本實用新型屬于電學技術領域，涉及三相交流電，尤其是涉及一種三相交流電鑒相系統(tǒng)。

背景技術：

三相交流電的相序?qū)τ秒娫O備的正常運行有著重要的影響，很多情況下不允許出現(xiàn)相反的供電相序。以三相交流電拖動的電力傳動設備為例，如行車、吊車、電梯等起重設備等，交流電機拖動的設備通過改變電動機供電電壓的相序來控制傳動設備的運轉(zhuǎn)方向。在正常運行中，一旦相序反相，運轉(zhuǎn)方向也將發(fā)生改變，因此在傳動設備的控制中必需引入相序的檢測，否則會造成設備故障，甚至人身傷害。因此，三相電相序的正確檢測是很多三相用電設備的基本要求。

現(xiàn)有技術中，對于相序檢測及保護的電路結(jié)構較為復雜，造價成本高，并且在實際應用時安全性較差?，F(xiàn)有相序測量技術中主要有兩種方法：方法一：通過相序測量裝置構造不平衡負載，導致相序檢測電路三相負載各相電壓不平衡，同時將不平衡電壓的大小關系通過顯示器件體現(xiàn)出來，由于相序不同時，同樣兩相負載上的相電壓大小關系相反，據(jù)此可以判斷相序。這種方法在三相嚴重不平衡時，可能引起誤判。方法二：利用三相交流電瞬時電壓波形的特征，在預定的時間隔交替掃描各相位；借助一種合適的預定的測算法來測算測量值，僅僅測算兩個時刻的測量值的符號來確定相序，以大約3倍于電網(wǎng)頻率的測量頻率來測量三相電網(wǎng)信號，根據(jù)兩個采樣時刻的測量值符號信息，即可判斷相序的正反，這種方法本質(zhì)上是基于波形特征的，波形的好壞對測量結(jié)果的準確性有影響。

為此，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種三相電源相序檢測及斷相保護電路[申請?zhí)枺?00620045859.5],包括三相電路處理信號、放大信號和觸發(fā)信號,其中三相電路信號處理電路為三相電源B、A、C三相分別經(jīng)二極管D1、D2、D3半波整流,再經(jīng)電阻R1、R2、R3衰減,通過由穩(wěn)壓管D4、D5、D6與電阻R4、R5、R6組成的穩(wěn)壓電路削波后輸出接近矩形的脈沖信號,送至數(shù)字集成IC,輸出一個寬度約3MS(50周交流電)的矩形負脈沖,矩形負脈沖的前沿正好與B相正弦波過零點同步,負脈沖經(jīng)過放大電路觸發(fā)觸發(fā)電路控制三相負載。如果接錯相序或是斷相,雙向可控硅SCR均不會開通,負載端將無電,避免了故障。還有人實用新型了一種三相交流電相序判斷方法和裝置[申請?zhí)枺?2118647.2]，該方案根據(jù)旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向確定三相交流電的相序，旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向通過采集三相實時電壓/電流信號，求取電壓/電流旋轉(zhuǎn)矢量的相角差，計算一定時間間隔之間的旋轉(zhuǎn)矢量相角差，根據(jù)所計算的旋轉(zhuǎn)矢量相角差的符號確定旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向，旋轉(zhuǎn)矢量角的旋轉(zhuǎn)方向可通過計算在一個市電周期之間的旋轉(zhuǎn)矢量相角差確定，旋轉(zhuǎn)矢量角可根據(jù)反三角函數(shù)計算，其所處象限值由坐標變換后的兩相值的極性判別，相角差經(jīng)濾波處理或求平均值后可以得到準確穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。

上述方案雖然實現(xiàn)了相序檢測，但是仍然存在著判斷過程復雜，判斷電路復雜，成本較高等技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對上述問題，提供一種易于實現(xiàn)相序判斷，結(jié)構設計合理的三相交流電鑒相系統(tǒng)。

