CN113533869A - 三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置，方法包括：将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，三相方波信号的周期和三相交流电的周期相同；通过第一端口、第二端口和第三端口分别周期性地读取三相方波信号对应的电平；若电平为第一电平时，第一变量的数值加上第一步长值，若电平为第二电平时，第一变量的数值清零；在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断电平对应的相为缺相。本发明不仅可以快速找出缺相，跟缺相检测共用同一套端口检测方波信号，节省占用系统资源，而且还可以通过以某一相中断为基准，其他两相中断互补计数检测，相互校验，达到快速、有效、准确地检出逆相序故障的目的。

Description

三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置。

背景技术

随着对电力系统安全要求越来越高，在三相用电设备中，交流输入缺相、逆相检测逐步推广应用。在进行缺相及逆相序检测前，一般通过信号转换装置，将三相交流电分别转换成方波信号(如转换成PWM方波信号)。然后通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)检测对应相转换输出的信号是否为目标方波信号，从而确定对应相是否缺相。在缺相检测时，需要使用三个计数器计数，导致系统资源占用较大。逆相序检测原理为：单相两次中断的间隔时间为周期T，在正常情况下，若两相之间的中断间隔时间为T/3，可判断为正相序，若为2T/3，可判断为逆相序。但是，在实际检测过程中，两相中断的间隔时间不可能刚好是T/3或2T/3。因此，在做逆相序判断时，时间尺度及偏差不易把握，存在着检测精度不高、检测不准确的现象，可能会出现错误的检测结果。

发明内容

本发明提供了一种三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置，可以解决或者至少部分解决上述技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种三相交流电缺相及逆相序检测方法，包括：

将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，所述三相方波信号的周期和所述三相交流电的周期相同；

通过第一端口、第二端口和第三端口分别周期性地读取所述三相方波信号对应的电平；

若所述电平为第一电平时，第一变量的数值加上第一步长值，若所述电平为第二电平时，第一变量的数值清零；

在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断所述电平对应的相为缺相。

可选地，包括：

通过所述第一端口、所述第二端口和所述第三端口分别识别所述三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

若第一端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断，清零第二变量、第三变量、第四变量和第五变量的数值；

若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断，第二变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于等于第三变量的数值时，则第四变量的数值加上第三步长值，否则第四变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断，第三变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于第三变量的数值时，则第五变量的数值加上第三步长值，否则第五变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第四变量的数值和第五变量的数值相等，第四变量的数值大于第二预设阈值，则判断发生逆相序故障。

可选地，所述第一电平为高电平和低电平中的一者，所述第二电平为高电平和低电平中的另一者。

可选地，所述第一方向电平阶跃为上升沿或下降沿。

可选地，所述第一步长值、所述第二步长值和所述第三步长值均等于1。

可选地，所述三相方波信号的周期为20ms，读取所述三相方波信号对应的电平的周期为1ms。

第二方面，提供了一种三相交流电缺相及逆相序检测装置，包括：

转换单元，用于将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，所述三相方波信号的周期和所述三相交流电的周期相同；

读取单元，用于通过第一端口、第二端口和第三端口分别周期性地读取所述三相方波信号对应的电平；

计数单元，用于若所述电平为第一电平时，第一变量的数值加上第一步长值，若所述电平为第二电平时，第一变量的数值清零；

缺相判断单元，用于在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断所述电平对应的相为缺相。

可选地，包括：

所述转换单元还用于通过所述第一端口、所述第二端口和所述第三端口分别识别所述三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

第一中断单元，用于若第一端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断，清零第二变量、第三变量、第四变量和第五变量的数值；

第二中断单元，用于若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断，第二变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于等于第三变量的数值时，则第四变量的数值加上第三步长值，否则第四变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

第三中断单元，用于若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断，第三变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于第三变量的数值时，则第五变量的数值加上第三步长值，否则第五变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

逆相序判断单元，用于若第四变量的数值和第五变量的数值相等，第四变量的数值大于第二预设阈值，则判断发生逆相序故障。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例提供的一种三相交流电缺相及逆相序检测方法及检测装置，通过配置的第一端口、第二端口、第三端口分别周期性地读取三相方波信号对应的电平，在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断电平对应的相为缺相；不仅可以减少系统资源占用，而且可以准确识别缺相及逆相序。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它的附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种三相交流电缺相检测方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种三相交流电逆相序检测方法流程图。

图示说明：

IO1、第一端口；A、第一变量；K1、第一预设阈值；INT1、第一外部中断；INT2、第二外部中断；INT3、第三外部中断；S、第二变量；T、第三变量；SR、第四变量；TR、第五变量；K2、第二预设阈值。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示。

