CN104459433A

CN104459433A - 一种测量电量的方法和装置

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Publication number: CN104459433A
Application number: CN201410591396.1A
Authority: CN
Inventors: M·斯瓦塞克
Original assignee: Fluke Corp
Current assignee: Fluke Corp
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2015-03-25
Also published as: EP2848947A1; US20150073734A1; AT514768A1; JP2015055632A; BR102014022645A2

Abstract

一种用于测量电量的方法和装置，所述电量至少是三相系统中的电压和电流，优选还有功率，其中三相系统的相线中的相电压和相电流由连接到相线的电压和电流传感器感测。对应的电压和电流信号由处理器评估以形成显示在显示器上的测量数据。将电压信号和电流信号的相对相位置与给定的相序比较，并从其中确定电压和电流传感器到相线的连接的正确性或不正确性，并且将对应的显示信号输出到显示器。响应于确定一个或多个电压或电流传感器被不正确地连接到相线，提供了自动和电子的校正，其包括对测量数据的反转和/或交换。

Description

一种测量电量的方法和装置

技术领域

本公开涉及一种在三相系统中测量电量的方法，该电量至少是电压和电流，还优选是功率。

背景技术

在三相供电系统中，已知的是测量三相的电压以及流经相线的三个电流，其中，经由相关的电压和电流的对应组合，可以逐相地确定功率和/或能量。就此而论，可以确定功率的各种特性值，即有功功率、无功功率和视在功率。根据视在功率和有功功率，可以按照已知的方式来确定功率因数

迄今现有的测量技术中具有的一个问题在于，当电压传感器和电流传感器被连接到相线时，连接中可能出现错误。例如，电流探头可能以错误方式被布置在相线周围，使得将确定错误的电流方向，或者电压传感器和电流传感器可能不是以正确的配对分别被连接到三相，而是例如，两个电流传感器(例如用于第二和第三相)被互换，使得在功率确定期间导致不正确的功率以及还有负功率。

发明内容

本公开的实施例提供了一种技术，借助于该技术，不正确或错误的连接可以被快速和安全地检测，并且随后，还可以优选地被电子校正。本公开的实施例还有助于在前述测试的辅助的情况下，确保仅确定合理的测量，至少就电压和电流的水平以及与标称系统频率的定义最大偏差被校正而言。也可以提供对正确相的电压和电流的分配(旋转的感测-相序)。

由此，通过与给定的相序的比较来评估电压信号以及电流信号的相对相位置，并且从其中确定电压和电流传感器与相线的连接的正确性或不正确性，其中输出用于显示器的对应显示信号。

以对应的方式，处理器可以被布置为通过与给定的相序的比较来确定电压信号以及电流信号的相对相位置，并且从其中确定电压和电流传感器与相线的连接的正确性或不正确性，以及输出用于显示器的对应显示信号。

就涉及到电压和电流传感器的连接的正确性而言，在三相系统中，可以分别确定用于相电压和相电流的旋转方向。为此目的，可以确定各个相电压之间或者各个相电流之间的差异角度。差异角度的确定优选被提供有给定的带宽(裕度)，例如±50°，连同三相系统的标称相角，例如，+120°和-120°。

其于电压和电流测量数据，可以对每个相执行功率计算，其中还考虑了各自的相序。并且优选地，所计算的功率将连同对应相序指示(正确的相序或反向的相序)一起被显示。就涉及到正确的功率计算而言，有功功率、无功功率和视在功率可以被分别计算。并且此外，如果期望，还可以通过快速傅立叶变换(FFT)来计算谐波分量。而且，在功率计算中，可以考虑是给定了负载操作(消耗装置操作)还是发电机操作(例如，通过光伏系统的连接)。

为了确保合理的测量，所感测的电压和/或电流优选地预先与给定的最小阈值相比较，并随后，仅在所感测的电压和/或电流超过阈值时执行评估。以类似的方式，可以执行针对相电压和相电流的频率检查，即，检查所感测的电压或电流(例如，50Hz，或者在美国是60Hz)中是否存在与标称系统频率的定义最大偏差。在围绕标称频率的定义频率范围内执行给定标称频率的检查。

此外，对于功率分析而言，还有利的是确定针对每相的电流方向，以便因此检测任何以错误方式安装的电流传感器。以错误方式附着的电流传感器将导致各个相功率中的反向能量流动(发电机和消耗装置功率被互换)。

