JP2000507343A

JP2000507343A - 電力システムにおける位相角測定方法とシステム

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Publication number: JP2000507343A
Application number: JP8516418A
Authority: JP
Inventors: 玉山 ▲赤▼
Original assignee: 華北電力大学
Priority date: 1994-11-17
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 2000-06-13
Also published as: WO1996016336A1; CN1123415A; AU3866695A; EP0793109A4; EP0793109A1; CN1039750C

Abstract

(57)【要約】本発明は、電気システムの正弦波量の位相角を測定する方法とそのシステムに関し、キーステーションを基準ステーションと選定する一方、他のステーションについては電気システムのサブステーションとして測定するとし、時間について単位化した標準時間単位を設定して信号搬送での遅延をさけるようにする。また、信号の位相角を見つけるために、標準時間単位で指定した信号を互いに比較する。その他に、基準ステーションの信号も基準信号としてサブステーションに送信する。サブステーションに送信した信号は搬送遅延が矯正されるとともに補償され、これらの信号とサブステーションの測定信号とが、位相角を求めるために演算される。本方法は電気システムの正弦波量の位相角を測定するのに用いるものであるから、電気システムをリアルタイムで測定でき、そのためにこの方法は位相角を容易に測定する新規な方法を提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】電気システムの正弦波量の位相角の測定方法と測定システム発明の技術分野本発明は概して電力システムとその自動化に関し、特に電力システムにおける正弦波量の位相角の測定方法とシステムとに関する。発明の背景技術電力システムにおける最も重要な指標の一つは、安全安定操業である。そのため、電力システムの遠隔信号搬送、遠隔測定、遠隔制御、遠隔同調、安全性モニター等の如くの機能を有するスケジューリング制御システムを構築するのに沢山の高価なコンピューターや通信装置類が投じられている。しかし、電力システムが広大な地域をカバーするようになると、位相角測定はリアルタイムに、しかも、直截的に行うことができない。位相角は、遠隔測定電圧、有効電力、無効電力潮流分析もしくは状態予測により算出される。この測定方法は、不正確であるばかりではなくて、時間もかかって、電力システムにおける安全性及び定常性の分析もしくは緊急制御に用いることができない。電力システムの安定性をモニターすることは、ネットワークにおける有効及び無効電力の変化に基づくものであり、電力システムの定常状態が間接的に判断される。特にコンピューター技術や通信技術、衛星技術を中心とする科学技術の進展に伴って、広大な地域から狭い地域にかけて位相角測定が可能になっている。現に、高速で容量の大きいマイクロ波と光ファイバーを利用した通信や、±１５メートルの誤差で、しかも、±１マイクロ秒の誤差で正確に位置の特定ができるグローバル測位システム（ＧＰＳ）がある。これらの先進通信手段と技術により本発明が得られるようになった。発明の趣旨本発明の主旨は、最小限の装置を既存の電力通信システムを追加することにより発電器の電圧、電流、電位の位相角をリアルタイムで正確に測定することにある。本発明による測定では、０.1°の測定精度が得られ、電力周波数の１周期間の数倍の精度が得られる。従って、本発明の目的は、ＧＰＳを利用して信号が通信遅延を受けるようなことがないように同報送信すべき信号に報時標識を設定する位相角測定方法とそのシステムを提供することにある。本発明の別の目的は、ＧＰＳ、コンピューター、自動化技術を利用してリアルタイムにて位相角を測定する位相角測定システムを提供することにある。本発明のまた別の目的は、通信システムでの時間浪費をさけるために予測モデルを構築するに当たり現代の自動化技術を利用した位相角のリアルタイム測定方法とそのシステムを提供することにある。本発明の更に別の目的は、通信システムにおける位相遅延を補償する位相角のリアルタイム測定方法とそのシステムを提供することにある。