CN103809010B - 用于确定中压网络的每相的电压和功率的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于确定中压网络的每相电压和功率的装置及方法。基于通过通常在变压器（8）的等级处安装在电网（5，7）上的传感器（12，14，16）所获得的测量值，确定中压电网的电流参数，即，电流和电压相矢量以及功率。尤其是通过由在第一电网（7）上的测量值而推导的幅值和在中压电网（5）上所测量的相位角来确定中压电网（5）的每个导体的电压的相矢量。通过与电网的功率因数进行比较来进行中压电流相矢量、被测量的中压的角度、以及低压的被推导幅值之间的配对。

Description

用于确定中压网络的每相的电压和功率的装置及方法
技术领域
本发明涉及不需要精密传感器而以精确的方式确定中压电网的电压和电流相矢量（phasor），并且涉及使用通常用于中压电网的装置来确定和监测每一个导体的功率。
背景技术
如图1所示，通常以几个等级来构建电网1，其具有用于超高压和高压EHV/HVB（从35kV至高于200kV）输电或配电的第一电网2，并且该第一电网2被用于从发电厂3进行远距离输电和配电。在变压器4之后，中压HVA或MV配电网5通常介于1kV和35kV之间，并且在法国，其更精确地为15kV或者20kV，其负责以较小的规模输电至工业类型的客户6或者经由其它变电站8输电至低压LV电网7（在法国，具体地为0.4kV）。LV电网7为具有低功率需求的客户9供电。因此，传统的电源供给是单向电功率流F。
在控制和监测方面，这些电网1的设备的等级不同。由于它们的降压和网状结构并且还由于其对于电网的发电和耗电之间的平衡的重要性，HV电网2被进行相对良好地装配。LV电网7也被进行相对良好地装配在配电站8的变压器二次侧（transformer secondary）的测量装置（measurement）和来自于计费表9的测量装置之间。另一方面，MV电网5主要设置有用于执行保护或重新配置的设备，而没有设置很多的测量装置。
因此，在电网5处，电流传感器或者电压传感器往往集成在执行诸如电流断路或远程控制其他功能的设备中，从而适应于通常在规范化的环境中限定的传感器的技术。因此，配电站8通常装配有远程控制装置，该远程控制装置具有可接受的安装方式和精度的MV等级的电流传感器。然而，因为传感器的成本和侵入式安装，MV电压拾取器（pick-up）依然存在问题，其使现有电网5的任何升级都变得很难。MV电网5的控制和监测意味着传感器和低信号电子设备之间的严格的隔离等级，其中，低信号电子设备的功能是格式化和使用这些测量装置。因此，由于精度不足或者相对于初始功能不符合规范化要求，所以可用测量装置通常不能进行监测。
然而，在新的典型的智能电网中，有必要充分接入和精确地监测中压（mediumvoltage）电网5。通过光伏板、风力发电站和小型发电站，在MV和LV这两者中的分散式发电装置的***会导致非传统的反向电流和功率流F’。于是，有必要观测和控制若干处的电流F、F’（以保证流经不同导体的电流相对于不同导体的截面和其可容许的额定电流符合要求）、电压（以保证符合合同规定的电压方案）、以及有功功率、视在功率和无功功率（以能够执行功率流监测）。
在变压器8的一次侧的传统三相功率测量装置需要测量三个一次电流和三个一次电压，通过逐项相乘而导出功率。为此，因而有必要具有可用于电流和电压的足够的传感器，以及中央测量单元。现有的解决方案使用昂贵的元件，并且因为可及性（accessibility），证实不可能对电网5进行升级。
在MV/LV变电站8中，尽管通过安装在电缆上的线圈容易执行三个一次电流的测量，其中，所述线圈可以是带孔磁心（aperture core），但是由于连接点不一定可接入或者可用，所以实际上，三个一次电压的测量具有更多问题。可以以套管电容器的等级实施的测量会呈现出相间不平衡，尤其由于这些电容器的老化更是如此。此外，这种测量仅具有较低的精度等级（例如，在法国，允许偏差值在-25%至+25%的范围内）。在任何情况下，这种设备通常很笨重并且它们的安装会干扰有关变电站的电源。
为了获得功率测量的可接受的精度，并且因此获得一次侧的电压测量的可接受的精度，本发明涉及利用具体依赖于LV侧所测量的电压的信息的特性的、MV/LV变电站的三相电压和功率的测量的检索（retrieval）。
发明内容
在这些优点中，本发明的目的是为了减轻现有的监测中压电网的缺点，并且是为了能够将传统的测量装置用于有效地监测电网的***。
就方法和装置而言，本发明被设计为用于功率因数或者大于0.89的中压三相电网，例如，在法国，功率因数大于或者等于0.93的中压三相电网。中压电网经由中/低压变压器耦合至低压三相电网，该变压器的变换参数是已知的并且可以被输入，以用于根据本发明执行测定。
