JPH0712860A - Frequency detector - Google Patents

Frequency detector

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JPH0712860A
JPH0712860A JP5155380A JP15538093A JPH0712860A JP H0712860 A JPH0712860 A JP H0712860A JP 5155380 A JP5155380 A JP 5155380A JP 15538093 A JP15538093 A JP 15538093A JP H0712860 A JPH0712860 A JP H0712860A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
sampling
input
value
polarity change
Prior art date
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Pending
Application number
JP5155380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Igawa
川 博 井
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で安価な周波数検出装置を提供す
る。 【構成】 サンプリング周波数手段301は所定サンプ
リング周波数毎に交流入力のサンプリングを行ない、そ
のサンプリング値を極性変化検出手段302及び周波数
演算手段303に出力している。サンプリング値x1
2 の極性がそれぞれ負,正であったとすると、このと
き手段302は極性変化検出信号を手段303に出力
し、さらに、その後サンプリング値xn ,xn+1 の極性
がそれぞれ正,負であったときも手段302は極性変化
検出信号を手段303に出力する。手段303は、手段
302からの検出信号の入力に基き、サンプリング値x
1 ,x2 ,xn を読込み、所定演算式を用いて定格周波
数f0 の変動値fを演算する。
(57) [Summary] [Object] To provide an inexpensive frequency detection device with a simple configuration. A sampling frequency means 301 samples an alternating current input for each predetermined sampling frequency, and outputs the sampling value to a polarity change detecting means 302 and a frequency calculating means 303. Sampling value x 1 ,
Assuming that the polarities of x 2 are negative and positive, respectively, at this time, the means 302 outputs a polarity change detection signal to the means 303, and then the polarities of the sampling values x n and x n + 1 are positive and negative, respectively. Even when there is, the means 302 outputs the polarity change detection signal to the means 303. The means 303 receives the sampling value x based on the input of the detection signal from the means 302.
1 , x 2 , x n are read and the fluctuation value f of the rated frequency f 0 is calculated using a predetermined calculation formula.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の制御装置等
に用いられる周波数検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a frequency detecting device used for a control device of a power system.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力系統の周波数が大きく変動すると、
発電所側では安定かつ経済的な運用が阻害され、一方、
需要家側では各種の機器に重大な影響が及ぶことにな
る。
2. Description of the Related Art When the frequency of a power system fluctuates greatly,
On the power plant side, stable and economical operation is hindered, while
On the consumer side, various types of equipment will be seriously affected.

【0003】そこで、電力系統の周波数変動を一定範囲
内に抑制する制御が行なわれることになるが、この制御
のためには周波数検出装置が必要になる。
Therefore, control for suppressing the frequency fluctuation of the power system within a certain range is performed, but a frequency detection device is required for this control.

【0004】このような周波数検出装置には、従来から
所謂パルスカウンタ方式と呼ばれるものが多く用いられ
ている。これは、所定サンプリング周波数毎に交流入力
の値をサンプリングしてその極性変化を検出し、ある極
性変化検出時点から次の極性変化検出時点までの間のパ
ルスカウント数に基いて周波数を求める方式のものであ
る。
A so-called pulse counter method has been widely used as such a frequency detecting apparatus. This is a method of sampling the value of the AC input for each predetermined sampling frequency, detecting the polarity change, and calculating the frequency based on the pulse count number from a certain polarity change detection time point to the next polarity change detection time point. It is a thing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、パルスカウン
タ方式の周波数検出装置の場合、サンプリング回路以外
にパルス発振回路を必要とし、さらに、検出精度を上げ
るためには、このパルス発振回路について高周波数のパ
ルスを出力し得るものが必要となる。したがって、従来
の周波数検出装置は、回路構成が複雑でコスト的にも不
利なものとなっていた。
However, in the case of the pulse counter type frequency detecting device, a pulse oscillating circuit is required in addition to the sampling circuit. Further, in order to improve the detection accuracy, a high frequency of this pulse oscillating circuit is required. A device capable of outputting a pulse is required. Therefore, the conventional frequency detection device has a complicated circuit configuration and is disadvantageous in terms of cost.

