TWI463145B - Phase synchronization measurement system - Google Patents

Description

相位同步量測系統

本發明是有關於一種量測系統，特別是指一種相位同步量測系統。

目前用於傳輸電力訊號的電力線組主要有單相電力線及三相電力線組。其中三相電力線組包含一第一至第三電力線，且該第一至第三電力線所傳輸的三個電力訊號的相位分別為θ度、θ+120度及θ+240度。

若配電人員要將一電力設備例如電纜、變壓器或開關的一傳輸埠連接於該第一至第三電力線的其中一電力線時，就必須確認相連接的該傳輸埠所傳輸的電力訊號的相位與該等電力線的其中一電力線所傳輸的電力訊號的相位相同。習知未配電地下化時的相位確認方法為由配電人員直接經由目視方式確認每一電力線的供電相別，或利用全球定位系統(Global Positioning System，GPS)來提供連接於該第一至第三電力線的其中一電力線之一端的一第一電力設備，及連接於該第一至第三電力線之另一端的一第二電力設備的同步取樣訊號，使該第一及第二電力設備同時量測其各自所傳輸的電力訊號的相位，作為該第一及第二電力設備與該第一至第三電力線供電相別比對。然而， 由於配電地下化，使得該等電力設備被裝設於地下管線或大樓地下的配電室。

因此，習知的相位確認方法具有以下缺點：

1.由於配電地下化，該第一及第二電力設備無法藉由接收GPS所傳輸的同步取樣訊號作為時間同步，使的該第一及第二電力設備所量測的電力訊號的相位不同，造成配電人員難以辨別該等電力線與該第一及第二電力設備的連接方式。

2.由於配電地下化，使得配電人員無法經由目視方式確認每一電力線的供電相別。

3.若該第一及第二電力設備貿然連接於相位不同的該等電力線，則會發生短路的危險。

因此，本發明之目的，即在提供一種可同時量測電力線兩端之電力訊號之相位的相位同步量測系統。

於是本發明相位同步量測系統，包含一第一量測裝置及一第二量測裝置。

該第一量測裝置電連接於三個電力線之其中一電力線的一端，且輸出一同步訊號經由該電力線傳送。

該第二量測裝置電連接於該三個電力線的另一端，用以接收該來自該電力線的同步訊號，並據以輸出一同步確認訊號經由該電力線傳送至該第一量測裝置。

該第一量測裝置根據一相關於送出該同步訊號的第一輸出時間及一相關於接收該同步確認訊號的第一接 收時間，進行運算以得到一延遲時間，該延遲時間相關於該第一量測裝置與該第二量測裝置之間的距離。

該第一量測裝置以開始偵測來自該電力線之該端的一第一電力訊號的時間作為一第一同步時間，且該第一同步時間是相關於該第一接收時間減去該延遲時間。

該第一量測裝置以該第一電力訊號於正、負相位間切換的時間作為一第一終止時間。

該第一量測裝置根據該第一同步時間及該第一終止時間進行運算，以得到一對應於該第一電力訊號的估測相位。

該第二量測裝置以開始偵測該三個電力線各自所傳輸的一第二至第四電力訊號的時間作為一第二同步時間，且該第二同步時間是相關於一接收該同步訊號的第二接收時間。

該第二量測裝置以該第二至第四電力訊號於正、負相位間切換的時間作為一第二至第四終止時間，且同一電力線兩端的二電力訊號的正、負相位切換時間將相同。

該第二量測裝置將該第二至第四終止時間各自與該第二同步時間進行運算，以產生該第二至第四電力訊號各自所對應的一第一至第三相位。

該第一量測裝置從該第二量測裝置接收該第一至第三相位，並將該第一至第三相位與該估測相位進行比較，以得到一估測資訊，該估測資訊用於指示該估測相位 等同於該第一至第三相位的哪一相位。

L1~L3‧‧‧電力線

DET1‧‧‧第一量測裝置

1‧‧‧同步模組

11‧‧‧放大電路

12‧‧‧耦合電路

13‧‧‧濾波電路

14‧‧‧載波電路

2‧‧‧偵測模組

21‧‧‧隔離電路

22‧‧‧濾波電路

23‧‧‧放大電路

24‧‧‧零交越偵測電路

3‧‧‧運算模組

31‧‧‧記憶體

32‧‧‧訊號處理機

33‧‧‧人機介面

331‧‧‧顯示螢幕

332‧‧‧操作按鈕

DET2‧‧‧第二量測裝置

4‧‧‧同步模組

41‧‧‧放大電路

42‧‧‧耦合電路

43‧‧‧濾波電路

44‧‧‧載波電路

5‧‧‧偵測模組

51‧‧‧隔離電路

52‧‧‧濾波電路

53‧‧‧放大電路

54‧‧‧零交越偵測電路

6‧‧‧運算模組

61‧‧‧記憶體

62‧‧‧訊號處理機

63‧‧‧人機介面

631‧‧‧顯示螢幕

632‧‧‧操作按鈕

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明本發明相位同步量測系統之較佳實施例；圖2是一方塊圖，說明該較佳實施例的一第二量測裝置；圖3是一時序圖，說明該較佳實施例根據一第一接收時間及一第一輸出時間取得一延遲時間；圖4是一訊號圖，說明該較佳實施例的一第一至第四電力訊號的變化關係；及圖5是一訊號圖，說明該較佳實施例的一第一至第四零交越訊號的變化關係，及由一第一同步時間與一第一至第四終止時間取得一第一至第四時間差。