本発明は電力システムにおける位相角測定方法とそのシステムとを提供するものであり、当該測定方法は、ａ）基準ステーションにて、基準信号位相と時間との関係を求めるか、所定の時間系列での基準信号位相(φ₀)を求めるか、又は、所定の位相系列での時間(ｔ₀) を求めるステップと、ｂ）通信を介して各サブステーションへ基準信号の位相(φ₀)又は時間(ｔ₀)を送信するステップと、ｃ）サブステーションでは、被測定信号位相と時間との関係を求めるか、基準信号と同一の所定時間における被測定信号(φ_m)の位相を求めるか、又は、基準信号と同一の被測定信号の所定位相における時間(ｔ_m)を求めて測定値φ_m又はｔ_m を記憶し、ｄ）基準信号の位相φ_m又はt_mを受信するステップと、ｅ）受信したφ_mと記憶したφ_m、又は、受信したｔ₀と記憶したt_mとに従って、被測定信号と基準信号との位相差（位相角という）を算出するステップとからなる。測定ステップは、正弦波信号をろ波して整形するステップと標準時間軸を設定するステップとからなる。標準時間軸を設定するステップでは、グローバル測位システム（ＧＰＳ）により標準第２信号が得られ、標準時間軸信号の分解能(res olving power)を１マイクロ秒とするように周波数増倍信号を発生させる。また、測定ステップには、位相及び周波数増倍をロックするステップが含まれており、算出ステップでは計数方法を利用して位相差を算出するようになっている。また、算出ステップには、基準信号を予測するステップと、予測信号と基準信号との差がゼロとなるように受信した基準信号に従って基準信号を調整するステップとからなる。前述の方法に基づく測定システムは、基準ステーションにおける、標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、少なくとも一つのろ波・整形装置と、所定の時間系列における基準信号(φ₀)の位相又は基準信号の所定の位相系列における時間(ｔ₀)を算出する演算装置と、サブステーションにおける、標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、少なくとも一つのろ波・整形装置と、基準信号と同一の所定時間系列における被測定信号(φ_m)の位相、又は、基準信号と同一の所定位相における被測定信号の時間(ｔ_m)を算出して、測定値を記憶するとともに、被測定信号φ_mの位相と基準信号φ₀との位相差、又は、ｔ_mとｔ₀との時間差を算出する演算装置と、基準ステーションにおける演算装置とサブステーションにおける演算装置とを接続する通信システムとからなる。本発明は、また別の電力システムの位相角測定方法とそのシステムを提供している。斯かる方法は、ａ）基準ステーションにて、ろ波した基準信号を通信システムの受信端に接続し、ｂ）通信システムを介してろ波した基準信号を各サブステーションへ送信するステップと、ｃ）サブステーションでは、基準信号を受信して、受信した信号を調整するとともに、調整した基準信号を出力するステップと、ｄ）被測定信号を測定するステップと、ｅ）被測定信号を調整した基準信号と比較して位相角を算出するステップとからなり、前記ステップ（ｃ）においては、前記調整ステップを通信システムの各部により惹起された位相遅延を補償するステップからなるものである。本発明による前記方法に基づく位相角測定システムは、基準ステーションにおける、ろ波した基準信号を通信システムに送信する手段と、サブステーションにおける、通信システムから基準信号を受信する受信装置と、サブステーションで被測定信号を測定する少なくとも一つの測定手段と、被測定信号と基準信号との位相差を算出する演算装置とからなる位相角測定手段とで構成されている。図面の簡単な説明図１は、電力システムの位相角測定システムを示す概略図。図２は、タイミング法を利用した位相角測定システムのブロック図。図３は、図２における標準時間軸装置の詳細ブロック図。図４は、図２におけるろ波・整形装置の詳細ブロック図。図５は、タイミング法での位相角測定の原理波形図。図６は、図２における演算装置（８）が利用している予測モデルの原理図。図７は、補償法を用いた位相角測定システムのブロック図。図面の詳細な説明図１に電力システムの位相角測定システムの概略図を示す。先ず、枢軸サブステーションの中から基準サブステーション（１）を選定する。基準ステーション（１）では、例えばＰＴからの母線電圧信号の如くの基準信号（１０１）を選び、これを送信手段（３）の入力端へ供給する。基準信号送信手段（３）は個の基準信号の位相を測定してそれを通信システム（１０）に供給する。通信システム（１０）は基準信号ないし位相情報をサブステーション（２）へ送信するが、このサブステーション（２）としては複数の電力サブステーション又は電力プラント等の何れであってもよい。サブステーション（２）では、位相角測定装置（４）が通信システム（１０）を介して送信された基準信号ないし位相情報を受信するばかりではなくて、サブステーション（２）の被測定信号（１０２）が入力されるようになっている。図示の実施の形態では、被測定信号は発電機のローターの位置信号（１０３）となっているが、電力線における母線電圧信号（１０４）又は電流信号（１０５）であってもよい。