JPH03180770A - 電気的変量の測定方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 この発明は、電線路の電圧、Ｎ流１位相、有効電力、無
効電力、高調波等を測定する方式に関し、特に、電圧、
電流のアナログ検出信号をディジタル信号に変換してデ
ータ処理の高精度化を図ったものである。

Ｂ１発明の概要 この発明は電線路の電圧、電−流をアナログ量で検出し
て電流値、電圧値１位相、有効電力、無効電力又は高調
波成分等を測定する測定方式にわいて、 前記電線路から同期入力信号と測定入力信号を取り出し
、同期入力信号の１周期分における同期入力信号と測定
入力信号を一定間隔でサンプリングし、このサンプリン
グした同期入力データと測定入力データを使用し、同期
入力データにより１周期分のサンプリング個数を判定し
、そのサンプリング数により演算に使用する測定入力デ
ータを決定するとともに、この決定された測定入力デー
タを使用してフーリエ変換手段により、基本波成分のみ
を抽出し直流分、高調波を取り除くようにすることによ
り、 直流分及び高調波成分を含む入力による誤差と周波数変
動による誤差を防ぐ技術を提供するものである。

Ｃ１従来の技術 電線路の電圧、電流を検出して電圧値、電流醒相、有効
電力、無効電力等のデータを測定する方式としては、一
般に電圧と電流をアナログ量で検出し、これをディジタ
ル変換してコンピュータてデータ処理され電圧値、電流
値１位相、有効。

無効電力等の測定を行っている。

００発明か解決しようとする課題 しかしながら、従来の用足方式には下記の課題があった
。

（１）アナログの検出入力信号には直流分やＫＦＩ波を
含有するため測定結果に誤差を生ずる。

（２）また、アナログの検出入力信号の周波数変動が起
こると測定結果に誤差を生ずる。

本発明は、このような課題に鑑みて創案されたもので、
直流分及び高調波成分を含む入力による誤差や周波数変
動による誤差を防いだ測定方式を提供することを目的と
する。

８１課題を解決するための手段 本発明１こおける上記課題を解決するための手段は、電
線路の電圧、電流をアナログ量で検出して電流値、Ｎ圧
値１位相、有効電力、無効電力又は高調波成分等を測定
する測定方式において、前記電線路から同期入力信号と
ポ１１定入力信号を取り出し、同期入力信号の１周期分
におけろ同期入力信号と測定入力信号を一定間隔でサン
プリングし、このサンプリングした同期入力データと測
定入力データを使用し、同期入力データにより１周期分
のサンプリング個数を判定し、そのサンプリング数によ
り′ｉｒｉ算に使用する測定入力データを決定するとと
もに、この決定された測定入力データを使用してフーリ
エ変換手段により、基本波成分のみを抽出し直流分、高
調波を取り除く。

Ｆ０作珂 本発明は、直流及び高調波成分を確実に削除して基本波
のみを抽出し、その基本波の周波数を周波数変動に合わ
せるようにしたもので、高週波の測定ら可能とする。そ
の方法としてはフーリエ変換手段により基本波を抽出す
るようにし、周波数が変動したことは同期入力により検
出する。

本発明の測定方式はアナログディジタル変換部（以下、
Ａ／Ｄ変換部と略称する）とプロセッサ部とを備え、Ａ
／Ｄ変換部は１ｍ期分のサンブリングデータを同期入力
させてその個数を検出し、高速サンプリング及びフーリ
エ変換で測定データを２値化し、プロセッサ部はフーリ
エ変換部で測定テデータを演算処理する。そのサンプリ
ング周波数は同期入力周波数の整数（ぎとし、測定部は
２つの母線電圧の和を同期入力する。プロセッサ部は、
データを記録する半導体メモリを備えろと共に、計測パ
ネルが接続されていて、操作者はその計測パネルの画面
との対話処理により演算測定を行うものとする。

Ｇ　実施例 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の構成図である。

図中、ｌは浦助検出部、２はＡ／Ｄ変換部、３はプロセ
ッサ部、４は整定パネル、５は計測パネルである。

Ａ／Ｄ変換部２は下記の如く構成されている。

（１）同期入力信号に対しては、正確に１サイクル周期
を測定するため基本波付近を透過させるバンドパスフィ
ルタ（ＢＰＦ）を配設した。

（２）測定入力信号に対しては、測定対象となる高調波
より高い周波数をカットするローパスフィルタ（ＬＰＦ
’）を配設した。

（３）高調波の測定には１周期（Ｉサイクル）のサンプ
リングデータによるフーリエ変換を使用し、高精度の測
定を実現するため高速サンプリングを行う。プロセッサ
部３は、アナログ／ディジタル変換されたデータを使用
してフーリエ変換方式により電圧８電流９位相、有効電
力、無効電力、高調波等の値を演算する部分で、得られ
た結果は内部メモリに記録する。

