(10)申请公布号 CN 102680806 A
(43)申请公布日 2012.09.19C N 102680806 A
*CN102680806A*
(21)申请号 201210119020.1
(22)申请日 2012.04.20
G01R 29/18(2006.01)
(71)申请人京东方科技集团股份有限公司
地址100015 北京市朝阳区酒仙桥路10号
申请人北京京东方能源科技有限公司
(72)发明人郑平
(74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理
有限公司 11112
代理人罗建民
陈源
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供一种三相交流电相序检测方法，
包括如下步骤：1)对三相交流电信号的瞬时值进
行实时采样；2)采用坐标变换的方式将所述瞬时
值转换为两相静止坐标系下的电信号分量；3)对
所述电信号分量进行反正切计算，得出输出信号
值；4)执行步骤1)～3)一次或多次，从而得出一
个或多个输出信号值；5)将步骤3)得出的输出信
号值与步骤4)得出的一个或多个输出信号值组
成周期函数，若所述周期函数在一个最小正周期
内为增函数，则判断所述三相交流电相序为正序；
反之为负序。相应地，还提供一种采用上述检测方
法的三相交流电相序检测装置。本发明所述三相
交流电相序检测方法及装置具有简单实用、无需
反馈回路及参数调整等优点。
(51)Int.Cl.
权利要求书2页 说明书7页 附图4页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页
1.一种三相交流电相序检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对三相交流电信号的瞬时值进行实时采样，得到一组瞬时值；
2)采用坐标变换的方式将所述一组瞬时值转换为两相静止坐标系下的电信号分量；
3)对所述电信号分量进行反正切计算，得出采样时刻对应的一个输出信号值；
4)执行步骤1)～3)一次或多次，从而得出一个或多个相邻的与采样时刻对应的输出信号值；
5)将步骤3)得出的输出信号值与步骤4)得出的一个或多个输出信号值组成周期函数，所述周期函数在一个最小正周期内为一次函数，且所述周期函数的周期与三相交流电信号的周期相同，根据所述周期函数在一个最小正周期内的增减性来判断三相交流电相序的正负：若所述周期函数在一个最小正周期内为增函数，则判断所述三相交流电相序为正序；若所述周期函数在一个最小正周期内为减函数，则判断所述三相交流电相序为负序。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述三相交流电信号为三相交流相电压信号或三相交流相电流信号。
3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤2)中，所述坐标变换的方式采用Clarke 坐标变换；
所述Clarke 坐标变换的公式为：
其中：D a 、D b 与D c 为三相交流电信号的瞬时值，D α与D β为将瞬时值D a 、D b 与D c 进行Clarke 坐标变换后得到的两相静止坐标系下的电信号分量。
4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，在步骤3)中，对所述电信号分量进行反正切计算的公式为：
其中：y 为所述输出信号值，D α与D β为将瞬时值D a 、D b 与D c 进行Clarke 坐标变换后得到的两相静止坐标系下的电信号分量。
5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述采样周期大于采样误差且小于三相交流电信号的周期。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在步骤5)中，判断所述周期函数在一个最小正周期内是增函数还是减函数的方法为：
令Δy ＝y(n)-y(n-1)，其中，y(n)与y(n-1)分别为三相交流电信号中某一电信号的一个最小正周期内相邻两次采样时刻得到的三相交流电信号的瞬时值对应的输出信号值，
若0＜Δy ＜2π，则所述周期函数在一个最小正周期内为增函数；若-2π＜Δy ＜0，则所述周期函数在一个最小正周期内为减函数。
7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述采样周期小于或等于三相交流电信号的周期的0.1倍。
8.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1)还包括对所述一组瞬时值进行标幺化处理，标幺化处理的公式为：
d x ＝D
x
/d
max
(3)
其中：x为a、b、c，D
a 、D
b
与D
c
为三相交流电信号的瞬时值，d
max
为三相交流电信号的最
大值，d
a 、d
b
与d
c
为三相交流电信号的瞬时值的标幺值。
9.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤3)还包括对所述一个输出信号值进行标幺化处理，标幺化处理的公式为：
y*＝y/2π(4)
其中，y为所述输出信号值，y*为所述输出信号值的标幺值。
10.一种三相交流电相序检测装置，其特征在于，包括三相交流电采样模块、坐标系变换模块、反正切函数计算模块以及相序方向判断模块；
所述三相交流电采样模块用于对三相交流电信号的瞬时值进行实时采样；
所述坐标系变换模块用于将三相交流电采样模块实时采样得到的三相静止坐标系下的至少两组的三相交流电信号的瞬时值分别转换为两相静止坐标系下的电信号分量，并将其实时传输至反正切函数计算模块；
所述反正切函数计算模块用于分别对所述电信号分量进行反正切计算，得出至少两个的输出信号值，并将其实时输出至相序方向判断模块；