參閱圖1至圖3，本發明相位同步量測系統之較佳實施例包含：一第一量測裝置DET1，及一第二量測裝置DET2。該第一量測裝置DET1電連接於三個電力線L1、L2、L3之其中一電力線L1的一端，以接收來自該電力線L1的一第一電力訊號，且輸出一同步訊號經由該電力線L1傳送，而該第二量測裝置DET2電連接於該三個電力線L1、L2、L3的另一端，以接收來自該三個電力線L1、L2、L3 的一第二至第四電力訊號，並接收該來自該電力線L1的同步訊號，且據以輸出一同步確認訊號經由該電力線L1回傳至該第一量測裝置DET1。

該第一量測裝置DET1執行以下式(1)~式(4)，來得到一估測相位P11：ti=tr1-to1......式(1)

tsyn1=tr1+ts-ti/2......式(2)

△t1=te1-tsyn1......式(3)

P11=(T-△t1)×f×360°......式(4)

其中，式(1)的參數ti為一時間資訊，參數to1為一相關於該第一量測裝置DET1送出該同步訊號的第一輸出時間，參數tr1為一相關於該第一量測裝置DET1接收該同步確認訊號的第一接收時間。式(2)的參數tsyn1為一第一同步時間，用來指示該第一量測裝置DET1開始偵測來自該電力線L1之該端的該第一電力訊號的時間，參數ts為一特定時間，參數ti/2為一相關於訊號由該第一量測裝置DET1傳到該第二量測裝置DET2之間的延遲時間，且該延遲時間ti/2相關於該第一量測裝置DET1與該第二量測裝置DET2之間的距離。式(3)的參數△t1為一第一時間差，用來指示該第一量測裝置DET1開始及停止偵測該第一電力訊號的時間差，參數te1為一第一終止時間，用來指示該第一電力訊號於正、負相位間切換的時間，且同時該第一量測裝置DET1停止偵測該第一電力訊號。式(4)的參數P11為該估測相位，用來指示該第一量測裝置DET1對該第 一電力訊號的相位進行估測而取得的相位，參數T為該第一電力訊號的一週期時間資訊，參數f為該第一電力訊號的一頻率資訊。

該第二量測裝置DET2執行式(5)~式(7)， 來得到一第一相位P1： tsyn2=tr2+ts......式(5)

△t2=te2-tsyn2......式(6)

P1=(T-△t2)×f×360°......式(7)

其中，式(5)的參數tsyn2為一第二同步時間，用來指示該第二量測裝置DET2開始偵測來自該電力線L1另一端的該第二電力訊號的時間，參數tr2為一相關於該第二量測裝置DET2接收來自該第一量測裝置DET1之同步訊號的第二接收時間。式(6)的參數△t2為一第二時間差，用來指示該第二量測裝置DET2開始及停止偵測該第二電力訊號的時間差，參數te2為一第二終止時間，用來指示該第二電力訊號於正、負相位間切換的時間，且同時該第二量測裝置DET2停止偵測該第二電力訊號。式(7)的參數P1為該第一相位，用來指示該第二量測裝置DET2對該第二電力訊號的相位進行估測而取得的相位，參數T為該第二電力訊號的該週期時間資訊，參數f為該第二電力訊號的該頻率資訊f。

參閱圖3，若符合tr1-ti/2=tr2，則使得式(2)的tsyn1等於式(5)的tsyn2。舉例說明，但不以此為限，當該第一量測裝置DET1於to1=0時傳輸該同步訊號至該第 二量測裝置DET2，且該第二量測裝置DET2於tr2=2時接收該同步訊號，同時回傳該同步確認訊號至該第一量測裝置DET1，且由於該第一及第二量測裝置DET1、DET2的傳輸距離為一定值，使得該第一及第二量測裝置DET1、DET2傳輸一訊號至另一量測裝置所需時間tr2-tro=2-0=2相同，進而使該第一量測裝置DET1於tr1=tr2+2=4時接收該同步確認訊號，又to1=0、tr2=2、tr1=4，且ti=tr1-to1=4，使得tr1-ti/2=2=tr2，且根據式(2)及式(5)可知，當tr1-ti/2=tr2時，tsyn1=tsyn2。

由於該第一及第二量測裝置DET1、DET2分別同時偵測來自同一電力線L1的兩相反端的該第一及第二電力訊號，故該第一電力訊號由負相位切換至正相位的時間te1等同於該第二電力訊號由負相位切換至正相位的時間te2，又根據式(3)及式(6)可知，當tsyn1=tsyn2，te1=te2時，△t1=△t2，且根據式(4)及式(7)可知，當△t1=△t2時，P11=P1，進而得知該第一及第二量測裝置DET1、DET2的相位對應關係。

