CN109683030A - 一种终端相序自动识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种终端相序自动识别方法，包括以下步骤：采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i；步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；步骤3：分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序。本发明只需通过相角差就可判断出电流电压的三相，具有简单、经济、易于推广应用等优点。

Description

一种终端相序自动识别方法
技术领域
本发明属于电气工程领域，具体为一种终端相序自动识别方法。
背景技术
电动执行器、挖掘机、三相电动机等用电设备因维修或工作地点转移，需要与电源重新进行连接时难免将相序接反，使其不能正常工作；对于只允许单向旋转的设备来说，可能造成其旋转器件的损坏；载人电梯因相序的改变，使运行方向和预定方向相反，可能危及人生安全。而早期的相序检测电路由电容、电阻组成，虽然结构简单，但电容值较大，需要指示灯的指示，功耗大，体积也大，还需要人工去判别灯的亮度，且不能实现自动检测，现有的相序检测方法有的使用数字逻辑电路或单片机，电路较为复杂。在生活工作中，需要使用三相电的设备很多，目前居民人口众多，用电负荷也日趋变大，对于使用于检测居民用户电器辨识的终端的数量也逐步增多，然而终端在安装，断电重启，短路等情况下都需要进行相序的判断，因此，建立终端三相电自动识别成为一种迫切的需求。
非入户式智能终端是一种辨识居民用户电器的辨识终端，具有智能化、小型化、低功耗、一对多、自学习、在线升级等技术特点，可服务于电力公司的细粒度用电信息采集，在此基础之上开展对居民用户的能源可视化诊断、需求侧管理等高级供需互动服务。此终端体积小，功耗低，安装在强电井，内部的电力公司电表箱附近，无需进入室内施工，无需用户提供电器铭牌参数；单台终端最大支持12户居民的细粒度用电行为辨识，定时上传15分钟粒度的<电器类型，启停时间，电能消耗>辨识结果序列；选配2G/3G/4G全模式无线通讯模式或窄带/宽带电力线载波通信模式；辨识电器种类齐全、辨识精度高，辨识电器种类包括定频空调、变频空调、微波炉、电饭煲、厨房电器、电采暖、其它电热等主要互动电器，支持特征库和辨识算法的在线升级。
目前尚无文献提出一种准确、有效、快速终端相序自动识别的方法，更没有根据采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性，分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，若电压和电流对应时刻的基波相角差绝对值小于0.05(弧度)则判断为同一相序，反之则不为同一相序。本发明为终端的相序自动识别提供了一种有效的判断方法，此方法不需要使用任何相序识别仪就能快速识别出三相电的相序，具有简单、经济、易于推广应用等优点。该方法有助于辨识终端判断三相电是否出现某种断路，缺相等情况，并可对其故障诊断做出相应的辅助判断。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提出一种终端相序自动识别方法，从而准确有效快速地自动识别电压和电流的A、B、C三相电。
为达成上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种终端相序自动识别方法，包括以下步骤：
步骤1：采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i；
步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
步骤3：分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序。
更进一步的，所述步骤1采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i，具体为：
用电压和电流互感器分别采集终端稳定工作状态下的电压和电流值，其中电压u和电流i为经过滤波和去噪处理后的电压信号的采样序列，设置采样频率为500Hz～2kHz之间。
更进一步的，所述步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性，具体为：
选用离散傅氏变换快速算法的频域分析方法，通过离散傅氏变换快速算法对电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
公式为：
(V,θV)＝FFT(U(i))(i＝1,2,...,N)
(I,θI)＝FFT(I(i))(i＝1,2,...,N)
上式中，(V,θV)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电压进行快速Fourier变换后的不同频率下的电压幅值、相角序列，U(i)为采集的电压序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
(I,θI)＝FFT(I(i))(i＝1,2,...,N)
上式中，(I,θI)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电流进行快速Fourier变换后的不同频率下的电流幅值、相角序列，I(i)为采集的电流序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
通过对电压和电流的幅值、相角序列的离散傅里叶变换得出电压、电流的幅频特性，完成频域分析。
更进一步的，所述步骤3分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序，具体为：若电压和电流对应时刻的基波相角差绝对值小于0.05弧度，则判断为同一相序，反之则不为同一相序；
θV base＝θV(f＝50Hz)
θI base＝θI(f＝50Hz)
if(|θV base-θI base|<0.05)
判断得：电压和电流属于同一个相序；
上式中，θV base为频率为50Hz下的电压基波相角，θI base为频率为50Hz下的电流基波相角。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的一种终端相序自动识别方法，只需通过相角差就可判断出电流电压的A,B,C三相，具有简单、经济、易于推广应用等优点。该方法有助于辨识终端判断三相电是否出现某种断路，缺相等情况，并可对其故障诊断做出相应的辅助判断。
