本發(fā)明涉及一種絕對相序測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在中、低壓三相交流電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于三相線路導(dǎo)線排列、換位不一致，或者由于三相導(dǎo)線在設(shè)備上接線錯誤，可能導(dǎo)致變電站與配電變壓器之間、不同配電變壓器之間的銘牌所標(biāo)識的相序名稱與其實際電壓相位不一致，從而導(dǎo)致維護(hù)管理上的混亂，并極可能由此產(chǎn)生設(shè)備或人身事故?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用核相儀來核對兩個不同帶電導(dǎo)體是同相還是異相，但這種方式并不能確定帶電導(dǎo)體各相的相序名稱，且這種方式通常選擇靠近電源側(cè)的帶電導(dǎo)體作為參考物，而此帶電導(dǎo)體的相序名稱可能已經(jīng)發(fā)生錯誤，因此需要找到更為可靠的參考物來進(jìn)行相序及相序名稱的測量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種絕對相序測量系統(tǒng)及方法，以變電站內(nèi)母線相序為基準(zhǔn)，來確定屬于該變電站供電范圍的任意線路的相序名稱，方法簡單有效，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種絕對相序測量系統(tǒng)，包括用于獲取變電站母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱的基準(zhǔn)測量裝置、用于獲取變電站供電范圍內(nèi)支線相電壓數(shù)據(jù)的測量終端、與基準(zhǔn)測量裝置通信連接用于存儲母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱的服務(wù)器，測量終端通過無線通信網(wǎng)與服務(wù)器連接，用于從服務(wù)器獲取母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱，并根據(jù)支線相電壓數(shù)據(jù)、母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱來確定支線各相的相序名稱。

本發(fā)明還可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種絕對相序測量系統(tǒng)，包括用于獲取變電站母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱的基準(zhǔn)測量裝置、用于獲取變電站供電范圍內(nèi)支線相電壓數(shù)據(jù)的測量終端、與基準(zhǔn)測量裝置通信連接用于存儲母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱的服務(wù)器，測量終端通過無線通信網(wǎng)與服務(wù)器連接，用于從服務(wù)器獲取母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱，并根據(jù)支線相電壓數(shù)據(jù)、母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱來確定支線各相的相序名稱，基準(zhǔn)測量裝置包括與用于采集母線相電壓的第一電壓采集模塊、與第一電壓采集模塊連接的第一單片機(jī)、分別與第一單片機(jī)連接的第一gps時鐘模塊和通信模塊，第一gps時鐘模塊在每個特定的utc時間點均向第一電壓采集模塊發(fā)送1pps脈沖信號作為觸發(fā)信號，第一電壓采集模塊根據(jù)觸發(fā)信號啟動，連續(xù)采集多個母線的相電壓周波波形，第一單片機(jī)根據(jù)采集的相電壓周波波形計算出母線各相電壓的有效值、頻率及相位角，并將每次電壓采集時刻及計算結(jié)果作為母線相電壓數(shù)據(jù)，通過通信模塊上傳至服務(wù)器。

進(jìn)一步的，所述測量終端包括用于采集所述支線相電壓的第二電壓采集模塊、與第二電壓采集模塊連接的第二單片機(jī)、分別與第二單片機(jī)連接的第二gps時鐘模塊和無線通信模塊，第二gps時鐘模塊在某個特定的utc時間點向第二電壓采集模塊發(fā)送1pps脈沖信號作為觸發(fā)信號，第二電壓采集模塊根據(jù)觸發(fā)信號啟動，連續(xù)采集多個所述支線的相電壓周波波形，第二單片機(jī)根據(jù)采集的相電壓周波波形計算出支線各相電壓的有效值、頻率及相位角，將電壓采集時刻及計算結(jié)果作為支線相電壓數(shù)據(jù)保存在本地，并通過無線通信模塊從服務(wù)器上下載相同電壓采集時刻的母線相電壓數(shù)據(jù)，分別校驗?zāi)妇€相電壓數(shù)據(jù)及支線相電壓數(shù)據(jù)中的電壓有效值、頻率及相位角，來確定支線各相的相序名稱。

進(jìn)一步的，所述第一電壓采集模塊包括三個電壓采集傳感元件及相應(yīng)的采集電路，可同時進(jìn)行所述母線三相電壓的采集；所述第二電壓采集模塊包括三個電壓采集傳感元件及相應(yīng)的采集電路，可同時進(jìn)行所述支線三相電壓的采集。