為達到上述目的，本實用新型采用了下列技術方案：本三相交流電鑒相系統(tǒng)，包括第一采樣單元、第二采樣單元和第三采樣單元，其特征在于，所述的第一采樣單元通過第一電信號處理電路與第一過零檢測電路相連，所述的第二采樣單元通過第二電信號處理電路與第二過零檢測電路相連，所述的第三采樣單元通過第三電信號處理電路與第三過零檢測電路相連，所述的第一過零檢測電路、第二過零檢測電路和第三過零檢測電路均與中央處理器相連，所述的中央處理器與預先存儲有基波數(shù)據(jù)的存儲器相連。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的第一電信號處理電路包括依次相連的第一預處理電路和第一取波電路，所述的第一預處理電路與第一采樣單元相連，所述的第一取波電路與第一過零檢測電路相連；所述的第二電信號處理電路包括依次相連的第二預處理電路和第二取波電路，所述的第二預處理電路與第二采樣單元相連，所述的第二取波電路與第二過零檢測電路相連；所述的第三電信號處理電路包括依次相連的第三預處理電路和第三取波電路，所述的第三預處理電路與第三采樣單元相連，所述的第三取波電路與第三過零檢測電路相連。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的第一采樣單元為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第一電信號處理電路相連；所述的第二采樣單元為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第二電信號處理電路相連；所述的第三采樣單元為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第三電信號處理電路相連。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的微功耗高壓取電電路包括感應取電電路、運算放大電路和輸出電路；所述的感應取電電路包括電流互感器CT、橋式整流器O1、電容C1、電容C2、二極管D1和電阻R1；所述的運算放大電路包括變壓器T1、運算放大器U1、反相器U2、基準電壓芯片U3、N溝道MOS管Q2、N溝道MOS管Q3、電阻R4、電阻R5、電阻R6，變壓器T1的一端、電阻R4的一端連接二極管D1的陰極，變壓器T1的另一端、基準電壓芯片U3的一端連接運算放大器U1的負輸入端，電阻R4的另一端、電阻R5的一端連接運算放大器U1的正輸入端，電阻R5的另一端、電阻R6的一端連接N溝道MOS管Q2的漏極，運算放大器U1的輸出端連接反相器U2的輸入端，反相器U2的輸出端、N溝道MOS管Q2的柵極連接N溝道MOS管Q3的柵極，N溝道MOS管Q3的漏極連接電阻R3的一端，N溝道MOS管Q3的源極、N溝道MOS管Q2的源極、電阻R6的另一端、基準電壓芯片U3的另一端接地；所述的輸出電路包括N溝道MOS管Q1、電阻R2、電阻R3和電容C3，所述的運算放大電路具有輸入端、接地端和輸出端，所述的電流互感器CT包括互感線圈及與互感線圈相連的兩個交流輸出端，橋式整流器O1具有兩個交流輸入端、一個直流輸出端和接地端，電流互感器CT的兩個交流輸出端分別連接橋式整流器O1的兩個交流輸入端，電容C1的一端、二極管D1的陽極、N溝道MOS管Q1的漏極、電阻R2的一端分別連接橋式整流器O1的直流輸出端，二極管D1的陰極、電容C2的一端、電阻R1的一端均連接運算放大電路的輸入端，運算放大電路的輸出端連接電阻R2的另一端、電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接N溝道MOS管Q1的柵極，N溝道MOS管Q1的源極連接電容C3的一端，電容C3的另一端、運算放大電路的接地端、電容C1的另一端、電容C2的另一端、電阻R1的另一端、橋式整流器O1的接地端接地。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的中央處理器與當中央處理器檢測到相序錯誤時能使其處于斷開狀態(tài)的用電設備保護器相連。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的用電設備保護器包括微處理器和連接于微處理器上的開關電路，所述的中央處理器與微處理器相連，所述的微處理器上連接有能對三相電源進行過壓欠壓檢測的過壓欠壓檢測模塊、能對三相電源進行三相不平衡檢測的三相不平衡檢測模塊、能對三相電源進行過流檢測的過流檢測模塊，所述的過壓欠壓檢測模塊、三相不平衡檢測模塊和過流檢測模塊均與三相電源采樣單元相連。

在上述的三相交流電鑒相系統(tǒng)中，所述的過壓欠壓檢測模塊上連接有過壓欠壓設定單元，所述的三相不平衡檢測模塊上連接有三相不平衡度設定單元，所述的過流檢測模塊上連接有過流設定單元。

與現(xiàn)有的技術相比，本三相交流電鑒相系統(tǒng)的優(yōu)點在于：1、在電網(wǎng)周期任意時刻都可以實時體現(xiàn)相序狀態(tài)，相序判斷及時有效，提高用電安全性。2、相序檢測方法簡單實用，為三相用電設備或者三相交流電源提供了快速準確的三相交流電相序信息。3、微功耗高壓取電電路穩(wěn)定可靠，可以在低功耗的狀態(tài)下便捷的從高壓設備上取得適合正常生產(chǎn)的電力。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的結(jié)構框圖。

圖2是本實用新型提供的微功耗高壓取電電路結(jié)構示意圖。

圖3是本實用新型提供的用電設備保護器結(jié)構示意圖。

圖中，第一采樣單元1、第二采樣單元2、第三采樣單元3、第一電信號處理電路4、第一預處理電路41、第一取波電路42、第一過零檢測電路5、第二電信號處理電路6、第二預處理電路61、第二取波電路62、第二過零檢測電路7、第三電信號處理電路8、第三預處理電路81、第三取波電路82、第三過零檢測電路9、中央處理器10、存儲器11、用電設備保護器12、微處理器13、開關電路14、過壓欠壓檢測模塊15、壓欠壓設定單元151、三相不平衡檢測模塊16、三相不平衡度設定單元161、過流檢測模塊17、過流設定單元171。