【0006】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、簡単な構成で安価な周波数検出装置を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an inexpensive frequency detection device having a simple structure.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、交流入力の定格周波数
(f0 )について、その変動値(f)を検出する周波数
検出装置において、前記交流入力の値を所定サンプリン
グ周波数(fs )毎にサンプリングするサンプリング手
段と、前記交流入力の連続する2つのサンプリング値
(x1 ,x2 )の極性が負から正又は正から負に変化し
た場合に、その後の連続する2つのサンプリング値(x
n ,xn+1 )の極性が正から負又は負から正に変化した
時点で極性変化検出信号を出力する極性変化検出手段
と、前記極性変化検出信号を入力したときに、下式を用
いて前記変動値(f)を演算する周波数演算手段と、を
備えたことを特徴とするものである。
As a means for solving the above problems, the present invention provides a frequency detecting device for detecting a variation value (f) of a rated frequency (f 0 ) of an AC input, wherein the AC sampling means for sampling the value of the input at every predetermined sampling frequency (f s), the alternating two consecutive sampling values of the input (x 1, x 2) when the polarity changes from positive to negative or positive from negative , And two consecutive sampling values (x
n , x n + 1 ) polarity change detection means for outputting a polarity change detection signal when the polarity changes from positive to negative or from negative to positive, and the following equation is used when the polarity change detection signal is input. And a frequency calculating means for calculating the fluctuation value (f).

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】[0009]

【作用】上記構成において、周波数演算手段は、極性変
化時点前後のサンプリング値、サンプリング周波数値、
及び定格周波数値のみを用いて定格周波数変動値を演算
する。そして、サンプリング手段、極性変化検出手段、
及び周波数演算手段は、いずれもマイクロコンピュータ
により構成することができ、高周波数のパルス発振器の
ようなものは必要としない。したがって、簡単な構成で
安価な周波数検出装置を実現することができる。
In the above-mentioned structure, the frequency calculating means is configured so that the sampling value before and after the polarity change,
And the rated frequency fluctuation value is calculated using only the rated frequency value. And sampling means, polarity change detection means,
Both the frequency calculation means and the frequency calculation means can be configured by a microcomputer, and a high frequency pulse oscillator or the like is not required. Therefore, it is possible to realize an inexpensive frequency detection device with a simple configuration.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例を図1乃至図4に基き
説明する。図2は、この実施例に係る周波数検出装置の
概略構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the frequency detection device according to this embodiment.

【0011】図2において、電源系統から定格周波数f
0 (例えば50Hz)の交流入力が計器用変成器1の1
次側に送られており、この計器用変成器1の2次側から
は、交流入力の信号レベルを低下させたアナログ信号が
アナログ入力装置2に送られている。アナログ入力装置
2は、この入力されたアナログ信号をディジタル信号に
変換し、これをマイクロプロセッサ3に出力している。
In FIG. 2, the rated frequency f from the power supply system
AC input of 0 (for example, 50 Hz) is 1 of the instrument transformer 1
It is sent to the secondary side, and from the secondary side of the instrument transformer 1, an analog signal with a reduced AC input signal level is sent to the analog input device 2. The analog input device 2 converts the input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal to the microprocessor 3.

【0012】マイクロプロセッサ3は、入力したディジ
タル信号に対して所定の演算を施すことにより定格周波
数f0 の変動値fを求める。ディジタル出力装置4は、
この求められた変動値fを数値表示器5に出力し、数値
表示器5はこの変動値fの表示を行う。
The microprocessor 3 obtains a fluctuation value f of the rated frequency f 0 by performing a predetermined calculation on the input digital signal. The digital output device 4 is
The calculated fluctuation value f is output to the numerical display 5, and the numerical display 5 displays the fluctuation value f.

