在未連接系統(tǒng)中性點(diǎn)或大地的情況下計(jì)算線對(duì)中性點(diǎn)電壓的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本文中所公開(kāi)的主題涉及計(jì)算電壓，并且更具體地涉及在未連接系統(tǒng)中性點(diǎn)或大 地（earth ground)的情況下計(jì)算線對(duì)中性點(diǎn)電壓。
【背景技術(shù)】
[0002] 典型的三相系統(tǒng)包括三個(gè)交流（"AC"）電壓，這三個(gè)交流電壓具有如50赫 茲（"Ηζ"）、60Η Ζ、400Ηζ等的基頻并且在時(shí)間上被偏移以使得三個(gè)相在一個(gè)周期內(nèi)間隔 120°。三相電力系統(tǒng)可以為三相負(fù)載以及單相負(fù)載供電。許多三相負(fù)載如電動(dòng)機(jī)在正常 操作條件下是平衡負(fù)載并且無(wú)需中性點(diǎn)連接。其他負(fù)載同樣可以不需要中性點(diǎn)連接，例如 在ΔΥ配置或△△配置中的變壓器的一次側(cè)。三相電力系統(tǒng)內(nèi)的電壓的測(cè)量出于如電力 品質(zhì)監(jiān)視、過(guò)流保護(hù)、電力監(jiān)視等的各種原因而會(huì)很重要。
[0003] -些三相電力系統(tǒng)具有能夠用于一些負(fù)載的中性點(diǎn)連接，而其他三相負(fù)載不具有 可用的中性點(diǎn)連接。電力系統(tǒng)通常具有也稱為接地導(dǎo)體的中性點(diǎn)與系統(tǒng)地如大地或相對(duì)于 結(jié)構(gòu)的地之間的連接。出于安全原因，通常標(biāo)記成綠色的或是裸銅體的接地導(dǎo)體與電力導(dǎo) 體一起延伸至負(fù)載。該接地導(dǎo)體可以被稱為安全地，并且通常與三相電力系統(tǒng)中被供電的 設(shè)備的結(jié)構(gòu)或架構(gòu)連接從而提供低阻抗故障電流路徑。安全地通常與中性點(diǎn)的電勢(shì)幾乎相 同，然而，當(dāng)有電流流入中性點(diǎn)時(shí)，從負(fù)載至通常位于系統(tǒng)的三相電源處的中性點(diǎn)與地連接 點(diǎn)的電壓降會(huì)很大。在故障狀況下，中性點(diǎn)與安全地之間的負(fù)載電壓會(huì)明顯地變化，從而通 過(guò)簡(jiǎn)單地測(cè)量線對(duì)地電壓來(lái)確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓會(huì)不準(zhǔn)確，尤其是在故障狀況下。
[0004] 一些三相電力系統(tǒng)與接地結(jié)構(gòu)隔離開(kāi)。例如，船舶中的一些三相電力系統(tǒng)與船舶 的接地結(jié)構(gòu)隔離開(kāi)。對(duì)于不具有可用的中性點(diǎn)的這樣的未接地系統(tǒng)中的負(fù)載，線對(duì)中性點(diǎn) 電壓測(cè)量不可用。出于各種原因，期望具有能夠用于無(wú)可用中性連接點(diǎn)的負(fù)載的并且能夠 用于浮地的三相電力系統(tǒng)的線對(duì)中性點(diǎn)電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 公開(kāi)了一種用于確定電壓的方法。裝置和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還執(zhí)行該方法的功能。 用于確定電壓的方法包括：測(cè)量三相電力系統(tǒng)中的相的三個(gè)線間電壓，其中，每個(gè)線間電壓 包括電壓大??；以及在具有原點(diǎn)的二維坐標(biāo)系上構(gòu)造包括被表示為相量的三個(gè)線間電壓的 相量三角形。第一相量V ab源于第一點(diǎn)處并且沿坐標(biāo)系的水平軸的方向延伸至原點(diǎn)，并且第 二相量vb。在原點(diǎn)與第二點(diǎn)之間延伸，第二點(diǎn)位于相對(duì)于所述原點(diǎn)的豎直及水平方向上。第 三相量第二點(diǎn)與第一點(diǎn)之間延伸。
[0006] 在一種實(shí)施方式中，所述方法包括添加第一線段，所述第一線段從將第二相量Vb。 二等分的點(diǎn)沿垂直于第二相量V b。的并且遠(yuǎn)離相量三角形的方向延伸。第一線段終止于第 三點(diǎn)處。在另一種實(shí)施方式中，所述方法包括添加第二線段，所述第二線段從將第三相量V ca 二等分的點(diǎn)沿垂直于第三相量Vea的并且遠(yuǎn)離相量三角形的方向延伸。第二線段終止于第 四點(diǎn)處。在一種實(shí)施方式中，所述方法包括添加從第三點(diǎn)至第一點(diǎn)的第三線段以及添加從 第四點(diǎn)至原點(diǎn)的第四線段，其中，第三線段與第四線段在中性點(diǎn)處相交。在另一種實(shí)施方式 中，所述方法包括確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓。線對(duì)中性點(diǎn)電壓包括從中性點(diǎn)至相量三角形的頂 點(diǎn)的線。
