电力信号相位差测量方法之探讨

电压电流相位检测方法我折腾了好久电压电流相位检测方法，总算找到点门道。

我一开始真的是瞎摸索。

我就想着找一些比较基础的工具来试试。

首先就想到了示波器，示波器这东西，我觉得就像是一个超级眼睛，能让你看到电信号的样子。

我把电压信号和电流信号分别接到示波器的两个通道上。

但是一开始，我根本就看不出来相位到底是咋回事，屏幕上就两条线，乱乱的。

后来我才知道，我得调整示波器的触发设置。

这就好比拍照的时候得对焦正确一样，如果触发设置不对，你看到的就不是完整准确的信号。

就像我之前把触发模式设置错了，结果显示出来的波形根本不能用来判断相位关系。

我也试过用专门的相位表。

这东西听起来就很专业对吧，但操作起来也不是那么容易的。

我把电压和电流信号线接入相位表的时候，不小心接反过一次。

那时候就得到完全错误的数据，我还以为是相位表坏了呢，后来仔细检查才发现是自己接错了。

这种低级错误真主让我头疼了好一阵儿。

还有一种方法我试过，就是根据电压电流的数学关系。

比如说通过一些测量得到电压和电流的瞬时值，然后利用三角函数之类的知识去计算相位差。

但是这里面数据的测量就很麻烦，稍微有点误差，结果就差很多。

就好像做菜的时候，盐放多放少一点，味道就完全不同了。

有一次我在测量瞬时值的时候，有个传感器不太精准，让我的计算结果一塌糊涂。

说到更好的方法呢，现在有一些智能的电力分析仪器，它们操作简单很多。

有些就只要把电压和电流线接上，仪器自动就能给出相位关系的结果。

不过这种仪器挺贵的，不是谁都有条件用的。

如果没有这种仪器的话，用示波器还是比较靠谱的，但一定要把触发等设置调好。

在测量之前，一定要仔细检查线路连接，像我之前的教训一样，线接错了那可啥都白搭了。

总之呢，电压电流相位检测真不是一件简单的事，得慢工出细活，经得住折腾。

还有一点我得强调，不管用哪种方法，环境干扰因素得考虑进去。

有时候周围有磁场或者别的电场干扰的话，测量出的数据可能都不准了。

我有次在一个电力设备比较多的实验室做测量，结果数据总是很奇怪，后来发现是周围设备产生的电磁场在捣乱。

示波器测量相位差的方法以示波器测量相位差的方法为标题，我们将介绍如何使用示波器来测量电路中的相位差。

相位差是指两个信号之间的时间延迟或提前量，通常用角度或时间来表示。

在电路和信号处理中，相位差的准确测量对于分析信号传输和系统响应非常重要。

我们需要明确示波器的基本原理。

示波器是一种用于测量电压波形的仪器，它通过将电压信号转换为图形显示在屏幕上。

示波器通常有两个输入通道，可以同时测量两个信号的波形。

要测量相位差，我们需要将两个信号连接到示波器的两个输入通道上。

这些信号可以是来自电路中的两个不同测量点的电压信号，或者是来自两个不同信号源的信号。

确保正确地连接信号源和示波器，并确保信号源的地与示波器的地连接。

接下来，我们需要调整示波器的设置以测量相位差。

首先，选择适当的时间基准，以便在示波器屏幕上能够清晰地显示出两个信号的波形。

然后，选择合适的垂直缩放和偏移设置，以便信号的波形在屏幕上垂直居中并适合显示。

在示波器屏幕上显示的两个波形应该是同步的，这意味着它们应该具有相同的频率和相位。

如果两个信号的频率不同，我们需要调整示波器的水平缩放和偏移设置，以便两个波形在屏幕上水平对齐。

一旦波形在示波器屏幕上正确显示，我们可以使用示波器的测量功能来测量相位差。

示波器通常提供了多种不同的测量选项，包括相位差测量。

通过选择相位差测量选项，示波器将自动测量两个波形之间的相位差。

示波器会计算出相位差的数值，并在屏幕上显示出来。

这个数值通常以角度或时间的形式呈现。

需要注意的是，示波器测量的相位差是相对于一个参考信号的。

在测量相位差之前，我们需要选择一个合适的参考信号。

参考信号可以是两个信号中的任何一个，或者是一个与两个信号都不相关的信号。

示波器还可以提供更高级的相位差测量功能，例如相位差的平均值、最大值和最小值等。

这些功能可以帮助我们更详细地分析信号的相位差特性。

在使用示波器测量相位差时，还需要注意一些常见的问题。

首先，确保信号源的频率和幅度稳定，以避免测量误差。

电力系统中相位测量的方法分析作者：刘竹来源：《世界家苑·学术》2018年第06期摘要：本文介绍了经典相位测量方法，然后通过几种相位差方法比较，选择了数字化测量相位差作为电力系统相位差的测量。

