CN117347743A - 一种三相接线相序错误检测及自动调整装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种三相接线相序错误检测及自动调整装置和方法，包括，用于采样和处理电压信号的电压采样单元，用于采样和处理电流信号的电流采样单元，用于接收和输出电压信号和电流信号并连接计量芯片单元的模拟开关阵列单元，用于处理故障并输出调整信号调整电路的计量芯片单元，用于处理DSP指令和浮点单元的MCU单元，可广泛应用于电力测量***之中，在原有电测量装置设计基础之上新增少量电路设计，本发明实现常规的接线错误检测与自动调整功能，解决了无需再和以往一样停电检修的问题。

Description

一种三相接线相序错误检测及自动调整装置和方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，公开了一种三相接线相序错误检测及自动调整装置和方法。

背景技术

三相电测量装置现场接线安装时通常都需要计划停电，要求在限定时间内完成安装，现场环境复杂、配电柜中安装操作空间小，或原有线路标识不清，现场测试手段有限或现场环境复杂测试不便。接线时出现电压电流相序错误时有发生。相序错误会导致电测量装置参数计算错误，无法得到正确的回路电测量参数。已有一些装置表计具有相序错误提示功能，但是需要通电运行后才有提示。这时再排查故障调整接线又需要申请停电，停工停产，特别一些主干回路影响较大。急需一种不但能提示接线相序错误检测报警并且能在不断电的情况下自动检测调整电压电流测量输入采样信号相序的三相电测量装置。

例如现有的申请公开号为CN 103018623 A的中国专利公开了本发明涉及一种自动调整相序接线错误的方法，属于输、配电网应用技术领域。该方法设置一个计数器，并任意定义一相为A相，其余两相分别为B相和C相；通过硬件零指示器依次在A、B、C三相电压过零时触发中断，并设置计数器的值来判断定义的ABC三相是否为为实际的ABC三相；并能通过控制器自动调整相序接线错误。该方法能够自动调整适应外部接线，检测接线错误并能减少施工接线工作量。

但是上述专利中存在：对于相序出现的故障判定条件简单，无法从根本上解决接线错误，且需要断电检测，在实际应用中，若排除故障需要停电，现场会出现停工停产的情况，影响经济效益。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为解决上述技术问题，本发明的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，提出的是一种新型三相装置安装时接线相序错误检测及自动调整装置的设计实现方法，当电测试装置现场安装发生接线相序错误时自动完成调试，无需断电排查避免停工停产，可用广泛应用于各类三相电测量装置设计中；

在本发明中，模拟开关阵列单元提供三路差分信号输入，并可通过配置实现三进三出之间的动态交换和组合切换；计量芯片单元，该计量芯片提供两路SPI数据输出接口。一路用于提供实时量累计量数据，一路用于提供高速实时波形采样数据，两个数据通道互不影响；MCU单元中采用的ARM处理器灵活，可以根据需要使用任意满足***需要的ARM和电测量芯片；

在本发明中，在常规电测量装置电压采样通道与计量芯片之间串入可配置的模拟开关阵列，结合采样信号过零点、角度和功率因数数值判断，在出现装置安装电压电流接线相序错误时，自动甄别错误并自动进行调整以获得回路正确的电测量计量数据，无需停电人为查线检修。即使在电压、电流回路都存在错误以致难于确认采样数据与实际情况对应关系时，亦可在现场使用仪器仪表测试数据与装置对照，在通过配置将装置测试计算的数据恢复到与实际对应的关系。

本发明的主要目的在于提供一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，包括：

电压采样单元，包括用于对电压信号进行采样的电压互感器，用于对电压信号进行滤波的电压滤波电路；

电流采样单元，包括用于对电流信号进行采样的电流互感器，用于对电流信号进行滤波的电流滤波电路；

模拟开关阵列单元，包括用于接收电压采样单元处理后的电压信号并通过模拟开关阵列接入计量芯片单元的电压模拟开关阵列，用于接收电流采样单元处理后的电流信号并直接接入计量芯片单元的电流模拟开关阵列；

计量芯片单元，包括用于接收电压信号和电流信号的计量芯片，计量芯片通过SPI接口接入MCU，包括用于读取三相电参数及原始采样波形数据的寄存器，用于控制模拟开关阵列选通不同的开关通路的I2C接口，用于对相序及同相电压和电流进行调整的相位调整电路，用于测量电量参数并计算电量数据的电测量芯片；

