JPH03238367A - 活線の電源インピーダンスの測定方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は活線状態で電源インピーダンスを少なくとも測
定する活線の電源インピーダンスの測定方法に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、電源インピーダンスを測定する方法としては被測
定電源に負荷を接続し、負荷を接続しなかった時との電
圧差、すなわち電圧降下と負荷電流とから電源インピー
ダンスを求める方法があった。また家庭や、工場等で伝
送信号の減衰量の計算、短絡電流の予測などを行うため
に線路の時定数を測定する方法としては従来専用の計測
器を用いて電源をオフして測定する方法があった。

［発明が解決しようとする課題］ ところが上記従来の電源インピーダンスの測定方法では
十分な測定精°度を得るには電圧降下のためには電圧降
下比を少なくとも１０％以上とる必要がある。このため
電圧降下によって接続機器の動作異常が起きる恐れがあ
る。また例えば電源インピーダンスが０．１Ωで、電源
電圧が１００Ｖの場合、１００Ａの電流を流す必要があ
るため、大容量の負荷装置を必要とし、しかも大電流が
流れるため配電盤のブレーカが動作して停電する恐れが
ある等の弊害を伴うので、精度よく測定できないという
問題があった。

また時定数を求める従来の方法では活線状態で測定でき
ないため、稼働している工場では不適切であった。

本発明は叙述の問題点に鑑みて為されたもので、請求項
一１記載の発明の目的とするところは、活線状態とした
ままで電源インピーダンスを高い精度で測定することが
でき、しかも大容量の負荷装置を必要とせず、また配電
盤のブレーカが動作して停電する恐れが無く、更に他の
接続機器の動作異常を起こすことが無い活線の電源のイ
ンピーダンスの測定方法を提供するにある。

また請求項２記載の発明の目的とするところは、活線状
態としたままで電源インピーダンスを高い精度で測定す
ることができ、しかも大容量の負荷装置を必要とせず、
また配電盤のブレーカが動作して停電する恐れが無く、
更に他の接続機器の動作異常を起こすこと無く精度よく
測定でき、同時に活線状態としたままで時定数を測定す
ることができる活線の電源のインピーダンスの測定方法
を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は被
測定電源の両端に電流測定手段とスイッチ要素とを介し
て負荷抵抗を接続し、上記スイッチ要素を電源位相に同
期して１サイクルおきに電流零点で投入して短時間後に
開放するとともに、この投入、開放によって得られる被
測定電源両端の無負荷時電圧のピークホールド値と、負
荷時電圧のピークホールド値との差電圧を多数回積分し
、該積分値を電圧降下値に変換して該電圧降下値を上記
電流測定手段で得た負荷電流で除することにより電源イ
ンピーダンスを測定することを特徴とする。

また請求項２記載の発明は被測定電源の両端に分流器と
スイッチ要素とを介して負荷抵抗を接続し、上記スイッ
チ要素を短時間開じてスイッチ要素の閉じた時点から始
まる電流の立ち上がり勾配期間の所定時点の電流値を読
み取り、この読み取った電流値より電源の抵抗／電源の
インダクタンスを求め、その後重畳直流分が無視出来る
値に減衰した時点で取り込んだ電流値と、電圧降下値と
より電源インピーダンスを求めることを特徴とする。

［作用］ 而して請求項１記載の発明によれば、スイッチ要素を電
源位相に同期して１サイクルおきに電流零点で投入して
短時間後に開放することにより、被測定電源に負荷抵抗
を接続した状態と、接続しない無負荷状態とを交互に設
定し、負荷状態の電圧と、無負荷状態の電圧とを対応す
るピークホールド回路により波形変換してこの変換した
電圧の差電圧を求める。つまり１サイクル毎に通電時と
非通電時との電圧差を求める。更にこの差電圧を積分回
路にて多数回積分する。

この積分回路で得られる積分値を前取て作成した換算式
より電圧降下値に変換し、別途に設けている電流測定手
段により測定した負荷電流で除することにより電源イン
ピーダンスを求めることができるのである。

ここで積分回路にて多数回差電圧を積分することにより
、負荷時電圧と無負荷時電圧との差電圧が小さくても大
きな電圧値が得られて電源インピーダンスを容易に測定
することができ、また毎サイクルごとに無負荷時電圧ピ
ークホールド電圧と負荷時電圧のピークホールド電圧と
を比較することにより、瞬間的な電源電圧の変動の影響
を受けないのである。また電圧降下が短時間であるため
、接続機器の動作に悪影響を与えず、配電盤のブレーカ
も遮断することもなく、更に大容量の負荷装置を必要と
せず、測定時の電力損失も激減できる。

しかもスイッチ要素が電流零点で閉じるから直流分が重
畳して測定誤差を生じるような事もなく高い精度で測定
できる。

また請求項２記載の発明によれば、電源を短時間投入し
た活線状態で、電流の立ち上がり勾配における所定時点
の電流値から電源の抵抗／電源のインダクタンスを求め
て時定数を測定することができる。この場合スイッチ要
素の投入期間は極めて短時間であるため、上記電盤のブ
レーカを遮断することもなく、更に大容量の負荷装置を
必要とせず、測定時の電力損失も激減できる。また同時
に重畳直流分が無視できる値に減衰した時点に取り込ん
だ電流の値と、電圧降下値とより電源インピーダンスを
求めるため、電圧降下比を大きくすることができて、高
い精度で電源インピーダンスの測定ができる。

［実施例］ 以下本発明を実施例により説明する。

Ｘ胤廻ユ 第１図は請求項１記載の発明に対応する方法の一実施例
の回路構成例を示しており、被測定電源Ｅとその電源イ
ンピーダンスＺとの直列回路の両端に相当する被測定電
源端ａ、ａ′間に電流測定手段である電流計Ａと、測定
回路１で制御されるスイッチ要素たるリレーＲＹ、のリ
レー接点に１を介して負荷抵抗Ｒ，を接続し、測定回路
１の測定端子を上記電流計Ａを介して被測定電源端ａ、
ａ′間に接続している。

測定回路１は第２図に示すように電源電圧Ｖを入力して
その電源電圧位相に同期して各種の信号を発生する制御
回路２を備え、この制御回路２は直流分が重畳して測定
誤差を生じないように上記リレー接点に１を電流零点で
投入し、はぼ１／２サイクル後に開放するように上記リ
レーＲＹ、の励磁コイルに流す励磁電流を第３図（ｂ）
で示す制御信号Ｑ、で制御し、同時に別のリレーＲＹ２
の励磁コイルに流す励磁電流を制御し、そのリレー接点
に２により無負荷時電圧をピークホールド回路３ａに、
負荷時電圧をピークホールド回路３ｂに切り換え接続す
る。また積分回路５の積分開始、積分停止の信号を作成
する。

ピークホールド回路３ａ、３ｂは第４図に示すような具
体回路から構成され、第３図に示すように夫々入力する
無負荷時電圧ＶＡ、負荷時電圧Ｖｌｌを破線で示す電圧
ＶＩ、Ｖ２に変換するための回路であり、これらのピー
クホールド回路２．３の出力電圧Ｖ、、Ｖ２は差動増幅
回路４に入力されてその差電圧Ｖ３が求められ、差電圧
Ｖ、は積分回路５に入力される。

しかして本実施例によれば、リレー接点に、を電源位相
に同期させて開閉を繰返して、負荷抵抗Ｒ５を接続した
状態と、非接続状態とを交互に設定し、測定回路１に取
込む電圧を負荷状態の電圧■、と、無負荷状態の電圧Ｖ
、とし、夫々の電圧を対応するピークホールド回路３ａ
、３ｂに入力して波形変換し、この変換された電圧Ｖ、
、Ｖ２の差電圧Ｖ３を差動増幅回路４で求める。つまり
１サイクル毎に通電時と非通電時との電圧差を求める。

更にこの電圧Ｖ、を制御回路２の制御の下で積分回路５
にて６０〜１２０サイクル［１〜２秒間コ積分する。

この積分回路５で得られる積分値Ｖ４を前取て作成した
換算式より電圧降下値ΔＶに変換し、別途に設けている
電流計Ａにより測定した負荷電流で除することにより電
源インピーダンスＺを求めることができるのである。

このように本実施例１では積分回路５にて負荷時電圧の
ピークホールド電圧ＶＡと無負荷時のピークホールドＶ
、との差電圧Ｖ、を多数回積分することにより、差電圧
Ｖ、が小さくても大きな電圧値Ｖ、が得られて電源イン
ピーダンス２を容易に測定することができ、また毎サイ
クルごとに比較することにより、瞬間的な電源電圧の変
動の影響を受けない。尚電圧降下比を１０％以上にとれ
ば０．５％精度の電流計Ａを使用することにより５％の
精度で電源インピーダンスＺを求めることができる。

Ｘ隨透ユ 上記実施例１は電源インピーダンスＺのみを求める方法
であったが、本実施例２は線路の時定数をも同時に測定
できる請求項２記載の発明の方法に対応する実施例であ
る。

第５図は本実施例２の回路構成を示しており、被測定電
源端子ａ、ａ’に負荷抵抗Ｒ，、電流開閉用のリレー接
点に１、分流器６の直列回路を接続するとともに、２チ
ヤンネルのデジタルメモリスコープ７に分流器６に被測
定電源端子ａ、ａ′間の電源電圧■と、分流器６の出力
とを入力する。

リレー接点に、は電源Ｅの電圧Ｖが最大値を過ぎた時点
（ピーク値時刻ｔ、より１〜２ｍｓ経過後）で閉じられ
、閉じられてから１〜２ｍｓ経過後開放されるように制
御手段（図示せず）で制御されるリレー（図示せず）の
リレー接点であり、デジタルメモリスコープ７には第６
図に示す電圧Ｖ・電流■波形が入力することになる。

ここでリレー接点に、の投入後の電流は次式で表される
。

１（ｔ）＝Ｉ鵬・５ｉｎ（１２０ｒｔ＋θ−ψ）＋　Ｉ
Ｐｓｉｎ（ψ−θ）ｅ−１ｆＲ６＋ｌｌ、　Ｉｔｌ／Ｌ
Ｏ，、、■θ：投入角　Ｌｏ：電源Ｅのインダクタンス
Ｒ０：電源Ｅの抵抗 電源配線ではインダクタンスＬ。はＯ，０ＯＩＨ以下、
抵抗Ｒ１は１００程度であるから１２０πＬ、＜Ｒ，と
なり、ψ＃０と見做せる。

またＴ２＜０．０００１なので０式は次のように簡略化
できる。

１（ｔ）＝　ｌｍ５ｉｎ（θ）（１ｅ−１１’　Ｏ”　
　ｌ　ｔＩ八へ）、、、■Ｉ 従って第６図より投入時刻ｔ０から始まる電流立ち上が
り期間のＴ１経過時点、Ｔ２経過時点に於ける電流値Ｉ
ｔ、Ｉ２を読み取れば、負荷抵抗Ｒの値が既知であるの
で■式よりＲ８／Ｌ、を求めることができる。

通を後重畳直流分が無視できる値に減衰した時刻ｔｚ（
１ｍｓで１１５０以下〉における電流値工、と、この時
の図より求めた電圧降下値ΔＶより次の式から電源イン
ピーダンスＺを求めることができる。

コノ場合計算はやや繁雑になるが、電圧降下値ΔＶを他
の既知の電源電圧Ｖの値より求めるとより精度良く求め
られる。

Ｚ＝ΔＶＡＴ　　　　　　　　　　　　・・・■同位相
差を無視しているが重大な誤差を生じない。

またリレー接点に、を電圧ピーク付近で投入すると、通
ＩＣ電流が大きくなって測定精度を良くすることができ
るが、電流遮断が困難なため通電時間を２ｍｓ以内に納
めることが困難である。逆に電流零点に近い時刻で投入
すると電流遮断は容易だが、通電電流の波高値が低下し
測定精度が悪くなる。

以上のようにして本実施例２ではごく短時間（１ｍｓ〜
２ｍ５）だけ通電して電圧Ｖ・電流工波形より電源イン
ピーダンス測定及び線路の時定数を行うものであるため
、ごく短時間の電圧降下が生じるだけ、接続されている
機器の動作異常を起こさない、また短時間の過電流では
配電盤のブレーカが動作しない。更に負荷容量を１／２
００〜１１５００に低下できて小さくでき、測定時の電
力損失も激減できる。また電圧降下比を２０〜３０％に
とることができて、測定精度を上げられる。更に同時に
電流波形の立ち上がり勾配より線路の時定数を求めるこ
とができるため、電源インピーダンスの測定の回路を共
通とすることができる。

上記実施例１は電源インピーダンスのみの測定量するも
のでり、実施例２は線路時定数も同時に測定できるもの
であったが、。

線路の時定数を活線のままで測定できる測定方法として
は第７図に示す回路構成による方法がある。

この第７図に示す回路では被測定電源端ａ、ａ′にリレ
ー接点に４と、負荷抵抗Ｒ１と、分流器６との直列回路
を接続し、分流器６出力をデジタルメモリスコープ７に
入力するようにしたもので、被測定電源Ｅの電圧波高値
付近でリレー接点に４を閉じて、電力損失や他の機器へ
の悪影響を避ける為に開放する。

この時の電圧Ｖ・電流Ｉ波形は第８図に示すようになる
。ここでリレー接点４の投入、開放の制御は実施例２と
同様に行い、そのリレー接点に４の投入時の電流は上記
実施例２の場合に於けるの弐〜■式で示すことができる
。

ここで１２０πＬ、＜Ｒ，，１＝０とすると、上記■式
は次のように訂正する。

１（ｔ）＝　ｌｍ５ｉｎ（θ）＋１ｍ５ｉｎ（−〇）ｅ
　−１１Ｉ　Ｏ＋１１１１　ｔ　Ｉ　／　Ｌ□・・・■
′ 更に投入角θを９０°に選ぶと次のようになる。

１（ｔ）＝Ｉｍ（１−ｅ−”””Ｉ　ｌｔｌ／ＬＯ）　
　　　　　、、、■″従って第６図の波形により時刻ｊ
ｌ＋　ｔ２に於けるｔ流値１．、Ｉ２を読み取れば容易
にＲｏ／Ｌｏを求めることができる。接点投入時の角度
が９０’付近でなくても■′式より求めることができる
が９０”付近ではＩ（ｔ）が最大となって、測定精度が
良くなる。

また通電時間はＯ，１ｍｓ程度以下で十分である。

更に測定精度を上げるには負荷抵抗Ｒ３は無誘導のもの
を用いるか、前取てそのインダクタンス分を測定してお
き、■−式で求めた値から差し引けば良い、同様に分流
器６もインダクタンス分の少ないものが必要である。

〔発明の効果コ 請求項１記載の発明は、被測定電源の両端に電流測定手
段とスイッチ要素とを介して負荷抵抗を接続し、上記ス
イッチ要素を電源位相に同期して１サイクルおきに電流
零点で投入して短時間後に開放するとともに、この投入
、開放によって得られる被測定電源両端の無負荷時電圧
のピークホールド値と、負荷時電圧のピークホールド値
との差電圧を多数回積分し、該積分値を電圧降下値に変
換して該電圧降下値を上記電流測定手段で得た負荷電流
で除することにより電源インピーダンスを測定するので
、無負荷時電圧と負荷時電圧との差電圧が小さくても大
きな電圧値が得られて電源インピーダンスを容易に測定
することができ、また毎サイクルごとに無負荷時電圧と
負荷時電圧とを比較することにより、瞬間的な電源電圧
の変動の影響を受けず、また通電による電圧降下が短時
間であるため、接続機器の動作に悪影響を与えず、また
配電盤のブレーカも遮断することがなく、更に通電時間
が短時間であるから大容量の負荷装置を必要とせず、測
定時の電力損失も激減でき、しかもスイッチ要素が電流
零点で閉じるから直流分が重畳して測定誤差を生じるよ
うなこともなく高い精度で測定できるという効果がある
。

また請求項２記載の発明は被測定電源の両端に分流器と
スイッチ要素とを介して負荷抵抗を接続し、上記スイッ
チ要素を短時間開じてスイッチ要素の閉じた時点から始
まる電流の立ち上がり勾配期間の所定時点の電流値を読
み取り、この読み取った電流値より電源の抵抗／電源の
インダクタンスを求めから、線路の時定数を活線状態で
測定することができ、しかもこの場合スイッチ要素の投
入期間は極めて短時間であるため、配電盤のブレーカも
遮断することがなく、更に大容量の負荷装置を必要とせ
ず、測定時の電力損失も激減でき、また同時に重畳直流
分が無視できるる値に減衰した時点に取り込んだ電流値
と、電圧降下値とより電源インピーダンスを求めるため
、電圧降下比を大きくすることができて、高い精度で測
定ができ、また時定数測定と同じ回路を使用することに
より、測定回路のコストも安価で且つ簡単であるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の実施例の回路構成図、第
２図は同上使用の測定回路の回路構成図、第３図は同上
の動作説明用波形図、第４図は同上測定回路に使用する
ピークホールド回路の具体回路図、第５［！ｌは請求項
２記載の発明の実施例の回路構成図、第６図は同上の動
作説明用波形図、第７図は線路インピーダンスを測定す
る回路例の構成図、第８図は同上の動作説明用波形図で
ある。 Ｒ３は負荷抵抗、ＲＹ、はリレー、Ｋ１はリレー接点、
Ｅは電源、Ｚは電源インピーダンス、ａ。 ａ′は被測定電源端、Ａは電流計、１は測定回路、２は
制御回路、３ａ、３ｂはピークホールド回路、４は差動
増幅回路、５は積分回路、Ｌ、は電源のインダクタンス
、Ｒｏは電源の抵抗、Ｋ、はリレー接点、６は分流器、
７はデジタルメモリスコープである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定電源の両端に電流測定手段とスイッチ要素
   とを介して負荷抵抗を接続し、上記スイッチ要素を電源
   位相に同期して１サイクルおきに電流零点で投入して短
   時間後に開放するとともに、この投入、開放によって得
   られる被測定電源両端の無負荷時電圧のピークホールド
   値と、負荷時電圧のピークホールド値との差電圧を多数
   回積分し、該積分値を電圧降下値に変換して該電圧降下
   値を上記電流測定手段で得た負荷電流で除することによ
   り電源インピーダンスを測定することを特徴とする活線
   の電源インピーダンス測定方法。（２）被測定電源の両
   端に分流器とスイッチ要素とを介して負荷抵抗を接続し
   、上記スイッチ要素を短時間閉じてスイッチ要素の閉じ
   た時点から始まる電流の立ち上がり勾配期間の所定時点
   の電流値を読み取り、この読み取った電流値より電源の
   抵抗／電源のインダクタンスを求め、その後重畳直流分
   が無視出来る値に減衰した時点で取り込んだ電流値と、
   電圧降下値とより電源インピーダンスを求めることを特
   徴とする活線の電源インピーダンスの測定方法。