專利名稱：三相交流電相序檢測方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電學技術領域，涉及三相交流電，尤其是涉及一種三相交流電相序檢 測方法及其裝置。
背景技術：
在三相用電設備應用領域中，三相交流電的相序?qū)τ秒娫O備的正常運行有著重要 的影響，很多情況下不允許出現(xiàn)相反的供電相序。以三相交流電拖動的電力傳動設備為例， 如行車、吊車、電梯等起重設備等，交流電機拖動的設備通過改變電動機供電電壓的相序來 控制傳動設備的運轉(zhuǎn)方向。在正常運行中，一旦相序反相，運轉(zhuǎn)方向也將發(fā)生改變，因此在 傳動設備的控制中必需引入相序的檢測，否則會造成設備故障，甚至人身傷害。因此，三相 電相序的正確檢測是很多三相用電設備的基本要求。現(xiàn)有技術中，對于相序檢測及保護的電路結構較為復雜，造價成本高，并且在實際 應用時安全性較差?，F(xiàn)有相序測量技術中主要有兩種方法方法一通過相序測量裝置構 造不平衡負載，導致相序檢測電路三相負載各相電壓不平衡，同時將不平衡電壓的大小關 系通過顯示器件體現(xiàn)出來，由于相序不同時，同樣兩相負載上的相電壓大小關系相反，據(jù)此 可以判斷相序。這種方法在三相嚴重不平衡時，可能引起誤判。方法二 利用三相交流電瞬 時電壓波形的特征，在預定的時間隔交替掃描各相位；借助一種合適的預定的測算法來測 算測量值，僅僅測算兩個時刻的測量值的符號來確定相序，以大約3倍于電網(wǎng)頻率的測量 頻率來測量三相電網(wǎng)信號，根據(jù)兩個采樣時刻的測量值符號信息，即可判斷相序的正反，這 種方法本質(zhì)上是基于波形特征的，波形的好壞對測量結果的準確性有影響。為此，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻 公開了一種三相電源相序檢測及斷相保護電路[申請?zhí)?200620045859. 5]，包括三相電路 處理信號、放大信號和觸發(fā)信號，其中三相電路信號處理電路為三相電源B、A、C三相分別 經(jīng)二極管Dl、D2、D3半波整流，再經(jīng)電阻Rl、R2、R3衰減，通過由穩(wěn)壓管D4、D5、D6與電阻 R4、R5、R6組成的穩(wěn)壓電路削波后輸出接近矩形的脈沖信號，送至數(shù)字集成IC，輸出一個寬 度約3MS(50周交流電)的矩形負脈沖，矩形負脈沖的前沿正好與B相正弦波過零點同步， 負脈沖經(jīng)過放大電路觸發(fā)觸發(fā)電路控制三相負載。如果接錯相序或是斷相，雙向可控硅SCR 均不會開通，負載端將無電，避免了故障。還有人發(fā)明了一種三相交流電相序判斷方法和裝 置[申請?zhí)?02118647. 2]，該方案根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向確定三相交流電的相序，旋 轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向通過采集三相實時電壓/電流信號，求取電壓/電流旋轉(zhuǎn)矢量的相角 差，計算一定時間間隔之間的旋轉(zhuǎn)矢量相角差，根據(jù)所計算的旋轉(zhuǎn)矢量相角差的符號確定 旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向可通過計算在一個市電周期之間的旋轉(zhuǎn)矢 量相角差確定，旋轉(zhuǎn)矢量角可根據(jù)反三角函數(shù)計算，其所處象限值由坐標變換后的兩相值 的極性判別，相角差經(jīng)濾波處理或求平均值后可以得到準確穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。上述方案雖然實現(xiàn)了相序檢測，但是仍然存在著判斷過程復雜，判斷電路復雜，成 本較高等技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種基于典型數(shù)據(jù)所對應的時刻的大小來判 斷三相交流電的相序，實用可靠、抗干擾能力強的三相交流電相序檢測方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種設計合理，結構簡單，易于實施，設備成本較低的三 相交流電相序檢測裝置。為達到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術方案本三相交流電相序檢測方法，其特 征在于，本檢測方法的檢測過程如下a、信號采集分別采集三相用電設備各相電信號或者分別采集連接在三相用電設 備上的三相交流電源各相電信號，所采集到的電信號即為A相信號、B相信號和C相信號；b、信號處理將A相信號、B相信號和C相信號按一定時序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得 與所述電信號相對應的數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號，將A相數(shù) 字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號分別存儲在A存儲單元、B存儲單元和C存儲單元；C、相序判斷由處理器分別讀取A存儲單元、B存儲單元和C存儲單元的上述數(shù)字 信號中的典型數(shù)據(jù)，并由處理器計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻，即Ta、Tb和Tc，然后處理 器根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序，若Ta < Tb < Tc、或Tb < Tc < Ta、或Tc < Ta < Tb， 則判斷為正相序，若Ta < Tc < Tb、或Tc < Tb < Ta、或Tb < Ta < Tc，則判斷為反相序。