具体地，根据其特性之一，本发明涉及用于确定这种中压电网中每一相的电流的强度和电压的方法，所述方法包括确定中压电网中每一个相导体上的电流相矢量或者幅/角二元组（couple），确定中压电网中每一个相导体上的电压相矢量的角度，以及确定低压电网中每一个相导体上的电压相矢量的第一步骤。在这些相矢量确定之前，测量代表中压电网的至少一相的电流和电压的信号、代表低压电网的至少一相的电压的信号，通过根据本发明的方法来使用这些信号，该方法包括获取或接收这些信号的初始步骤。优选地，对于每一个相导体，测量该代表性信号中每一个信号，或者可能地，测量这些信号中的一些信号。可选地，在正常运行模式下，通过120°和240°的角旋转来获得代表其他未测量的相的信号。
然后，该方法包括通过根据变压器的参数修改低压的电压相矢量来计算中压的三个推导的电压相矢量。
最后，该方法包括将在第一步骤中所确定的三个电流相矢量的三元组（triplet）和三个重新构建的电压相矢量的三元组进行配对，因此，通过基于代表所获得的电压的信号，该配对通过将由在第一步骤中所确定的角度之一直接代替推导的电压相矢量中的角度，而与中压电压相矢量的三元组的重新构建相关联。该配对/重新构建步骤包括：对于相矢量的组中每个分量，将其与电网的最小功率因数进行比较，并且选择三个相矢量中其大于该功率因数的三个相矢量的对（pair）。优选地，通过计算该对的每个分量的有功功率和视在功率，以及其比率来计算每对的在优选实施例中，只要可以选择三个相矢量的对，则方法就中断，并且将相索引重新归结到（reattribute）该被选择的对，并且还重新归结到低压的电压相矢量。
有利地，根据本发明，在监测方法中使用确定每一相的电流的强度和电压的上述方法，其中，在本发明中，导体的强度/电压相矢量二元组被用于通过使用适当的功率公式而提供关于在中压电网中和/或每个导体中流动的不同功率的信息，例如，全部相和每相的有功功率、无功功率以及视在功率和功率因数，以及传送的能量。可选地或者作为补充，通过重新索引的相矢量所提供的信息被用于提供关于监测电网的信息，诸如每个导体的电流和电压的均方根值、相应的谐波畸变率、关于时间窗的均值、最小值和最大值，或者甚至传送的能量。
根据其他特性，本发明涉及用于确定所限定的电网中每一相的电流的强度和电压的装置。
根据本发明的装置包括获取模块，该获取模块用于获取关于中压电网的导体的电压、关于低压电网的导体的电压、以及关于在中压电网的导体中流动的电流的强度的相矢量。可选地，对于中压的电压，可以仅获得相矢量的角度。获取模块还包括用于从低压电网的电压相矢量中计算所推导的中压电网的三个电压相矢量的装置。
因此，获取模块包括用于接收代表至少一个导体的以及优选地三个导体中每一个的电流的每个量（quantity）的信号。在以适当的装置中确定相矢量之前，有利地，对这些信号进行滤波和采样。优选地，根据本发明的装置包括用于测量电网上的电流的相应量和将这些相应量提供给获取模块的传感器。
根据本发明的装置进一步包括用于重新构建和配对的模块，以选择用于中压电网的导体的三个电流和电压相矢量的对。通过由经由代表中压导体的电压的信号所获得的角度之一来代替推导的相矢量中的每一个的角度，由配对模块来重新构建用于该对的电压相矢量。通过配对模块选择该对，使得在每个导体中流动的电流的量都符合电网的特征，即，每个导体的功率因数或者大于电网的极限值，尤其是，大于0.89或0.93。配对模块因此包括用于计算三个相矢量的不同对的有功功率和视在功率，用于将其比率与电网的最小进行比较的装置，以及用于选择满足该标准的对的装置。有利地，如果用于选择的装置没有提供任何结果，则根据本发明的装置包括指示这种状态的警报装置。
根据本发明的装置可以进一步包括用于基于源自配对模块的对，确定用于中压电网中导体的功率参数的模块。使用源自配对模块的数据，监测在电网的导体中流动的电流的参数的模块也可以形成根据本发明的装置的部件。最后，根据本发明的装置可以包括用于通过显示装置传达由监控模块和/或功率确定模块所提供的信息或者将该信息传送至中央单元的接口。
附图说明
通过在附图中所表示的本发明的特定实施例的以下描述，其他优点和特征将变得更明显，其中，这些特定实施例仅是为了说明的目的而绝不是仅为了限定示例的目的。
图1（已经描述的）表示电网。
图2示出了根据本发明的优选实施例的装置，为了更容易辨认，被划分在两个附图2A和2B中。
具体实施方式
为了避免混淆，在下文的描述中，术语“相”用于表示三相电网意义上的相（相A、B或C）；为了指定角度值，使用术语“角”。因此，根据被定义的术语，通过幅值AX和角度θX来限定电量X的相矢量，即，相A的电压相矢量对应于通常通过公式AV_A∠θV_A所表示的二元组（couple）(AV_A,θV_A)。
为了执行有效的功率监测和避免依赖于过高成本的电压传感器，以及为了能够即使在可及性复杂的情况下也能对每个现有的MV电网5进行升级，根据本发明，通过电网5现有的或者通过从工业或者经济的角度来看容易适应的装置来进行测量。
