分析三相电网中的电能的质量的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及分析三相电力网络中的电能的质量的方法，其特征在于包含如下步骤：测量（E1）一组电量值，该组每相包含一个电量值；从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成（E2）空间矢量；以及按照该空间矢量，确定（E3）包含代表三相电力网络中的电能的质量的至少一个参数的集合。
【专利说明】分析三相电网中的电能的质量的方法和设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力网络中的电能的质量的分析。
【背景技术】
[0002]一般说来，电网中的电能的质量可以通过电压的量值和电流的量值之间的组合来表示。但是，对于三相系统，电能的质量定义起来更复杂。如果波形、振幅、频率和对称性分别保持在预定限制内，则三相电力系统事实上被认为是健康的，或不受干扰的。
[0003]而且，当确定像rms (均方根)电流或电压值那样的电学值时，尤其总有功功率、总视在功率、总无功功率使装置的能耗能够得到控制。
[0004]本发明尤其涉及三相电力系统。影响后者的最常见干扰是电压或电流骤降、电压浪涌或过电流、谐波污染、不平衡和电压闪变。
[0005]监视三相电力系统中的电能的质量的已知方法在于干扰和电学值的逐相分析。
[0006]为了全局地表征三相电力系统中的电能的消耗和量值，已知的方法在于对为每相获得的结果求和或求平均。但是，这些方法不是完全令人满意的。在三相电力系统中对一个相的测量结果事实上不总是相关的。如果，例如，算术平均由逐相所作的测量结果组成，则未必获得从物理观点出发对三相电力系统的表征。而且，当进行单相量值的求和时，测量误差会累积起来。
[0007]文献EP 0，599，648描述了计算三相电力系统中的正、负和零序分量以检测不平衡的方法。这种不平衡检测基于复杂、冗长和非常不精确的计算。不能使不均衡因素得到量化。最后，这个文献只处理了不平衡，而未考虑可以影响三相电力系统的所有干扰。
[0008]因此已知方法和设备都不能作出三相电力系统中的电能的质量的全局三相测量。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是通过提供分析三相电力系统中的电能的质量的方法解决现有技术的问题，其特征在于包含如下步骤:
[0010]-测量一组电量值，该组每相包含一个电量值；
[0011]-从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成空间矢量；以及
[0012]-按照该空间矢量,确定包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合。
[0013]相关地，本发明涉及分析三相电力系统中的电能的质量的设备，其特征在于包含:
[0014]-测量一组电量值的部件，该组每相包含一个电量值；
[0015]-从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成空间矢量的部件；以及
[0016]-按照该空间矢量，确定包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合的部件。
[0017]通过本发明，可以量化和表征能够以全局方式出现在三相电力系统中的不同类型的电干扰。
[0018]使精确和计算时间得到显著改善。
[0019]因此可以以更精确和更迅速的方式监视三相电力系统中的电能的质量。这使可能出现的任何干扰的来源能够得到更好理解，以及使它们对存在于电力系统中的电子装备的影响能够得到更好评估。
[0020]本发明基于包含三相系统的所有信息的空间矢量的确定和使用。
[0021]按照一个优选特征，包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合包含选自如下的至少一个参数:
[0022]-代表三相电力系统中的电压或电流不平衡的参数；
[0023]-代表电压或电流骤降的参数；
[0024]-代表电压浪涌或过电流的参数；以及
[0025]-代表电压闪变的参数。
[0026]这些参数代表对于分析三相电力系统中的电能的质量来说最常见和最相关的干扰。
[0027]按照一个优选特征，该分析方法进一步包含从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成零序分量。
[0028]在这种情况下，按照该零序分量进一步进行包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合的确定，以及所述至少一个参数代表谐波电压或电流污染。
[0029]按照一个优选特征，该方法进一步包含按照空间矢量和零序分量确定三相电力系统的至少一个能量参数。
[0030]按照一个优选特征，该至少一个能量参数选自:
[0031 ]-总rms电流或电压值；
[0032]-总有功功率；
[0033]-总视在功率；以及
[0034]-总无功功率。
[0035]该能量参数使三相能量消耗能够通过随时间积分来确定。
[0036]按照一个优选特征，该方法进一步包含在复平面中显示空间矢量所沿的形式的显示步骤。
[0037]这种类型的显示给出了存在用户检测起来非常迅速的干扰的可视指示。
[0038]该设备包含实现这些特征的部件以及呈现类似优点。
[0039]在一个特定实施例中，按照本发明的方法的步骤通过计算机程序指令来实现。
[0040]因此，本发明的进一步目的是在数据介质上提供计算机程序，这种程序能够在计算机中实现，这种程序包含适合实现如上文所述的方法的步骤的指令。
[0041]这种程序可以使用任何编程语言，以及具有源代码；目标代码；或像具有局部编译形式、或具有任何其它所希望形式那样、源代码与目标代码之间的中间代码的形式。
[0042]本发明的进一步目的是提供能够被计算机读取和包含计算机程序指令的数据介质。
