[发明专利]一种批量监测并自动判断三相三线错误接线的方法

权利要求书

1.一种批量监测并自动判断三相三线错误接线的方法，其特征在于所述方法包含有依次进行的以下步骤：

第10步，获取数据：先在电力用户用电信息采集系统中，通过批量巡测的方式获取电能表测量的源数据，所述源数据是指在采集系统中批量巡测“电压数据块、电流数据块、相角数据块和电表运行状态字”四个数据项后直接下载的数据，其文件名为export.csv，源数据中每个采集对象至少包含有以下数据：A相电压、B相电压、C相电压，A相电流、B相电流、C相电流，A相相角、B相相角、C相相角，电压逆相序发生故障或无故障，地址码、终端名称、采集对象，并将该文件存放于“电能计量装置错误接线判断”文件夹中，在该文件夹中新建一个“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件；然后以源数据文件export.csv为基础，利用EXCEL提取有用数据至“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件中，该文件中有数据提取工作表TQ、格式转换工作表GS、数据源工作表TQ3-3，数据源工作表TQ3-3中每个采集对象对应一条数据记录，包含有以下字段：地址码、终端名称、采集对象、相位角相序、电流(I₁、I₃)、电压(U₁₂、U₃₂),所述U₁₂是指电能表第一元件电压回路的电压，即源数据中的A相电压，所述U₃₂是指电能表第二元件电压回路的电压，即源数据中的C相电压，所述I₁是指流入电能表第一元件电流回路的进线电流，即源数据中的A相电流，所述I₃是指流入电能表第二元件电流回路的进线电流，即源数据中的C相电流，所述是指电能表第一元件的电压与电流的相位角，即源数据中的A相相角，所述是指电能表第二元件的电压与电流的相位角，即源数据中的C相相角，所述相序是指电能表从左至右的123三个电压端子接入的电压相序，数据源表中电压相序为正相序即指源数据中所述电压逆相序无故障，数据源表中电压相序为逆相序即指源数据中所述电压逆相序发生故障；

用字符提取函数MID提取源数据export.csv文件中的有用字符至数据提取工作表TQ中，其方法为：在数据提取工作表TQ中单元格H3输入＝IFERROR(VALUE(MID(export.csv！$G2,FIND(@,SUBSTITUTE(export.csv！$G2,:,@,1))+2,5)),)，每个采集对象仍有四条数据记录；用OFFSET、ROW函数将数据提取工作表TQ格式转换为格式转换工作表GS格式,使每个采集对象只有一条数据记录，其方法为：在格式转换工作表GS中单元格L3中输入＝OFFSET(TQ！$H$3,4*(ROW(TQ！H1)-1),,)，在格式转换工作表GS中单元格I3中输入＝OFFSET(TQ！$H$4,4*(ROW(TQ！E1)-1),,)，将数据提取工作表TQ单元格H3、H4中的数据移至格式转换工作表GS单元格L3、I3中，实现四条数据记录格式转换为一条数据记录格式；在格式转换工作表GS中有三相三线和三相四线电能表数据，还需用INDEX、SMALL函数将格式转换工作表GS中的三相三线和三相四线数据分开，其方法为：在数据源工作表TQ3-3中单元格J4输入＝IFERROR(INDEX(GS！L:L,SMALL(IF(NOT((GS！$L$3:$L$1000120)+(GS！$L$3:$L$1000＝)+(GS！$I$3:$I$1000＝0)),ROW(GS！$3:$1000)),ROW(GS！L1))),)，其中，格式转换工作表GS中L列数据为电压U12或U1的值，I列数据为电流I1的值，所列函数语句的含义为：如果L列数据小于120且非空，I列数据不等于零，则返回满足条件的行号，再用SMALL函数取数并填充数据，用INDEX定位对应L列数据的位置，这样可将三相三线电能表数据单独提取出来，存放在数据源工作表TQ3-3中；

第11步，生成相量图：在“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件中新建一个名为“操作界面3-3”的工作表，在该工作表中利用EXCEL办公软件图表功能生成相量图，所述相量是用来表示正弦交流电的一种方法，类似于物理学中的矢量，有大小有方向，其大小等于正弦交流电的有效值，其方向用正弦交流电的初相位表示，所述相量图是以垂直向上方向的电压相量为基准，在直角坐标图中将相量绘制出来的图形，相量图可直观呈现电能表接入的电压相量电流相量及其相位关系用于工作人员比较判断接线是否错误；

第111步，生成电压相量图，所述电压相量包含线电压以及三相电压其中在电力系统中，三相电压一般是对称的，即大小相等，相位互差120°，生成电压相量图的方法为：以为基准，即设相电压U1＝U2＝U3＝1，则线电压U12＝U32＝1.732，如果电压为正相序，因超前的相位角为120°，则因超前的相位角为240°，则因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为330°，故因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为270°，故由此计算各电压相量的坐标值；

