JPS5880561A - 振幅値検出装置 - Google Patents

振幅値検出装置

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JPS5880561A
JPS5880561A JP56177820A JP17782081A JPS5880561A JP S5880561 A JPS5880561 A JP S5880561A JP 56177820 A JP56177820 A JP 56177820A JP 17782081 A JP17782081 A JP 17782081A JP S5880561 A JPS5880561 A JP S5880561A
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JP
Japan
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value
data
sampling
arithmetic device
amplitude value
Prior art date
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Pending
Application number
JP56177820A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuhiro Kurosawa
保広 黒沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP56177820A priority Critical patent/JPS5880561A/ja
Publication of JPS5880561A publication Critical patent/JPS5880561A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/04Measuring peak values or amplitude or envelope of AC or of pulses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

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】 (a)技術分野 本発明は振幅値検出装置、特に交流電気量をサンプリン
グし、デジタル量に変換して得られたデータから、前記
交流量の振幅値を算出する振幅値検出装置に関するもの
でめる。
(b)従来技術 サンプリングデータから入力交流量の振幅値を求める手
法として従来から知られている方法は、得られたサンプ
リングデータの積演算を基本とする振幅2乗法と加減算
を基本とする整流加算法、及び2値加算法とがある。
振幅2乗法の基本原理は次式を適用したもので、I2s
in2(wt)+I2cos2(wt)=I2sin2
(wt)+I2sin2(ωt±π/2)=I2・・・
(1)即ち、入力交流量の互いに90°異なる2つのサ
ンプリングデータの各々の2乗値の和を求めることによ
つて、入力交流量の振幅値の2乗を求めるものである。
振幅2乗法の特徴は2つのサンプリングデータのみから
振幅値が求められ、且つ入力交流量に対してのサンプリ
ングタイミングの演算誤差が生じない。反面前記したよ
うに演算過程に2乗を求めるための乗算操作が必要であ
り、デジタル計算機で行なう場合、加減算に比してその
実行時間の負担が非常に大きく高速制御を目的とする場
合には不利となる。
整流加算法は入力交流量の半波分のサンプリングデータ
の絶対値によつて求めるもので、入力交流量を30°毎
にサンプリングする場合を例にとると次式のようになる
E=|sinωt|+|sin(wt+30°)|+|
sin(ωt+60°)|+|sin(wt+90°)
|+|sin(wt+120°)|+|sin(wt+
150’)|・・・(2)(2)式のとり得る値に周期
性を考慮すると、E=AXsin(wt+75°) (
0≦ωt≦15°)・・・(3)A=2(cos15°
+cos45°+cos75°)となる。従つて上式E
におけるサンプリングタイミングの演算誤差は、 ΔE=(sin(75°)−sin(90°))/2 
= 0.0170となり、変動の中心から±1.7 %
内となる。整流加算法の特徴は加算のみで振幅値が求め
られるが、前記した如くサンプリングタイミングによる
誤差があり、且つ多数のサンプリングデータが必要であ
る。
以上の2つの手法の特徴点 (i)2つのサンプリングデータから振幅値を求める。
(ii)2乗計算を要しないで加減算のみで求める。
を生かした手法として2値加算法がある。
2値加算法は入力交流量の互いに90°異なるデータを
用いて、次式を適用することによつて入力交流量の振幅
値を求めるものである。
E =|sin(wt)|+|sin(wt±90°)
|+K||sinωt|−|sin(wt±90°)|
||sinwt|+|cosw+1+K||sinwt
|−|cosw+1|・・・・・・(4)(4)式のサ
ンプリングタイミングによる誤差は(3)式と同様に考
えると E=(1−K)sinwt+(1+K)coswt=■
(1−K)2+(HK)2cos(wt−α)・・・・
・・・・・・・・・・・(5)(0<wt<45°) (5)式のようになる。この場合αとKは次式の関係に
ある。
tanα=1−K/1+K,K=1−tanα/1+t