显然，变压器8的LV侧的电压的测量不存在任何主要困难，导体容易接入。因此，经由MV/LV变压器的参数特征（耦合、变比以及时间指数）可以容易地测量获得的信息，以获得推导的MV电压相矢量。然而，如果现有传感器能够通过非常高（大约0.5%至1%）的精度来确定LV电压和推导的MV幅值，则关于电压角度的信息并不十分精确。
相反地，可以通过MV/LV变电站中存在的电容分压器或者电压存在显示***VPIS型的现有装置，而以高精度获得关于MV侧的电压角的信息。然而，这些装置不能以足够的精度测量幅值。
根据本发明，两种测量用于重新构建MV电压相矢量的精确测量，以获得由LV电压测量值所推导的幅值和MV导体上所测量的角度。然而，显然的是，变电站8中不一定标示出导体，使得传感器的安装不能保证相同的相保持用于线端和负载端测量。假设在不同的位置处和不同导体上进行测量，两项信息适当地相关。
通过在MV电网5上直接测量关于该电网上流动的电流强度的信息的来完成关于电压特征的信息。在这里，关于电压的相间配对不是固有的，电压和电流传感器通常彼此间隔一距离。
为了能够有效地确定重新构建的电压相矢量和其与强度的配对，就电网2、5、7的供电电流的质量而言，本发明充分利用电网1的规范条件。实际上，在电网1的标称操作中，即，没有任何故障，供电商保证视在功率S和有功功率P（在（P，Q）表示方案中）之间的角度不存在小于限定值的功率因数，并且特别的，在法国为以及更一般地，在大多数欧洲国家为这种对应于有功功率和视在功率之间的比率，其能够使无功功率Q部分（用于根据F来传送能量，而发电单元3仅传送视在功率S）被限制，并且使由客户实际付费的有功功率P最大化。在法国的情况下，相应角度的最大值为21.56°，在电压/电流相矢量的方案中，该角度还是相电流矢量和该相与相关联的中性点之间的线到中性点电压（line-to-neutral voltage）矢量之间的角度。因此，作为本发明目的的三相功率的计算被用于消除配对不准确，并且重新构建能够实现该结果。
根据本发明，因此，经由有功功率P与视在功率S的比率的计算而执行MV电流和电压相矢量的配对，正确配对必须验证高于标准参考值（具体地，0.9）的条件，如果考虑可能的测量和计算误差，则这种正确配对对应于电流和相关电压的角域（angular sector）在±25°的范围内。这些角域不重叠。
尤其是，可能划分为用于确定中压强度/电压相矢量的对的方法。
步骤I
在第一步骤中，优选地，通过以下方式来确定MV电流、MV电压、和LV电压的三个幅/角二元组（A∠θ）：
——获取代表中压相导体R、S、T中每一个的三个电流IMT_R、IMT_S、IMT_T的信号；有利地，对代表性信号进行滤波和采样；确定与这些电流相对应的相矢量A I_MV_R∠θI_MV_R、AI_MV_S∠θI_MV_S、A I_MV_T∠θI_MV_T；
——获取代表中压电网的相U、V、W中每一相的三个电压VMT_U、VMT_V、VMT_W的信号，并且提取关于其角度θV_MV_U、θV_MV_V、θV_MV_W的信息；有利地，在执行相矢量A V_MV_U∠θV_MV_U、AV_MV_V∠θV_MV_V、A V_MV_W∠θV_MV_W的确定之前，对所获得的代表性信号VMT_U、VMT_V、VMT_W进行滤波和采样；
——获取代表低压相导体X、Y、Z中每一个的三个电压VBT_X、VBT_Y、VBT_Z的信号；有利地，对代表性信号进行滤波和采样；确定相应的相矢量A V_LV_X∠θV-LV_X、A V_LV_Y∠θV-LV_Y、AV_LV_Z∠θV_LV_Z。
步骤II
在第二步骤中，对于中压的每相电压，都计算推导的幅/角二元组，根据变压器8的特征参数对LV电压相矢量进行定标和修改。这些伪相矢量A V_MV_X∠θV_MV_X、A V_MV_Y∠θV_MV_Y、AV_MV_Z∠θV_MV_Z对应于三元组的相X、Y、Z，根据变压器的时间指数和耦合类型来推导其的角度，还考虑变比也以用于幅值。
步骤III
第三步骤涉及对于每个中压相导体A、B、C确定关于强度相矢量A I_MV_RST∠θI_MV_RST、源于电压伪相矢量AV_MV_XYZ∠θV-MV_XYZ的幅值AV_MV_XYZ、以及源于电压相矢量A V_MV_UVW∠θV_MV_UVW的角度θV_MV_UVW的信息。由于传感器在物理空间上不会安装在变电站的相同位置处，所以不能保证相序次序类似，或者保证当进行测量时索引的简单归属是正确的。选择强度/电流的三元组的对，使得在每个导体中，通过配电器所限定的电压和电流之间的角度偏差得以遵守，即，其表示余弦的绝对值大于法国的0.93。优选地，通过执行不同的三元组（A I_MV_RST∠θI_MV_RST；A V_MV_XYZ；θV_MV_UVW）的有功功率P和视在功率S的相应计算来验证关于电压/电流对的角度偏差的余弦的这些条件。
