CN112881801A - 带电压记忆的保护相量测量装置及测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带电压记忆的保护相量测量装置及测量方法，属于电力相位测量设备技术领域，包括信号输入电路接收被测量系统的电压信号；采样电路，用于接收电信号，对电压信号进行采样；中央处理模块，用于记录电压信号的过零时刻，将过零时刻的电压值作为基准量，依次记录其它被测量系统的测量点的电压信号过零时刻以及该过零时刻对应的电压值，结合基准量以及基准量的过零时刻计算得到其它被测量系统的测量点的相位。本发明利用温补晶振来产生满足测量所需要的高精度时钟信号，解决现有基准量和被测量不在同一位置，保护室内又不能使用无线设备的问题，方便安全、提高了测量效率；内部采用温度温度补偿晶振用于时钟电路，增加相位测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力相位测量设备技术领域，具体涉及一种带电压记忆的保护相量测量装置及测量方法。
背景技术
当电厂、变电站等电气设备投入运行时，电力系统中相量的测量尤为重要。相量测量的准确度影响着电气设备的正常运行及相关的经济效益。相量测量不仅需要测量各个交流输入量的幅值大小，还要求测量各个交流量之间的相位关系，通常对于被测信号的采集需要同时进行，测量方法必须保持交流信号采样的同步性，对于同一个位置测量来说比较方便，但由于变电站中二次回路保护柜一般分开放置，被测点之间存在距离，采用同一个基准量测量时需要将基准电压引线过来，导致接入耗费人力、物力较多，且存在安全隐患，测量速度慢。另一方面，处于保护装置工作要求，保护室内一般不能使用无线设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可有效解决传统相量测量方法造成的接线不方便、工作效率低的问题，对基准电压测量后能够对其它输入进行实时保护的一种带电压记忆的保护相量测量装置，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供的一种带电压记忆的保护相量测量装置，包括：
信号输入电路，用于接收被测量系统的电压信号；
采样电路，用于接收电信号，对电压信号进行采样；
中央处理模块，用于记录电压信号的过零时刻，将过零时刻的电压值作为基准量，依次记录其它被测量系统的测量点的电压信号过零时刻以及该过零时刻对应的电压值，结合基准量以及基准量的过零时刻计算得到其它被测量系统的测量点的相位。
优选的，带电压记忆的保护相量测量装置还包括：
存储模块，用于存储中央处理模块计算的被测量点的相位；
显示模块，用于显示中央处理模块计算的被测量点的相位；
电源模块，用于为中央处理模块提供电源。
优选的，所述中央处理模块包括：
数模转换单元，用于将采样电路采集的离散的电压信号数字量转换为连接变化的电压信号模拟量；
时钟单元，用于提供计算被测量点的相位的时钟信号。
优选的，所述时钟单元还连接有温补晶振单元，所述温补晶振单元用于在一定的温度范围内保持时钟信号的输出频率。
优选的，所述温补晶振单元为温度补偿晶体振荡器。
优选的，所述信号输入电路用于采集被测量系统的三相电压信号，所述信号输入电路包括A相电压接口、B相电压接口以及C相电压接口。
第二方面，本发明提供一种使用如上所述的带电压记忆的保护相量测量装置进行相量测量的方法，包括如下步骤：
步骤1：对保护柜一进行数据测量，得到保护柜一中的三相电压，将保护柜一中A相电压定为被测点一，将被测点一的过零时刻的电压作为基准量；
步骤2：对保护柜二进行数据测量，得到保护柜二中的三相电压，将保护柜二中B相电压定为被测点二，记录将被测点二的过零时刻及该时刻的电压；
步骤3：结合基准量以及基准量对应的过零时刻和被测点二的电压过零时刻以及对应的电压值进行相位计算。
优选的，测量保护柜一中的电压，测量周期为T；将保护柜一中A相定为被测点一，将测量的电压数据保存；以过零时刻的A相的电压值作为基准量，过零时刻记录为t0；
测量保护柜二中的电压，测量周期为T；保护柜二中B相电压定为被测点二，将被测点二的电压过零时刻记录为t1；
被测点二的相位为：
其中，MOD表示求余数运算，Δt1＝t1-t0；
测量保护柜三中的电压，测量周期为T；保护柜三中C相电压定为被测点三，将被测点三的电压过零时刻记录为t2；
被测点三的相位为：
其中，Δt2＝t2-t0。
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如上所述的相量测量的方法。