在一个或多个传感器与相线的错误连接的情况下，在本公开中，“校正”在数据交换的意义上也可以被执行，而没有直接在相线处的传感器连接的物理改变，例如，通过仅交换两个相的测量数据，以便因此产生正确的相序。此校正可以由处理器电子地和自动地执行。

将在下面更详细地解释本公开，特别地，针对按星形或Y形(“Y”)连接的三相系统。还可以按相同的方式将本公开应用到按其中没有星点的三角连接(“Δ”连接)的三相系统。在此情况下，将对矢量中势(vectorial mid-potential)做出参考，而不是使星点(即中性线)直接可用为参考点。

附图说明

以下，将参考附图描述本发明的各种实施例，其中：

图1示出了以多功能测量仪器的形式的用于测量电量的装置的框图；

图2示出了用于检查测量仪器的传感器与相线的连接的正确性的一般流程图；

图3和4示出了用于出于检查测量是否基本上有意义的目的而验证电压或电流的部分流程图；

图5按部分流程图图示了用于电压旋转的分析(电压的旋转方向)的根据图2的示图中所示的步骤；

图6按被视为结合在一起的部分图6a和图6b，示出了部分流程图中的电流旋转的对应分析。

图7按部分图7a和7b，借助于三个分量(图7a)示出了一般三相相量系统的组成，即，具行正旋转方向(所谓的“正序系统”)、具有逆旋转方向(所谓的“逆序系统”)，以及具有纯位移或偏移。

图8示出了针对图2中所一般图示的消耗装置系统功率分析的详细流程图。以及

图9示出了针对根据图2的发电机系统功率分析的对应详细流程图。

具体实施方式

图1示意性示出了测量仪器1，即，一种装置，其用于测量电量，即，电压和电流，以及优选地还用于计算三相系统中的功率和功率因数。三相系统的三个相被称为L1、L2和L3，其中这些标明也将被用于实际的相线。此外，在电压测量的范围内，图1还指示了中性到接地电势或星点电压U_N，其被分配到中性线、中性或零点、或星点。

为了测量电压U_L1、U_L2、U_L3，和电流I_L1、I_L2、I_L3，提供了电压和电流传感器2和3。在所图示的实施例中，电压传感器2分别具备分压器4，其中在分压器4的分支点处，连接相应的放大器5。按照三相L1、L2和L3，存在给定的三个通道，其中，对应于这三个通道，放大器5的输出与A/D转换器6的三个通道输入Ch1、Ch2和Ch3相连接。

至此所描述的电压测量单元2、4、5和6是借助于变压器与测量仪器1的其余部分电流隔离的(7、8)，以便一方面能够通过图1中所示的上部电流分离部7，将时钟信号或控制信号从被提供为处理装置9的数字信号处理器9供应到A/D转换器6，或者能够通过电流分离部7将来自A/D转换器6的信号从A/D转换器6供应到数字信号处理器9(以下简称为DSP 9)。另一方面，电压传感器单元的电压供应，特别是A/D转换器6的电压供应，此外还有放大器5的电压供应，是通过图1中的下部电流分离部8来实现的。由此所考虑的是中性线N可以处于与测量装置1的其余部分不同的电势。对于三个电压通道，中性线N是三相系统的Y形连接的情况下的参考点，即，提供了与电源或干线电源的星点的连接。在三角连接的情况下，不存在星点，但是矢量中势将在三相中随之发生，并且所述中势将充当参考电势。

具有三个输入电压U_L1、U_L2、U_L3的三个电压通道，被A/D转换器6通过电压传感器(分压器)2和缓冲放大器5同步采样，例如，以5kHz的采样率。然后将对应的信号数据通过电流分离部7单独地传送到DSP 9。

电流传感器3可以具有任意类型。例如，可以采用提供差分信号的罗哥夫斯基(Rogowski)传感器。作为电流传感器3，也可以使用实例分流器和常规电流探头。由于分流器也位于高电势以用于电流-电压转换，电流测量元件必须是电流隔离的，然而，这对于在这里的进一步解释是不必要的。电流I_L1、I_L2、I_L3可以具有高动态，并且由此，对于每个电流测量通道，可以提供范围改变开关或波段开关10，其可以由DSP 9通过控制线11独立控制。此外，每个电流传感器3可以具有其自己的存储器元件12，其包含涉及传感器类型、放大、相位置和进一步参数的数据，以便增加测量的准确性，并且所述“传感器ID”数据将通过总线13由DSP 9所读取。