被測定信号と基準信号との間の位相差は、これを位相角というが、両者を比較することにより算出できる。実地では、位相角は被測定信号の位相と基準信号の位相との差でなければならず、これは一箇所における二つの信号の位相差又はそれ自身のそれぞれの位相とは別物である。電力システムは広大な地域をカバーしているものであるから、位相角測定は通信システムを利用して行わざるを得ない。近年にいたっては、通信技術とシステムとが急速に発展しており、既存の電力システムにあっては電力搬送線、マイクロ波通信システム、光ファイバー通信システムなどが設けられているから、位相角測定に好ましい条件が揃っている。しかし、信号がたとえ光に匹敵する速度で送信路上を進行するにしても、通信設備では信号の遅延を伴っているから、それがために電力周波数信号に位相遅れ、例えば５０Ｈｚ信号の場合では１００キロにつき６°の位相シフトが生じている。今、現代の大電力システムの送電到達距離が１００キロを超えており、従って、送信路での位相シフトは無視できるものではない。本発明において解消しようとしているものはこの通信システムにおける位相シフトを克服することである。現代のタイミング技術及びコンピューター技術を利用した図２の位相角測定システムは、通信システムにより発生する位相エラーを解消するものである。図２において、基準ステーションにおける基準信号送信手段（３）とサブステーションにおける位相角測定手段（４）との両方に標準時間軸装置（５）が設けられており、この標準時間軸装置（５）からマイクロ秒のレベル、正確には１マイクロ秒の分解能を有する標準時間軸信号（１０６）が出力される。従って、サブステーション（２）は基準ステーション（１）とははるかに隔てているものの、標準時間軸信号の誤差は２マイクロ秒以内であり、この時間軸誤差によりもたらされる位相角誤差は５０Ｈｚ信号の場合では０.０３６°である。また、基準信号（１０１）と被測定信号（１０２）とをろ波して整形する少なくとも一つのろ波・整形装置（６）が基準信号送信手段（３）と位相角測定手段（４）との両方に設けられている。信号送信手段（３）と位相測定手段（４）には、演算装置（７）と（８）がそれぞれ設けられていて、各側での信号を測定演算するとともに、装置（８）にて比較することにより位相角αを算出する。図３から図５において、図２における標準時間軸装置（５）とろ波・整形装置（６）と算出手段の原理と詳細な構成を説明する。先ず図３において、例えば結晶発信標準第２信号矯正方法(cryatal oscillati ng and standard second signal correcting method)の如きの、標準時間軸信号（１０６）を得る方法は幾つかある。本発明の実施の形態ではＧＰＳとコンピューターハードウェアとを利用してそれを達成している。ＧＰＳ受信機（５１）は、四個のＧＰＳ用人工衛星からの信号をアンテナ（５５）を介して受信して、四つの式を解くことにより三つの位置変数と時間変数とを求めた後、万国標準時間（ＵＴＣ）からの誤差が±１マイクロ秒と高精度で第２信号（５６）を出力する。この第２信号は、カウンター（５３）のクリアーゼロ端子ｃｌｒと、演算装置（７）又は（８）の割込端に供給される。結晶発信器（５２）から発せられる高周波信号（１ＭＨｚ以上）はカウンター（５３）のクロック端ｃｋに供給され、このカウンター（５３）の出力は演算装置（７）又は（８）に供給される。この際、第２信号（５６）の立上がりエッジで演算装置（７）又は（８）が割り込まれると、コンピューターはカウンター（５３）の計数値Ｍを読み込み、第２信号（５６）の立下がりでカウンター（５３）はクリアーされる。第２信号のパルスのエッジが非常に険しくなる（＜１マイクロ秒）と、Ｍは結晶発信器の周波数である。信号位相が測定されるときはいつでも、コンピューターはカウンター（５３）の計数値ｍを読み込む。Ｍに対するｍの比により、マイクロ秒レベルの分解能を有する時間が求められる。図４は、ろ波・整形装置（６）の実施の形態を示している。ろ波・整形装置（６）は、少なくとも一つの帯域通過フィルター（６１）と、可変ゲイン増幅器（６２）と、クロスゼロ検出器（６３）と、位相同期ループ回路（６４）とで構成されている。帯域通過フィルター（６１）は被測定信号のノイズ成分と高周波外乱成分とを除去して、正弦波信号を出力する。正確な位相弁別のために、可変ゲイン増幅器（６２）を帯域通過フィルター（６１）とクロスゼロ検出器（６３）との間に直列接続しており、クロスゼロ検出を促進するために正弦波信号の近似ゼロレンジをより険しいものとしている。クロスゼロ検出器（６３）は、位相弁別を行って、正弦波信号と同一位相の矩形波信号を出力し、位相同期ループ回路（６４）が周波数増倍信号を出力する。時間軸信号（１０６）の基づいて信号の位相を測定する方法としては、例えばクロスゼロ、所定時刻における初期位相、ＦＦＴなど幾つかの方法がある。