三相电网5的有功功率P、相应的无功功率Q对应于每相的有功功率Pi、相应的无功功率Qi的和，其中，相应的其中，ViN是线到中性点电压的测量值，Ii是相中电流的测量值，以及是相的电压和电流之间的角度偏差。或者功率因数是有功功率P和视在功率S之间的比率，其中，
尽管重新构建和配对的可能性的数量（即，(3!)3=216）很大，但是实际上，相矢量三元组中的仅一对满足电流质量标准。因此，被测试的对一旦满足所提及的标准，第三步骤就可以中断。
可以通过迭代和检查的程序来减少理论计算的数量。尤其是，在第一步骤中，可能执行关于相矢量的对（A I_MV_RST∠θI_MV_RST；A V_MV_XYZ∠θV_MV_UVW）的功率和计算，其中，通过在被测量的MV电压角中选择“最接近的”角（即，通过标准偏差最小化）来执行对于推导的二元组的角度的替换。
如果在该第三步骤结束时，没有配对满足条件，则可以发出警报，以建议检查所使用的设定和/或参数，和/或检查安装，例如，传感器的操作和安装。以相同的方式，如果配对证明正确，则有利地，检测余弦的带符号值，在负值的情况下，可以发出用于检测传感器的安装的建议，尤其是就相序方向（顺时针或者逆时针），和/或对能量流的预定方向的传统选择有关的建议。
一旦对于每个中压导体，都重新构建电流相矢量/电压相矢量对，关于被作为参考值所选择的相A、B、C的三元组，对相矢量的索引全部进行重新排列。优选地，由于用于该测量的传感器明显地与导体相关联并且对于该导体的任何动作都是可直接识别的事实，被选择的参考值对应于中压电流的测量值的三元组R、S、T。
可以经由显示器以被动方式提供关于MV电网5中每一相上流动的电流和电压的指示信息，或者将该指示信息传送至控制和/或监测单元。
步骤IV
因此，通过第四步骤来完成本发明，其中，对于每个量，例如，其幅值、其角度、其均方根值、其谐波畸变率THD等，即，根据标准EN50160所限定的任何函数，而确定能够精确监测的参数。可选地或者作为补充，以规定的时间间隔来计算通过显示装置、通过数字或者模拟输出至监测单元、或者通过传送（有线或无线）至中央监测单元而传送给用户的功率或能量的测量值。自然地，监测方法包括在被计算的数据和关于参考值所提供的数据中识别出故障的情况下，伴随有警报。
根据本发明的方法的极限值在于在100%的测量和计算精度的情况下，识别的特征角域，即，电压和电流强度之间的最大可容许角度为30°。由于利用根据本发明的方法，大约1°至2°的误差是相对正常的，重要的是，电网5的大于0.883，优选地，为0.89。具有通过根据本发明的方法的这种限制（reservation），因此，可能不需要昂贵的设备而是基于多数电网5现有的设备而监测有功/无功功率，监控功率输送（包括来自分散式发电厂），以及在符合合同保证的同时输送无功功率，并且尤其是提供了：
重新索引（reindex）的三相LV电压（A、B、C）的监测数据（幅值、角度、RMS、THD）；
重新索引的三相MV电压（A、B、C）的监测数据（幅值、角度、RMS、THD）；
重新索引的三相MV电流（A、B、C）的监测数据（幅值、角度、RMS、THD）；
重新索引的MV功率和能量（A、B、C）的监测数据（有功功率、无功功率、视在功率、有功能量、无功能量等）
为了能够使用上述方法并且为了传送关于MV电网监测的信息，图2中所示的根据本发明的装置10可以被安装在现有电网5中，其中，已知MV/LV变压器8的参数。电网5包括适当的测量装置，特别地：
用于测量代表每一个中压相的电流的信号的装置12；
用于测量代表每一个中压相的电压的信号的装置14；
用于测量代表每一个低压相的电压的信号的装置16。
尤其是，使用用于远程控制的装置12、14、16和它们的传感器。事实上，如果电网5上不存在这些传感器，而这些传感器也易于安装和实施。因此，
——带孔磁心12或者其他传感器易于安装在每个导体上，以执行MV电流测量；
——VPIS14根据标准IEC-61958是变电室中的强制性安装项目，并且能够进行MV电压测量；可选地，可以在变压器8的等级处设置电容式和/或电阻丝分压器。
——假定三个LV导体可接入在MV/LV变压器8的输出端上，通过测量变压器16或者其他传感器可以容易地获得LV侧的电压。
根据本发明的装置10包括：第一模块20，其具有至少9加1个输入端；或者接收装置，能够处理代表通过传感器12、14、16所获得的电流和电压的信号并且确定相应的相矢量。具体地，用于确定相矢量的第一模块20可以包括模块22、24、26，这些模块例如类似于、分别与每种类型的传感器12、14、16相关联，并且这些模块有利地包括：对通过传感器12、14、16所传送的代表性信号进行滤波的装置f；采样装置*；以及用于基于被采样的滤波信号而确定适当的相矢量的装置22’、24’、26’。模块22、24、26可以定位为直接接近传感器12、14、16，或者共同地位于第一模块20中，该第一模块优选地位于变电站8中。
