基于RL78系列Renesas單片機的三相電不平衡度分析

朱志恒 徐玉琳 張曉玲 曹書培

（信陽啟航信息科技有限公司，河南信陽464000）

0 引言

隨著社會的不斷發展，電在我們的生產生活中起到了很重要的作用，同時，因為電導致的事故也越來越多。因此，本文就如何求三相不平衡度、如何用程序代碼對原始的采樣數據計算出三相不平衡度進行了簡要的分析，并給出了編碼思路。

1 三相不平衡度定義與算法

正序、負序、零序的出現是為了分析在系統電壓、電流出現不對稱現象時，把三相的不對稱分量分解成對稱分量（正、負序）及同向的零序分量。

對稱分量法是分析電力系統三相不平衡的有效方法，其基本思想是把三相不平衡的電流、電壓分解成三組對稱的正序相量、負序相量和零序相量，這樣就可把電力系統不平衡的問題轉化成平衡問題進行處理。在三相電路中，對于任意一組不對稱的三相相量，都可以分解為三組三相對稱的分量，即正序分量、負序分量、零序分量，如圖1所示。

圖1 正序、負序、零序的圖形解法

1.1 正序系統求零序分量

把三個向量相加求和。即A相不動，B相的原點平移到A相的頂端（箭頭處），注意B相只是平移，不能轉動。同方法把C相的原點平移到B相的頂端。此時作A相原點到C相頂端的向量（此時是箭頭對箭頭），這個向量就是三相向量之和。最后取此向量幅值的1/3，這就是零序分量的幅值，方向與此向量是一樣的。

1.2 正序系統求正序分量

對原來三相向量圖先作下面的處理：A相的不動，B相逆時針轉120°，C相順時針轉120°，因此得到新的向量圖。按上述方法把此向量圖三相相加及取1/3，這就得到了正序的A相，用A相向量的幅值按相差120°的方法分別畫出B、C兩相，這就得出了正序分量。

1.3 正序系統求負序分量

注意原向量圖的處理方法與求正序時不一樣：A相的不動，B相順時針轉120°，C相逆時針轉120°，因此得到新的向量圖。剩下的方法就與正序時一樣。

2 基于RL78系列單片機的算法

2.1 算法設計思想

由圖1的圖解法可以看出，在求正序和負序分量時，需要對Ua進行逆時針或順時針旋轉的預處理操作。如果對于兩個向量的和求幅值，利用代碼可以通過以下公式進行求解（a、b均為向量）：

這樣就可以將向量運算轉化為常量運算。同理三個向量亦可，但這樣通過代碼實現難度大，且不靈活。

于是想到了用坐標的方式來表示向量，因為每一個向量均可以用坐標表示，這樣就可以大大簡化運算。

2.2 坐標法求零序u0、正序u1、負序u2分量

就圖1系統中的參數進行闡述。

（1）零序分量求解：

（2）正序分量求解：

通過C語言對上述公式進行代碼編輯，在具備程序運行的硬件設備上運行，輸入三相電的參數，便可直接運行出結果，如圖2所示。

圖2 運行結果

3 結語

本文系統介紹了如何利用向量法進行三相電不平衡度的計算，并就基于RL78系列Renesas單片機求解三相電不平衡度的方法做了淺析，同時給出了C語言的詳細算法思路與運行結果。