クロスゼロないし初期位相の方法にあっては、サンプリング時間が非常に長い、時には信号の１サイクルに、あるいは数サイクルに及ぶので、１サイクル中に幾つかの時間を測定するために、本発明にあっては周波数増倍器と位相同期ループ回路とを用いて問題を解消している。基準信号（１０１）と被測定信号（１０２）のための周波数増倍器と位相同期ループ回路とを図５ａと図５ｂとに示す。図５ａは被測定信号（１０２）について説明するものではあるが、基準信号（１０１）についても当てはまる。先ず、周波数増倍信号（１０９）（図では一例として二倍周波数として示している）を発生させる。次に、信号（１０９）の立ち上がりに応じて時間、即ち、所定位相系列（図では０°と１８０°）を表すｔ₁、ｔ₂、ｔ₃、ｔ₄・・・・を読み込む。図５ａによれば、基準信号（１０１）の場合、読み込まれた時間はｔ_ok、ｋ＝１、２、・・・・であり、被測定信号（１０２）の場合では、読み込まれた時間はｔ_mk、ｋ＝１、２、・・・・である。そこで、被測定信号（１０２）と基準信号（１０１）との間のｋ番目の測定位相角α_kは、 α_k＝３６０（ｔ_mk−ｔ_ok）／Ｔ・・・・（１）と表され、ここでのＴは基準信号（１０１）の測定サイクルを表す。従って、所定位相でのタイミング法と称する方法によれば各サイクル毎に数回（二回）位相角が測定できるのは明らかである。図５ｂにおいて、被測定信号（１０２）は信号（１０９）（この信号（１０９）の周波数は図においては信号（１０２）の周波数の２０倍であり、実地での４０９６より大きい）と同様に周波数が倍増されかつ位相がロックされている。被測定信号（１０２）の立ち上がり時に、カウンターがクリアーされて、信号（１０９）について計数を開始する。所定時間ｔ₁、ｔ₂・・・・において（予め決めておくか、又は、基準ステーションにより同報送信されている）、演算装置（７）又は（８）におけるコンピューターがカウンターの計数値を読み込む。このカウンターの計数値は、基準信号についてはｎ_rk、被測定信号についてはｎ_mkと表し、ｋ＝１、２、・・・・である。従って、被測定信号（１０２）と基準信号（１０１）との間のｋ番目の位相角測定値は、 α_k＝３６０（ｎ_mk−ｎ_ok）／Ｋ・・・・（２）と表され、ここでのＮは周波数増倍器（図では２０）の倍数を表す。すると、この方法で、各サイクル毎に数回にわたり信号の位相が測定でき、これを所定時間でのタイミング法と称する。今、図２に示した位相角測定システムの動作について説明する。基準ステーション（１）においては、先ず、基準信号（１０１）をろ波・整形装置（６）の入力端に供給する。信号はろ波され、整形されることにより外乱成分が除去されるとともに、基準信号と同一位相を有する矩形波もしくは正弦波に整形される。ろ波・整形装置（６）からの出力信号は演算装置（７）に供給される。次に、標準時間軸装置（５）により発せられた標準時間軸信号（１０６）も演算装置（７）に供給する。そして、演算装置（７）にあっては、図５ａに示した所定位相でのタイミング法、又は、図５ｂに示した所定時間でのタイミング法に従って、標準時間軸信号（１０６）と正弦波ないし矩形波信号により、基準信号の位相情報（ｔ_ok又はｎ_ok）が測定される。最後に、位相情報を通信システム（１０）に出力する。通信システム（１０）から各サブステーション（２）にｔ_ok又はｎ_okが送信される。サブステーション（２）における演算装置（８）は、通信システムから送られた基準信号の位相情報（ｔ_ok又はｎ_ok）を受信する。他方では、位相情報（ｔ_mk 又はｎ_mk）を測定するために、標準時間軸装置（５）からの標準時間軸信号（１０６）と被測定信号（１０２）の整形信号とが当該演算装置（８）に入力されている。従って、演算装置（８）は被測定信号（１０２）と基準信号（１０１）との間の位相角を上記式（１）又は（２）に従って算出する。前述の説明により、理論的にはリアルタイムでの位相角測定が達成されることになるが、技術上の問題が残されている。これは、基準信号の位相情報（ｔ_ok又はｎ_ok）を通信システムで送信するには時間が必要であり、また、送信路での送信速度が一般に１、２００〜４、８００ボーであることから、位相情報を送信するのに３５〜１００ミリ秒、即ち、２〜５サイクル必要であり、これがリアルタイム測定の障害になっている。通信システムに余分の送信路があれば、この方法において、データマルチプレクサー（図示せず）を送信手段（３）又は位相角測定手段（４）と通信システムとの間に直列接続することができる。本発明は、図２と図６に示すようにもう一つのリアルタイム測定方法を提供している。図２に示した位相角測定手段（４）における演算装置（８）に予測モジュール（８１）を追加しでおり、この予測モジュール（８１）はモデルモジュール（８１１）と調整モジュール（８１２）とで構成されている。モデルモジュールル（８１２）にフィードバックされる。