MCU单元，包括用于处理DSP指令和浮点单元的ARM处理器。

作为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的一种优选方案，其中：所述电压互感器用于采集电压信号；

所述电压滤波电路用于将采集的电压信号进行滤波处理；

电压采样信号经电压互感器采样及电压滤波电路将回路的电压信号转换为隔离的满足计量芯片单元输入范围的电压信号。

作为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的一种优选方案，其中：

所述电流互感器用于采集电流信号；

所述电流滤波电路用于将采集的电流信号进行滤波处理；

电流采样信号经电流互感器采样及电流滤波电路将回路的电流信号转换为隔离的满足计量芯片单元输入范围的电流信号。

作为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的一种优选方案，其中：

电压采样转换并处理后的电压信号先进行模拟开关阵列再接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

电流采样转换并后的电压信号直接接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

电压信号和电流信号进入计量芯片后，经芯片内部ADC采样处理计量后会提过3组电测量计量寄存器数据(电压、电流、功率、功率因数、电能等)，三相四线制接线方式下这3组就分别对应于A相、B相、C相的测量计量值。三相三线制接线方式下则1、3两组分别对应于AB线、CB线的测量计量值，第二组参数不使用。

作为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的一种优选方案，其中：

所述模拟开关阵列单元包括差分信号模拟开关芯片和模拟开关阵列，其中模拟开关阵列分为两组模拟开关，两组模拟开关分布于两个信号通道矩阵的各个交叉点，每组模拟开关独立开启和关闭进而动态连接差分信号通道，进而用于差分信号四进四出之间的动态交换和组合切换。

作为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的一种优选方案，其中：所述电测量芯片为三相电测量芯片，用于测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、有功电能和无功电能，所述电测量芯片开放了测量电压、电流原始数据，通过原始数据计算，对电压和电流谐波测量分析的要求。有两路SPI通信用于传输瞬时值，其中，一路低速SPI供电测数据传输，一路高速HSDC通信口，所述电测量芯片通过对瞬时值计算得出电压电流采样信号的过零点顺序及相邻信号的夹角。

一种三相接线相序错误检测及自动调整的方法，包括：

三相接线相序错误检测方法，包括三相四线制接线相序错误检测方法和三相三相相序错误检测方法；

所述电压采样通道包括：第一电压采样通道记为Ua输出电压为U1，第二电压采样通道记为Ub输出电压为U2，第三电压采样通道记为Uc输出电压为U3；

所述电流采样通道包括：第一电流采样通道记为Ia输出电流为I1，第二电流采样通道记为Ib输出电流为I2，第三电流采样通道记为Ic输出电流为I3；

所述三相四线制接线相序检测单元用于检测三相四线制接线方式下的故障；

所述三相四线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

三相四线制接线方式下，若电压过零点顺序依次为U1'→U2'→U3',则结合功率因数综合判断电压相序正常，若电流过零点I1→I2→I3，则结合功率因数综合判电流相序正常；

三相四线制接线方式下，若采集到电流过零点顺序正常，电压异常，则通过模拟开关阵列选通调换输入的通路，使得输入到计量芯片引脚负荷过零点顺序及夹角，然后结合调整后的三相功率因数判断电压是否存在异常，若电压存在异常，则再次调整开关阵列通路使上一步输入到计量芯片引脚的采样信号依次顺移一个位置，再次计算功率因数，异常则再次顺移，顺移两次即可；

三相四线制接线方式下，若采集到电压过零点顺序正常，电流异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换；

三相四线制接线方式下，若采集到电压、电流过零点顺序均异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换，调整装置表计至计算获得的总电测量计量参数正确，若分相的不对应，则电压-电流同时错误失去了判断基准；

所述结合功率因数总和判断，由于功率因数反映对应相电压与电流的夹角，结合功率因数是因为单独考察过零点顺序会存在疏漏。

所述三相三线制接线相序检测单元用于检测三相三线制接线方式下的故障；

所述三相三线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

三相三线制接线方式下，第二电压采样通道输入接到第三电压采样通道接线端子作为Ua，Uc的参数点，这时电压相序检测按照电压U1'与电压U3'的夹角进行判断，若夹角在300度时，则电压相序正常，三相三线制下电流通过第一电流通道输入Ia，通过第三电流通道输入Ic，电流相序检测通过电流I1与电流I3的夹角进行判断，若I1与I3夹角在120度，则电流相序正常；