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的A相信號、B相信號和C相信號為由 電壓信號或電流信號。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的A相信號、B相信號和C相信號分別 由A相采樣單元、B相采樣單元和C相采樣單元采集。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的A相采樣單元、B相采樣單元和C相 采樣單元為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中的任意一種。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的典型數(shù)據(jù)為過零點、最大值或最小 值中的任意一項。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的A相信號、B相信號和C相信號分別 通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器按一定時序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得相對應的A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信 號和C相數(shù)字信號。上述的三相交流電相序檢測方法是在下述裝置中實現(xiàn)的三相交流電相序檢測裝 置，其特征在于，本裝置包括連接在三相用電設備或者三相交流電源上用于采集各相電信 號的A相采樣單元、B相采樣單元和C相采樣單元，所述的A相采樣單元、B相采樣單元和C 相采樣單元分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接且模/數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⑺鲭娦盘柊匆欢〞r序進行 模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得與所述電信號相對應的數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相 數(shù)字信號，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與用于存儲A相數(shù)字信號的A存儲單元、用于存儲B相數(shù)字 信號的B存儲單元和用于存儲C相數(shù)字信號的C存儲單元相連接，處理器與A存儲單元、B 存儲單元和C存儲單元相連接，且處理器能夠分別讀取A存儲單元、B存儲單元和C存儲單 元的上述數(shù)字信號中的典型數(shù)據(jù)并由處理器計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻，即Ta、Tb和 Tc，所述的處理器包括能夠根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序的排序單元和連接在排序單 元上能夠根據(jù)排序結果判斷正相序或反相序的判斷單元，并且若Ta < Tb < Tc、或Tb < Tc< Ta、或Tc < Ta < Tb，則判斷單元判斷為正相序，若Ta < Tc < Tb、或Tc < Tb < Ta、或 Tb < Ta < Tc，則判斷單元判斷為反相序。在上述的三相交流電相序檢測方法中，所述的A相采樣單元、B相采樣單元和C相 采樣單元為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中的任意一種。與現(xiàn)有的技術相比，本三相交流電相序檢測方法及其裝置的優(yōu)點在于1、在電網(wǎng) 周期任意時刻都可以實時體現(xiàn)相序狀態(tài)，相序判斷及時有效，而且實現(xiàn)了三相電網(wǎng)嚴重畸 變條件下對相序的準確檢測，提高用電安全性。2、當應用于數(shù)字控制領域時，將有效的簡化 外圍硬件判斷電路。3、相序檢測方法簡單實用，抗干擾能力強，為三相用電設備或者三相交 流電源提供了快速準確的三相交流電相序信息。


圖1是本發(fā)明提供的結構框圖。圖中，三相用電設備1、三相交流電源2、A存儲單元31、B存儲單元32、C存儲單元 33、處理器4、排序單元41、判斷單元42、A相采樣單元51、B相采樣單元52、C相采樣單元 53、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器6。