本实施例提供了一种三相交流电缺相及逆相序检测方法，包括以下步骤：

将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，三相方波信号的周期和三相交流电的周期相同；

通过第一端口IO1、第二端口和第三端口分别周期性地读取三相方波信号对应的电平；

若电平为第一电平时，第一变量A的数值加上第一步长值，若电平为第二电平时，第一变量A的数值清零；

在经过预设时长后，若最终的第一变量A的数值大于第一预设阈值K1时，则判断电平对应的相为缺相。

一般来讲，三相交流电的电压波形为正弦波。因此，转换为方波信号时，可以将正弦波的负值过滤，然后将正值转换成PWM形式的方波信号。需要说明的是，实施本申请的技术方案，也可以统一过滤正弦波的正值，将负值转换成为方波信号。

为了便于后续判断逆相序，三相方波信号的周期和三相交流电的周期相同。在国内，三相交流电的频率通常为50Hz，故周期为20ms。读取三相方波信号对应的电平的周期可以设置为1ms。

方波信号一般就包括高电平和低电平。因此，结合前述内容，在进行检测方波信号的电平时，为了便于设备检测，可以根据需要通过电路进行高、低电平的切换。可选地，第一电平为高电平和低电平中的一者，第二电平为高电平和低电平中的另一者。

为了便于计数，可以将第一步长值设置为数字1。

因此，在一个预设时长内，当存在缺相时，第一变量A的数值会持续累加。当第一变量A的数值大于第一预设阈值K1时，就表明测试的电平对应的相为缺相。因此可以每隔一个预设时长对第一变量A的数值进行清零，防止数据溢出，减少系统占用资源，且不会影响最终的缺相判断。

具体地，缺相检测以图1为例。当第一端口IO1检测到高电平时，第一变量A的数值进行累加1，检测到低电平时，第一变量A的数值清零。因此，第一端口IO1对应的相没有缺相时，第一变量A的数值永远不会大于第一预设阈值K1。

但是，当第一端口IO1对应的相缺相时，第一端口IO1检测到的高电平一直存在，第一变量A的数值持续累加而不会清零。最终，该数值大于第一预设阈值K1，从而判断出缺相。第一预设阈值K1可以设为20。

进一步地，在本申请的另一实施例中，提供的三相交流电缺相及逆相序检测方法，包括：

通过第一端口IO1、第二端口和第三端口分别识别三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

若第一端口IO1检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断INT1，清零第二变量S、第三变量T、第四变量SR和第五变量TR的数值；

若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断INT2，第二变量S的数值加上第二步长值；若第二变量S的数值小于等于第三变量T的数值时，则第四变量SR的数值加上第三步长值，否则第四变量SR的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断INT3，第三变量T的数值加上第二步长值；若第二变量S的数值小于第三变量T的数值时，则第五变量TR的数值加上第三步长值，否则第五变量TR的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第四变量SR的数值和第五变量TR的数值相等，第四变量SR的数值大于第二预设阈值K2，则判断发生逆相序故障。

应当理解，第一方向电平阶跃可以是上升沿或下降沿。然后统一用上升沿或者下降沿触发第一外部中断INT1、第二外部中断INT2和第三外部中断INT3。

为了具体说明本实施例方案，请参阅图2所示。

以第一外部中断INT1为基准中断，进入第一外部中断INT1时，将第二变量S、第三变量T、第四变量SR和第五变量TR的数值均清零。

然后进入第二外部中断INT2时，对第二变量S的数值进行累加第二步长值。为了便于计数，第二步长值等于数字1。然后进入第三外部中断INT3时，对第三变量T的数值进行累加第二步长值。

因此，在第二外部中断INT2时，若有逆相序，第二变量S的数值会小于等于第三变量T的数值，然后可以对第四变量SR的数值进行累加第三步长值；反之，对第四变量SR的数值进行减值第三步长值，当然需要保证第四变量SR在减值前大于零。在第三外部中断INT3时，若有逆相序，第二变量S的数值会小于第三变量T的数值，然后可以对第五变量TR的数值进行累加第三步长值；反之，对第五变量TR的数值进行减值第三步长值，当然需要保证第五变量TR在减值前大于零。为了便于计数，第三步长值等于数字1。

需要说明的是，上述第一变量A、第二变量S、第三变量T、第四变量SR和第五变量TR均可以定义为整数。

最终，每次进入第一外部中断INT1时，进行判断逆相序故障。在无缺相情况下，如果有逆相序，第四变量SR和第五变量TR的数值是同步累加的，且两者不仅可以相等，而且均可以大于第二预设阈值K2。可选地，第二预设阈值K2等于100。

本实施例提供的三相交流电缺相及逆相序检测方法，不仅可以快速找出缺相，跟缺相检测共用同一套端口检测方波信号，节省占用系统资源，而且还可以通过以某一相中断为基准，其他两相中断互补计数检测，相互校验，达到快速、有效、准确地检出逆相序故障的目的。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种三相交流电缺相及逆相序检测装置，用于实施上述实施例提供的检测方法，包括：

