JPH08101237A - 高調波電圧検出器 - Google Patents
高調波電圧検出器Info
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- JPH08101237A JPH08101237A JP23727994A JP23727994A JPH08101237A JP H08101237 A JPH08101237 A JP H08101237A JP 23727994 A JP23727994 A JP 23727994A JP 23727994 A JP23727994 A JP 23727994A JP H08101237 A JPH08101237 A JP H08101237A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高調波電力の測定精度を上げる。
【構成】 単相回路の配電線Ｌに対して高調波電力測定
器１が設けられている。高調波電力測定器１は高調波検
出器２と、電力演算回路３とから構成されている。高調
波検出器２は、一次側が単相の配電線に接続されるとと
もに、二次側が所定容量を備えたコンデンサＣを介して
短絡された降圧トランス４から構成されている。この構
成により、基本波に対するｎ次高調波の比率は降圧トラ
ンス４の一次側の電圧ＶL の場合に比較して二次側に流
れる電流ｉC の方がｎ倍に拡大される。
器１が設けられている。高調波電力測定器１は高調波検
出器２と、電力演算回路３とから構成されている。高調
波検出器２は、一次側が単相の配電線に接続されるとと
もに、二次側が所定容量を備えたコンデンサＣを介して
短絡された降圧トランス４から構成されている。この構
成により、基本波に対するｎ次高調波の比率は降圧トラ
ンス４の一次側の電圧ＶL の場合に比較して二次側に流
れる電流ｉC の方がｎ倍に拡大される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高調波電圧検出器に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ダイオードやサイリスタ等の電力
用半導体スイッチング素子が電源に直接接続して用いら
れることが多くなり、これらの素子のために多量の高調
波電流が発生し、電力系統や周辺の機器にさまざまな障
害をもたらしている。
用半導体スイッチング素子が電源に直接接続して用いら
れることが多くなり、これらの素子のために多量の高調
波電流が発生し、電力系統や周辺の機器にさまざまな障
害をもたらしている。
【０００３】配電系統への高調波電流障害を抑制するた
めには、アクティブフィルタを用いる方法等があるが、
高調波電流の発生源を特定し、当該機器で対策を施すの
が望ましい。すなわち、高調波電流は、一旦線路に出る
と、かなりの広い範囲の機器やＬ，Ｃと干渉（共振等）
し、その抑制は非常に困難となるからである。
めには、アクティブフィルタを用いる方法等があるが、
高調波電流の発生源を特定し、当該機器で対策を施すの
が望ましい。すなわち、高調波電流は、一旦線路に出る
と、かなりの広い範囲の機器やＬ，Ｃと干渉（共振等）
し、その抑制は非常に困難となるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、そのためには
高調波電力を検出する必要があるが、一般の配電線路で
は基本波有効電力に比較して高調波電力が量的に微小で
あるため、その検出が難しい問題がある。従って、高調
波電力を検出するための高精度な検出器が求められてい
た。
高調波電力を検出する必要があるが、一般の配電線路で
は基本波有効電力に比較して高調波電力が量的に微小で
あるため、その検出が難しい問題がある。従って、高調
波電力を検出するための高精度な検出器が求められてい
た。
【０００５】高調波電力を高精度に検出するためには、
配電線の電圧及び電流の高調波成分を精度よく測定しな
ければならない。しかし、配電線の電圧は、一般に基本
波に比し高調波電圧は微小で、測定器の精度内に入って
