JPH0949857A - 変動範囲の大きく変わる現象の測定方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的単純かつ安価な構成を用いて、測定レ
ベルが大きく変動する現象を、高精度で誤差無く測定す
ることができる測定方法と装置を提供すること。 【解決手段】 第１段目のアナライザーに設けられた測
定器３−１は、保護器／リミッター１−１およびアンプ
／アッテネーター２−１を介して印加された電圧を測定
する。Ａ／Ｄコンバータ４−１は、上記測定値をＡ／Ｄ
変換する。記録メモリ５−１は、複数周期分のフレーム
メモリを有し、Ａ／Ｄ変換された測定値を、複数周期に
わたって順次記録していく。同様に、第２段目〜第Ｎ段
目のアナライザーにおいても、測定値の記録が行われ
る。一方、各段の保護器／リミッターは、それぞれの印
加電圧が所定の測定範囲を越えた場合には、オーバーフ
ロー信号を出力する。制御システム６は、オーバーフロ
ーを起こしておらず、かつ、その中で最も分解能の高い
測定器の測定値を読み出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電気信号として
測定される現象の測定装置において、特に、該測定範囲
が大きく変動する現象の測定方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気信号として測定される現象（例え
ば、電圧，電流等）から、その測定結果としての出力が
電圧表示される場合の具体的な例として、送電線の短絡
事故等による電流，電圧，磁界等の変動を測定する場合
について考える。上記送電線の短絡事故としては、一
線地絡、線間短絡、地線間地短絡などがあり、その
測定範囲（測定レンジ）は、上記では０〜１００Ｖ、
上記では０〜１０００Ｖ、上記では０〜１００００
Ｖと言うように、それぞれの事故のケースによって大き
く異なる。また、当然のことであるが、上記短絡事故
〜の内、どのケースの事故が発生するのかは予測不可
能である。

【０００３】したがって、このような場合において、上
記電流，電圧，磁界等の変動を測定する場合、測定範囲
の低いレンジに測定装置を設定しておいても、高電流，
高電圧等により測定不能となる場合が考えられるので、
結局、上記に対応する最大レンジを用いて測定装置を
設置し、とりあえず、あらゆる事故の発生に備えるとい
う方法が従来は採られてきた。また、上記〜の各ケ
ースに際し、測定機器側に、上記現象よりはるかに高速
なフィードバック回路を設け、該フィードバックによっ
て、どのケースの短絡事故が起こったかを素早く検出
し、該検出結果に基づいて測定器の測定範囲を切り替え
る、という方法も考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した最
大測定レンジを用いる従来の測定方法においては、発生
した短絡事故の波形変動レベルが予想に反して低いもの
である場合、すなわち、上記ケースにおけるやであ
る場合には、ケースに対する測定レンジが０〜１００
００Ｖであるのに対して、実際に発生した変動レベルは
０〜１００Ｖ程度のものとなるので、測定の精度（分解
能）が非常に悪くなる、という欠点があった。また、上
述したフィードバックによる従来の測定方法において
は、被測定現象との間における誤差の増大や、特に、現
象の位相面等での影響が大きくなる場合が多く、更に、
これを除去するには高価な装置を設ける必要がある、と
いう欠点があった。

【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、比較的単純かつ安価な構成を用いて、その測
定レベルが大きく変動する現象を、高精度で誤差無く測
定することができる測定方法と装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
一定の周期を有する現象の測定方法において、測定範囲
が互いに異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の測定
手段について、その測定値が該測定範囲を越えた場合に
はオーバーフロー信号を出力する第１の過程と、前記Ｎ
個の測定手段が測定した測定値を、記録手段が複数の周
期にわたって時系列に順次記録していく第２の過程と、
所定のトリガ信号が入力されると、オーバーフローして
いない測定手段を前記オーバーフロー信号に基づいて選
別し、該測定手段のうちで最も測定分解能の高い測定手
段を選択する第３の過程と、前記第３の過程で選択され
た測定手段の測定値について、前記トリガ信号入力時点
の前後所定周期にわたる測定値を、前記記録手段より読
み出す第４の過程とを具備することを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、一定の周期を有す
る現象の測定装置において、測定範囲が互いに異なり、
その測定値が該測定範囲を越えた場合にはオーバーフロ
ー信号を出力するＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の測
定手段と、前記Ｎ個の測定手段が測定した測定値を、複
数の周期にわたって時系列に順次記録していく記録手段
と、所定のトリガ信号が入力されると、オーバーフロー
していない測定手段を前記オーバーフロー信号に基づい
て選別し、該測定手段のうちで最も測定分解能の高い測
定手段を選択する選択手段と、前記選択手段が選択した
測定手段の測定値について、前記トリガ信号入力時点の
前後所定周期にわたる測定値を、前記記録手段より読み
出す読出手段とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】