以下詳細說明該第一及第二量測裝置DET1、DET2的內部元件及其運作方式。

該第一量測裝置DET1如圖1所示包括：一同步模組1、一偵測模組2，及一運算模組3。

該同步模組1電連接於該電力線L1的該端，且接收一第一交流電力及一同步指令訊號，並根據該第一交流電力與該同步指令訊號產生該同步訊號至該電力線L1， 並接收該來自該電力線L1的同步確認訊號，且根據該第一輸出時間to1與該第一接收時間tr1產生該延遲時間ti/2，並據以輸出一具有該第一接收時間tr1與該延遲時間ti/2的第一脈波訊號，且該同步模組1包括：一放大電路11、一耦合電路12、一濾波電路13，及一載波電路14。

該放大電路11用以接收一同步要求訊號，並將該同步要求訊號依一預設比例放大。

該耦合電路12用以接收該第一交流電力，且電連接於該放大電路11以接收該放大後的同步要求訊號，電連接於該電力線L1以接收該同步確認訊號，並將該放大後的同步要求訊號與該第一交流電力進行耦合，以產生該同步訊號至該電力線L1，並將該同步確認訊號的一第二交流電力隔離，以產生一第一調整訊號。

該濾波電路13電連接於該耦合電路12以接收該第一調整訊號，並據以產生一第一濾波訊號。

該載波電路14電連接於該運算模組3、該濾波電路13及該放大電路11。

該載波電路14接收來自該運算模組3的該同步指令訊號，並根據該同步指令訊號輸出該同步要求訊號至該放大電路11，且將輸出該同步要求訊號的時間點作為該第一輸出時間to1。

該載波電路14接收來自該濾波電路13的該第一濾波訊號，且將接收到該第一濾波訊號的時間點作為該第一接收時間tr1。

該載波電路14將該第一接收時間tr1減去該第一輸出時間to1以得到該延遲時間ti/2=(tr1-to1)/2，並據以輸出該具有該第一接收時間tr1與該延遲時間ti/2的第一脈波訊號。

該偵測模組2電連接於該電力線L1的該端以接收該第一電力訊號，並據以輸出一大小追隨該第一電力訊號的第一放大訊號與一相關於該第一放大訊號的第一零交越訊號，且該第一零交越訊號的電壓於一第一準位及一第二準位間切換，且該偵測模組2具有：一隔離電路21、一濾波電路22、一放大電路23，及一零交越偵測電路24。

該隔離電路21電連接於該電力線L1的該端以接收該第一電力訊號，並據以產生一第一隔離訊號，且該第一隔離訊號的大小及相位分別相關於該第一電力訊號的大小及相位。

該濾波電路22電連接於該隔離電路21以接收該第一隔離訊號，並據以產生一第二濾波訊號，且該第二濾波訊號的大小及相位分別相關於該第一隔離訊號的大小及相位。

該放大電路23電連接於該濾波電路22以接收該第二濾波訊號，並將該第二濾波訊號依一預設比例放大，以產生該第一放大訊號，且該第一放大訊號的大小及相位分別相關於該第二濾波訊號的大小及相位。

該零交越偵測電路24電連接於該放大電路23以接收該第一放大訊號，並利用該第一放大訊號產生該第 一零交越訊號。由於該第一零交越訊號的第一、第二準位分別相關於該第一放大訊號的正、負相位，而該第一放大訊號的大小及相位分別相關於該第二濾波訊號的大小及相位，該第二濾波訊號的大小及相位分別相關於該第一隔離訊號的大小及相位，且該第一隔離訊號的大小及相位分別相關於該第一電力訊號的大小及相位，使得該第一零交越訊號的第一、第二準位分別相關於該第一電力訊號的正、負相位。在本實施例中，該第一零交越訊號的電壓如圖5所示地於該第一電力訊號的振幅大於該接地電位時具有該第一準位，而於該第一電力訊號的振幅小於該接地電位時具有該第二準位。

該運算模組3電連接於該同步模組1及該偵測模組2，且該運算模組3將該同步指令訊號輸出至該同步模組1。

該運算模組3接收來自該同步模組1的該第一脈波訊號。

該運算模組3接收來自該偵測模組2的該第一放大訊號與該第一零交越訊號。

該運算模組3根據該第一放大訊號產生一正比追隨該第一電力訊號的振幅變化的第一數位碼。

該運算模組3根據該第一接收時間tr1、該延遲時間ti/2與該特定時間ts產生該第一同步時間tsyn1，並偵測在該第一同步時間tsyn1後的該第一零交越訊號的電壓從該第二準位切換到該第一準位的時間點作為該第一終止 時間te1。

該運算模組3根據該第一同步時間tsyn1與該第一終止時間te1產生該第一時間差△t1。

該運算模組3將該第一時間差△t1與該第一電力訊號的頻率資訊f和週期時間資訊T進行運算，以得到該估測相位P11。

該運算模組3接收來自該第二偵測裝置DET2的該第一至第三相位P1、P2、P3。

該運算模組3將該估測相位P11與該第一至第三相位P1、P2、P3進行比較，以得到該估測資訊，該估測資訊用於指示該估測相位P11等同於該第一至第三相位P1、P2、P3的哪一相位，且該運算模組3具有：一記憶體31、一訊號處理機32，及一人機介面33。