第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，：所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的相量测量的方法。
本发明有益效果：解决了现有基准量和被测量不在同一位置，保护室内又不能使用无线设备的问题，方便安全、提高测量效率；内部采用温度温度补偿晶振用于时钟电路，增加相位测量的准确性。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1所述的带电压记忆的保护相量测量装置的功能原理框图。
图2为本发明实施例2所述的带电压记忆的保护相量测量装置的功能原理框图。
图3为本发明实施例3所述的带电压记忆的保护相量测量装置的功能原理框图。
图4为本发明实施例3所述的带电压记忆的保护相量测量装置测量的保护柜的电压信号示意图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供一种带电压记忆的保护相量测量装置，该装置包括：
信号输入电路，用于接收被测量系统的电压信号；
采样电路，用于接收电信号，对电压信号进行采样；
中央处理模块，用于记录电压信号的过零时刻，将过零时刻的电压值作为基准量，依次记录其它被测量系统的测量点的电压信号过零时刻以及该过零时刻对应的电压值，结合基准量以及基准量的过零时刻计算得到其它被测量系统的测量点的相位。
在本实施例1中，带电压记忆的保护相量测量装置还包括：
存储模块，用于存储中央处理模块计算的被测量点的相位；
显示模块，用于显示中央处理模块计算的被测量点的相位；
电源模块，用于为中央处理模块提供电源。
所述中央处理模块包括：
数模转换单元，用于将采样电路采集的离散的电压信号数字量转换为连接变化的电压信号模拟量；
时钟单元，用于提供计算被测量点的相位的时钟信号。
所述时钟单元还连接有温补晶振单元，所述温补晶振单元用于在一定的温度范围内保持时钟信号的输出频率。
在本实施例1中，使用上述的带电压记忆的保护相量测量装置使用方法如下：
步骤1：对保护柜一进行数据测量，得到保护柜一中的三相电压，将保护柜一中A相电压定为被测点一，将被测点一的过零时刻的电压作为基准量；
步骤2：对保护柜二进行数据测量，得到保护柜二中的三相电压，将保护柜二中B相电压定为被测点二，记录将被测点二的过零时刻及该时刻的电压；
步骤3：结合基准量以及基准量对应的过零时刻和被测点二的电压过零时刻以及对应的电压值进行相位计算。
实施例2
如图2所示，本发明实施例2提供一种带电压记忆的保护相量测量装置，包括：
信号输入电路，用于接收被测量系统的电压信号；
采样电路，用于接收电信号，对电压信号进行采样；
中央处理模块，用于记录电压信号的过零时刻，将过零时刻的电压值作为基准量，依次记录其它被测量系统的测量点的电压信号过零时刻以及该过零时刻对应的电压值，结合基准量以及基准量的过零时刻计算得到其它被测量系统的测量点的相位。
存储模块，用于存储中央处理模块计算的被测量点的相位；
显示模块，用于显示中央处理模块计算的被测量点的相位；
电源模块，用于为中央处理模块提供电源。
所述中央处理模块包括：
数模转换单元，用于将采样电路采集的离散的电压信号数字量转换为连接变化的电压信号模拟量；
时钟单元，用于提供计算被测量点的相位的时钟信号。
所述时钟单元还连接有温补晶振单元，所述温补晶振单元用于在一定的温度范围内保持时钟信号的输出频率。
所述温补晶振单元为温度补偿晶体振荡器。
所述信号输入电路用于采集被测量系统的三相电压信号，所述信号输入电路包括A相电压接口、B相电压接口以及C相电压接口。
在本实施例2中，使用上述的带电压记忆的保护相量测量装置时，测量保护柜一中的电压，测量周期为T；将保护柜一中A相定为被测点一，将测量的电压数据保存；以过零时刻的A相的电压值作为基准量，过零时刻记录为t0；
测量保护柜二中的电压，测量周期为T；保护柜二中B相电压定为被测点二，将被测点二的电压过零时刻记录为t1；
被测点二的相位为：
其中，MOD表示求余数运算，Δt1＝t1-t0；
测量保护柜三中的电压，测量周期为T；保护柜三中C相电压定为被测点三，将被测点三的电压过零时刻记录为t2；
被测点三的相位为：
其中，Δt2＝t2-t0。
实施例3
