JPS5920863A - 潮流電力量計 - 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】 本発明は複数の電力供給企業間での送電電力量と受電電
力量とを計測する潮流電力量計の改良に関するものであ
る。

第１図は従来の潮流電力量計の一例を示す。

電力供給線の線路電圧は計器用変圧器ＰＴによりそれに
比例した電圧ｅ７に低減され、線路電流は変流器ＣＴに
よりそれに比例し、絶対値が等しくて極性が異なる電圧
±ｅＩに低減される。パルス幅変調回路１は電圧ｅヮに
よってパルス幅変調し、そのパルス出力をスイッチドラ
イバ２に、及びインバータ３を経てスイッチドライバ４
に、それぞれ与える。パルス出力のデユーティ比り。

は下記の通りに定められる。

但しＥｒは基準電圧である。

切換スイッチ５．６はスイッチドライバ２．４によって
オンオフ制御されるもので、ペルス幅変調回路１と共に
、電圧ｅｖと電圧ｅｌの積に比例するレベルの信号を出
力する乗算回路７を形成スる。抵抗８とコンデンサ９は
ローパスフィルタ１０を形成し、乗算回路７の出力信号
を平均化スる。ローパスフィルタ１０の出力ｅ０．は受
電中には下記の式どなる。

ｅｏ、　−、、ｅヒＤ、　　ｅＩ（］　　　ＩＪＩ　）
−ｅｌ　（２Ｄ＋　　１．　） 」二式に（１）式を代入すれば、（２）式となる。

また送電中には電圧ｅ１の極性が反転するので、（３）
式となる。

１１．１２は負極性の入力端子を周波数に変換する単極
性の電圧−周波数変換回路、１３は極性反転回路、１４
．１５は電圧−周波数変換回路１１．１２の出力を分周
し、積算して、受電電力量又は送電電力量として表示し
、或いは遠方へ伝送する積算回路、ＲＬは２次負担抵抗
である。

受電中はローパスフィルタＩＯの出力ｅ、、カ負極性で
あるから、電圧−周波数変換回路１１のみが動作し、積
算回路１４が受電電力量を積算する。送電中はローパス
フィルタ１ｏの出力ｅ。ｐが正極性となり、極性反転回
路１３により負極性に反転されるから、電圧−周波数変
換回路１２のみが動作し、積算回路１５が送電電力量を
積算する。

第１図に示される従来の潮流電力量計は、二つの電圧−
周波数変換回路１１．１２を用いるために、コスト高と
なる欠点があった。この欠点を除くために、一つの電圧
−周波数変換回路を用い、ローパスフィルタ１０の出力
の極性により送受電を判別して、極性の反転及び積算回
路１４．１５の切換えを行うものが従来提案されている
。しかし、ローパスフィルタ１ｏの出力をアナログ的に
零レベルと比較することにより送受電を判別しているの
で、微小電力時には送受電判別が不正確になり、高精度
の測定がむずかしい。また、ローパスフィルタ１ｏを用
いているために゛、その抵抗８及びコンデンサ９の容量
が太き（、ＬＳＩ化には不向きである。

本発明の目的は、上述した問題点を解決し、高精度の測
定を行うことができ、ＬＳＩ化に適した潮流電力量計を
提供することである。

この目的を達成するために、本発明は、電力供給線の線
路電圧と線路電流の積に比例するレベルの信号を出力す
る乗算回路と、乗算回路の出力を周波数に変換すると共
に、線路電圧と線路電流の積の極性を判別する両極性周
波数変換回路と、両極性周波数変換回路の出力パルス信
号を線路電圧と線路電流の積の極性に応じて相殺して、
平均受電電力又は平均送電電力に比例した周波数のシリ
アルなパルス信号に変えると共に、受電と送電を判別す
る平均化回路と、受電判別時の平均化回路の出力から受
電電力量を積算する受電用積算回路と、送電判別時の平
均化回路の出力から送電電力量を積算する送電用積算回
路を備えたものである。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細−に説明す
る。

