CN117310359A - 中性线损失的检测 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测三相电力网络的中性线(6)的连接的中断的方法，该方法在连接至该电力网络(1)的电气装备(7)项的处理单元(7A)中实现，并且包括以下步骤：‑在时间T处采集该电气装备(7)的电压传感器(7D)所测量的第一相电压(V1)、第二相电压(V2)和第三相电压(V3)；评估代表来自该第一、第二和第三相电压的最大电压与最小电压之比的第一量；‑如果第一量大于预定阈值：o基于所述第一相电压、所述第二相电压和所述第三相电压评估第二量；o当所述第二量满足预定参考准则时在时间T检测到中性线(6)的中断。

Description

中性线损失的检测
技术领域
本发明涉及电力配送网络和连接至所述网络的装备的领域。
背景技术
电力配送网络被用于将电功率从功率生成单元传送给一个或多个所连接的电气设施。电功率通常以三相形式传输，电力网络则由三相导体和一个中性导体构成。电力网络通常还配备有用于测量所连接的电气设施所消耗的电功率的多个电表。
在三相电力网络中，中性线连接的中断可发生在一个或多个仪表的上游。这种中断是负责网络的能源供应商的责任并且可能在所连接的电气设施处引起主要问题。实际上，取决于所连接的电气设施的负载阻抗(中性线的断点的下游)，可能发生由三相导体承载的相电压的显著不平衡。因此，在所连接的电气设施处可能存在高电压，这可能损坏所述设施。
因此，在三相电力配送网络中能够可靠、简单且快速地检测中性线连接的突然中断是重要的。这允许对所连接的电气设施快速采取预防性和/或保护性措施。
常规地，中性线连接的中断的检测是基于对配送网络的相电压之间的异常不平衡和/或在中性导体中没有电流流动的检测。然而，这种方法通常是不可靠的，因为它未正确地识别所观察到的不平衡是与中性线中的中断相关还是与一个或多个相中的中断相关。此外，检测不存在通过中性导体的电流需要使用定位在所述中性导体上的电流传感器，这增加了成本并且引起物理和电气实现问题。
用于检测中性线的连接的断开的另一种已知方法是测量(所连接的电气设施的)下游负载阻抗以便确定在该中性线连接断开的情况下这些相电压的预期不平衡(并且因此检测所述不平衡何时实际发生)。然而，该方法的有效性和可靠性与下游负载阻抗测量的可靠性直接相关。这是限制因素，因为确定相电压之间的预期不平衡通常使用理论分析，针对该理论分析，下游负载阻抗被假定为随时间是线性的和恒定的(实际上不一定是这种情况)。此外，在中性线的中断影响多个电表(每个电表具有不同的(不相关的)和不平衡的下游负载阻抗)的情况下，上述方法不再能够检测中性线连接的中断。实际上，对于给定仪表，测得的下游负载阻抗仅考虑该仪表下游的电气设施。然而，相电压之间的不平衡与由中性线连接的中断影响的所有仪表的所有下游负载阻抗的组合产生的等效下游负载阻抗相关。由于等效负载阻抗是不可测量的，上述方法在这种情况下不再适用。
发明内容
本发明的目的是一种用于在电力配送网络中以快速、简单和可靠的方式检测一个或多个电表的中性线上游的连接中断的方法。
为了实现这个目的，提出了一种用于检测三相电力网络的中性线连接的中断的方法，该检测方法至少部分地在连接至该电力网络的电气装备项的处理单元中实现，并且包括定期地重复的以下步骤：
-在时间T处采集在该三相电力网络的第一相与该中性线之间测量的第一相电压、在第二相与该中性线之间测量的第二相电压、以及在第三相与该中性线之间测量的第三相电压，该第一、第二和第三相电压是由该电气装备项的电压传感器测量的；
-评估代表来自该第一、第二和第三相电压的最大相电压与最小相电压之比的第一量；
-如果第一量大于预定阈值：
o基于第一、第二和第三相电压来评估表示所述第一、第二和第三相电压之间的电流平衡的至少一个第二量；
o当所述至少一个第二量满足预定参考准则时，在时间T检测到中性线连接的中断。
根据本发明的检测方法因此是特别有利的，因为它使得有可能从由所述网络的相导体承载的相电压的简单测量中检测电力配送网络(电表的上游)中的中性线连接的中断。因此，该检测方法实现简单(因为其仅需要电压传感器)并且便宜。
此外，根据本发明的检测方法也是高度可靠的，因为当在中性线中存在可疑的中断时(即，当第一量大于预定阈值时)，对第二量进行评估并且使之有可能无疑地确认确实已经发生了中性线连接的中断。
由于该第二量是基于这些相电压直接评估的(该第二量仅是基于该第一、第二和第三相电压评估的并且因此不需要任何额外的测量)，根据本发明的检测方法可以快速地检测中性线连接的中断。
此外，提出了一种如前所述的检测方法，其中至少一个第二量包括作为第一相电压、第二相电压和第三相电压的均方根值的成对乘积之和的函数的第二量。
此外，提出了一种如前所述的检测方法，其中，所述第二量G2等于：
