CN108982949B - 一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 - Google Patents
一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108982949B CN108982949B CN201810537541.6A CN201810537541A CN108982949B CN 108982949 B CN108982949 B CN 108982949B CN 201810537541 A CN201810537541 A CN 201810537541A CN 108982949 B CN108982949 B CN 108982949B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- voltage
- line
- line voltage
- voltages
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/16—Measuring asymmetry of polyphase networks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
一种利用线电压、相电压大小获其相量的方法，为三相电压、电流相序分解，分析三相不平衡分析提供技术支撑。负序分量和零序分量引起三相不平衡，序分量通过相量相序分解获得，而仪表一般量测线电压和相电压的大小，难以获得相量。本发明根据三相线电压构成唯一三角形特性，利用电压大小确定线电压三角形的形状，并以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。在此基础上，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，并考虑相电压测量误差，通过最小二乘法确定相电压的中点，连接端点和中点，得到三相相电压的相量，为后续相序分解，分析三相不平衡度提供了技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于电能质量分析领域，具体涉及一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法。
背景技术
三相电压不平衡度是检测电能质量的主要指标之一，随着电力系统的发展，低压配电网的三相不平衡问题越来越突出。三相不平衡将引起线损增加，配变损耗增加，影响用电安全和通信质量等。同时，三相不平衡对计量仪表的精度也会产生影响。因此，在电力系统中检测不平衡度是非常重要的。而目前基于序分量的不平衡度量方式需要相位，且基于量测值的相电压三相不平衡度量方式为经验所得，忽略了相角的影响，计算结果误差较大，不能准确反映系统状况。因此，相量的获得对三相不平衡度量至关重要。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于，量测获得三相线电压以及三相相电压大小，根据三相电路线电压、相电压关系获得其相量，具体包括以下步骤：
步骤一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状；
步骤二、以其中一个线电压相量为基准，确定其余两个线电压的相量；
步骤三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角；
步骤四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量；
步骤五、若在允许误差范围外，计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点；
步骤六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
所述步骤一中，由于线电压大小构成唯一三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角，根据余弦定理可知，线电压构成的三角形的三个夹角分别为：
其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，
分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBc、UCA分别为三个线电压。
所述步骤二中，以
为基准，则线电压相量分别为：
其中，
分别为三个线电压相量。
所述步骤三中，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：
其中，
分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、Uc分别为三个相电压。
所述步骤四中，若在允许误差范围内，设
则有：
其中，
分别为三个相电压相量。
所述步骤五中，测量存在一定误差，若相电压夹角和大于允许的偏差ε，即：
则需确定三相相电压的中点。
所述步骤五具体包括：
步骤5-1、设三相相电压的中点为O(x0，x1)，量测的相电压分别为UA、UB、Uc，修正后的相电压分别为U′A、U′B、U′C，通过最小二乘法列方程：
F(x0，x1)＝(U′A-UA)2+(U′B-UB)2+(U′C-UC)2
步骤5-2、分别对x0、x1求偏导并令偏导数为零，得非线性方程组：
步骤5-3、运用梯度法，定义目标函数：
F＝F(x0，x1)＝f0 2+f1 2
选取一组初值x0，x1；
步骤5-4、计算目标函数值，若满足F＜δ，δ表示精度，则输出相电压中点，否则继续以下步骤；
步骤5-5、计算目标函数在(x0，x1)的偏导数
和
计算
步骤5-6、计算
其中
步骤5-7、重复步骤5-3到步骤5-6，直到精度满足，过程中若D＝0，则遇到目标函数局部极值点，修改初值再试。
所述步骤六中，连接端点和中点，得到修正后的相电压大小分别为：
U′A＝OA
U′B＝OB
U′C＝OC
其中，OA、OB、OC分别为点O和点A间的线段长度、点O和点B间的线段长度、点O和点C间的线段长度。
所述步骤六中，根据余弦定理可知，相电压间三个夹角分别为：
其中，UA和UB夹角为
UB和Uc夹角为
Uc和UA夹角为
所述步骤六中，以