該記憶體31用於儲存該估測資訊、該估測相位P11及該第一數位碼。

一訊號處理機32電連接於該載波電路14、該偵測模組2的放大電路23，及該零交越偵測電路24，且預存該第一電力訊號的該頻率資訊f及該週期時間資訊T。

該訊號處理機32接收來自該載波電路14的該第一脈波訊號。

該訊號處理機32接收來自該偵測模組2的放大電路23的該第一放大訊號。

該訊號處理機32接收來自該零交越偵測電路24的該第一零交越訊號。

該訊號處理機32根據該第一放大訊號產生該正比追隨該第一電力訊號的振幅變化的第一數位碼，且由於該第一數位碼越大即代表其所對應的該第一電力訊號的電壓越高，而需特別注意安全。

該訊號處理機32根據該第一接收時間tr1、該延遲時間ti/2與該特定時間ts產生該第一同步時間tsyn1=tr1+ts-ti/2，並偵測在該第一同步時間tsyn1後的該第一零交越訊號的電壓從該第二準位切換到該第一準位的時間點作為該第一終止時間te1。

該訊號處理機32將該第一終止時間te1減去該第一同步時間tsyn1，以產生該第一時間差△t1=te1-tSyn1。

該訊號處理機32將該第一時間差△t1與該頻率資訊f和該週期時間資訊T進行運算，以得到該估測相位P11=(T-△t1)×f×360°。

該訊號處理機32接收來自該第二偵測裝置DET2的該第一至第三相位P1、P2、P3。

該訊號處理機32將該估測相位P11與該第一至第三相位P1、P2、P3進行比較，以得到該估測資訊，且該訊號處理機32更將該估測資訊、該估測相位P11及該第一數位碼記錄於該記憶體31中。

在本實施例中，該特定時間ts為1秒，該頻率資訊f於台灣地區為60Hz，該週期時間資訊T為1/60。

該人機介面33包括一顯示螢幕331和一操作按鈕332。

該顯示螢幕331電連接於該訊號處理機32以接收該估測資訊、該估測相位P11，及該第一數位碼，並予以顯示。

該操作按鈕332電連接於該訊號處理機32，並可受控制以對該訊號處理機32進行設定操作，例如：輸入參數與自我測試等動作。

該第二量測裝置DET2如圖2所示包括一同步模組4、一偵測模組5，及一運算模組6。

該同步模組4電連接於該三個電力線L1、L2、L3的該另一端，且接收該第二交流電力及來自該電力線L1的該同步訊號，並利用該第二交流電力產生該同步確認訊號至該電力線L1，並根據該同步訊號產生一具有該第二接收時間tr2的第二脈波訊號，且該同步模組4具有：一放大電路41、一耦合電路42、一濾波電路43，及一載波電路44。

該放大電路41用以接收一載波訊號，並將該載波訊號依一預設比例放大。

該耦合電路42用以接收該第二交流電力，且電連接於該三個電力線L1、L2、L3的該另一端以接收來自該電力線L1的該同步訊號，電連接於該放大電路41以於接收該同步訊號後接收該放大後的載波訊號，並將該同步訊號的該第一交流電力隔離，以產生一第二調整訊號，並將該放大後的載波訊號與該第二交流電力進行耦合，以產生該同步確認訊號至該電力線L1。

該濾波電路43電連接於該耦合電路42以接收該第二調整訊號，並據以產生一第三濾波訊號。

該載波電路44電連接於該濾波電路43及該放大電路41。

該載波電路44接收來自該濾波電路43的該第三濾波訊號，並同時輸出該載波訊號至該放大電路41。

該載波電路44將接收到該第三濾波訊號的時間點作為該第二接收時間tr2，並據以輸出該具有該第二接收時間tr2的第二脈波訊號。

該偵測模組5電連接於該三個電力線L1、L2、L3的該另一端以分別對應地接收該第二至第四電力訊號，並據以分別對應地產生一第二至第四大小分別追隨所對應的該第二至第四電力訊號的放大訊號，及一第二至第四分別相關於所對應的該第二至第四放大訊號的零交越訊號，且該第二至第四零交越訊號的電壓各於該第一準位及該第二準位間切換，且該偵測模組5具有：一隔離電路51、一濾波電路52、一放大電路53，及一零交越偵測電路54。

該隔離電路51電連接於該三個電力線L1、L2、L3的該另一端以分別對應地接收該第二至第四電力訊號，並據以分別對應地產生一第二至第四隔離訊號，且該第二至第四隔離訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四電力訊號的大小及相位。

該濾波電路52電連接於該隔離電路51以接收該第二至第四隔離訊號，並據以分別對應地產生一第四至 第六濾波訊號，且該第四至第六濾波訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四隔離訊號的大小及相位。

該放大電路53電連接於該濾波電路52以接收該第四至第六濾波訊號，並將該第四至第六濾波訊號分別依一預設比例放大，以分別對應地產生該第二至第四放大訊號，且該第二至第四放大訊號的大小及相位分別相關於該第四至第六濾波訊號的大小及相位。

該零交越偵測電路54電連接於該放大電路53 以接收該第二至第四放大訊號，並利用該第二至第四放大訊號以分別對應地產生該第二至第四零交越訊號。由於該第二至第四零交越訊號的第一、第二準位分別相關於該第二至第四放大訊號的正、負相位，而該第二至第四放大訊號的大小及相位分別相關於該第四至第六濾波訊號的大小及相位，該第四至第六濾波訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四隔離訊號的大小及相位，且該第二至第四隔離訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四電力訊號的大小及相位，使得該第二至第四零交越訊號的第一、第二準位分別相關於該第二至第四電力訊號的正、負相位。在本實施例中，該第二至第四零交越訊號的電壓分別如圖5所示地於該第二至第四電力訊號的振幅大於該接地電位時具有該第一準位，而於該第二至第四電力訊號的振幅小於該接地電位時具有該第二準位。

