JPS5945600A - 瞬時値記憶素子を有する測定値変換装置 - 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、瞬時値記憶素子を有する測定値変換装置に関
し、とくに単相又は三相の交流電力設備の電圧、電力、
有効電力、無効電力、周波数、位相角等の電気的諸量の
測定・算出・伝送に適する測定値変換装置に関する。

計器用変圧器及び変流器等の出力をＮ回／ザイクルの頻
度で標本化１７、得られた標本置部ち瞬時値を演算処理
して電圧・′１ｂ：流のち“３効値、有効・無効電力な
どを求めようとすると、従来方式で（ｔＪ瞬時値の記憶
素子・＼の格納を上記演しツ、処理用の手段たとえばマ
イクロプロセッサしてよって１間御し、こうして格納さ
れた瞬時値に対１〜で演算処理することが考えられる。

しかし、この従来方式（ｌこに、マイクロプロセッサの
標準的侵透みサイクル２１厨時値ごとに繰返すので時間
かかかり訓５ピ値斐換埃置を高速化するためにはマイク
ロプロセッサの高速化が必要とされること、ドｆｌｌ；
’＋仙４：烙７曲するリリ１作中は演算処理ができない
こと、及び瞬時値収集に要する時間がに期的に必要であ
りマイクロプロセッサのプログラムが定期的に拘束され
−でプログラムの作成及び実行の自由度が！ｔｉｌｌ約
さ〕することなとの欠点がある。

従って、本発明の目的は従来方式の上記欠点を解決した
測定値変換装置ヲ宵供するにある。この目的を達成する
ため、本発明においては、標本ｆヒ回路を駆動する標本
化クロックパルスによって制御される瞬時値記憶素子を
用い、この瞬時値記憶素子を標本化回路へアナログ・デ
ィジタル変換器を介して接続する−とくに、この瞬時値
格納専用の記憶素子への書込みを標本化クロックパルス
によって制御することにより、マイクロプロセッサを標
本化動作から解放する。さらに、この瞬時値記憶素子か
らの読出しをマイクロプロセッサから行なえるようにし
、瞬時値に対する演算処理をマイクロプロセッサによっ
て行ない所要の電気量を示す信号を発生させる。

以下、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。第１
図に示す本発明の一実施例において、測定値変換装置１
は、計器用変圧器ＰＴ及び変流器ＣＴ等からの入力■？
Ｌを電子回路による処理に適した電圧に変成する入力変
圧器回路２．この入力変圧器回路２の出力側に接続され
るアナログ入力変換器ＡｌＣ５及び周波数入力変換器Ｉ
”ＩＣ４、並びて変換器３及び４からの信号に演算処理
を加えて出力信号Ｓを発生するマイクロプロセッサ又は
中央演算回路ＣＰＵ５を有する。

第２Ａ図に示した実施例を参照してアナログ入力変換器
ＡｌＣ３ｆＧ、明する。水回路は、上Δ己の入力変圧器
回路２の出力台−選択′−→−るマルチプレクサ７Ａ（
ＭＰＸＩ）、選択された出力の瞬時値を標本化するサン
プルホールド増幅機能を有する標本化回路Ｓ／Ｈ６，標
本化されたＰｊ、数のデータを選択するマルチプレクサ
７　Ｂ　にＶｌｌ）Ｘ２　）　、そのデータをアナログ
・ディジタル変換するアナログ・ディジタル変換器ＡＤ
Ｃ８，および変換されたデータを格納する記憶素子ＲＡ
　Ｍ　９から陽酸される。

ＡｌＣ５の各回路は、標本化’ｌｆｉ制御回路１０によ
り適当に制御されて、後述するマイクロプロセッサ即ち
中央演算回路５の演算処理に８怪なデータを４要素分ず
つ同時に標本化ｌ〜、アナログ・ディジタル変換し、変
換したデータを記憶素子９に格納するという動作を１操
り返す。こ、ｌ′１．、により、ＡｌＣ５は、たとえば
１６チヤンネルからなる人力の各要素の瞬時値を標本化
［７た信号を記憶；に子９の対応するアドレスにすべて
格納する。

第２Ｂ図を参照して上記の制御回路１−０の−ｆｌＪの
構成及びその動作ステップを説明する。

ステップ１．クロック５１並びにカウンタ５２及びカウ
ンタ５３ば、４００Ｈｚ〜Ｉ　ＫＨｚ程度の周期の標本
化クロックパルスを作る。

ステップ２．標本化クロックパルスはＯＲ回路５４を通
してソリッフリロップＤ、ＦＦ５５のＱ　出力’を論理
（１）とし標本化回路６のホールド増幅器をホールド状
態Ｃ８／Ｈサンプルホールド）トスル。