为基准，设
则有：
本发明的有益效果是：根据三相线电压构成唯一三角形特性，利用电压大小确定线电压三角形的形状，并以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。在此基础上，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，并考虑相电压测量误差，通过最小二乘法确定相电压的中点，连接端点和中点，得到三相相电压的相量，为后续相序分解，分析三相不平衡度提供了技术支撑。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明线电压、相电压夹角示意图。
图3是本发明三相相电压的中点示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提出一种基于量测线电压、相电压大小获得线电压、相电压相量的方法，包括以下步骤：
一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状。
线电压不含零序分量，因此三相线电压能唯一构成电压三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角。
由余弦定理可知，如图2所示，线电压构成的三角形三个夹角分别为：
其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，
分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBc、UCA分别为三个线电压。
二、以其中一个线电压为基准，确定其余两个线电压的相量。
以
为基准，则线电压相量分别为：
其中，
分别为三个线电压相量。
三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：
其中，
分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、Uc分别为三个相电压。
四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。
设
则有：
其中，
分别为三个相电压相量。
五、计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点。
由于相电压大小测量准确时交于线电压三角形内一点，否则交于三角形内一个区域，当相电压测量存在误差时，相电压夹角和大于允许的偏差ε，即：
则需确定三相相电压的中点，包括以下步骤：
5-1、在如图3所示坐标系中，设相电压中点为O(x0，x1)，量测的相电压分别为UA、UB、Uc，修正后的相电压分别为U′A、U′B、U′C，通过最小二乘法列方程：
F(x0，x1)＝(U′A-UA)2+(U′B-UB)2+(U′C-UC)2 (13)
5-2、分别对x0、x1求偏导并令偏导数为零，得非线性方程组
5-3、运用梯度法，定义目标函数：
F＝F(x0，x1)＝f0 2+f1 2 (16)
选取一组初值x0，x1；
5-4、计算目标函数值F＝F(x0，x1)＝f0 2+f1 2，满足精度，则输出相电压中点；否则，继续以下步骤；
5-5、计算目标函数在(x0，x1)的偏导数
及
再计算
5-6、计算
其中
5-7、重复5-3～5-6，直到精度满足。过程中若D＝0，则遇到目标函数局部极值点，改初值再试。
六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。
利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，连接端点和中点，得修正后的相电压分别为：
U′A＝OA (17)
U′B＝OB (18)
U′C＝OC (19)
由图3可知，UA和UB夹角为
UB和Uc夹角为
Uc和UA夹角为
则：
以A相电压为基准，则三相电压的相量为：
设计如下算例进行说明。
设量测的线电压、相电压值分别为：
UAB＝380V，UBc＝260V，UCA＝360V，UA＝216V，UB＝190V，UC＝200V。
1、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状。如图2所示：
2、设
则有：
3、利用线电压三角形端点也是相电压端点的特性，根据相电压大小确定相电压间夹角：
4、若相电压夹角和大于允许的偏差ε＝10°，则：
不在允许的误差范围。
5、计及电压测量的误差，在如图3所示坐标系中，通过最小二乘法确定相电压的中点为O(138.81，139.27)。
6、连接端点和中点，得修正后的相电压分别为：
U′A＝OA＝209.46
U′B＝OB＝184.61
U′C＝OC＝196.63
相电压间三个夹角分别为：
设
则有：
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于，量测获得三相线电压以及三相相电压大小，根据三相电路线电压、相电压关系获得其相量，具体包括以下步骤：
步骤一、量测获得三相线电压，根据三相线电压大小构成唯一三角形特性，确定线电压三角形的形状；
步骤二、以其中一个线电压相量为基准，确定其余两个线电压的相量；
步骤三、利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角；
步骤四、若在允许误差范围内，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量；
步骤五、若在允许误差范围外，计及电压测量的误差，通过最小二乘法确定相电压的中点；若相电压夹角和大于允许的偏差ε，即：
则需确定三相相电压的中点；
其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，
分别为相电压间的三个夹角；
步骤五具体包括：
步骤5-1、设三相相电压的中点为O(x0,x1)，量测的相电压分别为UA、UB、UC，修正后的相电压分别为U'A、U'B、U'C，通过最小二乘法列方程：
F(x0,x1)＝(U'A-UA)2+(U'B-UB)2+(U'C-UC)2
步骤5-2、分别对x0、x1求偏导并令偏导数为零，得非线性方程组：
步骤5-3、运用梯度法，定义目标函数：
F＝F(x0,x1)＝f0 2+f1 2