該運算模組6電連接於該同步模組4及該偵測模組5。

該運算模組6接收來自該同步模組4的該第二脈波訊號。

該運算模組6接收來自該偵測模組5的該第二至第四放大訊號與該第二至第四零交越訊號。

該運算模組6根據該第二至第四放大訊號先後產生一第二至第四分別正比追隨所對應的該第二至第四電力訊號的振幅變化的數位碼，且由於該第二至第四數位碼越大即代表其各自所對應的該第二至第四電力訊號的電壓越高，而需特別注意安全。

該運算模組6根據該第二接收時間tr2與該特定時間ts產生該第二同步時間tsyn2，並偵測在該第二同步時間tsyn2後該第二至第四零交越訊號的電壓於該第一及第二準位間切換的時間點分別作為該第二至第四終止時間te2、te3、te4。

該運算模組6將該第二至第四終止時間te2、te3、te4分別與該第二同步時間tsyn2進行運算，以分別對應地產生一第二至第四時間差△t2、△t3、△t4。

該運算模組6將該第二至第四時間差△t2、△t3、△t4分別與該第二至第四電力訊號的頻率資訊f和週期時間資訊T進行運算，以分別對應地產生該第一至第三相位P1、P2、P3，並將該第一至第三相位P1、P2、P3傳送至該第一量測裝置DET1之訊號處理機32以進行相位比對，且該運算模組6具有：一記憶體61、一訊號處理機62，及一人機介面63。

該記憶體61用於儲存該第一至第三相位P1、P2、P3及該第二至第四數位碼。

該訊號處理機62電連接於該載波電路44、該偵測模組5的放大電路53，及該零交越偵測電路54，且預存該第二至第四電力訊號的該頻率資訊f及該週期時間資訊T。

該訊號處理機62接收來自該載波電路44的該第二脈波訊號。

該訊號處理機62接收來自該偵測模組5的放大電路53的該第二至第四放大訊號。

該訊號處理機62接收來自該零交越偵測電路54的該第二至第四零交越訊號。

該訊號處理機62根據該第二至第四放大訊號以分別對應地產生該第二至第四正比追隨所對應的該第二至第四電力訊號的振幅變化的數位碼。

該訊號處理機62根據該第二接收時間tr2及該特定時間ts產生該第二同步時間tsyn2=tr2+ts，並偵測在該第二同步時間tsyn2後該第二至第四零交越訊號的電壓於該第一及第二準位間切換的時間點，以分別作為該第二至第四終止時間te2、te3、te4。

該訊號處理機62將該第二至第四終止時間te2、te3、te4分別減去該第二同步時間tsyn2，以分別對應地產生該第二至第四時間差△t2=te2-tsyn2、△t3=te3-tsyn2、△t4=te4-tsyn2。

該訊號處理機62將該第二至第四時間差△t2、△t3、△t4分別與該第二至第四電力訊號的頻率資訊f和週期時間資訊T進行運算，以產生該第二至第四電力訊號各自所對應的該第一至第三相位P1、P2、P3，且該訊號處理機62更將該第一至第三相位P1、P2、P3及該第二至第四數位碼記錄於該記憶體中。

該訊號處理機62運算該第一至第三相位P1、P2、P3的運算方式如下：P1=(T-△t2)×f×360°,P2=(T-△t3)×f×360°,P3=(T-△t4)×f×360°,其中，該頻率資訊f於台灣地區為60Hz，該週期時間資訊T為1/60。

該人機介面63包括一顯示螢幕631和一操作按鈕632。

該顯示螢幕631電連接於該訊號處理機62以接收該第一至第三相位P1、P2、P3與該第二至第四數位碼，並予以顯示。

該操作按鈕632電連接於該訊號處理機62，並可受控制以對該訊號處理機進行設定操作，例如：輸入參數與自我測試等動作。

參閱圖4，由於該第二至第四電力訊號兩兩間相差120度的相角，所以該第二至第四電力訊號可以分別表示為Asin(ω t+θ)、Asin(ω t+θ+120°)及Asin(ω t+θ+240° )這三個弦波訊號，其中，該參數A代表該第二至第四電力訊號的電壓值，該參數ω=2Π×f=2Π×60=120Π。

以下進一步說明如何同時量測位於一第一地點的該電力線L1所傳輸的該第一電力訊號的相位及位於一第二地點的該三個電力線L1、L2、L3所傳輸的該第二至第四電力訊號的相位，並說明如何判別位於該第一地點的該電力線L1是從該第二地點的該三個電力線L1、L2、L3(已知分別為R、T、S線)中的哪一條延伸而來。