三相三线制接线方式下，若电流过零点顺序正常，电压异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路；

三相三线制接线方式下，若电压过零点顺序正常，电流异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路，再交换对应的寄存器赋值。

本发明的有益效果：提出的是一种新型三相装置安装时接线相序错误检测及自动调整装置的设计实现方法，当电测试装置现场安装发生接线相序错误时自动完成调试，无需断电排查避免停工停产，可用广泛应用于各类三相电测量装置设计中；

在本发明中，模拟开关阵列单元提供三路差分信号输入，并可通过配置实现三进三出之间的动态交换和组合切换；计量芯片单元，该计量芯片提供两路SPI数据输出接口。一路用于提供实时量累计量数据，一路用于提供高速实时波形采样数据，两个数据通道互不影响；MCU单元中采用的ARM处理器灵活，可以根据需要使用任意满足***需要的ARM和电测量芯片；

在本发明中，在常规电测量装置电压采样通道与计量芯片之间串入可配置的模拟开关阵列，结合采样信号过零点、角度和功率因数数值判断，在出现装置安装电压电流接线相序错误时，自动甄别错误并自动进行调整以获得回路正确的电测量计量数据，无需停电人为查线检修。即使在电压、电流回路都存在错误以致难于确认采样数据与实际情况对应关系时，亦可在现场使用仪器仪表测试数据与装置对照，在通过配置将装置测试计算的数据恢复到与实际对应的关系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的整体***组成图。

图2为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的原理图。

图3为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的电压采样电路。

图4为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的模拟开关阵列框图。

图5为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的计量芯片电压电流采样引脚部分功能框图。

图6为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的模拟开关阵列。

图7为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的过零点顺序。

图8为本发明一种三相接线相序错误检测及自动调整装置的采样信号夹角。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例一

如图1所示，一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，包括：

如图2所示，整个装置由电压采样通道，电流采样通道，模拟开关阵列，计量芯片，MCU单元等组成。需测量回路上从电压、电流信号通过装置上的对应接线端子接入，经电压、电流采样通道后转换为符合计量芯片输入量程的mV信号。电压采样通道与计量芯片之间传入模拟开关阵列。模拟开关阵列通过I2C通信接口与MCU连接。MCU可通过I2C对模拟开关阵列进行选通配置，从而实现会电压采样通道信号的通路调整。MCU通过SPI接口连接计量芯片。获取电测量计量数据。

如图3所示，电压采样单元，包括用于对电压信号进行采样的电压互感器，用于对电压信号进行滤波的电压滤波电路；

其中，回路电压采样信号接入终端经互感器隔离采样、滤波电路后得到mV值采样信号对；

进一步的，电压采样转换并处理后的电压信号先进行模拟开关阵列再接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

其中，采样信号对V2P、V2N，V4P、V4N，V6P、V6N依次接入模拟开关阵列的A0X、A0Y，A1X、A1Y，A2X、A2Y，将模块开关阵列的输出端B0X、B0Y，B1X、B1Y，B2X、B2Y接到计量芯片的采样输入引脚；

如图4所示，进一步的，将电压采样通道处理后电压mV信号U1、U2、U3连接到模拟开关阵列输入端，模拟开关阵列的输出端U1'、U2'、U3'。模拟开关整理提过I2C通信配置接口，通过该接口可以实现从输入端到输出端的任意通路选择；

电流采样单元，包括用于对电流信号进行采样的电流互感器，用于对电流信号进行滤波的电流滤波电路；

电流采样转换并后的电压信号直接接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

电压采样转换后的电压信号先进行模拟开关阵列再接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚。电流采样转换后的电压信号直接接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚，采样信号进入计量芯片后，经芯片内部ADC采样处理计量后会提过3组电测量计量寄存器数据(电压、电流、功率、功率因数、电能等)，三相四线制接线方式下这3组就分别对应于A相、B相、C相的测量计量值。三相三线制接线方式下则1、3两组分别对应于AB线、CB线的测量计量值，第二组参数不使用。

