CN103543328A - 测量电量的测量系统、包括其的变电站及相关测量方法 - Google Patents

Abstract

此测量系统（20）能够测量关于电力装置的至少一个电量。电力装置包括能够使三相交流电流能够流动的三个电导线。测量系统包括：用于测量每个电导线的电压的电压测量元件（66），每个电导线与交流电网络的各个相关联；能够接收测量电压值的信息处理单元（68）；以及三个电流传感器（76A、......76N），每个电流传感器能够测量在相应电导线中流动的电流强度。处理单元（68）包括用于以预定方式将第一测量电压与三个相当中的第一相关联的关联装置（103），以及用于识别与两个其他测量电压的每个对应的相的第一识别设备（101）。处理单元（68）包括用于识别与三个测量强度的每个对应的相的第二识别设备（125A、......、125N）。

Description

测量电量的测量系统、包括其的变电站及相关测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量相对于电力装置的至少一个电量的测量系统，其中电力装置包括能够使三相交流电流能够流通的电导线（conductor）。

此测量系统包括：电压测量元件，用于测量每个电导线的电压，每个电导线与交流电网络的各相关联；能够接收所测量的电压值的信息处理单元；及三个电流传感器，每个电流传感器能够测量在相应电导线中流过的电流强度。

此发明还涉及一种用于将具有第一交流电压的电流转换为具有第二交流电压的电流的变电站，该变电站包括这种测量系统。

此发明还涉及一种用于使用这种测量系统来测量至少一个电量的测量方法。

背景技术

从文献US7,425,778B2已知一种上述类型的测量系统。该测量系统属于一种连接至变压器的初级和次级的差动保护继电器。此测量系统具体使得可以检测在差动保护继电器的输入上的相之间的连接的可能相交（crossing）。大意是，测量系统的信息处理单元计算负序电流作为正序电流的百分比，并且当负序电流量大于诸如10%的比率的预定义比率时声明连接错误。

然而，在适用的情况下，这种测量系统仅指示一个连接错误，而不提供进一步的信息。

因此本发明的目的是提出一种测量相对于多相电力装置的至少一个电量的测量系统，使得可以识别与每一个所测量的电压对应的相。

发明内容

大意是，本发明的主题涉及一种上述类型的测量系统，其特征在于处理单元包括：关联装置，用于用预定方式将第一测量电压与三相当中的第一相关联；第一识别设备，用于识别与两个其它测量电压的每个对应的相；及第二识别设备，用于识别与三个测量强度的每个对应的相。

根据本发明的其他有利方面，测量系统包括单独采用或根据所有技术上可采纳的组合的、以下特征的一个或若干：

-第一识别设备包括用于确定三个测量电压的每个的菲涅耳矢量的第一装置，第一装置用于经由两个其他测量电压当中的一个的菲涅耳矢量的第一旋转来计算图像矢量，以及用于将图像矢量与第一测量电压的菲涅耳矢量进行比较的第一比较装置；

-将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且第一旋转的角度值取决于要识别的相的索引k_p，第一旋转的角度值更优选地等于(k_p-1)x120；

-第二识别设备包括用于确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量的第二确定装置，用于经由三个测量强度的菲涅耳矢量的第二旋转来计算三个图像矢量的第二计算装置，以及用于将每个图像矢量与参考轴之间的角度值与角度值的预定间隔进行比较的第二比较装置；

-将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且其中第二旋转的角度值取决于测量强度的索引k_p；

-第二旋转的角度值等于((k_p-1)x120°)-R，其中R表示第一测量电压的菲涅耳矢量与参考轴之间的角度值；

-第二识别设备包括用于确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量的第二确定装置，以及用于对每个测量强度，将所述测量强度的菲涅耳矢量的坐标与各个测量电压的菲涅耳矢量的坐标进行比较的第三比较装置；

-测量系统进一步包括用于指示识别的结束的指示设备，当第一设备识别出与测量电压的每个对应的相时能够发射诸如第一发光信号的第一信号；以及

-为包括能够使交流电流能够流过的初级电导线和次级电导线的电力装置提供测量系统，每个次级电导线电连接至相应的初级电导线，初级导线和相应的次级导线具有基本上相同的交流电压，

其中测量系统包括：

-包括电压测量元件的初级模块，电压测量元件能够测量每个初级导线的电压，

-包括三个电流传感器的至少一个次级模块，每个电流传感器能够测量在相应次级导线中流过的电流的强度，该或每个次级模块通过相应的数据链路连接至初级模块，

初级模块进一步包括用于向该或每个次级模块的无线接收器发射包含测量的电压值的第一消息的发射装置，

该或每个次级模块包括用于接收第一消息的接收装置，以及

测量系统包括用于该测量强度关于测量电压的时间同步的装置。

本发明的主题还涉及一种变电站，用于将具有第一三相交流电压的电流转换为具有第二三相交流电压的电流，该变电站包括：

-包括能够连接至电力网的输入电导线的第一板，每个输入导线与第一交流电压的各个相关联，

-包括初级输出电导线和次级输出电导线的第二板，每个次级输出电导线电连接至相应的初级输出导线，每个输出导线与第二交流电压的相应相关联，

-连接在第一板和第二板之间的变压器，能够将第一交流电压变换为第二交流电压，以及

-测量系统，测量相对于第二板的至少一个电量，

其特征在于测量系统如上文所定义。

本发明的主题还涉及一种用于测量相对于电力装置的至少一个电量的测量方法，其中所述电力装置包括能够使三相交流电流能够流动的电导线，该方法包括以下步骤：

-通过电压测量元件测量每个电导线的电压，每个电导线与交流网络的各个相关联，

-通过信息处理单元接收测量电压的值，

该测量方法的特征在于它进一步包括以下步骤：

-通过信息处理单元用预定方式将第一测量电压与三个相当中的第一相关联，

-通过第一识别设备识别与两个其他测量电压的每个对应的相，

-通过三个电流传感器测量在每个电导线中流过的电流的强度，以及

-通过第二识别设备识别与三个测量强度的每个对应的相。

根据本发明的其他有利方面，该测量方法包括单独采用或根据所有技术上可采纳的组合的、以下特征的一个或若干：

-识别与三个测量强度的每个对应的相的步骤包括：确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量，经由三个测量强度的菲涅耳矢量的第二旋转计算三个图像矢量，以及将每个图像矢量与参考轴之间的角度值与角度值的预定间隔进行比较；以及

-将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且其中第二旋转的角度值取决于测量强度的索引k_p，第二旋转的角度值更优选地等于((k_p-1)x120°)-R，其中R表示第一测量电压的菲涅耳矢量与参考轴之间的角度值。

附图说明

通过阅读仅利用非限制的示例提供的并参照附图的以下描述，本发明的这些特征和优点将显现，其中：

-图1是变电站的图解表示，其中变电站包括第一板，通过变压器的中介连接至第一板的第二板，以及测量相对于第二板的至少一个电量的测量系统，

-图2是图1的测量系统的图解表示，该测量系统包括用于测量电压的初级模块、用于测量强度的多个次级模块以及中央模块，

-图3是图2的次级模块的图解表示，

-图4是测量的电压和电流的菲涅耳表示，

-图5是关于识别与每个测量电压对应的相的、用于测量的测量方法的步骤的流程图，

-图6是根据本发明的第一实施例的、关于识别与每个测量强度对应的相的测量方法的步骤的流程图，以及

-图7是根据本发明的第二实施例的类似于图6的视图。

具体实施方式

在图1中，连接至电力网12的变电站10包括第一板14，第二板16，连接在第一板和第二板之间的变压器18，以及用于测量诸如与第二板16关联的交流电压和/或交流电流的值的、相对于第二板16的至少一个电量的测量系统20。

