專利名稱：一種三相三線制的相電壓測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相三線制接法的相電壓測量方法，尤其涉及數(shù)字化綜合電參數(shù)
測量系統(tǒng)針對三相三線制接法的相電壓測量方法。
背景技術(shù)：
監(jiān)測用電設(shè)備端的交流電參數(shù)對設(shè)備安全運行、事故追溯、電網(wǎng)配電等方面具有 重要意義。相電壓是諸多交流電參數(shù)之一，其測量方法與用電設(shè)備的接線方法有關(guān)，三相用 電設(shè)備的電力線接入方法分為三相三線制和三相四線制兩種，三相三線制接法的線電壓可 以直接測算得到，而相電壓因為沒有電網(wǎng)中線(也稱零線)不能直接測量，必須采取相應(yīng)辦 法進行測量計算。 中國專利申請?zhí)枮?00820108855. 6的文件公布了一種三相三線制電網(wǎng)的相電壓 檢測電路。該相電壓檢測電路包括三組電阻，每組電阻由多個阻值相同的電阻相互串聯(lián)而 成，并且每組電阻的數(shù)量相等；每組電阻各具有一第一端和一第二端，各組電阻的第一端分 別與三相三線制電網(wǎng)的三線相連接，各組電阻的第二端相互連接在一起接地；每組電阻中 最臨近第二端的電阻并聯(lián)一電容，用于輸出濾波。該專利公布的方法的實質(zhì)是從被測電網(wǎng) 以星型(也稱Y型)接法接入三組對稱的電阻用于測量，其中包含采用分壓的方法對信號進 行衰減并且用電容濾波后以作取樣；因為三相三線制電網(wǎng)無中線(零線)，所以三組電阻的 公共接入點實質(zhì)上是虛構(gòu)的地，當電網(wǎng)三相電壓不平衡(即幅值不等)時，這個虛構(gòu)的地的 電位將不等于實際地的電位，因此，這種方法將引入原理性測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可應(yīng)用于數(shù)字化綜合電參數(shù)測量系統(tǒng)針對三相三線制 接法的相電壓測量方法。對于具有數(shù)字運算功能的電參數(shù)測量系統(tǒng)均可適用，不增加任何 硬件電路成本就可在已測得的線電壓基礎(chǔ)上計算得到相電壓。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案包括如下步驟
1. 測量三個線電壓UU『U^，其中A、B、C分別為電網(wǎng)的三個相線標識(下同)；
2. 計算三個線電壓的代數(shù)和之半L<formula>formula see original document page 3</formula>3. 計算以三個線電壓值為三個邊長的三角形的面積S4.計算待測三個相電壓之和m<formula>formula see original document page 4</formula>
上述步驟2至5是以三個線電壓UAB、UBC、UCA作為輸入?yún)?shù)計算三個相電壓UA、UB、 Uc的分解計算式，L、S和m是用于計算相電壓的中間參數(shù)，目的是使計算相電壓UA、UB、UC的 表達式更加簡潔，用L、 S禾P m依序疊代可推導(dǎo)出相電壓UA、 UB、 Uc各自以線電壓UAB、 UBC、 UCA 為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式F (UAB， UBC， UCA)。實際應(yīng)用時，在保持相電壓UA、 UB、 Uc以線電 壓UAB、 UBC、 UCA為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式為F (1， UBC， UCA)的前提下，可以將上述幾個計 算步驟的表達式重新拆分或組合產(chǎn)生新的分解計算式，例如以步驟2的L的計算表達式代 入步驟3的S計算表達式得
5'=
+ + ^a肌e十"ca -"必)(^+乙W - ^X + "紀-
這樣就不必計算L表達式而直接用上式計算S，步驟2和步驟3合為一個步驟，因此減 少一個計算步驟。 本發(fā)明的一種三相三線制的相電壓測量方法具有如下有益效果以三個線電壓為 輸入?yún)?shù)計算出的三個相電壓是關(guān)于電網(wǎng)的三個相線各自對地的電位；計算方法不存在理 論誤差，任意具有數(shù)字運算功能的電參數(shù)測量系統(tǒng)均可適用；不需要增加任何硬件電路成 本就可在已測得的線電壓基礎(chǔ)上計算出相電壓。


圖1是電網(wǎng)中相電壓、線電壓的相量關(guān)系圖。