該第二地點例如為配電室，且位於該第二地點的該電力線L1已知為R線、該電力線L2已知為T線，且該電力線L3已知為S線。但由於配電地下化，使得電連接於該電力線L1之該端的該第一量測裝置DET1，與電連接於該三個電力線L1、L2、L3之該另一端的該第二量測裝置DET2無法接收來自全球定位系統(Global Positioning System，GPS)所發出的同步取樣訊號，使該第一及第二量測裝置DET1、DET2無法同時量測其各自所傳輸的電力訊號的相位，造成該第一及第二量測裝置DET1、DET2所量測的電力訊號的相位不同，使得位於該第一地點就不知道該電力線L1對應於該R、T、S線的何者，而有可能發生例如誤將S線當作是R線，導致短路的情形。

然而，只要在該第一地點以該第一量測裝置DET1先傳送該同步訊號至該第二地點的該第二量測裝置DET2，接著該第二量測裝置DET2於接收到該同步訊號的同時，回傳該同步確認訊號至該第一量測裝置DET1，進而 使該第一及第二量測裝置DET1、DET2得以同時量測其各自所傳輸的電力訊號的相位，且該第二量測裝置DET2更將所量測到的該第一至第三相位P1、P2、P3傳送至該第一量測裝置DET1，進而該第一量測裝置DET1可將所量測到的該估測相位P11與所接收到的該第一至第三相位P1、P2、P3相比對，即可判斷該電力線L1為該R、T、S線的何者，而不會發生誤接的情形。

例如量測位於該第一地點的該電力線L1所得到的該估測相位P11=θ°，且該第二地點的R線量得的該相位為θ°=P11，則位於該第一地點的該電力線L1即為R線。

綜上所述，上述實施例具有以下優點：

1.該第一及第二量測裝置DET1、DET2於配電地下化的情形下仍可同時量測其各自所傳輸的電力訊號的相位並進行比對。利用找出同一電力線二端的延遲時間ti/2=(tr1-to1)/2，與根據同一電力線二端的電力訊號正、負相位切換時間點相同te1=te2的特性，使該第一量測裝置DET1於進行相位量測前會先傳送該同步訊號至該第二量測裝置DET2，以使該第一及第二量測裝置DET1、DET2得以同時量測所傳輸的電力訊號的相位，且該第一量測裝置DET1會將所量測到的該估測相位P11與該第二量測裝置DET2所回傳的該第一至第三相位P1、P2、P3相比對，使配電人員得以辨別電連接於該第一量測裝置DET1之電力線L1為該R、T、S線的何者，進而確認該第一量測裝置DET1與 該電力線L1的連接方式。

2.該相位量測系統不需經由目視每一電力線L1、L2、L3的方式來確認每一電力線L1、L2、L3的供電相別。配電人員直接查看該第一及第二量測裝置DET1、DET2的顯示螢幕即可得知每一電力線L1、L2、L3的供電相別。

3.該相位量測系統可確認該第一量測裝置DET1與該電力線L1的連接方式，避免該第一量測裝置DET1與該電力線L1誤接而造成短路的情形發生，進而確保安全。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

L1~L3‧‧‧電力線

DET1‧‧‧第一量測裝置

1‧‧‧同步模組

11‧‧‧放大電路

12‧‧‧耦合電路

13‧‧‧濾波電路

14‧‧‧載波電路

2‧‧‧偵測模組

21‧‧‧隔離電路

22‧‧‧濾波電路

23‧‧‧放大電路

24‧‧‧零交越偵測電路

3‧‧‧運算模組

31‧‧‧記憶體

32‧‧‧訊號處理機

33‧‧‧人機介面

331‧‧‧顯示螢幕

332‧‧‧操作按鈕

DET2‧‧‧第二量測裝置

Claims (10)