变电站10能够将由网络12传递的并具有第一交流电压的电流转换为具有第二交流电压的电流。

电力网12是中压网络，即其电压大于1000伏并少于50000伏的网络。因而第一三相电压是中压。

替换地，网络12是三相交流电网络。电力网12是高压网络，即其电压大于50000伏的网络。换言之，第一三相电压是高压。

替换地，电力网12是中压网络，即其电压大于1000伏并少于50000伏的网络。那么第一三相电压是中压。

第一板14包括若干输入22，每个输入22包括第一输入导线24A、24B，第二输入导线26A、26B和第三输入导线28A、28B。每个第一、第二、第三输入导线24A、24B、26A、26B、28A、28B通过各自的输入断路器32的中介来连接至电力网。在相应的输入导线24A、24B、26A、26B、28A、28B中流过的三相电流具有第一三相电压。

第二板16包括第一初级导线34、第二初级导线36、第三初级导线38和第四初级导线39，以及多个（N个）的输出40A、40B、......40N，即第一输出40A、第二输出40B、......、第N输出40N，每个输出40A、40B、......、40N能够传递三相电压。

每个输出40A、40B、40N是低压输出，即其输出电压少于1000伏。那么第二三相电压是低压。

替换地，每个输出40A、40B、......、40N是中压输出，即其输出电压大于1000伏并少于50000伏。换言之，第二三相电压是中压。

第一输出40A包括第一次级导线42A、第二次级导线44A、第三次级导线46A和第四次级导线48A和三个输出断路器50。第一、第二和第三次级导线42A、42B、42C分别通过相应输出断路器50的中介来连接至第一、第二和第三初级导线34、36、38。第四次级导线48A直接连接至第四初级导线39。

初级输出导线34、36、38和相应的次级输出导线42A、44A、46A具有基本上相同的电压，即分别是与第二三相电压的三相对应的第一电压V1、第二电压V2和第三电压V3。初级导线34、36、38和次级输出导线42A、44A、46A的三相电压具有频率F_voltage和周期P_voltage。

其他输出40B、......40N与上述第一输出40A相同，并且通过每次用关于元件的参考号的相应字母B、......、N来替代字母A，包括相同元件。

变压器18能够将具有第一交流电压的来自电力网的电流转换为传递到第二板16的并具有第二交流电压的电流。变压器18包括连接至第一板14的初级绕组52和连接至第二板16的次级绕组54。

测量系统20能够测量每个次级输出导线42A、44A、46A、......46N的电压。

此外，测量系统20能够测量在每个次级输出导线42A、44A、46A、......46N中流过的电流的强度。

在图2中可见，测量系统20包括初级模块60、多个（N个）的次级模块62A、62B、......、62N，（即第一次级模块62A、未示出的第二次级模块62B、......和第N次级模块62N），以及中央模块（centralising module）64。每个次级模块62A、......、62N通过未示出的一个相应数据链路连接至初级模块60。

初级模块60包括用于测量相应初级导线34、36、38的电压的电压测量元件66，以及信息处理单元68。初级模块60进一步包括无线收发器70、无线天线72（当将初级模块连接至次级模块的数据链路是无线链路时），以及用于电压测量元件、信息处理单元和无线收发器的供电的供应部件74。

可替换地，当将初级模块连接至次级模块的数据链路是红外链路时，初级模块60包括红外收发器。替换地，当将初级模块连接至次级模块的数据链路是光纤时，初级模块60包括光收发器。再次可替换地，当将初级模块连接至次级模块的数据链路是双绞线或载波电流链路或者任何其他电隔离链路时，初级模块60包括电收发器。

对于第一次级导线42A、第二次级导线44A和第三次级导线46A的每个，第一次级模块62A包括在相应次级导线42A、44A、46A中流过的电流强度的传感器（transducer）76A。当将第一次级模块连接至初级模块的数据链路是无线链路时，第一次级模块62A包括信息处理单元78A、无线收发器80A和无线天线82A。

可替换地，当将第一次级模块连接初级模块的数据链路是红外链路时，第一次级模块62A包括红外收发器。可替换地，当将第一次级模块连接初级模块的数据链路是光纤时，第一次级模块62A包括光收发器。替换地还有，当将第一次级模块连接至初级模块的数据链接是双绞线或经由载波电流的链路或者任何其他电隔离链路时，第一次级模块62A包括电收发器。

第一次级模块62A进一步包括用于向信息处理单元和无线收发器供电的供应部件84A。通过唯一的数字，也被称为标识符，来标识第一次级模块62A。

其他次级模块62B、......62N与上述第一次级模块62A相同，并且通过每次用关于元件的参考号的相应字母B、......、N来替代字母A而包括相同元件。其他次级模块62B、......、62N的每个也具有唯一标识符。

中央模块64包括信息处理单元86、数据库88和人机接口90。中央模块64包括无线收发器92、无线天线94和用于向信息处理单元、数据库、人机接口及无线收发器供电的供应部件96。

电压测量元件66能够测量第一初级导线34的第一电压Va、第二初级导线36的第二电压Vb和第三初级导线38的第三电压Vc。电压测量元件66还能够测量流过初级导线34、36、38的三相电压的频率F_voltage。

信息处理单元68包括处理器98和能够存储第一识别应用101的存储器100，其中第一识别应用101用于识别与每个测量的电压Va、Vb、Vc对应的相。

存储器100能够存储第一采样软件102，用于使用预定的采样周期P_samp在电压周期P_voltage上对所测量的电压Va、Vb、Vc的值进行采样。所测量的电压Va、Vb、Vc的样本分别被表示为Va_m、Vb_m、Vc_m，其中m是在1和N_samp之间变化的样本索引，N_samp是表示与采样频率F_samp对应的、在电压周期P_voltage上的电压样本的数目的整数。N_samp也被称为样本数目。

存储器100能够存储关联软件103，用于通过认为测量电压Va等于V1，而用预定方式将第一测量电压Va与第一相关联。存储器100能够存储第一确定软件104，用于确定每个测量电压的样本Va_m、Vb_m、Vc_m的K个变换系数，K是大于或等于1的整数。

例如，该变换是傅立叶变换，并且第一确定软件104能够计算每个测量电压Va、Vb、Vc的样本Va_m、Vb_m、Vc_m的傅立叶级数分解的K个系数Re_k(Vj)、Im_k(Vj)，其中k在1和K之间，并且j分别等于a、b和c。

系数Re_k(Vj)和Im_k(Vj)满足下面的等式，k在1和K之间：

$\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)=\underset{m=1}{\overset{N_{\mathrm{samp}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Vj}}_m\×\cos (2\×\mathrm{\Π}{\×F}_{\mathrm{voltage}}\×k\×m\×T)---\left(1\right)$

$\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)=\underset{m=1}{\overset{N_{\mathrm{samp}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Vj}}_m\×\sin (2\×\mathrm{\Π}\×F_{\mathrm{voltage}}\×k\×m\×T)---\left(2\right)$

其中T表示采样周期，也被表示为P_samp。

第一系数Re_1(Vj)和Im_1(Vj)也被称为谐波系数，并且分别与相应的测量电压Vj的菲涅耳（Fresnet）矢量的X轴和Y轴对应。

第一确定软件104从而形成了用于确定三个测量电压的每个的菲涅耳矢量的软件。

在下文中，符号Va、Vb、Vc、V1、V2、V3一般地（indifferently）用于相应电压和与此电压关联的菲涅耳矢量。

存储器100还能够存储第一计算软件105，用于经由除第一测量电压Va之外的两个测量电压Vb、Vc当中的电压的菲涅耳矢量的第一旋转，计算图像矢量Ph_θ1(Vj)，j等于b或c。那么使用第一计算软件105计算的图像矢量Ph_θ1(Vj)满足下面的等式：

Ph_θ1(Vj)=[cos(θ1)×Re(Vj)-sin(θ1)×Im(Vj)]+i×[cos(θ1)×Im(Vj)+sin(θ1)×Re(Vj)]

(3)

存储器100还能够存储第一比较软件106，用于将每个图像矢量Ph_θ1(Vj)与第一测量电压Va的菲涅耳矢量进行比较。

第一确定软件104、第一计算软件105和第一比较软件106形成第一识别应用101，在通过关联软件103用预定方式将第一测量电压与第一相关联的情况下，第一识别应用101能够识别与两个其他测量电压的每个对应的相。

存储器100能够存储发射软件107，用于发射第一消息M1到每个次级模块62A、......62N并用于中央模块64，以及存储分配软件108，用于继续向次级模块62A、......62N分配唯一的记号。