所述相序方向判断模块用于根据所述至少两个的输出信号值组成的周期函数在一个最小正周期内的增减性来判断三相交流电相序的正负。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括有第一标幺化处理模块和/或第二标幺化处理模块，
所述第一标幺化处理模块用于对所述三相交流电采样模块实时采样得到的至少两组的三相交流电信号的瞬时值进行标幺化处理，并将标幺值实时输出至坐标系变换模块；
所述第二标幺化处理模块用于对所述反正切函数计算模块得出的至少两个的输出信号值进行标幺化处理，并将标幺值实时输出至相序方向判断模块。
一种三相交流电相序检测方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于三相交流电技术领域，具体涉及一种三相交流电相序检测方法，以及采用所述检测方法的三相交流电相序检测装置。
背景技术
[0002] 三相交流电相序对三相用电设备能否正常运转有着至关重要的影响。一般情况下，三相用电设备的三相交流电源要求为正序(如图1所示)，而不允许出现负序(如图2所示)。以电力传动设备为例，三相交流电源一旦相序错误，会造成电力传动设备反向运转，导致电力传动设备出现故障，甚至造成操作人员的人身伤害。因此，在电力传动设备的控制中需要引入三相交流电相序检测和判别功能。
[0003] 现有技术中，采用提取三相交流电的角频率信息，通过判断所述角频率信息来确定三相交流电的相序。该方法虽然能够实现相序的准确检测，但是由于需要提取三相交流电的角频率信息，且在角频率提取过程中存在反馈回路以及误差信号的调节，其控制系统较为复杂。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种简单实用、无需反馈回路及参数调整，并能够快速、准确检测出三相交流电相序的三相交流电相序检测方法，以及采用所述检测方法的三相交流电相序检测装置。
[0005] 解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 所述三相交流电相序检测方法包括如下步骤：
[0007] 1)对三相交流电信号的瞬时值进行实时采样，得到一组瞬时值；
[0008] 2)采用坐标变换的方式将所述一组瞬时值转换为两相静止坐标系下的电信号分量；
[0009] 3)对所述电信号分量进行反正切计算，得出采样时刻对应的一个输出信号值；[0010] 4)执行步骤1)～3)一次或多次，从而得出一个或多个相邻的与采样时刻对应的输出信号值；
[0011] 5)将步骤3)得出的输出信号值与步骤4)得出的一个或多个输出信号值组成周期函数，所述周期函数在一个最小正周期内为一次函数，且所述周期函数的周期与三相交流电信号的周期相同，根据所述周期函数在一个最小正周期内的增减性来判断三相交流电相序的正负：若所述周期函数在一个最小正周期内为增函数，则判断所述三相交流电相序为正序；若所述周期函数在一个最小正周期内为减函数，则判断所述三相交流电相序为负序。[0012] 优选的是，所述三相交流电信号为三相交流相电压信号或三相交流相电流信号。[0013] 优选的是，在步骤2)中，所述坐标变换的方式采用Clarke坐标变换；
[0014] 所述Clarke坐标变换的公式为：
[0015]
[0016] 其中：D a、D b与D c为三相交流电信号的瞬时值，Dα与Dβ为将瞬时值D a、D b与D c进行Clarke坐标变换后得到的两相静止坐标系下的电信号分量。
[0017] 优选的是，在步骤3)中，对所述电信号分量进行反正切计算的公式为：
[0018]
[0019] 其中：y为所述输出信号值，Dα与Dβ为将瞬时值D a、D b与D c进行Clarke坐标变换后得到的两相静止坐标系下的电信号分量。
[0020] 优选的是，所述采样周期大于采样误差且小于三相交流电信号的周期。[0021] 进一步优选的是，在步骤5)中，判断所述周期函数在一个最小正周期内是增函数还是减函数的方法为：
[0022] 令Δy＝y(n)-y(n-1)，其中，y(n)与y(n-1)分别为三相交流电信号中某一相电信号的一个最小正周期内相邻两次采样时刻得到的三相交流电信号的瞬时值对应的输出信号值，
[0023] 若0＜Δy＜2π，则所述周期函数在一个最小正周期内为增函数；若-2π＜Δy ＜0，则所述周期函数在一个最小正周期内为减函数。
[0024] 进一步优选的是，所述采样周期小于或等于三相交流电信号的周期的0.1倍。[0025] 优选的是，
所述步骤1)还包括对所述一组瞬时值进行标幺化处理，标幺化处理的公式为：
[0026] d x＝D x/d max (3)
[0027] 其中：x为a、b、c，D a、D b与D c为三相交流电信号的瞬时值，d max为三相交流电信号
的最大值，d
a 、d
b
与d
c
为三相交流电信号的瞬时值的标幺值。
[0028] 优选的是，所述步骤3)还包括对所述一个输出信号值进行标幺化处理，标幺化处理的公式为：
[0029] y*＝y/2π(4)
[0030] 其中，y为所述输出信号值，y*为所述输出信号值的标幺值。
[0031] 本发明同时提供一种三相交流电相序检测装置，包括三相交流电采样模块、坐标系变换模块、反正切函数计算模块以及相序方向判断模块；
[0032] 所述三相交流电采样模块用于对三相交流电信号的瞬时值进行实时采样；[0033] 所述坐标系变换模块用于将三相交流电采样模块实时采样得到的三相静止坐标系下的至少两组的三相交流电信号的瞬时值分别转换为两相静止坐标系下的电信号分量，并将其实时传输至反正切函数计算模块；
[0034] 所述反正切函数计算模块用于分别对所述电信号分量进行反正切计算，得出至少两个的输出信号值，并将其实时输出至相序方向判断模块；
[0035] 所述相序方向判断模块用于根据所述至少两个的输出信号值组成的周期函数在
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