作为预防，应当指出的是，相比电压通道，具有电流传感器3的三个电流通道不需要电流分离，因为优选使用的电流传感器3，即Rogowski线圈或电流探头，由于测量的原理已经确保了电流分离。

因此，根据传感器类型，执行相应的范围改变开关10下游的运算放大器14的范围内的切换(switch-over)或改变(change-over)，以便提供在Rogowski传感器作为电流传感器3的情况下的整合，或者在电流探头作为电流传感器的情况下的简单放大。参见各个电流测量通道中的放大器14，具有在反馈分支中的可切换元件，即电容器15(在Rogowski传感器情况下用于整合)和电阻器16(在电流探头作为电流传感器3情况下)。切换或改变由DSP 9通过对应的控制线17所触发。在此之后，由此获得的电流信号进而被供应到具有三个通道的A/D转换器单元18，并且其中电流信号将被互相同步地以及还与A/D转换器6中内电压采样同步地转换成数字信号。数字电流信号被供应给DSP 9。

当前的装置1并不包括用于测量值通道的平衡的模拟设置。校准数据(参见存储器19)将被用于校准电压通道，使得所定义的参考电压被施加到电压通道，其中参考电压优选地处于与测量范围的最终值接近。参考电压与相应的所测量的电压有效值进行比较，所述有效值是在A/D转换器6的值的基础上被计算的。

另一方面，如已经提到的，电流传感器3的数据分别被输入到插接存储器元件12中，其中，除了校正和放大因子，电流传感器3的类型，以及测量范围和相应支持的范围的终值也被存储。因而，测量装置1可以直接考虑传感器3的传感器类型和特性。在电流探头是电流传感器3的情况下，传感器信号被直按估计。在Rogowski传感器的情况下，信号将被另外整合以便正确地映射由Rogowski传感器所差分的初始输入信号。在测量装置1自身处的配置是不需要的。

对于交流电，放大因子满足校准。另外，相应传感器的相角在校准期间被存储，因为特别是在电流探头的情况下，相角可能由于每个电流探头的磁特性而是不同。因为直接通过包括用于有功功率测量的相角，相角对于准确的有功功率测量也具有重要性。这同样也适用于无功功率，即(注意，只有视在功率S＝U*I与相角无关)。

在直流电校准的情况下，除了放大因子，零点校正(偏移)也是重要的。在输入电压被A/D转换器6被短路后对此进行测量，并且然后将结果作为偏移存储在校准存储器19中。

由于安全的原因，相应的电流传感器ID可以被DSP 9以指定的间隔进行检查，例如每5秒，以便找出是否存在传感器的交换。

之后，DSP 9进一步处理针对三个电压通道和三个电流通道的数字化值。

主处理器20形成与作为显示装置21提供的显示器21的接口，以及与键盘22的接口，并配备有视觉显示单元23，例如具有LED，以便根据操作状态发出闪烁的光信号或稳定的光信号。除此以外，主处理器20还可以接管信号处理任务，以便获得结合DSP 9的分布式信号处理。例如，主处理器20可以根据其从DSP 9接收的200ms分组形成更长的平均间隔。

键盘22上的按键的布置使得其有可能例如影响显示器21上的指示，并因而选择用于指示的不同事件。

就此而论，例如，从有功功率和视在功率中计算的功率因数也可以针对每个相应的相而被指示。

如上所述，将对应的传感器类型数据供应给DSP 9，并且在信号处理方面考虑该参数，其中在不使用模拟致动器等的情况下，可以获得高精确性。原则上，根据当前连接哪个电流传感器3，传感器类型和测量范围可以被自动调整。

如已经提到的，电流信号和电压信号全部是被同步感测的。电流和电压通道的同时感测对于功率计算是重要的，因为电压到电流的相位置在有功功率计算方面具有重要性。

在由显示器21提供的显示装置上，可以显示例如以下的指示：每相的电压和电流、相的旋转方向、电流流动方向、以及与附属电流输入的叠合。在此过程中，直接接收关于传感器是否被正确连接的信息。

以下指示可以被详细提供：

电压：

●如果电压值位于阈值以下，电压值将以特殊方式被显示，例如，以红色显示；

●如果所显示的电压值之一以这种方式被指示为太低，或者当没有旋转方向的指示时(在顺时针方向上和逆时针方向都没有)，用于可能结果的符号(例如“X”)将在结果栏中被示出；并且