第３図は本発明の一実施例の回路図を示す。

乗算回路１６は第１図の乗算回路７と殆んど同じで、計
器用変圧器ＰＴから線路電圧に比例した電圧ｅｖが、変
流器ＣＴがら線路電流に比例した電圧上ｅｌが、それぞ
れ入力する。乗算回路１６は、パルス幅変調回路１７、
スイッチドライバ１８、インバータ１９．スイッチドラ
イバ２０及び切換スイッチ２１．２２を有する点では乗
算回路７と同じであるが、パルス幅変調回路１７のパル
ス出力が排他的オアゲート２３を経てスイッチドライバ
１８．２０に与えられる点で相違する。

乗算回路１６の出力側には、ローパスフィルタを介さず
に、直ちに両極性周波数変換回路２４が接続される。両
極性周波数変換回路２４は、演算増幅器２５、抵抗Ｒ及
びコンデンサＣがら成る積分回路２６、リセットスイッ
チ２７、リセットスイッチドライバ２８、コンパレータ
２９．３０、バッファ３１．３２、オアゲート３３、極
性判別回路３４、単一パルス発生回路３５、Ｔフリップ
フロップ３６を備える。Ｔフリツブフロップ３６の出力
端子Ｑは排他的オアゲート２３の一方の入力端子に接続
される。リセットスイッチドライバ２８はオアゲート３
３め出力によって駆動される。単一　パルス発生回路３
５から出力されるパルス信号ＰＧは両極性周波数変換回
路２４の出力として平均化回路３７に寿えられる。また
、極性判別回路３４が出力する極性判別信号ＵＤも平均
化回路３７に与えら、れる。平均化回路３７は、両極性
周波数変換回路２４の出力パルス信号ＰＧを極性判別信
号ＵＤに応じて相殺して、平均受電電力又は平均送電電
力に比例した周波数のシリアルなパルス信号に変えると
共に、受電と送電を判別し、判別結果により受電用積算
回路３８と送電用積算回路３９を選択するもので、詳細
は後述する。

十Ｅｇはコンパレータ２９．３０の基準電圧である。

次に動作を第４図のタイムチャートを参照しつつ説明す
る。Ｔフリップ７０ツブ３６の出力がローレベルであれ
ば、積分回路２６には平均ｅｖ”１ 値で一一下＝の入力電圧が鳥えられ、・・イ゛・べｅｖ
会ｅ量 ルであれは、　ｂｒ　　の入力端子が−りえもれる。

積ｅｖ−ｅｉが正である限り、まずＴフリップフロップ
３６の出力がローレベルであるとすれば、積分回路２６
は入力電圧を正の方向に積分し、積分値が正の基準値子
Ｅ＠を越えた時にコンパレータ２９はハイレベルの信号
を出力する。この信号はバッファ３１及びオアゲート３
３を経てリセットスイッチドライバ２８を動作させ、リ
セットスイッチ２７をオンにする。これによって、コン
デンサＣの充電電荷は放電し、積分回路２６はセットさ
れて、その出力電圧は零電位に戻る。同時に、コンパレ
ータ２９の信号は単一パルス発生回路３５によって所定
パルス幅のパルス信号ＰＧに整形され、Ｔクリップフロ
ップ３６０入力端子Ｔに人力し、その出力端子Ｑの出力
レベルをハイレベルにする。このため、排他的オアゲー
ト２３はインバータとして働くことになり、切換スイッ
チ２１．２２が切り換ｖ−ｅｌ わり、積分回路２６の平均入力電圧は　。、　となる。

積分回路２６のリセットによってコンパレータ２９の出
力はローレベルとなるので、リセットスイッチ２７はオ
フに戻り、今度は積分回路２６は負の方向に入力電圧を
積分する。積分値が角の基準電圧−Ｅ町を下まわった時
にコンノファ３２及びオアゲート３３をリセットスイッ
チドライバ２８を動作させ、リセットスイッチ２７をオ
ンにして、積分回路２６をリセットする。同時に、単一
パルス発生回路３５を動作させて、Ｔフリップフロップ
３６をリセットし、切換スイッチ２１．２２を切り換え
る。このような動作が繰り返されて、積ｅｖ　”　ｌが
正である限り、積分回路２６の出力電圧は鋸歯状波を交
互に折り返した波形となる。極性判別回路３４はバッフ
ァ３１．３２及びＴクリップフロップ３６の出力によっ
て積ｅｖ−ｅＩの極性を判別するので、積ｅ７・ｅｌの
極性を正であると判別した時は、ローレベルの信号を平
均化回路３７に与える。