存储器100还能够存储第一指示软件109，用于指示识别的结束，当第一识别应用101识别与每个测量电压对应的相时能够发射诸如第一光信号的第一信号。

第一消息M1具体包含允许经由相应电流传感器76A、......76N测量的强度的样本相对于测量电压的样本的时间同步的信号、采样周期P_samp、以及使用第一确定软件104计算的、直到谐波K的三个电压Va、Vb、Vc的傅立叶级数分解的系数Re_k(Vj)、Im_k(Vj)。

在由本申请的申请人分别于2011年8月4日和2012年5月24日提交的专利申请FR1157170和FR1254796中分别描述了在初级模块和次级模块之间同步的两种可能方法。此同步允许计算在相应次级导线42A、44A、46A中流过的电流的电能。

第一消息M1还包含应该被批准在接收第一消息M1之后向中央模块64发射它的第二消息的次级模块的标识符。使用分配软件108来确定被批准发射它的测量信息的次级模块的标识符，在第一消息M1中包含的模块的标识符使得可以指定向其分配了唯一记号的次级模块。

无线收发器70遵照基于标准IEEE-802.15.4的紫蜂通信协议。可替换地，无线收发器70遵照标准IEEE-802.15.1，也被称为蓝牙标准，或者遵照标准IEEE-802.15.2。还有可替换地，无线收发器70遵照也被称为WiFi标准的标准IEEE-802-11，或者任何其他专用的无线协议。

无线天线72适于向次级模块的天线82A、......、82N以及中央模块的天线94发射无线信号，并且还用于从所述天线82A、......、82N、94接收无线信号。换言之，初级模块60通过相应的无线链路连接至次级模块62A、......、62N的每个以及连接至中央模块64。

供应部件74能够使用流过初级导线34、36、38的三相电压，对电压测量元件66、信息处理单元68和无线收发器70供电。

第一次级模块62A的每个强度传感器76A能够测量在第一输出次级导线42A中流过的第一强度I1A、在第二输出次级导线44A中流过的第二强度I2A和在第三输出次级导线46A中流过的第三强度I3A当中的各个强度。

每个强度传感器76A，也被称为电流传感器，包括被布置在相应次级输出导线42A、44A、46A周围的第一线圈110A，以及被布置在第一线圈周围的第一绕组112A，如图3中所示。通过相应次级输出导线的电流的流过能够生成与第一绕组112A中的电流强度成比例的感生电流。第一线圈110A是Rogowski线圈。第一线圈110A更优选地是开路线圈，以便于它在相应导线周围的布置。

对于每个电流传感器76A，通过相应次级输出导线的电流的流过能够生成与第一绕组112A中的电流强度成比例的信号。

在图2中可见的信息处理单元78A包括数据处理器114A，以及与数据处理器关联的并且能够存储第二采样软件118A的存储器116A，其中第二采样软件118A用于在电压周期P_voltage上对测量的第一、第二和第三强度IxA、IyA、IzA的值采样。出于简化的理由，在下文中强度IxA、IyA、IzA由Ix、Iy、Iz表示。

存储器116A能够存储用于接收第一消息M1的接收软件119A，用于每个电流传感器76A关于电压测量元件66的时间同步的同步软件120A。存储器116A能够存储第二确定软件121A，用于确定每个测量强度的样本Ix_m、Iy_m、Iz_m的变换的K个系数，K大于或等于1。在所述实施例中，变换是傅立叶变换，并且第二确定软件121A能够计算每个测量强度Ix、Iy、Iz的样本Ix_m、Iy_m、Iz_m的傅立叶级数分解的K个系数Re_k(Ij)、Im_k(Ij)，其中k在1和K之间并且j分别等于x、y和z。

系数Re_k(Ij)和Im_k(Ij)满足下面的等式，k在1和K之间：

$\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{Ij}\right)=\underset{m=1}{\overset{N_{\mathrm{samp}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Ij}}_m\×\cos (2\×\mathrm{\Π}\×F_{\mathrm{voltage}}\×k\×m\×T)---\left(4\right)$

$\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{Ij}\right)=\underset{m=1}{\overset{N_{\mathrm{samp}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Ij}}_m\×\sin (2\×\mathrm{\Π}\×F_{\mathrm{voltage}}\×k\×m\×T)---\left(5\right)$

其中T表示采样周期，也被表示为P_samp。

第一系数Re_1(Ij)和Im_1(Ij)也被称为谐波系数，并且分别与相应的测量强度Vj的菲涅耳矢量的X轴和Y轴对应。

第二确定软件121A从而形成了用于确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量的软件。

在下文中，符号Ix、Iy、Iz、I1、I2、I3一般地用于相应强度和与此强度关联的菲涅耳矢量。

存储器116A能够存储第二计算软件122A，用于经由三个测量强度Ix、Iy、Iz的菲涅耳矢量的第二旋转来计算三个图像矢量Ph_θ2(Ij)，j等于x、y和z。

那么使用第二计算软件122A计算的图像矢量Ph_θ2(Ij)满足下面的等式：

Ph_θ2(Ij)=[cos(θ2)×Re(Ij)-sin(θ2)×Im(Ij)]+i×[cos(θ2)×Im(Ij)+sin(θ2)×Re(Ij)]

(6)

存储器116还能够存储第二比较软件124A，用于将每个图像矢量Ph_θ2(Ij)和在图4中可见的参考轴X之间的角度值与预定的角度值间隔进行比较。

第二确定软件121A、第二计算软件122A和第二比较软件124A形成了用于识别与三个测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相的第二识别应用125A。

存储器116A还能够存储第二指示软件126A，用于指示识别的结束，当第二识别应用125A识别了与每个测量强度对应的相时能够发射诸如第二光信号的第二信号。

存储器116A能够存储计算软件127A，用于计算在相应次级导线42A、44A、46A中流过的电流的电能E₁+、E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-，并存储发射软件128A，用于向中央模块64发射第二消息M2A。

第二消息M2A包含第一次级模块62A的标识符，通过计算软件123A计算的、用于三相电压的所有三相的有效（active）能量值E₁+、E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-。

无线收发器80A是与无线电收发器70相同的类型。

与无线天线72相同类型的无线天线82A适于从初级模块的天线72并从中央模块的天线94接收无线信号，并且还适于向天线72、94发射无线信号。

在图3中可见的供应部件84A能够向信息处理单元78A和无线收发器80A供电。对于第一次级导线42A、第二次级导线44A和第三次级导线46A的每个，供应部件84A包括被布置在相应次级导线42A、44A、46A周围的第二线圈130A，以及被布置在第二线圈周围的第二绕组132A。在相应次级导线42A、44A、46A中的电流的流过能够在第二绕组132A中生成感生电流。

供应部件84A包括转换器134A，转换器134A连接至第二绕组132A的每个，并且能够向信息处理单元78A和无线收发器80A传递预定电压。每个第二线圈130A是铁线圈。每个第二线圈130A更优选地是开路线圈，以便于它在相应导线周围的布置。

换言之，第二模块62A是通过包括第二线圈130A的供应部件84A的中介而自供电的，其中第二线圈130A适于恢复来自在相应次级导线42A、44A、46A中的电流的流过的磁能。

其他次级模块62B、......、62N的元件以及第二消息M2B、......、M2N分别与上述第一次级模块62A的元件和第二消息M2A相同，并且通过每次用关于子元件的参考号的相应字母B、......、N代替字母A而包括相同的子元件。

在图2中可见的中央模块的信息处理单元86包括数据处理器136，以及与处理器关联的存储器138，存储器138能够存储用于接收第一和第二消息M1、M2A、......、M2N的接收软件140，用于在数据库88中记录包含在所接收的消息M1、M2A、......、M2N中的信息的记录软件142。存储器138能够存储用于处理所述接收的信息的处理软件144，用于显示数据的显示软件146，以及用于向未示出的远程服务器发送数据的传输软件148。

