JPH07509051A - 高速電力解析装置 - 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】 高速型ツノ解析装置 発明の背景及び概要 本発明は広義には電力回路を監視するシステム、詳細には複数の電力回路から電 気的なパラメータを測定し計算するためのプログラム可能なシステムに関する。

電力の監視はそのエネルギー資源を有効に発生し、配電しそして利用するために 重要なことである。利用装置は発電所からまたは発電所への電力を測定する必要 がある。更に、電力伝送損失を最少にするためには伝送される電力の電流波形と 電圧波形の間の位相関係を最少にすることが重要である。産業的な制御目的にお いては機械の負荷により変化しうる機械への電力の電流と位相を連続的に監視す ることが出来ることが重要である。

電力回路を監視するための従来のシステムでは例えばワット、バール、アンペア またはボルトのような特定の電力系のパラメータを測定するためには個々の測定 装置ヲ設けなくてはならない。これら装置は一般に個別のアナログ変換器を含み 、それらが電力系からの交流電圧および電流信号をその系の真の電力に比例する 直流出力信号に変換する。例えば典型的な電力旧は電力をアナログで測定する。

データ収集システムが多数の回路を測定しなければならない場合には夫々の回路 について別々の測定装置を必要とすることはそのシステムの全体のコストを著し く増加させる。また多数の回路がコンピュータ処理および表示のために遠隔地か ら監視されるような場合には、個々のそれら装置はデータ収集装置に接続されそ してコンピュータとのインターフェースをとるために適ｉ＋−に処理されねばな らない。更に、虚数の測定装置はシステムの全体としての誤差を著しく増加させ る。

従って、本発明の主［」的は、購入し、設置しそして維持するためのコストを低 減する複数の電力回路における種々のパラメータを測定するための簡略化された システムを提（１４することである。

特に、本発明の１．１的は１個の１ｉｌＦ１定装置が電力系における基本的なパ ラメータを測定し、次に導出される。パラメータが制御用データ処理コンピュー タで３１算出来るようにし、それにより複数の測定装置を不要とすることの出来 るシステムを提供することである。

本発明の他の目的はシステム全体の維持コストを低減する電力解析装置を提供す ることである。

本発明の他の目的は自己較正及び非同期測定技術により非常に精度の高い電力解 析装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は複数の回路を連続的且つ高速で監視しうるマイクロプロ セツサ制御の電力解析装置を提供することである。

上記［１的を達成するために、本発明は測定中の回路における電圧及び電流に比 例する信号を伝送するための、変圧器のような電圧及び電流入力装置を利用する 高速電力解析装置を？ＩＡ　洪する。これら信号はマルチプレクサに送られそし てこのマルチプレクサの出力がアナログ−ディジタル（Ａ　−Ｄ）変換器に供給 されて、その電圧および電流信号をそれらを表わすディジタル信号に変換される 。ディジタルプロセッサ回路がこのマルチプレクサに接続されてそのマルチプレ クサの出力に接続されるべき人力を選択する。このプロセッサ回路はまた上記Ａ −Ｄ変換器にも接続されてディジタル電圧及び電流信号を受ける。このプロセッ サ回路は規則的な時間インターバルでその電圧及び電流イコ号を連続的にサンプ リングし記憶し、そしてまたそれら回路により使用される電力に関係する複数の 電気的パラメータを旧算し記憶する。例えばそれら電気的パラメータには周波数 、ＲＭＳ　（根二乗平均）電圧、ＲＭＳ　（根二乗平均）電流、およびシステム 内の電圧と電流の間の位相角関係が含まれる。

本発明の一形態において、このシステムは電力回路の性能に関係する電気的パラ メータをとり出すために、電気的パラメータに基つく他の計算を行うための、デ ィジタルプロセッサ回路に接続するホストコンピュータを含む。これらパラメー タはワンド、ワンド時、バール、力率等を含む。

本発明の他の観点によれば、プロセッサ回路のソフトウェアが軸重、ドリフトお よびオフセットの補償およびゼロクロス検出のような連続的な機能を行う。更に 、このシステムはサンプリングされている電力波形とは同期しないように高速且 つ連続的に人力装置をサンプリングする。特に本発明の一つの形態ではこのシス テムは毎秒１１９９回の速度で５チヤンネルをサンプリングする。

本発明の他の利点および特徴は下記の図面についての好適な実施例の詳細な説明 から明らかになるものである。

図面の簡１１１な説明 図１は本発明による総合電力解析システムを示す図である。

図２は図１に示す正弦ボードコンピュータの主要部のブロック図である。

図３Ａ−３Ｂは本発明による＋１−１定技術を示す代表的な正弦波を示す図であ る。

図４Ａ−４Ｅは本発明による正弦ボードコンピュータにより行われる処理のため のフローチャートである。

図５Ａ−５Ｄは本発明におけるホストコンピュータの処理のフローチャートであ る。

図６Ａ−６Ｆは図１に示す正弦ボードコンピュータに含まれる回路の概略図であ る。

好適な実施例の詳細な説明 図１は、本発明による高速電力解析システム１ｏのブロック図である。この電力 解析システム１ｏは電力中継所の一つの川における電力母線１６の人力の電圧と 電流を検出するための変圧器１２と変流器１４を利用する。

