三相电流记录及平衡分析的方法(怎样测三相电流平衡)

在农村低压电网的配电系统中，由于采用三相供电，而实际用户单相负荷较多，往往存在三相电力负荷不平衡运行现象，导致配电变压器损耗及线损的增加，严重时甚至线路烧断、变压器烧毁，带来电网可靠性和稳定性的下降。在配电变压器运行的管理中，为了检测实际三相电力负荷(电流)的不平衡程度，以便及时采取有效控制措施，需要定期对三相负荷的电流值进行采集分析，以便为调整三相负荷平衡提供科学准确的依据。目前在农村低压配电系统的管理中，通常采取农电工定期到配电室(台区)观察并手抄三相电流值的方法。该方法存在以下不足之处：1、抄表工作量大，费时费力，工作效率低，容易出错。

2、随意性大，不科学。因为家庭照明等家用电器与农村加工设备等用电时间不统一，电工上班时间大都在白天，抄表时间也不固定，可能遇到该相负荷的高峰或低谷，不能准确、完整地反映低压配电系统的三相线路负荷的分配情况。

3、数据采集间隔过大，数据样本过少。

4、数据分析对比不直观形象，难于描述和反映三相线路的负荷分配情况。

问题拆分

1.一种三相电流记录及平衡分析的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)配电室连续检测并存储三相电流值数据；(2)定期取回三相电流值存储数据；(3)利用安装有三相电流分析软件的电脑读出并处理三相电流值数据；(4)计算三相电流不平衡率；(5)得到按设备号和检测时间标志的数据表单、三相电流变化曲线及三相电流不平衡率变化曲线；(6)查询并综合分析上述数据、曲线以获知各个配电室或台区在不同时间段的三相电力负荷不平衡程度。

2.一种三相电流记录及平衡分析装置，包括三相电流检测存储装置和上位机；所述三相电流检测存储装置包括检测单元、存储单元、显示单元、参数设置单元、电源单元和微处理器单元，其中所述检测单元、存储单元、显示单元、参数设置单元分别同微处理器单元连接，电源单元分别同检测单元、存储单元、显示单元、参数设置单元和微处理器单元连接并为其提供工作电源；所述上位机为安装有三相电流分析软件的电脑。

3.按照权利要求2所述的三相电流记录及平衡分析装置，其特征是所述的存储单元采用U盘。

4.按照权利要求2所述的三相电流记录及平衡分析装置，其特征是所述的上位机为台式电脑、便携式笔记本电脑或掌上电脑PDA。

问题解决

三相电流记录及平衡分析方法的工作流程图中：首先将三相电流检测存储装置安装在各个配电室或台区，连续检测三相电流值并将数据存储在微处理器中；农电工定期到各个配电室或台区拷贝或取回三相电流值存储数据；在安装有三相电流分析软件的电脑上，利用三相电流分析软件读出并处理三相电流值数据，计算出三相电流不平衡率，并得到按设备号和检测时间标志的三相电流及三相电流不平衡率数据表单、三相电流变化曲线及三相电流不平衡率变化曲线；负责农网线损管理的工作人员查询并综合分析上述数据、曲线，既可获知各个配电室或台区在不同时间段的三相电力负荷不平衡程度。

图2三相电流记录及平衡分析装置的结构原理方框图中：三相电流记录及平衡分析装置包括三相电流检测存储装置和上位机。其中三相电流检测存储装置包括检测单元、存储单元、显示单元、参数设置单元、微处理器单元和电源单元(图中未画出)，所述检测单元完成采集处理三相电流信号并将三相电流信号输入到微处理器单元，微处理器单元对输入的三相电流信号进行A/D模数转换及运算处理并格式化成文本文件后输出到存储单元进行存储，同时输出到显示单元进行显示，参数设置单元完成对微处理器单元相关采集参数的设定，电源单元为三相电流检测存储装置各功能单元提供直流工作电源；上位机包括电脑及电脑中安装运行的三相电流分析软件，完成读取三相电流检测存储装置存储的三相电流数据并进行分析、计算、显示、查询及处理。