この調整モジュール（８１２）には、基準信号（１０１）の位相情報（ｔ_ok又はｎ_ok）が入力されている。調整モジューためにモジュール（８１１）におけるモデルのパラメータを変える信号を出力する。モデルモジュールと調整モジュールとは、適応制御理論に基づいて、或いは、二次モデルに基づいて設計されている。電力システムにおける慣性は非常に大きく、発電器をトリップする、又は、負荷を降下させることにより惹起される大きな外乱により全体としてのパワーが増大又は減少するけれども、基準信号の周波数の変動は緩慢である。従って、基準信号の位相ダイナミック式は、均一加速度の二次である。の予測値を表す。ａは比例又は比例-積分により、予測出力と基準信号の差がゼロに近くなるように調節する。よって、被測定信号（１０２）と基準信号（１０１）との位相角の測定は、被測定信号（１０２）と予測信号（１１１）との位相角を測定することにより達成される。前述のタイミング法とは別に、位相角を測定する位相補償方法も本発明により提供されており、それを図７に示す。図７において、基準ステーション（１）にあっては、ろ波・整形装置（６）と変復調器（９）とからなる基準信号送信手段（３）が基準信号を発生して、搬送信号上の信号位相を変調器（９）で変調する。搬送信号ば通信システム（１０）を介してサブステーション（２）に送信される。サブステーション（２）においては、位相角測定手段（４）は復調器（９）と、ろ波・整形装置（６）と、演算装置（８）と、別のろ波・整形装置（６）とで構成されている。この構成において、復調器（９）は通信システムを介して送られた基準信号の位相を受信するが、復調信号ｒ’（１１２）を疑似基準信号と称する。この信号はろ波・整形装置（６）によりろ波、整形された後に演算装置（８）に供給される。同時に、演算装置（８）は、別のろ波・整形装置（６）によりろ波、整形された被測定信号を受信している。従って、被測定信号（１０２）と疑似基準信号との位相差βが演算装置（８）において結晶発信器のクロックに従って算出される。通信システムには、送信手段の遅延Δｔ₁、受信機の遅延Δｔ₂、リレー装置の遅延Δｔ₃、送信路の遅延Δｔ₄などの遅延があり、それがために基準信号の位相遅れΔα₁、Δ α₂、Δα₃、Δα₄がそれぞれ発生する。被測定信号（１０２）と基準信号（１０１）との位相角αは下式で与えられる。 α＝β＋Δα₁＋Δα₂＋Δα₃＋Δα₄・・・・（５）通信システム装置にとっては、送信信号の振幅が一定であり、周波数の変動が大きくない（パワー周波数）のであれば、位相遅延も一定である。通信送信路において惹起された位相遅延Δα₄は下式で算出される。 Δα₄＝０.０６ｘＬ・・・・（６）但し、Ｌは、キロ単位で表される送信路の長さを示す。式（６）は５０Ｈｚ信号の場合に当てはまることではあるが、他の周波数の場合では比例関係を採ることにより推測できる。ここまで説明した実施の形態と添付図面は本発明の理解のためになされたものである。これらの実施の形態は色々と改変し得る。第１に、位相角測定を、正弦波信号の他に例えば矩形波又はパルス信号の如くの他の同一周波数信号にも適用できるし、また、高周波信号にも適用できる。第２に、基準信号は、中心枢軸母線電圧信号であってもよいし、又は、発電器のローターの位置信号、ある中心枢軸母線電圧信号とある発電器の位置信号とが組み合わさった信号であってもよい。前述の正弦波信号は、三つの位相信号の内の何れかの位相信号であってもよく、正シーケンスないし負シーケンスないしゼロシーケンス信号であってもよく、この場合正ないし負ないしゼロシーケンスフィルターを直列接続する必要がある。最後に、位相角出力は、被測定信号と基準信号との間の非１２クロック接続の変圧器により発生させられる位相シフトで調整されてもよく、このことは当業者にはよく知られているところである。また、当業者には本発明から変形例を得ることができるであろうから、それらも本発明の範囲に含まれるものとすべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年１１月１日（１９９６．１１．１）【補正内容】明細書電力システムにおける位相角測定方法とシステム発明の技術分野本発明は概して電力システムとその自動化に関し、特に電力システムにおける位相角の測定方法とシステムとに関する。発明の背景技術電力システムにおける最も重要な指標の一つは、安全安定操業である。そのため、電力システムの遠隔信号搬送、遠隔測定、遠隔制御、遠隔同調、安全性モニター等の如くの機能を有するスケジューリング制御システムを構築するのに沢山の高価なコンピューターや通信装置類が投じられている。しかし、電力システムが広大な地域をカバーするようになると、位相角測定はリアルタイムに、しかも、直截的に行うことができない。位相角は、遠隔測定電圧、有効電力、無効電力潮流分析もしくは状態予測により算出される。