一般に各中継所には二つの相があるが、説明の便宜上、その内の１川のみを示し ている。変流器１８，２０゜２２は、夫々最終の負６Ｉ装置（図示せず）に接続 する回路２４，２６．２８を流れる電流を検知する。従来の回路遮断器３０，３ ２，３４．３６が回路の保護のために用いられている。利器用の変圧器１２と変 流器１４゜１８．２０．２２からの＋ｌｔ弦波信号は人力母線３８を介してフィ ールドまたはホストコンピュータ４２の５個の人力チャンネル４０に送られる。

このホストコンピュータ４２は一般に少くとも１個の１１−弦ボードコンピュー タ４４および他の人力／出力装置に接続するホストプロセノザを含む。

＝１器用の変圧器１２には能動抵抗分圧回路（図示せず）を接続するとよいこと は明らかである。かくしてフィールドコンピュータ４２に入る信号は母線１６の 電圧に比例する降圧された信号である。すなわち、■（検知）−ＫｘＶ　（母線 ）であって、Ｋは抵抗分圧器の抵抗に比例する。更に、分流抵抗（図示せず）が 変流器１４．１ｇ。

２０．２２に設けられる。分流比は６Ａの変流器ループ電流て０．７０７ＶＲ〜 ＩＳを生しるように選ばれる。ここでも二の分流抵抗にまたがる検知電圧はこの 変流器ループの電流に比例する。すなわちＶ（検知）　−に２ＸＶ（分流）であ り、Ｋ２は分流抵抗の抵抗値に比例する。

またＶ（分流）　−Ｒ（分流）×Ｉ　（変流器ループ）である。

一般に、正弦ボードコンピュータ４４はＲＭＳ電圧とＲＭＳ７１ｉ流を計算する ために電圧入力と各電流入力をサンプリングする。次に、このｉ［弦ボードコン ピュータ４４はこの電圧と各電流との間の位相関係を測定する。

＋［弦ボードコンピュータ４４は毎秒１１９９回、各人力チャンネルをサンプリ ングし、各人力信号についてのすべてのゼロ交点を決定する。正弦ボードコンピ ュータ４４内のマイクロプロセッサの正確な時間基準はこれら位Ｈ１関係を計算 するためのゼロ交点間の時間差をδＰ１定するために用いられる。この情報はフ ィールドコンピュータ４２に送られ、そこから母線４６を介して、中央制御コン ピュータ５０に接続する通信ネットワーク４８に送られる。図２は正弦ボードコ ンピュータ４４の詳細を示す。シ１器用の変圧器１２と変流器１４の内の１個と が示されており、夫々が＋および一人力５２と５４を有し、これら人力か正弦ボ ートコンピュータ４４のマルチプレクサ５６に接続する。便宜上図２には１個の 変流器４４のみを示しているが、他の変流器１８，２０．２２も同を策にマルチ プレクサ５６の人力に接続する。マルチプレクサ５６は例えばハリス社（ｌ１ａ ｒｒｉｓ　Ｃｏｒｐ、）製の型式５０７Ａマルチプレクサ回路でよい。

インテル社（Ｉｎ１ｅｔ　Ｃｏｒｐ、）製の８０Ｃ３１のようなマイクロプロセ ッサ５８は関連する回路とノ（にライン６゜に沿ってマルチプレクサ５６に接続 して、マイクロプロセッサ５８が、マルチプレクサ５６へのマルチプレクサの出 力ライン６２と６４に向けられる人力を選択しつるようにする。マイクロプロセ ッサ５８の制御により変圧器１２または変流器１４．１８，２０．２２の間の任 意のものからの信号はマルチプレクサの出力ライン６２゜６４に向けられる。マ ルチプレクサの出力６２．６４は差動増幅回路６６に向けられる。この増幅回路 はマルチプレクサの出力６２と６４の差をとり、その差を１０倍しそして出力ラ イン６８に出す。例えばアナログデバインス株式会比（＾ｎａｌｏｇ　Ｄｅｖｉ ｃｅｓ　Ｉｎｃ、　）製のＡＤ５７８てよいＡ−Ｄ変換器７０かライン６８から この増幅された差信号をその人力として受け、そしてこの正弦波的に変化するア ナログ信号を１２ビツトのディジタル信号に変換する。このディジタル１２ビツ ト信号は母線７２によりマイクロプロセッサ５８に送られる。マイクロプロセッ サ５８もその関連回路７４（図６Ｄに示す）によりこのＡ−Ｄ変換器７０に接続 し、これが設定後に変換シーケンスを開始するために用いられる変換ライン（Ｃ ＴＣ）７６にコマンドを勾える。

図４Ａ−４Ｅは正弦ボード４４の主ソフトウェア処理ステップを示す。図４Ａは マイクロプロセッサ５８により行われる正弦ボード４４のメインループのフロー チャー１・である。特に、正弦ボードメインループ７８はハードウェアをまずリ セットしそしてステップ８ｏで要求されるようにそれを再構成する。更にステッ プ８０において、マイクロプロセッサはすべてのメモリの読取／書込みテストを 行う。最後にステップ８０において、データ読取割込みがイネーブルとされる。

データ読取割込みはマイクロプロセッサ５８が変圧器１２と変流器１４゜１８． ２０．２２からのデータをサンプリングすることを意味する。このサンプリング は５個の人力チャンネル４０の夫々について毎秒１　］　９９１１１１　（すな わち、固定した８３４マイクロ秒のインターバルで）生じる。すなわち、データ 読取割込みは毎秒１１９９Ｘ５サンプルとなる。更に、このデータ読取割込みの 詳細を図４Ｂに示す。

