分析三相電網(wǎng)中的電能的質(zhì)量的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及分析三相電力網(wǎng)絡(luò)中的電能的質(zhì)量的方法，其特征在于包含如下步驟：測量（E1）一組電量值，該組每相包含一個電量值；從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成（E2）空間矢量；以及按照該空間矢量，確定（E3）包含代表三相電力網(wǎng)絡(luò)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合。
【專利說明】分析三相電網(wǎng)中的電能的質(zhì)量的方法和設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電力網(wǎng)絡(luò)中的電能的質(zhì)量的分析。
【背景技術(shù)】
[0002]一般說來，電網(wǎng)中的電能的質(zhì)量可以通過電壓的量值和電流的量值之間的組合來表示。但是，對于三相系統(tǒng)，電能的質(zhì)量定義起來更復(fù)雜。如果波形、振幅、頻率和對稱性分別保持在預(yù)定限制內(nèi)，則三相電力系統(tǒng)事實上被認(rèn)為是健康的，或不受干擾的。
[0003]而且，當(dāng)確定像rms (均方根)電流或電壓值那樣的電學(xué)值時，尤其總有功功率、總視在功率、總無功功率使裝置的能耗能夠得到控制。
[0004]本發(fā)明尤其涉及三相電力系統(tǒng)。影響后者的最常見干擾是電壓或電流驟降、電壓浪涌或過電流、諧波污染、不平衡和電壓閃變。
[0005]監(jiān)視三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的已知方法在于干擾和電學(xué)值的逐相分析。
[0006]為了全局地表征三相電力系統(tǒng)中的電能的消耗和量值，已知的方法在于對為每相獲得的結(jié)果求和或求平均。但是，這些方法不是完全令人滿意的。在三相電力系統(tǒng)中對一個相的測量結(jié)果事實上不總是相關(guān)的。如果，例如，算術(shù)平均由逐相所作的測量結(jié)果組成，則未必獲得從物理觀點出發(fā)對三相電力系統(tǒng)的表征。而且，當(dāng)進(jìn)行單相量值的求和時，測量誤差會累積起來。
[0007]文獻(xiàn)EP 0，599，648描述了計算三相電力系統(tǒng)中的正、負(fù)和零序分量以檢測不平衡的方法。這種不平衡檢測基于復(fù)雜、冗長和非常不精確的計算。不能使不均衡因素得到量化。最后，這個文獻(xiàn)只處理了不平衡，而未考慮可以影響三相電力系統(tǒng)的所有干擾。
[0008]因此已知方法和設(shè)備都不能作出三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的全局三相測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是通過提供分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的方法解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，其特征在于包含如下步驟:
[0010]-測量一組電量值，該組每相包含一個電量值；
[0011]-從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成空間矢量；以及
[0012]-按照該空間矢量,確定包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合。
[0013]相關(guān)地，本發(fā)明涉及分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的設(shè)備，其特征在于包含:
[0014]-測量一組電量值的部件，該組每相包含一個電量值；
[0015]-從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成空間矢量的部件；以及
[0016]-按照該空間矢量，確定包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合的部件。
[0017]通過本發(fā)明，可以量化和表征能夠以全局方式出現(xiàn)在三相電力系統(tǒng)中的不同類型的電干擾。
[0018]使精確和計算時間得到顯著改善。
[0019]因此可以以更精確和更迅速的方式監(jiān)視三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量。這使可能出現(xiàn)的任何干擾的來源能夠得到更好理解，以及使它們對存在于電力系統(tǒng)中的電子裝備的影響能夠得到更好評估。
[0020]本發(fā)明基于包含三相系統(tǒng)的所有信息的空間矢量的確定和使用。
[0021]按照一個優(yōu)選特征，包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合包含選自如下的至少一個參數(shù):
[0022]-代表三相電力系統(tǒng)中的電壓或電流不平衡的參數(shù)；
[0023]-代表電壓或電流驟降的參數(shù)；