進(jìn)一步的，所述特定的utc時間點為utc時間整數(shù)秒或者utc時間整數(shù)分。

進(jìn)一步的，所述第一gps時鐘模塊包括第一gps模塊和與第一gps模塊連接的第一晶振時鐘，第一晶振時鐘精度≤±5ppm。

進(jìn)一步的，所述第二gps時鐘模塊包括第二gps模塊和與第二gps模塊連接的第二晶振時鐘，第二晶振時鐘精度≤±5ppm。

進(jìn)一步的，所述母線各相相序名稱根據(jù)變電站主設(shè)備的相序或者母線各相的相色標(biāo)識牌獲得，變電站主設(shè)備包括變壓器或者互感器。

本發(fā)明還可通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種絕對相序測量方法，包括如下步驟：

a、根據(jù)變電站主設(shè)備的相序或者母線各相的相色標(biāo)識牌確定母線各相的相序名稱；

b、每個特定的utc時間點到來時，第一采集模塊連續(xù)采集母線多個相電壓周波波形，某個特定的utc時間點到來時，第二采集模塊連續(xù)采集支線多個相電壓周波波形；

c、根據(jù)采集的母線相電壓周波波形，計算母線各相電壓的有效值、頻率fs及相位角，并將計算結(jié)果、對應(yīng)的電壓采集時刻ts，結(jié)合母線各相的相序名稱，組成一維數(shù)組ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，其中，ts為電壓采集時刻，fs為母線電壓頻率，usa為母線a相電壓有效值，φsa為母線a相相位角，usb為母線b相電壓有效值，φsb為母線b相相位角；usc為母線c相電壓有效值，φsc為母線c相相位角；

d、服務(wù)器將接收到的n個一維數(shù)組按接收時間依次存儲，形成陣列ps[n][8]＝{tsn,fsn,usan,φsan,usbn,φsbn,uscn,φscn}，其中，tsn為第n個電壓采集時刻，fsn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線電壓頻率，usan為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線a相電壓有效值，φsan為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線a相相位角，usbn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線b相電壓有效值，φsbn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線b相相位角；uscn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線c相電壓有效值，φscn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線c相相位角；

e、根據(jù)采集的支線相電壓周波波形，計算支線各相電壓的有效值、頻率ft及相位角，并將結(jié)算結(jié)果與對應(yīng)的電壓采集時刻tt組成一維數(shù)組pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作為測量數(shù)據(jù)保存在本地，其中，tt為電壓采集時刻，ft為支線電壓頻率，us1為支線第一相電壓有效值，φs1為支線第一相相位角，us2為支線第二相電壓有效值，φs2為支線第二相相位角；us3為支線第三相電壓有效值，φs3為支線第三相相位角；

f、從服務(wù)器上獲取電壓采集時刻相同(即tt＝tsm)時對應(yīng)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，具體為：

f1、當(dāng)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中a、b、c三相電壓相位角之差在120°±ε范圍內(nèi)時，表明母線相電壓采集正常，進(jìn)入步驟f2，其中，ε為三相交流電壓中性點偏移引起的相電壓相位差容許偏離值，取值范圍為ε≤15°；

f2、判斷ft＝fsm是否成立，若是，表明支線與母線屬于同一交流同步電網(wǎng)，進(jìn)入步驟f3；

f3、判斷δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，確定φti所對應(yīng)的支線3的相序名稱與此時φsjm所對應(yīng)的母線1的相序名稱相同，并將確定的相序名稱輸出，否則，輸出相序不同步信息，其中，m＝1,2,…,n，i＝1,2,3，j＝a,b,c，θ為母線電壓采集點與支線采集點之間的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備的接線組別差異導(dǎo)致的相位差補償值，δ的取值由基準(zhǔn)測量裝置和測量終端的本身誤差、電壓變換設(shè)備的誤差、母線電壓采集點與支線電壓采集點之間的線路長度共同決定。