また、正弦ボード処理７８は決定ステップ８２でホストデータ要求があるかどう かを決定する。すなわち、割込みの間でプロセッサはホストコンピュータ４２が データ更新を要求したかどうかをみるためのチェックを行う。

そのような要求は一般に１秒に１回生じそしてこれについては図５Ａにおいて詳 述する。

ホストデータ要求があれば、処理はステップ８４に入り、そこで送信バッファ内 のデータがホスト４２に送られる。また、“較正読取り”フラグがセットされる 。次にこの処理はライン８６を介して決定ステップ８２にもどる。ホストデータ 要求がなければこの処理は決定ステップ８８に入り、処理されるべきデータがあ るかどうかを決定する。このように、割込みが行われそしてデータが読取られる と、処理されるべき１個以上のサンプルからのデータがあることになり、その場 合、データ処理サブルーチン９０が割込中に読取られたデータを処理する。

このデータ処理サブルーチンは図４０において説明する。

決定ステップ８８で処理されるべきデータがないと決定されると、この処理はラ イン８６を通り決定ステップ８２にもどる。このサブルーチン９０はデータ読取 割込み１回につき１回行われる。

図４Ｂはデータ読取割込み９２のフローチャートである。まずステップ９４にお いて、ｉｌＥ　ｉｌＥな位相７１Ｆ＋定に必要な精度を維持するために次の割込 みがｔ　＋８３４マイクロ秒間にスケジュールされる。ここてｔは現在時刻であ る。この頻度は６０Ｈｚの倍数ではないサンプリング速度をもたらす（すなわち 、１２００サンプル／秒ではなく、１１９９サンプル／秒である）。Ａｌ１定さ れるべき正弦波人力が６０Ｈｚであれば、異なる周波数でサンプルする点が本発 明の一つの利点である。すなわち、サンプル速度が電力波１１３と同期するとす れば、その波形の同し点が各サイクルで測定されることになってしまうからであ る。その結渠、信号のスパイク部が各時点において測定されることによる。本発 明によれば、非同期サンプリング速度により、スパイクのようなものが各時点て 測定されないようにサンプリングがサイクル毎に波形に沿って動くことになる。

ステップ９４は次に“処理されるデータ“フラグをセットする。このフラグは図 ４Ａに示すように決定ステップ８８て割込みが完了した後に検出される。次にス テップ９６で第１から第５のチャンネル４０にあるデータが読取られ記憶される 。このデータはマイクロプロセッサ５８の関連するメモリ内の生データ読取バッ ファに記ｔ０される。このバッファにおいてデータ処理ルーチン９０において使 用しうるようになる。これに関し、１サイクルについてのデータがこのバッファ に記憶される（すなわち、捨てられるデータがない）ことに注意されたい。１サ イクルのデータが累積された後に、それはそのメモリの他のバッファに移されて より大きなサイズのデータと共に平均化されつるようにする。

上述のように、このデータはＡ−Ｄ変換器７０から母線７２を介してマイクロプ ロセッサ５８に送られる。次に、“較正読取”フラグがセットされたかどうかの 決定を行う。すなわち、図４Ａに示すステップ８４において、較正読取フラグは 各ホストデータ要求後にセットされる（例えば１回／秒）。較正読取フラグがセ ットされていなければ、決定ステップ９８から割込みリターン１００にもどり、 これて図４Ａのステップ８２に処理を戻す。

較１に読取フラグがセットされていれば、ステップ１０２が実行されてこの較正 読取フラグをクリアし、正確な電圧基準を読取／記憶し、そして接地基準を読取 ／記憶する。特に、ライン２０８の電圧基準信号とライン２０９の接地基準信号 は、環境の変化によるマルチプレクサ５６と増幅器６６の補償／較正に必要なデ ータを与えるために図６Ａに示すようにマルチプレクサ５６に与えられる。これ ら電圧および接地基準データはここに述べるデータ処理サブルーチン９０におい て用いられる。処理は次にメインループ７８にもどる。

図４０において、５チヤンネルの内の１つのチャンネルについてのデータ処理サ ブルーチン９０はステップ１（）４てスタートシ、まず前の割込みて読取られた 前のデータ点に１を付してデータ番号をインデクスする。次にステップ１０４に おいてそのデータの絶対値をとる。

次にＤＣオフセット（接地基準の値）を各データ点の絶対値から減算する。この 値は次にＲＭＳ　（根二乗平均）の和に加えられる。このＲＭＳ和は図５Ｂにつ いて述べるように平均ＲＭＳを１算するために用いられる。次に図４Ｄについて 述べるゼロ交叉検出サブルーチン１０６に入る。ゼロ交叉が検出されないとき、 決定ステップ１０８は図４Ａに示すｉｌＥ弦ボードメインループライン８６にラ イン１１０を介してもどる。他方、決定ステップ１０８でゼロ交叉か検出された と決定した場合にはステップ１１２でその正弦波に関連したデータの波数に１を 付してインデクスし、そして図４Ｅに示すゼロ交叉計算サブルーチン１】４に入 る。この波の数は図５０について述べるように周波数の計算に用いられる。ステ ップ１１２において送信用バッファを他の波数を加算して更新しそしてこの波バ ッファをゼロにリセットすることに注意され度い。これは、１］−弦ボードコン ピュータ４４がフィールドコンピュータ４２に完全な波情報を送るのみであるた めである。この正弦ボードコンピュータは次のデータがフィールドコンピュータ ４２により要求されるまで不完全な波についてのデータを保持する。