圖2是相電壓、線電壓的去向量化的約束關(guān)系圖。圖1中矢量5i、^ 、^5分別表示三個相電壓相量t^、C^、t^,矢量53、^
、冗的相互夾角為120。表示三個相電壓的相互相位差為120° ,矢量^3、涼、冗的矢
量長度表示三個相電壓的有效值；矢量^ 、&、:i^分別表示三個線電壓相量[/:、rj;、，矢量5i 、巧、i的長度表示H個線電壓的有效值。
圖2中，該圖以電網(wǎng)中三個相電壓、三個線電壓的有效值作為長度的六條線段構(gòu) 成平面幾何圖形，各線段的長度和夾角完全對應(yīng)于附圖1中的各個向量長度和夾角。圖2 中以圖1的各相量的端點即0、 A、 B、 C作為各線段的端點，該約束關(guān)系圖由三個小三角形 △ A0B、A B0C、A COA拼接成一個大三角形A ABC組成，三個小三角形各具有一個120°的 內(nèi)角即Z A0B、 Z B0C、 Z C0A， UA、UB、 Uc是線段0A、 0B、 0C的長度，分別表示三個相電壓有效
值，對應(yīng)于圖1中三個相電壓相量&、、4 、C4的長度；UAB、 UBC、 UcA是線段AB、 BC、 CA的長
度，分別表示三個線電壓有效值，對應(yīng)于圖i中三個線電壓相量t/'，、z/^、t/;的長度。
具體實施例方式
下面結(jié)合圖2對本發(fā)明的技術(shù)方案的原理及實施步驟進一步描述，對小三角形
△ A0B、A B0C、A COA分別應(yīng)用余弦定理得下列三個關(guān)系式
"縣+ to~~ 2C/j丄V
-ca (120。)
《—2t/e
三個表達式等號左右兩邊對調(diào)并整理得
+《
《一 Uffi
+1/?！?Jest
設(shè)大三角形A ABC的周長的一半用L表示，艮卩 — ^
根據(jù)已知三角形邊長求面積公式，大三角形A ABC的面積S為
三個小三角形A A0B、A B0C、A COA的面積可分別表示為
丄t/j. C/￡,120。) 、 1 C/C5OT(120°) 、 、 . t/ 20°) 2 2 2 ""
大三角形A ABC的面積等于三個小三角形A A0B、A B0C、A COA的面積之和，即 縣. C/,/(12〔)。). C/CSW(12(〕°) + [/ 20, = S ,整理得
5(1) 、 (2) 、 (3)式等號左右分別相加得:
<formula>formula see original document page 6</formula>
用(6)式代入(7)式并整理得
<formula>formula see original document page 6</formula>
為了后面式子表達方便，用m表示三個相電壓之和，即
<formula>formula see original document page 6</formula>
(1)、(2)式等號左右分別相減得
<formula>formula see original document page 6</formula>
整理得<formula>formula see original document page 6</formula>,用(10)式代入并整理得<formula>formula see original document page 6</formula>同理，(1)、 (3)式等號兩邊分別相減并整理得<formula>formula see original document page 6</formula>
(10)、(11)、(12)式等號兩邊分別進行聯(lián)合減法運算即(10) — (11) 一 (12)得 工<formula>formula see original document page 6</formula>上式等號左右同除于3得相電壓Uc的計算表達式為<formula>formula see original document page 6</formula>
同理或者根據(jù)表達式(13)下標的輪轉(zhuǎn)性可推出另兩個相電壓的表達式如下<formula>formula see original document page 6</formula>依照上述推導(dǎo)，測量三相三線制的相電壓按以下步驟進行 1.測量三個線電壓U旭、UBc、UcA;2
2. 計算三個線電壓的代數(shù)和之半L，工
3. 計算以三個線電壓值為三個邊長的三角形的面積S
5'=郝-t/必)Cc)(丄-t^):
4.計算待測三個相電壓之和m
t/》=
5.計算三個相電壓