進(jìn)一步的，所述特定的utc時間點為utc時間整數(shù)秒或者utc時間整數(shù)分。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、基準(zhǔn)測量裝置獲取變電站內(nèi)母線相電壓數(shù)據(jù)及母線各相相序名稱作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，測量終端獲取變電站供電范圍內(nèi)任意線路相電壓數(shù)據(jù)，測量終端將獲取的相電壓數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較，結(jié)合母線各相相序名稱，得出該線路各相的相序名稱，變電站內(nèi)母線由于直接從變電站電源引出，母線各相不會出現(xiàn)相序名稱錯誤的情況，因此測得的支線相序名稱準(zhǔn)確可靠。

2、基準(zhǔn)測量裝置在每個特定的utc時間點均會采集母線的相電壓波形，并根據(jù)多次采集的相電壓波形計算出多組母線相電壓數(shù)據(jù)，均上傳至服務(wù)器中，測量終端在某個特定的utc時間點采集線路的相電壓波形，計算出線路相電壓數(shù)據(jù)后，并從服務(wù)器中下載相應(yīng)的母線相電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，因此一個基準(zhǔn)測量裝置可以同時支持多個測量終端進(jìn)行絕對相序測量，不受待測量地點和時間的限制。

3、基準(zhǔn)測量裝置和測量終端采用非實時通信方式上傳和下載數(shù)據(jù)，不需要采用高可靠性、高速率的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，且相序測量的準(zhǔn)確性不受通信網(wǎng)絡(luò)帶寬、數(shù)據(jù)傳輸延時等因素的影響，降低了組網(wǎng)開發(fā)成本和通信成本。

4、基準(zhǔn)測量裝置和測量終端的守時精度要求低，采用精度≤±5ppm的晶振時鐘即可滿足使用要求，因此大大降低了成本。

5、本發(fā)明的方法通過比較母線相電壓數(shù)據(jù)和線路相電壓數(shù)據(jù)中的電壓有效值、頻率、相位角即可得出結(jié)果，方法簡單有效。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

配電網(wǎng)中變電站之外的區(qū)域內(nèi)，根據(jù)變電站母線各相的電壓數(shù)據(jù)及各相的相序名稱為基準(zhǔn)，來確定任意支線各相的相序名稱，以這種方式得出的支線各相的相序名稱即為支線各相的絕對相序，如圖1所示，絕對相序測量系統(tǒng)包括用于獲取變電站母線1相電壓數(shù)據(jù)及母線1各相相序名稱的基準(zhǔn)測量裝置2、用于獲取變電站供電范圍內(nèi)支線3相電壓數(shù)據(jù)的測量終端4、與基準(zhǔn)測量裝置2通信連接用于存儲母線1相電壓數(shù)據(jù)及母線1各相相序名稱的服務(wù)器5，變電站內(nèi)母線1各相的相序名稱根據(jù)母線1各相的相色標(biāo)識牌獲得，基準(zhǔn)測量裝置2包括用于采集母線1相電壓的第一電壓采集模塊21、與第一電壓采集模塊21連接的第一單片機(jī)22、分別與第一單片機(jī)連接的第一gps時鐘模塊23和通信模塊24，測量終端4包括用于采集支線3相電壓的第二電壓采集模塊41、與第二電壓采集模塊41連接的第二單片機(jī)42、分別與第二單片機(jī)42連接的第二gps時鐘模塊43和無線通信模塊44，第一電壓采集模塊21包括三個電壓采集傳感元件及相應(yīng)的采集電路，三個電壓采集傳感元件分別與變電站變壓器11低壓側(cè)的相線a、b、c及零線n永久連接，可同步進(jìn)行母線1的a相、b相和c相電壓的采集，變電站變壓器11高壓側(cè)與母線1連接，第二電壓采集模塊41包括三個電壓采集傳感元件及相應(yīng)的采集電路，三個電壓采集傳感元件分別與用電側(cè)變壓器31低壓側(cè)線路的相線a、b、c及零線n臨時連接，可同時進(jìn)行支線3的第一相、第二相和第三相電壓的采集，用電側(cè)變壓器31高壓側(cè)與支線1連接，第一gps時鐘模塊23包括第一gps模塊和與第一gps模塊連接的第一晶振時鐘，第一晶振時鐘精度為±5ppm，第二gps時鐘模塊43包括第二gps模塊和與第二gps模塊連接的第二晶振時鐘，第二晶振時鐘精度為±5ppm，測量終端4可以與變電站供電范圍內(nèi)的任意支線3連接，不同支線3可與不同的測量終端4連接。