さらに、ＯＲ回路５６を通してフリップフロップＤ、Ｆ
Ｆ５７のＱ出力を論理（１）としカウンタ５８によυ一
定時間遅延した後、ＡＤＣスタート信号を論理（１）と
する。

ステップ３．ＡＤＣの変換終了後、ＡＤＣよりのＥＯＣ
（アナログ・ディジタル変換終了）［言号、がフリップ
フロップＤ、ＦＦ５７をリセットし、ＡＤＣスタート信
号発生を停止する。

ステップ４．さらにＥＯＣ信号はフリップフロラプＤ、
ＦＦ５８〜Ｑ出力を論理（１）とする。したかってＡＤ
Ｃ変換終了後ＡＮＤ回路５９を通したクロックに上クカ
ウンタ６０が計数しはじめる。

計数した値はデコーダ６１によりデコードされる。

デコーダ６１の出力 ■　ＲＡＭ書込：　八Ｉ）　Ｃによって変換（７たデー
タを記憶素子１．１　Ａ　Ｍに格納。

■　ＭＰＸ２（カラ／り６２）、ＲＡ　Ｍ　Ａ　Ｄ　Ｄ
ｃカウンタ６３　）ＩＮＣ：　　Ｓ／）Ｉサンプルホー
ルドされた４チヤンネルのデータの内の１チヤンネルを
ノ巽択するＭＰＸ２のチャンネルを変更する。寸だＲＡ
Ｍのアドレスを変更する。

■　Ａ　Ｄ　Ｃスタート二　カウンタ６２の出力が４で
はなく０〜３であることをＡＮＤ回路６４で判断し、そ
の場ａふたたび ＯＲ回路５６全通しＡＤＣスタート信号を論理（１）ｉ
ｃする。またＯ丁目１　ｈ′＆　６５全通しフリッフロ
ップＤ、Ｆ　１”　５８．、＆びカウンタ６０をリセッ
トシ、カウンタ６０の計数とデコーダ６１のデコードを
停止トする。

以上■〜■をカウンタ６２の出力が４となるまで（マル
チプレクサ７　Ｂ　（Ｍｌ）Ｘ２　）　ｖＣＨＯ〜３の
４チヤンネルのデータをＡＤＣによって変換のうえＲＡ
Ｍにデータを格納）繰り返す。

■　Ｓ／Ｈリセット（フリッフロップＤ、ＦＦ５５）、
ＭＰＸＩ　（カウンタ６６１１ＮＣ：カウンタ６２の出
力が４であることを ＡＮＤ回路６７で判断しフリップフロップＤ、ＦＦ５５
ｆリセットしそのＱ出力全論理（０）とし標本化回路６
の増幅器をザンプル状態にする。また、１６チヤンネル （図示例は１６チヤンネルであるが３２チヤンネルも可
能）のうち標本化回路６でサンプルホールドさせるべき
４チヤンネルを選択するマルチプレクサ７Ａ （ＭＰＸＩ）のチャンネルを変更する。

■　Ｓ／Ｈホールド（）１ルプフロノプＤ、ＦＦ５５）
。

ＭＰＸ２（カウンタ６２）リセット。

ＡＤＣスタート：　ＯＲ回路５４ｅ通しフリップフロッ
プＤ、ＦＦ５５のＱ出力を論：Ｉ’ｌ）　とＬＳ／Ｈサ
ンプルホールド状態とする。カウンタ６２をリーセ、ノ
ドＬ、Ｍ　Ｐ　、Ｘ　２のチャンネルをＯに戻す。０Ｒ
５６台”ＡしＡＤＣスタート信号金論ｊ！Ｉ！　（１）
　＋／ｉｎ場−る。さらに、ＯＲ回路６５全通し７１ノ
・ノブノロツブ ベ トし、カウンタ６０のｉｉｌ”；；５！カク（メゾｊ−
り６１のデコードを′停止ｊ−するＯ ＡＤＣ８からのＥＯＣイ８号プ（玉！：ｉｉｌｉ．ｆ！
ｌ！　（Ｌ）となれば上記■から■まてσ）　！ノｔ　
１’Ｉ−″ケヌ・たたび開始する。