第一模块20进一步包括装置28，用于基于通过相应的模块26所提供的LV相矢量和基于与变压器8的参数相对应的第四入口而计算被推导的MV电压二元组。
根据本发明的装置10包括第二模块30，用于重新构建电压相矢量并且对MV电流和电压相矢量进行配对。第二模块30包括9个输入端，这9个输入端对应于通过MV电流和电压确定模块22、24和用于计算推导的二元组的装置28所提供的幅值/角度二元组。第二模块30包括：用于计算三元组中的每个的有功功率和视在功率的装置；用于确定两个功率之间的比率的装置；用于将比率与大于电网的最小的预定值（例如，0.89或优选地0.93）进行比较的装置；以及当所有的比率都大于预定值时选择相矢量的装置。有利地，第二模块30包括用于为了限制计算的数量而基于角比较来执行三元组的第一选择的***。
第二模块30优选地包括诸如警报器的装置32，以指示源于相应装置的比较是否没有提供肯定结果。第二模块还包括用于基于先前配对将相索引重新归结到通过第一模块20所提供的每个相矢量的装置，并且可以包括用于指示每一相的相应强度/电压对的装置34。
有利地，第二模块30被设计为用于处理来自低压的数据。具体地，该第二模块包括三个相应的输入和装置36，其用于将相同相索引A,B,C重新归结到以低压等级所测量的电压的幅/角二元组。
第二模块30可以被牢固地固定至第一模块20或者远程地设置在测量单元或者监测单元中。
可以通过用于监测中压电网5的第三模块40来实现根据本发明的装置10。具体地，第三模块40可以包括装置42、44，其用于确定如通过第二模块30所提供的与每一相都相关联的电流和电压相矢量的参数，其中，这些参数关于时间窗的平均值、最小值和最大值、谐波畸变率…。第三模块40还可以包括用于监测低压电压的类似装置46。
通过执行计算和监测中压电网5的功率的第四模块5来实现根据本发明的装置10。基于被重新索引的重新构建的电压和电流相矢量，第四模块50可以设置有用于以全局等级3，或者对于每个导体计算有功功率、无功功率Q和/或视在功率S以及功率因数FP，并且计算能量传送的装置。
通过第三模块40和第四模块50所提供的不同信息被传送给接口60，该接口可以包括显示装置62和/或至中央单元的传送装置64。接口60还可以包括装置66，用于检查对应于标准的信息P、Q、…，并且如果需要的话，发出指示故障的警报。
根据本发明的装置10的某些模块40、50、60可以集成在正面RTU（远程终端单元）型或者中央SCADA（数据采集和监视控制）型的本地电网监测单元中，无论测量链路是否精确，根据本发明的装置10都能够以大约1%至5%的功率精度（没有考虑传感器的性能）和大约0.5%至1%的电流和电压精度，并且以比专用中央功率监测单元更低的成本而监测电网5。此外，由于可以充分利用现有的远程控制装置，所以就空间占用而言，根据本发明的装置10不存在任何限制。
如果监控电网5性能要求较低，则可能通过减少传感器12、14、16的数量以及通过角旋转而从被测量的信息推导所缺失的量来缓解根据本发明的方法和装置10，以及电网5的设备要求。具体地，可能仅考虑一个电流或电压测量值，并且在电网的常规运行模式下，通过角旋转120°来推导代表其他两相的信号。然后，第一模块20包括用于从相矢量的确定中来确定相应的线端或者负载端参数的装置。该选项由于传感器数量而最小化占用空间，以及最小化设备成本（传感器，而且处理电子设备、存储器等）和安装成本。
在这两个极值之间（具有9个传感器或者仅具有3个传感器），可能仅测量关于一个相的MV电流或电压三元组，并且通过角旋转来推断其他值，而进行所有的其他量的测量（方案3V&1I或者3I&1V）。为了禁用功率监测功能和/或通过警报指示存在故障，可能检测出故障、断路、电压不平衡、电流不平衡类型等的电网5的“异常”操作。具体地，3V&1I方案能够设想在诸如相切换或者电压方案管理的应用中实现，而3I&1V方案能够设想在诸如故障检测和/或相不平衡管理的应用中实现。

Claims (14)

1.一种用于确定中压三相电网(5)中每一相的电流的强度和电压的方法，所述中压三相电网经由中/低压变压器(8)耦合至低压三相电网(7)，所述方法包括：
获取代表在所述中压三相电网(5)的至少一相上流动的电流(IMT_R，IMT_S，IMT_T)的信号，并且基于所述信号，确定在每一个相导体上的电流的幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)；
获取代表在所述中压三相电网(5)的至少一相上流动的电压(VMT_U，VMT_V，VMT_W)的信号，并且基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的角度(θV_MV_U、θV_MV_V、θV_MV_W)；