其中Vleff、V2eff和V3eff分别是第一相电压的均方根值、第二相电压的均方根值以及第三相电压的均方根值，
预定参考准则是：
BorneInf≤G2≤BorneSup。
此外，提出了如前所述的检测方法，还包括以下步骤：
-检测是否：
V1eff＝Vnom以及V2eff＝Vnom and V3eff＝Vnom，
其中Vnom是电力网络的相电压的标称均方根值；
-如果满足该条件，则定义BorneInf和BorneSup如下：
BorneInf＝Vnom以及
此外，提出了如前所述的检测方法，其中如果不满足所述条件，并且如果：
V1eff＝a1·Vnom以及V2eff＝a2·Vnom且V3eff＝a3·Vnom，其中a1、a2和a3是实数系数使得：
BorneInf＝min(B1，B2,B3,B4,B5,B6)以及BornSup＝max(B1，B2,B3，B4,B5,B6)，
其中
此外，提出了一种如前所述的检测方法，其中至少一个第二量包括作为由第一、第二和第三相电压在菲涅尔图中形成的实际三角形的面积的函数的第二量。
此外，提出了如前所述的检测方法，其中通过使用以下公式来确定实际三角形的面积：其中A是第二量，Vleff、V2eff和V3eff分别是第一、第二和第三相电压的均方根值，以及是第一相电压和第二相电压之间的第一相移，是第二相电压和第三相电压之间的第二相移，而是第三相电压和第一相电压之间的第三相移，参考准则则是第二量，使得：
Aref-ε1≤A≤Aref+ε1
其中Aref是参考三角形的面积，而ε1是第一预定测量不确定性。
此外，提出了如前所述的检测方法，其中如果第一、第二和第三相电压完全平衡，则通过使用以下公式来评估预定参考三角形的面积：Aref-ε1≤A≤Aref+ε1，其中Aref是参考三角形的面积，而Vnom是电力网络的相电压的标称均方根值。
此外，提出了一种如之所述的检测方法，其中至少一个第二量包括第二量，该第二量包括表示第一相电压和第二相电压之差的第一线-线电压U12、表示第二相电压和第三相电压之差的第二线-线电压U23以及表示第三相电压和第一相电压之差的第三线-线电压U31，则所述参考准则是：
Φ1-ε2≤U12≤Φ1+ε2且
Φ2-ε2≤U23≤Φ2+ε2且
Φ3-ε2≤U31≤Φ3+ε2其中Φ1、Φ2和Φ3是在时间T之前的参考时间T0在操作期间测量的第一、第二和第三线-线电压的参考值，而ε2是第二预定测量不确定性。
此外，提出了一种如前所述的检测方法，其中所述至少一个第二量包括第二量，该第二量包括第一相电压与第二相电压之间的第一相移、第二相电压与第三相电压之间的第二相移以及第三相电压与第一相电压之间的第三相移，所述预定参考准则是第一、第二和第三相移各自是非零的并且不同于120度。此外，提出了如前所述的检测方法，还包括当已经检测到第二量满足预定参考准则达预定次数时，检测到中性线连接的中断的步骤，该预定次数对应于它满足的在时间上以预定历时两两间隔的诸相继情形。
此外，提出了一种如前所述的检测方法，其中当已经检测到中性线连接的中断时，该方法还包括生成警报信号的步骤，该警报信号可以在该电气装备的存储器中被加时间戳和/或可以被传送给所述电气装备项外部的装备项。
还提出了一种电气装备项，该电气装备项包括电压传感器和被布置成实现如之所述的检测方法的处理单元。
还提出了一种如前所述的电气装备项，该电器装备项是电表。
还提出了一种包括指令的计算机程序，该指令致使如前所述的电气装备项执行如前所述的检测方法的各步骤。
还提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有如前所述的计算机程序。
根据以下对本发明的特定非限制性实施例的描述，将更好地理解本发明。
附图说明
参考附图，在附图中：
[图1]图1示出了三相电力配送网络；
[图2]图2示出了处于标称条件的图1中示出的配送网络的相电压的菲涅尔图；
[图3]图3示出了图1中示出的配送网络的电表的电压传感器的电子架构；
[图4]图4示出了中性线连接的中断对图1中示出的配送网络的相电压的影响；
[图5]图5示出了在菲涅耳图中中性线连接的中断对图1中示出的配送网络的相电压的影响；
[图6]图6示出了根据本发明的用于检测中性线连接的中断的方法的各步骤。
具体实施方式
参考图1，示出了电力配送网络。配送网络1允许将电功率从功率生成单元2传输至一个或多个电气设施，在该实例中是第一电气设施3和第二电气设施4。
配送网络1是三相电力网络，其包括第一相导体5A、第二相导体5B、第三相导体5C和中性导体6。为了简单起见，在下文中在描述中将简单地参照第一相5A、第二相5B、第三相5C和中性线6来省略术语“导体”。
配送网络1承载在第一相5A与中性线6之间的第一相电压V1、在第二相5B与中性线6之间的第二相电压V2以及在第三相5C与中性点线之间的第三相电压V3。第一、第二和第三相电压V1、V2、V3是具有50Hz频率的交流(正弦)电压。