关键词：相位差；数字化相位的测量通常是指两个同频率信号之间相位差的测。

随着科学技术的发展相位测量技术的应用已深入到许多领域和部门，在电力系统中，相位的测量具有很多重要的作用。

比如：在电能计费，测得电流与电压之间的相位φ，从而利用求出功率因数cosφ，进而求出有用功率；在电力系统中，当电网并网合闸时，需要两电网的电信号之间的相位相同，这时需要精确测量两列工频信号的相位差。

在电力系统中，由于频率的变化范围允许在 49.5°～50.5°之间波动，因此，并非所有的测量的相位的仪器都适合于测量电力系统中的相位，经过实际的调研和实验发现，国产的工频相位测量仪器很难达到对电子式互感器的测量要求。

所以寻找一种合理的相位测量方法，应用于电力系统中相当重要。

示波器法测量相位差1.1双踪（双线）示波法利用示波器的双踪显示功能，是测量相位差的最直观、最简便的方法，而且对所有频率信号均能进行，尤其适用于测量电路内部的固有相移。

测量方法是：利用双踪（双线）示波器，将两个信号u1（t）和u2（t）分别接到示波器CH 和 CH 通道上；示波器置双路显示方式，同步触发信号选择两个被测信号之一，最好选其中幅度较大的那一个；将示波器的扫描速度微调旋钮置“校准”位置，调节有关旋钮，使荧光屏上显示两条大小适中的稳定波形，先利用荧光屏上的坐标测出信号的一个周期在水平方向所占的长度DT（注意：正弦波变化一个周期，相当于360˚），然后再测出两波形上对应点（如过零点，峰值点等）时间的水平距离，则相位差∆φ为相位差符号的确定，相位差符号是由两信号的相对位置而定的，u2（t）滞后于u1（t），则∆φ = φ − φ1为负；而∆φ = φ − φ2为正，说明u1（t）超前u2（t）。

高压电力线路相位无线检测方法的研究与实现摘要：文章就高压线路的相位无线检测法进行研究分析，该法主要由一个接收装置与两个发送装置所组成，其中发送装置是通过限幅电路与电磁耦合来进行电网电压信号的采集，把所收集到的电网电压信号实行ASK 调制并发送至接收装置。

然后接收装置解调所接收到的这些电压信号，通过解调以后恢复其原来的相位信号，以此间接的检测被测线路相位。

关键词：高压无线检测电力线路相位1 高压电力线路相位采取无线检测法的原因在工频交流信号中，频率和相位是其两个重要的参数，在通信、地球物理勘探、智能控制、电子以及工业自动化等各个领域中，对于同频正旋信号之间的相位差测量应用较为广泛，比如辨识网络模型、测量电网功率因素、高压电力线路相位无线检测方法的研究与实现，明确介质材料的损耗角、特性的测试、电机功角的测试以及故障的诊断等。

在日常电力系统的监控过程中，由于功率因数、无功功率以及有功功率和交流电中的电流、电压相位差角有着直接的关系，因此需要对其进行监视，尤其在新发电站的并网、投产电网并网合闸之前以及维修和改造主设备、扩建电工程以后，在竣工投运的现场必须需要进行核相实验。

在核相实验中，主要包括相位与相序的核对。

其核对方式就是对并网中的两电网所对应的两相相位差进行测量，从而避免因相位或者其相序的不正确造成短路，引起设备的损坏，为电力用户带来一些不必要的麻烦等。

此外，在并网合闸时，两电网中的电压相位必须要一致，并且精确地测量两个电压对应的相位差。

在日常测量中，所采用的测量方式主要为有线方式，这种方式尽管能够获得一个比较精确结果， 同时对低压线路也较为方便和安全，但是在测量高压线路相位的时候，由于这种有线方式的拖线比较长，其操作不便，并存在着一定的危险。

 因此， 为了有效地解决这一问题，笔者在原有的基础上提出了一种新方法，即无线检测高压电力线路相位法，该方法由两个发送装置与一个接收装置所组成， 其工作原理为 ：利用发送装置来实现电压相位信号的收集，接着通过对其电路的调制将这些电压相位信号发送至接收装置，由着接收装置解调所接收到的这两路调制信号，将其恢复为原来的电网电压信号，并比较这两路电网的电压信号，从而得出被测线路的相位差信号。

基于光信号同步的相位测量方法摘要：本文介绍了一种用光信号同步的相位测量方法，着重描述了这种方法的特点、系统结构、工作原理和实现方法。

运用这种方法可以构成一种新型的实用仪器。

引言在电力继电保护系统中，相位测量是一个经常性项目，从传统的“过零”法测量的情况看，要测量两个交流信号的相位角，通常的做法是将两个交流信号进行放大、整形，成为在过零点变化的方波，同时还要在一个回路中进行比较，进而测量出同频信号的相位差(Δtx)这一主要参数。