以上■〜■ケカウンタ６３の１」つカフ５Ｚ１６Ｆ又は
３２）と々るまで繰り）、’４　−４−　。

■’ＭＰＸＩ（カウンタ６６）’Ｊセ，ント。

ＲＡＭＡＤＤ　Ｉカウンタ６３）’Ｊーセット。

ＩＮＴ４（フリップフロップ゛Ｄ．ＦＦ６７）ＯＮ：　
カウンタ６３の出カブ）亙１６（３２）であることをＡ
ＮＴ）回路６８°で（ｉ？ｆｔ　ｎ忍しプフウンタ６６
ｆリセ，，）ｔ，ＭＬ）Ｘｉのチャンネルを０に戻す。

プＪウンタ６３’（ｒ’ｌＪセットしＲＡＭＡＤＤを０
に戻す。さらに、フリップフロップＤ．ＦＦ６７のＱ出
力を論理（１）とし中央演算回路ＣＰＵ５に対してＩＮ
Ｔ４の割込み信号を発生させる。

■′　フリップフロップＤ．ＦＦ６７のＱ出力が論理（
１）で１６（３２）チャンネルのＡ　Ｔ）　Ｃによる変
換が終了していることをＡＮＤ回路６９で確認した場合
はＳ／Ｉ（ホールド（フリップフロップＤ．ＦＦ５５　
）のＱ出力を論理（０）のままとしＡＤＣスタート信号
も論理（０）の寸まとする。

ステップ５，上記ステップ２〜４の動作を実行した後、
ＩＮＴ４０割込み信号によりすべてのチャンネルのＡＤ
Ｃによる変換が終了したことを中央演算回路ＣＰＵ５　
　Ｆ第１図）に通報する。

ＣＰＵ５はその後このデータを取り込み演算処理するが
、第２Ａ図の制御回路１０は、ＣＰＵ５の動作とは無関
係に、上記ステ、ツブ１で説明したサンプリングパルス
により自動的にサンプリング即ち標本化を開始して上記
ステップ２ないし４の動作を再開する。

したがって、人力要素瞬１１１ｉ値の標本化及び記・障
素子９への書込みは、標本化制御回路１０からの標本化
クロックパルスによってｌｊ’＋ｊ　４　１Ｔ３で箔」
なわれ、中央演算回路５はこの瞬時価の標本化及び記′
ｔ，＝　；÷へ子９への書込みに関−１＝ｔせず中火演
）、１回路５の機能がその標本化動作によって：ｊ：ぞ
１１・ν，づｆすることは乙１−い。

中央演算回路５は，瞬時４＋’＋記憶素子９から瞬１１
４値を読出し、す、下に説明する／ｉ．１ｉ　％’処理
を行なう。

したがって、本発明においては，瞬時（１ｊ１記付・素
子９がアナログ人力変換器３によって１１４込まｉ］、
中央演算回路５によって続出さね，ｚ）３、瞬時値記憶
素子９に記憶された瞬１１、５値に対する演算処理を第
３図の流れ図及び第４及び５図のブロック図を参照して
説明する。中央演ｊ／′＋１回路５がブロック２０で始
動すると、ブロック２１のプログラムスイッチが先ずブ
ロック２２で示す１厨時データ取込み処理を選択する。

この瞬時データ取込み処理は、第２Ａ図及び第２１３図
を参照して既に説明した通りである。この処理が終ると
プログラムは論理判断ブロック２１（Ｚへ進むが、この
段１：１ヤでは処理が完了していないので、プログラム
スイッチ・ブロック２１で演算ブロック２３を選択して
有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの算出を行なう。

第４図に示す実施例では、有効電力Ｐを三相回路の電圧
及び電流の瞬時値の測定値から二重力計法により次式で
算出する。

Ｐ、；　＝　Ｐ、□×■１＋Ｐ３□×１３ここに、ＰＩ
３は第４図に示す三相三線式線路の線１・２間の電圧瞬
時値、Ｐ３２はその線３・２間の電圧瞬時値、１１は線
１の電流の瞬時値、１３は線３の電流の瞬時値をそれぞ
れ示す信号であり、ｎは標本の順序を連続番号で示す添
字で、８回／サイクルの標本化頻度の場合ｎが１から８
までは１番目のサイクルの測定値を示し、ｎが９から１
６までは２番目のサイクルの測定値を示し以下同様であ
り、ＫＩは標本化頻度、（１）式の計算に含まれるサイ
クル数、及び所要出力スケールによって定まる定数であ
る。

