JPH02501505A

JPH02501505A - ハーモニメータおよびその利用ならびに構成方法

Info

Publication number: JPH02501505A
Application number: JP1503664A
Authority: JP
Inventors: ジャウエルニッキー，ロナルド　ジー; ロウエンシユタイン，マイクル　ゼット; パーク，ジェラルド　エル; ズッカー，マイロン
Original assignee: マイロン、ズッカー、インコーポレーテッド
Priority date: 1988-03-17
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-05-24
Also published as: EP0367807A4; EP0367807A1; US4902960A; WO1989008849A1; CA1315847C

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ハーモニメー　およびその■　な゛びに　゛本発明は電力線のような導体における高調波ひずみを測定し指示する装置に関する。より詳しく述べれば、本発明は導体内のある範囲の個々の高調波ひずみを迅速に測定し指示するための、携帯可能、使用簡単でかつ極めて用途の広い器具に関する。

第１図は本発明による携帯器具の斜視図である。

第２図は第１図に示す器具の主回路のブロック図である。

第３図は第１図に示す器具の内部再充電可能給電装置のブロック図である。

第４図は器具用主回路の概要図である。

第５ａ図は給電回路の概要図、第５ｂ図は給電用低バッテリ指示回路の概要図である。

第６図は電圧入力ボックスの概要図である。

第７図は電圧高調波の測定に通するようにした第４図の回路の変形である。

第１図は本発明による携帯用器具１を示す、器具１は、第４図（または第７図）に示す主回路４、第５ａ図に示す給電回路６および第５ｂ図に示す低バッテリ指示回路９を内蔵した携帯ケース２と、信号入力ジャック３２を介して回路４に選択的に接続可能なりランプ式電流トランスフォーマ８と、電力オン・オフスイッチ１０およびこれに対応する指示燈１２と、高調波ひずみのレベルを指示する表示スケール１４と、操作員がスケール１４上に示される特定の高調波を選択できる選択スイッチ１６と、低バッテリ指示燈１８と、パンテリ充電コード２０およびこれに対応する電力入力ジャック２２とを備えている。電圧高調波を測定するために入力ジャック１３０を備えてもよい。

ケース２は成型可能、耐衝撃性、耐水性のプラスチックによって作られ、面板２６の下の基部２４に回路４．６．９が恒久的に装着されている０回路６には１対の再充電可能なバッテリパック２８．２９（第５ａ図）を含めてもよい、このバッテリパックは必要に応じコード２０を用いて再充電される。しかし、回路６は他のどのような適当、所望の構成にしてもよい。例えば、回路６に１個のバッテリパックと電圧インバータを含めてもよい。

トランスフォーマ８は、板２６上のジャック３２に差込まれる１本のコード３０により、回路４に選択的に接続できる。トランスフォーマ８は、それぞれ一端にトランスフォーマコア部分３５を備えた２つの半部３４．３６を有している。これらの半部３４．３６は、その対向する端部に設けられた１対のハンドル３８．４０を手で握り締めることによりコア一部分３５を開かせることができるように、互いに枢動可能に連結されている。トランスフォーマ８はまた、該トランスフォーマのコア一端を常時閉位置に保持する付勢手段を備えている。トランスフォーマ８は、単にハンドル３８．４０をいっしょに握り締め、回路トランスフォーマの開いた端部を導体の近くに位置させ、トランスフォーマの開いた端部が導体の周囲を挟み付けるようにハンドルを釈放することにより、はとんどどのような導体にも容易に取付けることができる。このように、電流トランスフォーマを導体に回路を中断することなく取付けることができるので、プラント稼働中に測定を行うことができる。

トランスフォーマ８には少なくとも５キロヘルツまでの周波数応答を持たせることにより、高い高調波が減衰せず、かつ大きな測定範囲にわたって正確な入力信号が得られるようにするのが好ましい。

トランスフォーマ８は、極めて高い電圧例えば６００ボルトＡＣに付勢されたバスバーシステムの測定ができるように、絶縁されている。

操作員は高調波選択スイッチ１６によって、この器具によって測定しようとする特定の高調波を選ぶことができる。スイッチ１６は、なるべくなら、種々の高調波に対応する複数の位置にロックできる回転ダイアルとして構成するのがよい。