§１．概要 上述した従来の問題点を解決するためには、（電気的測
定回路として）可能な限り単純化された方法および装置
が最適と考えられる。本発明の特徴を簡潔に述べると、
測定レンジの異なる波形アナライザーをＮ段階（Ｎは２
以上の整数）にわたって配置し、そのＮ段階の波形アナ
ライザーのうちで、測定時にオーバーフローを起こさな
かった最大効率的分解能（精度）の段数Ｍ（ＭはＮ以下
の整数）のデータを測定値として採用することである。
このとき、上記波形アナライザーの例としては、特願平
４−２９１７９８に示した異常監視装置，特願平７−１
７５２５５に示した事故時波形記録装置，特願平７−１
７６２８２に示した送電線等の事故時波形の記録装置な
どが考えられる。

【０００９】§２．実施形態 以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説
明する。図１は、この発明の一実施形態による測定装置
の構成例を示すブロック図である。この図において、１
−１，１−２，１−Ｎは保護器／リミッター、２−１，
２−２，２−Ｎはアンプ／アッテネーター、３−１，３
−２，３−Ｎは測定器、４−１，４−２，４−ＮはＡ／
Ｄコンバータ、５−１，５−２，５−Ｎは記録メモリで
あり、これらは、それぞれ、第１段目から第Ｎ段目まで
のＮ段階の波形アナライザーを構成する（ただし、Ｎは
２以上の整数とする）。また、各波形アナライザーは、
ＣＴ，磁界センサー，圧力センサー等のセンサーに接続
されており、本実施形態では、その一例として、図２に
示すように、上記センサーとしてＣＴを用いている。

【００１０】保護器／リミッター１−１，１−２，１−
Ｎは、内部スイッチを有しており、該保護器／リミッタ
ーに対する印加電圧が、該保護器／リミッターに予め設
定された電圧値を越えると、上記内部スイッチはＯＦＦ
状態となり、それより先の回路に上記印加電圧が印加さ
れるのを防ぐ。むろん、上記設定電圧は、Ｎ個の保護器
／リミッター毎に異なる任意の値に設定可能である。ま
た、保護器／リミッター１−１，１−２，１−Ｎは、常
時、”Ｌ”レベルのオーバーフロー信号を出力してお
り、上記印加電圧が上記設定電圧を越えると、上記オー
バーフロー信号を”Ｈ”レベルにする。

【００１１】アンプ／アッテネーター２−１，２−２，
２−Ｎは、印加された電圧を増幅または減衰させ、その
振幅レベルを調整する。測定器３−１，３−２，３−Ｎ
は、印加電圧の電圧値を示すアナログデータを出力する
測定装置である。そして、一例として数字を挙げると、
０〜１００Ｖ，０〜１０００Ｖ，０〜１００００Ｖとい
うように、測定器３−１と測定器３−２と測定器３−Ｎ
とでは、それぞれの測定範囲が異なる。Ａ／Ｄコンバー
タ４−１，４−２，４−Ｎは、入力されたアナログデー
タを所定のビット数のデジタルデータにＡ／Ｄ変換す
る。

【００１２】記録メモリ５−１，５−２，５−Ｎについ
て、それぞれの記録メモリは、Ｘ枚のフレームメモリか
ら構成される。図３は、それぞれの記録メモリ内のフレ
ームメモリの一例を示す説明図である。この図に示す例
では、それぞれの記録メモリは、１０枚のフレームメモ
リで構成される。以下、本実施形態では、Ｘ番目のフレ
ームメモリをフレームメモリ｛Ｘ｝と称することにす
る。１枚のフレームメモリは、測定した電圧の波形につ
いて、１周期分のデジタル波形を記憶することができ
る。それぞれの記録メモリでは、外部から供給されるフ
ィールド信号（図１参照）によって、Ｘ枚のフレームメ
モリの中から順次１枚のフレームメモリがサイクリック
に選択され、選択された該フレームメモリに対し、最新
周期の電圧波形（デジタル波形）が書き込まれる。

