三相缺相相序保護器原理分析:
相序檢測原理圖
設三相電源分別為UA,UB,UC,經過電阻R接入到保護器,保護器內部由三個元器件對接入電壓進行檢測,分別是電容C接到A相,電阻R1接到B相,電阻R2接到C相。
檢測三個元器件的電壓UaNo, UbNo, UcNo,根據三個元器件的電壓值就可以判斷是否發生了電壓相序故障。
1 當發生缺相時,對應的元器件不流過電流,因此,與發生缺相相連線的元器件,如果是電阻器,則電阻兩端的電壓為0V。如果是電容器,可透過檢測電容電流為0A判斷,可知,缺相是一種非常好判斷的故障。
2 當發生相序錯誤時,三個元器件的端電壓必然與相序正常情況下元器件端電壓不同。透過判斷元器件兩端的電壓變化情況即可判斷相序是否正常。
根據KCL,KVL理論可求解三個元器件的電壓值:
運用復阻抗方法表示電容阻抗為1/Cω,應用節點電壓法,列寫KCL方程:
用相量表示電壓,
令UA=220∠0 V,UB=220∠240 V,UC=220∠120 V,
R=10K,1/ Cω=R1=R2=1K,帶入公式中,計算Unon:
知道了中心點電壓後,就可以求出電阻R1兩端的電壓:
同樣的方式,可求出R2兩端的電壓:
這裡假設電容所接的一相為A相,當相序正常情況下,電阻R1所接的B相電壓,對應的R1兩端電壓幅值為25.565V,電阻R2所接的C相電壓,對應的R2兩端電壓幅值為15V,可見電阻R1兩端的電壓大於電阻R2兩端的電壓;而當相序反向的時候,會使得電阻R2兩端的電壓大於電阻R1兩端的電壓。這樣就可以透過簡單的阻容網路判斷電壓的相序。
當然不是,有些裝置可以就地取材來判斷相序,比如併網用逆變器裝置。
併網用逆變器裝置由於自身具有采樣網側電壓的需求,因此,透過數字處理器(DSP)已經知道了三相電壓的大小,那麼是否存在一種方法來計算是否電網存在缺相和相序錯誤,下面來介紹一種軟體檢測電壓缺相的方法:
三相電壓從靜止座標變換到旋轉座標,可獲得直流電壓Ud+,即三相交流電壓的正序分量幅值。當三相電壓相序反向時,旋轉座標的正序直流電壓分量為0,而負序直流電壓分量的幅值Ud-等於當三相電壓相序正常情況下的Ud+值。這樣,僅僅透過軟體計算就完全可以知道是否發生了相序錯誤。
什麼是靜止座標:簡單講,就是變數按時間順序進行變化,座標軸不變化。
三相交流電壓是隨著時間按正弦波的形式變化的物理量,可以用幅相座標曲線表示。橫軸為相角ωt座標軸,角度隨時間做線性變化,縱軸為幅值座標軸,幅值隨著角度按正弦規律變化。
如果把ωt包含在座標軸變數裡,那麼這個關於ωt的時間座標,就變化為關於αβ的兩相靜止座標,兩相靜止座標中αβ都是關於ωt的函式變數。
如果把一個正弦波電壓量u表示成復指數形式:
那麼,復指數形式電壓的實部就是該正弦波電壓量,虛部是與正弦波電壓成90度關係的電壓量。把橫座標定義為α軸,表示實部值,縱座標定義為β軸表示虛部值,這個新的座標就是兩相靜止座標。那麼,Ua的幅值只在α軸上變化,此時,如果把Ub和Uc兩個電壓也在一個座標下表示,那麼,就得到了三相電壓的兩相靜止座標表示方式。
假設Ua初相角為0度,Ub初相角滯後Ua120度,Uc初相角超前Ua120度,那麼,他們在兩相靜止座標空間上按順時針排列。任意時刻,三相電壓都能夠合成一個電壓向量,而合成電壓也是按逆時針方向旋轉的相量。
如果把這個合成電壓向量當做旋轉座標的d軸,把與d軸垂直的軸當做q軸,那麼就得到了兩相靜止座標到旋轉座標的轉換。顯然Ud相對於旋轉座標的d軸是靜止的,而旋轉座標d軸相對於α軸是旋轉的,即旋轉座標是座標軸在旋轉。
因此,如果座標中沒有正序分量進行旋轉,只存在負序分量旋轉,則Ud+=0,只有負序旋轉電壓Ud-。
透過程式計算Ud-,即可判斷是否發生了相序翻轉。