如图3所示，本发明实施例3提供一种带电压记忆的保护相量测量装置，该装置可将被测量交流信号经过输入电路、采样电路送入带有模数转换的中央处理单元，用于测量交流信号的幅值和相位信息。测量方法是先对基准电压进行测量，记忆下基准电压的过零时刻，然后依次对其它被测量的幅值和过零时刻进行测量，通过与基准量的过零时刻计算，得到其它被测量的相位。中央处理单元利用高精度温补晶振来产生满足测量所需要的高精度时钟信号。
如图3所示，本实施例3所述的带电压记忆的保护相量测量装置主要涉及的是电源电路，三相电压、电流输入电路，采样电路，模数转换电路，内部时钟模块，中央处理单元，显示电路，存储单元。
三相电压、电流输入电路设置有电压输入端口1、电压输入端口2以及电压输入端口3，可分别连接三相电压的A、B、C三相电压；设有电流输入端口1、电流输入端口2以及电流输入端口3，可分别连接三相电流的A、B、C三相电流。将电源接入电路，输入信号经过采样处理之后，发送到中央控制单元，中央处理单元结合分析方法对测量结果进行计算核对，最后通过显示电路将结果显示于显示屏上。
数模转换电路可用于将采样电路采集的离散的电压信号数字量转换为连接变化的电压信号模拟量。
内部时钟加入温补晶振进行分析，提高测量的准确性。
温补晶振即温度补偿晶体振荡器(TCXO)，是通过附加的温度补偿电路使由周围温度变化产生的振荡频率变化量削减的一种石英晶体振荡器。温度补偿晶体振荡器又称温补晶振。英文简称为tcxo(temperature compensated crystal oscillator)是在一定的温度范围内通过一定的补偿方式(比如电容补偿、热敏电阻网络补偿等)而保持晶体振荡器的输出频率在一定的精度范围内(如10-7级、10-6级)的晶体振荡器。它具有开机特性好、功耗低、频率-温度稳定性高等特点。广泛应用于各种通信、导航、雷达、卫星定位系统、移动通信、程控电话交换机、各类电子测量仪表中。
在本实施例3中，所述测量仪用于不同保护柜之间的测量，每个保护柜可进行单相、三相电压及电流测量，系统的存储单元将之前测量记录进行保存。
在本实施例3中，结合图4，对使用带电压记忆的保护相量测量装置进行不同保护柜相位测量计算方法进行说明。
步骤1：对保护柜1中进行数据测量，测量的得到保护柜1中的电压、电流，测量周期为T；
步骤2：将保护柜1中A相定为被测点1，将测量的电压Ua或电流Ia数据保存；
步骤3：以过零时刻的电压Ua或电流Ia作为基准点，过零时刻记录为t0；
步骤4：对保护柜2中进行数据测量，测量的得到保护柜2中的电压、电流，测量周期为T；
步骤5：保护柜2中B相定为被测点2，将过零时刻记录为t1，测得电压Ub；
步骤6：进行相位计算,根据记忆的基准点时刻计算得到与被测点2的时间差Δt1＝t1-t0；
被测点2的相位为：
MOD表示求余数运算；
步骤7：对保护柜3中进行数据测量，测量的得到保护柜3中的电压、电流，测量周期为T；
步骤8：保护柜3中C相定为被测点3，将过零时刻记录为t2，测得电压Uc；
步骤9：进行相位计算,根据记忆的基准点时刻计算得到与被测点3的时间差Δt2＝t2-t0；
被测点3的相位为：
以此类推，可进行多个被测点相量计算。
实施例4
本发明实施例4提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行带电压记忆的保护相量测量方法：
步骤1：对保护柜一进行数据测量，得到保护柜一中的三相电压，将保护柜一中A相电压定为被测点一，将被测点一的过零时刻的电压作为基准量；
步骤2：对保护柜二进行数据测量，得到保护柜二中的三相电压，将保护柜二中B相电压定为被测点二，记录将被测点二的过零时刻及该时刻的电压；
步骤3：结合基准量以及基准量对应的过零时刻和被测点二的电压过零时刻以及对应的电压值进行相位计算。
其中，测量保护柜一中的电压，测量周期为T；将保护柜一中A相定为被测点一，将测量的电压数据保存；以过零时刻的A相的电压值作为基准量，过零时刻记录为t0；
测量保护柜二中的电压，测量周期为T；保护柜二中B相电压定为被测点二，将被测点二的电压过零时刻记录为t1；
被测点二的相位为：
其中，MOD表示求余数运算，Δt1＝t1-t0；
测量保护柜三中的电压，测量周期为T；保护柜三中C相电压定为被测点三，将被测点三的电压过零时刻记录为t2；
被测点三的相位为：
其中，Δt2＝t2-t0。
实施例5
本发明实施例4提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例4所述的带电压记忆的保护相量测量方法。