1. 一種相位同步量測系統，包含：一第一量測裝置，電連接於三個電力線之其中一電力線的一端，且輸出一同步訊號經由該電力線傳送；及一第二量測裝置，電連接於該三個電力線的另一端，用以接收該來自該電力線的同步訊號，並據以輸出一同步確認訊號經由該電力線傳送至該第一量測裝置；該第一量測裝置根據一相關於送出該同步訊號的第一輸出時間及一相關於接收該同步確認訊號的第一接收時間，進行運算以得到一延遲時間，該延遲時間相關於該第一量測裝置與該第二量測裝置之間的距離；該第一量測裝置以開始偵測來自該電力線之該端的一第一電力訊號的時間作為一第一同步時間，且該第一同步時間是相關於該第一接收時間減去該延遲時間；該第一量測裝置以該第一電力訊號於正、負相位間切換的時間作為一第一終止時間；該第一量測裝置根據該第一同步時間及該第一終止時間進行運算，以得到一對應於該第一電力訊號的估測相位；該第二量測裝置以開始偵測該三個電力線各自所傳輸的一第二至第四電力訊號的時間作為一第二同步時間，且該第二同步時間是相關於一接收該同步訊號的第二接收時間；該第二量測裝置以該第二至第四電力訊號於正、負 相位間切換的時間作為一第二至第四終止時間，且同一電力線兩端的二電力訊號的正、負相位切換時間將相同；該第二量測裝置將該第二至第四終止時間各自與該第二同步時間進行運算，以產生該第二至第四電力訊號各自所對應的一第一至第三相位；該第一量測裝置從該第二量測裝置接收該第一至第三相位，並將該第一至第三相位與該估測相位進行比較，以得到一估測資訊，該估測資訊用於指示該估測相位等同於該第一至第三相位的哪一相位。
2. 如請求項1所述的相位同步量測系統，其中，該第一量測裝置包括：一同步模組，電連接於該電力線的該端，且接收一第一交流電力及一同步指令訊號，並根據該第一交流電力與該同步指令訊號產生該同步訊號至該電力線，並接收該來自該電力線的同步確認訊號，且將該第一輸出時間減去該第一接收時間，以得到該延遲時間，並據以輸出一具有該第一接收時間與該延遲時間的第一脈波訊號；一偵測模組，電連接於該電力線的該端以接收該第一電力訊號，並據以輸出一大小追隨該第一電力訊號的第一放大訊號與一相關於該第一放大訊號的第一零交越訊號，且該第一零交越訊號的電壓於一第一準位及一第二準位間切換；及 一運算模組，電連接於該同步模組及該偵測模組；該運算模組將該同步指令訊號輸出至該同步模組；該運算模組接收來自該同步模組的該第一脈波訊號；該運算模組接收來自該偵測模組的該第一放大訊號與該第一零交越訊號；該運算模組根據該第一接收時間、該延遲時間與一特定時間產生該第一同步時間，並偵測在該第一同步時間後的該第一零交越訊號的電壓從該第二準位切換到該第一準位的時間點作為該第一終止時間；該運算模組根據該第一同步時間與該第一終止時間產生一第一時間差；該運算模組將該第一時間差與該第一電力訊號的一頻率資訊和一週期時間資訊進行運算，以得到該估測相位；該運算模組接收來自該第二偵測裝置的該第一至第三相位；該運算模組將該估測相位與該第一至第三相位進行比較，以得到該估測資訊。
3. 如請求項2所述的相位同步量測系統，其中，該第一量測裝置的同步模組具有：一放大電路，用以接收一同步要求訊號，並將該同步要求訊號依一預設比例放大；一耦合電路，用以接收該第一交流電力，且電連接 於該放大電路以接收該放大後的同步要求訊號，電連接於該電力線以接收該同步確認訊號，並將該放大後的同步要求訊號與該第一交流電力進行耦合，以產生該同步訊號至該電力線，並將該同步確認訊號的該第二交流電力隔離，以產生一第一調整訊號；一濾波電路，電連接於該耦合電路以接收該第一調整訊號，並據以產生一第一濾波訊號；及一載波電路，電連接於該運算模組、該濾波電路及該放大電路；該載波電路接收來自該運算模組的該同步指令訊號，並根據該同步指令訊號輸出該同步要求訊號至該放大電路；該載波電路將輸出該同步要求訊號的時間點作為該第一輸出時間；該載波電路接收來自該濾波電路的該第一濾波訊號，且將接收到該第一濾波訊號的時間點作為該第一接收時間；該載波電路將該第一接收時間減去該第一輸出時間以得到該延遲時間，並據以輸出該具有該第一接收時間與該延遲時間的第一脈波訊號。
4. 如請求項3所述的相位同步量測系統，其中，該第一量測裝置的偵測模組具有：一隔離電路，電連接於該電力線的該端以接收該第一電力訊號，並據以產生一第一隔離訊號，且該第一隔 離訊號的大小及相位分別相關於該第一電力訊號的大小及相位；一濾波電路，電連接於該隔離電路以接收該第一隔離訊號，並據以產生一第二濾波訊號，且該第二濾波訊號的大小及相位分別相關於該第一隔離訊號的大小及相位；一放大電路，電連接於該濾波電路以接收該第二濾波訊號，並將該第二濾波訊號依一預設比例放大，以產生該第一放大訊號，且該第一放大訊號的大小及相位分別相關於該第二濾波訊號的大小及相位；及一零交越偵測電路，電連接於該放大電路以接收該第一放大訊號，並利用該第一放大訊號產生該第一零交越訊號，且該第一零交越訊號的第一、二準位分別相關於該第一放大訊號的正、負相位。