获取代表在所述低压三相电网(7)的至少一相上流动的电压的信号，并且基于所述信号，确定每一个相导体上的电压的幅/角二元组(AV_LV_X∠θV_LV_X，AV_LV_Y∠θV_LV_Y，AV_LV_Z∠θV_LV_Z)；
根据变压器(8)的特征参数，通过修改在所述低压三相电网上所确定的三个电压的幅/角二元组(AV_LV_X∠θV_LV_X、AV_LV_Y∠θV_LV_Y、AV_LV_Z∠θV_LV_Z)，计算用于所述中压三相电网的相导体的三个推导的电压的幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_X，AV_MV_Y∠θV_MV_Y，AV_MV_Z∠θV_MV_Z)；
通过由被确定的相应的中压角度之一(θV_MV_U，θV_MV_V，θV_MV_W)代替推导的电压的幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_X，AV_MV_Y∠θV_MV_Y，AV_MV_Z∠θV_MV_Z)的角度，来重新构建电压幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_U，AV_MV_Y∠θV_MV_V，AV_MV_Z∠θV_MV_W)，并且通过选择在其中每个二元组的三个大于0.89的对，来在这些重新构建的电压幅/角二元组和用于所述中压三相电网的相导体上的电流的幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)之间进行配对。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述中压三相电网(5)的至少一相上流动的电压(VMT_U，VMT_V，VMT_W)的信号包括获取用于每一个相导体的***性信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述中压三相电网(5)的至少一相上流动的电流(IMT_R，IMT_S，IMT_T)的信号包括获取用于每一个相导体的***性信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获取代表在所述低压三相电网(7)的至少一相上流动的电压(VBT_X，VBT_Y，VBT_Z)的信号包括获取用于每一个相导体的***性信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，重新构建所述电压幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_U，AV_MV_Y∠θV_MV_V，AV_MV_Z∠θV_MV_W)和在这些重新构建的电压幅/角二元组和所述电流的幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)之间进行配对包括以迭代的方式来计算用于所述对的有功功率和视在功率，直到一对的大于0.89。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：与所述中压三相电网的相相对应的索引重新归结到所述中压三相电网的电压和电流幅/角二元组的被选择对((AV_MV_A∠θV_MV_A；AI_MV_A∠θI_MV_A)，(AV_MV_B∠θV_MV_B；AI_MV_B∠θI_MV_B)，(AV_MV_C∠θV_MV_C；AI_MV_C∠θI_MV_C))。
7.一种使用根据权利要求6所述的重新构建的电压幅/角二元组和用于所述中压三相电网的相导体上的电流的幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)所配的对以及索引重新归结到的被选择对的强度/电压分量的乘积来确定中压电网中每一相的功率的方法，以确定以下参数中的至少一个：全部相以及每相的有功功率、无功利率和视在功率以及功率因数，以及传送的能量。
8.一种使用根据权利要求6所述的方法中的索引重新归结到的被选择对来监测中压电网的参数的方法，并且所述方法包括从所述对中确定以下参数中的至少一个：每个导体的电流和电压的均方根值；相应的谐波畸变率；在每个导体上的电流和电压的平均值、最小值和最大值。
9.一种用于确定其大于0.89的中压三相电网(5)中每一相的电流的强度和电压的装置(10)，所述中压三相电网经由中/低压变压器(8)耦合至低压三相电网(7)，所述装置包括：
第一模块(20)包括：
用于接收代表所述低压三相电网(7)的电压(VBT_X，VBT_Y，VBT_Z)、所述中压三相电网(5)的电流(IMT_R，IMT_S，IMT_T)和电压(VMT_U，VMT_V，VMT_W)的信号的装置；