絕對相序測量方法包括如下步驟：

a、根據(jù)母線1三相相線的相色標(biāo)識牌確定母線1三相相線的相序名稱；

b、第一gps時鐘模塊23接收來自gps衛(wèi)星6的utc時間信號，在每個utc時間整數(shù)秒到來時，第一gps時鐘模塊23均向第一電壓采集模塊21發(fā)送1pps脈沖信號作為觸發(fā)信號，第一電壓采集模塊21根據(jù)觸發(fā)信號啟動，連續(xù)采集5個母線1的相電壓周波波形，母線1的a、b、c三相相電壓同時采集，采集時長約為0.1s，將采集數(shù)據(jù)傳輸至第一單片機(jī)22，第二gps時鐘模塊43接收來自gps衛(wèi)星6的utc時間信號，在某個utc時間整數(shù)秒到來時，第二時鐘模塊33向第二電壓采集模塊41發(fā)送1pps脈沖信號作為觸發(fā)信號，第二電壓采集模塊41根據(jù)觸發(fā)信號啟動，連續(xù)采集5個支線3的相電壓周波波形，支線3的a、b、c三相相電壓同時采集，采集時長約為0.1s，將采集數(shù)據(jù)傳輸至第二單片機(jī)42；

c、第一單片機(jī)22根據(jù)接收到的母線1三相相電壓周波波形，計算母線1各相電壓的有效值、頻率fs及相位角，并將計算結(jié)果、對應(yīng)的電壓采集時刻ts，結(jié)合母線1三相相線的相序名稱，組成一維數(shù)組ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器5，其中，ts為電壓采集時刻，fs為母線電壓頻率，usa為母線a相電壓有效值，φsa為母線a相相位角，usb為母線b相電壓有效值，φsb為母線b相相位角；usc為母線c相電壓有效值，φsc為母線c相相位角；

d、服務(wù)器5將接收到的n個一維數(shù)組按接收時間依次存儲，形成陣列ps[n][8]＝{tsn,fsn,usan,φsan,usbn,φsbn,uscn,φscn}，其中，tsn為第n個電壓采集時刻，fsn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線電壓頻率，usan為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線a相電壓有效值，φsan為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線a相相位角，usbn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線b相電壓有效值，φsbn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線b相相位角；uscn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線c相電壓有效值，φscn為第n個電壓采集時刻對應(yīng)的母線c相相位角；

e、第二單片機(jī)42根據(jù)接收到的支線3三相相電壓周波波形，計算支線3各相電壓的有效值、頻率ft及相位角，并將結(jié)算結(jié)果與對應(yīng)的電壓采集時刻tt組成一維數(shù)組pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作為測量數(shù)據(jù)保存在本地，其中，tt為電壓采集時刻，ft為支線電壓頻率，us1為支線第一相電壓有效值，φs1為支線第一相相位角，us2為支線第二相電壓有效值，φs2為支線第二相相位角；us3為支線第三相電壓有效值，φs3為支線第三相相位角；

f、第二單片機(jī)42從服務(wù)器5上獲取電壓采集時刻相同(即tt＝tsm)時對應(yīng)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并將測量數(shù)據(jù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，具體為：

f1、當(dāng)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)中a、b、c三相電壓相位角之差在120°±ε范圍內(nèi)時，表明母線1相電壓采集正常，進(jìn)入步驟f2，其中，ε為三相交流電壓中性點偏移引起的相電壓相位差容許偏離值，取值為ε＝5°；

f2、判斷ft＝fsm是否成立，若是，表明支線3與母線1屬于同一交流同步電網(wǎng)，進(jìn)入步驟f3；

f3、判斷δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，確定φti所對應(yīng)的支線3的相序名稱與此時φsjm所對應(yīng)的母線1的相序名稱相同，并將確定的相序名稱輸出，否則，輸出相序不同步信息，其中，m＝1,2,…,n，i＝1,2,3，j＝a,b,c，θ為母線1電壓采集點與支線3采集點之間的電壓轉(zhuǎn)換設(shè)備(如互感器、變壓器)的接線組別差異導(dǎo)致的相位差補償值，δ的取值由基準(zhǔn)測量裝置2和測量終端3的本身誤差、電壓變換設(shè)備的誤差、母線1電壓采集點與支線3電壓采集點之間的線路長度共同決定。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。