次に決定ステップ１１６において、現在のチャンネルが電圧チャンネルであるか どうかを、このアプリケーションで用いられる第１のチャンネルであるという事 実により決定する。そうであればステップ１１８で前の期間和とゼロ交叉時間差 （Ｄｉｆｆ）との和に等しい期間加算を計算する。“Ｄｉｆｆ”は現在のゼロ交 叉の時点から前のゼロ交叉の時点を引いたものとしてゼロ交叉計算サブルーチン １１４で計算される。決定ステップ１１６において、現在のチャンネルが電圧チ ャンネルでないと決定されると、ステップ１２０において位相角ＰＨ１にこの“ Ｄｉｆｆ”値が加えられる。位相角ＲＨＩは電流のゼロ点と最近の電圧信号のゼ ロ点との時間差に等しい。

ステップ１２０後にデータ処理サブルーチン９０から正弦ボードメインループ７ ８にもどる。

ゼロ交叉検出サブルーチン１０６を図４Ｄにより詳述する。まず、ステップ１２ ２において、現在のデータの符号と現在のチャンネルの状態を得る。一般に、ゼ ロ交叉検出サブルーチン１０６は２個の負のデータ点の次に２個の１１：、のデ ータ点か生じるときを待つ。この条件により“ゼロ交叉検出°フラグがセットさ れる。詳細には、ステップ１２４において、現在のデータが正であるかとうかを 決定する。そうであれば、負データ点の数（“Ｎｕｍ　Ｎｅｇ”）がステップ１ ２６て０にセットされる。データが負であれば、ステップ１２８で正のデータ点 の数（“Ｎｕｍ　Ｐｏｓ″）がＯにセットされる。

次に決定ステップ１３０において、“ｇｏｔ２ｎｅｇ”フラグがセットされたか どうかをチェックする。これは次に述べるステップを通しての前の繰返しにおい て生じている。“ｇｏｔ２ｎｅｇ”フラグがセットされていなければステップ１ ３２て色点の数（“Ｎｕｍ　Ｎｅｇ”）に１を付してインデクスし、ステップ１ ３４て色点の数か２かとうかをチェックする。そうであればステップ１３６で“ ｇｏｔ２ｎｅｇ“フラグをセットしそしてゼロ交叉検出サブルーチンを図４０に 示すデータ処理サブルーチン９０にもとす。同様に、ステップ１３０において“ ｇｏｔ２ｎｅｇ”フラグがセットされたことが決定されれば、あるいはステップ １３４で負データ点の数が２てないとされれば、処理はデータ処理サブルーチン ９０にもどる。

決定ステップ１２４においてデータが正であるとされれば、ステップ１２６てｎ ｕｍ　ｎｅｇをＯにセットした後に決定ステップ１３８で“ｇｏｔ２ｎｅｇ”フ ラグかステップ１３６での前の繰返しによりセットされているかどうかを決定す る。セットされていなければ、データ処理サブルーチン９０にもどる。セットさ れていればステップ１４０において正のデータ点の数に１を付してインデクスし そしてステップ１４２でその数が２であるかどうを決定する。２てなければステ ップ１４２でプロセスはデータ処理サブルーチン９０にもどる。その数が２であ ればステップ１４４において２個の負データ点に２個の正データ点があることを 示す″ゼロ交叉検出”フラグをセントする。

ゼロ交叉工１算サブルーチン１１４を図４Ｅに示す。一般にこのサブルーチンは 正弦波についての交点を近似するためにゼロラインにまたがるデータ点対間の直 線近似Ｙ　＝　ＭＸ　＋　Ｂを用いる。この処理は図３Ａに示してあり、正弦波 １４６は８３４マイクロ秒毎にとられたデータ点１４８てｉＪＥ弦波］４６と交 差する垂直線により分けられている。ゼロ点はゼロラインにまたがるデータ点対 間に直線１５０を引くことにより図３Ｂに示すように得られる。ライン１５０が ゼロライン１５２と交わる点は近似ゼロ点である。図３８ではｉＥから負への遷 移についてのゼロ交叉点の検出を示しているが負がら正への遷移で検出を行って もよいことは次の説明から明らかである。

図４Ｅにもどると、ゼロ交叉計算サブルーチン１１４はステップ１５４てスター トし、まずまたがるデータ点、すなわちゼロ点のいずれかの側の負の電圧と正の 電圧、を見い出す。これは例えば図３Ｂにおいて点１５６と１５８でもよい。次 にステップ１５４において、図３Ｂに１６０と１６２で示す負および正の点の時 刻を決定する。次にステップ１５４において、点］６２と１６０の間の既知の時 間差、すなわちΔｔを得る。次にステップ１６Ｂにおいて、色点１５８の電圧を 、色点の電圧に圧点１５６の電圧を加えたもので割算して勾配をご１算する。

