一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法技术

一种利用线电压、相电压大小获取其相量的方法，为三相电压、电流相序分解，分析三相不平衡分析提供技术支撑。负序分量和零序分量引起三相不平衡，序分量通过相量相序分解获得，而仪表一般量测线电压和相电压的大小，难以获得相量。本发明专利技术根据三相线电压构成唯一三角形特性，利用电压大小确定线电压三角形的形状，并以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。在此基础上，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，并考虑相电压测量误差，通过最小二乘法确定相电压的中点，连接端点和中点，得到三相相电压的相量，为后续相序分解，分析三相不平衡度提供了技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法
本专利技术属于电能质量分析领域，具体涉及一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法。
技术介绍
三相电压不平衡度是检测电能质量的主要指标之一，随着电力系统的发展，低压配电网的三相不平衡问题越来越突出。三相不平衡将引起线损增加，配变损耗增加，影响用电安全和通信质量等。同时，三相不平衡对计量仪表的精度也会产生影响。因此，在电力系统中检测不平衡度是非常重要的。而目前基于序分量的不平衡度量方式需要相位，且基于量测值的相电压三相不平衡度量方式为经验所得，忽略了相角的影响，计算结果误差较大，不能准确反映系统状况。因此，相量的获得对三相不平衡度量至关重要。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于，量测获得三相线电压以及三相相电压大小，根据三相电路线电压、相电压关系获得其相量，具体包括以下步骤：步骤一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状；步骤二、以其中一个线电压相量为基准，确定其余两个线电压的相量；步骤三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角；步骤四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量；步骤五、若在允许误差范围外，计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点；步骤六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：所述步骤一中，由于线电压大小构成唯一三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角，根据余弦定理可知，线电压构成的三角形的三个夹角分别为：其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBc、UCA分别为三个线电压。所述步骤二中，以为基准，则线电压相量分别为：其中，分别为三个线电压相量。所述步骤三中，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：其中，分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、Uc分别为三个相电压。所述步骤四中，若在允许误差范围内，设则有：其中，分别为三个相电压相量。所述步骤五中，测量存在一定误差，若相电压夹角和大于允许的偏差ε，即：则需确定三相相电压的中点。所述步骤五具体包括：步骤5-1、设三相相电压的中点为O(x0，x1)，量测的相电压分别为UA、UB、Uc，修正后的相电压分别为U′A、U′B、U′C，通过最小二乘法列方程：F(x0，x1)＝(U′A-UA)2+(U′B-UB)2+(U′C-UC)2步骤5-2、分别对x0、x1求偏导并令偏导数为零，得非线性方程组：步骤5-3、运用梯度法，定义目标函数：F＝F(x0，x1)＝f02+f12选取一组初值x0，x1；步骤5-4、计算目标函数值，若满足F＜δ，δ表示精度，则输出相电压中点，否则继续以下步骤；步骤5-5、计算目标函数在(x0，x1)的偏导数和计算步骤5-6、计算其中步骤5-7、重复步骤5-3到步骤5-6，直到精度满足，过程中若D＝0，则遇到目标函数局部极值点，修改初值再试。所述步骤六中，连接端点和中点，得到修正后的相电压大小分别为：U′A＝OAU′B＝OBU′C＝OC其中，OA、OB、OC分别为点O和点A间的线段长度、点O和点B间的线段长度、点O和点C间的线段长度。所述步骤六中，根据余弦定理可知，相电压间三个夹角分别为：其中，UA和UB夹角为UB和Uc夹角为Uc和UA夹角为所述步骤六中，以为基准，设则有：本专利技术的有益效果是：根据三相线电压构成唯一三角形特性，利用电压大小确定线电压三角形的形状，并以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。在此基础上，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，并考虑相电压测量误差，通过最小二乘法确定相电压的中点，连接端点和中点，得到三相相电压的相量，为后续相序分解，分析三相不平衡度提供了技术支撑。附图说明图1是本专利技术的方法流程图。图2是本专利技术线电压、相电压夹角示意图。图3是本专利技术三相相电压的中点示意图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术提出一种基于量测线电压、相电压大小获得线电压、相电压相量的方法，包括以下步骤：一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状。线电压不含零序分量，因此三相线电压能唯一构成电压三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角。由余弦定理可知，如图2所示，线电压构成的三角形三个夹角分别为：其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBc、UCA分别为三个线电压。二、以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。以为基准，则线电压相量分别为：其中，分别为三个线电压相量。三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：其中，分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、Uc分别为三个相电压。四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。设则有：其中，分别为三个相电压相量。五、计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点。由于相电压大小测量准确时交于线电压三角形内一点，否则交于三角形内一个区域，当相电压测量存在误差时，相电压夹角和大于允许的偏差ε，即：则需确定三相相电压的中点，包括以下步骤：5-1、在如图3所示坐标系中，设相电压中点为O(x0，x1)，量测的相电压分别为UA、UB、Uc，修正后的相电压分别为U′A、U′B、U′C，通过最小二乘法列方程：F(x0，x1)＝(U′A-UA)2+(U′B-UB)2+(U′C-UC)2(13)5-2、分别对x0、x1求偏导并令偏导数为零，得非线性方程组5-3、运用梯度法，定义目标函数：F＝F(x0，x1)＝f02+f12(16)选取一组初值x0，x1；5-4、计算目标函数值F＝F(x0，x1)＝f02+f12，满足精度，则输出相电压中点；否则，继续以下步骤；5-5、计算目标函数在(x0，x1)的偏导数及再计算5-6、计算其中5-7、重复5-3～5-6，直到精度满足。过程中若D＝0，则遇到目标函数局部极值点，改初值再试。六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，连接端点和中点，得修正后的相电压分别为：U′A＝OA(17)U′B＝OB(18)U′C＝OC(19)由图3可知，UA和UB夹角为UB和Uc夹角为Uc和UA夹角为则：以A相电压为基准，则三相电压的相量为：设计如下算例进行说明。设量测的线电压、相电压值分别为：UAB＝380V，UBc＝260V，UCA＝360V，UA＝216V，UB＝190V，UC＝200V。1、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状。如图2所示：2、设则有：3、利用线电压三角形端点也是相电压端点的特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于，量测获得三相线电压以及三相相电压大小，根据三相电路线电压、相电压关系获得其相量，具体包括以下步骤：步骤一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状；步骤二、以其中一个线电压相量为基准，确定其余两个线电压的相量；步骤三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角；步骤四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量；步骤五、若在允许误差范围外，计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点；步骤六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。

【技术特征摘要】
1.一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于，量测获得三相线电压以及三相相电压大小，根据三相电路线电压、相电压关系获得其相量，具体包括以下步骤：步骤一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状；步骤二、以其中一个线电压相量为基准，确定其余两个线电压的相量；步骤三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角；步骤四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量；步骤五、若在允许误差范围外，计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点；步骤六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。2.如权利要求1所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：所述步骤一中，由于线电压大小构成唯一三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角，根据余弦定理可知，线电压构成的三角形的三个夹角分别为：其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBc、UCA分别为三个线电压。3.如权利要求2所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：所述步骤二中，以为基准，则线电压相量分别为：其中，分别为三个线电压相量。4.如权利要求3所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：所述步骤三中，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：其中，分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、Uc分别为三个相电压。5.如权利要求4所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：所述步骤四中，若在允许误差范围内，设则有：其中，分别为三个相...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝思鹏，徐梦婵，刘思亦，蔡欣灵，张仰飞，刘海涛，陈光宇，黄灿，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32