降50mm左右，炉况恢复正常；严重塌料时，电极下降100mm以上，炉况恢复正常。

一次电流和有功的越限控制，防止损坏变压器；有效负载电阻可以间接表示“电极末端高度”，防止电阻过小，可避免电极插得过深，烧坏炉底；防止电阻过大，可避免电极提升过高，从而避免热量散失、浪费电能。

通过操作间隔合理性判断和三相平衡量化判断，减少“操作允许”的次数，减少电极活动量，更节省用电：每次电极“操作允许”间隔在3分钟以上，且必须三相有功不平衡才能进入“操作允许”，三相有功不平衡量化判断标准为：最大有功与最小有功之差大于0.7MW，且可根据现场需求修改“操作允许”的限定参数。

对于冶炼硅锰合金的矿热炉，每炉前一半时间为加热期：主要提升电极，对炉料加热升温，达到还原温度后，在每炉后一半时间为还原期：还原反应剧烈，电极消耗快，主要下降电极；因此，每炉前一半时间可提升负载电阻值小的电极，使得三相平衡；每炉后一半时间可降低负载电阻值大的电极，使得三相平衡。

在相同的冶炼配料单情况下，将历史冶炼工况中最节电、产量最高的几炉有效负载电阻曲线作为后续冶炼指导的工作曲线，用于指导后续冶炼。通过对历史最节电、产量最高、最稳定的工况学习，拟合有效负载电阻的标准参考曲线，指导后续冶炼控制，不断优化控制曲线，从而更可靠、更节电。

通过本技术方案，电极操作变得更加容易，三相有功平衡的收敛更快，提高了电炉运行稳定性，提高了产量，降低耗电量。电极操作更容易掌握，有助于新招聘操作工人的成长，也给企业员工提供了一个学习交流的平台。该技术方案具有很好的经济效益，可节电2％左右，综合电价按0.375元计算，以每吨产品耗电3880kwh，年产36万吨产品的企业，每年可节省电费：2％×3880×36×0.375＝1047万元。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、记录矿热炉的工作数据，所述工作数据包括矿热炉堵眼时刻、产量和电耗；

步骤2、统计矿热炉工作时的历史相关数据，根据最节电、产量最高、炉况稳定的历史冶炼工况，拟合成电极有效负载电阻的最优控制曲线；

步骤3、采集矿热炉三相供电系统相关数据，计算矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗；

步骤3.1、根据用电系统中电路电缆、变压器、短网、电容器和电极的相关参数，通过“△—Y”方法对用电系统中变压器和电容器的部分线路进行变换，简化为三个相同的单相等值电路模型；所述单相等值电路模型包括主干电路、电容器支路和负载电阻支路；

步骤3.2、采集低压补偿系统的电容器投入组数，再结合电容器支路短网阻抗参数，计算电容器支路阻抗；

步骤3.3、采集供矿热炉供电关口的一次电压、一次电流和功率因素，计算单相等值电路关口的一次电压和主干电路电流向量，然后计算出供电关口的等效阻抗；

步骤3.4、根据单相等值电路模型，运用正序分解法和三相向量法，结合步骤3.3中得到的供电关口的一次电压和主干电路电流，计算单相等值电路二次侧的电压向量和等效阻抗；

步骤3.5、根据步骤3.2中得到的电容器支路阻抗和步骤3.4中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得到电容器支路的电流向量；

步骤3.6、根据步骤3.5中得到的电容器支路的电流向量和步骤3.3中得到的主干电路电流向量，计算得出负载电阻支路电流向量；

步骤3.7、根据步骤3.6中得到的负载电阻支路电流向量和步骤3.5中得到的单相等值电路二次侧的电压向量，计算得出单相电极有效负载电阻和电抗；

步骤3.8、重复步骤3.1～3.7，得到矿热炉三相电极有效负载电阻和电抗；

步骤4、根据步骤3中得出的三相电极有效负载电阻，对塌料事故进行判断；所述判断标准为，当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.3mΩ、小于0.6mΩ时，判断出该电极发生轻微塌料事故，该电极下降50mm，炉况逐步恢复正常；当某一电极有效负载电阻在2秒内的变化值|ΔRF|大于等于0.6mΩ时，判断出该电极发生严重塌料事故，该电极下降100mm以上，炉况逐步恢复正常；

步骤5、判断各相等值电路中主干电路电流、关口功率或三相电极有效负载电阻是否有越限报警，若否，执行步骤6；若是，对各相等值电路中主干电路电流、关口功率和三相电极有效负载电阻进行越限控制后，执行步骤8；