[0024]-代表電壓浪涌或過電流的參數(shù)；以及
[0025]-代表電壓閃變的參數(shù)。
[0026]這些參數(shù)代表對于分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量來說最常見和最相關(guān)的干擾。
[0027]按照一個優(yōu)選特征，該分析方法進(jìn)一步包含從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成零序分量。
[0028]在這種情況下，按照該零序分量進(jìn)一步進(jìn)行包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合的確定，以及所述至少一個參數(shù)代表諧波電壓或電流污染。
[0029]按照一個優(yōu)選特征，該方法進(jìn)一步包含按照空間矢量和零序分量確定三相電力系統(tǒng)的至少一個能量參數(shù)。
[0030]按照一個優(yōu)選特征，該至少一個能量參數(shù)選自:
[0031 ]-總rms電流或電壓值；
[0032]-總有功功率；
[0033]-總視在功率；以及
[0034]-總無功功率。
[0035]該能量參數(shù)使三相能量消耗能夠通過隨時間積分來確定。
[0036]按照一個優(yōu)選特征，該方法進(jìn)一步包含在復(fù)平面中顯示空間矢量所沿的形式的顯示步驟。
[0037]這種類型的顯示給出了存在用戶檢測起來非常迅速的干擾的可視指示。
[0038]該設(shè)備包含實現(xiàn)這些特征的部件以及呈現(xiàn)類似優(yōu)點。
[0039]在一個特定實施例中，按照本發(fā)明的方法的步驟通過計算機(jī)程序指令來實現(xiàn)。
[0040]因此，本發(fā)明的進(jìn)一步目的是在數(shù)據(jù)介質(zhì)上提供計算機(jī)程序，這種程序能夠在計算機(jī)中實現(xiàn)，這種程序包含適合實現(xiàn)如上文所述的方法的步驟的指令。
[0041]這種程序可以使用任何編程語言，以及具有源代碼；目標(biāo)代碼；或像具有局部編譯形式、或具有任何其它所希望形式那樣、源代碼與目標(biāo)代碼之間的中間代碼的形式。
[0042]本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供能夠被計算機(jī)讀取和包含計算機(jī)程序指令的數(shù)據(jù)介質(zhì)。
[0043]該數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是能夠存儲程序的任何實體或設(shè)備。例如，該介質(zhì)可以包含像ROM例如，CD-ROM或微電子電路ROM那樣的存儲部件、或磁存儲部件，例如，軟盤或硬盤。[0044]該數(shù)據(jù)介質(zhì)可以進(jìn)一步是像可以經(jīng)由電或光纜，通過無線電或通過其它手段傳送的電或光信號那樣的可傳輸媒體。按照本發(fā)明的程序尤其可以從互聯(lián)網(wǎng)類型的網(wǎng)絡(luò)下載。
[0045]可替代地，該數(shù)據(jù)介質(zhì)可以是并入程序的集成電路，該電路適合執(zhí)行按照本發(fā)明的方法或用在執(zhí)行按照本發(fā)明的方法中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]其它特征和優(yōu)點可以通過閱讀參考附圖所述、只是為了非限制性示范目的給出的優(yōu)選實施例明顯看出，在附圖中:
[0047]圖1代表按照本發(fā)明分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的設(shè)備；
[0048]圖2代表圖1的設(shè)備的計算模塊；
[0049]圖3代表按照本發(fā)明的設(shè)備的實施例；以及
[0050]圖4代表按照本發(fā)明分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的方法實施例。
【具體實施方式】
[0051]按照表示在圖1中的實施例，分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的設(shè)備包含數(shù)據(jù)獲取模塊I。模塊I包含設(shè)計成與三相電力系統(tǒng)的每個相連接以便在電力系統(tǒng)的一個點上測量后者的電量值的輸入接口。該量值是相的瞬時電壓和/或瞬時電流。這些測量值本身是傳統(tǒng)的，這里將不作詳細(xì)論述。在下文中假設(shè)電力系統(tǒng)是三相電力系統(tǒng)。
[0052]模塊I包含與瞬時三維變換模塊2的輸入接口連接的輸出接口。模塊I向模塊2發(fā)送數(shù)量與電力系統(tǒng)包含相的數(shù)量一樣多的測量電量值。這些電量值是電壓和/或電流值。
[0053]在給定時間上，模塊2接收作為在三相電力系統(tǒng)的一個點上測量的相電壓或相電流的瞬時值的三個測量值xa(t)、xb(t)和Xc;(t)。模塊2進(jìn)行從對稱分量中導(dǎo)出和通過克拉克(Clarke)變換定義的變換:
【權(quán)利要求】