人机接口90包括未示出的显示屏和键盘。可替换地，人机接口90包括触摸感测屏，并且通过显示在屏幕上的触摸感测键的中介来执行数据的键入。替换地，将人机接口经由无线链路移动到移动电话、平板计算机或便携式计算机，其中无线链路诸如符合WiFi标准的链路、符合蓝牙标准的链路、近场链路（也被称为近场通信（NFC））或者无线识别链路（也被称为射频识别（RFID）链路）。

无线收发器92与无线收发器70、80A、......、80N是相同类型。

与无线天线72、82A、......、82N相同类型的无线天线94能够接收来自初级模块的天线72和来自次级模块的天线82A、......、82N的无线信号，并且还能够向所述天线72、82A、......、82N发射无线信号。

现在将使用图5和6来阐明测量系统20的操作。

现在将描述在图5中可见的、初级模块60实施的、用于识别与三个测量电压Va、Vb、Vc的每个对应的相的测量方法的步骤。

在第一步骤150期间，初级模块60被初始化并测量初级导线34、36、38的三相电压的频率F_voltage。三相电压的频率F_voltage等于网络的频率，诸如例如欧洲的50Hz和例如美国的60Hz。

在此第一步骤150期间，初级模块60然后使用它的电压测量元件66来测量第一、第二和第三电压Va、Vb、Vc，并且使用它的第一采样软件102来对电压Va、Vb、Vc的测量值采样。

采样频率F_samp是三相电压的频率F_voltage的倍数，其中三相电压频率等于先前测量的所述三相电压的周期P_voltage的倒数。三相电压的周期P_voltage等于网络的周期，即在欧洲约20ms并且在美国约16.66ms。

在所述实施例中，例如采样频率F_samp具有等于7200Hz的值，那么每20ms的周期的样本数目N_samp等于144。

在步骤150期间，为了优化能量测量的精度，有规律地，诸如每10秒，测量电压的周期P_voltage，以便考虑电压随时间的变化。

在接下来的步骤155期间，关联软件103用预定的方式将第一测量电压Va与第一相关联。换言之，假设第一测量电压Va等于电压V1。

第一确定软件104然后在接下来的步骤160期间使用公式(1)和(2)确定测量电压Va、Vb、Vc的每个的第一系数Re_k(Vj)和Im_k(Vj)，其中j等于a、b或c，并且k在1和K之间。

在此步骤160期间，第一计算软件105使用公式(3)，经由两个其他测量电压当中的一个的菲涅耳矢量的第一旋转来计算图像矢量Ph_θ1(Vj)，其中θ1指定第一旋转的角度。通过将索引k_p与要识别的每个相关联，对于第一相索引k_p是等于1的整数，并且对于两个其他相，采用等于2或3的整数值，第一旋转的角度θ1的值取决于要识别的相的索引k_p。

例如通过下面的等式来定义第一旋转的角度θ1的用度数表示的值：

θ1=(k_p-1)×120°           (7)

第一识别设备101首先寻求识别与第二相对应的测量电压，然后通过推论识别与第三相对应的测量电压。然后第一计算软件105经由两个其他测量电压当中的一个的菲涅耳矢量的第一旋转来计算图像矢量Ph_120(Vj)，诸如与第二测量电压Vb对应的图像矢量。与要识别的第二相关联的索引k_p等于2，并且然后第一旋转的角度θ1等于120°。

在第二测量电压的菲涅耳矢量Vb的120°旋转之后，第一比较软件106将获得的图像矢量Ph_120(Vb)与第一测量电压的菲涅耳矢量V1进行比较。例如，所述比较包括根据以下不等式将图像矢量Ph_120(Vb)的傅立叶级数分解的第一系数与第一测量电压的菲涅耳矢量V1的第一相应系数进行比较：

Re_1(V1)-C1×Mod(V1)<Re_1(Ph_120(Vb))<Re_1(V1)+C1×Mod(V1)   (8)

Im_1(V1)-C1×Mod(V1)<Im_1(Ph_120(Vb))<Im_1(V1)+C1×Mod(V1)   (9)

其中C1是第一因子，并且

Mod(V1)表示第一测量电压的菲涅耳矢量V1的模。

根据不等式(8)和(9)，在X轴上并在Y轴上都进行图像矢量Ph_120(Vb)和第一测量电压的菲涅耳矢量V1之间的比较，带有等于C1乘以第一测量电压V1的菲涅耳矢量的模的第一错误容差。

在所述实施例中，第一因子C1等于0.1，第一错误容差对应于约+/-6°至+/-8°的第一角度容差。

如果满足不等式(8)和(9)，即，如果第二测量电压的菲涅耳矢量Ph_120(Vb)的120°旋转基本上与第一测量电压的菲涅耳矢量V1分不清，那么第一比较软件106在步骤165期间认为第二测量电压Vb对应于第二相，并且通过推论认为第三测量电压Vc对应于第三相。换言之，Vb等于V2，并且Vc等于V3。

第一指示软件109最终在步骤170期间通过发射第一信号（诸如使用未示出的发光二极管的第一发光信号）来用信号通知电压探针的正确定位，以便指示第一识别应用101识别出了与测量电压Va、Vb、Vc的每个对应的相。

如果，在步骤160期间，在通过120°旋转的Vb的图像矢量Ph_120(Vb)和第一测量电压的菲涅耳矢量V1之间的、根据不等式(8)和(9)的比较结果是否定的，那么第一计算软件在步骤175期间用类似的方式经由第三测量电压的菲涅耳矢量Vc的第一旋转120°来计算图像矢量Ph_120(Vc)，并且第一比较软件106用类似的方式根据以下不等式将获得的图像矢量Ph_120(Vc)与第一测量电压的菲涅耳矢量V1进行比较：

Re_1(V1)-C1×Mod(V1)<Re_1(Ph_120(Vc))<Re_1(V1)+C1×Mod(V1)   (10)

Im_1(V1)-C1×Mod(V1)<Im_1(Ph_120(Vc))<Im_1(V1)+C1×Mod(V1)   (11)

如果比较结果是肯定的，即如果第三测量电压的菲涅耳矢量Vc的120°旋转等于第一测量电压的菲涅耳矢量V1（到最近的第一错误容差），那么第一比较软件106在步骤180期间认为第三测量电压Vc对应于第二相，并且通过推论认为第二测量电压Vb对应于第三相。换言之，Vc等于V2，并且Vb等于V3。

在步骤180结束时，该方法以类似的方式进行到步骤170，使得第一指示软件109用信号通知所有电压探针的正确定位，即第一识别应用101识别出了与测量电压Va、Vb、Vc的每个对应的相。

如果在步骤175期间执行的比较的结果是否定的，那么该方法返回到步骤150。

用如下方式，这也能发生在各个测量电压Va、Vb、Vc之间相对大的相移的情况下：在其他测量电压Vb、Vc的一个的菲涅耳矢量的旋转之后，获得的图像矢量Ph_120(Vb)、Ph_120(Vc)不等于第一测量电压的菲涅耳矢量V1（到最近的第一错误容差）。这也能够发生在电压Va、Vb和Vc的幅度差异相当大的事件中。

初级模块60周期地向次级模块62A、......62N和中央模块64的每个发射第一消息M1。发射周期P_emission是预定的，并且更优选地等于1秒。每一秒都如此发射第一消息M1。

在发射第一消息M1之后，初级模块60再次测量初级导线34、36、38的电压Va、Vb、Vc。

现在将针对第一次级模块62A描述在图6中可见的、次级模块62A、......62N实施的、用于识别与三个测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相的测量方法的步骤。

在步骤200期间，第一次级模块62A被初始化，并且打开滑动窗用于使用它的接收软件119A接收第一消息M1。接收窗是第一次级模块62A随着时间滑动的、具有数十毫秒的持续时间的窗口。

在接收第一消息M1期间，第一次级模块62A验证第一消息M1包含同步信号，然后同步软件120A在接收第一消息M1的日期初始化意在增加直到与第一消息的发射周期P_emission对应的值的计数器。次级模块62A然后在期望的接收下一个第一消息M1之前约一毫秒自动返回接收步骤200。同步软件120A还使用包含在第一消息M1中的采样周期值P_samp及接收第一消息M1的日期，来执行采样的重新同步。