具體實施方式

如圖1-3所示，本三相交流電鑒相系統(tǒng)包括第一采樣單元1、第二采樣單元2和第三采樣單元3，所述的第一采樣單元1通過第一電信號處理電路4與第一過零檢測電路5相連，所述的第二采樣單元2通過第二電信號處理電路6與第二過零檢測電路7相連，所述的第三采樣單元3通過第三電信號處理電路8與第三過零檢測電路9相連，所述的第一過零檢測電路5、第二過零檢測電路7和第三過零檢測電路9均與中央處理器10相連，所述的中央處理器10與預先存儲有基波數(shù)據(jù)的存儲器11相連。

具體地，第一電信號處理電路4包括依次相連的第一預處理電路41和第一取波電路42，所述的第一預處理電路41與第一采樣單元1相連，所述的第一取波電路42與第一過零檢測電路5相連；所述的第二電信號處理電路6包括依次相連的第二預處理電路61和第二取波電路62，所述的第二預處理電路61與第二采樣單元2相連，所述的第二取波電路62與第二過零檢測電路7相連；所述的第三電信號處理電路8包括依次相連的第三預處理電路81和第三取波電路82，所述的第三預處理電路81與第三采樣單元3相連，所述的第三取波電路82與第三過零檢測電路9相連。第一預處理電路41、第二預處理電路61和第三預處理電路81可以采用拉普拉斯變換方式對電信號進行處理。

第一采樣單元1為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第一電信號處理電路4相連；所述的第二采樣單元2為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第二電信號處理電路6相連；所述的第三采樣單元3為微功耗高壓取電電路且該微功耗高壓取電電路的輸出端與第三電信號處理電路8相連。具體地，微功耗高壓取電電路包括感應取電電路、運算放大電路和輸出電路；所述的感應取電電路包括電流互感器CT、橋式整流器O1、電容C1、電容C2、二極管D1和電阻R1；所述的運算放大電路包括變壓器T1、運算放大器U1、反相器U2、基準電壓芯片U3、N溝道MOS管Q2、N溝道MOS管Q3、電阻R4、電阻R5、電阻R6，變壓器T1的一端、電阻R4的一端連接二極管D1的陰極，變壓器T1的另一端、基準電壓芯片U3的一端連接運算放大器U1的負輸入端，電阻R4的另一端、電阻R5的一端連接運算放大器U1的正輸入端，電阻R5的另一端、電阻R6的一端連接N溝道MOS管Q2的漏極，運算放大器U1的輸出端連接反相器U2的輸入端，反相器U2的輸出端、N溝道MOS管Q2的柵極連接N溝道MOS管Q3的柵極，N溝道MOS管Q3的漏極連接電阻R3的一端，N溝道MOS管Q3的源極、N溝道MOS管Q2的源極、電阻R6的另一端、基準電壓芯片U3的另一端接地；所述的輸出電路包括N溝道MOS管Q1、電阻R2、電阻R3和電容C3，所述的運算放大電路具有輸入端、接地端和輸出端，所述的電流互感器CT包括互感線圈及與互感線圈相連的兩個交流輸出端，橋式整流器O1具有兩個交流輸入端、一個直流輸出端和接地端，電流互感器CT的兩個交流輸出端分別連接橋式整流器O1的兩個交流輸入端，電容C1的一端、二極管D1的陽極、N溝道MOS管Q1的漏極、電阻R2的一端分別連接橋式整流器O1的直流輸出端，二極管D1的陰極、電容C2的一端、電阻R1的一端均連接運算放大電路的輸入端，運算放大電路的輸出端連接電阻R2的另一端、電阻R3的一端，電阻R3的另一端連接N溝道MOS管Q1的柵極，N溝道MOS管Q1的源極連接電容C3的一端，電容C3的另一端、運算放大電路的接地端、電容C1的另一端、電容C2的另一端、電阻R1的另一端、橋式整流器O1的接地端接地。

