JPS5836741B2 - 波高値検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は交流波形の波高値を検出する装置に関する。

電力系統における保護継電力式の動作のために電正又は
電流波形の波高値を矧ることは必要である。

一方、近時保護継電力式にデジタル計算機を使用するこ
とが考えられており、これにともなって波高値もデジタ
ル的に求めることが要求されるようになり、そのための
構成も既に別途提案をみているが、これら既提案のもの
は、交流波形を一定時間間隔をもってサンプリングし、
そのサンプリング値をホールドしてＡ−Ｄ変換器により
デジタル変換し、そのデジタル値をもって所要の演算を
行なうようにしている。

しかしこのような構成によると、Ａ−Ｄ変換器が必要で
あるが、この種変換器は高価であるし、又交流波形の零
点近傍のデータは、上記変換器のビットエラーが大きく
左右するので、精区が低下する欠点がある。

以上の点に鑑み、この発明は簡単な構戒によって交流波
形の波高値を高精度に検出することを目的とする。

この発明は基本的には交流波形が、設定されたレベルを
、その交流波形が正又は負の傾斜にあるときに横切る時
刻と、前記傾斜が次に反転したときに再び前記レベルを
横切る時刻との時間差を求め、その時間差を関数とする
演算式にしたがって上記交流波形の波高値を求めるよう
にしたものである。

この発明による波高値検出原理を第１図に基いて説明す
ると、同図において、検出対象の交流波形が■＝■ｍｓ
ｉｎωｔとして表わせるものとし（ただし■は波高値，
ωは角周波数）、又設定したレベルをＫとする。

この交流波形がその正の傾斜状態にあるときに時刻ｔ１
において、又この傾斜が次に反転した状態にあるとき時
刻ｔ２において、それぞれレベルＫを横切ったとすると が成立する。

今時刻１１．１２間の時間差をＴとすればＴ＝１２−１
１であるから、これを（２）式に代入すれば Ｋ＝ＶｍＳｍω（Ｔ＋ｔ１）これを展開すると、？は設
定されたレベルであって既知であり、ωを一定とすれば
時間差Ｔを検出して（４）式に代入して演算すれば、波
高値■が求まる。

（４）式は極めて簡単な関数式であるから、その演算の
ための構成は極めて簡単である。

第１図では正の半波の期間でのレベルＫを通過する時刻
の時間差から求めているが、これが負の半波の期間とす
ることもでき、この場合は負のレベル（たとえば一Ｋ）
を設定し、これを通過する時刻の時間差から求めればよ
い。

更に負の傾斜状態はおいてレベルＫを通過する時刻と、
続いて負の半波をすぎて正の傾斜の状態に至ったときの
レベルＫを通過する時刻との時間差力）ら求めても全く
同様の手法により検出できる。

上記の説明はいずれもωを一定として波高値を求めたが
、ωは必ずしも一定でないことがあり、もしωが変化し
た場合、（４）式によっては誤差が生ずる。

つまり第２図に示すように交流波形■が時刻１１．１２
でレベルＫを横切ったときの時間差Ｔと、ωが変化した
ことにより、次の半波の期間で時刻ｔ ３， ｔ４でレ
ベルＫを横切ったときの時間差Ｔとでは当然差が出てく
るので、各半波において波高値が変らないとしても、（
４）式力）ら得られる波高値は異った値となる。

この発明はωが一定でないときでも正確な波高値を求め
るようにしたものである。

すなわち第２図に示すように、交流波形が正の傾斜のと
き、レベルＫを時刻ｔ１で横切ったとき、次に再び正の
傾斜でレベルＫを時刻ｔ３で横切ったとすれば時間差Ｔ
１＝ｔ３−１１（第２図Ａ参照）は、交流波形■の一周
期に相当する。

したがってこのときのωは として表わせる力）ら、 これを（４）式に代入すれば、 となり、この弐の）ら波高値を求めるときは、角周波数
の変化に左右されることなく、波高値を求めることがで
きるようになる。