接收第一消息M1的日期是用于第一次级模块62A关于初级模块60的同步的参考日期，并且更精确地是用于强度IxA、IyA、IzA（在下文中表示为Ix、Iy、Iz）的测量关于电压Va、Vb、Vc的测量的同步的参考日期。

如果第一次级模块62A没有检测到第一消息M1，则关闭接收窗并且不执行同步。

然后第一次级模块62A在此步骤200期间通过它的电流传感器76A的中介来测量第一、第二和第三强度Ix、Iy、Iz的每个。此外，先前重新初始化的采样一旦开始，第二采样软件118A就对三个强度Ix、Iy、Iz的测量值采样，以便提供强度传感器76A关于电压测量元件68的时间同步。

在步骤210期间，第二确定软件121A通过使用公式(4)和(5)确定测量强度Ix、Iy、Iz的每个的第一系数Re_k(Ij)和Im_k(Ij)来开始，其中j等于x、y、z，并且k在1和K之间。

第二计算软件122A然后使用下面的等式来确定第一测量电压V1的相移R，即第一测量电压的菲涅耳矢量V1和参考轴X之间的角度：

如果Re_1(V1)>0，那么 $R=\arctan \left(\frac{\mathrm{Im}\_1\left(V1\right)}{\mathrm{Re}\_1\left(V1\right)}\right)---\left(12\right)$

如果Re_1(V1)<0，那么

在步骤220至260期间，第二计算软件122A继续使用等式(6)经由测量强度的菲涅耳矢量的第二旋转来计算图像矢量Ph_θ2(Ij)，其中θ2指定第二旋转的角度。第二旋转的角度θ2的值取决于要识别的相的索引k_p。

例如，通过以下等式来定义第二旋转的角度θ2的值（用度数表示）：

θ2=(k_p-1)×120°-R k_p等于1、2或3     (14)

第二识别应用125A首先在步骤220和230期间寻求识别与第一相对应的测量强度。第二计算软件122A然后经由测量强度Ij的菲涅耳矢量的第二旋转来计算图像矢量Ph_S(Ij)，诸如与第一测量强度Ix对应的图像矢量Ph_S(Ix)，其中S等于-R。与要识别的第一相关联的索引k_p等于1，那么第二旋转的角度θ2等于-R或S。

在测量强度的菲涅耳矢量Ij的S旋转之后，第二比较软件124A将获得的图像适量Ph_S(Ij)和参考轴X之间的角度与第一负值–α1_ref和第二正值α2_ref之间的角度值的预定间隔进行比较。例如，所述比较包括根据如下不等式来比较这些不同角度的正切值：

$-\tan \left({\mathrm{\&alpha;}1}_{\mathrm{ref}}\right)<\frac{\mathrm{Im}\_1(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right))}{\mathrm{Re}\_1(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right))}<\tan \left({\mathrm{\&alpha;}2}_{\mathrm{ref}}\right)---\left(15\right)$

在图6的示范性实施例中，第一负值–α1_ref等于-30°并且第二正值α2_ref等于+30°。

如果第一测量强度Ix（即对于j等于x）满足不等式(15)，那么第二比较软件124A在步骤230期间认为第一测量强度对应于第一相，即Ix等于I1，并且进行到步骤240。

否则，第二计算软件122A通过计算与第二测量强度Iy对应的图像矢量Ph_S(Iy)来继续步骤220，然后使用不等式(15)用类似的方式，将图像矢量Ph_S(Iy)与参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

如果第二测量强度Iy满足不等式(15)，那么第二比较软件124A在步骤230期间认为第二测量强度对应于第一相，即Iy等于I1，并且进行到步骤240。

否则，第二计算软件122A通过计算与第三测量强度Iz对应的图像矢量Ph_S(Iz)来继续步骤220，然后使用不等式(15)用类似的方式，将图像矢量Ph_S(Iz)与参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

如果第三测量强度Iz满足不等式(15)，那么第二比较软件124A在步骤230期间认为第三测量强度对应于第一相，即Iz等于I1，并且进行到步骤240。

否则，假定对于所有测量强度Ix、Iy、Iz已经测试了对第一相的识别，则第二计算软件122A也进行到步骤240。

第二识别应用125A然后在步骤240和250期间用类似的方式寻求识别与第二相对应的测量强度。连续地对于第一、第二和第三测量强度Ix、Iy、Iz，第二计算软件122A然后经由测量强度Ij的菲涅耳矢量的第二旋转来计算图像矢量Ph_120(Ph_S(Ij))，直到识别出与第二相对应的测量强度的时刻，或者直到测试完所有测量强度Ix、Iy、Iz。

与要识别的第二相关联的索引k_p等于2，那么第二旋转的角度θ2等于120°-R或120°+S。本领域技术人员将注意到Ph_120(Ph_S(Ij))等于Ph_(120+S)(Ij)。

在测量强度Ij的菲涅耳矢量的每次120°+S旋转之后，第二比较软件124A将获得的图像矢量Ph_120(Ph_S(Ij))和参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

例如，所述比较包括根据如下不等式来比较这些不同角度的正切值：

$-\tan \left({\mathrm{\&alpha;}1}_{\mathrm{ref}}\right)<\frac{\mathrm{Im}\_1(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right)))}{\mathrm{Re}\_1(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right)))}<\tan \left({\mathrm{\&alpha;}2}_{\mathrm{ref}}\right)---\left(16\right)$

如果所述测量强度Ij满足不等式(16)，那么第二比较软件124A在步骤250期间认为所述测量强度Ij对应于第二相，即Ij等于I2，并且进行到步骤260。

否则，第二计算软件122A通过计算与下面的测量强度对应的图像矢量Ph_120(Ph_S(Ij))来继续步骤240，然后使用不等式(16)用类似的方式，将图像矢量Ph_120(Ph_S(Ij))和参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

如果第三测量强度Iz满足不等式(16)，那么第二比较软件124A在步骤250期间认为第三测量强度对应于第二相，即Iz等于I2，并且进行到步骤260。

否则，假定对于所有测量强度Ix、Iy、Iz已经测试了对第二相的识别，则第二计算软件122A也进行到步骤260。

第二识别应用125A最后在步骤260和270期间用类似的方式寻求识别与第三相对应的测量强度。连续地对于第一、第二和第三测量强度Ix、Iy、Iz，第二计算软件122A然后经由测量强度Ij的菲涅耳矢量的第二旋转来计算图像矢量Ph_120(Ph_120(Ph_S(Ij)))，直到识别出与第三相对应的测量强度的时刻，或者直到测试完所有测量强度Ix、Iy、Iz。

与要识别的第三相关联的索引k_p等于3，那么第二旋转的角度θ2等于240°-R或者240°+S。本领域技术人员将注意到Ph_120(Ph_120(Ph_S(Ij)))等于Ph_(240+S)(Ij)。

在测量强度Ij的菲涅耳矢量的每次240°+S旋转之后，第二比较软件124A将获得的图像矢量Ph_120(Ph_120(Ph_S(Ij)))和参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

例如，所述比较包括根据如下不等式来比较这些不同角度的正切值：

$-\tan \left({\mathrm{\&alpha;}1}_{\mathrm{ref}}\right)<\frac{\mathrm{Im}\_1(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right))\left)\right)}{\mathrm{Re}\_1(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_120(\mathrm{Ph}\_S\left(\mathrm{Ij}\right))\left)\right)}<\tan \left({\mathrm{\&alpha;}2}_{\mathrm{ref}}\right)---\left(17\right)$

如果所述测量强度Ij满足不等式(17)，那么第二比较软件124A在步骤270期间认为所述测量强度Ij对应于第三相，即Ij等于I3，并且进行到步骤275。

否则，第二计算软件122A通过计算与下面的测量强度对应的图像矢量Ph_120(Ph_120(Ph_S(Ij)))来继续步骤260，然后使用不等式(17)用类似的方式，将图像矢量Ph_120(Ph_120(Ph_S(Ij)))和参考轴X之间的角度与角度值]–α1_ref;α2_ref[的预定间隔进行比较。