【0013】図1は図2におけるマイクロプロセッサ3
の構成を示すブロック図である。サンプリング手段30
1は、アナログ入力装置2から送られてくる交流入力の
ディジタル値を所定周波数fs (例えば1200Hz)
毎にサンプリングするようになっている。そして、サン
プリング手段301は、交流入力についての連続したサ
ンプリング値(x1 ,x2 ,…,xn ,xn+1 ,…)を
極性変化検出手段302及び周波数演算手段303に出
力するようになっている。
FIG. 1 shows the microprocessor 3 in FIG.
3 is a block diagram showing the configuration of FIG. Sampling means 30
Reference numeral 1 denotes a digital value of an AC input sent from the analog input device 2 at a predetermined frequency f s (for example, 1200 Hz)
It is designed to sample each time. Then, the sampling means 301 outputs continuous sampling values (x 1 , x 2 , ..., X n , x n + 1 , ...) Of the AC input to the polarity change detecting means 302 and the frequency calculating means 303. Has become.

【0014】次に、図3につき説明する。図3の波形図
は本発明の原理を示すものである。定格周波数f0 の交
流入力(実線部)がサンプリング期間t1 〜t2 及びt
n 〜tn+1 で極性変化するものとし、電圧値がゼロにな
る時点すなわちゼロクロス点を01 ,02 とする。そし
て、定格周波数f0 と変動値fとの関係がそれぞれ、f
<f0 、f=f0 、f>f0 の場合の波形が、1点鎖
線、実線、2点鎖線で示されている。なお、サンプリン
グ期間をTs とすると、1/fs =Ts =t2 −t1
n+1 −tn の関係がある。
Next, FIG. 3 will be described. The waveform diagram of FIG. 3 illustrates the principle of the present invention. The AC input (solid line part) of the rated frequency f 0 is the sampling period t 1 to t 2 and t
It is assumed that the polarity changes from n to t n + 1 , and the time point when the voltage value becomes zero, that is, the zero cross point is 0 1 and 0 2 . The relationship between the rated frequency f 0 and the fluctuation value f is f
The waveforms in the case of <f 0 , f = f 0 , f> f 0 are shown by a one-dot chain line, a solid line, and a two-dot chain line. If the sampling period is T s , then 1 / f s = T s = t 2 −t 1 =
There is a relationship of t n + 1 −t n .

【0015】図3の例ではx1 の値は負となり、xn
値は正となるので、fとf0 との大小関係に応じて(x
1 +xn )の値は次のように変化することがわかる。
[0015] The value of x 1 in the example of FIG. 3 is negative, the value of x n so becomes positive, depending on the magnitude relationship between f and f 0 (x
It can be seen that the value of 1 + x n ) changes as follows.

【0016】 f<f0 のとき |x1 |<|xn | ∴x1 +xn >0 f=f0 のとき |x1 |=|xn | ∴x1 +xn =0 f>f0 のとき |x1 |>|xn | ∴x1 +xn <0 これらのことは、定格周波数f0 が変動した場合、その
変動値fに対応して(x1 +xn )の値が変動すること
を意味している。
When f <f 0 | x 1 | <| x n | ∴x 1 + x n > 0 When f = f 0 | x 1 | = | x n | ∴x 1 + x n = 0 f> f When 0 | x 1 |> | x n | ∴x 1 + x n <0 These are the values of (x 1 + x n ) corresponding to the fluctuation value f when the rated frequency f 0 fluctuates. It means fluctuating.

【0017】また、図3に示した交流入力の波形は正弦
波曲線であるが、この曲線のゼロクロス点01 ,02
近の部分は近似的に直線として見ることができる。する
と、ゼロクロス点01 の前後の2つの三角形△01 1
1 及び△01 2 2 は、f=f0 の場合、それぞれ
三角形△02 n n 及び△02 n+1 n+1 と等しい
ことがわかる。
The waveform of the AC input shown in FIG. 3 is a sine wave curve, but the portions near the zero crossing points 0 1 and 0 2 of this curve can be approximately viewed as straight lines. Then, two triangles before and after the zero-cross point 0 1 △ 0 1 t 1
It can be seen that x 1 and Δ0 1 t 2 x 2 are equal to the triangles Δ0 2 t n x n and Δ0 2 t n + 1 x n + 1 , respectively, when f = f 0 .