積ｅｖ−６１に負電力成分４０が生じる場合には、負電
力成分４０が積分回路２６に入力すると、積分回路２６
の積分方向が正から負、又は負から正へ反転する。これ
によって、積分回路２６の出力が２回連続して同じ基準
電圧子Ｅ、又は−Ｆ、に達すると、極性判別回路３４は
積ｅ７・ｅｌの極性が反転したと判断して、極性判別信
号ＵＤのレベルを反転させる。

極性判別回路３４の一例を第５図に示す。４１は遅延回
路、４２．４３はインバータ、４４〜４７はアンドゲー
ト、４８．４９はオアゲート、５０はＲＳフリップフロ
ップである。この極性判別回路３４は、バッファ３１が
ハイレベルの出力を出す直前のＴフリップフロップ３６
の出力がローレベルであれば、積ｅｖ−ｅｉの極性を正
と判別し、ハイレベルであれば、極性を負と判別し、バ
ッファ３２がハイレベルの出力を出す直前のＴノリツブ
フロップ３６の出力がローレベルであれば、極性を負と
判別し、ハイレベルであれば、極性を正と判別する。即
ち、バッファ３１がハイレベルの出力を出す直前は積分
回路２６は正の方向に積分しているから、積分回路２６
に入力している平均入力電圧の極性は負であり、その時
Ｔフリップフロップ３６の出力がローレベルということ
は、平均入力電圧ｅ、−ｅ１ が−１，Ｊｒ　　であるから、積ｅｖ−ｅｉの極性は正
ということになるのである。第５図にお（・て、バッフ
ァ３１のハイレベルの出力がアンドゲート４４．４７に
人力した時、その直前のＴフリップフロップ３６の出力
は遅延回路４１によって第６図に示されるように遅延さ
れて、アンドゲート４４に直接、そしてアンドゲート４
７にインバータ４３を経て、それぞれ入力されているの
で、遅延回路４１の出力がローレベルであれば、アンド
ゲート４７がハイレベルの出力をオアゲート４９を経て
ＲＳフリップフロップ５０正であると判別する。遅延回
路４１の出力がハイレベルであれば、アンドゲート４４
がハイレベルの出力をオアゲート４８を経てＲＳフリッ
プフロップ５００セント入力端子Ｓに送り、これを七ン
）・シて、極性判別信号Ｕｌ）をハイレベルとし、極性
を角であると判別する。

バッファ３２のハイレベルの出力がアンドゲート４５．
４６に入力した時に、その直前のＴノリツブフロップ３
６の出力は遅延回路４１によって遅延されて、アンドゲ
ート４５にインバータ４２を経て、そしてアンドゲート
４６に直接、それぞれ人力されているので、遅延回路４
１の出力がローレベルであれば、アンドゲート４５がノ
゛イレペルの出力を出ｌ〜て、ＲＳフリ、。

プフロノプ５０をセットし、極性判別信号ＵＤをハイレ
ベルと１７、遅延回路４１の出力がハイレベルであれば
、アンドゲート４６がハイレベルの信号を出力して、Ｒ
Ｓフリップフロップ５０をリセットし、極性判別信号Ｕ
Ｄをローレベルとする。

両極性周波数変換回路２４から出力されるパルス信号Ｐ
Ｇ及び極性判別信号ＵＤは平均化回路３７に入力される
が、平均化回路３７＆屯、第７図に示されろように、パ
ルス信号ＰＧを極性判別信号Ｕ　Ｉ）のレベル反転の時
期からずらすタイミング制御回路５１と、極性判別信号
ＵＤのレベルが反転した時からパルス信号ＰＧを計数し
、この計数値がオーバーフローしない内に極性判別信Ｊ
ＵＤのレベルが元に戻った時に、それ以後のパルス信号
ＰＧを計数値だけ減算する減算回路５２と、減算回路５
３の計数値がオーバーフロー口た時に、負電力成分の方
が正電力成分より太き（なって、受電から送電に、或は
正電力成分の方が負電力成分より太き（なって、送電か
ら受電に、切り換わったと判断する送受電判別回路５３
と、減算回路５２の動作中はパルス信号ＰＧをしゃ断す
ると共に、送受電判別結果に応じて受電用積算回路３８
と送電用積算回路３９を選択する出力制御回路５４とか
ら形成される。