anα(5)式からEの最大値Emax、最小値Emi
nは次式となる。
この場合の誤差ΔEの最小値は、α45°/2(=22
.50)、K=■2−1の時に±3.96%となる。従
つて2値加算法は、2つの互いに90°異なるサンプリ
ングデータの加減算で入力交流量の振幅値を求めること
ができるが、反面前記したように演算誤差が比較的大き
くなるという不利な点がある。第1図は2値加算法で生
じる誤差分を図式的に示したものであ、(a)は|co
swt|、|sinwt|、(b)は実線がlsinw
t|+|coswt|であり、点線が||sinwt|
−|cosωt||である。(C)は(4)式のEの値
を示したものであり、α=22.5°、K=0.414
  の場合である。従つてサンプリングタイミングの影
醤によつて、■2から(c)発明の目的 本発明は上記欠点を解決することを目的としてなされた
ものでおり、演算誤差を減少させた2値加算方法による
振幅値検出装置を提供することを目的としている。
(d)実施例 以下図面を参照しつつ実施例を説明する。
第2図は本発明による振幅値検出装置の一実施例ブロッ
ク図、第3図は第2図の演算原理を説明する図、第4図
は本発明による振幅値検出装置の他の一実施例ブロック
図、第5図は第4図の演算原理を説明する図である。
第2図において、入力交流量として電流、あるいは電圧
が導入される。lはサンプリング回路で入力交流量を9
0°間隔でサンプリングするものとする。2は第1の演
算装置でサンプリング回路1で得られたサンプリングデ
ータより90°異なるデ−タを用いて(8)、(9)式
で示されるam、bmを求める。
am= k1・Sm+k2・Sm+φ ・・−・−・・
・−・・(8)bm= k2・Sm−k2・Sm+φ 
・・・・−・・・−・・(9)3は第lの演算装置2で
求めたデータam、bm及びSm、Sm+φを用いて(
10)(11)式で示されるAm、Bmを求める第2の
演算装置である。
Am = |am|+|bm|+K||am|−|bm
||・・・・・−−・(10)Bm = |Sm|+|
Sm+φ|+K||Sm|−|Sm+φ||・・・・+
+(11)4は第2の演算装置3で求めたAm、Bmか
ら(12)式で示される値Cmを求める第3の演算装置
である。
Cm=Am+Bm  ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(12)(12)式で求めた
Cmは人力交流量の振幅値である。
5は第3の演算装置で求めた振幅値Cmを検出する装置
である。以上の構成で第1の演算装置2の(8),(9
)式、第2の演算装置3で得られる(10)、(11)
弐及び第3の演算装置4で得られる(13)式について
以下検討する。
(8)、(9)式のSm、Sm+φは互いに90°異な
るサンプリング1−夕とする。従つて(8)、(9)式
は、am =kl・sinωt+k2・coswt ・
・・・・・・・・・・・・・・(13)bm =k2・
sinwt−k1・coswt ・・・・・・・・・・
・・・・・(14)であり、kl=cos 22.5’
、k2 = sin 22.5°の時am、bmは am=sim(wt + 22.5°)・・・・・・・
・・・・・・・(15)bm=cos(ωt + 22
.5°)・・・・・・・・・・・・・・(16)となる
。(15)、(16)式で得られam、bmを(10)
式の2値加算方式の演算式に代入し、且つSm、Sm+
φを(11)式に代入すると次式のようになる、従つて
Am、Bmは Am = (1+1K)sin(ωt+122.5°)
+(1−K)cos(ωt+22.5°)=■(1+K
)2+(1−K)2・cos(ωt−a+22.5°)
・・・・・・・・・(17)(−22,5°<wt<2
2,5°) Bm=■(1+K)2+(1−K)・cos(ωt−α
)・・・・・・・・・・・・ (18)(0<wt<4
5°) となり、K及びαをK=■2−1、α =22.5°に
選ぶとAm、Bmは第3図の(a)のようになる。図で
わかるようにAmとBmの周期が共に45°で22.5
°の位相がずれている。さらに第3の演算装置4により
、AmとBmの和を求めるとCmが得られ次式のように
なる。
Cm= 2■(1+K)2+(1−K)2・cos11
.25°・cos(wt−α+11.25°)・・・・
・・(19)(0<wt<22.5°) (19)式で示されるCmの値は22.5°の周期性を
示し、その最大、最小の差はK、αを上記数値とすると
となる。使つて演ni誤差は±0.97%となる。以上
かられかるように本発明では互いに90°異なるサンプ
リンクデータを用いて入力文流帯の振幅値を*める2値
1111簀法か±3.96%の演算精度に対して、±0
.97%迄鳩めることができる。ざらに演算積度を高め
るための実現手法の実施例を第4図に示す。
図中の1.2.3.5は第2図の実施例と同様でおり、
第4、第5の演算装置6.7について以下検討する。第
4の誦其装置6では、(19)式で示されるCmと次式
で示されるDmを求める。
Dm=|Am−Bm| ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(20)さらに第5の演算装置7では前記第4の演算装
置6で得られたCm、Dm を用いて次式で示されるG
mを求める。
Gm=Am+Bm+K1|Am−Bm|・・・・・・・
・・・・・・・・・・(21)(17)、(18)式で
示されるAm、Bmを(20)、(21)式に代入する
と次式のようになる。
Dm=|Am−Bm| =2■(1+K)2+(1−K)2×sin(11.2