如果电压为逆相序，因超前的相位角为240°则因超前的相位角为120°，则因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为30°，故因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为90°，故由此计算各电压相量的坐标值；

第112步，生成电流相量图，所述电流相量包含需利用数据源表中的值绘制，生成电流相量图的方法为：以为基准，即设电流I1＝I3＝0.6，如果电压为正相序，在相量图中，根据111步计算结果，因即超前的相位角为330°或超前的相位角为30°，即相对于电流相量而言，则同理，根据111步计算结果，因即超前的相位角为270°或超前的相位角为90°，即相对于电流相量而言，则由此计算各电流相量的坐标值；

同理，如果电压为逆相序，在相量图中，根据111步计算结果，因即超前的相位角为30°，即相对于电流相量而言，则或同理，根据111步计算结果，因即超前的相位角为90°，即相对于电流相量而言，则由此计算各电流相量的坐标值；

第12步：判定电压相序：

(1)数据源表中的电压相序只是正相序或逆相序，正相序有abc、bca、cab三种形态，逆相序有acb、cba、bac三种形态，所述电压相序是指三相三线电能表从左至右的三个电压接线端子U1、U2、U3与电压互感器引入的三个电压端子Ua、Ub、Uc之间的对应关系；

(2)制作电压相序与相位角关系表，所述相位角是指其中需要利用数据源表中的计算求得，有60°、120°、240°、300°四个值，计算方法为：当电压相序为正相序时，先计算的值，若则若则当电压相序为逆相序时，先计算的值，若则若则计算得到的值近似等于60°、120°、240°或300°，则利用EXCEL逻辑判断函数IF将其转换为60°、120°、240°或300°的定值，其方法为：若计算得到的值在K3单元格，在J3单元格输入“＝IF($K$390,60,IF(AND($K$390,$K$3180),120,IF(AND($K$3180,$K$3270),240,IF($K$3270,300))))”，则在J3单元格可得到的定值；

(3)依据三个条件正(逆)相序确定电压相序的具体形态，所述判断方法为：根据电压相序与相位角关系表，已知数据源表中的值、电压相序(正或逆)及第12步(2)计算得到的的值，确定电压相序的具体形态；

第13步：判定电流相序及极性：

(1)制作电流相序及极性与相位角电压相序关系表，所述电流相序是指电流互感器的二次电流接入电能表第一、第二元件电流回路的顺序，即与电流的对应关系；所述电流极性是指电流互感器的二次电流或与流入电能表的电流或的方向是否一致，若不一致，通常称为电流互感器的极性接反；

(2)依据三个条件电压相序确定电流相序及极性，所述判断方法为：根据电流相序及极性与相位角电压相序关系表，已知数据源表中的值、第12步(2)计算得到的的值及第12步(3)判定的电压相序具体形态，确定电流相序及极性；

第20步，完成判断，第12步完成电压相序的判定，第13步完成电流相序及极性的判定后，即完成电能计量装置错误接线形式的判定，由此可以知晓电能计量装置接线错在何处。

2.一种批量监测并自动判断三相三线错误接线的方法，其特征在于所述方法包含有依次进行的以下步骤：

第10步，获取数据：先在电力用户用电信息采集系统中，通过批量巡测的方式获取电能表测量的源数据，所述源数据是指在采集系统中批量巡测“电压数据块、电流数据块、相角数据块和电表运行状态字”四个数据项后直接下载的数据，其文件名为export.csv，源数据中每个采集对象至少包含有以下数据：A相电压、B相电压、C相电压，A相电流、B相电流、C相电流，A相相角、B相相角、C相相角，电压逆相序发生故障或无故障，地址码、终端名称、采集对象，并将该文件存放于“电能计量装置错误接线判断”文件夹中，在该文件夹中新建一个“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件；然后以源数据文件export.csv为基础，利用EXCEL提取有用数据至“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件中，该文件中有数据提取工作表TQ、格式转换工作表GS、数据源工作表TQ3-3，数据源工作表TQ3-3中每个采集对象对应一条数据记录，包含有以下字段：地址码、终端名称、采集对象、相位角相序、电流(I₁、I₃)、电压(U₁₂、U₃₂),所述U₁₂是指电能表第一元件电压回路的电压，即源数据中的A相电压，所述U₃₂是指电能表第二元件电压回路的电压，即源数据中的C相电压，所述I₁是指流入电能表第一元件电流回路的进线电流，即源数据中的A相电流，所述I₃是指流入电能表第二元件电流回路的进线电流，即源数据中的C相电流，所述是指电能表第一元件的电压与电流的相位角，即源数据中的A相相角，所述是指电能表第二元件的电压与电流的相位角，即源数据中的C相相角，所述相序是指电能表从左至右的123三个电压端子接入的电压相序，数据源表中电压相序为正相序即指源数据中所述电压逆相序无故障，数据源表中电压相序为逆相序即指源数据中所述电压逆相序发生故障；