具體實施例方式本三相交流電相序檢測方法檢測過程如下a、信號采集分別采集三相用電設備1各相電信號或者分別采集連接在三相用電 設備1上的三相交流電源2各相電信號，所采集到的電信號即為A相信號、B相信號和C相信號。這里的A相信號、B相信號和C相信號為由電壓信號或電流信號。A相信號、B相 信號和C相信號分別由A相采樣單元51、B相采樣單元52和C相采樣單元53采集。A相 采樣單元51、B相采樣單元52和C相采樣單元53為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中 的任意一種。b、信號處理將A相信號、B相信號和C相信號按一定時序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得 與所述電信號相對應的數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號，將A相 數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號分別存儲在A存儲單元31、B存儲單元32和C存 儲單元33。這里的A相信號、B相信號和C相信號分別通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器6按一定時序進行 模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得相對應的A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號。C、相序判斷由處理器4分別讀取A存儲單元31、B存儲單元32和C存儲單元33 的上述數(shù)字信號中的典型數(shù)據(jù)，并由處理器4計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻，即Ta、Tb和 Tc，然后處理器4根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序，若Ta < Tb < Tc、或Tb < Tc < Ta、或 Tc < Ta < Tb，則判斷為正相序，若 Ta < Tc < Tb、或 Tc < Tb < Ta、或 Tb < Ta < Tc，則判 斷為反相序。這里的典型數(shù)據(jù)為過零點、最大值或最小值中的任意一項。當然，根據(jù)實際情況可 以選取其他數(shù)值。如圖1所示，本三相交流電相序檢測裝置包括連接在三相用電設備1或者三相交流電源2上用于采集各相電信號的A相采樣單元51、B相采樣單元52和C相采樣單元53。 A相采樣單元51、B相采樣單元52和C相采樣單元53分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器6相連接且模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器6能夠?qū)⑺鲭娦盘柊匆欢〞r序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得與所述電信號相對應的 數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號。A相采樣單元51、B相采樣單 元52和C相采樣單元53為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中的任意一種。模/數(shù)轉(zhuǎn) 換器6與用于存儲A相數(shù)字信號的A存儲單元31、用于存儲B相數(shù)字信號的B存儲單元32 和用于存儲C相數(shù)字信號的C存儲單元33相連接。處理器4與A存儲單元31、B存儲單元32和C存儲單元33相連接，且處理器4能 夠分別讀取A存儲單元31、B存儲單元32和C存儲單元33的上述數(shù)字信號中的典型數(shù)據(jù) 并由處理器4計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻，即Ta、Tb和Tc，所述的處理器4包括能夠 根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序的排序單元41和連接在排序單元41上能夠根據(jù)排序結 果判斷正相序或反相序的判斷單元42，并且若Ta < Tb < Tc、或Tb < Tc < Ta、或Tc < Ta < Tb，則判斷單元42判斷為正相序，若Ta < Tc < Tb、或Tc < Tb < Ta、或Tb < Ta < Tc， 則判斷單元42判斷為反相序。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領 域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。盡管本文較多地使用了三相用電設備1、三相交流電源2、A存儲單元31、B存儲單 元32、C存儲單元33、處理器4、排序單元41、判斷單元42、A相采樣單元51、B相采樣單元 52、C相采樣單元53、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器6等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這 些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制 都是與本發(fā)明精神相違背的。
權利要求
1.一種三相交流電相序檢測方法，其特征在于，本檢測方法的檢測過程如下a、信號采集分別采集三相用電設備(1)各相電信號或者分別采集連接在三相用電設 備⑴上的三相交流電源⑵各相電信號，所采集到的電信號即為A相信號、B相信號和C 相信號；b、信號處理將A相信號、B相信號和C相信號按一定時序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得與所 述電信號相對應的數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號，將A相數(shù)字 信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號分別存儲在A存儲單元(31)、B存儲單元(32)和C存 儲單元(33)；c、相序判斷由處理器(4)分別讀取A存儲單元(31)、B存儲單元(32)和C存儲單 元(33)的上述數(shù)字信號中的典型數(shù)據(jù)，并由處理器(4)計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻， 即Ta、Tb和Tc，然后處理器(4)根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序，若Ta < Tb < Tc、或Tb<Tc < Ta、或 Tc < Ta < Tb，則判斷為正相序，若 Ta < Tc < Tb、或 Tc < Tb < Ta、或 Tb<Ta < Tc，則判斷為反相序。
