三相交流电相序判断方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量电变量方法的三相交流电相序判断方法和装置，根据旋转矢量角的旋转方向确定三相交流电的相序，旋转矢量角的旋转方向通过采集三相实时电压／电流信号，求取电压／电流旋转矢量的相角差，计算一定时间间隔之间的旋转矢量相角差，根据所计算的旋转矢量相角差的符号确定旋转矢量角的旋转方向，旋转矢量角的旋转方向可通过计算在一个市电周期之间的旋转矢量相角差确定，旋转矢量角可根据反三角函数计算，其所处象限值由坐标变换后的两相值的极性判别，相角差经滤波处理或求平均值后可以得到准确稳定的数据，本发明专利技术抗干扰能力强，适用性强，判定结果准确。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及测量电变量的方法及装置，尤其涉及一种三相交流电相序判断方法和装置。现有相序测量技术中主要有两种方法方法1通过相序测量装置构造不平衡负载，导致相序检测电路三相负载各相电压不平衡，同时将不平衡电压的大小关系通过显示器件体现出来，由于相序不同时，同样两相负载上的相电压大小关系相反，据此可以判断相序。如附图说明图1所示，为一相序测电笔的电路图，这种方法在三相严重不平衡时，可能引起误判。方法2利用三相交流电瞬时电压波形的特征，在预定的时间间隔交替扫描各相位；借助一种合适的预定的测算法来测算测量值，或仅仅测算两个时刻的测量值的符号来确定相序，如图2所示，以大约3倍于电网频率的测量频率来测量三相电网信号，根据两采样时刻得到的测量值符号信息，即可判断相序的正反，这种方法本质上是基于波形特征的，波形的好坏对测量结果的准确性有影响。本专利技术的目的之二在于提供一种用上述相序判断方法的三相交流电相序判断装置。本专利技术中所采用的方法为根据旋转矢量角的旋转方向确定三相交流电的相序。所述的旋转矢量角的旋转方向通过采集三相实时电压/电流信号，求取电压/电流旋转矢量的相角差，计算一定时间间隔之间的旋转矢量相角差，根据所计算的旋转矢量相角差的符号确定旋转矢量角的旋转方向；所述的旋转矢量角的旋转方向可通过计算在一个市电周期之间的旋转矢量相角差确定；所述的旋转矢量相角是通过三相至两相的电压/电流信号坐标变换，采用公式Xα＝(2Xa-Xb-Xc)/3Xβ＝(Xb-Xc)/31/2求出旋转矢量在两相坐标系的实时值Xα、Xβ，其中Xa、Xb、Xc为电压/电流的三相信号值，计算参数旋转矢量模长Xm＝(Xα2+Xβ2)1/2根据旋转矢量在两相坐标系的实时值Xα、Xβ计算出相应的全象限的旋转矢量角θ，然后，把当前旋转矢量角θi减去上一个时间间隔的旋转矢量角θi-1，得相角差Δθ，根据相角差Δθ的符号确定旋转矢量角θ的旋转方向；所述的旋转矢量角θ根据θ＝arccos(Xα/Xm)或θ＝arcsin(Xβ/Xm)计算，其所处象限值由Xα和Xβ的值的极性判别；所述的相角差Δθ可经滤波处理或求平均值后可以得到准确稳定的数据。一种用上述相序判断方法的三相交流电相序判断装置，包括采样电路，电平偏移电路，AD采样电路和相序判断电路，所述采样电路用于接收三相交流电的各相交流电压/电流，然后经电平偏移电路将交流信号处理成直流信号，所得各相直流信号经AD采样电路，模数转换后得三相实时电压/电流输入相序判断电路，所述相序判断电路计算一定时间间隔之间的旋转矢量相角差，根据所计算的旋转矢量相角差的符号确定旋转矢量角的旋转方向。本专利技术的技术原理及有益效果为旋转矢量是三相电经PARK变换的结果，对于三相交流信号，可作如下表述X＝2/3*(Xa+Xbej2π/3+xce-j2π/3)其中xa、xb、xc可代表任何三相变量，如果有平衡三相电，则Xa＝XmcosωtXb＝Xmcos(ω)t-2π/3)Xc＝Xmcos(ωt+2π/3)则X＝Xmejωt当三相平衡电压或电流经上述变换后为一个旋转的空间矢量，矢量旋转的方向和相序有关，这种相序测量方法是依靠旋转矢量旋转方向来确定的，从整体的三相交流电的旋转矢量角的旋转方向来看，旋转方向是一定的，因此相角差的符号仅与相序有关，从原理上保证了相序检测的准确性。对于三相不平衡的交流电，如图3所示，体现在旋转矢量的模值上有些微抖动，但对旋转矢量角的旋转方向不造成影响。