图2示出了当配送网络1在标称条件下运行时的菲涅耳图中的第一相电压V1、第二相电压V2和第三相电压V3。
第一相电压的均方根值Vleff、第二相电压的均方根值V2eff和第三相电压的均方根值V3eff都等于相电压的标称均方根值，标识为Vnom，其等于230V。
此外，第一、第二和第三相电压V1、V2、V3各自彼此不同相。因此，第一相移存在于第一相电压V1的矢量表示与第二相电压V2的矢量表示之间，第二相移存在于第二相电压V2的矢量表示与第三相电压V3的矢量表示之间，并且第三相移存在于第三相电压V3的矢量表示与第一相电压V1的矢量表示之间。第一相移第二相移和第三相移都等于120°。图3还示出了对应于第一相电压V1与第二相电压V2之间的差的第一线-线电压U12、对应于第二相电压V2与第三相电压V3之间的差的第二线-线电压U23以及对应于第三相电压V3与第一相电压V1之间的差的第三线-线电压U31。再次参见图1，第一仪表7被连接至配送网络1上在发电单元2与第一设施3之间。第一仪表7旨在测量经由配送网络1提供给第一设施3的电功率的消耗。在这种情况下，第一设施3由连接在第一相5A与中性线6之间的第一电阻抗Z1、连接在第二相5B与中性线6之间的第二电阻抗Z2以及连接在第三相5C与中性线6之间的第三电阻抗表示。因此，在标称条件下操作期间，第一阻抗Z1在其端子处具有第一相电压V1，第二阻抗Z2在其端子处具有第二相电压V2，并且第三阻抗Z3在其端子处具有第三相电压V3。
第二仪表8也连接至配送网络在发电单元2与第二设施4之间。第二仪表8旨在测量经由配送网络1提供给第二设施4的电功率的消耗。
第一仪表7和第二仪表8是三相仪表。
现在将描述第一仪表7的架构。
第一仪表7包括处理单元7A，处理单元7A包括至少一个处理组件，处理组件可以是DSP(数字信号处理器)、处理器、微控制器、FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。
第一仪表7还包括连接至处理单元7A或集成到处理单元7A中的存储器7B。存储器7B形成计算机可读存储介质，其上存储有至少一个计算机程序，包括用于至少部分实现以下描述的检测方法的指令。
第一仪表7还包括连接至处理单元7A并且布置成使用PLC(电力线通信)技术传送数据的通信模块7C。应该注意到，可以使用其他通信标准，例如蜂窝无线电技术。
第一仪表7还包括连接至处理单元7A并且被布置成测量配送网络1的第一相电压V1、第二相电压V2和第三相电压V3的电压传感器7D,。
现在将参照图3更详细地描述第一仪表7的电压传感器7D。
电压传感器7D包括第一分支10、第二分支11和第三分支12。
电压传感器还包括第一模数转换器13、第二模数转换器14和第三模数转换器15。为了简化描述，其后它们将被称为第一ADC 13、第二ADC 14和第三ADC 15。
第一分支10包括两个第一电阻器R1A、R1B。第一电阻器R1A包括连接至第一相5A的第一端子10A和连接至第一ADC 13的输入端13A的第二端子10B。第一电阻器R1B包括连接至第一ADC 13的输入端13A的第一端子10C和连接至中性线6的第二端子10D。两个第一电阻器R1A、R1B由此形成第一相5A和中性线6之间的分压桥。第一测量电压V1m因此存在于第一ADC13的输入端13A与中性线6之间。第一测量电压V1m表示第一相电压V1并且与第一ADC 13的输入电压范围一致。
第二分支11包括两个第二电阻器R2A、R2B。第二电阻器R2A包括连接至第二相5B的第一端子11A以及连接至第二ADC 14的输入端14A的第二端子11B。第二电阻器R2B包括连接至第二ADC 14的输入端14A的第一端子11C以及连接至中性线6的第二端子11D。两个第二电阻器R2A、R2B由此形成第二相5B和中性线6之间的分压桥。第二测量电压V2m因此存在于第二ADC14的输入端14A与中性线6之间。第二测量电压V2m表示第二相电压V2并且与第二ADC 14的输入电压范围一致。
第三分支12包括两个第三电阻器R3A、R3B。第三电阻器R3A包括连接至第三相5C的第一端子12A以及连接至第三ADC 15的输入端15A的第二端子12B。第三电阻器R3B包括连接至第三ADC 15的输入端15A的第一端子12C以及连接至中性线6的第二端子12D。两个第三电阻器R3A、R3B由此形成第三相5C和中性线6之间的分压桥。第三测量电压V3m因此存在于第三ADC15的输入端15A与中性线6之间。第三测量电压V3m表示第三相电压V3并且与第三ADC 15的输入电压范围一致。
第一、第二和第三分支10、11、12中的每个分支的分压桥使得有可能分别减小第一、第二和第三相电压V1、V2、V3的振幅，以便使它们与第一ADC 13、第二ADC 14和第三ADC15的测量范围兼容。