しまうおそれがあり、従来の方法でこれを精度よく測定
することは難しいものであった。
配電線の電圧及び電流の高調波成分を精度よく測定しな
ければならない。しかし、配電線の電圧は、一般に基本
波に比し高調波電圧は微小で、測定器の精度内に入って
しまうおそれがあり、従来の方法でこれを精度よく測定
することは難しいものであった。
【０００６】本発明の目的はこの従来の問題を解消し
て、高調波電力の測定精度を上げることができる高調波
電力検出器を提供することを目的としている。
て、高調波電力の測定精度を上げることができる高調波
電力検出器を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この請求項１の発明は、配電線に対してその一次
側が接続されるとともに、二次側が所定容量を有したコ
ンデンサを介して短絡された降圧手段を備えた高調波電
流検出器を要旨としている。
めに、この請求項１の発明は、配電線に対してその一次
側が接続されるとともに、二次側が所定容量を有したコ
ンデンサを介して短絡された降圧手段を備えた高調波電
流検出器を要旨としている。
【０００８】
【作用】請求項１の発明によれば、降圧トランスの二次
側が所定容量のコンデンサで短絡されている。二次側に
流れる電流ｉC と一次側の電圧ＶL との関係は、次の通
りである。
側が所定容量のコンデンサで短絡されている。二次側に
流れる電流ｉC と一次側の電圧ＶL との関係は、次の通
りである。
【０００９】図１において、Ｎ１，Ｎ２をそれぞれ降圧
トランスＴｒの一次側巻数、二次側巻数とする。又、Ｖ
L は下記の通りとする。 ＶL ＝Ｖ1 sin( ωt+θ1)（基本波成分） + Ｖ2 sin(２ωt+θ2)（第二高調波成分） + Ｖ3 sin(３ωt+θ3)（第三高調波成分） ： + Ｖn sin(ｎωt+θn)（第ｎ高調波成分） ここで、二次側のインピーダンスＺC は、 ＺC ＝１／（ωＣ） ＝１／（２πｆ0 Ｃ・ｎ） である。
トランスＴｒの一次側巻数、二次側巻数とする。又、Ｖ
L は下記の通りとする。 ＶL ＝Ｖ1 sin( ωt+θ1)（基本波成分） + Ｖ2 sin(２ωt+θ2)（第二高調波成分） + Ｖ3 sin(３ωt+θ3)（第三高調波成分） ： + Ｖn sin(ｎωt+θn)（第ｎ高調波成分） ここで、二次側のインピーダンスＺC は、 ＺC ＝１／（ωＣ） ＝１／（２πｆ0 Ｃ・ｎ） である。
【００１０】（なお、ｆ0 は基本周波数、Ｃはコンデン
サ容量、ｎは高周波次数である。） 従って、ｉC は下記の式で求められる。
サ容量、ｎは高周波次数である。） 従って、ｉC は下記の式で求められる。
【００１１】
【数１】
【００１２】以上のことから、基本波に対する高調波の
比率はＶL の場合に比較してｉCの方がｎ倍に拡大され
る。
比率はＶL の場合に比較してｉCの方がｎ倍に拡大され
る。
【００１３】
【実施例】以下、この発明を高調波電力測定器に具体化
した実施例を図に従って説明する。
した実施例を図に従って説明する。
【００１４】図１は単相回路の配電線Ｌに設けられた高
調波電力測定器１を示している。高調波電力測定器１は
高調波検出器２と、電力演算回路３とから構成されてい
る。高調波検出器２は、一次側が単相の配電線に接続さ
れるとともに、二次側が所定容量を備えたコンデンサＣ
を介して短絡された降圧トランス４から構成されてい
る。
調波電力測定器１を示している。高調波電力測定器１は
高調波検出器２と、電力演算回路３とから構成されてい
る。高調波検出器２は、一次側が単相の配電線に接続さ
れるとともに、二次側が所定容量を備えたコンデンサＣ
を介して短絡された降圧トランス４から構成されてい
る。
【００１５】電力演算回路３は図２に示すように記憶回
路５、遅延回路６、座標変換回路７、関数発生器８、平
均化回路９、有効電力・無効電力演算回路１０とから構
成されている。前記記憶回路５は配電線Ｌに設けた電流
変成器ＣＴ及び降圧トランス４の二次側に接続されてい
る。そして、記憶回路５は、互いに同時に検出された電
流変成器ＣＴを介して配電線Ｌに流れる電流ｉL と、降