例えば、スイッチ１６は、基本高調波、２次高調波および３次ないし１９次の奇数次高調波に対する電流もしくは電圧振巾に対応する１１の異なった位置に回すことができる。

スケール１４は器具の出力読みを与える。この読みには選択された高調波の振巾を基本振巾の百分率として示す。スケール１４は多重のライトバーと、電流高調波に対しては０％ないし１００％、電圧高調波に対しては０％ないし１０％を読み取る対応する印刷された目盛として構成するのが好ましい。

随意に、成る時間にわたって出力の読みを記録できる祇表と記録具とのような記録装置を器具ｌに設けてもよい。

器具１の不使用時もしくは搬送時には、信号コード３０、充電コード２０、または電圧入力ボックス１２５および試験プローブ１２７といっしょのプラグ１２８はこれらと共働するジャック２２．３２．１３０から外し、ケース２の蓋２５は基部２４を覆って掛は金２７で固定しておく。ケース２、トランスフォーマ８、ボックス１２５、コード３０およびコード２０を、輸送もしくは不使用時に、便利に運搬するために、パッド付きの運搬ケースを使用してもよい。

第２．４および７図は器具ｌの主回路４のブロック図および概要図を示す。回路４は、トランスフォーマ８から入力信号を受ける入力信号コンディショナ５０、該コンディショナ５０から調整された入力信号を受けるオートゲイン回Ｂ５２、バッファ５４、上記入力信号を濾波し、入力信号の基本周波数成分の強さに相対的な、入力信号の単一の所定高調波（スイッチ１６を使用して選ばれた高調波に相当する）の強さを示す修正された信号を与えるフィルタ５６、スイッチ１６を含み操作員が前記修正された信号により示される単一の所定の高調波を選択的に変えることができるようにフィルタ５６に接続されたプログラマブルクロックもしくは周波数シンセサイザ５８、増巾器６０および表示回路６２から成っている。

一実施例によれば、器具１はトランスフォーマ８からの電流入力信号を測定するのに使われる。しかし、回路４を導体と大地との間に接続することにより、器具１を電圧入力信号の高調波ひずみを測定するのに使用することもできる。

電圧入力の高調波ひずみを測定するために、電圧入力ボックス１２５　（第６図）が設けられており、該ボックス１２５はハーモニメータの回路４に対する適当な作用電圧を供給する電圧分割回路網１２９を包含している。線電圧（６００／４８０または２４０）は７４１０Ｐアンプ入力に対する正しい作用電圧である約３３＋＋＋ｖに電圧降下される。第６図に示すように、ボックス１２５は試験プローブ１２７　と出カブラグ１２８とを備えている。プラグ１２８は第７図に示す接続部１３０で回路４に接続する。第６図のスイッチ１２６はＤＰＤＴ　（双極／双投）スイッチで、図示の状態では２４０ボルト位置に在る。スイッチ１２６の他の位置は６００／４８０ボルトに対する位置である。

第７図に示す接続部１３０はプラグ１２８を受け入れる。電圧／電流入力回路１３１は適当な入力を増巾具入力に接続し、かつ増巾器のゲインを変える。回路１３１は、入力をコンディショナ５０の適当な部分に差し向けて高調波目盛が０％から１００％までの電流高調波の代わりに０％から１０％までの電圧高調波を読み取り、または０％から１０％までの電圧高調波の代わりに０％から１００％までの電流高調波を読み取れるようにする第２のＤＰＤＴスイッチ１３３を備えている。

図示のスイッチ１３３は「電圧高調波」位置に在る。もう１つの位置は「電流高調波」を測定する。

第２図のコンディジゴナ５０は、電流入力信号と電圧入力信号とにそれぞれ対応する「電流−電圧」部分と「電圧−電圧３部分とを持つものとして示されている。

回路５２は、最初に工場で較正され、各使用に先立って、もしくは導体内の電気エネルギ量が変わる度に人手で計器の零位調整を行う必要のない、動作の速い通常の電子部品によって構成されている。

この特徴により、負荷を変化させながら高調波を容易に読み取ることができる。

負荷条件の変化に対する単一の高調波または数個の高調波の依存関係を示すデータをとることができる。

回路５２は、電圧−電流コンバータ（または整流器）６４、バッファ６６、電流制御可変ゲイン増巾器（または電池）６８、および演算増巾器（ＯＦアンプ）７０から成っていてもよい０回路５２はコンディジゴナ５０から入力信号を受け、該入力信号のゲインを制御して実質的に一定の出力信号をバッファ５４に与える。整流器６４およびＯＦアンプ７０は端子７２．７４においてバッテリ２８から電力入力を受けるが、ＯＰアンプ７０はまた端子７６においてバッテリ２９に接続されている。バッファ５４は端子７Ｂ、８０においてバッテリ２９に接続されている。