1.一種分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的方法，其特征在于包含如下步驟: -測量(El) —組電量值，該組每相包含一個電量值； -從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成(E2)空間矢量；以及-按照該空間矢量，確定(E3)包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合。
2.按照權(quán)利要求1所述的分析方法，其特征在于包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合包含選自如下的至少一個參數(shù): -代表三相電力系統(tǒng)中的電壓或電流不平衡的參數(shù)(kD)； -代表電壓或電流驟降的參數(shù)(kc)； -代表電壓浪涌或過電流的參數(shù)(ks);以及 -代表電壓閃變的參數(shù)(kF)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的分析方法，其特征在于進(jìn)一步包含從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成零序分量。
4.按照權(quán)利要求3所述的分析方法，其特征在于按照該零序分量進(jìn)一步進(jìn)行包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合的確定，以及其特征在于所述至少一個參數(shù)(kH)代表諧波電壓或電流污染。
5.按照權(quán)利要求3到4的任何一項所述的分析方法，其特征在于進(jìn)一步包含按照空間矢量和零序分量確定三相電力系統(tǒng)的至少一個能量參數(shù)。
6.按照權(quán)利要求5所述的分析方法，其特征在于該至少一個能量參數(shù)選自:` -總rms電流或電壓值(Xkms)； -總?cè)嘤泄β?P); -總二相視在功率(S);以及 _總二相無功功率(Q)。
7.按照權(quán)利要求1到6的任何一項所述的分析方法，其特征在于進(jìn)一步包含在復(fù)平面中顯示空間矢量所沿的形狀的步驟(E4)。
8.一種分析三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的設(shè)備，其特征在于包含: -測量一組電量值的部件(I )，該組每相包含一個電量值； -從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成空間矢量的部件(2);以及-按照該空間矢量，確定包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合的部件(3)。
9.按照權(quán)利要求8所述的分析設(shè)備，其特征在于該確定部件被設(shè)計成確定包含選自如下的代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合: -代表三相電力系統(tǒng)中的電壓或電流不平衡的參數(shù)(kD)； -代表電壓或電流驟降的參數(shù)(kc)； -代表電壓浪涌或過電流的參數(shù)(ks);以及 -代表電壓閃變的參數(shù)(kF)。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的分析設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包含從該組測量電量值的瞬時三維變換中形成零序分量的部件(2 )。
11.按照權(quán)利要求10所述的分析設(shè)備，其特征在于確定包含代表三相電力系統(tǒng)中的電能的質(zhì)量的至少一個參數(shù)的集合的部件被設(shè)計成按照該零序分量進(jìn)一步進(jìn)行確定，以及其特征在于它們被設(shè)計成確定代表諧波電壓或電流污染的參數(shù)(kH)。
12.按照權(quán)利要求10到11的任何一項所述的分析設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包含按照空間矢量和零序分量確定三相電力系統(tǒng)的至少一個能量參數(shù)的部件(3)。
13.按照權(quán)利要求12所述的分析設(shè)備，其特征在于該至少一個能量參數(shù)選自: -總rms電流或電壓值(Xkms)； -總?cè)嘤泄β?P); -總二相視在功率(S);以及 _總二相無功功率(Q)。
14.按照權(quán)利要求8到13的任何一項所述的分析設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包含在復(fù)平面中顯示空間矢量所覆蓋的形狀的部件(4)。
15.一種包含當(dāng)被計算機(jī)執(zhí)行時、執(zhí)行按照權(quán)利要求1到7的任何一項所述的方法的步驟的指令的計算機(jī)程序。
16.一種記錄著包含執(zhí)行按照權(quán)利要求1到7的任何一項所述的方法的步驟的指令的計算機(jī)程序的計 算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)。
【文檔編號】G01R29/16GK103890594SQ201280051694
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月19日
【發(fā)明者】B.勒普里特里, O.克拉西恩, S.巴查, P.格蘭喬恩, D.拉杜 申請人:施耐德電器工業(yè)公司