用字符提取函数MID提取源数据export.csv文件中的有用字符至数据提取工作表TQ中，其方法为：在数据提取工作表TQ中单元格H3输入＝IFERROR(VALUE(MID(export.csv！$G2,FIND(@,SUBSTITUTE(export.csv！$G2,:,@,1))+2,5)),)，每个采集对象仍有四条数据记录；用OFFSET、ROW函数将数据提取工作表TQ格式转换为格式转换工作表GS格式,使每个采集对象只有一条数据记录，其方法为：在格式转换工作表GS中单元格L3中输入＝OFFSET(TQ！$H$3,4*(ROW(TQ！H1)-1),,)，在格式转换工作表GS中单元格I3中输入＝OFFSET(TQ！$H$4,4*(ROW(TQ！E1)-1),,)，将数据提取工作表TQ单元格H3、H4中的数据移至格式转换工作表GS单元格L3、I3中，实现四条数据记录格式转换为一条数据记录格式；在格式转换工作表GS中有三相三线和三相四线电能表数据，还需用INDEX、SMALL函数将格式转换工作表GS中的三相三线和三相四线数据分开，其方法为：在数据源工作表TQ3-3中单元格J4输入＝IFERROR(INDEX(GS！L:L,SMALL(IF(NOT((GS！$L$3:$L$1000120)+(GS！$L$3:$L$1000＝)+(GS！$I$3:$I$1000＝0)),ROW(GS！$3:$1000)),ROW(GS！L1))),)，其中，格式转换工作表GS中L列数据为电压U12或U1的值，I列数据为电流I1的值，所列函数语句的含义为：如果L列数据小于120且非空，I列数据不等于零，则返回满足条件的行号，再用SMALL函数取数并填充数据，用INDEX定位对应L列数据的位置，这样可将三相三线电能表数据单独提取出来，存放在数据源工作表TQ3-3中；

第11步，生成相量图：在“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件中新建一个名为“操作界面3-3”的工作表，在该工作表中利用EXCEL办公软件图表功能生成相量图，所述相量是用来表示正弦交流电的一种方法，类似于物理学中的矢量，有大小有方向，其大小等于正弦交流电的有效值，其方向用正弦交流电的初相位表示，所述相量图是以垂直向上方向的电压相量为基准，在直角坐标图中将相量绘制出来的图形，相量图可直观呈现电能表接入的电压相量电流相量及其相位关系用于工作人员比较判断接线是否错误；

第111步，生成电压相量图，所述电压相量包含线电压以及三相电压其中在电力系统中，三相电压一般是对称的，即大小相等，相位互差120°，生成电压相量图的方法为：以为基准，即设相电压U1＝U2＝U3＝1，则线电压U12＝U32＝1.732，如果电压为正相序，因超前的相位角为120°，则因超前的相位角为240°，则因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为330°，故因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为270°，故由此计算各电压相量的坐标值；

如果电压为逆相序，因超前的相位角为240°则因超前的相位角为120°，则因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为30°，故因通过作相量图或计算可得出超前的相位角为90°，故由此计算各电压相量的坐标值；

第112步，生成电流相量图，所述电流相量包含需利用数据源表中的值绘制，生成电流相量图的方法为：以为基准，即设电流I1＝I3＝0.6，如果电压为正相序，在相量图中，根据111步计算结果，因即超前的相位角为330°或超前的相位角为30°，即相对于电流相量而言，则同理，根据111步计算结果，因即超前的相位角为270°或超前的相位角为90°，即相对于电流相量i3而言，则由此计算各电流相量的坐标值；

同理，如果电压为逆相序，在相量图中，根据111步计算结果，因即超前的相位角为30°，即相对于电流相量i1而言，则或同理，根据111步计算结果，因即超前的相位角为90°，即相对于电流相量i3而言，则由此计算各电流相量的坐标值；

第12步：判定电压相序：

(1)数据源表中的电压相序只是正相序或逆相序，正相序有abc、bca、cab三种形态，逆相序有acb、cba、bac三种形态，所述电压相序是指三相三线电能表从左至右的三个电压接线端子U1、U2、U3与电压互感器引入的三个电压端子Ua、Ub、Uc之间的对应关系；