2.根據(jù)權利要求1所述的三相交流電相序檢測方法，其特征在于，所述的A相信號、B 相信號和C相信號為由電壓信號或電流信號。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的三相交流電相序檢測方法，其特征在于，所述的A相信 號、B相信號和C相信號分別由A相采樣單元(51)、B相采樣單元(52)和C相采樣單元(53) 采集。
4.根據(jù)權利要求3所述的三相交流電相序檢測方法，其特征在于，所述的A相采樣單元 (51)、B相采樣單元(52)和C相采樣單元(53)為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中的任意一種。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的三相交流電相序檢測方法，其特征在于，所述的典型數(shù)據(jù) 為過零點、最大值或最小值中的任意一項。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的三相交流電相序檢測方法，其特征在于，所述的A相信 號、B相信號和C相信號分別通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)按一定時序進行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而獲得相 對應的A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字信號。
7.—種三相交流電相序檢測裝置，其特征在于，本裝置包括連接在三相用電設備(1) 或者三相交流電源(2)上用于采集各相電信號的A相采樣單元(51)、B相采樣單元(52)和 C相采樣單元(53)，所述的A相采樣單元(51)、B相采樣單元(52)和C相采樣單元(53)分 別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)相連接且模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)能夠?qū)⑺鲭娦盘柊匆欢〞r序進行模數(shù) 轉(zhuǎn)換從而獲得與所述電信號相對應的數(shù)字信號，即A相數(shù)字信號、B相數(shù)字信號和C相數(shù)字 信號，所述的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)與用于存儲A相數(shù)字信號的A存儲單元(31)、用于存儲B相 數(shù)字信號的B存儲單元(32)和用于存儲C相數(shù)字信號的C存儲單元(33)相連接，處理器 ⑷與A存儲單元(31)、B存儲單元(32)和C存儲單元(33)相連接，且處理器⑷能夠分 別讀取A存儲單元(31)、B存儲單元(32)和C存儲單元(33)的上述數(shù)字信號中的典型數(shù) 據(jù)并由處理器(4)計算所述典型數(shù)據(jù)所對應的時刻，即Ta、Tb和Tc，所述的處理器(4)包括 能夠根據(jù)Ta、Tb和Tc的大小進行排序的排序單元(41)和連接在排序單元(41)上能夠根 據(jù)排序結果判斷正相序或反相序的判斷單元(42)，并且若Ta < Tb < Tc、或Tb < Tc < Ta、 或Tc < Ta < Tb，則判斷單元(42)判斷為正相序，若Ta < Tc < Tb、或Tc < Tb < Ta、或Tb < Ta < Tc，則判斷單元(42)判斷為反相序。
8.根據(jù)權利要求7所述的三相交流電相序檢測裝置，其特征在于，所述的A相采樣單元 (51)、B相采樣單元(52)和C相采樣單元(53)為電壓互感器、電流互感器和分壓電阻中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明屬于電學技術領域，涉及一種三相交流電相序檢測方法及其裝置。它解決了現(xiàn)有技術相序判斷過程復雜，判斷電路復雜，成本較高等技術問題。本檢測方法的檢測過程如下a、信號采集；b、信號處理；c、相序判斷。檢測裝置包括連接在三相用電設備或者三相交流電源上用于采集各相電信號的A相采樣單元、B相采樣單元和C相采樣單元，處理器、排序單元、判斷單元、A相采樣單元、B相采樣單元、C相采樣單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器等零部件。其優(yōu)點在于1、電網(wǎng)周期任意時刻都可以實時體現(xiàn)相序狀態(tài)，相序判斷及時有效，提高用電安全性。2、應用于數(shù)字控制領域時，將有效的簡化外圍硬件判斷電路。3、相序檢測方法簡單實用，抗干擾能力強。
文檔編號G01R29/18GK102004193SQ20101028692
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月14日 優(yōu)先權日2010年9月14日
發(fā)明者徐國治 申請人:徐國治