【００１３】６は制御システムであり、ＣＰＵ（中央処
理装置），ＲＯＭ（リードオンリメモリ），ＲＡＭ（ラ
ンダムアクセスメモリ）等からなるコンピュータシステ
ムである。７はタイミング制御部であり、内部に水晶発
振器，タイマー等を有し、本装置内における各種タイミ
ング信号を生成する。

【００１４】次に、上記構成による測定装置の動作を説
明する。図１において、送電線（図示略）に電流が流れ
ると、センサーは該電流を感知し、該電流に応じた電圧
を保護器／リミッター１−１，１−２，１−Ｎに印加す
る。そして、保護器／リミッター１−１は、該保護器／
リミッター１−１に印加された電圧が、該保護器／リミ
ッター１−１に予め設定されている測定範囲を越えてい
る場合には、内部スイッチをＯＦＦにして、該印加電圧
が該保護器／リミッター１−１より先の回路（アンプ／
アッテネーター２−１，測定器３−１等）に印加されな
いようにする。また、該印加電圧が上記測定範囲を越え
ていない場合には、保護器／リミッター１−１は、上記
内部スイッチは接続したままにして、該印加電圧をその
まま出力する。

【００１５】次に、アンプ／アッテネーター２−１は、
保護器／リミッター１−１を通して得られた電圧を、増
幅または減衰させ、その振幅レベルを調整する。そし
て、測定器３−１は、アンプ／アッテネーター２−１を
通して得られた電圧値を測定する。Ａ／Ｄコンバータ４
−１は、測定器３−１が測定した電圧値（アナログ値）
を、タイミング制御部７から供給されるＣＬＫ信号に合
わせたタイミングでサンプリングし、所定のビット数の
デジタル値に変換する。また、Ａ／Ｄコンバータ４−１
は、タイミング制御部７から供給されるフィールド信号
およびＣＬＫ信号に基づくタイミングで、変換した電圧
測定値（デジタル値）を出力する。

【００１６】記録メモリ５−１は、タイミング制御部７
からスタート信号が供給されると、同じくタイミング制
御部７から供給されるフィールド信号に基づいて、該記
録メモリ５−１内に設けられたフレームメモリの中か
ら、該フィールド信号で指定される番号のフレームメモ
リを選択する。また、記録メモリ５−１は、タイミング
制御部７から供給されるＣＬＫ信号に基づいて、書き込
みアドレスを順次インクリメントする。そして、記録メ
モリ５−１は、タイミング制御部７から供給されるＣＬ
Ｋ信号に同期してＡ／Ｄコンバータ４−１から供給され
る電圧測定値（デジタル値）を、該ＣＬＫ信号に同期し
たタイミングで、該記録メモリ５−１内の記憶セルに書
き込む。このとき、該記憶セルは、タイミング制御部７
から供給される上記フィールド信号で指定されるフレー
ムメモリ内の、同タイミング制御部７から供給されるＣ
ＬＫ信号に基づいてインクリメントされた上記書き込み
アドレスによって指定される記憶セルとなる。

【００１７】ここで、１枚のフレームメモリの全アドレ
スに対して電圧測定値の書き込みを完了するのに、ｗク
ロック分のＣＬＫ信号が必要であるとすると、タイミン
グ制御部７は、ＣＬＫ信号をｗクロック出力する度に、
フィールド信号が示すフレームメモリ番号指定値をイン
クリメントしていく。また、上記インクリメントの結
果、フィールド信号の示すフレーム番号値が、記録メモ
リ５−１が有するフレームメモリの枚数に等しくなる
と、タイミング制御部７は、この次に該フレーム番号値
をインクリメントするときには、フィールド信号が示す
フレームメモリ番号指定値をリセットする。これによ
り、電圧測定値が書き込まれるフレームメモリは、図３
に示すように、…｛Ｘ１｝→｛Ｘ２｝→…→｛Ｘ９｝→
｛Ｘ１０｝→｛Ｘ１｝→……というように、順次繰り返
して選択される。そして、以上の動作により、Ａ／Ｄコ
ンバータ４−１が出力する電圧測定値の波形は、１周期
の波形が１枚のフレームメモリに対応する形で、記録メ
モリ５−１に設けられたフレームメモリの枚数分だけ記
録される。