【0018】そして、f=f0 の状態から、f<f0
はf>f0 の状態に定格周波数f0が変動したとして
も、三角形△02 n n 及び△02 n+1 n+1 の合
計面積は常に三角形△01 1 1 及び△01 2 2
の合計面積に等しくなっている。つまり、三角形△02
n n ,△02 n+1 n+1 のそれぞれの面積の増減
の度合いは、定格周波数f0 の変動の度合いに対応して
いることがわかる。
Even if the rated frequency f 0 changes from the state of f = f 0 to the state of f <f 0 or f> f 0 , the triangles Δ0 2 t n x n and Δ0 2 t n + The total area of 1 x n + 1 is always the triangles △ 0 1 t 1 x 1 and △ 0 1 t 2 x 2
Is equal to the total area of. That is, the triangle △ 0 2
It can be seen that the degree of increase or decrease in the area of each of t n x n and Δ0 2 t n + 1 x n + 1 corresponds to the degree of fluctuation of the rated frequency f 0 .

【0019】これらのことから、定格周波数f0 と変動
値fとの間には次の関係式が成立することを導くことが
できる。
From these, it can be derived that the following relational expression holds between the rated frequency f 0 and the fluctuation value f.

【0020】[0020]

【数3】 図1における周波数演算手段303は、このような関係
式を用いて変動値fを演算するものである。ただし、m
=(fs /f0 )・1/2とおけば、上記の関係式は下
式のように表わすことができる。
[Equation 3] The frequency calculation means 303 in FIG. 1 calculates the fluctuation value f using such a relational expression. However, m
By setting = (f s / f 0 ) · 1/2, the above relational expression can be expressed as the following expression.

【0021】[0021]

【数4】 この式におけるmは定数として予め演算しておくことが
できる。
[Equation 4] M in this equation can be calculated in advance as a constant.

【0022】次に、図1の動作を、図3の波形図、及び
図4のフローチャートを参照しつつ説明する。
Next, the operation of FIG. 1 will be described with reference to the waveform chart of FIG. 3 and the flowchart of FIG.

【0023】サンプリング手段301は所定周波数fs
(50Hz)毎にサンプリング値を極性変化検出手段3
02及び周波数演算手段303に出力している。図3に
示すように、サンプリング値x1 とx2 との間で交流入
力の極性が負から正へ変化しているので、極性変化検出
手段302はx1 を入力した後、x2 を入力した時点で
極性変化検出信号を周波数演算手段303に出力する
(ステップ1)。周波数演算手段303は、この信号の
入力に基きx1 ,x2 の値を読込み、これを記憶してお
く(ステップ2)。
The sampling means 301 has a predetermined frequency f s.
Polarity change detection means 3 detects the sampling value every (50 Hz)
02 and the frequency calculation means 303. As shown in FIG. 3, since the polarity of the AC input changes from negative to positive between the sampling values x 1 and x 2 , the polarity change detecting means 302 inputs x 1 and then inputs x 2 . At that time, the polarity change detection signal is output to the frequency calculating means 303 (step 1). The frequency calculation means 303 reads the values of x 1 and x 2 based on the input of this signal and stores them (step 2).

【0024】この後、交流入力の極性が正から負へ変化
するのはサンプリング値xn とxn+ 1 との間なので、極
性変化検出手段302はxn を入力した後、xn+1 を入
力した時点で極性変化検出信号を周波数演算手段303
に出力する(ステップ1)。周波数演算手段303は、
この信号の入力に基きxn の値を読込み、これを記憶し
ておく(ステップ2)。そして、周波数演算手段303
は、上述した関係式を用いて変動値fを演算し、その演
算結果をディジタル出力装置4に出力する(ステップ
3)。
After that, since the polarity of the AC input changes from positive to negative between the sampling values x n and x n + 1 , the polarity change detecting means 302 inputs x n and then changes x n + 1 . When the polarity change detection signal is input, the frequency calculation means 303
(Step 1). The frequency calculation means 303 is
The value of x n is read based on the input of this signal and stored (step 2). And the frequency calculation means 303
Calculates the fluctuation value f using the above-mentioned relational expression, and outputs the calculation result to the digital output device 4 (step 3).