この場合、時間差Ｔ１として負の傾斜でレベルＫを時刻
ｔ２で横切ったときから、次に再び負の傾斜でレベルＫ
を時刻ｔ４で横切るまでの時間差すなわちＴ１＝ｔ４−
ｔ２（第２図参照）として求めてもよい。

更に第２図Ｃに示すように時刻ｔ２からｔ３までの時間
差Ｔ２を求め、時間差Ｔ１を としてもよい。

この場合（５）式はとなる。

更に第２図Ｄに示すように、時刻ｔ１カ）ら時刻ｔ４ま
での時間差Ｔ３を求め、時間差Ｔ１をとしてもよい。

この場倒５）式は となる。

いずれにしても、相隣れる同極の半波につきレベルＫを
横切る時刻の時間差を求めれば、ωに関係なく、波高値
を求めることができるようになる。

この発明の実施例を示したのが第４図である。

なお第４図の説明にさきだって前記した（４）式に基く
検出装置を第３図により説明する。

第３図は１力系統の電Ｅ（又は電流）の交流波形の波高
値を求める場合の構成を示し、１は電力系統の電圧変成
器（又は電流変成器）、２は電モ変成器１の出力を絶縁
し、適当な大きさの量に変換する入力変換器、３はレベ
ル検出器で、入力量が設定されたレベルＫを越えた直後
に立上がり、又レベルＫより低下した直後に立下がるパ
ルスＰ（第１図，第２図参照）を発する。

４はパルスカウンタで、クロツクパルスを発振する発振
器５からのクロツクパルスを前記パルスＰが発せられて
いる期間だけカウントする。

したがってその出力値は、さきに説明した時間差Ｔに対
応するデジタル値となる。

このデジタル出力は演算回路６に与えられる。

演算回路６には予めレベルＫ及び角周波数ωがメモリさ
れており、これらとパルスカウンタ４からのデジタル出
力とをもって（４）式に示す演算を行なう。

したがって、その演算結果は、系統の電圧波形の波高値
に対応するデジタル値に他ならない。

なお、パルスカウンタ４，発振器５及び演算回路６は市
販の中央処理装置が利用できる。

第４図はこの発明にしたがい、ωの変化に影響されない
で波高値を検出するためのこの発明の実施例を示すもの
である。

これは第３図の構成に時間差Ｔ１（又はＴ２，Ｔ３）を
検出するためのパルスカウンタ１１及び、各時間差を記
憶する記憶回路１２を附加すればよい。

時間差Ｔ１を第２図Ａに示すように検出しようとすると
きは、パルスカウンタ１１として検出器３からのパルス
Ｐが立上がって７ｌ）ら、次に再び立上がるまでの期間
だけ発振器５からのクロツクパルスをカウントする。

このカウント値は時間差Ｔ１に対応するデジタル値であ
る。

この間、第１図の場合と同様に、パルスカウンタ４カ）
らの時間差Ｔに対応するデジタル値は記憶回路１４に記
憶されており、パルスカウンタ１１からのデジタル値が
演算回路６に与えられたときに、これが記憶回路１２力
）ら読出され、（５）式に示す演算を行なう。

この場合、演算回路６にはωをメモリしておく必要はな
く、単にレベルＫをメモリしておくだけでよ《、又その
演算の結果求められる波高値はωの変動に関係しない正
確な値となる。

第２図Ｂに基いて波高値を求める場合は、パルスカウン
タ１１はパルスＰの立下がりから、次の立下がりまでの
期間、クロツクパルスをカウントすればよい。

又第２図Ｃに基いて波高値を求める場合は、パルスカウ
ンタ１１はパルスＰが立下がってから次に立上がるまで
の期間、クロツクパルスをカウントするようにする。

一方パルスカウンタ４は、パルスＰが発せられている期
間だけそれぞれクロツクパルスをカウントする。

最初のパルスＰが発せられている期間中におけるパルス
カウンタ４のカウントｆ直及びパルスカウンタ１１のカ
ウント値はそれぞれ記憶回路１２に記憶され、第２回目
のパルスＰが発せられている期間だけパルスカウンタ１
１がカウントしたあとで、そのカウント値及び記憶回路
１２力）ら読出されたカウント値をもって（６）式に示
す演算を演算回路６が行なう。