【００１８】以上、保護器／リミッター１−１，アンプ
／アッテネーター２−１，測定器３−１，Ａ／Ｄコンバ
ータ４−１，記録メモリ５−１から構成される第１段目
の波形アナライザーに関して、該波形アナライザーが電
圧測定値（電圧波形）を記録する動作を説明したが、他
段の波形アナライザー（第２段目〜第Ｎ段目）も同様の
動作を行い、電圧波形を記録する。ただし、上述したよ
うに、それぞれの波形アナライザーに設けられた保護器
／リミッターは、印加電圧が測定範囲を越えると、内部
スイッチをＯＦＦにするので、この場合は電圧波形の記
録は行われない。

【００１９】上記電圧波形の記録と並行して、保護器／
リミッター１−１に対する印加電圧が、該保護器／リミ
ッター１−１に予め設定されている測定範囲を越えてい
る場合には、保護器／リミッター１−１は、制御システ
ム６に供給するオーバーフロー信号を”Ｈ”レベルにし
て、オーバーフローが生じたことを示す。むろん、上記
印加電圧が測定範囲内である場合には、保護器／リミッ
ター１−１は、上記オーバーフロー信号を”Ｌ”レベル
のまま保持する。また、他の段数（２〜Ｎ）の波形アナ
ライザーに設けられた保護器／リミッターも、同様に、
制御システム６に対してオーバーフロー信号を供給す
る。

【００２０】一方、本実施例による測定対象（すなわ
ち、送電線）において異常が発生すると、図示しない異
常現象検出装置は、制御システム６に対して異常発生信
号を送出する。なお、上記異常現象検出装置は、先に出
願人が、特願平４−２９１７９８において示した異常現
象検出装置，特願平７−１７５２５５において示した異
常検出回路，特願平７−１７６２８２において示した事
故検出回路と同じものである。制御システム６は、上記
異常発生信号を受け取ると、各段数の波形アナライザー
に設けられた保護器／リミッターから供給されるＮ個の
オーバーフロー信号をそれぞれ検査し、上記Ｎ個の保護
器／リミッターのうちで、どの保護器／リミッターでは
オーバーフローが起こっており、どの保護器／リミッタ
ーではオーバーフローが起こっていないかを判別する。
そして、制御システム６は、オーバーフローが起こって
いない保護器／リミッターのうちで、最も分解能の高い
保護器／リミッターを選択する。以下、この選択された
保護器／リミッターを具備する波形アナライザーの段数
番号を「選択段数番号」と称する。

【００２１】制御システム６は、選択段数番号の記録メ
モリ（以下、選択記録メモリと称する）に記憶された電
圧測定値の読み出しを開始する。まず、制御システム６
は、上記選択記録メモリに対して、該選択記録メモリを
イネーブルにするために、Ｒｅａｄ信号を供給する。ま
た、制御システムは、上記選択記録メモリに対して、制
御システムと選択記憶メモリとの間におけるデータ送受
信タイミングの基準となるクロック信号（ＣＬＫ）を供
給する。

【００２２】そして、制御システム６は、選択記録メモ
リに対して、フィールド信号を供給する。このフィール
ド信号は、異常が発生した時点における電圧波形が記録
されているフレームメモリの番号（仮にｘとする）か
ら、所定数ａを引いた番号（ｘ−ａ）のフレームメモリ
を指定する物である。上記所定数ａは、任意の値に設定
可能であり、通常、オペレータは、異常発生時点から遡
って記録しておきたい過去の電圧測定波形が記録されて
いるフレームメモリの枚数を、上記所定数ａとして設定
しておく。

【００２３】そして、制御システム６は、選択記録メモ
リに対して、アドレス信号を供給する。これによって、
先に供給されたフィールド信号によってフレームメモリ
が指定され、さらに、上記アドレス信号によって該フレ
ームメモリ内のアドレスにおける記憶セルが指定され
る。そして、上記フレームメモリの上記アドレスで指定
された記憶セル内のメモリデータが読みだされる。

【００２４】次に、制御システム６は、上記アドレス信
号によって指定されるアドレス値をインクリメントし、
そのインクリメントしたアドレス値を示すアドレス信号
を、選択記録メモリに供給する。そして、上記フレーム
メモリの上記アドレスで指定された記憶セル内のメモリ
データが読みだされる。以下、同様にして、アドレス値
がインクリメントされ、該アドレス値で指定されるアド
レスのメモリデータが、逐次読みだされる。