第一ADC 13包括连接至处理单元7A的输出端13B。第一ADC 13因此产生表示第一相电压V1的第一测量样本并且将其提供至处理单元7A。第二ADC 14包括连接至处理单元7A的输出端14B。第二ADC 14因此将产生表示第二相电压V2的第二测量样本并且将其提供至处理单元7A。
第三ADC 15包括连接至处理单元7A的输出端15B。第三ADC 15因此将产生表示第三相电压V3的第三测量样本并且将其提供至处理单元7A。
假定第一ADC 13、第二ADC 14和第三ADC 15均具有分别正确地转换第一测量电压V1m、第二测量电压V2m和第三测量电压V3m的适当特性(位数、采样频率)。在这种情况下，第一ADC 13、第二ADC 14和第三ADC 15均具有大于或等于12位的位数和至少2ksps(千采样/秒)的采样频率。
现在将描述配送网络1中中性线6连接的中断的影响。
参见图4，假定中性线6的连接的中断发生在配送网络1中位于第一仪表7上游的断点16处。术语“上游”应被理解为意味着在发电单元2侧上，并且术语“下游”应被理解为意味着在第一设施3侧上。
当发生中性线6的连接的中断时，节点17变成浮动节点。
断点16下游的第一相电压V1然后根据第一设施3的第一阻抗Z1而自发地平衡。第一阻抗Z1因此在其端子处具有第一相电压V1，该第一相电压是由断点16下游的第一相5A承载的电压。第一相电压V1被表示为第一标称相电压V10(其是断点16上游的第一相5A所承载的电压)和由中性线6的连接的中断引起的电位差Vne的函数。
V1＝V10-Vne。
类似地，断点16的下游处的第二相电压V2根据第一设施3的第二阻抗Z2而自发地平衡。第二阻抗Z2因此在其端子处具有第二相电压V2，该第二相电压是由断点16下游的第二相5B承载的电压。第一相电压V2被表示为第二标称相电压V20(其是断点16上游的第二相5B所承载的电压)和电势差Vne的函数：
V2＝V20-Vne。
类似地，断点16的下游处的第三相电压V3根据第一设施3的第三阻抗Z3而自发地平衡。第三阻抗Z3因此在其端子处具有第三相电压V3，该第三相电压是由断点16下游的第三相5C承载的电压。第三相电压V3被表示为第三标称相电压V30(其是断点16上游的第三相5C所承载的电压)和电势差Vne的函数：
V3＝V30-Vne。
应当注意，当正确地连接中性线6时，V1＝V10、V2＝V20并且V3＝V30。
参见图5，菲涅耳图示出了中性线6的连接的中断的影响。
有趣的是，注意到中性线6的连接的中断引起第一相电压V1、第二相电压V2和第三相电压V3彼此再平衡。除了在第一、第二和第三电阻Z1、Z2、Z3在第一、第二和第三相5A、5B、5C中完全平衡的特定场景中，新的平衡将不同于初始平衡(当中性线6被正确连接时)。
新的平衡涉及第一相电压的均方根值Vleff、第二相电压的均方根值V2eff和第三相电压的均方根值V3eff的变化，然后这些变化不再必定等于相电压的标称均方根值Vnom。
新的平衡还涉及第一相移第二相移和第三相移的变化，然后，这些变化不再必定全部等于120°。
然而，新的平衡保持了第一线-线电压U12、第二线-线电压U23和第三线-线电压U31。
参见图6，现在描述根据本发明的用于检测中性线连接的中断的方法的各步骤。
根据本发明的检测方法在第一仪表7的处理单元7A中实现。更具体地，根据本发明的检测方法由第一仪表的处理单元7A持续地实现。所述检测方法的各步骤因此随时间定期地重复。
该方法在时间T通过采集第一相5A与中性线6之间的第一相电压V1、第二相5B与中性线6之间的第二相电压V2以及第三相5C与中性线6之间的第三相电压V3而开始(步骤E1)。
更具体地，处理单元7A采集表示第一相电压V1的第一测量样本、表示第二相电压V2的第二测量样本以及表示第三相电压V3的第三测量样本。第一测量样本、第二测量样本和第三测量样本由电压传感器7D传送至处理单元7A。
分别使用第一测量样本、第二测量样本和第三测量样本，处理单元7A确定(可能通过应用校准参数)第一相电压的均方根值Vleff、第二相电压的均方根值V2eff和第三相电压的均方根值V3eff。在这种情况下，均方根值V1eff、V2eff和V3eff分别由处理单元7A每秒基于在前一秒采集的第一、第二和第三测量样本来确定。均方根值V1eff、V2eff和V3eff也可以在滑动秒内或在任何其他合适的时间窗口内确定。
接下来，处理单元7A定义和/或更新预定参考准则(步骤E2)。下面将描述预定参考准则。
需要说明的是，步骤E2是可任选的。实际上，预定参考准则可以在第一仪表7安装在配送网络1期间的单个时间确定(预定参考准则被存储在存储器7B中)。预定参考准则还可以在第一仪表7的维护期间定义和/或更新。