整定パネル４は、測定の起動条件等を設定するために配
設されている。

計測パネル５は、測定値を表示するために配設されてい
る。

第２図は、第１図に示した実施例の測定処理のフローチ
ャートである。同図において、フローの開始は入力で、
浦助検出部Ｉの変成器を介して同期入力信号と測定入力
信号が、Ａ／Ｄ変換部２に入力される。Ａ／Ｄ変換部２
では、同期入力信号をバンドパスフィルタに通して王確
な１サイクル周期を測定し、測定入力信号をローパスフ
ィルタに通して測定対象よりも高い高調波をカントする
。

次は１サイクル分の記憶で、前記フィルタより取り出さ
れた各入力信号はそれぞれサンプリングホールド回路（
Ｓ　／　Ｈ）でサンプリングホールドされたのち、それ
らをマルチプレクサ（ＭＰＸ）で総括され、アナログデ
ィジタル変換器（Ａ／Ｄ）でディジタル化されてプロセ
ッサ部３へ出力される。このとき高調波の測定に１サイ
クルのサンプリングデータを使用したフーリエ変換を行
い、高精度測定を実現するために高速サンプリングを行
う。最後にプロセッサ部３でＡ／Ｄ変換されたデータを
使用し、フーリエ変換手段により基本波成分演算を行う
。

第３図は、上記実施例に使用される測定部位の一例を示
す回路図である。同図に示す如く、同期入力信号は、周
波数が常に得られるように母線ＡとＢから電圧ｖ、、Ｖ
ｔを取り、加算手段３Ｉを介して、補助検出部Ｉ（第１
図）に入力する。■１とＶ、を加算するのは、片母線停
電の場合でも測定を可能にするためである。一方で測定
入力信号は、測定内容によって異なるが、電線路、即ち
、母線Ａ、ＢのＮ康ｖ、、Ｖ２及び配電線路に設けた変
流器ＣＴ、〜ＣＴｎにより検出され、補助検出部ｌに入
力される。

第４図は、上記測定処理の概要を示す説明図である。同
図に示す所定の間隔△Ｌでサンプリングした同期入力デ
ータＸ。＋　ｘ＋−Ｘ　、、＋　　Ｘ□、１と測定入力
データｙ。、Ｙ１〜５’ｍ、７＋−＋とが入力されると
、下記の処理を行う。

（１）入力モード（１サイクル分） 同期入力信号よりＩサイクル分のサンプリング個数（本
例ではｍ）を判定し、そのｐＩ数（ｒｎ）により、演算
に使用する測定入力データｙｌ−３’　ｍ　＊を決定す
る。

（２）処理モード 上記（１）で決定された入力データｙ１〜ｙ、、。

を使用し、フーリエ変換方式により高調波分析及び各種
測定処理を行う。

上記の測定処理について更に詳細に説明する。

一定の周期Ｔ＝１／ｆ＝２π／ωで同一波形が繰り返さ
れる歪波交流ｙ　（ｔ）は、 ｙ　（ｔ　）＝　ｂ　０＋　！’　５Ｃｎ・５ｉｎ（ｎ
　（ＩＪ　ｔ＋θｃｎ）ｎ＝１ （１） で表されろ。

一定すンプリング期間Ｔのｙｘ（ｘｍ＝１．〜ｍ）のデ
ータを使用すると、第ｎ　Ｒ波の実効値として、 ｃ、＝ｒ丁ｎ”＋ｂｎ”／ｒ丁−−＝・（２）ｔａｎθ
Ｃｒｌ　＝ｔ）　ｎ／　ａ　ｎが近似的に成立する。但
し、 ａ、、＝２／ｍ・Σ　（ｙ　１ｓｉｎ（ｎ　・２　ｒｒ
　／　ｍ−Ｘ））ｘ＝１ ｂ、＝１／ｍ・Σ　ｙｘ ｘ＝１ であり、Ｙｘはサンプリングしたデータの瞬時値で、ｎ
＝１．２．３・・・である。そこで、総合歪みの実効値
は下式で演算される。

ここで、高調波成分の影響や周波数変動の影響を受けな
いようにするには、前記（＋）式の基本波成分に着目す
ればよい。

例えば、電圧（Ｖ）又は電流（＋）の実効値を求める場
合は、電圧又は電流のサンプリング値をｙ８として、（
２）　式（７）　Ｃ、＝　１　”　／　ｆ７−を求めれ
ばよい。また、インピーダンス（Ｚ）をを求める場合は
、（２）式によりＶ、、Ｉ、、θ、θ、を求めたのち、 Ｚ＝Ｖ、／Ｉ。