フィルタ５６は、多次プログラマブル、スイッチドキャパシタフィルタ８２および増巾器８４から成っている。フィルタ８２はなるべくなら帯域通過フィルタとしてプログラムされ、かつ端子８６．８８においてバッテリ２９に接続されるのがよい。しかし、フィルタ５６を任意所望のもしくは適当な手段により構成してもよい。例えば、フィルタ５６をＯＰアンプを使用する能動フィルタとして構成してもよい。

周波数シンセサイザまたはプログラマブルクロック５８は、原始クロック９０、位相同期ループ９２．１対の「分周型ｎｃＭＯｓＪ計数器９４．９６、プログラマブル論理アレー（ＰＡＬ）９８、スイッチ１６およびスイッチ１６と組合せたプルアップ抵抗回路ｍ１００により構成してもよい。クロック９０は一キロヘルツソースクロツタとしてプログラムされた一キロヘルツソースクロツタとするのが好ましい０部品９０．９２．９４．９６．９８および１００はそれぞれ端子１０２．１０４．１０６．１０Ｂ、１１０および１１２においてパンテリ２９に接続されている。フィルタ５６は位相同期ループ９２の出力を通じてシンセサイザ５８に接続されている。

表示回路６２はスケール１４０段数に応じた複数のＬＥＤ１１４と少なくとも１つのリニアプログラマブルチップ１１６とを包含してもよい。

代わりに、回路６２およびスケール１４をアナログ型ダイアルメータのような他の任意所望の表示手段として構成することもできる。スケール１４には測定する高調波の数に応じて多重ライトバーを包含させてもよく、また回路４（表示回路６２を包含する）を、各測定高調波を基本の百分率として同時に表示するように修正することもできる。

第５Ａおよび５Ｂ図は電力供給回路６と低バッテリ指示回路９とを示す０回路６は１対の再充電可能バッテリパック２８．２９および該バッテリパンクに対する再充電回路１１４を包含する。パンテリパック２８．２９は異なった電圧出力を有するようにするのが好ましい０例えば、パンテリパック２８は＋１２ボルトのＤＣ出力を有し、一方、パンテリパック２９は＋５ボルトおよび一５ボルトのＤＣ出力を有するようにしてもよい。回Ｂ１１４は、必要時にはコード２０を通じて例えば１２０ポル）ＡＣの適当な電力源に接続可能な入力端子１１６．１１８を備えている。

回路８は増巾器１２０と１対のＬ　Ｅ　Ｄ１２２．１２４を備えている。ＬＥＤ１２２は電圧基準として機能し、一方、Ｌ　Ｅ　Ｄ　１２４は指示器１８において低バッテリを指示するために点燈する。回路８は端子１２６においてパンテリパック２８に接続されている。

回路４は、器具を広い電圧範囲（例えば６００ボルトまで）を有するシステムの測定に使用することを可能にし、また極めて広いｖＡｔ流範囲にわたって（例えば１０〜１０００アンペアの範囲にわたって）正確な高調波読みを提供する０回路４はまた範囲０〜１０アンペアの線電流の測定にも使用できるが、しかしこのような測定は範囲１０〜１０００アンペアにおける測定はど有用ではないであろう。

次に器具１０作用を述べる先ず、操作員はトランスフォーマ８をジャック３２に差し込むことにより、トランスフォーマ８を回路４に接続し、次いでトランスフォーマ８を電力線のような所望の導体のまわりに締め付ける。

この代わりに、電圧入力ボックス１２５をジャック１３０に差し込み、試験プローブを所望の導体に取付けてもよい。

実際の測定をなすに当たって、操作員がしなければならないことは、オン／オフスイッチ１０を使用して器具１をオンにし、次いでスイソチ１６を所望の高調波に合わせるということだけである。あるいは電圧高調波測定のためには、スイッチ１２６およびスイッチ１３１を適当にセットしなければならない。通常、選択スイッチは先ず基本高調波に合わされるであろう。この時測定される導体内に充分な電流があれば、スケール１４の読みは１００％になる。操作員は次いで選択スイッチを各地の所望高調波に切換え、スケール１４によって指示された高調波振巾測定値を記録できる。その後、操作員は記録されたデータを解釈し、特定の導体に生じていた問題の根源を決定する。