然后，处理单元7A根据第一、第二和第三相电压V1、V2、V3评估表示最大相电压与最小相电压之比的第一量(步骤E3)。更具体地，在这种情况下，第一量是通过使用以下公式确定的数字M：
评估第一量M使得可以检查在第一、第二和第三相电压V1、V2、V3之间是否存在不平衡。为此，将第一量M与预定阈值进行比较(步骤E4)。该预定阈值在这种情况下等于1.2，以便具体地考虑第一、第二和第三相电压V1、V2、V3(在配送网络1中固有的)的正常离差。如果第一量M大于预定阈值，则在第一、第二和第三相电压V1、V2、V3之间存在显著的不平衡，并且这构成在第一仪表7上游的配送网络1中的中性线6的连接的可疑断开的第一指示符。
然而，第一量M大于预定阈值的简单事实不足以确定中性线6的连接的中断实际上已经发生。具体地，(来自第一、第二和第三相5A、5B、5C的)一个相的连接的简单中断也可以导致相同的观测(第一量M大于预定阈值)。因此，有必要通过确定在三相电力网络中中性线连接的中断的特征的指示符来确认所怀疑的中性线连接的中断。
应注意的是，如果第一量M小于预定阈值，根据本发明的检测方法确定中性线6的连接不存在中断，并且因此返回步骤E1。
如果第一量大于预定阈值，则处理单元7A基于第一相电压V1、第二相电压V2和第三相电压V3来评估表示所述第一相电压、第二相电压和第三相电压之间的电流平衡的至少一个第二量(步骤E5)。实际上，如图5中所示，中性线连接的中断引起第一、第二和第三相电压V1、V2、V3之间的新平衡。
处理单元7A然后检测至少一个第二量是否满足预定参考准则。
现在若干种方法是可能的，并且具体而言，可以定义若干不同的第二量以及若干预定参考准则，以便有效地确认中性线6的连接已经发生了中断。
根据第一实施例，该至少一个第二量包括第二量G2，该第二量是该第一、第二和第三相电压V1、V2、V3的成对乘积之和的函数。更具体地，第二量G2是第一、第二和第三相电压的均方根值Vleff、V2eff、V3eff的成对乘积之和的函数。在此提出的办法是基于以下事实：当在中性线连接存在可疑的中断时，第一、第二和第三相电压V1、V2、V3根据新的平衡(不是完全随机的)而变得平衡。
如果来自第一、第二和第三相电压的均方根值V1eff、V2eff、V3eff的相电压的均方根值中的一个急剧减小，而其他两个均方根值保持恒定，则这不指示中性线6连接的中断。例如，如果均方根值V1eff急剧减小而均方根值V2eff和V3eff保持恒定，那么它是第一相5A中的电压下降或所述第一相5A的连接的中断的问题。然而，如果来自第一、第二和第三相电压的均方根值V1eff、V2eff、V3eff中的相电压的均方根值中的一个急剧减小，并且同时，另外两个均方根值中的一个增加(或者实际上两个均方根值增加)，则这很可能与中性线6的连接的中断相关联。例如，如果均方根值V1eff急剧减小并且均方根值V2eff和V3eff同时增大，则这很可能与中性线6的连接的中断相关联。
类似地，如果来自第一、第二和第三相电压的均方根值V1eff、V2eff、V3eff的相电压的均方根值中的一个急剧增加，而其他两个均方根值保持恒定，则这不指示中性线6连接的中断。
为了确认中性线6连接的可疑中断，处理单元7A通过使用以下公式计算第二量G2：
其中V1eff、V2eff和V3eff分别是第一相电压的均方根值、第二相电压的均方根值以及第三相电压的均方根值。
第二量G2被提出，因为它在中性线6的连接发生断开时被限制。在第一实施例中，由处理单元7A定义的预定参考准则因此检查第二量G2被限制在下限BornInf与上限BornSup之间：
BorneInf≤G2≤BorneSup。
为了正确地定义BornInf和Bornsup，该检测方法还包括以下步骤：
-检测第一、第二和第三相电压V1、V2、V3是否完全平衡，即，第一相电压的均方根值Vleff、第二相电压的均方根值V2eff和第三相电压的均方根值V3eff是否全部等于配送网络1的相电压的标称均方根值Vnom：
V1eff＝Vnom以及V2eff＝Vnom且V3eff＝Vnom，
-如果满足该条件，则定义BorneInf和BorneSup如下：
BorneInf＝Vnom以及
否则，如果不满足所述条件，并且因此如果：
V1eff＝a1·Vnom并且V2eff＝a2·Vnom且V3eff＝a3·Vnom，其中a1、a2和a3是实数系数，由此a1≠a2≠a3且Vnom是所述标称均方根值：
BorneInf＝min(B1，B2，B3，B4，B5，B6)以及
BornSup＝max(B1，B2,B3,B4,B5，B6)，
其中
附录1提出了用于确定BornInf和BornSup的表示的数学演示。
如果第二量G2被限制在下限BornInf与上限BornSup之间(即，如果第二量G2满足预定的参考准则)，则根据本发明的检测方法在时间T在第一仪表7上游检测到中性线连接的中断。