选取一组初值x0,x1；
步骤5-4、计算目标函数值，若满足F＜δ，δ表示精度，则输出相电压中点，否则继续以下步骤；
步骤5-5、计算目标函数在(x0,x1)的偏导数
和
计算
步骤5-6、计算
其中
步骤5-7、重复步骤5-3到步骤5-6，直到精度满足，过程中若D＝0，则遇到目标函数局部极值点，修改初值再试；
步骤六、连接端点和中点，以其中一个相电压为基准，确定其余两个相电压的相量。
2.如权利要求1所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤一中，由于线电压大小构成唯一三角形，根据量测的三个线电压数值，确定线电压三角形的形状及夹角，根据余弦定理可知，线电压构成的三角形的三个夹角分别为：
其中，A、B、C分别为线电压三角形的三个顶点，
分别为线电压三角形的三个夹角，UAB、UBC、UCA分别为三个线电压。
3.如权利要求2所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤二中，以
为基准，则线电压相量分别为：
其中，
分别为三个线电压相量。
4.如权利要求3所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤三中，利用线电压三角形的三个顶点是相电压端点的特性，根据三相相电压大小，确定相电压间的夹角为：
其中，
分别为相电压间的三个夹角，UA、UB、UC分别为三个相电压。
5.如权利要求4所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤四中，若在允许误差范围内，设
则有：
其中，
分别为三个相电压相量。
6.如权利要求5所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤六中，连接端点和中点，得到修正后的相电压大小分别为：
U'A＝OA
U'B＝OB
U'C＝OC
其中，OA、OB、OC分别为点O和点A间的线段长度、点O和点B间的线段长度、点O和点C间的线段长度。
7.如权利要求6所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤六中，根据余弦定理可知，相电压间三个夹角分别为：
其中，UA和UB夹角为
UB和UC夹角为
UC和UA夹角为
8.如权利要求7所述的一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法，其特征在于：
所述步骤六中，以
为基准，设
则有：
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810537541.6A CN108982949B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810537541.6A CN108982949B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108982949A CN108982949A (zh) | 2018-12-11 |
| CN108982949B true CN108982949B (zh) | 2020-12-22 |
Family
ID=64542242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810537541.6A Active CN108982949B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108982949B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110018346A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-16 | 南京工程学院 | 一种谐波状态估计的量测配置方法 |
| CN111366796A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-07-03 | 黑龙江特通电气股份有限公司 | 一种三相交流电源的相序检测方法 |
| CN111521886B (zh) * | 2020-04-28 | 2021-07-16 | 美的集团股份有限公司 | 缺相检测电路及空调器 |
| CN112946374B (zh) * | 2021-01-27 | 2024-03-19 | 华北电力大学 | 基于卷积窗函数的三相不平衡度检测方法及装置 |
| CN112946421B (zh) | 2021-02-01 | 2022-08-30 | 易事特集团股份有限公司 | 三相电网故障诊断方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN117318504B (zh) * | 2023-11-28 | 2024-02-09 | 深圳市永联科技股份有限公司 | 单级多路交直流转换电路 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101788597A (zh) * | 2010-03-29 | 2010-07-28 | 福建师范大学 | 一种三相三线制的相电压测量方法 |
| CN102539886A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 上海能巍电气科技有限公司 | 一种三相无中线三角型相电压测量电路和测量方法 |
| CN103235183A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-07 | 广东新昇电业科技股份有限公司 | 一种三相变压器联结组别的测量和计算方法 |
| CN103926451A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-16 | 武汉大学 | 中性点不接地系统中动态电压恢复器参考电压提取方法 |
| CN104638651A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 武汉大学 | 基于零序电压优化补偿的中压动态电压恢复方法及系统 |