●最小阈值也可以被指示，例如，有效电压范围的1/20；

电流：

●特定相的电流值将以向上指的箭头(例如，黑色箭头)的方式被指示(如果有功功率在该相中是正的)；

●特定相的电流值将以向下指的箭头(例如，红色箭头)的方式被指示(如果有功功率在该相中是负的)；

●如果电流值位于给定的最小阈值以下，则将指示无电流流动以及无相循环箭头；并且

●最小阈值例如是电流有效值的测量范围的1/150。

旋转方向的指示：

●如果旋转方向为正，则顺时针方向上的箭头(例如，黑色)将被显示；

●如果旋转方向为逆，则逆时针方向上的箭头(例如，红色)将被显示；并且

●如果旋转方向未知或者信号太弱，则十字或类似的特殊字符将被显示。

功率：

●根据拓扑结构，三相“a”(L1)、“b”(L2)和“c”(L3)中的有功功率将被显示；并且

●如，果有功功率为负，则这将在显示器上被特别强调，例如，通过增加“-”。此外，如果功率流方向不对应于所选负载或发电机操作，则有功功率可以用颜色来表示，例如，红色。

反馈：

●如果没有检测到错误，则这将被对应地指示，例如通过指示“未检测到错误”；

●如果信号太弱，则其将被显示。例如：

○相x中电压太低——检测连接；

○相x中电流太低——检测连接或使用具有更小范围的传感器；并且

●如果针对电压和电流的校正(切换或改变)是可能的，则这将与针对自动校正的请求一起被指示。参见下面的表格2作为示例。

在下面的描述中，显示器21的可能指示将被表示在两个表格中，即表格1和表格2，其中，表格1表示无错误的测量，而在表格2中，例如，相L2和L3在电流传感器中被互换。

表格1

表格2

图2以一般方式图示了用于检查连接配置(即，具有各个相或相线L1、L2和L3(下面也被称为A、B和C)的传感器2、3的连接的配置)的正确性的流程图。如已经指示的，对应的计算过程每200ms开始，如图2中利用介绍性的初始步骤S1所指示的。然后是两个步骤S2、S3，其中确定了是否能够或应当相对于电压和电流的大小执行合理测量。详细地，在步骤S2中，执行电压验证，并且在步骤S3中，执行电流验证。验证将被执行的方式随后借助于图3(电压验证)和图4(电流验证)被更详细地解释。

如果在步骤S2或S3中，结果是信号(电压或电流)太小或出现无效的频率，则如图2中的步骤S4A和S4B所引用的，进一步的计算将被停止并且显示器21上的对应指示将被示出。

当电压信号或电流信号被认为是正确时，相电压的旋转方向(步骤S5，也参见图5)和相电流的旋转方向(步骤S6，也参见图6)将被检查。

如果，在根据步骤S5和S6的所述检查中，旋转方向不能被确定，则如步骤S4C中所引用的，这将被指示在显示器21上。

然后，根据步骤S7A至S7D，执行所谓的分量分析(解补偿(decompensation))，如图7(图7a、7b)中所引用的，其中正和负的电压和电流分量U₊、U_-和I₊、I_-被确定，对此在进一步的计算过程中根据图2来设定变量U_s和I_s。

然后，根据图2中的步骤S8和S9，根据连接到三相干线的系统是消耗装置系统(步骤S8，也参见图8)或者是发电机系统(步骤S9，也参见图9)，来执行相应的功率分析。至此，根据步骤S10，手工输入是存在给定的消耗装置操作还是发电机操作。

如果根据步骤S8或步骤S9中的相应功率分析不能确定结果，则根据步骤S4D做出通知，并停止进一步的计算。否则，如果如将通过引用图8和图9在下文更详细地解释的，对应功率值可以被分配，则这将根据步骤S11与对应功率值一起被显示在显示器21上。

借助于处理装置9，即DSP 9的处理装置9，在用于“电压验证”的初始步骤S21之后，将各个相应的相电压U_x与最小阈值(“下限”)进行比较，如步骤S22中所引用的以及图3中所图示的，图3图示了根据图2的步骤S2中的过程。如果其根据对应的查询随之发生步骤S23，其不是该情况，但其中至少一个相电压低于最小阈值，则这将根据步骤S24在显示器21上被指示，并且将停止进一步的计算。然而如果相电压U_x位于可接受的范围内，则接下来将根据步骤S25检查相电压是否与标称系统频率(f)偏离了定义的最大偏差。如果根据判定步骤S26，其结果是否定的，则将根据步骤S27显示不存在可靠的频率，并且停止进一步的计算。然而如果测量的系统频率(f)处于给定的限度内，则将根据步骤S28将其对应地记录，并且将根据步骤S5(图2)继续计算。