<formula>formula see original document page 7</formula> 步驟2至5是以三個線電壓UAB、UBC、UCA作為輸入?yún)?shù)計算三個相電壓UA、UB、UC的 分解計算式，L、S和m是計算用的中間參數(shù)，目的是使計算相電壓UA、UB、UC的表達式更加簡 潔，用L、 S和m依序疊代可推導(dǎo)出相電壓UA、 UB、 Uc各自以線電壓UUBC、 UCA為自變量的數(shù) 學(xué)函數(shù)表達式F (UAB，UBC，UCA)。實際應(yīng)用時，在保持相電壓HUc以線電壓U^、U『U^為 自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式為F (UAB， UBC， UCA)的前提下，可以將本實施例的幾個計算步驟的 表達式重新拆分與組合產(chǎn)生新的分解計算式，例如為減少計算步驟，可以用步驟2的L的計 算表達式代入步驟3的S計算表達式得
<formula>formula see original document page 7</formula>
這樣步驟2和步驟3合并，不必計算L表達式而直接用上式計算S，減少一個計算步驟。
以上技術(shù)方案所用的術(shù)語，符號，表達式和例子不對本發(fā)明的應(yīng)用構(gòu)成限制，只是 為了便于說明。上述實施例僅為本發(fā)明的較佳實施例說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以依據(jù)本發(fā) 明的實施例對步驟2至步驟5的計算表達式進行重新拆分與組合，但最終相電壓關(guān)于以線 電壓為自變量的函數(shù)表達式?jīng)]有改變，凡此種種計算表達式重新拆分與組合變通的情形屬 于本發(fā)明精神及由權(quán)利要求所界定的專利范圍。
權(quán)利要求
一種三相三線制的相電壓測量方法，其特征在于，包括如下步驟a. 測量三個線電壓UAB、UBC、UCA；b. 計算三個線電壓的代數(shù)和之半L， ；c. 計算以三個線電壓值為三個邊長的三角形的面積S；e. 計算待測三個相電壓之和m； f. 計算三個相電壓UA、UB、UC，，。dest_path_image002.jpg,dest_path_image004.jpg,dest_path_image006.jpg,dest_path_image008.jpg,dest_path_image010.jpg,dest_path_image012.jpg
2.如權(quán)利要求l所述的一種三相三線制的相電壓測量方法，其特征在于所述的步驟b至f是以三個線電壓UAB、 UBC、 UCA作為輸入?yún)?shù)計算三個相電壓UA、 UB、 Uc的分解計算式，所 述的L、 S和m是用于計算相電壓的中間參數(shù)，計算L、 S、 m的目的是使計算相電壓UA、 UB、 Uc 的表達式更加簡潔；用L、 S和m依序疊代可以推定相電壓UA、 UB、 Uc各自以線電壓UUBC、 UCA為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式F (UAB， UBC， UCA);在保持相電壓UA、 UB、 Uc以線電壓UAB、 UBC、 UCA為自變量的數(shù)學(xué)函數(shù)表達式為F (UAB， UBC， UCA)的前提下，可以將步驟b至f的表達式重 新拆分與組合產(chǎn)生新的分解計算式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三相三線制接法的相電壓測量方法，尤其涉及數(shù)字化綜合電參數(shù)測量系統(tǒng)針對三相三線制接法的相電壓測量方法。本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟1．測量三個線電壓UAB、UBC、UCA；2．計算三個線電壓的代數(shù)和之半L；3．計算以三個線電壓值為三個邊長的三角形的面積S；4．計算待測三個相電壓之和m；5．計算得到三個相線各自對地的相電壓UA、UB、UC。本發(fā)明的具有如下有益效果測量方法不存在理論誤差，任意具有數(shù)字運算功能的電參數(shù)測量系統(tǒng)均可適用；不需要增加任何硬件電路成本就可在已測得的線電壓基礎(chǔ)上計算出相電壓。
文檔編號G01R19/00GK101788597SQ201010134570
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者廖曉東, 林瀟, 洪親 申請人:福建師范大學(xué)