圧トランス４の二次側に流れる電流ｉC とを１周期分記
憶する。遅延回路６は記憶回路５の出力端子に接続さ
れ、記憶回路６に記憶された両電流ｉL （＝ｉL α），
ｉC （＝ｉC α）をπ／２位相を遅延して、それぞれｉ
L β，ｉC βを座標変換回路７に入力する。座標変換回
路７は前記記憶回路５及び遅延回路６の出力端子に接続
されている。この座標変換回路７は第一及び第二の座標
変換のための演算を行うようになっている。すなわち、
第一の座標変換は高調波次数ｎ＝５，９，１３，…の場
合の座標変換であり、第二の座標変換は高調波次数ｎ＝
３，７，１１…の場合の座標変換である。関数発生器８
は座標変換回路７に接続され、cos ｎωｔ，sin ｎωｔ
を生成して座標変換回路７に入力する。
路５、遅延回路６、座標変換回路７、関数発生器８、平
均化回路９、有効電力・無効電力演算回路１０とから構
成されている。前記記憶回路５は配電線Ｌに設けた電流
変成器ＣＴ及び降圧トランス４の二次側に接続されてい
る。そして、記憶回路５は、互いに同時に検出された電
流変成器ＣＴを介して配電線Ｌに流れる電流ｉL と、降
圧トランス４の二次側に流れる電流ｉC とを１周期分記
憶する。遅延回路６は記憶回路５の出力端子に接続さ
れ、記憶回路６に記憶された両電流ｉL （＝ｉL α），
ｉC （＝ｉC α）をπ／２位相を遅延して、それぞれｉ
L β，ｉC βを座標変換回路７に入力する。座標変換回
路７は前記記憶回路５及び遅延回路６の出力端子に接続
されている。この座標変換回路７は第一及び第二の座標
変換のための演算を行うようになっている。すなわち、
第一の座標変換は高調波次数ｎ＝５，９，１３，…の場
合の座標変換であり、第二の座標変換は高調波次数ｎ＝
３，７，１１…の場合の座標変換である。関数発生器８
は座標変換回路７に接続され、cos ｎωｔ，sin ｎωｔ
を生成して座標変換回路７に入力する。
【００１６】第一の座標変換の場合、座標変換回路７は
ｉL α，ｉC α，ｉL β，ｉC βと、前記関数発生器８
から入力したcos ｎωｔ，sin ｎωｔに基づき下式の数
式に従ってｉLp，ｉLq，ｉCp，ｉCqを求めるべく座標変
換を行う。すなわち、所望のｎ次高調波は直流となる。
ｉL α，ｉC α，ｉL β，ｉC βと、前記関数発生器８
から入力したcos ｎωｔ，sin ｎωｔに基づき下式の数
式に従ってｉLp，ｉLq，ｉCp，ｉCqを求めるべく座標変
換を行う。すなわち、所望のｎ次高調波は直流となる。
【００１７】
【数２】
【００１８】ただし、Ｘ＝Ｃ，Ｌである。又、第二の座
標変換の場合、座標変換回路７はｉL α，ｉC α，ｉL
β，ｉCβと、前記関数発生器８から入力したcos ｎω
ｔ，sin ｎωｔに基づき下式の数式に従ってｉLp，
ｉLq，ｉCp，ｉCqを求めるべく座標変換を行う。すなわ
ち、所望のｎ次高調波は直流となる。
標変換の場合、座標変換回路７はｉL α，ｉC α，ｉL
β，ｉCβと、前記関数発生器８から入力したcos ｎω
ｔ，sin ｎωｔに基づき下式の数式に従ってｉLp，
ｉLq，ｉCp，ｉCqを求めるべく座標変換を行う。すなわ
ち、所望のｎ次高調波は直流となる。
【００１９】
【数３】
【００２０】ただし、Ｘ＝Ｃ，Ｌである。そして、座標
変換回路７は座標変換したｉLp，ｉLq，ｉCp，ｉCqを平
均化回路９に入力する。平均化回路９は入力したｉLp，
ｉLq，ｉCp，ｉCqの１周期平均を演算し、それぞれ
ＩLp，ＩLq，ＩCp，ＩCqを求めて有効電力・無効電力演
算回路１０に入力する。有効電力・無効電力演算回路１
０は前記ＩLp，ＩLq，ＩCp，Ｉ Cqに基づいて第一の有効
電力・無効電力演算と、第二の有効電力・無効電力演算
とを行うようになっている。すなわち、第一の有効電力
・無効電力演算は高調波次数ｎ＝５，９，１３，…の場
合の座標変換であり、第二の有効電力・無効電力演算は
高調波次数ｎ＝３，７，１１…の場合の座標変換であ
る。
変換回路７は座標変換したｉLp，ｉLq，ｉCp，ｉCqを平
均化回路９に入力する。平均化回路９は入力したｉLp，