平均化回路３７の具体例を第８図に示す。５５．７４は
クロックパルスＣＬ、　Ｋで同期するワンショットタイ
マー、５６．６６は２ピツトのシフトレジスタ、５７．
６３．６４．６５．７１．７２はアンドゲート、５８．
５９．６８は１）フリップ７０ツブ、６０は排他的オア
ゲート、６】、７３はＲＳフリップフロップ、６２．７
０はインバータ、６７はｎビットのアップダウンカウン
タ、６９はノアゲートである。クロップパルスＣＬ　Ｋ
はパルス信号ＰＧよりパルス幅が相当小さく、且つ周波
数の高いものである。

第８図の回路の動作を第９図のタイムチャートを参照し
て説明する。パルス信号ＰＧはワンショットタイマー５
５により３クロックパルス分のパルス幅に整形され、シ
フトレジスタ５６によって２クロックパルス分遅延され
、アンドゲート５７によって立上りが２クロックパルス
分遅れたパルスに変換される。そしてＤフリップフロク
プ５８により更にｌクロックパルス分遅延される。一方
、極性判別信号ＵＤは■）フリップフロップ５９のデー
タ入力端子りに入力する。極性判別信号ＵＤがローレベ
ルであるとすれば、シフトレジスタ５６の出力の立上り
に同期して、Ｄフリップフロップ５９の出力端子Ｑの出
力はローレベルに保持される。ＲＳフリ。

プフロノプ６１は予めリセットされているとすれば、ア
ンドゲート６３は開通し、アンドゲート６４は閉止する
ので、Ｄフリップフロップ５８の出力パルス信号は受電
用積算回路３８に人力して積算され、受電電力量として
表示され、或は遠方へ伝送される。

次に負電力成分４０がわずかに生じたことによって極性
判別信号ＵＤがハイレベルになると、Ｄフリップフロッ
プ５９の出力端子Ｑの出力はハイレベルとなり、この時
、ＲＳフリップフロップ７３の出力がローレベルであれ
ば、排他的オアゲート６０の出力はハイレベルとなるの
で、Ｙ（Ｓフリップフロップ６１はセントされ、出力端
子Ｑの出力はローレベルとなり、′アンドゲート６３．
６４に閉止され、１）フリップフロップ５８の出力パル
ス信号はしゃ断される、同時にＩＣＳフリップフロップ
６１の出力端子Ｑの出力はハイレベルとなるので、アン
ドゲート６５は開通し、Ｄフリップフロップ５８の出力
パルス信号はシフトレジスタ６６によって２クロックパ
ルス分遅延され、アップダウンカウンタ６７のクロック
入力端子Ｃに人力する。この時、アップダウンカウンタ
６７のアップダウン入力端子／Ｉ）には排他的オアゲー
ト６０のハイレベルの出力が入力し、加算モードに切り
換えられているので、負極性判別時のＤフリップフロッ
プ５８の出力パルス信号が計数される。第９図では、負
極性判別時の出力パルス信号ＰＧは１個であるので、計
数値は１である。極性判別信号Ｕ　Ｄ　カローレヘルに
戻ると、Ｄフリップフロップ５９の出力端子Ｑの出力は
ローレベルとなり、アップダウンカウンタ６７は減算モ
ードに切り換えられる。一方、ＲＳフリップフロップ６
１はリセットされないので、アンドゲート６３．６４は
閉止をつづけ、アンドゲート６５は開通をつづける。こ
れによって、これ以後のＤフリップフロップ５８の出力
パルス信号はアンドゲート６５及びシフト−レジスタ６
６を経てアンプダウンカウンタ６７に人力し、計数値か
ら減算する。計数値が零になった時点で、ノアゲート６
９はハイレベルの信号を出力し、その立上りによってワ
ンショットタイマー　７４はリセットパルスヲ出力ｔ、
、ｒｔｓフリップフロップ６１をリセットする。そのた
め、アンドゲート６３は開通する。