如果第三测量强度Iz满足不等式(17)，那么第二比较软件124A在步骤270期间认为第三测量强度对应于第三相，即Iz等于I3，并且进行到步骤275。

否则，假定对于所有测量强度Ix、Iy、Iz已经测试了对第三相的识别，则第二计算软件122A也进行到步骤275。

在步骤275期间，第二识别应用125A测试是否在各个相处识别了所有测量强度Ix、Iy、Iz，并且在那里应用前进到步骤280。

在步骤280期间，第二指示软件126A通过发射诸如使用未示出的发光二极管的第二发光信号的第二信号，用信号通知电流传感器76A的正确定位，以便指示第二识别应用125A识别出了与测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相。

例如，每个电流传感器76A包括未示出的发光二极管，并且第二发光信号为一次二极管闪烁的形式用于第一相，两次闪烁的形式用于第二相以及三次闪烁用于第三相。

如果在各个相处都没有识别出所有测量强度Ix、Iy、Iz，那么第二识别应用125A在步骤285期间测试是否在各个相处识别出了测量强度Ix、Iy、Iz的至少两个，并且在那里应用进行到步骤290。否则，第二识别应用125A返回到步骤200。

在步骤290期间，知道了对于所有其他测量强度识别出了相，第二识别应用125A通过推论识别出尚未识别的、与测量强度对应的相。然后它进行到步骤280，使得用信号通知电流传感器76A的正确定位。

在识别出相之后，计算软件127A还使用测量并识别的电压V1、V2、V3的值以及通过电流传感器76A测量并识别的强度I1A、I2A、I3A的值，周期地计算用于三相的每个的有效能量E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-。用于计算有效能量E₁、E₂、E₃的周期等于周期P_voltage，即例如20ms。

在两个发射第一消息M1的时刻之间，即在一秒的周期上，充分地限制电压V1、V2、V3的变化，以便使能使用每20ms测量的强度I1A、I2A、I3A的值及每秒接收的电压V1、V2、V3的值来每20ms计算有效能量E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-。

关于有效能量E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-的计算，计算软件127A使用以下等式在每个周期P_voltage计算相号为j的每相的有功功率P_j，j等于1、2或3：

$P_{j,k}=\frac{[\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)\&times;\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{IjA}\right)+\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)\&times;\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{IjA}\right)]}{2}---\left(18\right)$

其中k在1和K之间

$P_j=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_{j,k}---\left(19\right)$

计算软件127A还使用如下等式在每一周期P_voltage处确定相号为j的每相的无功功率Q_j，j等于1、2或3：

$Q_{j,k}=\frac{[\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)\&times;\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{IjA}\right)-\mathrm{Re}\_k\left(\mathrm{Vj}\right)\&times;\mathrm{Im}\_k\left(\mathrm{IjA}\right)]}{2}---\left(20\right)$

其中k在1和K之间

$Q_j=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{j,k}---\left(21\right)$

在每个周期P_voltage，当P_j,1是正的时，即当与基波电流和基波电压的乘积对应的功率（其对应于测量系统的电荷下游的功耗）是正的时，单独增加第一有效能量Ej+。

根据以下等式，那么第一有效能量的增加ΔEj+等于周期P_voltage与通过上一周期计算的有功功率P_j,1的乘积：

ΔE_j+=P_voltage×P_j,1其中P_j,1>0        (22)

在每个周期P_voltage，当P_j,1是负的时，即当与基波电流和基波电压的乘积对应的功率（对应于通过在测量系统下游的发生器提供的功率）是负的时，单独增加第二有效能量Ej-。

那么根据以下等式，第二有效能量的增加ΔEj-等于周期P_voltage与通过上一周期计算的有功功率P_j,1的乘积：

ΔE_j-=P_voltage×P_j,1其中P_j,1<0        (23)

对于三相电网络，测量系统20从而不变地增加六个能量计算器：E₁₊、E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-。如此产生和消耗的能量确实是分离的。测量系统20还适于测量通过分布在电力网上的能量发生器提供的能量。

从而第一次级模块62A精心制作它的第二消息M2A。第二消息M2A包含第一次级模块62A的标识符、用于三相电压的所有三相的六个能量计算器E₁₊、E₁-、E₂+、E₂-、E₃+、E₃-的值，以及直到谐波K的三个电流I1A、I2A、I3A的傅立叶级数分解的复系数Re_k(IjA)、Im_k(IjA)。

此外，第二消息M2A包含三相的电流I1A、I2A、I3A的均方根值，也被表示为RMS，以及用于三相的每个的术语P_j,1和Q_j,1，以及用于三相的每个的P_j和Q_j值。

假设第一次级模块62A的标识符包含在先前接收的第一消息M1中，那么第一次级模块62A使用它的发射软件128A发射它的第二消息M2A。否则，第一次级模块62A直接返回用于接收第一消息M1的步骤，并且当第一消息M1包含它的标识符（那么指示了给它分配了唯一的记号以便批准它发射它的第二消息M2A）时，将发射它的第二消息M2A。

通过其他次级模块62B、......、62N实现的测量方法的步骤与先前针对第一次级模块62A描述的步骤200至290相同，此外经由使用第一消息M1实现的时间同步而在所有次级模块62A、......、62N之间同时执行。

中央模块64使用它的接收软件140接收初级模块60的第一消息M1，以及被批准根据分配的记号机制来发射的次级模块的第二消息，例如消息M2A。

中央模块64然后通过它的记录软件142的中介，在它的数据库88中记录所接收的并包含在第一消息M1及在第二消息M2A中的值。此外，处理软件144执行所记录数据的时间-日期压印。

此外，处理软件144为三相电压的相号为j的每相计算某一电量，诸如功率因子

然后通过显示软件146的中介在中央模块的人机接口90的屏幕上显示通过测量系统测量并计算的量。

中央模块64最后使用它的传输软件148向未示出的远程服务器发送这些测量并计算的量。远程服务器能够为每个测量系统20执行所测量并计算的量的集中管理。

中央模块64然后准备好接收来自初级模块的下一个第一消息M1，以及被批准下一次根据分配记号机制来发射的次级模块的第二消息，例如消息M2A。

因此根据本发明的测量系统20实现起来很简单，因为它足以将电压测量元件66连接至初级导线34、36、38的每个，不必担心要知道初级导线34、36、38的每个对应于哪个相。根据本发明的测量方法确实自动而没有人的干预地识别了与测量电压Va、Vb、Vc的每个对应的相。

此外，经由第一指示软件109发射第一信号，向用户通知了电压探针的正确定位，这进一步便于测量系统20的使用。

此外，它还足以将每个电流传感器76A与相应的次级导线42A、44A、46A关联，不必担心要知道次级导线42A、44A、46A的每个对应于哪个相。而且，根据本发明的测量方法确实自动识别了与测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相。

这特别适合于夹子形状的电流传感器76A，其能够被容易并频繁地移除然后放回位置。这还很好地适合于灵活线圈形状的电流传感器76A，其可以被打开用于它们的组装和拆卸。

此外，经由第二指示软件126A发射第二信号，还向用户通知了电流传感器的正确位置，这进一步便于测量系统20的使用。每个电流传感器包括用于观看此第二信号的观看部件，例如观看部件是发光二极管，使得用户可以直接知道每个电流传感器与哪个相关联。

本领域技术人员应该理解，当识别与两个其他测量电压的每个对应的相的第一识别设备101和用于识别与三个测量强度的每个对应的相的第二设备125A、......、125N能够形成同一设备时，第二设备125A、......、125N不是必须与第一识别设备101分离。

图7示出第二实施例，对于其类似于先前所述的第一实施例的元件使用相同的参考号标识并不再描述。

根据第二实施例，用以与描述第一实施例的相同的方式来执行对与测量电压Va、Vb、Vc的每个对应的相的识别，并且根据已经针对第一实施例所描述的替换来执行对与测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相的识别。

存储器116A能够存储代替第二比较软件124A的第三比较软件，第三比较软件用于将所述测量强度的菲涅耳矢量Ix、Iy、Iz的坐标的每个测量强度Ix、Iy、Iz与各个测量并识别的电压的菲涅耳矢量V1、V2、V3的坐标进行比较。