5. 如請求項4所述的相位同步量測系統，其中，該第一量測裝置的運算模組具有：一記憶體，用於儲存該估測資訊及該估測相位；及一訊號處理機，電連接於該載波電路、該偵測模組的放大電路，及該零交越偵測電路，且預存該第一電力訊號的該頻率資訊及該週期時間資訊；該訊號處理機接收來自該載波電路的該第一脈波訊號；該訊號處理機接收來自該偵測模組的放大電路的該第一放大訊號； 該訊號處理機接收來自該零交越偵測電路的該第一零交越訊號；該訊號處理機根據該第一接收時間、該延遲時間與該特定時間產生該第一同步時間，並偵測在該第一同步時間後的該第一零交越訊號的電壓從該第二準位切換到該第一準位的時間點作為該第一終止時間；該訊號處理機將該第一終止時間減去該第一同步時間，以產生該第一時間差；該訊號處理機將該第一時間差與該頻率資訊和該週期時間資訊進行運算，以得到該估測相位，如下所示：P11=(T-△t1)×f×360°，其中，f為該頻率資訊，T為該週期時間資訊，參數△t1是該第一時間差；該訊號處理機接收來自該第二偵測裝置的該第一至第三相位；該訊號處理機將該估測相位與該第一至第三相位進行比較，以得到該估測資訊；該訊號處理機將該估測資訊及該估測相位記錄於該記憶體中。
6. 如請求項2所述的相位同步量測系統，其中，該第二量測裝置包括：一同步模組，電連接於該三個電力線的該另一端，且接收一第二交流電力及來自該電力線的該同步訊號，並利用該第二交流電力產生該同步確認訊號至該電力 線，並根據該同步訊號產生一具有該第二接收時間的第二脈波訊號；一偵測模組，電連接於該三個電力線的該另一端以接收該第二至第四電力訊號，並據以分別對應地產生一第二至第四大小分別追隨所對應的該第二至第四電力訊號的放大訊號，及一第二至第四分別相關於所對應的該第二至第四放大訊號的零交越訊號，且該第二至第四零交越訊號的電壓各於該第一準位及該第二準位間切換；及一運算模組，電連接於該同步模組及該偵測模組；該運算模組接收來自該同步模組的該第二脈波訊號；該運算模組接收來自該偵測模組的該第二至第四放大訊號與該第二至第四零交越訊號；該運算模組根據該第二接收時間與該特定時間產生該第二同步時間，並偵測在該第二同步時間後該第二至第四零交越訊號的電壓於該第一及第二準位間切換的時間點分別作為該第二至第四終止時間；該運算模組將該第二至第四終止時間分別與該第二同步時間進行運算，以分別對應地產生一第二至第四時間差；該運算模組將該第二至第四時間差分別與該第二至第四電力訊號的頻率資訊和週期時間資訊進行運算，以分別對應地產生該第一至第三相位。
7. 如請求項6所述的相位同步量測系統，其中，該第二量測裝置的同步模組具有：一放大電路，用以接收一載波訊號，並將該載波訊號依一預設比例放大；一耦合電路，用以接收該第二交流電力，且電連接於該三個電力線的該另一端以接收來自該電力線的該同步訊號，電連接於該放大電路以於接收該同步訊號後接收該放大後的載波訊號，並將該同步訊號的該第一交流電力隔離，以產生一第二調整訊號，並將該放大後的載波訊號與該第二交流電力進行耦合，以產生該同步確認訊號至該電力線；一濾波電路，電連接於該耦合電路以接收該第二調整訊號，並據以產生一第三濾波訊號；及一載波電路，電連接於該濾波電路及該放大電路；該載波電路接收來自該濾波電路的該第三濾波訊號，並同時輸出該載波訊號至該放大電路；該載波電路將接收到該第三濾波訊號的時間點作為該第二接收時間，並據以輸出該具有該第二接收時間的第二脈波訊號。
8. 如請求項7所述的相位同步量測系統，其中，該第二量測裝置的偵測模組具有：一隔離電路，電連接於該三個電力線的該另一端以分別對應地接收該第二至第四電力訊號，並據以分別對應地產生一第二至第四隔離訊號，且該第二至第四隔離 訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四電力訊號的大小及相位；一濾波電路，電連接於該隔離電路以接收該第二至第四隔離訊號，並據以分別對應地產生一第四至第六濾波訊號，且該第四至第六濾波訊號的大小及相位分別相關於該第二至第四隔離訊號的大小及相位；一放大電路，電連接於該濾波電路以接收該第四至第六濾波訊號，並將該第四至第六濾波訊號分別依一預設比例放大，以分別對應地產生該第二至第四放大訊號，且該第二至第四放大訊號的大小及相位分別相關於該第四至第六濾波訊號的大小及相位；及一零交越偵測電路，電連接於該放大電路以接收該第二至第四放大訊號，並利用該第二至第四放大訊號以分別對應地產生該第二至第四零交越訊號，且該第二至第四零交越訊號的第一、二準位分別相關於該第二至第四放大訊號的正、負相位。
9. 如請求項8所述的相位同步量測系統，其中，該第二量測裝置的運算模組具有：一記憶體，用於儲存該第一至第三相位；及一訊號處理機，電連接於該載波電路、該偵測模組的放大電路，及該零交越偵測電路，且預存該第二至第四電力訊號的該頻率資訊及該週期時間資訊；該訊號處理機接收來自該載波電路的該第二脈波訊號； 該訊號處理機接收來自該偵測模組的放大電路的該第二至第四放大訊號；該訊號處理機接收來自該零交越偵測電路的該第二至第四零交越訊號；該訊號處理機根據該第二接收時間及該特定時間產生該第二同步時間，並偵測在該第二同步時間後該第二至第四零交越訊號的電壓於該第一及第二準位間切換的時間點，以分別作為該第二至第四終止時間；該訊號處理機將該第二至第四終止時間分別減去該第二同步時間，以分別對應地產生該第二至第四時間差；該訊號處理機將該第二至第四時間差分別與該第二至第四電力訊號的頻率資訊和週期時間資訊進行運算，以產生該第二至第四電力訊號各自所對應的該第一至第三相位；該訊號處理機將該第一至第三相位記錄於該記憶體中。
10. 如請求項9所述的相位同步量測系統，其中，該第一至第三相位P1、P2、P3的運算方式如下：P1=(T-△t2)×f×360°，P2=(T-△t3)×f×360°，P3=(T-△t4)×f×360°，其中，f為該頻率資訊，T為該週期時間資訊，參數△t2、△t3、△t4分別是該第二至第四時間差。