積ｅｖ−ｅｉの平均値が負になった場合、即ち送電の場
合には、第９図に示されるように、負電力成分７５の方
が正電力成分７６に比べて大巾に太き（なる。そのため
、負極性判別時にアップダウンカウンタ６７の計数値は
オーバーフローする。最上位ピットＱｎが）・イレペル
になることによって、アンドゲート７１．７２が開通し
、この時、Ｄフリップフロップ５９の出力はノ１イレベ
ルであるので、このハイレベルの出力はアンドゲート７
１を通り、ＲＳフリップフロップ７３をセットし、送電
中であると判別する。ＲＳフリップフロップ７３のハイ
レベルの出力は排他的オアゲート６０をインバータとし
て働かせるので、Ｄフリップフロップ５９の出力、即ち
極性判別信号ＵＤのレベル反転された信号がＲＳフリッ
プフロップ６１０セツト入力端子Ｓ及びアップダウンカ
ウンタ６７のアンプダウン入力端子腎に与えられ暮。同
時に、Ｄフリップフロップ６８のセット動作によりアン
プダウンカウンタ６７はリセットされ、ノアゲート６９
０入力がすべてローレベルとなることによって、ワンシ
ョットタイマー７４がリセットパルスを発生し、ＲＳフ
リップフロップ６１をリセットさせる。負電力成分７５
０期間では、Ｄフリップフロップ５９の出力はハイレベ
ルであるので、アンドゲート６４が開通し、Ｄフリップ
７０ツブ５８の出力パルス信号は送電用積算回路３９に
入力して積算され、送電電力量とじて表示され、或は遠
方へ伝送される。正電力成分７６に相当するＤフリップ
フロップ５８の出力パルス信号はアップダウンカウンタ
６７によって計数され、この計数値だけ負電力成分７５
に相当する出力パルス信号が減算される。

なお、乗算回路１６や両極性周波数変換回路２４は図示
の実施例に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明によれば、平均化回路を両
極性周波数変換回路の次段に設け、両極性周波数変換回
路の出力パルス信号をデジタル処理することによって、
平均電力を求め、送受電判別を行うようにしたから、高
精度の測定を行うことができ、ＬＳＩ化に適したものに
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の潮流電力量計の一例を示す回路図、第２
図はその動作を示すタイムチャート、第３図は本発明の
一実施例を示す回路図、第４図はその動作を示すタイム
チャート、第５図は本発明の一実施例に係る極性判別回
路の一例を示す回路図、第６図はその動作を示すタイム
チャート、第７図は本発明の一実施例に係る平均化回路
を示すブロック図、第８図は平均化回路の一例を示す回
路図、第９図はその動作を示すタイムチャートである。 １６・・・乗算回路、　２４・・・両極性周波数変換回
路、　　２６・・・積分回路、　　２９．３０・・・コ
ンパレータ、　　３４・・・極性判別回路、　　３７・
・・平均化回路、　３８・・・受電用積算回路、　３９
・・・送電用積算回路、　　５３・−・送受電判別回路
、ｅｖ・・・線路電圧に比例した電圧、　　ｅビ・・線
路電流に比例した電圧、　ＰＧ・・・出力パルス信号、
Ｕ　Ｉ）・・・極性判別信号。 特許出願人　　東京電力株式会社外１名代理人　中　村
　捻 コ２ 第３図 第４図 １石−ｙ口し 第５図 第６図 ＲＳフリファ”７Ｉ］７プ ５０土力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　電力供給線の線路電圧と線路電流の積に比例するレ
   ベルの信号を出力する乗算回路と、乗算回路の出力を周
   波数に変換すると共に、線路電圧と線路電流の積の極性
   を判別する両極性周波数変換回路と、両極性周波数変換
   回路の出力パルス信号を線路電圧と線路電流の積の極性
   に応じて相殺して、平均受電電力又は平均送電電力に比
   例した周波数のシリアルなパルス信号に変えると共に、
   受電と送電を判別する平均化回路と、受電判別時の平均
   化回路の出力から受電電力量を積算する受電用積算回路
   と、送電判別時の平均化回路の出力から送電電力量を積
   算する送電用積算回路とを備えた潮流電力量計。