次にゼロ点を色点１６２の時刻とゼロ点の時刻と生じたΔｔのパーセンテージと の和に等しい値にセットする。

次にステップ１６３においてこのように計算されたゼロ点と前の電圧ゼロ点との 差をｔＩ算する。このゼロ交叉計算サブルーチンは次にデータ処理サブルーチン ９ｏにもとり、そこで差（Ｄｉｆｆ）が次のステップ１１８と１、２０で用いら れる。

データ仕上げ機能はフィールドコンピュータ４２て行ワレル。このデータ仕上げ 処理１６４のフローチャートを図５Ａに示す。まずステップ１６６でホストプロ セッサがデータを要求し、それを受けそして正弦ボードコンピュータ４４から、 図４Ａ−４Ｅについて述べるステップでそれを処理する。ステップ１６６は好適 には毎秒１回行われ、そして図４Ａのホストデータ要求ステップ８２に対応する 。次にＲＭＳ較正および計算サブルーチン１６８が行われる。そして次に周波数 計算サブルーチン１７０と位相角補償旧弊サブルーチン１７２が行われる。最後 にステップ１７４でＲＭＳ、周波数及び位相角データがに己憶される。

詳細には図５Ｂに５チヤンネルの内の夫々についてのＲＭＳ較１［およびス計算 サブルーチン１６８を示す。一般にＲＭＳ較正および３１算サブルーチン１６８ はマルチプレクサおよび増幅回路に関連したアナログ／利得エラーについての較 １Ｆである利得較１に比の乗算によりＲＭＳの和を較正する。アナログ／利得エ ラーが１０パーセントを越えると、ホストコンピュータ４２により較正エラーが リポートされそして正弦ボードコンピュータ４４は動作を続けるためにホストコ ンピュータからのリセット信号を待つ。かくしてこの実施例では、ホストコンピ ュータ４２は読取中の基準電圧信号がその既知の値の±１０９６以内にあるかど うかを見るようにプログラムされる。

この基準電圧が許容値内であれば、ＲＭＳアンサ−はステップ１７６において較 正比を特徴とするエラーを補償するように調整される。特に、ステップ１７６に おいてます較正比が、電圧基準を、読取られた電圧基準を読取られた接地基準か ら差し引いたしので割ったものとして決定される。次にステップ１７６において この較正比と、サンプリング中の電圧および電流信号の夫々についてステップ１ ０４て決定されたＲＭＳ和で乗算する。これにより、較ＩＬされたＲ　Ｍ　Ｓ和 が得られる。次にステップ１７８てπ／Ｊ８であるＲＭＳ定数が計算されそして 較１「された平均ＲＭＳは、ＲＭＳ定数をサンプル総数で割ったものと、較１１ された和との積により決定される。サブルーチン］６８はホストデータ仕上げ処 理１６４にもどり、図５６の周波数５１算サブルーチン１７０へと進む。

周波数に１算サブルーチン１７０は期間和を受信した電圧波の総数で割ったもの を反転することで平均周波数を４算する。すなわち、ステップ１８０て受信した 波の総数を明間和で割って周波数を決定する。ペリオド和は図４０に示すフロー チャートのステップ１１８て決定され、波数は図４０のステップ１１２て決定さ れている。次に、周波数５１算サブルーチン１７０はデータ仕上げ処理１６４に もとり、４個の電流チャンネルの夫々について図５Ｄに示す位相角補償及び４算 サブルーチン１７２に進む。このサブルーチンは正弦ホードコンピュータ４４か ら受信される時間領域位相情報を位相角度に変換するために用いられる。これに 関し、このサブルーチンはチャンネル読取定数間の時間と補償されたＰＨ１の和 との和を二１算する。これは、これらチャンネルか決定論的に異なる時刻でサン プリングされるという事実に対する補償を行う。特に、ステップ１８２でチャン ネルｄｉｆｆ定数がチャンネル２の読取間の時間からチャンネル１の読取間の時 刻を差引いたものとして定義される。次にステップ１８４でＰＨ１和がＰＨ１和 （ステップ１２０で：１算されたもの）とチャンネルＤｉｆｆ定数時刻ｊとの和 として５１算される。ｊはチャンネル番号引く１である。

かくしてＪは電流信号チャンネルにわたりこのプログラムが進行するとき１から ４をインデクスする。次にステップ１８４においてＰＨ１の除数が期間和（ステ ップ１１８て決定）と波数をｋて割ったものとの積として４算される。ｋはＡ− Ｄ変換器のフルスケールおよび監視中のパラメータの最終値のフルスケールに比 例する。本発明は異なる周波数（例えば５０または６０Ｈｚ）を用いる電力シス テムで用いられるものであるからこの期間はこの点において必要なしのである。

次に、ステップ１８６において平均位相角が補償されたＰＨ１和をＰＨ１除数で 割ったものとして決定される。

次にサブルーチン１７２はホストデータ仕上げ処理にもどり、ステップ１７４て ＲＭＳ、周波数およびΦデータか記憶される。これらの記憶されたデータは通信 ネットワーク４８との通信において母線４６により図１の中央制御コンピュータ ５０て使用しうる。これら基本的パラメータ（ＲＭ　Ｓ電圧／亀流、周波数およ び位相データ）から中央制御コンピュータ５０はワット、ワット一時、バール、 力率等のような有用なシステムパラメータをとり出すことが出来る。