この測定方法は、不正確であるばかりではなくて、時間もかかって、電力システムにおける安全性及び定常性の分析もしくは緊急制御に用いることができない。電力システムの安定性をモニターすることは、ネットワークにおける有効及び無効電力の変化に基づくものであり、電力システムの定常状態が間接的に判断される。特にコンピューター技術や通信技術、衛星技術を中心とする科学技術の進展に伴って、広大な地域から狭い地域にかけて位相角測定が可能になっている。現に、高速で容量の大きいマイクロ波と光ファイバーを利用した通信や、±１５メートルの誤差で、しかも、±１マイクロ秒の誤差で正確に位置の特定ができるグローバル測位システム（ＧＰＳ）がある。これらの先進通信手段と技術により本発明が得られるようになった。発明の趣旨本発明の主旨は、最小限の装置を既存の電力通信システムを追加することにより発電器の電圧、電流、電位の位相角をリアルタイムで正確に測定することにあ請求の範囲１．電力システムのおける位相角を測定する方法であって、ａ）基準ステーションにて、基準信号の位相と標準時間軸との関係を求めるか、規則的な間隔置きに所定の時間系列での基準信号位相φ₀を求めるか、又は、所定の位相系列での時間ｔ₀を求めるステップと、ｂ）通信を介して各サブステーションへ基準信号の位相φ₀又は時間ｔ₀を送信するステップと、ｃ）サブステーションにて、被測定信号位相と標準時間軸との関係を求めるか、基準信号と規則的な間隔置きに同一の所定時間における被測定信号φ_mの位相を求めるか、又は、基準信号と同一の被測定信号の所定位相における時間ｔ_mを求めて測定値φ_m又はｔ_mを記憶し、ｄ）サブステーションで基準信号の前記φ₀又はφ_mを受信するステップと、ｅ）サブステーションで受信したφ₀と記憶したφ_m、又は、受信したｔ₀と記憶したｔ_mとに従って、被測定信号と基準信号との位相差α（位相角という）を算出するステップとからなる位相角測定方法。２．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記ステップ(ａ)と(ｃ)とが基準信号と非測定信号とをろ波して整形するステップを含んでいることを特徴とする位相角測定方法。３．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記標準時間軸が、グローバル測位システム（ＧＰＳ）による標準第２信号と、周波数増倍時間軸、即ち、標準マイクロ秒信号とからなることを特徴とする位相角測定方法。４．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記測定ステップ(ａ)とステップ(ｃ)とが、位相及び周波数増倍作用をロックするステップを含んでなることを特徴とする位相角測定方法。５．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記算出ステップ(ｅ)が、予測モデルに従って基準信号を予測するステップと、予測信号と基準信号との差により予測モデルを調整するステップとからなることを特徴とする位相角測定方法。６．請求項５に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記予測モデルが二次方程式又は三次方程式であり、前記調整が比例−積分制御を用いていることを特徴とする位相角測定方法。７．通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、基準ステーションにおける、演算装置と接続されて、基準ステーションの標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、前記演算装置と接続されて、基準信号の間のランダム外乱を除去する少なくとも一つのろ波・整形装置とからなり、通信システムと接続した前記演算装置は、規則的な間隔置きに所定の時間系列における基準信号の位相(φ₀)又は基準信号の所定の位相系列における時間(ｔ₀) を算出するものであり、サブステーションにおける、演算装置と接続されて、標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、前記演算装置と接続されていて、被測定信号のランダム外乱を除去する少なくとも一つのろ波・整形装置とからなり、前記演算装置が、所定時間における被測定信号φ_mの位相、又は、所定位相における被測定信号ｔ_mの時間を算出して、前記測定値φ_m又はｔ_mを記憶するとともに、通信により送信された基準信号のφ₀又はｔ₀を受信して、φ_mとφ₀又はｔ_m とｔ₀とにより基準信号と被測定信号との位相角を算出し、基準ステーションにある演算装置がサブステーションにある演算装置と通信システムを介して接続されていることを特徴とする位相角測定システム。８．