器具１を使用して得られた高調波ひずみ測定結果は多くの目的に使用できる０例えば、導体内電気エネルギの２次高調波の検出はＤＣ電流成分を指示するのに使用できる。また、３相システムにおいて、各相が同等に負荷されているかどうかを決定するために、３相システムの各相における高調波レベルをそれぞれ単独に測定することもできる。

以上、現在において本発明の好適な実施例と思われるものについて記述したが、本発明はその精神もしくは本質的な特徴から逸脱することなく他の特殊な形でも具体化できることが理解されるであろう０例えば、上記実施例において表示回路６２に供給されている修正された信号を、回路６２のほかに（または回路６２の代わりに）、導体内の電力を所望の範囲内に自動的に制御するコンピユータ化されたエネルギ管理システムに供給することもできる。同様に、上記修正された信号を、（例えば）測定された高調波が基本の所定最大百分率を超えた時に動作する可聴警報、可視警報等の適当な警報手段に供給することもできる。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．導体内の高調波ひずみを探索し測定する装置であって、導体に着脱自在に接続でき該導体内の電気エネルギを表す入力信号を生ずる第１の手段と、該第１の手段に接続されてこれから前記入力信号を受け、該入力信号の単一の所定の高調波の強さを表す修正された信号を生ずる第２の手段と、該第２の手段に接続され前記修正された信号により指示される単一の所定の高調波を選択的に変える第３の手段とを備えた装置。
（２）．前記第３の手段に接続されてこれから前記修正された信号を受け、該修正された信号の表示を生ずる第４の手段を包含する第１項記載の装置。
（３）．前記第１の手段および第２の手段の間に接続され、各使用前における装置の再較正が不必要で、かつ前記入力信号が前記導体内の電気エネルギの変化にかかわらず本質的に一定に維持されるよう、前記入力信号のゲインを自動的に制御する第５の手段を包含する第２項記載の装置。
（４）．前記第１、第２、第３、第４および第５の手段のそれぞれに接続されてこれらに電力を供給する第６の手段を包含する第１項、第２項または第３項記載の装置。
（５）．前記第１の手段が前記導体のまわりに選択的に締付け可能な電流トランスフォーマから成る第１項、第２項または第３項記載の装置。
（６）．前記第２の手段がフィルタから成り、修正された信号が、前記入力信号の或る基本の強さに相対的な単一の所定の高調波の強さを指示する第１項、第２項または第３項記載の装置。
（７）．前記第２の手段が多次プログラマブル、スイッチキャパシタ、帯域通過フィルタから成り、修正された信号が、前記入力信号の或る基本の強さに相対的な単一の所定の高調波の強さを指示する第１項、第２項または第３項記載の装置。
（８）．前記第３の手段が周波数シンセサイザから成る第１項、第２項または第３項記載の装置。
（９）．前記周波数シンセサイザが、操作員により種々の高調波に手動でセットされるようにした高調波選択スイッチと、ソースクロックと、ソースクロックと高調波選択スイッチとの間に接続された位相同期ループとを包含する第８項記載の装置。
（１０）．前記周波数シンセサイザがさらに前記選択スイッチと前記位相同期ループとの間に接続されたプログラマブル論理アレーを包含する第９項記載の装置。
（１１）．前記第４の手段が、多段ライトバーと該ライトバーと共働する複数のＬＥＤとから成る第２項記載の装置。
（１２）．前記第６の手段が、再充電可能なバッテリと、該バッテリに接続されかつ外部電源に選択的に接続可能な再充電回路と、前記バッテリに接続され該バッテリが電力低下している時にこれを指示する指示回路とから成る第４項記載の装置。
（１３）．前記指示回路が、電圧基準として作用する第１のＬＥＤと、低いバッテリ電力を指示するために点燈する第２のＬＥＤとから成る第１２項記載の装置。
（１４）．導体内の高調波ひずみを探索し測定する装置であって、導体に着脱自在に接続でき該導体内の電気エネルギを表す入力信号を生ずる第１の手段と、該第１の手段に接続されてこれから前記入力信号を受け、該入力信号の単一の所定の高調波の強さを表す修正された信号を生ずる第２の手段と、該第２の手段に接続され前記修正された信号により指示される単一の所定の高調波を選択的に変える第３の手段とを備え、かつ前記修正された信号が電圧高調波を指示する装置。
（１５）．前記第１の手段が、適当な作用電圧を与える電圧分割回路網を有する電圧入力ボックスから成る第１４項記載の装置。
（１６）．前記第２の手段が、電圧高調波および電流高調波の測定を可能にするスイッチを包含する第１４項または第１５項記載の装置。