如图6所示，模拟开关阵列单元，包括用于接收电压采样单元处理后的电压信号并通过模拟开关阵列接入计量芯片单元的电压模拟开关阵列，用于接收电流采样单元处理后的电流信号并直接接入计量芯片单元的电流模拟开关阵列；

如图5所示，其中，模拟开关阵列使用CH449，是4x4矩阵的差分信号模拟开关芯片。包含32只模拟开关，分为两组，分布于两个4x4信号通道矩阵的各个交叉点，每只模拟开关都可以独立的开启或者关闭，从而实现4x4差分信号通道的任意动态连接。可以用于差分信号四进四出之间的动态交换和组合切换。这里使用其中的3对差分信号通道连接电压回路采样信号。

进一步的，模块开关阵列的输出端B0X、B0Y，B1X、B1Y，B2X、B2Y接到计量芯片的采样输入引脚；

计量芯片单元，包括用于接收电压信号和电流信号的计量芯片，计量芯片通过SPI接口接入MCU，包括用于读取三相电参数及原始采样波形数据的寄存器，用于控制模拟开关阵列选通不同的开关通路的I2C接口，用于对相序及同相电压和电流进行调整的相位调整电路，用于测量电量参数并计算电量数据的电测量芯片；

MCU单元，包括用于处理DSP指令和浮点单元的ARM处理器。

其中，MCU对采集到三相电压电流原始波形数据进行计算，得到各自的从正半周过零点的时刻，电压电流频率相同根据采样波形数据结合过零点时刻，易计算出各自的相位差计算再计算出夹角角度。

电测量芯片采用HT7132多功能三相电测量芯片，该IC具有测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、有功电能、无功电能；开放了电压、电流的原始数据，通过原始数据计算，对电压、电流谐波测量分析的要求。有2路SPI通信，一路低速SPI供电测数据传输，一路高速HSDC通信口，用于采集瞬时值；通过对瞬时值计算得出电压电流采样信号的过零点顺序及相邻信号的夹角。

实施例二

一种三相接线相序错误检测及自动调整的方法，包括：

三相接线相序错误检测方法，包括三相四线制接线相序错误检测方法和三相三相相序错误检测方法；

电压采样通道包括：第一电压采样通道记为Ua输出电压为U1，第二电压采样通道记为Ub输出电压为U2，第三电压采样通道记为Uc输出电压为U3；

电流采样通道包括：第一电流采样通道记为Ia输出电流为I1，第二电流采样通道记为Ib输出电流为I2，第三电流采样通道记为Ic输出电流为I3；

三相四线制接线相序检测单元用于检测三相四线制接线方式下的故障；

三相四线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

如图7所示，约定以波形正半周的过零点作为过零点顺序判断依据，MCU通过SPI接口从计量芯片获取到采样信号波形原始数据，只需记录从正值到0或负值的变化时刻，根据三路采样信号的过零点变化时刻点则可得其过零点顺序。

三相四线制接线方式下，若电压过零点顺序依次为U1'→U2'→U3',则结合功率因数综合判断电压相序正常，若电流过零点I1→I2→I3，则结合功率因数综合判电流相序正常，例如三相之中两相错误是可以辨别，但三相均接错且是按1→2→3→1→2→3这样的顺序顺延则满足过零点顺序同时是满足角度限定就无法辨别。例如2→3→1或3→1→2。正常回路用电功率因数应在0.6以上，特殊负载特殊对待，三相用电回路负载类型一致则三相功率因数相互之间比较接近。如出现异常则可能电压-电流对应关系存在错误，亦相序存在错误；

三相四线制接线方式下，若采集到电流过零点顺序正常，电压异常，则通过模拟开关阵列选通调换输入的通路，使得输入到计量芯片引脚负荷过零点顺序及夹角，然后结合调整后的三相功率因数判断电压是否存在异常，若电压存在异常，则再次调整开关阵列通路使上一步输入到计量芯片引脚的采样信号依次顺移一个位置，再次计算功率因数，异常则再次顺移，顺移两次即可；

三相四线制接线方式下，若采集到电压过零点顺序正常，电流异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换，例如最终确认是调换了U1-U2，则在读取寄存器值时将A相和B相对应的寄存器值赋值时交换即可。即先调换电压相序使得同回路的电压-电流一一对应，这时即使电流本身接线相序存在错误，则只需在读取计量芯片寄存器取值时在做一次调换即可；