三相缺相相序保護器原理分析:
相序檢測原理圖
設三相電源分別為UA,UB,UC,經過電阻R接入到保護器,保護器內部由三個元器件對接入電壓進行檢測,分別是電容C接到A相,電阻R1接到B相,電阻R2接到C相。
檢測三個元器件的電壓UaNo, UbNo, UcNo,根據三個元器件的電壓值就可以判斷是否發生了電壓相序故障。
1 當發生缺相時,對應的元器件不流過電流,因此,與發生缺相相連線的元器件,如果是電阻器,則電阻兩端的電壓為0V。如果是電容器,可透過檢測電容電流為0A判斷,可知,缺相是一種非常好判斷的故障。
2 當發生相序錯誤時,三個元器件的端電壓必然與相序正常情況下元器件端電壓不同。透過判斷元器件兩端的電壓變化情況即可判斷相序是否正常。
根據KCL,KVL理論可求解三個元器件的電壓值:
運用復阻抗方法表示電容阻抗為1/Cω,應用節點電壓法,列寫KCL方程:
用相量表示電壓,
令UA=220∠0 V,UB=220∠240 V,UC=220∠120 V,
R=10K,1/ Cω=R1=R2=1K,帶入公式中,計算Unon:
知道了中心點電壓後,就可以求出電阻R1兩端的電壓:
同樣的方式,可求出R2兩端的電壓:
這裡假設電容所接的一相為A相,當相序正常情況下,電阻R1所接的B相電壓,對應的R1兩端電壓幅值為25.565V,電阻R2所接的C相電壓,對應的R2兩端電壓幅值為15V,可見電阻R1兩端的電壓大於電阻R2兩端的電壓;而當相序反向的時候,會使得電阻R2兩端的電壓大於電阻R1兩端的電壓。這樣就可以透過簡單的阻容網路判斷電壓的相序。
當然不是,有些裝置可以就地取材來判斷相序,比如併網用逆變器裝置。
併網用逆變器裝置由於自身具有采樣網側電壓的需求,因此,透過數字處理器(DSP)已經知道了三相電壓的大小,那麼是否存在一種方法來計算是否電網存在缺相和相序錯誤,下面來介紹一種軟體檢測電壓缺相的方法:
三相電壓從靜止座標變換到旋轉座標,可獲得直流電壓Ud+,即三相交流電壓的正序分量幅值。當三相電壓相序反向時,旋轉座標的正序直流電壓分量為0,而負序直流電壓分量的幅值Ud-等於當三相電壓相序正常情況下的Ud+值。這樣,僅僅透過軟體計算就完全可以知道是否發生了相序錯誤。
什麼是靜止座標:簡單講,就是變數按時間順序進行變化,座標軸不變化。
三相交流電壓是隨著時間按正弦波的形式變化的物理量,可以用幅相座標曲線表示。橫軸為相角ωt座標軸,角度隨時間做線性變化,縱軸為幅值座標軸,幅值隨著角度按正弦規律變化。
如果把ωt包含在座標軸變數裡,那麼這個關於ωt的時間座標,就變化為關於αβ的兩相靜止座標,兩相靜止座標中αβ都是關於ωt的函式變數。
如果把一個正弦波電壓量u表示成復指數形式:
那麼,復指數形式電壓的實部就是該正弦波電壓量,虛部是與正弦波電壓成90度關係的電壓量。把橫座標定義為α軸,表示實部值,縱座標定義為β軸表示虛部值,這個新的座標就是兩相靜止座標。那麼,Ua的幅值只在α軸上變化,此時,如果把Ub和Uc兩個電壓也在一個座標下表示,那麼,就得到了三相電壓的兩相靜止座標表示方式。
假設Ua初相角為0度,Ub初相角滯後Ua120度,Uc初相角超前Ua120度,那麼,他們在兩相靜止座標空間上按順時針排列。任意時刻,三相電壓都能夠合成一個電壓向量,而合成電壓也是按逆時針方向旋轉的相量。
如果把這個合成電壓向量當做旋轉座標的d軸,把與d軸垂直的軸當做q軸,那麼就得到了兩相靜止座標到旋轉座標的轉換。顯然Ud相對於旋轉座標的d軸是靜止的,而旋轉座標d軸相對於α軸是旋轉的,即旋轉座標是座標軸在旋轉。
因此,如果座標中沒有正序分量進行旋轉,只存在負序分量旋轉,則Ud+=0,只有負序旋轉電壓Ud-。
透過程式計算Ud-,即可判斷是否發生了相序翻轉。