Ｖ　、／　１ ｘ　　（ｃｏｓ（θヮ、−θ　ｚ）”　ｊ　　５ｉｎ（
θヮビθ　１．））を求めればよい。また、有効電力（
Ｐ）又（よｍｔ効電力（Ｑ）を求める場合は、やはり（
２）式によりＶ、、Ｉ、、　θ、を求めたのち、 Ｐ　Ｘ　Ｖ　Ｉ　・ｃｏｓθ＝　Ｖ　、＋　Ｉ　、・ｃ
ｏｓ（θｖｌ−θ、）Ｑ＝ＶＩ・ｓｉｉθ＝　Ｖ　＋　
’　Ｉ　＋　・５ｉ１（θｖ１−θ、）を求めればよい
。

第５図は、本発明の別な一実施例の構成図及びフローチ
ャートである。木実施例は、一定間隔のサンプリングを
同期入力信号の周波数により決定する方式であり、第１
図実施例と異なるのはＡ／Ｄ変換部５２の内部構成であ
る。即ち、未実施例で、測定入力信号は第１図と同様ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）及びサンプルホールド回路（
Ｓ　／　Ｉ−１）を経由してマルチプレクサ（Ｍ　Ｐ　
Ｘ　）へ入力されろが、同期入力信号は周波数検出ファ
ームにより周を数Ｆを検出され、その周波数Ｆによりｆ
５Ｆ　ｘｍの演算を行ってサンプリング周波数ｆ、を算
出（但し、ｍは予め決定した整数）し、これをアナログ
ディジタル変換７ａ　（Ａ　／　Ｄ　）へ入力する。

本実施％Ｊは、入力データの個１（ｍ）が正確な１周期
分データなので、フーリエ変換の誤差が一層小さくなる
。

Ｈ１発明の効果 以上、説明したとおり、本発明によれば、直流分及び高
調波成分を含む入力による誤差と周波数変動による誤差
を防ぐことができるとともに下記の効果を奏する。

（１）同期入力信号により１サイクル分のサンプリング
個数又はサンプリング周波数を決定するので、測定入力
の周波数が変動しても電圧値、電流値及び泣相を正確に
測定できる。

（２）アナログ／ディジタル変換された測定データは、
フーリエ変換による演算が行われていて、基本波の測定
値は、高調波による誤差かカットされている。

（３）Ｉサイクルのデータを高速サンプリングしてフー
リエ変換を行うので、高調波の測定を正確に行うことが
できる。

（４）同期入力信号に２つの母線電圧の和を使用すれば
、片方の母線停止時にも測定可能である。

（５）プロセッサ部に半導体メモリを内蔵し、更に整定
用のパネルを接続することにより、測定値か整定値を越
えたとき記録が起動されるようにし、その過渡応動を１
１４記半導体メモリーＬに記録することができ、このデ
ータにより過渡応動の解析が可能になる。

（６）プロセッサ部に計測用パネルを接続することによ
り、演算処理の結果である周波数、電圧。

電流、有効電力、無効゛電力のすべての要素について、
該パネル上で測定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図（よ実施例
の測定処理のフローチャート、′ｆ、３図は実施例の測
定部位の回路図、第４図は実施例のｒｆｌｌｌ定処理の
説明図、第５図は本発明の別な実施例の構成図及びフロ
ーチャートである。 １・・・甜助検出部、２．５２・・・Ａ／Ｄ変換部、３
・・・プロセッサ部、４・・・整定パネル、５川計測パ
ネル。 ＩＡ、２る 第１図 ホ売明の一實」さテｊの講六回 第２図 實患伊１の測定処理のフローナマート 第３図 第４図 実力シマＪ（７１潔庚シＣ浬の説明図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電線路の電圧、電流をアナログ量で検出して電流
   値、電圧値、位相、有効電力、無効電力又は高調波成分
   等を測定する測定方式において、前記電線路から同期入
   力信号と測定入力信号を取り出し、同期入力信号の１周
   期分における同期入力信号と測定入力信号を一定間隔で
   サンプリングし、このサンプリングした同期入力データ
   と測定入力データを使用し、同期入力データにより１周
   期分のサンプリング個数を判定し、そのサンプリング数
   により演算に使用する測定入力データを決定するととも
   に、この決定された測定入力データを使用してフーリエ
   変換手段により基本波成分のみを抽出し直流分、高調波
   を取り除くようにしたことを特徴とする電気的変量の測
   定方式。
2. （２）同期入力信号を２つの母線の電圧を加算して得た
   ことを特徴とする請求項（１）記載の電気的変量の測定
   方式。