図６Ａ−６ＦはｉＥ弦ボードコンピュータ４４の好適な実施例の概略を示す。チ ャンネル１の人力１８８と１９０は工１器用の変圧器］２から正および負の人力 を含む。同様にチャンネル２，３，４．５の入力は４個の変流器１４．１８，２ ０．２２からの負人力１９１゜１９４．１９８，２０２とに人力１９２，１９６ ゜１９８．２００，２０４を含む。各人力チャンネルは一対の抵抗２０３と２０ ５及びコンデンサ２０６を含み、これらがノイズをセットしアナログ人力信号の サージに対する保護を行う。チャンネル１−５の人力は、０．９０９ｒｒ１圧基 準２０８と、＋１５Ｖ？！！［２１０゜２１２を存するマルチブレクス装置５６ 内の入力ラインに送られ、接地ピン（ＧＮＤ）はピン５ａ、７ａ、８ａ。

６ｂ、７ｂ、８ｂと共に接地される。アドレスライン６０並びにマルチプレクサ イネーブルライン２１４は図６Ｄのラッチ２１６から給電される。ラッチ２１６ は７４ＨＣ３７４てよく、そしてマルチプレクス回路５６を制御するために図６ ０のマイクロプロセッサ５８に接続する。マルチプレクス回路５６は＋および一 信号用の２個の出力２１８と２２０を有する。出力信号２１８と２２０は差動増 幅回路６６に与えられる。この差動増幅回路６６はライン２１８と２２０上の電 圧の差をとり、それを１０倍しそしてライン６８への単一の正弦的に変化する電 圧レベルとしてそれを送り、更にＡ−Ｄ変換器７０の人力に送られる。Ａ−Ｄ変 換器７ｏのこの１２ビツトデイジタル出力は母線７２からマイクロプロセッサ５ ８の人力に送られる。このマイクロプロセッサ回路は図６Ａ、６Ｄに示すＣＴＣ ライン７６によりこのＡ−Ｄ変換器を制御する。図６Ｂはストローブ信号をデコ ードし与えるメモリ及びＩ１０コントローラＰＬＤ並びにプログラムメモリ用の メモリ回路２２２，２２４，２２６を示している。図６Ｃはメモリアドレスラッ チ２２６を、図６Ｄはマイクロプロセッサ５８とプログラムメモリ並びにＡ−Ｄ 変換器との間のＣＴＣコマンド信号による相互作用を制御するメモリおよびＩ１ ０コントローラ２２８を示している。図６Ｂは電源２３０を示し、図６Ｅは、正 弦ボードコンピュータ４４が正しく機能しているかどうかを示すためにフィール ドコンピュータにより駆動されるリセットラインに結合する診断用の発光ダイオ ード２３２を示す。図６Ｆはフィールドコンピュータ４２にデータを送るための コネクタ２５４を示す。

上記の高速電力解析システム１０は周波数と電圧には無関係に電力回路のパラメ ータの高速δ−１定を行うものである。また、これは５個の人力チャンネルの夫 々において１１９９Ｈｚの中断のない連続的なサンプリングを行いそして自動的 に較ｄ、および補償を連続的に行う。

上記の種々の実施例は例示のためてあって本発明を制限するものではない。種々 の変化および変更を上記した実施例に対して、添付する請求範囲により限定され る本発明の範囲から離れることなく行うことが出来ることは当業者には明らかで ある。

