CN115586381A - 一种三相电压不平衡检测保护系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电力系统技术领域，尤其涉及一种三相电压不平衡检测保护系统及方法，所述方法包括：获取三相电压，计算三相电不平衡度；提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。本发明提供的一种三相电压不平衡检测保护方法，通过对各相电压的数值进行实时统计，从而确定三相电不平衡度，当三相不平衡度超过预设值且某一相电压也出现异常时，则查询该相电路的用户，及时通知用户，防止造成用电设备损坏，并通知管理人员进行及时排查，降低风险发生的可能。

Description

一种三相电压不平衡检测保护系统及方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种三相电压不平衡检测保护系统及方法。

背景技术

三相电压不平衡指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。

三相电压不平衡的发生将导致达到数倍电流不平衡的发生。诱导电动机中逆扭矩增加，从而使电动机的温度上升，效率下降，能耗增加，发生震动，输出亏耗等影响。各相之间的不平衡会导致用电设备使用寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。断路器允许电流的余量减少，当负载变更或交替时容易发生超载、短路现象。

现有技术中，难以在出现故障时自动进行预警，因此导致维修处理相应缓慢，出现三相电压不平衡时，还会造成用电设备损坏。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种三相电压不平衡检测保护方法，旨在解决现有技术中，难以在出现故障时自动进行预警，因此导致维修处理相应缓慢，出现三相电压不平衡时，还会造成用电设备损坏的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种三相电压不平衡检测保护方法，所述方法包括：

获取三相电压，计算三相电不平衡度；

提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

优选的，所述提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常的步骤，具体包括：

实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图；

对电压波形图进行特征提取，得到波形特征；

根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

优选的，所述确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路的步骤，具体包括：

计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路；

计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值；

若差值超过预设值，则确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

优选的，所述查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知的步骤，具体包括：

查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式；

调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户；

打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

优选的，所述联系方式为邮箱或者短信。

优选的，若波形数据库中不存在对应的匹配项，则仅通知管理人员。

本发明实施例的另一目的在于提供一种三相电压不平衡检测保护系统，所述系统包括：

数据获取模块，用于获取三相电压，计算三相电不平衡度；

异常判定模块，用于提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

异路判定模块，用于确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

异常预警模块，用于查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

优选的，所述异常判定模块包括：

波形图绘制单元，用于实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图；

特征提取单元，用于对电压波形图进行特征提取，得到波形特征；

特征匹配单元，用于根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

优选的，所述异路判定模块包括：

负载曲线绘制单元，用于计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路；

负载计算单元，用于计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值；

电路定位单元，用于在差值超过预设值时，确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

优选的，所述异常预警模块包括：

数据查询单元，用于查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式；

用户提示单元，用于调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户；

管理预警单元，用于打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

本发明实施例提供的一种三相电压不平衡检测保护方法，通过对各相电压的数值进行实时统计，从而确定三相电不平衡度，当三相不平衡度超过预设值且某一相电压也出现异常时，则查询该相电路的用户，及时通知用户，防止造成用电设备损坏，并通知管理人员进行及时排查，降低风险发生的可能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种三相电压不平衡检测保护方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常的步骤的流程图；

图3为本发明实施例提供的确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路的步骤的流程图；

图4为本发明实施例提供的查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知的步骤的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种三相电压不平衡检测保护系统的架构图；

图6为本发明实施例提供的一种异常判定模块的架构图；

图7为本发明实施例提供的一种异路判定模块的架构图；

图8为本发明实施例提供的一种异常预警模块的架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种三相电压不平衡检测保护方法的流程图，所述方法包括：

S100，获取三相电压，计算三相电不平衡度。

在本步骤中，获取三相电压，对电力系统中的三相电压进行独立监测，从而获取得到连续的电压数据，通过对三相电压中每一相电压的统计，从而计算三相电压不平衡度，当三相电压不平衡度超过预设值时，则说明存在着使用风险。

S200，提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常。

在本步骤中，提取各相电压值，对三相电压中的每一相电压进行独立统计，以时间为横轴，以各个时刻的电压值为纵轴，从而在二维坐标系中绘制得到三组点集，用平滑曲线将每一个单相电压对应的点集按照时间顺序进行连接，即可得到电压波形图，其为一条曲线，那么三个单相电压即对应三组电压租期吸纳，首先判定三相电不平衡度是否超过第一预设值，若其超过第一预设值，则直接判定存在异常，若三相电不平衡度不超过第一预设值，且大于第二预设值，则需要根据电压波形图进行进一步判断是否存在异常，其中第一预设值大于第二预设值。

S300，确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路。

在本步骤中，当判定存在异常的时候，即确定各相电路中对应的电路负载，当各相电路的负载出现较大的不均衡时，即会出现三相电压不平衡的情况，出现异常，则需要具体确定出现异常的单相电路，说明该单相电路容易出现故障，需要尽快处理。

