本发明涉及一种绝对相序测量系统及方法。
背景技术：
在中、低压三相交流电网系统中，由于三相线路导线排列、换位不一致，或者由于三相导线在设备上接线错误，可能导致变电站与配电变压器之间、不同配电变压器之间的铭牌所标识的相序名称与其实际电压相位不一致，从而导致维护管理上的混乱，并极可能由此产生设备或人身事故。现有技术通常采用核相仪来核对两个不同带电导体是同相还是异相，但这种方式并不能确定带电导体各相的相序名称，且这种方式通常选择靠近电源侧的带电导体作为参考物，而此带电导体的相序名称可能已经发生错误，因此需要找到更为可靠的参考物来进行相序及相序名称的测量。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种绝对相序测量系统及方法，以变电站内母线相序为基准，来确定属于该变电站供电范围的任意线路的相序名称，方法简单有效，测量结果准确可靠。
本发明通过以下技术方案实现：
一种绝对相序测量系统，包括用于获取变电站母线相电压数据及母线各相相序名称的基准测量装置、用于获取变电站供电范围内支线相电压数据的测量终端、与基准测量装置通信连接用于存储母线相电压数据及母线各相相序名称的服务器，测量终端通过无线通信网与服务器连接，用于从服务器获取母线相电压数据及母线各相相序名称，并根据支线相电压数据、母线相电压数据及母线各相相序名称来确定支线各相的相序名称。
本发明还可通过以下技术方案实现：
一种绝对相序测量系统，包括用于获取变电站母线相电压数据及母线各相相序名称的基准测量装置、用于获取变电站供电范围内支线相电压数据的测量终端、与基准测量装置通信连接用于存储母线相电压数据及母线各相相序名称的服务器，测量终端通过无线通信网与服务器连接，用于从服务器获取母线相电压数据及母线各相相序名称，并根据支线相电压数据、母线相电压数据及母线各相相序名称来确定支线各相的相序名称，基准测量装置包括与用于采集母线相电压的第一电压采集模块、与第一电压采集模块连接的第一单片机、分别与第一单片机连接的第一gps时钟模块和通信模块，第一gps时钟模块在每个特定的utc时间点均向第一电压采集模块发送1pps脉冲信号作为触发信号，第一电压采集模块根据触发信号启动，连续采集多个母线的相电压周波波形，第一单片机根据采集的相电压周波波形计算出母线各相电压的有效值、频率及相位角，并将每次电压采集时刻及计算结果作为母线相电压数据，通过通信模块上传至服务器。
进一步的，所述测量终端包括用于采集所述支线相电压的第二电压采集模块、与第二电压采集模块连接的第二单片机、分别与第二单片机连接的第二gps时钟模块和无线通信模块，第二gps时钟模块在某个特定的utc时间点向第二电压采集模块发送1pps脉冲信号作为触发信号，第二电压采集模块根据触发信号启动，连续采集多个所述支线的相电压周波波形，第二单片机根据采集的相电压周波波形计算出支线各相电压的有效值、频率及相位角，将电压采集时刻及计算结果作为支线相电压数据保存在本地，并通过无线通信模块从服务器上下载相同电压采集时刻的母线相电压数据，分别校验母线相电压数据及支线相电压数据中的电压有效值、频率及相位角，来确定支线各相的相序名称。
进一步的，所述第一电压采集模块包括三个电压采集传感元件及相应的采集电路，可同时进行所述母线三相电压的采集；所述第二电压采集模块包括三个电压采集传感元件及相应的采集电路，可同时进行所述支线三相电压的采集。
进一步的，所述特定的utc时间点为utc时间整数秒或者utc时间整数分。
进一步的，所述第一gps时钟模块包括第一gps模块和与第一gps模块连接的第一晶振时钟，第一晶振时钟精度≤±5ppm。
进一步的，所述第二gps时钟模块包括第二gps模块和与第二gps模块连接的第二晶振时钟，第二晶振时钟精度≤±5ppm。
进一步的，所述母线各相相序名称根据变电站主设备的相序或者母线各相的相色标识牌获得，变电站主设备包括变压器或者互感器。
本发明还可通过以下技术方案实现：
一种绝对相序测量方法，包括如下步骤：
a、根据变电站主设备的相序或者母线各相的相色标识牌确定母线各相的相序名称；
b、每个特定的utc时间点到来时，第一采集模块连续采集母线多个相电压周波波形，某个特定的utc时间点到来时，第二采集模块连续采集支线多个相电压周波波形；
c、根据采集的母线相电压周波波形，计算母线各相电压的有效值、频率fs及相位角，并将计算结果、对应的电压采集时刻ts，结合母线各相的相序名称，组成一维数组ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作为基准数据上传至服务器，其中，ts为电压采集时刻，fs为母线电压频率，usa为母线a相电压有效值，φsa为母线a相相位角，usb为母线b相电压有效值，φsb为母线b相相位角；usc为母线c相电压有效值，φsc为母线c相相位角；