三相四线制接线方式下，若采集到电压、电流过零点顺序均异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换，调整装置表计至计算获得的总电测量计量参数正确，若分相的不对应，则电压-电流同时错误失去了判断基准，例如可能显示的A相数据可能是回路B相的，显示的B相数据可能是回路A相的。如果无需做分相计量则到这一步处理后也不影响使用，如果需要做分相计量，则需要使得显示的参数和实际的一致，可在现场使用钳式电流表或电能质量分析仪等仪器设备测量各相电流的值，与显示的作对照，然后通过配置将读取赋值时各相的值做调换即可；

结合功率因数总和判断，由于功率因数反映对应相电压与电流的夹角，结合功率因数是因为单独考察过零点顺序会存在疏漏。

三相三线制接线相序检测单元用于检测三相三线制接线方式下的故障；

三相三线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

如图8所示，两个波形的矢量图夹角体现在波形图空间上即两个信号的相位差，频率相等时的正弦波相位差：两波形波峰间距×2π/同一波形波峰间距。

U1'(t)＝A1sin(φ1(t))＝A1sin(ω1t+φ1)

U2'(t)＝A2sin(φ2(t))＝A2sin(ω2t+φ2)

△φ＝φ1(t)-φ2(t))＝(ω1t+φ1)-(ω2t+φ2)

因频率相同则有：△φ＝φ1-φ2

三相三线制接线方式下，第二电压采样通道输入接到第三电压采样通道接线端子作为Ua，Uc的参数点，这时电压相序检测按照电压U1'与电压U3'的夹角进行判断，若夹角在300度时，则电压相序正常，三相三线制下电流通过第一电流通道输入Ia，通过第三电流通道输入Ic，电流相序检测通过电流I1与电流I3的夹角进行判断，若I1与I3夹角在120度，则电流相序正常；

三相三线制接线方式下，若电流过零点顺序正常，电压异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路；

三相三线制接线方式下，若电压过零点顺序正常，电流异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路，再交换对应的寄存器赋值；

以上分析的情况中有一类情况也会到时电流相序检测错误，即电流互感器穿心方向穿反，这时只会影响过零点顺序，不影响功率因数值计算，这种只需要软件计算时对功率符号位做取反操作即可，假如电流采样互感器穿心接线穿反后测的功率是负数则取正即可，反之亦然。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了两个个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：包括，

电压采样单元，包括用于对电压信号进行采样的电压互感器，用于对电压信号进行滤波的电压滤波电路；

电流采样单元，包括用于对电流信号进行采样的电流互感器，用于对电流信号进行滤波的电流滤波电路；

模拟开关阵列单元，包括用于接收电压采样单元处理后的电压信号并通过模拟开关阵列接入计量芯片单元的电压模拟开关阵列，用于接收电流采样单元处理后的电流信号并直接接入计量芯片单元的电流模拟开关阵列；

计量芯片单元，包括用于接收电压信号和电流信号的，计量芯片通过SPI接口接入MCU，包括用于读取三相电参数及原始采样波形数据的寄存器，用于控制模拟开关阵列选通不同的开关通路的I2C接口，用于对相序及同相电压和电流进行调整的相位调整电路，用于测量电量参数并计算电量数据的电测量芯片；

MCU单元，包括用于处理DSP指令和浮点单元的ARM处理器。

2.根据权利要求1所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：

所述电压互感器用于采集电压信号；

所述电压滤波电路用于将采集的电压信号进行滤波处理；

电压采样信号经电压互感器采样及电压滤波电路将回路的电压信号转换为隔离的满足计量芯片单元输入范围的电压信号。

3.根据权利要求1所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：

所述电流互感器用于采集电流信号；

所述电流滤波电路用于将采集的电流信号进行滤波处理；

电流采样信号经电流互感器采样及电流滤波电路将回路的电流信号转换为隔离的满足计量芯片单元输入范围的电流信号。

4.根据权利要求1所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：

电压采样转换并处理后的电压信号先进行模拟开关阵列再接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

电流采样转换并后的电压信号直接接到计量芯片对应的三相电流采样输入引脚；

电压信号和电流信号进入计量芯片后，经芯片内部ADC采样处理计量后会提过3组电测量计量寄存器数据(电压、电流、功率、功率因数、电能等)，三相四线制接线方式下这3组就分别对应于A相、B相、C相的测量计量值。三相三线制接线方式下则1、3两组分别对应于AB线、CB线的测量计量值，第二组参数不使用。