附图说明
图1为本发明的总体流程图；
图2为本发明采集的三相电压和电流的波形图。
图中：图2(a)为采集的三相电压波形图；图2(b)为采集的三相电波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
一种终端相序自动识别方法，包括以下步骤：
步骤1：采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i；用电压和电流互感器分别采集终端稳定工作状态下的电压和电流值，其中电压u和电流i为经过滤波和去噪处理后的电压信号的采样序列，设置采样频率为500Hz～2kHz之间
步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
选用离散傅氏变换快速算法的频域分析方法，通过离散傅氏变换快速算法对电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
公式为：
(V,θV)＝FFT(U(i))(i＝1,2,...,N)
(I,θI)＝FFT(I(i))(i＝1,2,...,N)
上式中，(V,θV)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电压进行快速Fourier变换后的不同频率下的电压幅值、相角序列，U(i)为采集的电压序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
(I,θI)＝FFT(I(i))(i＝1,2,...,N)
上式中，(I,θI)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电流进行快速Fourier变换后的不同频率下的电流幅值、相角序列，I(i)为采集的电流序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
通过对电压和电流的幅值、相角序列的离散傅里叶变换得出电压、电流的幅频特性，完成频域分析
步骤3：分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序；若电压和电流对应时刻的基波相角差绝对值小于0.05弧度，则判断为同一相序，反之则不为同一相序；
θV base＝θV(f＝50Hz)
θI base＝θI(f＝50Hz)
if(|θV base-θI base|<0.05)
判断得：电压和电流属于同一个相序；
上式中，θV base为频率为50Hz下的电压基波相角，θI base为频率为50Hz下的电流基波相角。
根据步骤2中得到的不同频率下的辐频特性可知,计算50Hz基波下的UA,IA,IB,IC对应的相角如下：
θV base(UA1)＝2.1989(弧度)＝126.0516°
θI base(IA1)＝2.2113(弧度)＝126.7624°
θI base(IB1)＝0.1203(弧度)＝6.8962°
θI base(IC1)＝-1.982(弧度)＝-113.6178°
根据式if(|θV base-θI base|<0.05)，计算各基波相角的差绝对值，可得：
将UA,IA基波相角做差绝对值，可得到|2.2113-2.1989|＝0.0124<0.05即可判断为同一相位；
将UA,IB基波相角做差绝对值，可得到|2.1989-0.1203|＝2.0786＞0.05即可判断不为同一相位；
将UA,IC基波相角做差绝对值，可得到|2.1989-0.1203|＝2.0786＞0.05即可判断不为同一相位。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种终端相序自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i；
步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
步骤3：分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序。
2.根据权利要求1所述的一种终端相序自动识别方法，其特征在于，所述步骤1采集终端稳定工作时的基本电气参量电压值u和电流值i，具体为：
用电压和电流互感器分别采集终端稳定工作状态下的电压和电流值，其中电压u和电流i为经过滤波和去噪处理后的电压信号的采样序列，设置采样频率为500Hz～2kHz之间。
3.根据权利要求1所述的一种终端相序自动识别方法，其特征在于，所述步骤2：对采集的电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性，具体为：
选用离散傅氏变换快速算法的频域分析方法，通过离散傅氏变换快速算法对电压和电流信号进行频域分解，得到电压和电流的基波幅频特性；
公式为：
(V,θV)＝FFT(U(i)) (i＝1,2,...,N)
(I,θI)＝FFT(I(i)) (i＝1,2,...,N)
上式中，(V,θV)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电压进行快速Fourier变换后的不同频率下的电压幅值、相角序列，U(i)为采集的电压序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
(I,θI)＝FFT(I(i)) (i＝1,2,...,N)
上式中，(I,θI)为利用离散傅氏变换快速算法函数对电流进行快速Fourier变换后的不同频率下的电流幅值、相角序列，I(i)为采集的电流序列，N为离散傅氏变换快速算法所用采样点数；
通过对电压和电流的幅值、相角序列的离散傅里叶变换得出电压、电流的幅频特性，完成频域分析。
4.根据权利要求1所述的一种终端相序自动识别方法，其特征在于，所述步骤3分析基波中电压和电流波形对应时刻的相角，判断电压和电流是否为同一个相序，具体为：若电压和电流对应时刻的基波相角差绝对值小于0.05弧度，则判断为同一相序，反之则不为同一相序；
θVbase＝θV(f＝50Hz)
θI base＝θI(f＝50Hz)
if(|θV base-θI base|<0.05)
判断得：电压和电流属于同一个相序；
上式中，θVbase为频率为50Hz下的电压基波相角，θIbase为频率为50Hz下的电流基波相角。
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