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記ろ波・整形装置が少なくとも帯域ろ波・整形回路からなることを特徴とする位相角測定システム。９．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記標準時間軸装置が、標準クロック信号発生器と周波数増倍手段とカウンターとからなることを特徴とする位相角測定システム。１０．請求項９に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記標準クロック信号発生器が、グローバル測位システム（ＧＰＳ）の受信機からなり、前記周波数増倍手段が結晶発信器からなることを特徴とする位相角測定システム。１１．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、通信システムと演算装置との間にデータマルチプレクサーを接続したことを特徴とする位相角測定システム。１２．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、サブステーションにおける演算装置が予測モデルと、基準信号を予測する調整モデルとからなることを特徴とする位相角測定システム。１３．電力システムの位祖角測定方法であって、ａ）基準ステーションにて、ろ波した基準信号を通信システムの受信端に接続し、ｂ）通信システムを介してろ波した基準信号を各サブステーションへ送信するステップと、ｃ）サブステーションで通信システムから基準信号を受信して、前記基準信号を疑似基準信号として整形するステップと、ｄ）サブステーションで前記疑似基準信号と被測定信号との位相差βを測定するステップと、ｅ）基準信号と被測定信号との位相差αを、疑似基準信号と被測定信号との位相差βと、通信システムにより惹起される基準信号の位相遅延とに従って算出するステップとからなることを特徴とする位相角測定方法。１４．請求項１３に記載の電力システムの位相角測定方法であって、通信システムにより惹起される基準信号の前記位相遅延が、送信手段と受信手段とリレー装置と通信送信路において発生されることを特徴とする位相角測定方法。１５．電力システムの位相角測定システムであって、基準ステーションにおける、基準信号をろ波し、ろ波した基準信号を通信システムに送信する手段と、サブステーションにおける、通信システムから基準信号を受信してこの基準信号を疑似基準信号として整形する受信装置と、疑似基準信号と被測定信号との位相差を測定する少なくとも一つの測定装置と、被測定信号と基準信号との位相角を算出する演算装置とからなる位相角測定システム。１６．請求項１５に記載の電力システムの位相角測定システムであって、前記基準信号送信手段が帯域通過フィルターと整形回路と変調器とからなることを特徴とする位相角測定システム。１７．請求項１５に記載の電力システムの位相角測定システムであって、前記受信装置が、復調器とろ波・整形回路と受信信号の位相を補償する演算装置とからなることを特徴とする位相角測定システム。【図１】【図６】【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．電力システムのおける位相角を測定する方法であって、ａ）基準ステーションにて、基準信号の位相と標準時間軸との関係を求めるか、規則的な間隔置きに所定の時間系列での基準信号位相φ₀を求めるか、又は、所定の位相系列での時間ｔ₀を求めるステップと、ｂ）通信を介して各サブステーションへ基準信号の位相φ₀又は時間ｔ₀を送信するステップと、ｃ）サブステーションにて、被測定信号位相と標準時間軸との関係を求めるか、基準信号と規則的な間隔置きに同一の所定時間における被測定信号φ_mの位相を求めるか、又は、基準信号と同一の被測定信号の所定位相における時間ｔ_mを求めて測定値φ_m又はｔ_mを記憶し、ｄ）サブステーションで基準信号の前記φ₀又はφ_mを受信するステップと、ｅ）サブステーションで受信したφ₀と記憶したφ_m、又は、受信したｔ₀と記憶したｔ_mとに従って、被測定信号と基準信号との位相差α（位相角という）を算出するステップとからなる位相角測定方法。２．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記ステップ(a)と(c)とが基準信号と非測定信号とをろ波して整形するステップを含んでいることを特徴とする位相角測定方法。３．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記標準時間軸が、グローバル測位システム（ＧＰＳ）による標準第２信号と、周波数増倍時間軸、即ち、標準マイクロ秒信号とからなることを特徴とする位相角測定方法。４．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記測定ステップ(ａ)とステップ(ｃ)とが、位相及び周波数増倍作用をロックするステップを含んでなることを特徴とする位相角測定方法。