以对应的方式，图4中详细图示的步骤在电流验证的过程中被执行，如图2中的步骤S3中所引用的。在初始步骤S31之后，如图4中所示的，在步骤S32中再次检查是否所有的相电流I_x都位于下阈值之上，并在判定步骤S33中，检查是否是这种情况。如果即使只有一个相电流I_x位于下阈值之下，则这将根据步骤S34在显示器21上被指示，并将终止计算过程，如图2中的步骤S4A中所引用的。

然而，如果所有的相电流位于下阈值之上，则根据步骤S35检查相电流是否与标称系统频率(f)偏离了定义的最大偏差。如果不是，参见步骤S36，则退出N，如这将根据步骤S37被再次显示，并终止进一步的确定。如果系统频率存在，这将根据步骤S38被指示，并且信号处理将根据图2中的步骤S6继续。

根据图3的电压验证和根据图4的电流验证可以彼此相继或并行地被执行，这取决于处理装置(即，数字信号处理器9)的设计。如图2中所示意性指示的，并行处理是优选的。

图5详细图示了根据图2中的步骤S5的电压旋转方向的检查的分析。在初始步骤S51之后，接着是初始化步骤S52，其中相应的相电压U的旋转方向被设定为等于变量X。然后根据图5中的步骤S53计算差异角度a′、b′和c′，即：

于是将以循环方式通过并行处理或相继处理来检查差异角度a′、b′和c′是否等于-120°±50°的裕度，如图5中的步骤S54中所引用的。如果这点成立，则相的逆旋转方向是存在的，并且实际的电压U₂和U₃的分配将根据步骤S55而被交换。步骤S55之后，根据步骤S56，记录用于电压相的旋转方向为逆以及电压分配被电子交换的指示，并且根据步骤S56A，电压旋转方向是“Rot U＝NEG”的对应指示在显示器21上被示出。

然而，如果根据步骤S54的查询结果是否定的，即，不存在逆旋转方向，则根据查询步骤S57，检查相应的差异角度a′、b′和c′是否等于+120°±50°。如果这不适用，则根据步骤S58，将确定电压的旋转方向是不能允许的(＝X)，并且对其指示，也将执行X到U的对应分配，于是，根据步骤S58A，“Rot U＝X”的对应指示将被显示在显示器21上。

然而，如果在步骤S57中的查询结果是肯定的，则电压的旋转方向被确定为是能允许的，即，为正且可实践，如步骤S59中所引用的，因此，根据步骤S59A，用于电压的旋转方向为正以及电压值的分配可接受的指示将被显示(“RotU＝POS”)。根据步骤S56A、S59A和S58A中所显示的结果，根据图2的示图中的下一位置现在将是步骤S7B、S7A或S4C。

根据图6(其详细地由图6a和图6b组成)的电流旋转方向的分析是更为复杂的，这是由于实际上电流传感器不仅可能被连接到不正确的相，它们还可能被不正确地连接到或许正确且有关的相，使得将由此产生错误的电流流动方向。

在电流旋转方向的分析中，最初的步骤S601到S607可比于根据图5的步骤S51到S57。在初始步骤S601和初始化步骤S602(其中有变量分配I＝X以及另外还有极性的初始化)之后，在步骤S603中执行各个相差异角度的计算以及

然后，根据步骤S604，再次检查差异角度a、b和c是否等于-120°±50°(依照裕度)，并且如果为是，则根据步骤S605，这将被确定为连接的混合。根据图6b中的步骤S606，电流旋转方向将被设定为逆并且电流分配将被改变，于是按照步骤S606A，将指示电流旋转方向为逆。