[0007] 在一種實(shí)施方式中，確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓可以包括：確定相A的相量Van的線對(duì)中 性點(diǎn)電壓，包括確定從中性點(diǎn)至第一點(diǎn)的線；確定相B的相量Vbn的線對(duì)中性點(diǎn)電壓，包括確 定從中性點(diǎn)至原點(diǎn)的線；和/或確定相C的相量Vm的線對(duì)中性點(diǎn)電壓，包括確定從中性點(diǎn) 至第二點(diǎn)的線。在另一種實(shí)施方式中，所述方法包括：確定相量V an的大小為：
[0013] 在一種實(shí)施方式中，第一點(diǎn)具有坐標(biāo)（xa，ya)，第二點(diǎn)具有坐標(biāo)（X。，y。)，并且 原點(diǎn)具有坐標(biāo)（x b，yb)，并且xa= V ab相量的大小，并且y a= 〇, X b= 〇并且y b= 〇，
其中，Vab是第一相量Vab的大 小，vb。是第二相量V b。的大小，并且V是第三相量V的大小。在一種實(shí)施方式中，第一線 段的長(zhǎng)度包括：第三相量Vra的大小先除以3的平方根再與1與所述第一線段的斜率的平方 之和的平方根相乘，并且第二線段的長(zhǎng)度包括：第二相量V b。的大小先除以3的平方根再與 1與所述第二線段的斜率的平方之和的平方根相乘。
[0014] 在另一種實(shí)施方式中，第一線段的長(zhǎng)度是：
O
[0018] 在一種實(shí)施方式中，第三點(diǎn)具有坐標(biāo)（xpbc，ypbJ，并且第四點(diǎn)具有坐標(biāo)（x pca，ypJ， 其中，

[0023] 在另一種實(shí)施方式中，中性點(diǎn)具有坐標(biāo)（xn，yn)，其中：
[0026] 在另一種實(shí)施方式中，如果y/J、于0,則y n= 0 ;并且如果y n大于或等于0且大于 y。，則yn= y。。在另一種實(shí)施方式中，如果χη小于0,則X n= 0 ;并且如果X n大于或等于0 且大于xa，則χη= X a，并且如果χη大于或等于0且小于或等于X Ji y。= y n，則χη= X -
[0027] 在一種實(shí)施方式中，第一線段的長(zhǎng)度包括第二相量Vb。的大小先乘以3的平方根再 除以2,所述第一線段的長(zhǎng)度表示在第二相量V b。上構(gòu)造的并且遠(yuǎn)離相量三角形延伸的第一 等邊三角形的高度，并且第二線段的長(zhǎng)度包括第三相量Vea的大小先乘以3的平方根再除 以2,所述第二線段的長(zhǎng)度表示在第三相量1 3上構(gòu)造的并且遠(yuǎn)離相量三角形延伸的第二等 邊三角形的高度。在另一種實(shí)施方式中，第三點(diǎn)具有坐標(biāo)（xpb。，y pb。)，并且第四點(diǎn)具有坐標(biāo)
[0032] 在另一種實(shí)施方式中，中性點(diǎn)具有坐標(biāo)（xn，yn)，其中：
[0035] 在一種實(shí)施方式中，在三相電力系統(tǒng)中的無(wú)中性點(diǎn)連接能夠用于測(cè)量的位置處測(cè) 量線間電壓。在另一種實(shí)施方式中，三相電力系統(tǒng)包括未接地電力系統(tǒng)。在另一種實(shí)施方 式中，三相電力系統(tǒng)包括不平衡電壓。在另一種實(shí)施方式中，第一相量V ab、第二相量Vbt^P 第三相量V J司隔120°。
[0036] 在一種實(shí)施方式中，一種用于確定電壓的裝置包括測(cè)量模塊，所述測(cè)量模塊測(cè)量 三相電力系統(tǒng)中的相的三個(gè)線間電壓，其中，每個(gè)線間電壓包括電壓大小。在一種實(shí)施方式 中，所述裝置包括三角形模塊，所述三角形模塊在具有原點(diǎn)的二維坐標(biāo)系上構(gòu)造具有被表 示為相量的所述三個(gè)線間電壓的相量三角形，其中，第一相量V ab源于第一點(diǎn)處并且沿坐標(biāo) 系的水平軸的方向延伸至原點(diǎn)，第二相量vb。在原點(diǎn)與第二點(diǎn)之間延伸，第二點(diǎn)處于相對(duì)于 原點(diǎn)的豎直及水平方向上，并且第三相量1 3在第二點(diǎn)與第一點(diǎn)之間延伸。
