CN114019404A - 一种三相交流电源相序检测方法以及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三相交流电源相序检测方法及系统，其中方法包括以下步骤：通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置；若三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序不一致，则判定三相电源相序错误；通过软件进行快速的过零点计算，并通过三相电的过零点的时序就能快速准确的判定三相电是否存在相序错误，检测效率高，可以有效的节约开发成本和时间。
Description
技术领域
本发明涉及消防设备监测技术领域，更具体地说，涉及一种三相交流电源相序检测方法以及系统。
背景技术
在三相电进行接电时，如果发生相序错误，则会带来十分严重的后果，目前对于相序检测的方式大都较为复杂，检测准确性差且成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种三相交流电源相序检测方法，还提供了一种三相交流电源相序检测系统。
本发明解决其技术问题所采样的技术方案是：
构造一种三相交流电源相序检测方法，包括以下步骤：
第一步：通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
第二步：将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置；
第五步：若三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序不一致，则判定三相电源相序错误。
本发明所述的三相交流电源相序检测方法，其中，所述第一步中，所述采样滤波电路包括电压采样电路和滤波电路；
所述电压采样电路包括电压互感器，所述滤波电路包括串联的第一电阻和第二电阻，所述电压互感器的一次绕组的电流输入端串联有第三电阻和第四电阻，所述电压互感器的一次绕组的电流输出端串联有第五电阻和第六电阻；所述第一电阻连接于所述第二电阻的一端与所述电压互感器的二次绕组的电流输入端电连接，所述第一电阻远离所述第二电阻的一端与所述电压互感器的二次绕组的电流输出端电连接；所述第二电阻远离所述第一电阻的一端与外部的单片机的ADC模拟采样口连接，所述第二电阻远离所述第一电阻的一端通过电容接地。
本发明所述的三相交流电源相序检测方法，其中，所述第一步中采样方法为：
在一相电压输入端，输入电压VA，VA相电压通过第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻将电压信号转换为电流信号然后通过电压互感器按比例1：1转换成电流信号in，电流信号in经过第一电阻变为电压信号，经过二次绕组的电流输出的直流分量Vref信号，抬升电压使周期信号大于0V，然后通过单片机的ADC模拟采样口做信号采样获得采样值。
本发明所述的三相交流电源相序检测方法，其中，所述第四步中将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置采样的方式为：
将模拟信号接入处理单元的ADC接口，根据采样定理在交流信号周期内采集多个点ADC值，以采样时间为横轴、ADC值为纵轴制作采样值曲线，以直流分量Vref的ADC采样值作横向标线，采样值曲线与横向标线的相交点为过零点。
本发明所述的三相交流电源相序检测方法，其中，所述第四步中，根据采样定理在交流信号周期内采集的点的数量为64。
本发明所述的三相交流电源相序检测方法，其中，所述第五步中，所述过零方向为向上过零方向或向下过零方向。
一种三相交流电源相序检测系统，用于实现如上述的三相交流电源相序检测方法，其中，包括采样滤波单元和数据处理单元；
所述采样滤波单元，用于通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
所述数据处理单元，用于将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置，并将三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序进行比较并输出比较结果。
本发明的有益效果在于：应用本申请的方式方法，能够通过软件进行快速的过零点计算，并通过三相电的过零点的时序就能快速准确的判定三相电是否存在相序错误，检测效率高，且主要工作由软件完成，可以有效的节约开发成本和时间。
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，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法流程图；
图2是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法三相电的电压采样电路图；
图3是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法三相电的滤波电路图；
图4是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法电路连接示意图；
图5是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法过零点检测位置检测示意图；
图6是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法三相电压过零点顺序示意图；
图7是本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测系统原理框图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的三相交流电源相序检测方法，如图1所示，同时参阅图2-6，包括以下步骤：
S01：通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
S02：将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置；
S05：若三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序不一致，则判定三相电源相序错误；
应用本申请的方式方法，能够通过软件进行快速的过零点计算，并通过三相电的过零点的时序就能快速准确的判定三相电是否存在相序错误，检测效率高，且主要工作由软件完成，可以有效的节约开发成本和时间。
优选的，第一步中，采样滤波电路包括电压采样电路(如图2所示)和滤波电路(如图3所示)；以A相电压(A2)检测说明如下：