5°)・sin(wt−α+11.25°)・・・(2
2)(0<wt<22,5°) (19)式と(20)式、及び(22)式を図式的に示
すと第5図のように々る。この時、(21)式のK1の
値は、Cm の変動幅の最大値とDmの最大値から求ま
る。
Cmの最大幅=K1X(Dmの最大値)以上の関係から
K1の最適値は となる。K1を最適値に選ぶと入力交流量Gmの演算誤
差は となる。
以上の如く第4図で示される実施例により人力交流量の
振幅値が第3図のものの±0.97%でおるのに対して
格段に軽減されることがわかる。
本発明の実施例2を以下に示すように拡張して演算すれ
ば演算誤差を零とすることが可能になる。
前記したDmを一般式として次式のように示す。
示式X(1)0は下記とする。
式に示す、Sm、Sm+φ、am、bmと同一とする。
即ち各々90°異なるサンプリングデータ(x0、xπ
/2)から定数を乗じて得られる位相がπ/23ずれた
データが(xπ/23、xπ/23+π/2)とする。
同様の示式を用いてさらに を得る。以上からn回の同上処理を行なうことにより振
幅値が次式で与えられる。
Kaの最適値及び演算誤差in は次式で与えられる。
(e)発明の効果 以上述べた如く、本発明により入力交流量の90°位相
の異なる2個のサンプリングデータに所定の定数を乗じ
て前記サンプリングデータと所定の位相関係になるデー
タを作成することにより、2値加算演算を繰り返し実行
させ、入力交流量のサンブリングタイミングによる演算
誤差を軽減きせることができる。又、実施例では90°
毎にサンプリングすることで説明したが、n°でサンプ
リングした場合にも90°異なるサンプリングデータを
用いることにより本発明の目的は達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の2値加算原理を説明する図、第2図は本
発明による振幅値検出装置の一実施例ブロック図、第3
図は第2図の演算原理を説明する図、第4図は本発明に
よる振幅値検出装置の他の一実施例ブロック図、第5図
は第4図の演算原理を説明する図である。 1・・・サンプリング回路 2・・・第1の演算装置3
・・・第2の演算装置  4・・・第3の演算装置5・
・・検出装置     6・・・第4の演算装置7・・
・第5の演算装置 (7317)代理人 弁理士 則近憲佑(はが1名)苓
3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互に90°位相差を有する正弦波交流量のサンプ
    リング値を加算することにより振幅値を演算する振幅値
    検出装置において、正弦波交流入力の1周期に複数回の
    割合でサンプリングするサンプリング回路と、前記サン
    プリング回路によつて導出された90°位相差を有する
    サンプリング値Sm,Sm+φの夫々にk1、k2 (
    但しに、k12+k22=1)を乗算し、更に加算又は
    減算することによりam=k1Sm+k2Sm+φ、及
    びbm=k2Sm−k1Sm+φを導出する第lの演算
    装置と、前記サンプリング値Sm、Sm+φの絶対値の
    和|Sm|+|Sm+φ| と絶対値の差の絶対値の少
    くとも一方に定数を乗算して得られる値K|1Sm1−
    1Sm+φ1|との加算した値Am =|Sm|+|S
    m+φ|+K|lSm1−ISm+φ1|、及び前記第
    1の演算回路から得られる2出力の絶対値の和|am|
    +|bm|と絶対値の差の絶対値のうちの少くとも一方
    に定数を乗算して得られる値K|lSm1−ISm+φ
    1|との加算した値 Bm = laml+1bml+
    K|lSm1−ISm+φ1|を夫々得る第2の演算装
    置と、前記第2の演算装置から得られる2出力の加算値
    Cm=Am+Bm を得る第3の演算装置と、検出装置
    をそなえ、第3の演算装置出力を検出出力とすることを
    特徴とする振幅値検出装置。
  2. (2)第2の演算装置後において、前記第2の演算装置
    からの2出力を加算した値Am十Bm、及び前記2つの
    出力の差の絶対値lAm−Bmlを夫々得る第4の演算
    装置と、前記各出力の少くとも一方に定数を乗算して夫
    々加算した値Am十Bm十KIAm−Bml を得る第
    5の演算装置とを付加したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の振幅値検出装置。
JP56177820A 1981-11-07 1981-11-07 振幅値検出装置 Pending JPS5880561A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS618675A (ja) * 1984-06-22 1986-01-16 Mitsubishi Electric Corp 電気量計測装置
JPH04337739A (ja) * 1991-05-14 1992-11-25 Fuji Xerox Co Ltd 電子写真用トナー組成物

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS618675A (ja) * 1984-06-22 1986-01-16 Mitsubishi Electric Corp 電気量計測装置
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