５．請求項１に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記算出ステップ(ｅ)が、予測モデルに従って基準信号を予測するステップと、予測信号と基準信号との差により予測モデルを調整するステップとからなることを特徴とする位相角測定方法。６．請求項５に記載の電力システムにおける位相角を測定する方法であって、前記予測モデルが二次方程式又は三次方程式であり、前記調整が比例−積分制御を用いていることを特徴とする位相角測定方法。７．通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、基準ステーションにおける、演算装置と接続されて、基準ステーションの標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、前記演算装置と接続されて、基準信号の間のランダム外乱を除去する少なくとも一つのろ波・整形装置とからなり、通信システムと接続した前記演算装置は、規則的な間隔置きに所定の時間系列における基準信号の位相(φ₀)又は基準信号の所定の位相系列における時間(ｔ₀) を算出するものであり、サブステーションにおける、演算装置と接続されて、標準時間軸信号を発生する標準時間軸装置と、前記演算装置と接続されていて、被測定信号のランダム外乱を除去する少なくとも一つのろ波・整形装置とからなり、前記演算装置が、所定時間における被測定信号φ_mの位相、又は、所定位相における被測定信号ｔ_mの時間を算出して、前記測定値φ_m又はｔ_mを記憶するとともに、通信により送信された基準信号のφ₀又はｔ₀を受信して、φ_mとφ₀又はｔ_m とｔ₀とにより基準信号と被測定信号との位相角を算出し、基準ステーションにある演算装置がサブステーションにある演算装置と通信システムを介して接続されていることを特徴とする位相角測定システム。８．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記ろ波・整形装置が少なくとも帯域ろ波・整形回路からなることを特徴とする位相角測定システム。９．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記標準時間軸装置が、標準クロック信号発生器と周波数増倍手段とカウンターとからなることを特徴とする位相角測定システム。１０．請求項９に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、前記標準クロック信号発生器が、グローバル測位システム（ＧＰＳ）の受信機からなり、前記周波数増倍手段が結晶発信器からなることを特徴とする位相角測定システム。１１．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、通信システムと演算装置との間にデータマルチプレクサーを接続したことを特徴とする位相角測定システム。１２．請求項７に記載の通信システムを含む電力システムの位相角測定システムであって、サブステーションにおける演算装置が予測モデルと、基準信号を予測する調整モデルとからなることを特徴とする位相角測定システム。１３．電力システムの位相角測定方法であって、ａ）基準ステーションにて、ろ波した基準信号を通信システムの受信端に接続し、ｂ）通信システムを介してろ波した基準信号を各サブステーションへ送信するステップと、ｃ）サブステーションで通信システムから基準信号を受信して、位相を補償するステップと、ｄ）サブステーションで被測定信号を測定するステップと、ｅ）サブステーションで補償した基準信号と被測定信号との位相角を算出するステップとからなることを特徴とする位相角測定方法。１４．請求項１３に記載の電力システムの位相角測定方法であって、前記補償ステップにおいて、送信手段と受信手段とリレー装置と通信送信路において位相遅延が発生されることを特徴とする位相角測定方法。１５．電力システムの位相角測定システムであって、基準ステーションにおける、基準信号をろ波し、ろ波した基準信号を通信システムに送信する手段と、サブステーションにおける、通信システムから基準信号を受信して受信した信号の位相遅延を補償する受信装置と、補償した基準信号の位相と被測定信号の位相とを測定する少なくとも一つの測定装置と、被測定信号と基準信号との位相角を算出する演算装置とからなる位相角測定システム。１６．請求項１５に記載の電力システムの位相角測定システムであって、前記基準信号送信手段が帯域通過フィルターと整形回路と変調器とからなることを特徴とする位相角測定システム。１７．請求項１５に記載の電力システムの位相角測定システムであって、前記受信装置が、復調器とろ波・整形回路と受信信号の位相を補償する演算装置とからなることを特徴とする位相角測定システム。