综上所述，本发明实施例所述的带电压记忆的保护相量测量装置，可将被测量交流信号经过输入电路、采样电路送入带有模数转换的中央处理单元，用于测量交流信号的幅值和相位信息。先对基准电压进行测量，记忆下基准电压的过零时刻，然后依次对其它被测量的幅值和过零时刻进行测量，通过与基准量的过零时刻计算，得到其它被测量的相位。中央处理单元利用高精度温补晶振来产生满足测量所需要的高精度时钟信号。解决现有基准量和被测量不在同一位置，保护室内又不能使用无线设备的问题，方便安全、提高测量效率；内部采用温度温度补偿晶振用于时钟电路，增加相位测量的准确性。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本公开的优选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种带电压记忆的保护相量测量装置，其特征在于，包括：
信号输入电路，用于接收被测量系统的电压信号；
采样电路，用于接收电信号，对电压信号进行采样；
中央处理模块，用于记录电压信号的过零时刻，将过零时刻的电压值作为基准量，依次记录其它被测量系统的测量点的电压信号过零时刻以及该过零时刻对应的电压值，结合基准量以及基准量的过零时刻计算得到其它被测量系统的测量点的相位。
2.根据权利要求1所述的带电压记忆的保护相量测量装置，其特征在于，还包括：
存储模块，用于存储中央处理模块计算的被测量点的相位；
显示模块，用于显示中央处理模块计算的被测量点的相位；
电源模块，用于为中央处理模块提供电源。
3.根据权利要求1所述的带电压记忆的保护相量测量装置，其特征在于，所述中央处理模块包括：
数模转换单元，用于将采样电路采集的离散的电压信号数字量转换为连接变化的电压信号模拟量；
时钟单元，用于提供计算被测量点的相位的时钟信号。
4.根据权利要求3所述的带电压记忆的保护相量测量装置，其特征在于，所述时钟单元还连接有温补晶振单元，所述温补晶振单元用于在一定的温度范围内保持时钟信号的输出频率。
5.根据权利要求4所述的带电压记忆的保护相量测量装置，其特征在于，
所述温补晶振单元为温度补偿晶体振荡器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的带电压保护记忆的保护相量测量装置，其特征在于，所述信号输入电路用于采集被测量系统的三相电压信号，所述信号输入电路包括A相电压接口、B相电压接口以及C相电压接口。
7.一种使用如权利要求1-6任一项所述的带电压记忆的保护相量测量装置进行相量测量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：对保护柜一进行数据测量，得到保护柜一中的三相电压，将保护柜一中A相电压定为被测点一，将被测点一的过零时刻的电压作为基准量；
步骤2：对保护柜二进行数据测量，得到保护柜二中的三相电压，将保护柜二中B相电压定为被测点二，记录将被测点二的过零时刻及该时刻的电压；
步骤3：结合基准量以及基准量对应的过零时刻和被测点二的电压过零时刻以及对应的电压值进行相位计算。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
测量保护柜一中的电压，测量周期为T；将保护柜一中A相定为被测点一，将测量的电压数据保存；以过零时刻的A相的电压值作为基准量，过零时刻记录为t0；
测量保护柜二中的电压，测量周期为T；保护柜二中B相电压定为被测点二，将被测点二的电压过零时刻记录为t1；
被测点二的相位为：
其中，MOD表示求余数运算，Δt1＝t1-t0；
测量保护柜三中的电压，测量周期为T；保护柜三中C相电压定为被测点三，将被测点三的电压过零时刻记录为t2；
被测点三的相位为：
其中，Δt2＝t2-t0。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，其特征在于：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如权利要求7或8所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求7或8所述的方法。
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- 2021-01-04 CN CN202110004349.2A patent/CN112881801A/zh active Pending
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