(2)制作电压相序与相位角关系表，所述相位角是指其中需要利用数据源表中的计算求得，有60°、120°、240°、300°四个值，计算方法为：当电压相序为正相序时，先计算的值，若则若则当电压相序为逆相序时，先计算的值，若则若则计算得到的值近似等于60°、120°、240°或300°，则利用EXCEL逻辑判断函数IF将其转换为60°、120°、240°或300°的定值，其方法为：若计算得到的值在K3单元格，在J3单元格输入“＝IF($K$390,60,IF(AND($K$390,$K$3180),120,IF(AND($K$3180,$K$3270),240,IF($K$3270,300))))”，则在J3单元格可得到的定值；

(3)依据三个条件正(逆)相序确定电压相序的具体形态，所述判断方法为：根据电压相序与相位角关系表，已知数据源表中的值、电压相序(正或逆)及第12步(2)计算得到的的值，确定电压相序的具体形态；

第13步：判定电流相序及极性：

(1)制作电流相序及极性与相位角电压相序关系表，所述电流相序是指电流互感器的二次电流接入电能表第一、第二元件电流回路的顺序，即与电流的对应关系；所述电流极性是指电流互感器的二次电流或与流入电能表的电流或的方向是否一致，若不一致，通常称为电流互感器的极性接反；

(2)依据三个条件电压相序确定电流相序及极性，所述判断方法为：根据电流相序及极性与相位角电压相序关系表，已知数据源表中的值、第12步(2)计算得到的的值及第12步(3)判定的电压相序具体形态，确定电流相序及极性；

第14步：推导相位角表达式、更正系数表达式，计算负载的功率因数角及更正系数K值：

第141步，推导相位角表达式、更正系数表达式，所述相位角表达式是用含有功率因数角的式子来表达相位角其中是A相负载的功率因数角，即电压超前于电流的相位角，是C相负载的功率因数角，即电压超前于电流的相位角，所述更正系数K表达式是指用于追补电量并含有功率因数角的式子，更正系数K等于电能计量装置正确接线时的电量(或功率P)除以错误接线时的电量(或功率P′)，即K＝P/P′，其中正确接线时的功率错误接线时的功率

三相三线电能计量装置接线形式共有48种，每一种接线形式(即第12步、第13步得出的判定结果)有其特定的相量图，在相量图中，根据各个相量之间的相位关系可以得出对应的的相位角表达式，再依此制作电压相序、电流相序及极性与相位角、更正系数K表达式关系表；

第142步，计算负载的功率因数角，在电压相序、电流相序及极性与相位角、更正系数K表达式关系表中，所述负载的功率因数角是指A、C相负载的功率因数角它们包含在相位角表达式中；所述负载的功率因数角的计算方法：根据数据源表中的值及第141步得出的相位角表达式，可以计算出A、C相负载的功率因数角

第143步，计算更正系数K值，所述更正系数K值由功率因数角及更正系数表达式计算出的数值，所述更正系数K值的计算方法：将第142步计算出的功率因数角值代入第141步推导出的更正系数K表达式即可求出，因为和不一定相等，但一般相差不大，计算时值取相位角表达式中的功率因数角(可能是也可能是)；

因用户负载的功率因数角随其负载的变化而变化，且和不一定相等，因此计算出的更正系数K值不是一个定值，追补电量时仅作参考；

第15步：建立判定结果与表达式之间的关系，建立第12步、第13步错误接线判定结果与第14步相位角、更正系数K表达式之间的关联关系，根据电压相序、电流相序及极性与相位角、更正系数K表达式关系表，第12步完成电压相序的判定，第13步完成电流相序及极性的判定后，利用EXCEL逻辑判断函数IF、AND实现多条件判断得出对应的相位角表达式、更正系数K表达式，所述条件即为电压相序、电流相序及极性；

第16步：集中展示相量图和判定结果，数据源表中的相位角与生成的相量图及依次判定的结果存在直接的关联关系；所述判定的结果与：电压相序、电流相序及极性、相位角表达式、更正系数K表达式、更正系数K值相关；在“三相三线错误接线判断工具”EXCEL文件中的“操作界面3-3”工作表中，利用EXCEL列表框控件通过选择数据源表中的采集对象控制每一条记录数据的变化，利用EXCEL查找引用函数OFFSET、COLUMN建立相量图、判定结果与数据源表之间的关联关系，实现相量图、判定结果的动态展示，形成三相三线电能计量装置错误接线判断操作界面，其内容由四个模块构成：

模块一是包含有：通信地址码、终端名称、采集对象的用电用户的基本信息和包含有：相位角、相序、电流、电压的基础数据；

模块二是列表框，列表框内是采集对象信息，可用鼠标点击选择采集对象；

模块三是相量图，可直观呈现电能表接入的电压、电流相量及其相位关系，利于工作人员比较判断接线是否错误；

模块四是判定结果并展示相位角表达式、更正系数K表达式、功率因数角及更正系数K值；

在操作界面中，选中列表框内的采集对象，相量图即可自动生成，同时自动呈现判定结果；

第20步，完成判断。