但是往往现场测量需要接入的信号比较多，这很容易引起接线的错误。

此外，对线路进行相位测量时有多个回路信号接入设备，倘若在现场出现接线错误，或者仪器内部通道之间的隔离出现问题，很容易引起回路之间的短路，导致事故发生。

基于以上情况，必须从原理上改变传统的测量方式以适应测试过程的需要。

图1 测量部件的电路原理框图图2 数据通信的序关系用光信号同步的间接测量方法和结构本设计采用了一种间接的测量方法，不需要将2个现场交流信号引入到同一个设备，即测量过程是分别在各个信号的回路独立进行的。

这种间接的测量方法的条件是必须有一个同步信号作为测量基准，这样才能在各个独立回路的测量回路之间建立起关联，以便最后测量出Δtx和T0。

在这里采用的是红外光信号进行同步相位测量的方法，利用光信号作为同步信号源，不需要在电路上的连接关系就可以进行同步，同时还可以利用它作为数据通信的载体。

本系统包含一个主机和几个测量部件。

主机是系统的核心部分，而测量部件的数量取决于实际测量的需要(例如在测量六角图时，就应该是6个测量部件)，主机是由MCS-51系列的AT89C51单片机为主体的部分，外围电路比较简单。

它主要依靠一个光发射器和一个光接收器构成通信接口，单片机的输出端经过反相器驱动以后控制光发射器向测量部件发出调制光信号。

而单片机的输入直接与光接收器相连，光接收器把测量部件发来的调制光信号进行解调，单片机则可以通过程序识别编码信号。

目录一、题目要求 (2)二、方案设计与论证 (2)移相电路 (2)检测电路 (2)显示电路 (3)三、结构框图等设计步骤 (4)设计流程图 (4)电路图 (5)移相电路图 (6)检测电路图 (6)显示电路图 (7)四、仿真结果及相关分析 (8)移相效果 (8)相位差波形 (8)相位差度数 (8)五、误差分析 (8)误差分析 (9)六、总结与体会 (9)七、参考文献 (9)八、附录 (10)元器件清单 (10)一、题目要求设计一个相位差检测电路，该电路可测试一个经过移相电路的信号（正弦波）移相后与原信号间存在的相位差，可由测试电路检测并显示。

要求：1)设计移相电路；2)设计检测电路，可以使用MCU或者Labview；3)使用模拟式检测方法，将相位差信号转换成直流电压或者直流电流信号进行检测；4)要求分析系统最后的精度。

二、方案设计与论证2.1移相电路此次相位差检测电路的移相部分主要由RC移相电路构成，而RC移相电路主要利用了电容器的电流超前电压90度这一特性。

RC滞后移相电路是电阻器在前面，电容器在后面。

输入信号从电阻器进入，输出信号是从电容器上输出。

因为电容器要充电，所以电压要比电流滞后90度，等电容充满电后才有电压。

输出电路是与电容器并联电压相等，所以输出电路的电压也滞后电流。

RC超前移相电路是电容器在前面，电阻器在后面，电容器一样充电电压会滞后电流90度。

由于输入信号经过RC电路后，其幅值有一定的衰减，为了达到移相但不改变其幅值，我们在移相电路后追加了相应的放大器，以保证信号波形不变。

2.2检测电路相位差的测量可以采用多种方法：一、将两个信号用模拟乘法器做乘法运算，得到的信号通过低通滤波器，将直流量分离出来，直流电压的大小反映了两个信号的相位差。

二、采用两个比较器对信号进行过零比较，然后测量出两个上升沿之间的时间间隔，用时间间隔除以周期再乘以360就可以得到相位差。

一般高精度的相位差测量都是用第二种方法。

一、观察李萨如图形比较两个同频率交流电相［位］差
将一个正弦波电压加到荧光屏垂直偏转板，把另一个正弦波电压加到水平偏转板。

这样，在荧光屏上出现的图形为一个椭圆，由它能很容易求出两电压之间的相［位］差。

其原理如下：
设加在垂直偏转板上的电压为，加在水平偏转板上的电压为
，则两正弦电压间的相［位］差为φ。

当ωt＝0时，
，。

由此可求出U x在x轴上的截距
，式中M x为示波器的放大器在水平方向上的偏转灵敏度。

设水平方向的最大偏移为b，则有b＝M x U x
因
故
从图4．38－4可见，两个交流电压的相[位]差，可以由它们形成的李萨如图形在x轴方向上的截距和最大位移之比求出。

同频率的两个交流电在荧光屏上的图
形，由两电压的相[位]差确定，如图4．38
－5所示。

如果两个交流电的最大值U x和U y相
同，且示波器的放大器在水平与竖直方向的偏转灵敏度相同，根据振动的合成规律很容易知道，当两电压的相[位]差φ＝0°或φ＝180°时，图形是一条与x轴夹角为45°或135°的直线；当φ＝90°或270°时，图形为一个圆。

二、如图所示：
相[位]差Δφ＝（ΔS／λ）×360°
三、。