中央處理器10與當中央處理器10檢測到相序錯誤時能使其處于斷開狀態(tài)的用電設備保護器12相連。具體地，用電設備保護器12包括微處理器13和連接于微處理器13上的開關電路14，所述的中央處理器10與微處理器13相連，所述的微處理器13上連接有能對三相電源進行過壓欠壓檢測的過壓欠壓檢測模塊15、能對三相電源進行三相不平衡檢測的三相不平衡檢測模塊16、能對三相電源進行過流檢測的過流檢測模塊17，所述的過壓欠壓檢測模塊15、三相不平衡檢測模塊16和過流檢測模塊17均與三相電源采樣單元18相連。需要注意的是三相電源采樣單元18檢測的是用電設備直接連接的三相供電電源，而第一采樣單元1、第二采樣單元2、第三采樣單元3連接的可以為用電設備直接連接的三相供電電源，也可以為開關柜上所連接的三相電源，其中開關柜可以為高、中、低壓開關柜。過壓欠壓檢測模塊15上連接有過壓欠壓設定單元151，所述的三相不平衡檢測模塊16上連接有三相不平衡度設定單元161，所述的過流檢測模塊17上連接有過流設定單元171。

本申請中，在第一過零檢測電路5與中央處理器10間可連接能夠存儲第一過零檢測電路5的數(shù)據(jù)的第一存儲器、第二過零檢測電路5與中央處理器10間可連接能夠存儲第二過零檢測電路5的數(shù)據(jù)的第二存儲器，第三過零檢測電路5與中央處理器10間可連接能夠存儲第三過零檢測電路5的數(shù)據(jù)的第三存儲器。

本實施例中，過壓欠壓保護范圍:380V-20％≤U≤380V+10％，超過上述范圍則觸發(fā)過壓欠壓保護。不平衡保護范圍:不平衡度≥50％±10時,動作時間2s；三相電流不平衡度＝[(最大電流值-最小電流值)/最大電流值]×100％，超過上述范圍則觸發(fā)不平衡保護。相序保護動作時間:0.1s。

基于三相交流電鑒相系統(tǒng)的三相交流電鑒相方法，其特征在于，若第一采樣單元1所采集的電信號處于正半周則中央處理器10判斷第一過零檢測電路5的輸出值為1，若第一采樣單元1所采集的電信號處于負半周則中央處理器10判斷第一過零檢測電路5的輸出值為0；若第二采樣單元2所采集的電信號處于正半周則中央處理器10判斷第二過零檢測電路7的輸出值為1，若第二采樣單元2所采集的電信號處于負半周則中央處理器10判斷第二過零檢測電路7的輸出值為0；若第三采樣單元3所采集的電信號處于正半周則中央處理器10判斷第三過零檢測電路9的輸出值為1，若第三采樣單元3所采集的電信號處于負半周則中央處理器10判斷第三過零檢測電路9的輸出值為0；所述的中央處理器10將第一過零檢測電路5、第二過零檢測電路7和第三過零檢測電路9的輸出值分別按時序同步取值從而獲得由三位代碼組成的編碼XYZ，該編碼XYZ中的三位代碼分別代表同一時刻第一過零檢測電路5輸出值X、第二過零檢測電路7輸出值Y和第三過零檢測電路9輸出值Z，所述的中央處理器10按時序取連續(xù)的三個編碼，然后分別將各個編碼中的X按時序排列并與存儲器11中的基波數(shù)據(jù)進行比對、各個編碼中的Y按時序排列并與存儲器11中的基波數(shù)據(jù)進行比對、各個編碼中的Z按時序排列并與存儲器11中的基波數(shù)據(jù)進行比對，若均能與基波數(shù)據(jù)吻合，則判斷相序正確，否則相序錯誤。若連續(xù)的三個編碼分別為110、101和011，則各個編碼中的X按時序排列為110，Y按時序排列為101，Z按時序排列為011，則均能與基波數(shù)據(jù)吻合，判斷為相序正確。若相序錯誤則中央處理器10發(fā)出報警信號。顯然，基于排列組合的方式，還能夠確定基波數(shù)據(jù)為其他組合方式，連續(xù)的三個編碼中，各個編碼中的X按時序排列、Y按時序排列和Z按時序排列也可以為對應于基波數(shù)據(jù)的其他組合方式。在此不做贅述。本申請中的基波數(shù)據(jù)是指對應于相序正確的三相交流電的數(shù)據(jù)。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了第一采樣單元1、第二采樣單元2、第三采樣單元3、第一電信號處理電路4、第一預處理電路41、第一取波電路42、第一過零檢測電路5、第二電信號處理電路6、第二預處理電路61、第二取波電路62、第二過零檢測電路7、第三電信號處理電路8、第三預處理電路81、第三取波電路82、第三過零檢測電路9、中央處理器10、存儲器11、用電設備保護器12、微處理器13、開關電路14、過壓欠壓檢測模塊15、壓欠壓設定單元151、三相不平衡檢測模塊16、三相不平衡度設定單元161、過流檢測模塊17、過流設定單元171等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。