用于从获得的信号中确定所述中压三相电网中每一相的电压角度(θV_MV_U，θV_MV_V，θV_MV_W)、所述中压三相电网中每一相的强度幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)、所述低压三相电网中每一相的电压的幅/角二元组(AV_LV_X∠θV_LV_X，AV_LV_Y∠θV_LV_Y，AV_LV_Z∠θV_LV_Z)的第一装置(22’,24’,26’)；
用于从由所述第一装置所确定的低压三相电网中每一相的电压的幅/角二元组(AV_LV_X∠θV_LV_X，AV_LV_Y∠θV_LV_Y，AV_LV_Z∠θV_LV_Z)中并且从所述变压器(8)的参数中推导所述中压三相电网中每一相的电压的被推导的幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_X，AV_MV_Y∠θV_MV_Y，AV_MV_Z∠θV_MV_Z)的装置(28)；
第二模块(30)，包括：
用于通过由基于计算所确定的所述中压三相电网中每一相的电压角度之一(θV_MV_U，θV_MV_V，θV_MV_W)来代替每一个所述被推导的幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_X，AV_MV_Y∠θV_MV_Y，AV_MV_Z∠θV_MV_Z)中的角度，而重新构建所述中压三相电网中每一相的电压的幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_U，AV_MV_Y∠θV_MV_V，AV_MV_Z∠θV_MV_W)的装置；
用于计算由重新构建的电压幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_U，AV_MV_Y∠θV_MV_V，AV_MV_Z∠θV_MV_W)和被确定的强度幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)所组成的对的三个分量的有功功率(P)和视在功率(S)的装置；
用于将每个分量的有功功率和视在功率(P/S)之间的比率与所述中压三相电网(5)的最小进行比较的装置；以及
用于从所述由重新构建的电压幅/角二元组(AV_MV_X∠θV_MV_U，AV_MV_Y∠θV_MV_V，AV_MV_Z∠θV_MV_W)和被确定的强度幅/角二元组(AI_MV_R∠θI_MV_R，AI_MV_S∠θI_MV_S，AI_MV_T∠θI_MV_T)所组成的对中选择三个比率大于最小的一对，并且用于将与所述中压三相电网(5)的被识别的相导体相对应的索引归结到所述对((AV_MV_A∠θV_MV_A；AI_MV_A∠θI_MV_A)，(AV_MV_B∠θV_MV_B；AI_MV_B∠θI_MV_B)，(AV_MV_C∠θV_MV_C；AI_MV_C∠θI_MV_C))的分量的装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述第二模块(30)进一步包括用于指示是否由于与每一对的进行比较不符合要求而导致没有对被选择的装置(32)。
11.根据权利要求9所述的装置，进一步包括：
第三模块(50)，所述第三模块用于从被选择的对((AV_MV_A∠θV_MV_A；AI_MV_A∠θI_MV_A)，(AV_MV_B∠θV_MV_B；AI_MV_B∠θI_MV_B)，(AV_MV_C∠θV_MV_C；AI_MV_C∠θI_MV_C))中确定所述中压三相电网(5)的每一个相导体的至少一个功率参数(P)。
12.根据权利要求9所述的装置，进一步包括：
第三模块(40)，所述第三模块用于从被选择的对((AV_MV_A∠θV_MV_A；AI_MV_A∠θI_MV_A)，(AV_MV_B∠θV_MV_B；AI_MV_B∠θI_MV_B)，(AV_MV_C∠θV_MV_C；AI_MV_C∠θI_MV_C))中确定用于所述中压三相电网(5)的每一个相导体的电流的监测参数。
13.根据权利要求11或12所述的装置，进一步包括：用于将通过所述第三模块(50)所提供的信息传送给用户的接口(60)。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，进一步包括：用于测量代表所述低压三相电网(7)的电压(VBT_X，VBT_Y，VBT_Z)的信号的装置(16)，用于测量代表所述中压三相电网的电流(IMT_R,IMT_S,IMT_T)的信号的装置(12)，以及用于测量代表所述中压三相电网(5)的电压(VMT_U，VMT_V，VMT_W)的信号的装置(14)。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514768A1 (de) * 2013-09-12 2015-03-15 Fluke Corp Verfahren und Vorrichtung zum Messen von elektrischen Größen