ニ】＝匡＝＝、　４Ａ。

一、ニニョエヨ４Ｂ。

一；＝匹＝＝、４Ｄ。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成７　年２　月　１　日陶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電カ系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ人力信号であって、その 内の少くとも１つが電圧信号を、そして他の一つが電流信号を表わすアナログ入 力信号を受信するための人力手段と、 前記人力手段に接続され、前記アナログ入力信号の選ばれたものを個々に送るこ とにより前記アナログ入力信号の夫々をサンプリングするマルチプレクサ手段と 、前記マルチプレクサ手段に接続され、このマルチプレクサ手段から受信したサ ンプリングされたアナログ入力信号を前記アナログ人力信号のディジタル表現へ と変換するための変換手段と、 前記マルチプレクサ手段と前記変換手段に接続され、前記電カ系の波形と非同期 である所定のサンプリングスケジュールに従って前記マルチプレクサ手段によっ て前記アナログ人力信号のサンプリングを制御すると共に前記変換手段から受信 する前記アナログ人力信号のディジタル表現を処理して上記電力系で用いられて いる電カに関係した所定の電気的パラメータを示す複数の出力信号を発生するプ ロセッサ回路手段と、 を備えていることを特徴とする交流波形電カ系における電気的パラメータを測定 する高速電力解析装置。 ２．前記アナログ人力信号は与えられた周波数において正弦的に変化し、そして 前記アナログ人力信号は少くとも一つの電圧信号と複数の電流信号を含むことを 特徴とする請求項１記載の装置。 ３．前記所定のサンプリングスケジュールは、前記アナログ入力信号の夫々が１ 秒当り１０００回路を越えてサンプリングされることを条件とする請求項２記載 の装置。 ４，前記所定のサンプリングスケジュールのサンプリグ周波数は前記アナログ人 力信号の前記与えられた周波数の倍数ではない請求項３記載の装置。 ５．前記所定のパラメータは前記電圧および電流信号間の位相差、前記電圧信号 の周波数および前記アナログ人力信号の夫々の根二乗平均値を含む請求項１記載 の装置。 ６．電力系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ人力信号であって、その 内の少くとも１つが電圧信号を、そして他の一つが電流信号を表わすアナログ入 力信号を受信するための入力手段と、 前記人力手段に接続され、前記アナログ入力信号の選ばれたものを個々に送るこ とにより前記アナログ入力信号の夫々をサンプリングするマルチプレクサ手段と 、前記マルチプレクサ手段に接続され、このマルチプレクサ手段から受信するサ ンプリングされたアナログ入力信号を前記アナログ入力信号のディジタル表現へ と変換するための変換手段と、 前記マルチプレクサ手段と前記変換手段に接続され、所定のサンプリングスケジ ュールに従って前記マルチプレクサ手段によって前記アナログ人力信号のサンプ リングを制御すると共に前記変換手段から受信する前記アナログ人力信号のディ ジタル表現を処理して前記電カ系で用いられている電力に関係した所定の電気的 パラメータを示す複数の出力信号を発生するプロセッサ回路手段であって、まず 一つのアナログ人力信号についての一つの符号の所定数のサンプルデータ点がそ のアナログ入力信号についての逆の符号の所定数のサンプルデータ点に続くこと を検出し、次に前記アナログ入力信号のゼロ交叉点に最も近い２個のサンプルデ ータ点間の直線外挿から前記ゼロ交叉点を決定することにより前記アナログ人力 信号の内の少くとも２個の波形におけるゼロ交叉時刻を決定する手段を含むプロ セッサ回路手段と、を備えていることを特徴とする交流波形電カ系における電気 的パラメータを測定する高速電カ解析装置。 ７．前記一つの符号は正であり、他の一つの符号は負である請求項６記載の装置 。 ８．前記二つの符号の両方についての前記サンプルデータ点の所定の数は２であ る請求項６記載の装置。 ９．復数の基準信号と電力系の電気的パラメータを表わす復数のアナログ人力信 号であって、その内の少くとも１つが電圧信号を、そして他の一つが電流信号を 表わすアナログ人力信号を受信するための入力手段と、前記人力手段に接続され 、前記アナログ人力信号の選ばれたものを個々に送ることにより前記アナログ人 力信号の夫々をサンプリングするマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手 段に接続され、前記マルチプレクサ手段から受信するサンプリングされたアナロ グ人力信号の大きさを増幅する増幅手段と、 前記マルチプレクサ手段に接続され、このマルチプレクサ手段から受信するサン プリングされたアナログ入力信号を前記アナログ人力信号のディジタル表現へと 変換するための変換手段と、 前記マルチプレクサ手段と前記変換手段に接続され、所定のサンプリングスケジ ュールに従って前記マルチプレクサ手段によって前記基準信号と前記アナログ入 力信号のサンプリングを制御すると共に前記変換手段から受信する前記アナログ 人力信号のディジタル表現を処理して前記電カ系で用いられている電カに関係し た所定の電気的パラメータを示す複数の出力信号を発生するプロセッサ回路手段 であって、前記所定のサンプリングスケジュールに従って前記基準信号をサンプ リングすることにより前記変換手段の変換係数を校正し、前記較正が所定の限界 内のとき前記変換係数を調整しそして前記較正が前記所定の限界を越えたときエ ラー信号を発生する手段を含むプロセッサ回路手段と、 を備えていることを特徴とする交流波形電力系における電気的パラメータを測定 する高速電力解析装置。 １０．前記基準信号は１秒当り少くとも１回サンプリングされるようになった請 求項９記載の装置。 １１．前記所定のサンプリングスケジュールは前記電力系の波形とは非同期であ る請求項６記載の装置。 １２．前記所定のサンプリングスケジュールは前記電力系の波形とは非同期であ る請求項９記載の装置。 １３．前記プロセッサ回路手段はまず一つのアナログ人力信号について一方の符 号の所定の数のサンプルデータ点が前記アナログ人力信号について他方の符号の 所定の数のサンプルデータ点に続くことを検出し、次に前記アナログ人力信号の ゼロ交叉点に最も近い前記２個のサンプルデータ点間の直線外挿からゼロ交叉時 刻を決定することにより前記アナログ人力信号の内の少くとも２個の波形におけ るゼロ交叉時刻を決定する手段を含む、請求項１２記載の装置。 １４．前記プロセッサ回路手段はまず一つのアナログ人力信号について一方の符 号の所定数のサンプルデータ点が前記アナログ人力信号について他方の符号の所 定数のサンプルデータ点に続くことを検出し、次に前記アナログ入力信号のゼロ 交叉点に最も近い前記２個のサンプルデータ点間の直線外挿からゼロ交叉時刻を 決定することにより前記アナログ入力信号の内の少くとも２個の波形におけるゼ ロ交叉時刻を決定する手段を含む、請求項９記載の装置。 １５．前記所定のサンプリングスケジュールは前記アナログ人力信号の夫々が１ 秒当り１０００回を越えてサンプリングされることを条件とする請求項１０記載 の装置。 １６．前記プロセッサ回路手段は前記アナログ入力信号がサンプリングされる時 刻間の差を補償するための手段を含む、請求項１記載の装置。 １７．前記プロセッサ回路手段は前記アナログ入力信号がサンプリングされる時 点間の差を補償するための手段を含む、請求項６記載の装置。 １８．前記プロセッサ回路手段は前記アナログ人力信号がサンプリングされる時 点間の差を補償するための手段を含む、請求項９記載の装置。 １９．電力系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ人力信号であって、そ の内の少くとも一つが電圧信号を表わし、他の一つが電流信号を表わす前記アナ ログ人力信号を受信する段階と、 前記電力系の波形とは非同期である所定のサンプリングスケジュールにより前記 アナログ人力信号の夫々をサンプリングする段階と、 前記サンプルアナログ人力信号をそのディジタル表現に変換する段階と、 前記電力系で用いられる電カに関係する所定の電気的パラメータを表わす復数の 出力信号を発生する段階と、を備えていることを特徴とする交流波形電力系の電 気的パラメータを測定する方法。 ２０．前記アナログ人力信号の内の少くとも二つの波形におけるゼロ交叉時刻を 決定する段階を更に含む、請求項１９記載の方法。 ２１．前記ゼロ交叉時刻はまず一つのアナログ入力信号について一方の符号の所 定数のサンプルデータ点が前記アナログ人力信号について他方の符号の所定数の サンプルデータ点に続くことを検出し、次に前記アナログ人力信号のゼロ交叉点 に最も近い前記２個のサンプルデータ点間の直線外挿から前記ゼロ交叉時刻を決 定することにより決定される請求項２０記載の方法。 ２２．復数の基準信号を周期的にサンプリングする段階と、前記基準信号の測定 から前記アナログーディジクル変換段階で用いられる係数を較正する段階と、前 記較正が前記所定の限界内のとき前記変換係数を調整する段階と、そして、前記 調整が前記予定の限界を越えたときエラー信号を発生する段階とを更に含む、請 求項１９記載の方法。 ２３．異なった時刻で前記アナログ人力信号をサンブリングする段階と、前記ア ナログ入力信号がサンプリングされる時刻の差を補償する段階を更に含む、請求 項１９記載の方法。 ２４．前記所定のパラメータは前記電圧信号と電流信号の位相差、前記電圧の周 波数、および前記アナログ人力信号の夫々の根二乗平均値を含む、請求項１９記 載の方法。 ２５．電カ系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ入力信号であって、そ の内の少くとも一つが電圧信号を表わし、他の一つが電流信号を表わす前記アナ ログ人力信号を受信する段階と、 所定のサンプリングスケジュールにより前記アナログ人力信号の夫々を異なった 時刻でサンプリングする段階と、 前記サンプリングされたアナログ入力信号をそのディジタル表現に変換する段階 と、 前記アナログ信号がサンプリングされる時刻の差を補償する段階と、 前記電カ系で用いられる電力に関係する所定の電気的パラメータを表わす複数の 出力信号を発生する段階と、を備えてることを特徴とする交流波形電カ系の電気 的パラメータを測定するための、下記段階を含む方法。 ２６．前記所定のパラメータは前記電圧および電流信号間の位相差、前記電圧の 周波数および前記アナログ人力信号の夫々の根二乗平均値を含む、請求項２５記 載の方法。 ２７．電力系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ人力信号であって、そ の内の少くとも一つが電圧信号を表わし、他の一つが電流信号を表わす前記アナ ログ人力信号を受信する段階と、 所定のサンプリングスケジュールにより前記アナログ人力信号の夫々をサンプリ ングする段階と、前記サンプリングされたアナログ入力信号をそのディジタル表 現に変換する段階と、 まず一つのアナログ人力信号について一方の符号の所定数のサンプルデータ点が 前記アナログ人力信号について他方の符号の所定数のサンプルデータ点に続くこ とを検出し、次に前記アナログ人力信号のゼロ交叉点に最も近い前記２個のサン プルデータ点間の直線外挿を行うことにより前記アナログ入力信号の内の少くと も二つの波形におけるゼロ交叉時刻を決定する段階と、前記電力系で用いられる 電力に関係する所定の電気的パラメータを表わす複数の出力信号を発生する段階 と、を備えていることを特徴とする交流波形電カ系の電気的パラメータを測定す る方法。 ２８．前記所定のパラメータは前記電圧及び電流信号間の位相差、前記電圧の周 波数および前記アナログ入力信号の夫々の根二乗平均値を含む、請求項２７記載 の方法。 ２９．電カ系の電気的パラメータを表わす複数のアナログ人力信号であって、そ の内の少くとも一つが電圧信号を表わし、他の一つが電流信号を表わす前記アナ ログ人力信号を受信する段階と、 所定のサンプリングスケジュールにより前記アナログ入力信号の夫々をサンプリ ングする段階と、前記サンプリングされたアナログ人力信号をそのディジタル表 現に変換する段階と、 複数の基準信号を周期的にサンプリングし、前記基準信号の測定から前記アナロ グーディジタル変換段階で用いられる係数を較正し、前記較正が前記所定の限界 内のとき前記変換係数を調整し、前記調整が前記所定の限界を越えたときエラー 信号を発生する段階と、前記電カ系で用いられている電力に関係した所定の電気 的パラメータを示す複数の出力信号を発生する段階と、を備えていることを特徴 とする交流波形電力系の電気的パラメータを測定する方法。 ３０．前記所定のパラメータは前記電圧および電流信号間の位相差、前記電圧の 周波数および前記アナログ入力信号の夫々の根二乗平均値を含む、請求項２９記 載の方法。