ｉLq，ｉCp，ｉCqの１周期平均を演算し、それぞれ
ＩLp，ＩLq，ＩCp，ＩCqを求めて有効電力・無効電力演
算回路１０に入力する。有効電力・無効電力演算回路１
０は前記ＩLp，ＩLq，ＩCp，Ｉ Cqに基づいて第一の有効
電力・無効電力演算と、第二の有効電力・無効電力演算
とを行うようになっている。すなわち、第一の有効電力
・無効電力演算は高調波次数ｎ＝５，９，１３，…の場
合の座標変換であり、第二の有効電力・無効電力演算は
高調波次数ｎ＝３，７，１１…の場合の座標変換であ
る。
【００２１】第一の有効電力・無効電力演算の場合、有
効電力・無効電力演算回路１０は下式の数式に従って有
効電力Ｐn と無効電力Ｑｎとを演算する。
効電力・無効電力演算回路１０は下式の数式に従って有
効電力Ｐn と無効電力Ｑｎとを演算する。
【００２２】
【数４】
【００２３】なお、前記Ｋは下記の通りである。すなわ
ち、電圧ＶL と電流ｉC との関係はｉC ＝Ｋ・ｄＶL ／
ｄｔ であり、ＫはＫ＝（Ｎ２／Ｎ１）2 ・Ｃである。
ち、電圧ＶL と電流ｉC との関係はｉC ＝Ｋ・ｄＶL ／
ｄｔ であり、ＫはＫ＝（Ｎ２／Ｎ１）2 ・Ｃである。
【００２４】又、第二の有効電力・無効電力演算の場
合、有効電力・無効電力演算回路１０は下式の数式に従
って有効電力Ｐｎと無効電力Ｑｎとを演算する。
合、有効電力・無効電力演算回路１０は下式の数式に従
って有効電力Ｐｎと無効電力Ｑｎとを演算する。
【００２５】
【数５】
【００２６】この演算された有効電力Ｐｎと無効電力Ｑ
ｎとは、図示しない出力装置、たとえばディスプレイ、
プリンタ等に出力され、高調波電力の測定、あるいは高
調波発生源の探索のデータとして使用される。
ｎとは、図示しない出力装置、たとえばディスプレイ、
プリンタ等に出力され、高調波電力の測定、あるいは高
調波発生源の探索のデータとして使用される。
【００２７】上記のように構成された高調波電力測定器
１により、この実施例では、高調波の比率は降圧トラン
ス４の一次側の電圧ＶL の場合に比較して二次側の電流
ｉCの方がｎ倍に拡大されるため、測定精度を高くして
高調波の有効電力・無効電力が演算できる。そして、ｎ
倍に拡大された高調波が基本波に比較して十分に小さい
ときは、高調波障害がないことが確認できる。
１により、この実施例では、高調波の比率は降圧トラン
ス４の一次側の電圧ＶL の場合に比較して二次側の電流
ｉCの方がｎ倍に拡大されるため、測定精度を高くして
高調波の有効電力・無効電力が演算できる。そして、ｎ
倍に拡大された高調波が基本波に比較して十分に小さい
ときは、高調波障害がないことが確認できる。
【００２８】なお、この発明は例えば下記のようにして
もよい。 （１）図３に示すように、三相配電線Ｌにおける各相毎
の電力を測定する高調波電力測定器１１に具体化しても
よい。
もよい。 （１）図３に示すように、三相配電線Ｌにおける各相毎
の電力を測定する高調波電力測定器１１に具体化しても
よい。
【００２９】この実施例では前記実施例の降圧トランス
４と異なり、相電圧を得るためにスコット結線の降圧ト
ランス１４であることが異なっている。なお、前記実施
例と同一構成又は相当する構成については、同一符合を
付してその説明を省略する。従って、図のように結線し
た場合、ｒ相のＰｎとＱｎが計測できる。なお、演算回
路１０における演算は前記実施例と同様である。又、配
電線のｓ相，ｔ相についても同様に個別の測定ができ
る。なお、図中Ｖr は降圧トランス１４の一次側の電
圧、ｉｃr は二次側に流れる電流を示している。 （２）又、図３ではスコット結線の降圧トランス１４を
使用しているが、他に３相から２相に変換する結線とし
てウッドブリッジ結線、変形ウッドブリッジ結線の降圧
トランスを使用してもよい。こうすることにより、３相
回路に不平衡電流が流れないため、好ましい。
４と異なり、相電圧を得るためにスコット結線の降圧ト
ランス１４であることが異なっている。なお、前記実施
例と同一構成又は相当する構成については、同一符合を
付してその説明を省略する。従って、図のように結線し