步骤6、判断各电极操作间隔是否合理，若否，延迟2s后返回步骤3；若是，执行步骤7；

步骤7、判断三相电极有效负载电阻是否平衡，若是，延迟2s后返回步骤3；若否，执行步骤8；

步骤8、判断堵眼后时间是否小于2小时，若是，执行步骤9，若否，执行步骤10；

步骤9、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，提升有效负载电阻最小的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3；

步骤10、判断是否开眼，若是，执行步骤11；若否，执行步骤12；

步骤11、判断是否堵眼，若是，返回步骤1；若否，延迟2s后返回步骤3；

步骤12、结合总位移、有功功率和最优电阻控制曲线，降低有效负载电阻最大的电极，使得三相有效负载电阻平衡，从而实现三相有功和三相一次电流达到平衡，然后延迟2s后返回步骤3。

2.根据权利要求1所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.1中主干电路由等效电源U_n依次串联线路阻抗Z_l，n、变压器等值阻抗Z_T，n和短网阻抗Z_SN而组成；设所述等效电源U_n与线路阻抗Z_l，n之间某一点为A点；

所述电容器支路有两条，分别为电容器支路1和电容器支路2；所述电容器支路1由电容器C₁两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成，所述电容器支路2由电容器C₂两端分别串联一个电容器短网阻抗Z_CSN组成；

所述负载电阻支路有面料上电极电阻R_d和电极有效负载阻抗Z_f串联构成；

所述单相等值电路模型由主干电路依次并联电容器支路1、电容器支路2和负载电阻支路相互并联后组成，设所述短网阻抗Z_SN与电容器支路1之间某一点为D点。

3.根据权利要求2所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.2两个电容器支路阻抗计算公式为，

Z_c1＝Z_CSN-jX_c1 (1)

Z_c2＝Z_CSN-jX_c2 (2)

X_C＝U_N ²×10³/(m×Q_N),mΩ (3)

公式(1)～(3)中，m为低压补偿系统的电容器投入组数，Z_c1为电容器C₁支路的阻抗，Z_c2为电容器C₂支路的阻抗，X_c1为电容器C₁的容抗，X_c2为电容器C₂的容抗，U_N为电容器额定电压，Q_N为电容器额定容量。

4.根据权利要求3所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.3中单相等值电路关口的一次电压、主干电路电流和供电关口的等效阻抗的计算公式为，

${\stackrel{\·}{u}}_A={\stackrel{\·}{U}}_A/K---\left(4\right)$

i＝i_A×K (5)

$Z_A={\stackrel{\·}{u}}_A/i---\left(6\right)$

公式(4)～(6)中，为供矿热炉供电关口的一次电压，为单相等值电路关口的一次电压，即A点电压向量，K为变压器变比，i_A供矿热炉供电关口的一次电流，即A点电流向量，i为主干电路电流，即D点电流向量，Z_A为供电关口的等效阻抗，即A点阻抗。

5.根据权利要求4所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.4中单相等值电路二次侧的等效阻抗和电压向量的计算公式为，

Z_D＝Z_A-Z_l,n-Z_T,n-Z_SN (7)

${\stackrel{\·}{u}}_D=Z_D\×i---\left(8\right)$

公式(7)～(8)中，Z_D为单相等值电路二次侧的等效阻抗，即D点阻抗，为单相等值电路二次侧的电压向量，即D点电压向量。

6.根据权利要求5所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.5中电容器支路的电流向量的计算公式为，

$i_{c1}={\stackrel{\·}{u}}_D/Z_{c1}---\left(9\right)$

$i_{c2}={\stackrel{\·}{u}}_D/Z_{c2}---\left(10\right)$

公式(9)～(10)中，i_c1为电容器支路1的电流向量，i_c2为电容器支路2的电流向量。

7.根据权利要求6所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.6中负载电阻支路电流向量计算公式为，

i_df＝i-i_c1-i_c2 (11)

公式(11)中，i_df为负载电阻支路电流向量。

8.根据权利要求7所述的基于计算炉内电极有效负载电阻的矿热炉电极控制方法，其特征在于：步骤3.7中单相电极有效负载电阻和电抗的计算公式为，

Z_f＝R_f+jX_f＝Z_df-R_d＝R_df-R_d+jX_df (13)

R_f＝R_df-R_d (14)

X_f＝X_df (15)

公式(12)～(15)中，Z_df为电极负载阻抗，R_f为单相电极有效负载电阻，X_df为电极支路电抗，X_f为单相电极有效负载阻抗，R_df为电极支路电阻。