转换单元，用于将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，三相方波信号的周期和三相交流电的周期相同；

读取单元，用于通过第一端口IO1、第二端口和第三端口分别周期性地读取三相方波信号对应的电平；

计数单元，用于若电平为第一电平时，第一变量A的数值加上第一步长值，若电平为第二电平时，第一变量A的数值清零；

缺相判断单元，用于在经过预设时长后，若最终的第一变量A的数值大于第一预设阈值K1时，则判断电平对应的相为缺相；

转换单元还用于通过第一端口IO1、第二端口和第三端口分别识别三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

第一中断单元，用于若第一端口IO1检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断INT1，清零第二变量S、第三变量T、第四变量SR和第五变量TR的数值；

第二中断单元，用于若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断INT2，第二变量S的数值加上第二步长值；若第二变量S的数值小于等于第三变量T的数值时，则第四变量SR的数值加上第三步长值，否则第四变量SR的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

第三中断单元，用于若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断INT3，第三变量T的数值加上第二步长值；若第二变量S的数值小于第三变量T的数值时，则第五变量TR的数值加上第三步长值，否则第五变量TR的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

逆相序判断单元，用于若第四变量SR的数值和第五变量TR的数值相等，第四变量SR的数值大于第二预设阈值K2，则判断发生逆相序故障。

转换单元可以是一种硬件电路。读取单元、计数单元、缺相判断单元、第一中断单元、第二中断单元、第三中断单元和逆相序判断单元可以集成在微控制单元内。

由于已经在上述实施例描述了具体的检测原理及步骤，因此此处不再赘述。

本实施例提供的三相交流电缺相及逆相序检测装置，不仅可以快速找出缺相，跟缺相检测共用同一套端口检测方波信号，节省占用系统资源，而且还可以通过以某一相中断为基准，其他两相中断互补计数检测，相互校验，达到快速、有效、准确地检出逆相序故障的目的。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，包括：

将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，所述三相方波信号的周期和所述三相交流电的周期相同；

通过第一端口、第二端口和第三端口分别周期性地读取所述三相方波信号对应的电平；

若所述电平为第一电平时，第一变量的数值加上第一步长值，若所述电平为第二电平时，第一变量的数值清零；

在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断所述电平对应的相为缺相。

2.根据权利要求1所述的三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，包括：

通过所述第一端口、所述第二端口和所述第三端口分别识别所述三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

若第一端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断，清零第二变量、第三变量、第四变量和第五变量的数值；

若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断，第二变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于等于第三变量的数值时，则第四变量的数值加上第三步长值，否则第四变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断，第三变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于第三变量的数值时，则第五变量的数值加上第三步长值，否则第五变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

若第四变量的数值和第五变量的数值相等，第四变量的数值大于第二预设阈值，则判断发生逆相序故障。

3.根据权利要求1所述的三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，所述第一电平为高电平和低电平中的一者，所述第二电平为高电平和低电平中的另一者。

4.根据权利要求2所述的三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，所述第一方向电平阶跃为上升沿或下降沿。

5.根据权利要求2所述的三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，所述第一步长值、所述第二步长值和所述第三步长值均等于1。

6.根据权利要求2所述的三相交流电缺相及逆相序检测方法，其特征在于，所述三相方波信号的周期为20ms，读取所述三相方波信号对应的电平的周期为1ms。

7.三相交流电缺相及逆相序检测装置，其特征在于，包括：

转换单元，用于将三相交流电分别转换为对应的三相方波信号，所述三相方波信号的周期和所述三相交流电的周期相同；

读取单元，用于通过第一端口、第二端口和第三端口分别周期性地读取所述三相方波信号对应的电平；

计数单元，用于若所述电平为第一电平时，第一变量的数值加上第一步长值，若所述电平为第二电平时，第一变量的数值清零；

缺相判断单元，用于在经过预设时长后，若最终的第一变量的数值大于第一预设阈值时，则判断所述电平对应的相为缺相。

8.根据权利要求7所述的三相交流电缺相及逆相序检测装置，其特征在于，包括：

所述转换单元还用于通过所述第一端口、所述第二端口和所述第三端口分别识别所述三相方波信号对应的第一方向电平阶跃；

第一中断单元，用于若第一端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第一外部中断，清零第二变量、第三变量、第四变量和第五变量的数值；

第二中断单元，用于若第二端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第二外部中断，第二变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于等于第三变量的数值时，则第四变量的数值加上第三步长值，否则第四变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

第三中断单元，用于若第三端口检测到对应相方波信号的第一方向电平阶跃时，进入第三外部中断，第三变量的数值加上第二步长值；若第二变量的数值小于第三变量的数值时，则第五变量的数值加上第三步长值，否则第五变量的数值在大于零的基础上减去第三步长值；

逆相序判断单元，用于若第四变量的数值和第五变量的数值相等，第四变量的数值大于第二预设阈值，则判断发生逆相序故障。

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