[0043]该数据介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，该介质可以包含像ROM例如，CD-ROM或微电子电路ROM那样的存储部件、或磁存储部件，例如，软盘或硬盘。[0044]该数据介质可以进一步是像可以经由电或光缆，通过无线电或通过其它手段传送的电或光信号那样的可传输媒体。按照本发明的程序尤其可以从互联网类型的网络下载。
[0045]可替代地，该数据介质可以是并入程序的集成电路，该电路适合执行按照本发明的方法或用在执行按照本发明的方法中。
【专利附图】
【附图说明】
[0046]其它特征和优点可以通过阅读参考附图所述、只是为了非限制性示范目的给出的优选实施例明显看出，在附图中:
[0047]图1代表按照本发明分析三相电力系统中的电能的质量的设备；
[0048]图2代表图1的设备的计算模块；
[0049]图3代表按照本发明的设备的实施例；以及
[0050]图4代表按照本发明分析三相电力系统中的电能的质量的方法实施例。
【具体实施方式】
[0051]按照表示在图1中的实施例，分析三相电力系统中的电能的质量的设备包含数据获取模块I。模块I包含设计成与三相电力系统的每个相连接以便在电力系统的一个点上测量后者的电量值的输入接口。该量值是相的瞬时电压和/或瞬时电流。这些测量值本身是传统的，这里将不作详细论述。在下文中假设电力系统是三相电力系统。
[0052]模块I包含与瞬时三维变换模块2的输入接口连接的输出接口。模块I向模块2发送数量与电力系统包含相的数量一样多的测量电量值。这些电量值是电压和/或电流值。
[0053]在给定时间上，模块2接收作为在三相电力系统的一个点上测量的相电压或相电流的瞬时值的三个测量值xa(t)、xb(t)和Xc;(t)。模块2进行从对称分量中导出和通过克拉克(Clarke)变换定义的变换:
【权利要求】
1.一种分析三相电力系统中的电能的质量的方法，其特征在于包含如下步骤: -测量(El) —组电量值，该组每相包含一个电量值； -从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成(E2)空间矢量；以及-按照该空间矢量，确定(E3)包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合。
2.按照权利要求1所述的分析方法，其特征在于包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合包含选自如下的至少一个参数: -代表三相电力系统中的电压或电流不平衡的参数(kD)； -代表电压或电流骤降的参数(kc)； -代表电压浪涌或过电流的参数(ks);以及 -代表电压闪变的参数(kF)。
3.按照权利要求1或2所述的分析方法，其特征在于进一步包含从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成零序分量。
4.按照权利要求3所述的分析方法，其特征在于按照该零序分量进一步进行包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合的确定，以及其特征在于所述至少一个参数(kH)代表谐波电压或电流污染。
5.按照权利要求3到4的任何一项所述的分析方法，其特征在于进一步包含按照空间矢量和零序分量确定三相电力系统的至少一个能量参数。
6.按照权利要求5所述的分析方法，其特征在于该至少一个能量参数选自:` -总rms电流或电压值(Xkms)； -总三相有功功率(P); -总二相视在功率(S);以及 _总二相无功功率(Q)。
7.按照权利要求1到6的任何一项所述的分析方法，其特征在于进一步包含在复平面中显示空间矢量所沿的形状的步骤(E4)。
8.一种分析三相电力系统中的电能的质量的设备，其特征在于包含: -测量一组电量值的部件(I )，该组每相包含一个电量值； -从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成空间矢量的部件(2);以及-按照该空间矢量，确定包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合的部件(3)。
9.按照权利要求8所述的分析设备，其特征在于该确定部件被设计成确定包含选自如下的代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合: -代表三相电力系统中的电压或电流不平衡的参数(kD)； -代表电压或电流骤降的参数(kc)； -代表电压浪涌或过电流的参数(ks);以及 -代表电压闪变的参数(kF)。
10.按照权利要求8或9所述的分析设备，其特征在于进一步包含从该组测量电量值的瞬时三维变换中形成零序分量的部件(2 )。
11.按照权利要求10所述的分析设备，其特征在于确定包含代表三相电力系统中的电能的质量的至少一个参数的集合的部件被设计成按照该零序分量进一步进行确定，以及其特征在于它们被设计成确定代表谐波电压或电流污染的参数(kH)。
12.按照权利要求10到11的任何一项所述的分析设备，其特征在于进一步包含按照空间矢量和零序分量确定三相电力系统的至少一个能量参数的部件(3)。
13.按照权利要求12所述的分析设备，其特征在于该至少一个能量参数选自: -总rms电流或电压值(Xkms)； -总三相有功功率(P); -总二相视在功率(S);以及 _总二相无功功率(Q)。
14.按照权利要求8到13的任何一项所述的分析设备，其特征在于进一步包含在复平面中显示空间矢量所覆盖的形状的部件(4)。
15.一种包含当被计算机执行时、执行按照权利要求1到7的任何一项所述的方法的步骤的指令的计算机程序。
16.一种记录着包含执行按照权利要求1到7的任何一项所述的方法的步骤的指令的计算机程序的计 算机可读的记录介质。
【文档编号】G01R29/16GK103890594SQ201280051694
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2011年10月19日
【发明者】B.勒普里特里, O.克拉西恩, S.巴查, P.格兰乔恩, D.拉杜 申请人:施耐德电器工业公司