图3三相电流记录及平衡分析装置实施例的结构原理方框图中，三相电流检测存储装置12采用高精度钳型电流互感器检测采集电网三相供电电流信号，其中附图标记分别为1、2、3的互感器A、互感器B和互感器C分别采集A、B、C三相电流信号，依次经过附图标记分别为4、5、6的运算放大器A、运算放大器B、运算放大器C进行信号的线型化放大和调理后，输入到单片机7进行A/D模数转换并进行运算处理，然后在显示屏9上显示出该设备号的三相电流值及采集日期、时间，参数设置键盘8用于采集日期、时间、采集存储周期等参数的设置，电源模块11将单相交流220V电源整流为直流工作电源后提供给三相电流检测存储装置；显示屏9采用大屏幕液晶屏，运算放大器A、运算放大器B、运算放大器C采用高精度、低漂移运算放大器LM324，也可采用集成多个运算放大器的芯片；单片机7采用高速16位单片机MSP430F1232，通过编程实现对三相电流信号的运算处理，单片机7主板驱动通用USB接口模块，可外接U盘并将三相电流数据以标准的文本格式按设备号和检测时间标志后定时储存到U盘上，U盘采用的存储介质为闪存即Flash Memory，只需接到USB接口就可独立地存储读写数据；当农电工定期到各个配电室或台区拷贝或更换U盘取回三相电流值存储数据后，即可利用上位机12的USB接口读取U盘内所存储“模块数据”文件并转换成数据库格式，进行三相电流不平衡率计算，得到按设备号和检测时间标志的三相电流及三相电流不平衡率数据表单并显示三相电流变化曲线以及三相电流不平衡率变化曲线。数据表单横向表格分别以“设备号”、“检测时间”、“A相电流”、“B相电流”、“C相电流”、“电流不平衡率”为标题，竖向表格按设备号和某年某月某日某时某分标记的日期时间，参照采集周期如1分钟为间隔连续列出三相电流及三相电流不平衡率数据，线损分析管理人员可以非常方便直观地对上述数据进行分析、统计、查询、处理，也可导出到标准的EXCEL电子表格文件，以供传送上报和打印；上位机12可以采用安装有三相电流分析软件的台式电脑或便携式笔记本电脑，也可采用内嵌三相电流分析软件的掌上电脑PDA，当上位机12采用便携式笔记本电脑或掌上电脑PDA时，可利用其USB接口直接拷贝三相电流记录及平衡分析装置U盘内存储数据，还可直接在配电室就地运行三相电流分析软件，进行三相电力负荷不平衡的分析判断并及时进行调整，以减少三相电力负荷不平衡率，改善供电质量。

三相电流检测存储装置的电流测量由于采用了电流检测范围0-1000A、精度达0.5级的钳形电流互感器，安装拆卸十分方便，这样电工就可以在各个配电室间巡回监测，既提高了工作质量，又提高工作效率；高性能单片机芯片和160×80汉字大屏幕液晶显示器在实时检测并显示测试值的同时，还可每隔一定的时间(间隔时间可设置)记录并存储一组三相电流值并以文本格式存入U盘，可连续存储不少于一年(由U盘容量决定)的数据。

三相电流检测存储装置可以24小时全天候对三相电流跟踪监测，并将其存贮到U盘中，电工可根据需要半个月或一个月将U盘取回来或拷贝回来，将数据转存到上位机上，由上位机软件程序将数据读出来，计算出三相不平衡度，并将三相电流和三相不平衡度的大小用曲线的形式直观地表示出来，从而为电工调整负荷提供科学的依据。

图4三相电流分析软件的功能及其工作流程示意图中：在安装有三相电流分析软件的电脑上点击“三相电流分析系统”图标，双击运行进入程序界面；将存放采集数据的U盘插入电脑的USB接口，点击“读取数据”菜单，找到U盘的盘符路径及名为“模块数据”的文件并点击“打开”；此时开始读取采集数据到程序中，程序自动按公式：三相电流不平衡率＝(三相电流矢量和/三相电流标量和)*100％计算出三相电流不平衡率并依次按“设备号”、“检测时间”、“A相电流”、“B相电流”、“C相电流”、“电流不平衡率”生成一个依数据采集周期间隔顺序和设备号顺序填充的数据表单并可以拖动滚动条按时间顺序进行浏览；同时以时间为横坐标、电流幅值为纵坐标生成三相电流曲线，点击“三相电流曲线”可以按每天察看该天24小时的三相电流变化；以时间为横坐标、电流不平衡率为纵坐标生成三相电流不平衡率曲线，点击“不平衡率曲线”菜单可以按每天察看该天24小时的不平衡率变化曲线；程序同时给出数据查询、分析、导出的操作提示，点击“数据查询”，可以按日期、时间段、电流不平衡率查询所关心的数据，点击“导至EXCEL”可将读入的原始数据或按条件查询到的数据导出成标准的EXCEL格式，点击“全部数据”可察看所有的采集数据。

本发明实现了农村电网三相电流的微机自动长时检测记录，通过功能强大的上位机软件直观显示三相电流及不平衡率变化曲线，科学准确，使广大农电工摆脱了费时费力的传统手工记录电流值作业方式，实现了农村低压配电系统线损控制的微机分析和管理，可广泛应用于农村低压电网配电系统三相负荷不平衡的分析调整及电网线损的控制管理。

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