【００２５】そして、選択されたフレームメモリ内のメ
モリデータ（電圧測定値）の読み出しが全て完了する
と、制御システム６は、フレームメモリを指定するフィ
ールド信号をインクリメントする。このインクリメント
によって、これまではフレームメモリ｛ｘ−ａ｝がメモ
リデータ読み出しの対象となっていたが、今度は、フレ
ームメモリ｛ｘ−ａ＋１｝がメモリデータ読み出しの対
象となる。次に、制御システム６は、フレームメモリ
｛ｘ−ａ＋１｝に対して、先にフレームメモリ｛ｘ−
ａ｝に対して行ったのと同様の方法で、アドレス値をイ
ンクリメントしながら、メモリデータを全て読み出す。
以下、同様にして、フレーム番号がインクリメントさ
れ、該フレーム番号で指定されるフレームメモリ内の電
圧波形が読みだされる。

【００２６】制御システム６は、フレーム番号が（ｘ＋
ａ）になるまで、リード信号，フィールド信号，ＣＬＫ
信号の供給を続ける。これによって、選択記録メモリ内
に記録されている電圧波形は、異常発生時点における電
圧波形を記録したフレームメモリ｛ｘ｝を中心として、
異常発生時点以前ａ枚および異常発生時点以後ａ枚の合
計（２ａ＋１）のフレームメモリから読みだされる。以
上が、本実施形態による現象測定装置の動作である。

【００２７】以上、この発明の実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があってもこの発明に含まれる。たとえ
ば、上述した一実施形態においては、本装置の適用例と
して、送電線の事故時波形の記録を示したが、この他の
適用例として、各段の波形アナライザーを特願平４−２
９１７９８に示したような異常監視装置とすることで、
ビデオカメラ等を用いた異常監視システムにも適用する
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
比較的単純かつ安価な構成を用いて、その測定レベルが
大きく変動する現象を、高精度で誤差無く測定すること
ができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施形態による現象測定装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】 センサーとしてＣＴを用いた場合における、
該ＣＴと本装置との接続を示す接続図である。

【図３】 記録メモリ内のフレームメモリを示す説明図
である。

【符号の説明】

１−１，１−２，１−Ｎ……保護器／リミッター、２−
１，２−２，２−Ｎ……アンプ／アッテネーター、３−
１，３−２，３−Ｎ……測定器、４−１，４−２，４−
Ｎ……Ａ／Ｄコンバータ、５−１，５−２，５−Ｎ……
記録メモリ、６……制御システム、 ７……タイミング
制御部、 ８……ＣＴ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定の周期を有する現象の測定方法にお
   いて、 測定範囲が互いに異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整
   数）の測定手段について、その測定値が該測定範囲を越
   えた場合にはオーバーフロー信号を出力する第１の過程
   と、 前記Ｎ個の測定手段が測定した測定値を、記録手段が複
   数の周期にわたって時系列に順次記録していく第２の過
   程と、 所定のトリガ信号が入力されると、オーバーフローして
   いない測定手段を前記オーバーフロー信号に基づいて選
   別し、該測定手段のうちで最も測定分解能の高い測定手
   段を選択する第３の過程と、 前記第３の過程で選択された測定手段の測定値につい
   て、前記トリガ信号入力時点の前後所定周期にわたる測
   定値を、前記記録手段より読み出す第４の過程とを具備
   することを特徴とする変動範囲の大きく変わる現象の測
   定方法。
2. 【請求項２】 一定の周期を有する現象の測定装置にお
   いて、 測定範囲が互いに異なり、その測定値が該測定範囲を越
   えた場合にはオーバーフロー信号を出力するＮ個（但
   し、Ｎは２以上の整数）の測定手段と、 前記Ｎ個の測定手段が測定した測定値を、複数の周期に
   わたって時系列に順次記録していく記録手段と、 所定のトリガ信号が入力されると、オーバーフローして
   いない測定手段を前記オーバーフロー信号に基づいて選
   別し、該測定手段のうちで最も測定分解能の高い測定手
   段を選択する選択手段と、 前記選択手段が選択した測定手段の測定値について、前
   記トリガ信号入力時点の前後所定周期にわたる測定値
   を、前記記録手段より読み出す読出手段とを具備するこ
   とを特徴とする変動範囲の大きく変わる現象の測定装
   置。