5.根据权利要求1所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：

所述模拟开关阵列单元包括差分信号模拟开关芯片和模拟开关阵列，其中模拟开关阵列分为两组模拟开关，两组模拟开关分布于两个信号通道矩阵的各个交叉点，每组模拟开关独立开启和关闭进而动态连接差分信号通道，进而用于差分信号四进四出之间的动态交换和组合切换。

6.根据权利要求1所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置，其特征在于：

所述电测量芯片为三相电测量芯片，用于测量三相电压、电流、有功功率、无功功率、频率、有功电能和无功电能，所述电测量芯片开放了测量电压、电流原始数据，通过原始数据计算，对电压和电流谐波测量分析的要求。有两路SPI通信用于传输瞬时值，其中，一路低速SPI供电测数据传输，一路高速HSDC通信口，所述电测量芯片通过对瞬时值计算得出电压电流采样信号的过零点顺序及相邻信号的夹角。

7.一种三相接线相序错误检测及自动调整的方法，其基于权利要求1-6中任一项所述的一种三相接线相序错误检测及自动调整装置实现：

三相接线相序错误检测方法，包括三相四线制接线相序错误及处理方法和三相三相相序错误及处理方法；

所述电压采样通道包括：第一电压采样通道记为Ua输出电压为U1，第二电压采样通道记为Ub输出电压为U2，第三电压采样通道记为Uc输出电压为U3；

所述电流采样通道包括：第一电流采样通道记为Ia输出电流为I1，第二电流采样通道记为Ib输出电流为I2，第三电流采样通道记为Ic输出电流为I3；

所述三相四线制接线相序检测单元用于检测三相四线制接线方式下的故障；

所述三相四线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

三相四线制接线方式下，若电压过零点顺序依次为U1'→U2'→U3',则结合功率因数综合判断电压相序正常，若电流过零点I1→I2→I3，则结合功率因数综合判电流相序正常；

三相四线制接线方式下，若采集到电流过零点顺序正常，电压异常，则通过模拟开关阵列选通调换输入的通路，使得输入到计量芯片引脚负荷过零点顺序及夹角，然后结合调整后的三相功率因数判断电压是否存在异常，若电压存在异常，则再次调整开关阵列通路使上一步输入到计量芯片引脚的采样信号依次顺移一个位置，再次计算功率因数，异常则再次顺移，顺移两次即可；

三相四线制接线方式下，若采集到电压过零点顺序正常，电流异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换；

三相四线制接线方式下，若采集到电压、电流过零点顺序均异常，则调整模拟开关阵列使得电压过零点次序与电流的过零点顺序匹配，再检查各相的功率因数，异常则顺移直到正常。这时再将调整后的电压通路次序与调整前对比，确认调整调换的信号，再根据结果将计量芯片寄存器中读出的值相互做交换，调整装置表计至计算获得的总电测量计量参数正确，若分相的不对应，则电压-电流同时错误失去了判断基准；

所述结合功率因数总和判断，由于功率因数反映对应相电压与电流的夹角，结合功率因数是因为单独考察过零点顺序会存在疏漏。

8.根据权利要求7所述的一种三相接线相序错误检测方法，其特征在于：

所述三相三线制接线相序检测单元用于检测三相三线制接线方式下的故障；

所述三相三线制接线方式下的故障及处理方法，包括：

三相三线制接线方式下，第二电压采样通道输入接到第三电压采样通道接线端子作为Ua，Uc的参数点，这时电压相序检测按照电压U1'与电压U3'的夹角进行判断，若夹角在300度时，则电压相序正常，三相三线制下电流通过第一电流通道输入Ia，通过第三电流通道输入Ic，电流相序检测通过电流I1与电流I3的夹角进行判断，若I1与I3夹角在120度，则电流相序正常；

三相三线制接线方式下，若电流过零点顺序正常，电压异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路；

三相三线制接线方式下，若电压过零点顺序正常，电流异常，则调整开关阵列使得调换U1-U3的采样信号输出通路，再交换对应的寄存器赋值。