S400，查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

在本步骤中，查询该单相电路对应的用户，当判定某一相电路存在异常时，则需要通知相应的用户及时减少用电设备的使用，以避免由于三相电压不稳定造成电力设备的损坏，并且同步通知相应的电力供应管理人员，以及时排查导致三相电路中三相电压不平衡的原因，并对其进行修复处理，在异常预警通知中，记录有出现三相电压不平衡的位置，以及相应的电流电压负载数据，具体的异常预警通知可以通过短信或者邮箱发出。

如图2所示，作为本发明的一个优选实施例，所述提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常的步骤，具体包括：

S201，实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图。

在本步骤中，实时记录各相电路的相电压，构建二维坐标系，该二维坐标系中，横轴为时间，纵轴为电压值，将记录的各点按照时间顺序进行连接即可得到相应的电压波形图。

S202，对电压波形图进行特征提取，得到波形特征。

在本步骤中，对电压波形图进行特征提取，构建神经网络模型，利用神经网络模型提取每个电压波形对应的特征量，即为波形特征，存在三组电压波形图，即可提取三组波形特征。

S203，根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

在本步骤中，根据波形特征查询预设的波形数据库，在波形数据库中存储有当前已知的异常波形特征，异常波形特征是在历史故障中根据电压波形图提取得到的，通过检索，若在波形数据库中存在有对应的波形特征，则能进一步说明该单相电路具有异常，存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

如图3所示，作为本发明的一个优选实施例，所述确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路的步骤，具体包括：

S301，计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路。

在本步骤中，计算各相电路对应的负载，在不同单相电路当中，由于用电设备的不同，其包含的负载也是不同的，当不同单向电路中的负载差距过大时，则会引起三相电压不平衡的情况。

S302，计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值。

在本步骤中，计算各相电路的负载平均值，统计预设时间长度内的总负载值，从而计算得到负载平均值，三组单相电路中各自对应有一组负载平均值，并计算和确定各项负载之间的差值。

S303，若差值超过预设值，则确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

在本步骤中，判断差值与预设值之间的大小，若差值超过预设值，则确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路，若不超过预设值，则切换差值，再次进行比较，若三组差值均未超过预设值，则判定不存在异常。

如图4所示，作为本发明的一个优选实施例，所述查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知的步骤，具体包括：

S401，查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式。

在本步骤中，查询该单相电路对应的用户，事先构建数据库，在数据库中存储各个单相电路中对应的用户信息，每个用户至少记录一种联系方式，如邮箱、短信等。

S402，调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户。

在本步骤中，调取预设的提示信息，提示信息中包含当前提示的事件内容，需要用户配合的事项，即关闭非必须用电设备等，并利用用户预留的联系方式将上述提示信息发出。

S403，打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

在本步骤中，打包三相电不平衡度和电压波形图，上述三相电不平衡度和电压波形图用于供管理人员进行分析，发送至管理人员后，需收集回复信息，若无回复信息则切换联系方式，直至与管理人员完成信息传递。

如图5所示，为本发明实施例提供的一种三相电压不平衡检测保护系统，所述系统包括：

数据获取模块100，用于获取三相电压，计算三相电不平衡度。

在本系统中，数据获取模块100获取三相电压，对电力系统中的三相电压进行独立监测，从而获取得到连续的电压数据，通过对三相电压中每一相电压的统计，从而计算三相电压不平衡度，当三相电压不平衡度超过预设值时，则说明存在着使用风险。

异常判定模块200，用于提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常。

在本系统中，异常判定模块200提取各相电压值，对三相电压中的每一相电压进行独立统计，以时间为横轴，以各个时刻的电压值为纵轴，从而在二维坐标系中绘制得到三组点集，用平滑曲线将每一个单相电压对应的点集按照时间顺序进行连接，即可得到电压波形图，其为一条曲线，那么三个单相电压即对应三组电压租期吸纳，首先判定三相电不平衡度是否超过第一预设值，若其超过第一预设值，则直接判定存在异常，若三相电不平衡度不超过第一预设值，且大于第二预设值，则需要根据电压波形图进行进一步判断是否存在异常，其中第一预设值大于第二预设值。

异路判定模块300，用于确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路。

在本系统中，异路判定模块300当判定存在异常的时候，即确定各相电路中对应的电路负载，当各相电路的负载出现较大的不均衡时，即会出现三相电压不平衡的情况，出现异常，则需要具体确定出现异常的单相电路，说明该单相电路容易出现故障，需要尽快处理。

异常预警模块400，用于查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

在本系统中，异常预警模块400查询该单相电路对应的用户，当判定某一相电路存在异常时，则需要通知相应的用户及时减少用电设备的使用，以避免由于三相电压不稳定造成电力设备的损坏，并且同步通知相应的电力供应管理人员，以及时排查导致三相电路中三相电压不平衡的原因，并对其进行修复处理，在异常预警通知中，记录有出现三相电压不平衡的位置，以及相应的电流电压负载数据，具体的异常预警通知可以通过短信或者邮箱发出。

如图6所示，作为本发明的一个优选实施例，所述异常判定模块200包括：

波形图绘制单元201，用于实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图。

在本模块中，波形图绘制单元201实时记录各相电路的相电压，构建二维坐标系，该二维坐标系中，横轴为时间，纵轴为电压值，将记录的各点按照时间顺序进行连接即可得到相应的电压波形图。