[0037] 在一種實(shí)施方式中，所述裝置包括第一線模塊，所述第一線模塊添加第一線段，所 述第一線段從將第二相量V b。二等分的點(diǎn)沿垂直于第二相量V b。的并且遠(yuǎn)離相量三角形的 方向延伸，第一線段終止于第三點(diǎn)處。在另一種實(shí)施方式中，所述裝置包括第二線模塊，所 述第二線模塊添加第二線段，所述第二線段從將第三相量V ea二等分的點(diǎn)沿垂直于第三相 量Vm的并且遠(yuǎn)離相量三角形的方向延伸。第二線段終止于第四點(diǎn)處。在一種實(shí)施方式中， 所述裝置包括：添加從第三點(diǎn)至第一點(diǎn)的第三線段的第三線模塊以及添加從第四點(diǎn)至原點(diǎn) 的第四線段的第四線模塊，其中，第三線段與第四線段在中性點(diǎn)處相交。在另一種實(shí)施方式 中，所述裝置包括確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓的線對(duì)中性點(diǎn)模塊。所述線對(duì)中性點(diǎn)電壓包括從中 性點(diǎn)至相量三角形的頂點(diǎn)的線。
[0038] 在一種實(shí)施方式中，線對(duì)中性點(diǎn)模塊通過(guò)以下來(lái)確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓：確定相A 的相量Van的線對(duì)中性點(diǎn)電壓，包括確定從中性點(diǎn)至第一點(diǎn)的線。在另一種實(shí)施方式中，線 對(duì)中性點(diǎn)模塊通過(guò)以下來(lái)確定線對(duì)中性點(diǎn)電壓：確定相B的相量V bn的線對(duì)中性點(diǎn)電壓，包 括確定從中性點(diǎn)至原點(diǎn)的線。在另一種實(shí)施方式中，線對(duì)中性點(diǎn)模塊通過(guò)以下來(lái)確定線對(duì) 中性點(diǎn)電壓：確定相C的相量V m的線對(duì)中性點(diǎn)電壓，包括確定從中性點(diǎn)至第二點(diǎn)的線。例 如，所述裝置可以包括線對(duì)中性點(diǎn)大小模塊，所述線對(duì)中性點(diǎn)大小模塊確定相量V an的大小 為：
[0042] 確定相量〇勺大小為：
[0044] 在一種實(shí)施方式中，第一點(diǎn)具有坐標(biāo)（xa，ya)，第二點(diǎn)具有坐標(biāo)（x。，y。）；并且原 點(diǎn)具有坐標(biāo)（x b，yb)，其中，xa= Vab相量的大小，并且y a= 〇, Xb= 〇并且y b= 〇 ;以及
Vab是第一相量Vab的大小，v b。是 第二相量Vb。的大小，并且V是第三相量V。3的大小。
[0045] 在一種實(shí)施方式中，第一線段的長(zhǎng)度包括：第三相量Vea的大小先除以3的平方根 再與1與第一線段的斜率的平方之和的平方根相乘，并且所述第二線段的長(zhǎng)度包括：第二 相量v b。的大小先除以3的平方根并再與1與第二線段的斜率的平方之和的平方根相乘。
[0046] 在另一種實(shí)施方式中，第三點(diǎn)具有坐標(biāo)（xpb。，ypb。），并且第四點(diǎn)具有坐標(biāo)（x pca， 5Va)，其中，
[0054] 在一種實(shí)施方式中，如果yn小于(^則丫。= 0 ;并且如果丫。大于或等于0且大于y。， 則yn= y。。在另一種實(shí)施方式中，如果χ/j、于〇,則X n= 〇 ;并且如果X n大于或等于〇且 大于xa，則χη= X ^并且如果X n大于或等于0且小于或等于X Ji y。= y n，則χη= X -
[0055] 在一種實(shí)施方式中，第一線段的長(zhǎng)度包括：第二相量Vb。的大小先乘以3的平方根 再除以2,第一線段的長(zhǎng)度表示在第二相量V b。上構(gòu)造的并且遠(yuǎn)離相量三角形延伸的第一 等邊三角形的高度，并且第二線段的長(zhǎng)度包括：第三相量Vea的大小先乘以3的平方根再除 以2,第二線段的長(zhǎng)度表示在第三相量V ea上構(gòu)造的并且遠(yuǎn)離相量三角形延伸的第二等邊三 角形的高度。例如，第三點(diǎn)可以具有坐標(biāo)（Xpb。，ypb。)，并且所述第四點(diǎn)可以具有坐標(biāo)〇V a， yPJ，其中：
[0063] 在另一種實(shí)施方式中，所述裝置包括計(jì)量器，其中，所述計(jì)量器包括測(cè)量模塊。在 另一種實(shí)施方式中，所述裝置包括處理器，所述處理器執(zhí)行測(cè)量模塊、三角形模