| CN104931781A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-23 | 国家电网公司 | 三相四线电路中电量相位角的测量方法及装置 |
| CN106018961A (zh) * | 2016-05-14 | 2016-10-12 | 广东朗腾电气有限公司 | 一种三相变压器相位测试方法 |
-
2018
- 2018-05-29 CN CN201810537541.6A patent/CN108982949B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101788597A (zh) * | 2010-03-29 | 2010-07-28 | 福建师范大学 | 一种三相三线制的相电压测量方法 |
| CN102539886A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 上海能巍电气科技有限公司 | 一种三相无中线三角型相电压测量电路和测量方法 |
| CN103235183A (zh) * | 2013-04-17 | 2013-08-07 | 广东新昇电业科技股份有限公司 | 一种三相变压器联结组别的测量和计算方法 |
| CN103926451A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-07-16 | 武汉大学 | 中性点不接地系统中动态电压恢复器参考电压提取方法 |
| CN104638651A (zh) * | 2015-02-12 | 2015-05-20 | 武汉大学 | 基于零序电压优化补偿的中压动态电压恢复方法及系统 |
| CN104931781A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-23 | 国家电网公司 | 三相四线电路中电量相位角的测量方法及装置 |
| CN106018961A (zh) * | 2016-05-14 | 2016-10-12 | 广东朗腾电气有限公司 | 一种三相变压器相位测试方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 多相整流变压器输出电压不平衡及其影响的研究;高蕾;《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20140315(第03期);第C042-17页 * |
| 用一块数字电压表测量相位差的方法—"三端电压测角法";姚寿松;《电测与仪表》;19860325(第03期);第2-5、13页 * |
| 谈三相绕组电路图和三相电压相量图;易岗;《电世界》;19990831(第08期);第42-43页 * |
| 间接法测量三相变频电源相位角的研究;孙海荣 等;《第六届中国航空学会青年科技论坛》;20140625;第1294-1296页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108982949A (zh) | 2018-12-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108982949B (zh) | 一种基于线电压、相电压大小获取其相量的方法 | |
| CN103513220B (zh) | 一种三相三线电能表错误接线判断方法 | |
| CN107942113B (zh) | 故障电量追补方法及系统 | |
| CN109283430B (zh) | 一种基于电压分布原理的配电网故障测距方法 | |
| CN109991481B (zh) | 一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法 | |
| CN110289613B (zh) | 基于灵敏度矩阵的配电网拓扑识别与线路参数辨识方法 | |
| CN202281802U (zh) | 一种三相三线电能计量表 | |
| CN103869184A (zh) | 基于pmu数据的单回输电线路零序参数抗差辨识方法 | |
| CN109188181B (zh) | 电网电压互感器二次回路中性线虚接判断方法 | |
| CN110865238A (zh) | 一种基于准谐波模型采样算法的交流电阻测量方法及装置 | |
| CN102298088A (zh) | 一种功率计算互感器角差补偿系数的计算方法 | |
| CN104730416A (zh) | 一种以电流突变量为极化量的输电线路单端测距方法 | |
| CN102323198B (zh) | 岩心岩电实验参数m、n的校正方法及系统 | |
| CN112415273A (zh) | 一种双回非全线平行输电线路零序参数精确测量方法 | |
| CN111123027A (zh) | 基于wams系统的多端传输线路故障测距方法 | |
| CN107167707A (zh) | 一种基于参数未知的同杆双回线故障测距方法及装置 | |
| CN105305392B (zh) | 适用于含电压控型iidg配电网的短路计算对称分量法 | |
| CN113702706B (zh) | 一种基于电力电子变换器的电网阻抗测量方法 | |
| CN102095958A (zh) | 二绕组常规变压器单开关差动保护ct接线正确性分析方法 | |
| CN210982602U (zh) | 一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表 | |
| CN102768301B (zh) | 在线确定三相四线两相失流时退补电量的方法及装置 | |
| CN107037250B (zh) | 基于分布参数模型的不对称交流输电线路相参数测量方法 | |
| CN105223449A (zh) | 一种非对称输电线路参数在线测量方法 | |
| CN110412353B (zh) | 一种基于功率损耗的光伏电站三相变压器阻抗计算方法 | |
| CN108089058A (zh) | 一种抗差配电网线路正序参数的辨识方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |