JPH0687069B2 - 電力計 - Google Patents
電力計Info
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- JPH0687069B2 JPH0687069B2 JP1113989A JP1113989A JPH0687069B2 JP H0687069 B2 JPH0687069 B2 JP H0687069B2 JP 1113989 A JP1113989 A JP 1113989A JP 1113989 A JP1113989 A JP 1113989A JP H0687069 B2 JPH0687069 B2 JP H0687069B2
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- Japan
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- power
- phase
- rotation angle
- circuit
- phase rotation
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力計に係り、特に、装置内の位相回転に基
づく測定誤差に対する補正手段を備えた電力計に関する
ものである。
づく測定誤差に対する補正手段を備えた電力計に関する
ものである。
電路の有効電力（以下、「電力」と言う。）Ｗは、電路
の電圧及び電流が正弦波であれば、その実効値をそれぞ
れE,I、電圧、電流間の位相角をφとすると、 Ｗ＝EIcosφ で表される。
の電圧及び電流が正弦波であれば、その実効値をそれぞ
れE,I、電圧、電流間の位相角をφとすると、 Ｗ＝EIcosφ で表される。
この場合、電力計内部に例えば＋θの位相回転がある
と、力率は見かけ上cos（φ＋θ）となって測定誤差が
生じ、このθによる誤差の影響は電路の力率が低い場合
ほど大きくなって無視できなくなる。そこで、一般には
位相補正回路などを設けて誤差の発生を防止するように
している。
と、力率は見かけ上cos（φ＋θ）となって測定誤差が
生じ、このθによる誤差の影響は電路の力率が低い場合
ほど大きくなって無視できなくなる。そこで、一般には
位相補正回路などを設けて誤差の発生を防止するように
している。
その一例が第３図に示されているが、例えば被測定電路
１の電圧E0sinωｔと流れる電流I0sin（ωｔ＋φ）の各
成分をセンサ２にて取り出し、その電圧成分k1E0sinω
ｔを乗算器４に加える。また、電流成分k2I0sin（ωｔ
＋φ＋θ）は、例えば上記センサ２を含む内部位相回転
＋θを補正する位相補正器３を介して乗算器４に加え
る。ここで、k1，k2は適当な定数を表すものとする。
１の電圧E0sinωｔと流れる電流I0sin（ωｔ＋φ）の各
成分をセンサ２にて取り出し、その電圧成分k1E0sinω
ｔを乗算器４に加える。また、電流成分k2I0sin（ωｔ
＋φ＋θ）は、例えば上記センサ２を含む内部位相回転
＋θを補正する位相補正器３を介して乗算器４に加え
る。ここで、k1，k2は適当な定数を表すものとする。
乗算器４の出力Ｐ′は２つの入力の積であるから、 Ｐ′＝k1E0sinωｔ×k2I0sin（ωｔ＋φ） ＝（k1k2E0I0/2）｛cos（２ωｔ＋φ）＋cosφ｝ この出力Ｐ′を例えばフィルタ５に加えて第１項の交流
成分を除くと、同フィルタ５の出力Ｐは Ｐ＝（k1k2E0I0/2）cosφ ＝k1k2（E0／√２）（I0／√２）cosφ ＝k1k2EIcosφ ＝kW となり、電路の電力Ｗに比例した出力が得られる。ただ
し、ｋ＝k1・k2とする。
成分を除くと、同フィルタ５の出力Ｐは Ｐ＝（k1k2E0I0/2）cosφ ＝k1k2（E0／√２）（I0／√２）cosφ ＝k1k2EIcosφ ＝kW となり、電路の電力Ｗに比例した出力が得られる。ただ
し、ｋ＝k1・k2とする。
上式より Ｗ＝P/k を求めれば、電力Ｗを表示器６にて読み取ることができ
る。
る。
上記従来装置における誤差発生防止方法は比較的簡単で
あり、50/60Hz用の電力計には好適である。
あり、50/60Hz用の電力計には好適である。
ところで、位相回転角θは、例えば電路側から見た装置
内の抵抗成分をＲ、リアクタンス成分をωＸとすると、 θ＝tan-1（ωX/R），ただし、ω＝２πｆ で表され、よく知られているように周波数ｆによって変
化する。
内の抵抗成分をＲ、リアクタンス成分をωＸとすると、 θ＝tan-1（ωX/R），ただし、ω＝２πｆ で表され、よく知られているように周波数ｆによって変
化する。
したがって、インバータなどを用いて一般商用電源と異
なった周波数の電力を供給する電路については、従来の
アナログの位相補正回路では対応しきれないという問題
がある。
なった周波数の電力を供給する電路については、従来の
アナログの位相補正回路では対応しきれないという問題
がある。
更に、測定範囲を広くするため多レンジ構成とした場合
には、多レンジにおける装置側の位相回転角θが一般に
は等しくならない。このためレンジごとに別個の位相補
正器が必要となり、測定系が複雑化する。
には、多レンジにおける装置側の位相回転角θが一般に
は等しくならない。このためレンジごとに別個の位相補
正器が必要となり、測定系が複雑化する。
この発明は上記の点を考慮してなされたもので、その目
的は、装置側の位相回転角θをあらかじめ必要とする各
レンジの各周波数で測定しておき、実際の電力測定時に
は測定値から算出した見かけ上の位相角φ′（＝φ＋
θ）に対して例えばそのときの周波数における上記位相
回転角θにより φ＝φ′−θ なるディジタル演算を施して真の位相角φを求め、広帯
域で、かつ、高精度の電力測定を可能とする電力計を提
供することにある。
的は、装置側の位相回転角θをあらかじめ必要とする各
レンジの各周波数で測定しておき、実際の電力測定時に
は測定値から算出した見かけ上の位相角φ′（＝φ＋
θ）に対して例えばそのときの周波数における上記位相
回転角θにより φ＝φ′−θ なるディジタル演算を施して真の位相角φを求め、広帯
域で、かつ、高精度の電力測定を可能とする電力計を提
供することにある。
単相電路の電力測定 内部の位相回転角θを補正しないで測定したときの電力
値をPaとすると、 Pa＝EIcosφ′ ……（１） ＝EIcos（φ＋θ） ＝EI（cosφcosθ−sinφsinθ） である。
値をPaとすると、 Pa＝EIcosφ′ ……（１） ＝EIcos（φ＋θ） ＝EI（cosφcosθ−sinφsinθ） である。
ここで、θが非常に小さいとすると、cosθ≒1,sinθ≒
θとおけるから、上式より Pa＝EI（cosφ−θsinφ） ……（２） ＝EIcosφ（１−θtanφ） ……（３） を得る。ただし、cosφ≠０とする。
θとおけるから、上式より Pa＝EI（cosφ−θsinφ） ……（２） ＝EIcosφ（１−θtanφ） ……（３） を得る。ただし、cosφ≠０とする。
上式（２），（３）の第１項は真の電力値、第２項は内
部の位相回転角に基づく誤差を表している。
部の位相回転角に基づく誤差を表している。
いま、真の電力値をPtとすると、Pt＝EIcosφであるか
ら、式（２），（３）は Pt＝Pa＋θEIsinφ （2a） ＝Pa/（１−θtanφ） （3a） と変形することができる。
ら、式（２），（３）は Pt＝Pa＋θEIsinφ （2a） ＝Pa/（１−θtanφ） （3a） と変形することができる。
式（2a）又は（3a）において、θがわかればφ＝φ′−
θによりφがわかる。Paは誤差を含んだ測定値で既知で
あるから、真の電力値Ptは計算にて求めることができ
る。
θによりφがわかる。Paは誤差を含んだ測定値で既知で
あるから、真の電力値Ptは計算にて求めることができ
る。
内部位相回転角の求め方 いま、この装置に例えば位相角φが＋90°異なる電圧、
電流E,Iと、−90°異なる電圧、電流E,Iを与えてそれぞ
れ電力（零力率電力）を測定し、そのときの測定値をPa
（π/2）,Pa（−π/2）とすると、式（２）において φ＝π/2のとき cosφ＝0,sinφ＝１ φ＝−π/2のとき cosφ＝0,sinφ＝−１ であるから、 Pa（π/2）＝−EIθ（π/2） Pa（−π/2）＝−EIθ（−π/2） となる。この場合、本来ならばθ（π/2）＝θ（−
π/2）となるはずであるが、校正用信号発生器や測定条
件などにより一致しない場合には例えば両者の平均値を
とり、 θ＝（θ（π/2）＋θ（−π/2）/2 とすることが望ましい。
電流E,Iと、−90°異なる電圧、電流E,Iを与えてそれぞ
れ電力（零力率電力）を測定し、そのときの測定値をPa
（π/2）,Pa（−π/2）とすると、式（２）において φ＝π/2のとき cosφ＝0,sinφ＝１ φ＝−π/2のとき cosφ＝0,sinφ＝−１ であるから、 Pa（π/2）＝−EIθ（π/2） Pa（−π/2）＝−EIθ（−π/2） となる。この場合、本来ならばθ（π/2）＝θ（−
π/2）となるはずであるが、校正用信号発生器や測定条
件などにより一致しない場合には例えば両者の平均値を
とり、 θ＝（θ（π/2）＋θ（−π/2）/2 とすることが望ましい。
このθの値を例えば第１図の実線で示されるように、測
定レンジごとに動作最低周波数f1から最高周波数fnまで
必要とする周波数間隔で測定しておけば、被測定電路の
電力は容易に計算で求めることができる。
定レンジごとに動作最低周波数f1から最高周波数fnまで
必要とする周波数間隔で測定しておけば、被測定電路の
電力は容易に計算で求めることができる。
この発明の実施例が示されている第２図を参照すると、
例えばセンサ２、乗算器４、フィルタ５、表示器６は上
記第３図の従来装置とほぼ同様のユニットが用いられ、
したがってそれらと同一の参照符号が付されている。
例えばセンサ２、乗算器４、フィルタ５、表示器６は上
記第３図の従来装置とほぼ同様のユニットが用いられ、
したがってそれらと同一の参照符号が付されている。
更に、この実施例においては上記課題を解決するため、
例えば次に示すイないしホの手段を備えている。
例えば次に示すイないしホの手段を備えている。
イ．被測定電路１から取り込んだ電圧、電流成分の実効
値E,Iを検出する実効値検出器7,8。
値E,Iを検出する実効値検出器7,8。
ロ．上記実効値E,Iと、内部位相回転角θによる誤差を
含んだ被測定電路の見掛け上の電力Paとをそれぞれディ
ジタル変換して測定するA/Dコンバータ９及び測定部1
0。
含んだ被測定電路の見掛け上の電力Paとをそれぞれディ
ジタル変換して測定するA/Dコンバータ９及び測定部1
0。
ハ．上記第１図に例示した位相回転角θのデータを保持
する位相回転角テーブル11。
する位相回転角テーブル11。
ニ．上記実効値E,Iと電力Pa及び位相回転角θとから、
電路１における電圧と電流間の位相角φを求める位相角
演算手段12。
電路１における電圧と電流間の位相角φを求める位相角
演算手段12。
ホ．この求めたφと上記電力Pa及び位相回転角θとから
電路１の真の有効電力Pt（Ｗ）を求める電力演算手段1
3。
電路１の真の有効電力Pt（Ｗ）を求める電力演算手段1
3。
上記手段を備えることにより装置側に発生する位相回転
角θがディジタル的に補正され、広帯域の電力測定が可
能となる。
角θがディジタル的に補正され、広帯域の電力測定が可
能となる。
第２図を再び参照すると、装置側に発生する位置回転角
θは例えば各レンジの動作周波数帯域内における各所定
周波数について校正用信号発生器などを利用して測定
し、メモリで構成された位相回転角テーブル11にあらか
じめ入力しておく。この位相回転角テーブル11には、例
えば上記第１図の測定周波数f1，f2，……に対応する各
レンジの位相回転角θの値が保持されるようになってい
る。
θは例えば各レンジの動作周波数帯域内における各所定
周波数について校正用信号発生器などを利用して測定
し、メモリで構成された位相回転角テーブル11にあらか
じめ入力しておく。この位相回転角テーブル11には、例
えば上記第１図の測定周波数f1，f2，……に対応する各
レンジの位相回転角θの値が保持されるようになってい
る。
実際の測定にあたっては、例えば図示しない制御ボード
のスイッチにて測定レンジと周波数を指定すると、その
レンジのその周波数におけるθのデータが位相角演算手
段12へ読み込まれるようになっている。以下、電路１に
おける電圧と電流の位相角φの計算（φ＝φ′±θ）、
及び電力Ｗの計算（Ｗ＝EIcosφ）は下記のとおりであ
る。
のスイッチにて測定レンジと周波数を指定すると、その
レンジのその周波数におけるθのデータが位相角演算手
段12へ読み込まれるようになっている。以下、電路１に
おける電圧と電流の位相角φの計算（φ＝φ′±θ）、
及び電力Ｗの計算（Ｗ＝EIcosφ）は下記のとおりであ
る。
上記第２図において、フィルタ５の出力Paは、 Pa＝EIcos（φ＋θ） となる。ここで、φは電路１の位相角、θは装置内部の
位相回転角を表す。
位相回転角を表す。
上式を変形すると、 φ＝cos-1（Pa/EI）−θ となる。位相角演算手段12は、この式に測定値Pa,E,I,
及びテーブルから読み出したデータθを代入して位相角
φを求める。
及びテーブルから読み出したデータθを代入して位相角
φを求める。
電力演算手段13は、求めた位相角φと上記電力Pa、デー
タθ等を用い、前記式（3a）の Pt＝Pa/（１−θtanφ） を利用して電路１の真の電力Pt（＝Ｗ）を算出する。
タθ等を用い、前記式（3a）の Pt＝Pa/（１−θtanφ） を利用して電路１の真の電力Pt（＝Ｗ）を算出する。
あるいは、位相角φ，電力Pa、電圧及び電流E,Iを用
い、前記式（2a）の Pt＝Pa＋θEIsinφ を利用して算出してもよい。
い、前記式（2a）の Pt＝Pa＋θEIsinφ を利用して算出してもよい。
上記説明は単相電路の補正についてなされたものである
が、三相電路の場合にはよく知られているように２電力
計法にて電力の測定ができる。したがってその補正も上
記と同様に各相ごとに行い、補正後の２つの電力Pt1，P
t2の代数和を求めれば三相電路の真の電力値Pt3が得ら
れる。
が、三相電路の場合にはよく知られているように２電力
計法にて電力の測定ができる。したがってその補正も上
記と同様に各相ごとに行い、補正後の２つの電力Pt1，P
t2の代数和を求めれば三相電路の真の電力値Pt3が得ら
れる。
なお、上記の例では位相回転テーブルを装置本体側のメ
モリに収納させているが、センサ側にメモリを備えてそ
れに収納し、本体側でそのデータを読み出すようにする
こともできる。
モリに収納させているが、センサ側にメモリを備えてそ
れに収納し、本体側でそのデータを読み出すようにする
こともできる。
以上、詳細に説明したように、この実施例においては装
置の各レンジにおける動作周波数領域の所定周波数につ
いてあらかじめ測定系の内部位相回転角を測定し、その
データをテーブルとしてメモリ上に保持するようにして
いる。実際の電力測定時には使用レンジの周波数におけ
る内部位置回転角データを上記メモリから読み出し、電
路から検出した電圧、電流及び内部の位相回転による誤
差を含む見掛け上の電力と、上記テーブルから読み出し
た位相回転角データとから電路本来の位相角φを算出
し、この算出した位相角データに基づいて上記電路の真
の電力を求めるようになっている。
置の各レンジにおける動作周波数領域の所定周波数につ
いてあらかじめ測定系の内部位相回転角を測定し、その
データをテーブルとしてメモリ上に保持するようにして
いる。実際の電力測定時には使用レンジの周波数におけ
る内部位置回転角データを上記メモリから読み出し、電
路から検出した電圧、電流及び内部の位相回転による誤
差を含む見掛け上の電力と、上記テーブルから読み出し
た位相回転角データとから電路本来の位相角φを算出
し、この算出した位相角データに基づいて上記電路の真
の電力を求めるようになっている。
したがって、この発明による電力計によればアナログの
位相補正回路等は必要が無くなり、広い周波数帯域にわ
たって高精度の電力測定が可能となる。
位相補正回路等は必要が無くなり、広い周波数帯域にわ
たって高精度の電力測定が可能となる。
第１図及び第２図はこの発明の実施例に係り、第１図は
測定系の内部位相回転角説明図、第２図は装置構成の一
例を示すブロック線図、第３図は従来装置のブロック線
図である。 図中、１は被測定電路、２はセンサ、９はA/Dコンバー
タ、10は測定部、11は位相回転角テーブル、12は位相角
演算手段、13は電力演算手段である。
測定系の内部位相回転角説明図、第２図は装置構成の一
例を示すブロック線図、第３図は従来装置のブロック線
図である。 図中、１は被測定電路、２はセンサ、９はA/Dコンバー
タ、10は測定部、11は位相回転角テーブル、12は位相角
演算手段、13は電力演算手段である。
Claims (1)
- 【請求項１】被測定電路の電圧、電流及びその位相角を
検出して同電路の電力を測定する電力計において、 該電力計の動作周波数領域における所定の周波数につい
てセンサを含む測定系の内部位相回転角を測定レンジご
とにあらかじめ測定し該測定データを保持するデータ保
持手段と、 上記被測定電路から検出した電圧、電流及び内部位相回
転角を含む見掛け上の電力と、当該測定レンジの当該測
定周波数における上記内部位相回転角データとを用いて
上記電路本来の位相角データを算出する位相角演算手段
と、 該演算手段にて算算した位相角データに基づいて上記電
路の真の電力を求める電力測定手段とを備えていること
を特徴とする電力計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1113989A JPH0687069B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電力計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1113989A JPH0687069B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電力計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02190769A JPH02190769A (ja) | 1990-07-26 |
| JPH0687069B2 true JPH0687069B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=11769688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1113989A Expired - Fee Related JPH0687069B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電力計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687069B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5737750B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2015-06-17 | 株式会社日立パワーソリューションズ | 交流電力測定装置 |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1113989A patent/JPH0687069B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02190769A (ja) | 1990-07-26 |
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