第二确定软件121A，第二计算软件122A和第三比较软件从而形成第二识别应用125A。

现在将为第一次级模块62A描述在图7中可见的、次级模块62A、......62N实施的、用于根据第二实施例识别与三个测量强度Ix、Iy、Iz的每个对应的相的测量方法的步骤。

初始步骤300与先前为第一实施例描述的步骤200相同。

第一次级模块62A在此步骤300期间通过它的电流传感器76A的中介具体测量第一、第二和第三强度Ix、Iy、Iz的每个，并且第二采样软件118A在先前重新初始化了的采样的开始时刻就对三个强度Ix、Iy、Iz的测量值采样，以便提供强度传感器76A关于电压测量元件66的时间同步。

在步骤310期间，第二确定软件121A通过使用等式(4)和(5)确定测量强度Ix、Iy、Iz的每个的第一系数Re_k(Ij)和Im_k(Ij)来开始，其中j等于x、y、z，并且k在1和K之间。

第二计算软件122A然后根据以下等式规范化测量的强度Ix、Iy、Iz，以便获得规范化的强度Jx、Jy、Jz：

$\mathrm{Re}\_1\left(\mathrm{Jj}\right)=\mathrm{Re}\_1\left(\mathrm{Ij}\right)\&times;\frac{\mathrm{Mod}\left(V1\right)}{\mathrm{Mod}\left(\mathrm{Ij}\right)}---\left(24\right)$

$\mathrm{Im}\_1\left(\mathrm{Jj}\right)=\mathrm{Im}\_1\left(\mathrm{Ij}\right)\&times;\frac{\mathrm{Mod}\left(V1\right)}{\mathrm{Mod}\left(\mathrm{Ij}\right)}---\left(25\right)$

其中j分别等于x、y、z。

在测量强度的规范化结束时，那么规范化的强度Jx、Jy、Jz的菲涅耳矢量的模等于第一测量电压的菲涅耳矢量V1的模。

在步骤320到360期间，第三比较软件连续地将规范化的强度Jx、Jy、Jz的每个的菲涅耳矢量与分别与第一、第二和第三相关联的电压的每个的菲涅耳矢量V1、V2、V3进行比较。

例如，第三比较软件在步骤320期间通过将第一规范化的强度Jx的菲涅耳矢量与每个电压的菲涅耳矢量V1、V2、V3进行比较来开始。

例如，所述比较包括根据以下不等式将第一规范化的强度Jx的傅立叶级数分解的第一系数与对应电压的菲涅耳矢量Vj的第一相应系数进行比较：

Re_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Re_1(Jx)<Re_1(Vj)+C2×Mod(Vj)    (26)

Im_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Im_1(Jx)<Im_1(Vj)+C2×Mod(Vj)   (27)

其中C2是第二因子，j等于1、2或3，并且

Mod(Vj)表示对应电压的菲涅耳矢量Vj的模。

根据不等式(26)和(27)，在X轴上并在Y轴上都进行第一规范化的强度Jx的菲涅耳矢量和对应电压的菲涅耳矢量Vj之间的比较，带有等于C2乘以对应电压的菲涅耳矢量Vj的模的第二错误容差。

在所述实施例中，第二因子C2等于0.4，第二错误容差对应于约+/-25°至+/-35°的第二角度容差。

如果对于第一电压的菲涅耳矢量V1满足不等式(26)和(27)，那么第三比较软件在步骤330期间认为第一测量强度Ix对应于第一相，即Ix等于I1，并且第三比较软件进行到步骤340。

否则，第三比较软件通过使用不等式(26)和(27)用类似方式将第一规范化的强度Jx的菲涅耳矢量与后面的电压的菲涅耳矢量Vj进行比较来继续步骤320。

如果对于菲涅耳矢量Vj满足不等式(26)和(27)，那么第三比较软件在步骤330期间认为第一测量强度Ix对应于与满足不等式(26)和(27)的菲涅耳矢量Vj关联的相，即Ix等于Ij。

如果对于第三电压的菲涅耳矢量V3满足不等式(26)和(27)，那么第三比较软件在步骤330期间认为第一测量强度Ix对应于第三相，即Ix等于I3，并且进行到步骤340。

否则，假定对于每个相都测试了对第一测量强度Ix的识别，则第三比较软件也进行到步骤340。

第二识别应用125A然后在步骤340和350期间寻求用类似的方式来识别与第二测量强度Iy对应的相。

第三比较软件然后例如使用以下不等式在步骤340期间将第二规范化的强度Jy的菲涅耳矢量与每个电压的菲涅耳矢量V1、V2、V3进行比较：

Re_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Re_1(Jy)<Re_1(Vj)+C2×Mod(Vj)    (28)

Im_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Im_1(Jy)<Im_1(Vj)+C2×Mod(Vj)    (29)

如果对于第一电压的菲涅耳矢量V1满足不等式(28)和(29)，那么第三比较软件在步骤350期间认为第二测量强度Iy对应于第一相，即Iy等于I1，并且第三比较软件进行到步骤360。

否则，第三比较软件通过使用不等式(28)和(29)用类似方式将第二规范化的强度Jy的菲涅耳矢量与后面的电压的菲涅耳矢量Vj进行比较来继续步骤340。

如果对于菲涅耳矢量Vj满足不等式(28)和(29)，那么第三比较软件在步骤350期间认为第二测量强度Iy对应于与满足不等式(28)和(29)的菲涅耳矢量Vj关联的相，即Iy等于Ij。

如果对于第三电压的菲涅耳矢量V3满足不等式(28)和(29)，那么第三比较软件在步骤350期间认为第二测量强度Iy对应于第三相，即Iy等于I3，并且进行到步骤360。

否则，假定对于每个相都测试了对第二测量强度Iy的识别，则第三比较软件也进行到步骤360。

第二识别应用125A最后在步骤360和370期间寻求用类似的方式识别与第三测量强度Iz对应的相。

第三比较软件然后例如使用以下不等式在步骤360期间将第三规范化的强度Jz的菲涅耳矢量与每个电压的菲涅耳矢量V1、V2、V3进行比较：

Re_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Re_1(Jz)<Re_1(Vj)+C2×Mod(Vj)   (30)

Im_1(Vj)-C2×Mod(Vj)<Im_1(Jz)<Im_1(Vj)+C2×Mod(Vj)    (31)

按照与先前已经描述的类似的方式，如果对于第一电压的菲涅耳矢量V1满足不等式(30)和(31)，那么第三比较软件在步骤370期间认为第三测量强度Iz对应于第一相，即Iz等于I1，并且进行到步骤375。

否则，第三比较软件通过使用不等式(30)和(31)用类似方式将第三规范化的强度Jz的菲涅耳矢量与后面的电压的菲涅耳矢量Vj进行比较来继续步骤360。

如果对于菲涅耳矢量Vj满足不等式(30)和(31)，那么第三比较软件在步骤370期间认为第三测量强度Iz对应于与满足不等式(30)和(31)的菲涅耳矢量Vj关联的相，即Iz等于Ij，并且进行到步骤375。

如果对于电压的菲涅耳矢量都不满足不等式(28)和(29)，则在针对每个相都测试了对第三测量强度Iz的识别的情况下，第三比较软件也进行到步骤375。

然后步骤375、380、385和390分别与先前针对第一实施例所述的步骤275、280、285和290相同。步骤之间的转换也相同。

如果对于至少两个测量强度Ix、Iy、Iz，没有识别出各自的相，则第二识别应用125A返回到步骤300。

在识别出相之后，计算软件127A还使用测量并识别的电压V1、V2、V3的值以及通过电流传感器76A测量并识别的强度I1A、I2A、I3A的值，用相同的方法并以周期的方式计算用于三相的每个的有效能量E₁+、E₁-、E₂+E₂-、E₃+、E₃-。

第一次级模块62A然后精心制作它的第二消息M2A，并且如果它是具有记号的次级模块，那么向中央模块64发送第二消息M2A。

通过其他次级模块62B、......、62N实现的测量方法的步骤与先前针对第一次级模块62A描述的步骤300至390相同，此外通过使用第一消息M1执行的时间同步而在所有次级模块62A、......、62N之间同时执行。