た場合、ｒ相のＰｎとＱｎが計測できる。なお、演算回
路１０における演算は前記実施例と同様である。又、配
電線のｓ相，ｔ相についても同様に個別の測定ができ
る。なお、図中Ｖr は降圧トランス１４の一次側の電
圧、ｉｃr は二次側に流れる電流を示している。 （２）又、図３ではスコット結線の降圧トランス１４を
使用しているが、他に３相から２相に変換する結線とし
てウッドブリッジ結線、変形ウッドブリッジ結線の降圧
トランスを使用してもよい。こうすることにより、３相
回路に不平衡電流が流れないため、好ましい。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
高調波電流の測定精度を上げることができるという優れ
た効果を奏する。
高調波電流の測定精度を上げることができるという優れ
た効果を奏する。
【図１】 高調波電力測定器の電気回路図。
【図２】 電力演算回路のブロック回路図。
【図３】 他の実施例の高調波電力測定器の電気回路
図。
図。
１…高調波電力測定器、２…高調波検出器、３…電力演
算回路、４…降圧トランス、５…記憶回路、６…遅延回
路、７…座標変換回路、８…関数発生器、９…平均化回
路、１０…有効電力・無効電力演算回路、Ｌ…配電線、
Ｃ…コンデンサ、ＣＴ…電流変成器。
算回路、４…降圧トランス、５…記憶回路、６…遅延回
路、７…座標変換回路、８…関数発生器、９…平均化回
路、１０…有効電力・無効電力演算回路、Ｌ…配電線、
Ｃ…コンデンサ、ＣＴ…電流変成器。
Claims (1)
- 【請求項１】 配電線に流れる基本波電流に対して負荷
から生じた高調波電流が重畳された電流を検出する高調
波検出器において、 配電線に対してその一次側が接続されるとともに、二次
側が所定容量を有したコンデンサを介して短絡された降
圧手段を備えた高調波電圧検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23727994A JPH08101237A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 高調波電圧検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23727994A JPH08101237A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 高調波電圧検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101237A true JPH08101237A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=17013041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23727994A Pending JPH08101237A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 高調波電圧検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08101237A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102539891A (zh) * | 2012-02-22 | 2012-07-04 | 华为技术有限公司 | 变压器原边电压获取方法及装置 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP23727994A patent/JPH08101237A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102539891A (zh) * | 2012-02-22 | 2012-07-04 | 华为技术有限公司 | 变压器原边电压获取方法及装置 |
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