在第一实施例中，还可能在第一相5A、第二相5B和第三相5C中的一者断开时检测到中性线6的连接的断开。在这一情况下，考虑第三相5C是断开的。如果在中性线6的连接发生断开，则在第一相电压的均方根值V1eff与第二相电压的均方根值V2eff之间存在特性关系。如果第一、第二和第三相电压V1、V2、V3完全平衡，即，如果：V1eff＝Vnom以及V2eff＝Vnom且则V3eff＝Vnom，则特征关系如下：
其中Vnom是相电压的标称均方根值。
如果第一、第二和第三相电压V1、V2、V3不完全平衡，即，如果：V1eff＝a1·Vnom以及V2eff＝a2·Vnom且＝a3·Vnom，(a1≠a2≠a3)，则特征关系如下：
其中Vnom是相电压的标称均方根值。
附录2中呈现了用于实现根据本发明的第一实施例的检测方法的更完整和详细的算法。
根据第二实施例，该检测方法包括评估至少一个第二量的步骤，该第二量包括第二量A，该第二量是由菲涅耳图中的第一、第二和第三相电压V1、V2、V3形成的实际三角形19的面积的函数。
实际三角形19具有由第一线-线电压U12构成的第一边、由第二线-线电压U23构成的第二边和由第三线-线电压U31构成的第三边。
处理单元7A通过使用以下公式确定第二量A：
其中A是第二量(其是实际三角形19的面积)，V1eff、V2eff和V3eff分别是第一相电压、第二相电压和第三相电压的均方根值，并且是第一相移，是第二相移，并且是第三相移。处理单元7A基于第一、第二和第三相电压V1、V2、V3通过过零方法和适当的滤波确定第一相移第二相移和第三相移
然后，参考准则是第二量A使得：
Aref-ε1≤A≤Aref+ε1，其中Aref是参考三角形18的预定面积并且ε1是第一预定测量不确定性(通常，+/-1％或+/-2％)。
参见图5，参考三角形18Aref的面积实际上是由菲涅耳图中的第一、第二和第三相电压V1、V2、V3在标称条件下(即，当没有中性线6的连接的中断时)形成的三角形的面积。
实际上，令人感兴趣的是，注意到在中性线6的连接断开的情况下，参考三角形18的面积与实际三角形19的面积相似。因此，通过将第二量A(实际三角形19的面积)与参考三角形18Aref的预定面积进行比较，可以有效地确定是否已经发生中性线6的连接的中断。
为了正确地限定参考三角形18Aref的面积，该检测方法还包括以下步骤：
-检测第一、第二和第三相电压V1、V2、V3是否完全平衡，即，第一相电压的均方根值Vleff、第二相电压的均方根值V2eff和第三相电压的均方根值V3eff是否全部等于配送网络1的相电压的标称均方根值Vnom：
V1eff＝Vnom以及V2eff＝Vnom且V3eff＝Vnom，
-如果满足该条件，则通过使用以下公式来评估参考三角形18的面积：其中Vnom是相电压的标称均方根值。
否则，如果不满足所述条件，并且因此如果：
V1eff＝a1·Vnom以及V2eff＝a2·Vnom且V3eff＝a3·Vnom，其中a1、a2和a3是实数系数，使得a1≠a2≠a3且Vnom所述标称均方根值，参考三角形18的面积通过使用以下公式来评估：其中Vnom是相电压的所述标称均方根值。
如果第二量A满足预定参考准则，根据本发明的检测方法在时间T在第一仪表7上游检测到中性线连接的中断。
根据本发明的第三实施例，至少一个第二量包括诸第二量，这些第二量包括第一线-线电压U12、第二线-线电压U23和第三线-线电压U31。
参见图5，在中性线6的连接断开的情况下，第一线-线电压U12、第二线-线电压U23和第三线-线电压U31保持恒定。
因此，处理单元7A所检查的参考准则是检查是否：
Φ1-ε2≤U12≤Φ1+ε2以及
Φ2-ε2≤U23≤Φ2+ε2以及
Φ3-ε2≤U31≤Φ3+ε2，
其中Φ1、Φ2和Φ3是在时间T之前的参考时间T0在操作期间测量的第一、第二和第三线-线电压U12、U23、U31的参考值，而ε2是第二预定测量不确定性(通常为+/-1％or+/-2％)。
如果第二量U12,、U23和U31满足预定参考准则，则根据本发明的检测方法在时间T在第一仪表7上游检测到中性线连接的中断。
根据本发明的第四实施例，该检测方法包括评估至少一个第二量的步骤，该第二量包括诸第二量，这些第二量包括第一相移第二相移和第三相移
参考图5，令人感兴趣的是，当出现中性线6连接的中断时，第一相移第二相移和第三相移不再等于120°。
如果第一相移第二相移和第三相移各自非零并且不同于120度，则满足由处理单元7A定义的参考准则。
如果第一相移第二相移和第三相移满足预定参考准则，根据本发明的检测方法在时间T在第一仪表7上游检测到中性线连接的中断。
在以上公开的本发明的四个实施例中，如果该一个或多个第二量不满足预定参考准则，则该检测方法移动到类似于步骤E1的步骤E1’，并且可能包括类似于步骤E2的步骤E2’。
