浅谈矢量法在相位测量中的应用

　　随着工业的高速发展，电力需求量越来越大，监视电网运行状况是保证电网良好安全运行的关键。相位检测技术在功率因数测量、相电压之间平衡度测量 及并网时同期电压信号测量中经常被用到。尤其是在无功功率测量[1]、低功率因数有功功率测量中，因模拟信号准确移相很难实现[2]，相位检测技术就显得 更为重要，本文将研究讨论一种更加准确的测量方法:利用交流信号之间矢量关系进行相位检测和鉴相的新技术，即矢量法相位测量技术。

　　1 目前技术状况

　　通常相位检测原理很简单，即通过对被测信号过零点位置的标定，来实现相位检测。这种方法由于受到被测信号失真影响和测量系统零点噪声影响，以及 因被测信号幅值不确定，检测所用过零比较器灵敏度而带来的影响 ( 虽然可以通过等幅放大被测信号等处理手段，但也不能完全消除此种影响) ，这就决定此种相位检测方法，即使在被测信号较理想的状况下，其测量准确度很难优于 0. 05°。

　　2 本文所研究的内容

　　众所周知，在互感器检测中[3]，是被测互感器利用互感器校验仪，将与标准互感器的比差与角差逐渐逼近的方法进行测量的[3，4]，其角差的测 量不确定度最高可达 “秒”的数量级 ( 1/3600°) ，优于 0. 001°，我们将此种方法引入到相位检测与鉴相中，定义为矢量法相位测量技术，具体实现方法是通过复制与被测信号相同频率、相同幅值，并能够进行相位移动 的标准信号[5]，通过被测信号与标准信号相位关系判断，根据标准信号相位的已知性，得到被测信号的相位位置，克服了以往过零检测只依赖被测信号零点的不 足，将被测信号的全部与标准信号相比得出测量结果。主要由四部分组成: 被测信号幅值 ( 有效值) 测量电路、被测信号频率测量及倍频电路、标准信号数据存储电路及被测信号与标准信号相位关系判断电路。前三部分形成标准信号源，其原理框图如图 1所示。

　　在目前的技术条件下，比较容易实现将 50Hz 左右的工频被测信号倍频 360000 倍，得到 18M 左右的高频脉冲，即标准信号每周期由 360000 个点组成，在 EPROM 存储器中存储 360000 个对应数据点，通过360000 进制计数器的循环计数，作为 EPROM 存储器的地址，若用三片 EPROM 存储器并联在一起同步工作，可对 24 位 DAC 提供标准信号源的正弦波数据，DAC 的基准电压由被测信号的有效值决定，DAC 的输出经过简单滤波处理，可完成对被测信号同频率同幅值信号的复制，通过对 360000 进制计数器的清零控制，实现标准信号的移相功能，也使其相位处在已知状态。