如果根据步骤S604的查询示出了差异角度a、b和c都不等于角度-120°±50°，并且没有给出电流传感器3相对于相L1、L2和L3的互换，则与根据图5的电压旋转方向的分析中的步骤S57类似，根据查询步骤S607，检查差异角度a、b和c是否等于+120°±50°。如果不是，则对于每个电流传感器，即，对于每相，根据图6b中的步骤S608中所引用的循环布置，执行相应相电流I_x的反转，如步骤S609中所引用的。然后，再次根据步骤S610，将以与以上所已经指示的相同的方式计算差异角度a、b和c，并且根据步骤S611，重复差异角度a、b和c是否均不同于-120°±50°的查询。如果即使只有差异角度之一等于所称角度-120°或位于所分配的裕度之内，则将根据步骤S612记录相应的相电流I_x被反转并且电流的极性被改变。然后，处理将在步骤S606处被继续，并且将根据步骤S606A指示电流旋转方向是逆的(尽管根据步骤S609对相应的相电流I_x进行反转)。

然而，如果根据步骤S611的查询之后是差异角度a、b和c均没有位于-70°到-170°的角度范围内，则根据步骤S613(其与根据图5的电压旋转方向的分析情况下的步骤S57类似)查询角度a、b和c中的每个是否等于120°±50°，即，位于+70°到+170°的范围内。如果不是这种情况，则通过循环节点S614执行退出到步骤S615，根据此步骤，电流旋转方向被设定为等于X，并且电流分配被设定为等于X，于是根据步骤S615A，将执行对应的指示，即电流旋转方向不能被正确地确定。

然而，如果在查询步骤S613中，结果是肯定的(退出Y)，则该过程以步骤S616继续，其中记录了相应的相电流I_x被反转并且电流的极性被改变。这意味着通过使对应的相电流反转来自动校正相应相线处的例如电流探头传感器3的不正确。

如果根据该计算和查询(步骤613)，三相系统中的电流旋转方向是可接受的，则用于电流的旋转方向被规定为正，如图6b中的步骤S617中所指示的。还规定电流分配是可接受的，于是根据图1，根据S617A，用于电流的旋转方向的)对应指示将在显示器21中被实现。

为完整性起见，这里应注意的是，在根据图2到图6(以及图8和图9)的示图中，正确的过程或连接总是在流程中由实线所图示，而不正确的连接或错误连接用虚线(点线或短划线)来图示。

在图7中，在部分图7a和7b中，以示例的方式，通过各个对称分量(图7a)示意性图示了三相系统(图7b)的组成，以便图示根据图2中的步骤S7A到S7D的分量分析。

根据图7A，图示了三个分量或相序，即正序P、逆序N和零序或纯位移或偏移Z(Z-Zero)。正序P具有按正确次序的相量(phasor)A⁺、B⁺和C⁺(其中，按照惯例，向量图总是按照随时间增加的相角而在逆时针方向上旋转)。逆序N具有按A^-、C^-和B^-次序的相量或相。零序Z包括三个相互平行的相量A⁰、B⁰和C⁰。

根据图7b，由序列P、N和Z，组成了不规则的系统，其中三个对称分量被如下布置：其以零序Z(A⁰，B⁰，C⁰)开始，在此之后是正序P(A⁺，B⁺，C⁺)，以及最后是逆序N(A^-，C^-，B^-)，如由根据图7b的示图中的箭头A⁰到C所引用的。

以对应的方式，相反地，根据图7b的一般系统可以被分解成根据图7a的对称分量。

原则上，这种技术已经被充分了解数十年，并且因此这里不需要进一步的解释。

现在，根据图2中的步骤S7A到S7D，以对应的方式，将对称分量U⁺、U^-、I⁺和I(分别针对各个相)设定为等于U_s或I_s，并且，接下来，根据图2中的步骤S8和S9的功率分析(其在图8和图9中被更详细地图示)将被更详细地解释，一方面针对消耗装置系统(图8)，以及另一方面针对发电机系统(图9)。

根据图8，初始步骤S81之后，将在步骤S82中针对每个相序P和N，即，针对正序分量P和逆序分量N，计算相应电压和电流分量之间的相角于是在步骤S83中检查相角是否等于10°的角度(具有±40°的裕度)。如果这点成立，则该过程直接进行到最终步骤S11(也参见图2)，即，电压和电流匹配。然而，如果该检查具有否定结果，则在后续的步骤S84中检查相角是否对应于190°的角度(具有±30°的裕度)。如果是，则根据图8中的步骤S85，将电流极性反转，并且准备好“极性I＝已改变”的指示。此后，在步骤S11中显示新的分配。

然而，如果在步骤S84中确定电流的反转是不必要的(这意味着相应的电流探头已经被正确地安装在相线上)，将根据步骤S86检查电流和电压之间的相角是否等于130°±40°。如果这点成立，则电流分配将以图8中所指示的方式根据步骤S87进行改变，并且该过程进行到最终步骤S11，其中显示了新的分配。