在以上公开的本发明的四个实施例中，要考虑特别与第一仪表7的电压传感器7D的精度有关的适当的不确定性裕度。典型地，不确定性裕度是在+/-1％或+/-2％的区域中。在以上公开的本发明的四个实施例中，用于预定参考准则(BornInf、Bornsup、Aref、Φ1、Φ2和Φ3)的定义的表达式可以由处理单元7A通过若干连贯计算来确定，以便减轻可以降低根据本发明的检测方法的可靠性的寄生现象(诸如冲击波或微截止类型的瞬态过电压)。假设配送网络1在给定时间段内是稳定的，则平均化技术的使用相当可行。
与实施例无关，根据本发明的检测方法由第一仪表的处理单元7A持续实现。所述检测方法的各步骤因此随时定期地重复。
有利地，并且与该实施例无关，根据本发明的检测方法还可以包括以下步骤：当已经检测到该第二量满足该预定参考准则达预定次数(例如，10次)时(对应于它被满足的诸相继情形(即，该检测方法的持续实现))检测到中性线6连接的中断，这些相继情形在时间上以预定历时(例如，1秒)两两间隔。这提高了根据本发明的检测方法的可靠性。
可选地，当已经有效地检测到中性线连接的断开时，该检测方法还可以包括生成警报信号的步骤，该警报信号可以在第一仪表7的存储器7B中被加时间戳和/或可以(经由通信模块7C)被传送给所述第一仪表7外部的装备物品，例如配送网络1的信息系统。
可任选地，警报信号可以是在第一仪表7的本地显示器上显示特定消息和/或警报信号可以是位于所述第一仪表7上的指示灯的照明和/或通过第一仪表7的扬声器发出声音信号。
理想地，配送网络1的所有电表是类似的并且被布置成用于实现根据本发明的检测方法。因此，整个配送网络1被正确地监测。
可任选地，当已经有效地检测到中性线连接的中断并且第一相电压、第二相电压和第三相电压之间的不平衡被认为是过大时，如果所述检测方法是在包括断路器的特定仪表中实施的，该检测方法还可以包括打开所述断路器以便保护所述特定仪表下游的一个或多个电气设施的步骤。
自然地，本发明不限于所描述的实现例，而是涵盖了落入如由权利要求书限定的本发明范围内的任何变型。
完全可能自由地组合上面公开的不同实施例。因此，第一仪表7的处理单元7A可以确定若干第二量，例如第二量G2(在第一实施例中公开)和第二量A(在第二实施例中公开)。这可能提高根据本发明的检测方法的可靠性。
已经公开了第一仪表7的电压传感器7D，这些电压传感器包括第一ADC 13、第二ADC 14以及第三ADC 15，但这些电压传感器7D可以很有可能包括单一的ADC，该单一的ADC包括三个不同的输入端，这三个不同的输入端各自分别采集第一相电压、第二相电压以及第三相电压。
附录1：针对第一实施例提出的关系的正式演示
本演示的假设是第一、第二和第三相电压V1、v2、V3完全平衡，即，均方根值V1eff、V2eff、V3eff全部等于相电压的标称均方根值Vnom。这在实践中不一定准确，但可以被用作第一办法。
应注意，演示中的电压呈矢量形式，并且在整个演示中，它们是复数均方根值。
参见图4，一旦中性线连接的中断已经发生，就有可能写成：
I1、I2、I3是分别流经第一相5A、第二相5B和第三相5C的电流。
使用第一导纳Y1、第二导纳Y2和第三导纳Y3(Y1＝1/Z1，Y2＝1/Z2，Y3＝1/Z3)，以下成立：
代入(1)实现
V1的计算
因为：
基于关系(1)，以下成立：
应用模量给出：(2)
V2的计算
基于关系(1)，应用以下：
因为：
由此：
应用模量给出：(3)
V3的计算
基于关系(1)，应用以下：
因为：
由此：
应用模量给出：(4)
使用关系(2)、(3)和(4)并且定位V10＝Vnom给出：
其中：
研究极限情况：
情况1：Y1＝Y2＝Y3＝Y：
因为：
由此(这里研究的极限情况构成下限)——Vi和Vj分别是第i相和第j相的相电压：
因此：
情况2：Y1＝Y2＝Y>>Y3＝y：
因为：
由此(这里研究的极限情况构成上限)：
因此：
通过研究极限情况，我们已经表明，在中性连接的中断的情况下，ViVj的总和在Vnom与1.056Vnom之间保持非常精确地受限：
BorneInf＝Vnom
然后，可以通过相同的计算过程对所提出的公式进行归纳，以便通过定位以下来将配送网络不具有完全平衡的相电压的初始条件考虑在内：
V1eff＝a1·Vnom以及V2eff＝a2·Vnom且V3eff＝a3·Vnom，其中a1、a2和a3是实数系数使得a1≠a2≠a3。
事实是，考虑到来自配送网络的相电压之间的初始不平衡的影响，由于失去对称性，有待考虑的渐近研究情况(这使得有可能获得在中性线连接的中断的情况下预期的结果的有界极限)从2增加到6。
6个极限由以下给出：
并且最终：
其中：
BorneInf＝min(B1，B2,B3,B4,B5,B6)以及
BornSup＝max(B1，B2，B3，B4，B5，B6).