第２図Ｄに基いて波高値を求める場合は、パルスカウン
タ１１は最初のパルスＰの立上がりから次のパルスＰの
立下がりまでの期間中、クロツクパルスをカウントし、
そのカウント値と各パルスＰの発生期間にカウントした
パルスカウンタ４のカウント値をもって（７）式に示す
演算を行なう。

なおレベル検出器３としては、シュミット回路ツエナダ
イオード又は１ビットのＡ−Ｄ変換器などが利用できる
。

以上のように、この発明によれば、検出対象の交流波形
が、予め設定したレベルを通過する時刻の時間差を求め
るだけで、その交流波形の波高値が求められるようにな
り、そのための演算及びその演算のための構成も極めて
簡単であるとともに交流波形の角周波数を波高値の検出
に何ら用いていないので、角周波数が変動するようなこ
とがあってもその波高値を正確に検出することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明の動作原理を説明するため
の波形図、第３図，第４図はこの発明を示すブロック線
図である。 ３・・・・・・レベル検出器、４．１１・・・・・・カ
ウンタ、６・・・・・・演算回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 検出対象の交流波形を入力とし、前記交流波形が正
   又は負のレベルＫを通過するのを検出するレベル検出器
   と、前記レベル検出器がレベルＫを検出したとき力）ら
   、次に前記交流波形の傾斜が反転して再びレベルＫを検
   出するまでの時間差Ｔに対応するデジタル値を出力する
   第１のカウンタと、前記レベル検出器が前記交流波形の
   正（又は負）の半周期内においてレベルＫを検出したと
   き力）ら前記交流波形の次の正（又は負）の半周期内に
   おいて再びレベルＫを検出するまでの時間差Ｔ１に対応
   するデジタル値を出力する第２のカウンタと、前記第１
   及び第２のカウンタのデジタル出力を入力とし ？ただし■は交流波形の波高値） を演算する演算装置と力）らなる波高値検出装置。 ２ 第２のカウンタは、交流波形の正（又は負）の半周
   期内においてレベルＫを最初に検出したとき力）ら、前
   記交流波形の次の正（又は負）の半周期内において再び
   レベルＫを最初に検出するまでの時間差Ｔ１に対応する
   デジタル値を出力する特許請求の範囲第１項記載の波高
   値検出装置。 ３ 第２のカウンクは、交流波形の正（又は負）の半周
   期内においてレベルＫを２回目に検出したときから、前
   記交流波形の次の正（又は負）の半周期内においてレベ
   ルＫを２回目に検出するまでの時間差Ｔ１に対応するデ
   ジタル値を出力する特許請求の範囲第１項記載の波高値
   検出装置。 ４ 第２のカウンタは、交流波形の正（又は負）の最初
   の半周期内においてレベルＫを２回目に検出したときか
   ら前記交流波形の次の正（又は負）の半周期内において
   レベルＫを最初に検出するまでの時間差Ｔ２に対応する
   デジタル値を出力し、そのデジタル出力と、前記第１の
   カウンタから出力される最初の及び次の半周期内におけ
   る時間差Ｔ及びＴ′に対応するデジタル出力とをもって
   、時間差Ｔ１を としてなる特許請求の範囲第１項記載の波高値検出装置
   。 ５ 第２のカウンタは、交流波形の正（又は負）の最初
   の半周期内においてレベルＫを最初に検出したときから
   、前記交流波形の次の正（又は負）の半周期内において
   レベルを２回目に検出するまでの時間差Ｔ３に対応する
   デジタル値を出力しそのデジタル出力と、前記第１のカ
   ウンタから出力される最初の及び次の半周期内における
   時間差Ｔ及びＴ′に対応するデジタル出力とをもって、
   時間差Ｔ１を としてなる特許請求の範囲第１項記載の波高値検？装置
   。