否则，根据步骤S88，执行另一相检查，即，相角是否等于250°±40°。如果不是，则该过程进行到根据步骤S4D(参见图2)的指示“无结果”。然而，如果相角落在指定的角度范围内，根据步骤S89，电流分配将被改变，并且在步骤S11中，将指示电流通道到电压的新的分配。

图9图示了对于发电机系统被连接到三相干线系统L1、L2和L3的情况的方法，例如，在供应电流给干线的光伏系统的情况下。

初始步骤S91之后，在步骤S92中，计算针对正序/逆序系统分量(参见图7)的相应电压和相应电流之间的相角然后，根据步骤S93，进行相角是否等于190°±40°的检查。与图8相比，这里没有从干线汲取电流，而是将电流供应给干线，并因此相比于根据图8的消耗装置系统的情况下的功率分析，比较角度被增加了180°。

如果相角位于指定的范围内，凡事都是可接受的，并且该过程将进行到最终步骤S11。然而，如果这点不成立，则将根据步骤S94进行检查，即，是否存在相应的电流传感器3的不正确附着，即，将查询相角是否等于10°±30°。如果是这样，则根据步骤S95，电流方向将被反转或者电流的极性I将被改变，并且根据最终步骤S11，将显示新的分配。

如果根据步骤S94的查询的结果是否定的，则将检查电流传感器在正确相处的附着，其中，按照查询步骤S96，相角将与比较角度310°(±40°)进行对比。如果这点成立，则根据图9中的步骤S97，电流分配将被交换，并且该改变将被对应显示为新的分配，如步骤S11中所引用的。

如果另一相互换被给定，则根据步骤S98，相角将与角度70°(±40°裕度)进行比较，并且如果查询结果是肯定的，则根据步骤S99以对应的方式，确定相比于步骤S97变化的电流分配，并准备好其指示，即电流分配被改变，如最终步骤S11中所引用的。

然而，如果步骤S98中结果是否定的，则没有结果可以被确定，将根据步骤S4D将其对应地显示(也参见图2)。

如已经提到的，与根据图8的角度相比，根据图9的步骤S93到S98中的比较角度分别被移置180°，其中360°的周期性必须被考虑：因此，由10°+180°产生角度190°；由190°+180°＝370°产生10°，其中360°必须被减除；由130°+180°产生310°；以及通过减去360°，由250°+180°产生70°。

而且，根据图2至图9借助于示图所解释的顺序或流程可被概述在以下的评估过程中：

1.如果即使相中只有一个电压值太低，则电压相旋转的检查和功率分析不能被执行，并因此，将实现终止，并且太低的电压将被指示在显示器上。于是，该过程进行到步骤No.7。

2.如果给出了无效频率，则相旋转的检查和功率分析也不能被执行。无效的频率状态将被显示，并且数据处理将被终止。

3.将在相对于120°加上裕度的相角差异(Y型连接)的检查的基础上，执行电压旋转方向的检查。

4.如果旋转方向为正，则该过程进行到步骤No.7。

5.如果旋转方向为逆，则关于相L2和L3的电压分配被改变。此后该过程进行到步骤No.7。

6.如果没有有效的旋转方向可以被确定(例如，对于在裕度外的角度)，只有电流旋转可以被检查，但没有功率分析可以被执行。

7.如果电流检查时确定了任何相中的电流值太低，则没有电流相旋转的检查以及也没有功率分析可以被执行。显示存在太低电流的指示，并且终止算法。

8.通过检查相电流相对于120°的角度(±带宽)的相角差异来检查电流系统中的相旋转。

9.如果旋转方向为正，则该过程以步骤No.12继续。

10.如果旋转方向为逆，则提出电流分配中的交换，即针对相L1和L3。并且该过程进行到步骤No.12。

11.如果没有针对旋转方向的有效状态可以被确定，则该过程将一个接一个地使相L1或L2或L3中的极性反转，以便因此根据前面的步骤No.9和No.10而次检查旋转。如果通过此交换，旋转方向变为正或逆，则再次提出对应电流输入的对应极性交换。