【0025】以上のような構成によれば、高周波数のパ
ルス発振器を用いることなく、マイクロコンピュータの
みの簡単な構成により、定格周波数の変動値を容易かつ
確実に求めることができる。すなわち、従来であれば数
メガHz以上の高周波パルスを発振することが可能なパ
ルス発振器を必要としていたのに対し、本発明によれば
僅か1200Hzの低周波数毎にサンプリングすればよ
いことになる。
According to the above-mentioned structure, the fluctuation value of the rated frequency can be easily and surely obtained without using the high-frequency pulse oscillator and with the simple structure of only the microcomputer. That is, in the prior art, a pulse oscillator capable of oscillating a high-frequency pulse of several megahertz or higher was required, whereas according to the present invention, sampling can be performed only at low frequencies of 1200 Hz.

【0026】なお、図3の波形図から明らかなように、
交流入力の変動幅が非常に大きい場合、すなわち、ゼロ
クロス点02 がtn+1 の右方にずれたり、tn の左方に
ずれたりした場合には、本発明に係る手法により周波数
を演算することはできなくなる。しかし、定格周波数が
50Hzの場合、tn 〜tn+1 の区間にゼロクロス点0
2 が収まる変動値の範囲は40Hz〜60Hz程度であ
り、一方、実際に定格周波数が変動する範囲はせいぜい
45Hz〜55Hz程度である。したがって、理論上は
変動値が大きい場合に本発明を適用できなくなるとして
も、実用上は殆んど問題となることがない。
As is clear from the waveform diagram of FIG.
When the fluctuation range of the AC input is very large, that is, when the zero-cross point 0 2 is shifted to the right of t n + 1 or to the left of t n , the frequency is changed by the method according to the present invention. It cannot be calculated. However, when the rated frequency is 50 Hz, the zero crossing point 0 is set in the section from t n to t n + 1.
The range of the fluctuation value in which 2 falls is about 40 Hz to 60 Hz, while the range in which the rated frequency actually changes is about 45 Hz to 55 Hz. Therefore, theoretically, even if the present invention cannot be applied when the variation value is large, there is almost no problem in practical use.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、極性変
化点前後のサンプリング値のみを用いた所定演算式によ
り定格周波数の変動値を求める構成としたので、マイコ
ンを応用した簡単な構成により安価な周波数検出装置を
実現することができる。
As described above, according to the present invention, since the fluctuation value of the rated frequency is obtained by a predetermined arithmetic expression using only the sampling values before and after the polarity change point, a simple structure using a microcomputer is provided. Thus, an inexpensive frequency detection device can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の要部構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の全体構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の原理を説明するための波形図。FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the principle of the present invention.

【図4】図1の動作を説明するためのフローチャート。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

301 サンプリング手段 302 極性変化検出手段 303 周波数演算手段 f0 定格周波数 f 変動値 fs サンプリング周波数 x1 ,x2 ,xn ,xn+1 サンプリング値301 Sampling means 302 Polarity change detecting means 303 Frequency calculating means f 0 Rated frequency f Fluctuation value f s Sampling frequency x 1 , x 2 , x n , x n + 1 sampling value

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流入力の定格周波数(f0 )について、
その変動値(f)を検出する周波数検出装置において、 前記交流入力の値を所定サンプリング周波数(fs )毎
にサンプリングするサンプリング手段と、 前記交流入力の連続する2つのサンプリング値(x1
2 )の極性が負から正又は正から負に変化した場合
に、その後の連続する2つのサンプリング値(xn ,x
n+1 )の極性が正から負又は負から正に変化した時点で
極性変化検出信号を出力する極性変化検出手段と、 前記極性変化検出信号を入力したときに、下式を用いて
前記変動値(f)を演算する周波数演算手段と、を備え
たことを特徴とする周波数検出装置。 【数1】
1. A rated frequency (f 0 ) of an AC input,
In the frequency detection device for detecting the variation value (f), said sampling means for sampling the value of the AC input to the predetermined sampling frequency (f s), two consecutive sampling values of the AC input (x 1,
x 2 ) when the polarity changes from negative to positive or from positive to negative, two subsequent sampling values (x n , x
(n + 1 ) polarity change detection means for outputting a polarity change detection signal when the polarity changes from positive to negative or from negative to positive; and when the polarity change detection signal is input, the fluctuation using the following formula A frequency detecting device for calculating a value (f). [Equation 1]
JP5155380A 1993-06-25 1993-06-25 Frequency detector Pending JPH0712860A (en)

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