d、服务器将接收到的n个一维数组按接收时间依次存储，形成阵列ps[n][8]＝{tsn,fsn,usan,φsan,usbn,φsbn,uscn,φscn}，其中，tsn为第n个电压采集时刻，fsn为第n个电压采集时刻对应的母线电压频率，usan为第n个电压采集时刻对应的母线a相电压有效值，φsan为第n个电压采集时刻对应的母线a相相位角，usbn为第n个电压采集时刻对应的母线b相电压有效值，φsbn为第n个电压采集时刻对应的母线b相相位角；uscn为第n个电压采集时刻对应的母线c相电压有效值，φscn为第n个电压采集时刻对应的母线c相相位角；
e、根据采集的支线相电压周波波形，计算支线各相电压的有效值、频率ft及相位角，并将结算结果与对应的电压采集时刻tt组成一维数组pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作为测量数据保存在本地，其中，tt为电压采集时刻，ft为支线电压频率，us1为支线第一相电压有效值，φs1为支线第一相相位角，us2为支线第二相电压有效值，φs2为支线第二相相位角；us3为支线第三相电压有效值，φs3为支线第三相相位角；
f、从服务器上获取电压采集时刻相同(即tt＝tsm)时对应的基准数据，并将测量数据与基准数据进行比较，具体为：
f1、当基准数据中a、b、c三相电压相位角之差在120°±ε范围内时，表明母线相电压采集正常，进入步骤f2，其中，ε为三相交流电压中性点偏移引起的相电压相位差容许偏离值，取值范围为ε≤15°；
f2、判断ft＝fsm是否成立，若是，表明支线与母线属于同一交流同步电网，进入步骤f3；
f3、判断δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，确定φti所对应的支线3的相序名称与此时φsjm所对应的母线1的相序名称相同，并将确定的相序名称输出，否则，输出相序不同步信息，其中，m＝1,2,…,n，i＝1,2,3，j＝a,b,c，θ为母线电压采集点与支线采集点之间的电压转换设备的接线组别差异导致的相位差补偿值，δ的取值由基准测量装置和测量终端的本身误差、电压变换设备的误差、母线电压采集点与支线电压采集点之间的线路长度共同决定。
进一步的，所述特定的utc时间点为utc时间整数秒或者utc时间整数分。
本发明具有如下有益效果：
1、基准测量装置获取变电站内母线相电压数据及母线各相相序名称作为基准数据，测量终端获取变电站供电范围内任意线路相电压数据，测量终端将获取的相电压数据与基准数据比较，结合母线各相相序名称，得出该线路各相的相序名称，变电站内母线由于直接从变电站电源引出，母线各相不会出现相序名称错误的情况，因此测得的支线相序名称准确可靠。
2、基准测量装置在每个特定的utc时间点均会采集母线的相电压波形，并根据多次采集的相电压波形计算出多组母线相电压数据，均上传至服务器中，测量终端在某个特定的utc时间点采集线路的相电压波形，计算出线路相电压数据后，并从服务器中下载相应的母线相电压数据进行比较，因此一个基准测量装置可以同时支持多个测量终端进行绝对相序测量，不受待测量地点和时间的限制。
3、基准测量装置和测量终端采用非实时通信方式上传和下载数据，不需要采用高可靠性、高速率的网络传输数据，且相序测量的准确性不受通信网络带宽、数据传输延时等因素的影响，降低了组网开发成本和通信成本。
4、基准测量装置和测量终端的守时精度要求低，采用精度≤±5ppm的晶振时钟即可满足使用要求，因此大大降低了成本。
5、本发明的方法通过比较母线相电压数据和线路相电压数据中的电压有效值、频率、相位角即可得出结果，方法简单有效。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
配电网中变电站之外的区域内，根据变电站母线各相的电压数据及各相的相序名称为基准，来确定任意支线各相的相序名称，以这种方式得出的支线各相的相序名称即为支线各相的绝对相序，如图1所示，绝对相序测量系统包括用于获取变电站母线1相电压数据及母线1各相相序名称的基准测量装置2、用于获取变电站供电范围内支线3相电压数据的测量终端4、与基准测量装置2通信连接用于存储母线1相电压数据及母线1各相相序名称的服务器5，变电站内母线1各相的相序名称根据母线1各相的相色标识牌获得，基准测量装置2包括用于采集母线1相电压的第一电压采集模块21、与第一电压采集模块21连接的第一单片机22、分别与第一单片机连接的第一gps时钟模块23和通信模块24，测量终端4包括用于采集支线3相电压的第二电压采集模块41、与第二电压采集模块41连接的第二单片机42、分别与第二单片机42连接的第二gps时钟模块43和无线通信模