CN105137347A (zh) * 2014-05-29 2015-12-09 国网山西省电力公司电力科学研究院 具有指定功率输出功能的仪器校验***及仪器校验方法
FR3023429A1 (fr) * 2014-07-02 2016-01-08 Schneider Electric Ind Sas Equipement modulaire de tele-conduite
FR3026489B1 (fr) 2014-09-29 2016-12-09 Schneider Electric Ind Sas Procede d'estimation d'une tension et dispositif permettant une telle estimation
CN104407209B (zh) * 2014-10-30 2018-03-16 国家电网公司 一种配电变压器能效计量检测方法
RU2629907C1 (ru) * 2016-09-19 2017-09-04 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ измерения реактивной мощности в трехфазной симметричной электрической цепи
RU2689994C1 (ru) * 2018-08-27 2019-05-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ измерения активной мощности в трехфазной симметричной сети
FR3089041A1 (fr) * 2018-11-28 2020-05-29 Enedis Prévision de la puissance électrique transitant au niveau d’un poste de transformation électrique

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6496342B1 (en) * 1999-02-12 2002-12-17 Bitronics Inc. Distributed monitoring and protection system for a distributed power network
EP1324455B1 (en) * 2001-12-21 2005-02-16 Abb Research Ltd. Electric power transmission network state estimation
US6667610B2 (en) * 2002-03-11 2003-12-23 Gregory Hubert Piesinger Apparatus and method for identifying cable phase in a three-phase power distribution network
EP1408595B1 (en) * 2002-10-10 2017-06-14 ABB Research Ltd. Determining parameters of an equivalent circuit representing a transmission section of an electrical network
RU2263322C1 (ru) * 2004-06-07 2005-10-27 Томский политехнический университет Способ определения коэффициента мощности в трехфазной трехпроводной цепи переменного тока
MY156025A (en) * 2009-01-14 2015-12-31 Accenture Global Services Ltd Distribution system analysis using meter data
RU2463613C1 (ru) * 2011-06-08 2012-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет путей сообщения Устройство для определения составляющих мощности в трехфазных трехпроводных цепях переменного тока

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