12.如果电压旋转方向以及电流旋转方向为正(即，从一开始或者由于新的分配或极性改变)，则该过程继续到步骤No.14。

13.在所有其他情况下，显示无效分配的指示并且终止数据处理。

14.按照上述解释的示图，图8和图9，相对于功率分析检查电流和电压之间的相差，其中，所有的数据从一开始就是可接受的并且将显示状态“OK”，或者当所解释的改变导致肯定的结果，则这将用新的分配的指示来显示。

这将针对消耗装置系统(其中将从干线汲取电流)以及针对发电机系统(其中电流将被供应给干线)来执行。

15.否则，如以上所已经提到的，将分别显示没有结果可能的指示。

原则上，当然，当前的测量装置1也可以被用于常规的单相系统等，其中相对于以相正确方式的传感器的连接和旋转方向的确定的可能性的以上列出的各种检查可能变得不必要。

Claims

1.一种用于测量电量的方法，所述方法包括：

借助于连接到三相系统的相线的电压和电流传感器感测所述相线中的相电压和相电流；并且

通过处理器评估与所感测的相电压和相电流相对应的电压和电流信号，以形成在显示器上显示的对应测量数据，

其中所述评估包括：

借助于处理器将所述电压信号和电流信号的相对相位置与给定的相序进行比较；并且

基于所述比较，确定所述电压和电流传感器到所述相线的连接的正确性或不正确性，其中对应的显示信号被输出到所述显示器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于所述相电压和相电流，确定所述三相系统中的相应旋转方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，为了确定所述相应旋转方向，确定各个相电压和相电流之间的差异角度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，在确定所述差异角度时，连同所述三相系统的标称相角提供给定的裕度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每个相，所述方法进一步包括基于所述电压和电流信号并考虑相应的相序，执行功率分析，其中针对每个相确定所述电压和电流之间的相角。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，根据是给定负载操作还是发电机操作来执行所述功能分析。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，预先将所感测的相电压和/或相电流与给定的最小阈值进行比较，并且其中仅当超过所述最小阈值时评估所述电压信号和/或电流信号。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，预先针对与标称系统频率的定义最大偏差来检查所感测的相电压和/或相电流。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于确定一个或多个电压或电流传感器被不正确地连接到所述相线，执行校正，所述校正包括对一个或多个相线的测量数据的反转和/或交换。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，借助于所述处理器来电子地和自动地执行所述校正。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括功率分析，并且对于所述功率分析，确定针对每个相的电流流动方向。

12.一种用于测量三相系统中的电量的装置，包括：

电压和电流传感器，用于感测三相系统的相线中的相电压和相电流；

处理器，其被供应有来自所述电压和电流传感器的电压和电流信号，其中所述电压和电流信号对应于所感测的相电压和相电流，并且其中所述处理器被布置为将所述电压和电流信号处理成对应的测量数据；以及

显示器，用于显示所述测量数据，

其中所述处理器被进一步布置为确定所述电压信号和电流信号的相对相位置，并将所述相对相位置与给定的相序进行比较，以及基于所述比较，从其中确定所述电压和电流传感器到所述相线的连接的正确性或不正确性，并输出对应的显示信号到所述显示器。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被布置为针对所述相电压和相电流确定所述三相系统中的相应旋转方向。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述处理器被布置为确定各个相电压和各个相电流之间的差异角度，以便确定所述旋转方向。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，连同标称相角提供给定的裕度，以便确定所述差异角度。

16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被布置为基于所述电压和电流信号并考虑相应的相序来执行针对每个相的功率分析。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，根据是给定负载操作还是发电机操作来执行所述功率分析。

18.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被布置为预先将所感测的相电压和/或相电流与给定的最小阈值进行比较，并且仅当超过所述最小阈值时执行其评估。

19.根据权利要求12所述的装置，其中，所述处理器被布置为预先针对与标称系统频率的定义最大偏差来检查所感测的相电压和/或相电流。

20.根据权利要求12所述的装置，其中，响应于确定一个或多个电压或电流传感器被不正确地连接到所述相线，所述处理器被布置为提供自动和电子的校正，所述自动和电子的校正包括对一个或多个相线的测量数据的反转和/或交换。

21.根据权利要求1所述的方法，其中，对于每个相，该方法进一步包括基于所述电压和电流信号并考虑相应的相序来执行功率分析，并且其中将所计算的功率连同对应的相序指示进行显示。

22.根据权利要求16所述的装置，其中，所述显示器被驱动，以便连同所述相序的对应指示显示所计算的功率。

23.根据权利要求16所述的装置，其中，所述功率分析包括针对每个相确定相应的电流流动方向。