中央模块64执行与先前针对第一实施例描述的相同的处理。

此外此第二实施例的操作与先前描述的第一实施例的相同。

此第二实施例的优点与先前的第一实施例的相同。

因而认为，根据本发明的测量系统20使得可以自动识别与测量电压的每个对应的相，而操作员不必担心在电压测量元件66到初级导线34、36、38的每个的连接期间要知道初级导线34、36、38的每个对应于哪个相。

Claims (11)

1.一种用于测量关于电力装置（16）的至少一个电量（Va、Vb、Vc）的测量系统（20），该装置（16）包括能够使三相交流电流能够流动的电导线（34、36、38），测量系统（20）包括：

-用于测量电导线（34、36、38）的每个的电压的电压测量元件（66），其中每个电导线（34、36、38）与交流电网络的各个相关联，

-信息处理单元（68），能够接收测量电压（Va、Vb、Vc）的值，

-三个电流传感器（76A、……、76N），每个电流传感器（76A、……、76N）能够测量在相应电导线（42A、……、46N）中流动的电流的强度，

其特征在于处理单元（68）包括：用于以预定方式将第一测量电压（Va）与三个相当中的第一相关联的关联装置（103），用于识别与两个其他测量电压（Vb、Vc）的每个对应的相的第一识别设备（101），以及用于识别与三个测量强度（Ix、Iy、Iz）的每个对应的相的第二识别设备（125A、……、125N），以及

其特征在于第二识别设备（125A、……、125N）包括用于确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz）的第二确定装置（121A、……、121N），用于经由三个测量强度的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz）的第二旋转来计算三个图像矢量（Ph_θ2(Ij)）的第二计算装置（122A、……、122N），以及用于将每个图像矢量（Ph_θ2(Ij)）与参考轴（X）之间的角度值与角度值（]-α1_ref;α2_ref[）的预定间隔进行比较的第二比较装置（124A、……、124N）。

2.根据权利要求1所述的测量系统（20），其中第一识别设备（101）包括用于确定三个测量电压的每个的菲涅耳矢量（Va、Vb、Vc）的第一确定装置（104），用于经由两个其他测量电压当中的一个的菲涅耳矢量（Vj）的第一旋转来计算图像矢量（Ph_θ1(Vj)）的第一计算装置（105），以及用于将图像矢量（Ph_θ1(Vj)）与第一测量电压的菲涅耳矢量（V1）进行比较的第一比较装置（106）。

3.根据权利要求2所述的测量系统（20），其中将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且其中第一旋转的角度（θ1）的值取决于要识别的相的索引k_p，第一旋转的角度（θ1）的值优选地等于(k_p-1)×120°。

4.根据前面权利要求的任何一个所述的测量系统（20），其中将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且其中第二旋转的角度（θ2）的值取决于测量强度的索引k_p。

5.根据引用权利要求2的权利要求4所述的测量系统（20），其中第二旋转的角度（θ2）的值等于((k_p-1)×120°)-R，其中R表示第一测量电压的菲涅耳矢量（V1）与参考轴（X）之间的角度值。

6.根据前面引用权利要求2的权利要求的任何一个所述的测量系统（20），其中第二识别设备（125A、……、125N）包括用于确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz）的第二确定装置（121A、……、121N），以及用于为每个测量强度（Iz、Iy、Iz）将所述测量强度的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz）的坐标与各个相电压（V1、V2、V3）的菲涅耳矢量的坐标进行比较的第三比较装置。

7.根据前面权利要求的任何一个所述的测量系统（20），其中测量系统（20）进一步包括用于指示识别的结束的指示设备（109），当第一识别设备（101）识别出与测量电压（Va、Vb、Vc）的每个对应的相时，该指示设备（109）能够发射诸如第一发光信号的第一信号。

8.根据前面权利要求的任何一个所述的测量系统（20），其中为电力装置（16）提供测量系统（20），其中电力装置（16）包括初级电导线（34、36、38），以及能够使交流电流能够流动的次级电导线（42A、42B、……、42N、44A、44B、……、44N、46A、46B、……、46N），每个次级电导线（42A、……、46N）电连接至对应的初级电导线（34、36、38），初级电导线（34、36、38）与相应的次级导线（42A、……、46N）具有基本上相同的交流电压（V1、V2、V3），

其中测量系统（20）包括：

-包括电压测量元件（66）的初级模块（60），电压测量元件（66）能够测量每个初级导线（34、36、38）的电压，

-包括三个电流传感器（76A、……、76N）的至少一个次级模块（62A、……、62N），每个电流传感器能够测量在相应次级导线（42A、……、46N）中流动的电流的强度，其中该或每个次级模块（62A、……、62N）通过相应数据链路连接至初级模块（60），

初级模块（60）进一步包括发射装置（107），用于向该或每个次级模块（62A、62B、……62N）的无线接收器（80A、……、80N）发射包含测量电压（Va、Vb、Vc）的值的第一消息（M1），

该或每个次级模块（62A、……、62N）包括用于接收第一消息（M1）的接收装置，以及

测量系统（20）包括用于测量强度（Ix、Iy、Iz）相对于测量电压（Va、Vb、Vc）的时间同步的同步装置（120A、……、120N）。

9.一种用于将具有第一三相交流电压的电流变换为具有第二三相交流电压的电流的变电站（10），该变电站（10）包括：

-包括能够连接至电力网（12）的输入电导线（24A、26A、28A、24B、26B、28B）的第一板（14），每个输入导线（24A、……、28B）与第一交流电压的各个相关联，

-包括初级输出电导线（34、36、38）和次级输出电导线（42A、44A、46A、42B、44B、46B、……、42N、44N、46N）的第二板（16），每个次级输出导线（42A、……、46N）电连接至相应的初级输出导线（34、36、38），每个输出导线（34、42A、……46N）与第二交流电压的各个相关联，

-连接在第一板（14）和第二板（16）之间的变压器（18），能够将第一交流电压变换为第二交流电压，以及

-用于测量关于第二板（16）的至少一个电量的系统（20），

其特征在于测量系统（20）符合前面权利要求的任何一个。

10.一种用于测量关于电力装置（16）的至少一个电量（Va、Vb、Vc）的方法，该电力装置（16）包括能够使三相交流电流能够流动的电导线（34、36、38），该方法包括以下步骤：

-通过电压测量元件（66）测量（150）电导线（34、36、38）的每个的电压，每个电导线（34、36、38）与交流电网络的各个相关联，

-通过信息处理单元（68）接收（150）测量电压（Va、Vb、Vc）的值，

该方法的特征在于它进一步包括以下步骤：

-通过信息处理单元（68）用预定方式将第一测量电压（Va）与三个相当中的第一相关联（155），

-通过第一识别设备（101）识别（165、180）与两个其他测量电压（Vb、Vc）的每个对应的相，

-通过三个电流传感器（76A、……、76N）测量（200；300）在电导线（42A、……、46N）的每个中流动的电流的强度，以及

-通过第二识别设备（125A、……、125N）识别（230、250、270；330、350、370）识别与三个测量强度（Ix、Iy、Iz）的每个对应的相，

其中识别（230、250、270；330、350、370）与三个测量强度的每个对应的相的步骤包括确定三个测量强度的每个的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz），经由三个测量强度的菲涅耳矢量（Ix、Iy、Iz）的第二旋转计算三个图像矢量（Ph_θ2(Ij)），以及将每个图像矢量（Ph_θ2(Ij)）与参考轴（X）之间的角度与角度值（]-α1_ref;α2_ref[）的预定间隔进行比较。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将索引k_p与要识别的每个相关联，索引k_p是对于第一相等于1并且对于其他相连续地采用等于2和3的整数值的整数，并且其中第二旋转的角度（θ2）的值取决于测量强度的索引k_p，

第二旋转的角度（θ2）的值更优选地等于((k_p-1)×120°)-R，其中R表示第一测量电压的菲涅耳矢量（V1）与参考轴（X）之间的角度值。

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