电压采样电路包括电压互感器T8，滤波电路包括串联的第一电阻R51和第二电阻R86，电压互感器T8的一次绕组的电流输入端串联有第三电阻R28和第四电阻R29，电压互感器T8的一次绕组的电流输出端串联有第五电阻R38和第六电阻R34；第一电阻R51连接于第二电阻R86的一端与电压互感器T8的二次绕组的电流输入端电连接，第一电阻R51远离第二电阻R86的一端与电压互感器T8的二次绕组的电流输出端电连接；第二电阻R86远离第一电阻R51的一端与外部的单片机的ADC模拟采样口AIN12连接，第二电阻R86远离第一电阻R51的一端通过电容C25接地。
第一步中采样方法为：
在一相电压输入端，输入电压VA，VA相电压通过第三电阻R28、第四电阻R29、第五电阻R38和第六电阻R34将电压信号转换为电流信号然后通过电压互感器T8按比例1：1转换成电流信号in，电流信号in经过第一电阻R51变为电压信号，经过二次绕组的电流输出的直流分量Vref信号，抬升电压使周期信号大于0V，然后通过单片机的ADC模拟采样口做信号采样获得采样值。
同理，对于B相、C相采用同样的电路，以及同样的采样方法进行处理，再次不再赘述；
优选的，第二步中将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置采样的方式为：
将模拟信号接入处理单元的ADC接口，根据采样定理在交流信号周期内采集多个点ADC值，以采样时间为横轴、ADC值为纵轴制作采样值曲线，以直流分量Vref的ADC采样值作横向标线，采样值曲线与横向标线的相交点为过零点。
如图5所示，以64个采样点为例(当然根据需要可以替换为其他数量，基于该种数量的简单变换均属于本申请保护范畴)，横轴的t1-t63代表采样时间，纵轴的VCC为采样电压最大ADC值，Vref为偏移直流分量的ADC采样值(单片机ADC采样最大量程的一半)，相交点处为过零点，该过零点对应t26时刻；
优选的，第三步中，过零方向为向上过零方向或向下过零方向。
如图6所示，A相、B相以及C相检测的过零点时序示意图，Q1为C相电压的向上过零点，Q2为C相电压的向下过零点；以正常连接下向上或向下的三相电压的过零点的时间排序为标准排序，实际测量中测得的向上或向下的三相电压的过零点的时间排序与标准排序不一致则就可以判定存在相序错误；
一种三相交流电源相序检测系统，用于实现如上述三相交流电源相序检测方法，如图7所示，包括采样滤波单元1和数据处理单元2；
采样滤波单元1，用于通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
数据处理单元2，用于将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置，并将三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序进行比较并输出比较结果；
应用本申请的方式方法，能够通过软件进行快速的过零点计算，并通过三相电的过零点的时序就能快速准确的判定三相电是否存在相序错误，检测效率高，且主要工作由软件完成，可以有效的节约开发成本和时间。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种三相交流电源相序检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
第二步：将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置；
第三步：若三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序不一致，则判定三相电源相序错误。
2.根据权利要求1所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，所述第一步中，所述采样滤波电路包括电压采样电路和滤波电路；
所述电压采样电路包括电压互感器，所述滤波电路包括串联的第一电阻和第二电阻，所述电压互感器的一次绕组的电流输入端串联有第三电阻和第四电阻，所述电压互感器的一次绕组的电流输出端串联有第五电阻和第六电阻；所述第一电阻连接于所述第二电阻的一端与所述电压互感器的二次绕组的电流输入端电连接，所述第一电阻远离所述第二电阻的一端与所述电压互感器的二次绕组的电流输出端电连接；所述第二电阻远离所述第一电阻的一端与外部的单片机的ADC模拟采样口连接，所述第二电阻远离所述第一电阻的一端通过电容接地。
3.根据权利要求2所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，所述第一步中采样方法为：
在一相电压输入端，输入电压VA，VA相电压通过第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻将电压信号转换为电流信号然后通过电压互感器按比例1：1转换成电流信号in，电流信号in经过第一电阻变为电压信号，经过二次绕组的电流输出的直流分量Vref信号，抬升电压使周期信号大于0V，然后通过单片机的ADC模拟采样口做信号采样获得采样值。
4.根据权利要求1-3任一所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，所述第二步中将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置采样的方式为：
将模拟信号接入处理单元的ADC接口，根据采样定理在交流信号周期内采集多个点ADC值，以采样时间为横轴、ADC值为纵轴制作采样值曲线，以直流分量Vref的ADC采样值作横向标线，采样值曲线与横向标线的相交点为过零点。
5.根据权利要求4所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，所述第四步中，根据采样定理在交流信号周期内采集的点的数量为64。
6.根据权利要求1-3任一所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，所述第三步中，所述过零方向为向上过零方向或向下过零方向。
7.一种三相交流电源相序检测系统，用于实现如权利要求1-6任一所述的三相交流电源相序检测方法，其特征在于，包括采样滤波单元和数据处理单元；
所述采样滤波单元，用于通过采样滤波电路对三相电压信号同步进行多次滤波采样；
所述数据处理单元，用于将每相电压信号的采样值与直流分量Vref的ADC采样值比较，获得各相电压的向上过零点的位置和/或向下过零点的位置，并将三相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序与标准的各相电压在同一方向上的过零位置的时间顺序进行比较并输出比较结果。
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