即便对于谐波含量较高时，旋转矢量端点运动轨迹如图4所示，矢量在旋转过程中有反向旋转的情况，但在一个市电周期内，旋转矢量转过的角度仍然为正2π或负2π，即体现为整体的三相交流电的旋转矢量角的旋转方向是一定的，因此，相序判断的准确性仍然可以得到保证。所以，使用这种通过旋转矢量角的旋转方向判断相序的方法，使得三相信号源的稳定性不影响测量结果，即使三相信号源的电信号不平衡甚至谐波含量较高时，也可以获取可靠的结果，因此这种方法抗干扰能力强，而且本专利技术使用的方法使得相序的判定仅仅是电压或电流测量的必然结果，附加资源少，具有较强的适用性；由于每个采样周期实际电压的异常情况可能不稳定，相角差可经滤波处理或求平均值后可以得到准确稳定的数据，这样就进一步保证了数据的可靠性，使得判定结果更准确。总之，本专利技术提供一种抗干扰能力强的三相交流电相序判断方法，适用性强，判定结果准确。如图5所示，本专利技术所采用的旋转矢量的旋转方向测量方法为旋转矢量相角θ是通过三相至两相的电压/电流信号坐标变换，采用公式 Xα＝(2Xa-Xb-Xc)/3Xβ＝(Xb-Xc)/31/2求出旋转矢量在两相坐标系的实时值Xα、Xβ，其中Xa、Xb、Xc为电压/电流的三相信号值，计算参数旋转矢量模长Xm＝(Xα2+Xβ2)1/2根据旋转矢量在两相坐标系的实时值Xα、Xβ计算出相应的全象限的旋转矢量角θ，旋转矢量角θ根据θ＝arccos(Xα/Xm)或θ＝arcsin(Xβ/Xm)计算，其所处象限值由Xα和Xβ的值的极性判别；然后，把当前旋转矢量角θi减去上一个时间间隔的旋转矢量角θi-1，得相角差Δθ，根据相角差Δθ的符号确定旋转矢量角θ的旋转方向，这样就根据旋转矢量角θ的旋转方向确定三相交流电的相序。在使用这种方法时，可计算在一个市电周期之间的旋转矢量相角差Δθ，相角差Δθ应为正2π或负2π，从而确定三相交流电的相序。若计算相角差的时间间隔小于一个市电周期，相角差Δθ经滤波处理或求平均值后可以得到准确稳定的数据。下面举一应用本专利技术的应用实例进行说明，如图6所示为该应用实例电路结构示意图，其中，uA为三相电网A相交流电压；uB为三相电网B相交流电压；uC为三相电网C相交流电压；u’A为三相电网A相交流电经降压后的电压；u’B为三相电网B相交流电经降压后的电压；u’C为三相电网C相交流电经降压后的电压；u”A为A相正弦交流电压叠加直流后的信号；u”B为B相正弦交流电压叠加直流后的信号；u”C为C相正弦交流电压叠加直流后的信号；Va为A相交流电压的瞬时采样信号；Vb为B相交流电压的瞬时采样信号； Vc为C相交流电压的瞬时采样信号。该应用实例中包括采样电路61，电平偏移电路62，AD采样电路63和相序判断电路64，采样电路61用于接收三相交流电的各相交流电压/电流，电压采样电路61可采用分压器或电压互感器，接收三相交流电的各相交流电压uA、uB、uC，经电压采样电路61降压后，各相电压u’A、u’B、u’C经电平偏移电路62，将交流信号处理成直流信号，所得各相直流信号u”A、u”B、u”C经AD采样电路63，模数转换后得三相实时电压Va、Vb、Vc输入相序判断电路64，由于采样信号是电压信号，三相实时电压Va、Vb、Vc即为前面所述的三相坐标系的实时值Xa、Xb、Xc，在此相序判断电路64中旋转矢量相角θ是通过三相至两相的电压信号坐标变换，采用公式Vα＝(2Va-Vb-Vc)/3Vβ＝(Vb-Vc)/31/2求出旋转矢量在两相坐标系的实时值Vα、Vβ，此处实时值Vα、Vβ代表采集三相交流电电压信号，与前述的实时值Xα、Xβ实质相同，其中Va、Vb、Vc为电压的三相信号值，计算参数旋转矢量模长Vm＝(Vα2+Vβ2)1/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相交流电相序判断方法，其特征在于，根据旋转矢量角的旋转方向确定三相交流电的相序。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，万和平，杨志洵，
申请(专利权)人：艾默生网络能源有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]