附录2针对第一实施例提出的算法

Claims (15)

1.一种用于检测三相电力网络的中性线(6)的连接的中断的方法，所述监测方法至少部分地在连接至所述电力网络(1)的电气装备(7)项的处理单元(7A)中实现，并且包括定期地重复的以下步骤：
-在时间T采集在所述三相电力网络的第一相(5A)与所述中性线(6)之间测量的第一相电压(V1)、在所述第二相(5B)与所述中性线(6)之间测量的第二相电压(V2)、以及在所述第三相(5C)与所述中性线(6)之间测量的第三相电压(V3)，所述第一、第二和第三相电压是由所述电气装备(7)项的电压传感器(7D)测量的；
-评估代表来自所述第一、第二和第三相电压的最大相电压与最小相电压之比的第一量；
-如果所述第一量大于预定阈值：
ο基于所述第一、第二和第三相电压来评估表示所述第一、第二和第三相电压之间的电流平衡的至少一个第二量；
ο当所述至少一个第二量满足预定参考准则时，在时间T检测到所述中性线(6)的连接的中断。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述至少一个第二量包括作为所述第一相电压、所述第二相电压和所述第三相电压的均方根值的成对乘积之和的函数的第二量。
3.如权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述第二量G2等于：
其中Vleff、V2eff和V3eff分别是所述第一相电压(V1)的均方根值、所述第二相电压(V2)的均方根值以及第三相电压(V3)的均方根值，
所述预定参考准则是：
BorneInf≤G2≤BorneSup。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：
-检测是否：
Vleff＝Vnom以及V2eff＝Vnom且V3eff＝Vnom，
其中Vnom是所述电力网络的所述相电压的标称均方根值；
-如果满足所述条件，则定义BorneInf和BorneSup如下：
orneInf＝Vnom以及
5.如权利要求4所述的检测方法，其特征在于，如果不满足所述条件，并且如果：
V1eff＝a1·Vnom以及V2eff＝a2·Vnom且V3eff＝a3·Vnom，其中a1、a2和a3是实数系数使得：
BorneInf＝min(B1，B2，B3，B4，B5，B6)以及
BornSup＝max(B1，B2，B3，B4,B5，B6)，
其中
6.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述至少一个第二量包括作为由所述第一、第二和第三相电压在菲涅尔图中形成的实际三角形(19)的面积的函数的第二量。
7.如权利要求6所述的检测方法，其特征在于，通过使用以下公式来确定所述实际三角形的面积： 其中A是所述第二量，V1eff、V2eff和V3eff分别是所述第一、第二和第三相电压的均方根值，以及是所述第一相电压和所述第二相电压之间的第一相移，是所述第二相电压和所述第三相电压之间的第二相移，而是所述第三相电压和所述第一相电压之间的第三相移，电动机参考准则是所述第二量，使得：
Aref-ε1≤A≤Aref+ε1
其中Aref是参考三角形的面积，而ε1是第一预定测量不确定性。
8.如权利要求7所述的检测方法，其特征在于，如果所述第一、第二和第三相电压完全平衡，则通过使用以下公式来评估所述预定参考三角形(18)的面积：其中Aref是所述参考三角形的面积，而Vnom是所述电力网络的所述相电压的标称均方根值。
9.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述至少一个第二量包括第二量，所述第二量包括表示所述第一相电压和是第二相电压之差的第一线-线电压U12、表示所述第二相电压和所述第三相电压之差的第二线-线电压U23以及表示所述第三相电压和所述第一相电压之差的第三线-线电压U31，则所述参考准则是：
Φ1-ε2≤U12≤Φ1+ε2且
Φ2-ε2≤U23≤Φ2+ε2且
Φ3-ε2≤U31≤Φ3+ε2其中Φ1、Φ2和Φ3是在时间T之前的参考时间T0在操作期间测量的所述第一、第二和第三线-线电压的参考值，而ε2是第二预定测量不确定性。
10.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述至少一个第二量包括第二量，所述第二量包括所述第一相电压(V1)与所述第二相电压(V2)之间的第一相移、所述第二相电压(V2)与第三相电压(V3)之间的第二相移以及第三相电压(V3)与第一相电压(V1)之间的第三相移，所述预定参考准则是所述第一、第二和第三相移各自是非零的并且不同于120度。
11.如前述权利要求之一所述的检测方法，其特征在于，还包括当已经检测到所述第二量满足所述预定参考准则达预定次数时，检测到所述中性线连接的中断的步骤，所述预定次数对应于它满足的在时间上以预定历时两两间隔的诸相继情形。
12.如前述权利要求之一所述的检测方法，其特征在于，当已经检测到所述中性线连接的中断时，所述方法还包括生成警报信号的步骤，所述警报信号能在所述电气装备的存储器(7B)中被加时间戳和/或能被传送给所述电气装备项外部的装备项。
13.一种电气装备项，包括电压传感器和处理单元(7A)，所述处理单元被布置成实现根据前述权利要求之一所述的检测方法。
14.如权利要求13所述的电气装备项，其特征在于，所述电气装备项是仪表(7)。
15.一种其上存储有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质，所述指令致使根据权利要求13或14所述的电气装备项的执行根据权利要求1到12之一所述的检测方法的各步骤。
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