本發(fā)明涉及一種絕對相序測量系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在中、低壓三相交流電網系統(tǒng)中，由于三相線路導線排列、換位不一致，或者由于三相導線在設備上接線錯誤，可能導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識的相序名稱與其實際電壓相位不一致，從而導致維護管理上的混亂，并極可能由此產生設備或人身事故?，F(xiàn)有技術通常采用核相儀來核對兩個不同帶電導體是同相還是異相，但這種方式并不能確定帶電導體各相的相序名稱，且這種方式通常選擇靠近電源側的帶電導體作為參考物，而此帶電導體的相序名稱可能已經發(fā)生錯誤，因此需要找到更為可靠的參考物來進行相序及相序名稱的測量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提出一種絕對相序測量系統(tǒng)及方法，以變電站內母線相序為基準，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，測量結果準確可靠。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(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據及母線各相相序名稱的基準測量裝置、用于獲取變電站供電范圍內支線相電壓數據的測量終端、與基準測量裝置通信連接用于存儲母線相電壓數據及母線各相相序名稱的服務器，測量終端通過無線通信網與服務器連接，用于從服務器獲取母線相電壓數據及母線各相相序名稱，并根據支線相電壓數據、母線相電壓數據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據及母線各相相序名稱的基準測量裝置、用于獲取變電站供電范圍內支線相電壓數據的測量終端、與基準測量裝置通信連接用于存儲母線相電壓數據及母線各相相序名稱的服務器，測量終端通過無線通信網與服務器連接，用于從服務器獲取母線相電壓數據及母線各相相序名稱，并根據支線相電壓數據、母線相電壓數據及母線各相相序名稱來確定支線各相的相序名稱，基準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、分別與第一單片機連接的第一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，第一單片機根據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果作為母線相電壓數據，通過通信模塊上傳至服務器。

進一步的，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、分別與第二單片機連接的第二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，第二單片機根據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果作為支線相電壓數據保存在本地，并通過無線通信模塊從服務器上下載相同電壓采集時刻的母線相電壓數據，分別校驗母線相電壓數據及支線相電壓數據中的電壓有效值、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的采集電路，可同時進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的采集電路，可同時進行所述支線三相電壓的采集。

進一步的，所述特定的utc時間點為utc時間整數秒或者utc時間整數分。

進一步的，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。

進一步的，所述母線各相相序名稱根據變電站主設備的相序或者母線各相的相色標識牌獲得，變電站主設備包括變壓器或者互感器。

本發(fā)明還可通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種絕對相序測量方法，包括如下步驟：

a、根據變電站主設備的相序或者母線各相的相色標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，并將計算結果、對應的電壓采集時刻ts，結合母線各相的相序名稱，組成一維數組ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作為基準數據上傳至服務器，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、服務器將接收到的n個一維數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的母線電壓頻率，usan為第n個電壓采集時刻對應的母線a相電壓有效值，φsan為第n個電壓采集時刻對應的母線a相相位角，usbn為第n個電壓采集時刻對應的母線b相電壓有效值，φsbn為第n個電壓采集時刻對應的母線b相相位角；uscn為第n個電壓采集時刻對應的母線c相電壓有效值，φscn為第n個電壓采集時刻對應的母線c相相位角；

e、根據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，并將結算結果與對應的電壓采集時刻tt組成一維數組pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作為測量數據保存在本地，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、從服務器上獲取電壓采集時刻相同(即tt＝tsm)時對應的基準數據，并將測量數據與基準數據進行比較，具體為：

f1、當基準數據中a、b、c三相電壓相位角之差在120°±ε范圍內時，表明母線相電壓采集正常，進入步驟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，進入步驟f3；

f3、判斷δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，確定φti所對應的支線3的相序名稱與此時φsjm所對應的母線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換設備的接線組別差異導致的相位差補償值，δ的取值由基準測量裝置和測量終端的本身誤差、電壓變換設備的誤差、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。

進一步的，所述特定的utc時間點為utc時間整數秒或者utc時間整數分。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、基準測量裝置獲取變電站內母線相電壓數據及母線各相相序名稱作為基準數據，測量終端獲取變電站供電范圍內任意線路相電壓數據，測量終端將獲取的相電壓數據與基準數據比較，結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確可靠。

2、基準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，并根據多次采集的相電壓波形計算出多組母線相電壓數據，均上傳至服務器中，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據后，并從服務器中下載相應的母線相電壓數據進行比較，因此一個基準測量裝置可以同時支持多個測量終端進行絕對相序測量，不受待測量地點和時間的限制。

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

4、基準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據和線路相電壓數據中的電壓有效值、頻率、相位角即可得出結果，方法簡單有效。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意圖。

具體實施方式

配電網中變電站之外的區(qū)域內，根據變電站母線各相的電壓數據及各相的相序名稱為基準，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相電壓數據及母線1各相相序名稱的基準測量裝置2、用于獲取變電站供電范圍內支線3相電壓數據的測量終端4、與基準測量裝置2通信連接用于存儲母線1相電壓數據及母線1各相相序名稱的服務器5，變電站內母線1各相的相序名稱根據母線1各相的相色標識牌獲得，基準測量裝置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22、分別與第一單片機連接的第一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42、分別與第二單片機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低壓側的相線a、b、c及零線n永久連接，可同步進行母線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的采集電路，三個電壓采集傳感元件分別與用電側變壓器31低壓側線路的相線a、b、c及零線n臨時連接，可同時進行支線3的第一相、第二相和第三相電壓的采集，用電側變壓器31高壓側與支線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、根據母線1三相相線的相色標識牌確定母線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，將采集數據傳輸至第一單片機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，將采集數據傳輸至第二單片機42；

c、第一單片機22根據接收到的母線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，并將計算結果、對應的電壓采集時刻ts，結合母線1三相相線的相序名稱，組成一維數組ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作為基準數據上傳至服務器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、服務器5將接收到的n個一維數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的母線電壓頻率，usan為第n個電壓采集時刻對應的母線a相電壓有效值，φsan為第n個電壓采集時刻對應的母線a相相位角，usbn為第n個電壓采集時刻對應的母線b相電壓有效值，φsbn為第n個電壓采集時刻對應的母線b相相位角；uscn為第n個電壓采集時刻對應的母線c相電壓有效值，φscn為第n個電壓采集時刻對應的母線c相相位角；

e、第二單片機42根據接收到的支線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，并將結算結果與對應的電壓采集時刻tt組成一維數組pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作為測量數據保存在本地，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42從服務器5上獲取電壓采集時刻相同(即tt＝tsm)時對應的基準數據，并將測量數據與基準數據進行比較，具體為：

f1、當基準數據中a、b、c三相電壓相位角之差在120°±ε范圍內時，表明母線1相電壓采集正常，進入步驟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，進入步驟f3；

f3、判斷δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，確定φti所對應的支線3的相序名稱與此時φsjm所對應的母線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換設備(如互感器、變壓器)的接線組別差異導致的相位差補償值，δ的取值由基準測量裝置2和測量終端3的本身誤差、電壓變換設備的誤差、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容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內。