块44，第一电压采集模块21包括三个电压采集传感元件及相应的采集电路，三个电压采集传感元件分别与变电站变压器11低压侧的相线a、b、c及零线n永久连接，可同步进行母线1的a相、b相和c相电压的采集，变电站变压器11高压侧与母线1连接，第二电压采集模块41包括三个电压采集传感元件及相应的采集电路，三个电压采集传感元件分别与用电侧变压器31低压侧线路的相线a、b、c及零线n临时连接，可同时进行支线3的第一相、第二相和第三相电压的采集，用电侧变压器31高压侧与支线1连接，第一gps时钟模块23包括第一gps模块和与第一gps模块连接的第一晶振时钟，第一晶振时钟精度为±5ppm，第二gps时钟模块43包括第二gps模块和与第二gps模块连接的第二晶振时钟，第二晶振时钟精度为±5ppm，测量终端4可以与变电站供电范围内的任意支线3连接，不同支线3可与不同的测量终端4连接。
绝对相序测量方法包括如下步骤：
a、根据母线1三相相线的相色标识牌确定母线1三相相线的相序名称；
b、第一gps时钟模块23接收来自gps卫星6的utc时间信号，在每个utc时间整数秒到来时，第一gps时钟模块23均向第一电压采集模块21发送1pps脉冲信号作为触发信号，第一电压采集模块21根据触发信号启动，连续采集5个母线1的相电压周波波形，母线1的a、b、c三相相电压同时采集，采集时长约为0.1s，将采集数据传输至第一单片机22，第二gps时钟模块43接收来自gps卫星6的utc时间信号，在某个utc时间整数秒到来时，第二时钟模块33向第二电压采集模块41发送1pps脉冲信号作为触发信号，第二电压采集模块41根据触发信号启动，连续采集5个支线3的相电压周波波形，支线3的a、b、c三相相电压同时采集，采集时长约为0.1s，将采集数据传输至第二单片机42；
c、第一单片机22根据接收到的母线1三相相电压周波波形，计算母线1各相电压的有效值、频率fs及相位角，并将计算结果、对应的电压采集时刻ts，结合母线1三相相线的相序名称，组成一维数组ps[8]＝{ts,fs,usa,φsa,usb,φsb,usc,φsc}作为基准数据上传至服务器5，其中，ts为电压采集时刻，fs为母线电压频率，usa为母线a相电压有效值，φsa为母线a相相位角，usb为母线b相电压有效值，φsb为母线b相相位角；usc为母线c相电压有效值，φsc为母线c相相位角；
d、服务器5将接收到的n个一维数组按接收时间依次存储，形成阵列ps[n][8]＝{tsn,fsn,usan,φsan,usbn,φsbn,uscn,φscn}，其中，tsn为第n个电压采集时刻，fsn为第n个电压采集时刻对应的母线电压频率，usan为第n个电压采集时刻对应的母线a相电压有效值，φsan为第n个电压采集时刻对应的母线a相相位角，usbn为第n个电压采集时刻对应的母线b相电压有效值，φsbn为第n个电压采集时刻对应的母线b相相位角；uscn为第n个电压采集时刻对应的母线c相电压有效值，φscn为第n个电压采集时刻对应的母线c相相位角；
e、第二单片机42根据接收到的支线3三相相电压周波波形，计算支线3各相电压的有效值、频率ft及相位角，并将结算结果与对应的电压采集时刻tt组成一维数组pt[8]＝{tt,ft,ut1,φt1,ut2,φt2,ut3,φt3}作为测量数据保存在本地，其中，tt为电压采集时刻，ft为支线电压频率，us1为支线第一相电压有效值，φs1为支线第一相相位角，us2为支线第二相电压有效值，φs2为支线第二相相位角；us3为支线第三相电压有效值，φs3为支线第三相相位角；
f、第二单片机42从服务器5上获取电压采集时刻相同(即tt＝tsm)时对应的基准数据，并将测量数据与基准数据进行比较，具体为：
f1、当基准数据中a、b、c三相电压相位角之差在120°±ε范围内时，表明母线1相电压采集正常，进入步骤f2，其中，ε为三相交流电压中性点偏移引起的相电压相位差容许偏离值，取值为ε＝5°；
f2、判断ft＝fsm是否成立，若是，表明支线3与母线1属于同一交流同步电网，进入步骤f3；
f3、判断δφ＝arccos[cos(φti-φsjm+θ)]≤δ是否成立，若是，确定φti所对应的支线3的相序名称与此时φsjm所对应的母线1的相序名称相同，并将确定的相序名称输出，否则，输出相序不同步信息，其中，m＝1,2,…,n，i＝1,2,3，j＝a,b,c，θ为母线1电压采集点与支线3采集点之间的电压转换设备(如互感器、变压器)的接线组别差异导致的相位差补偿值，δ的取值由基准测量装置2和测量终端3的本身误差、电压变换设备的误差、母线1电压采集点与支线3电压采集点之间的线路长度共同决定。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。