特征提取单元202，用于对电压波形图进行特征提取，得到波形特征。

在本模块中，对电压波形图进行特征提取，构建神经网络模型，利用神经网络模型提取每个电压波形对应的特征量，即为波形特征，存在三组电压波形图，即可提取三组波形特征。

特征匹配单元203，用于根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

在本模块中，特征匹配单元203根据波形特征查询预设的波形数据库，在波形数据库中存储有当前已知的异常波形特征，异常波形特征是在历史故障中根据电压波形图提取得到的，通过检索，若在波形数据库中存在有对应的波形特征，则能进一步说明该单相电路具有异常，存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

如图7所示，作为本发明的一个优选实施例，所述异路判定模块300包括：

负载曲线绘制单元301，用于计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路。

在本模块中，负载曲线绘制单元301计算各相电路对应的负载，在不同单相电路当中，由于用电设备的不同，其包含的负载也是不同的，当不同单向电路中的负载差距过大时，则会引起三相电压不平衡的情况。

负载计算单元302，用于计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值。

在本模块中，负载计算单元302计算各相电路的负载平均值，统计预设时间长度内的总负载值，从而计算得到负载平均值，三组单相电路中各自对应有一组负载平均值，并计算和确定各项负载之间的差值。

电路定位单元303，用于在差值超过预设值时，确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

在本模块中，电路定位单元303判断差值与预设值之间的大小，若差值超过预设值，则确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路，若不超过预设值，则切换差值，再次进行比较，若三组差值均未超过预设值，则判定不存在异常。

如图8所示，作为本发明的一个优选实施例，所述异常预警模块400包括：

数据查询单元401，用于查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式。

在本模块中，数据查询单元401查询该单相电路对应的用户，事先构建数据库，在数据库中存储各个单相电路中对应的用户信息，每个用户至少记录一种联系方式，如邮箱、短信等。

用户提示单元402，用于调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户。

在本模块中，用户提示单元402调取预设的提示信息，提示信息中包含当前提示的事件内容，需要用户配合的事项，即关闭非必须用电设备等，并利用用户预留的联系方式将上述提示信息发出。

管理预警单元403，用于打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

在本模块中，管理预警单元403打包三相电不平衡度和电压波形图，上述三相电不平衡度和电压波形图用于供管理人员进行分析，发送至管理人员后，需收集回复信息，若无回复信息则切换联系方式，直至与管理人员完成信息传递。

在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

所述方法包括：

获取三相电压，计算三相电不平衡度；

提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：

所述方法包括：

获取三相电压，计算三相电不平衡度；

提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，所述方法包括：

获取三相电压，计算三相电不平衡度；

提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

2.根据权利要求1所述的三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，所述提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常的步骤，具体包括：

实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图；

对电压波形图进行特征提取，得到波形特征；

根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

3.根据权利要求1所述的三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，所述确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路的步骤，具体包括：

计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路；

计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值；

若差值超过预设值，则确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

4.根据权利要求1所述的三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，所述查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知的步骤，具体包括：

查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式；

调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户；

打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

5.根据权利要求1所述的三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，所述联系方式为邮箱或者短信。

6.根据权利要求1所述的三相电压不平衡检测保护方法，其特征在于，若波形数据库中不存在对应的匹配项，则仅通知管理人员。

7.一种三相电压不平衡检测保护系统，其特征在于，所述系统包括：

数据获取模块，用于获取三相电压，计算三相电不平衡度；

异常判定模块，用于提取各相电压值，绘制电压波形图，根据三相电不平衡度和电压波形图判断是否存在异常；

异路判定模块，用于确定各相电压对应的负载，判定存在异常的单相电路；

异常预警模块，用于查询该单相电路对应的用户，向对应用户以及管理人员发送异常预警通知。

8.根据权利要求7所述的三相电压不平衡检测保护系统，其特征在于，所述异常判定模块包括：

波形图绘制单元，用于实时记录各相电路的相电压，生成相应的电压波形图；

特征提取单元，用于对电压波形图进行特征提取，得到波形特征；

特征匹配单元，用于根据波形特征查询预设的波形数据库，若存在匹配项且三相电不平衡度超过预设值，则判定存在异常。

9.根据权利要求7所述的三相电压不平衡检测保护系统，其特征在于，所述异路判定模块包括：

负载曲线绘制单元，用于计算各相电路对应的负载，生成负载曲线，所述负载曲线包含三组，分别对应三相电路；

负载计算单元，用于计算各相电路的负载平均值，确定各项负载之间的差值；

电路定位单元，用于在差值超过预设值时，确定相应负载对应的单相电路为出现异常的单相电路。

10.根据权利要求7所述的三相电压不平衡检测保护系统，其特征在于，所述异常预警模块包括：

数据查询单元，用于查询该单相电路对应的用户，得到对应用户的联系方式；

用户提示单元，用于调取预设的提示信息，将其发送至对应的用户；

管理预警单元，用于打包三相电不平衡度和电压波形图，将其通过异常预警通知发送至管理人员。

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