上記（１）式は、二゛市力訓法てチ１１定した電力腸１
時価に対して１６サイクルにわたるさ＋２均処ｊ４Ｊを
２回３’Ｊなって得た有効電力Ｐをボす。

無効電力Ｑは、電圧及び′電力のＩＩ（時価に対し。

たとえば第４図の移相器１３によって〕き÷当な移相処
理を行なった後、（１）式にべ「、じた演ｉ、”、ｌ処
理を施せば得られることが知、られている。

第３図のブロック２４は、（１）式の平均処理部分を表
わすが、第４図においてはこの１え均処捏部分の図示を
省略した。こうして弾出さ力、たｒ」動電力Ｐ及び無効
電力Ｑを表わす（ｌｊｉ号は、適当な記憶装置たとえば
中央賢所回路５の記・１意部の所定アドレスに格納され
る。

その後、プログラムは再ひＩ′ｌｌ　１ｉＪｉブロツク
２１αへ進むが、処理が未完了であるから、プログラム
スイッチ・ブロック２１でブロック２５を選択し、電圧
実効値■及び電圧実効値■の３１１−出を７−」なう。

図示実施例においては、電圧実効飴■を・次式にｖｉ＝
　ＰＩ３　Ｘ　ＰＩ３ ここに、Ｋ２は標本化頻度、（２）式の計算に含まわる
サイクル数、及び所要出力スケールによって定まる定数
である。

」二記（２）式は、定義による電圧実効値を１６サイク
ルにわたって２回平均処理した値を示す。

雷、流の実効値■は、測定した電流の瞬時値に対して（
２）式に弗した演算処理を施すことによって得られる。

第３図のブロック２６は、（２）式中の平均処理部分を
表わす。こうして算出した電圧実効値■及び電流実効値
■を表わす信号をたとえば中央演算回路５の記憶部の所
定アドレスに格納する。

ブロック２６の処理の後、プログラムは判断ブロック２
１ａへ進むが。この段階では演算処理が未完了であるか
ら、プログラムスイッチ・ブロック２１でブロック２７
を選択［７て周波数ｆ及び位相角θの算出を行なう。

第５図の実施例を参照して周波数ｆ及び位相角θの算出
を説明する。一方の線路ＩＬの電圧測定値が所定値に達
したことを比較ｉ：Ｒ１４／バ検出し、この検出に応じ
てトリガ回１１Ｆ２；１５か作％１するので。

この線路電圧の周期Ｎｔｌかトリガ回路１５の連続２回
の作動の間のクロックパルス金目９値としてカウンタ回
［烙１６により測定さ、）する。この周ｊυＩＮｔｌを
表わす信号全ディジタル仙号として；バ２へ図の瞬時値
記憶装置９に格納する。中央演つ回路５６１゜この周期
Ｎｔ、を表わずイＳ妥全上記：し１時［１６記ｉ、ｉ：
を装置９から読出し、その逆数を除算器１７でｆ１＝１
／Ｎｔ１　　　　　　　　　　　　・・・・・（３）と
して算出する。

他方の線路２Ｌの周ｅ敢ｆ２も、（３）氏に準じて上記
周波数ｆ１と同様に算出することができる。

位相角θを算出するため、第５図１において、線路ＩＬ
の比較器１４の出力と線路２Ｌの比較器１４の出力とを
排他的論理和回路１８に加え、その排他的論理和回路１
８の出力で駆動さｈるトリガ回路１５の連続２回の出力
間のクロックパルスａ９　ＮＢをカウンタ回路１６によ
り測定する。このクローンクパルス数ＮＢヲ表わす信号
をディジタル信号と１〜て上記の瞬時値記憶装置９に格
納する。中央演算回路５は、このクロックパルス数Ｎ８
を表わす信号及び上記周期Ｎｔｌを表わす信号を上記の
瞬時値記憶装置９から読出し、除算器１９で次式の演算
処理を施して位相角０を算出する。

θ＝　Ｎ８／　Ｎｔ、　　　　　　　　　　　　・・・
・・・（４）第５図においては、位相角θは両線路ＩＬ
と２Ｌとの間の電圧の位相差を示すが、（４）式はこの
例に限定さね、るものでしょなく、任意の位相角、たと
えば線路の電圧と電流との間の位相角などに対してもＮ
８を適当に修正することにより適用することができる。

第３図のブロック２８は、こうして算出した周波数ｆ及
び位相角θを一定期間たとえば１６サイクルにわたって
平均する処理を示す。その平均処理された周波数ｆ及び
位相角θを表わす信号はたとえば中央演算回路５の記憶
部の所定アドレスに格納される。

ブロック２８の処理の後、プログラムは判断ブロック２
１ａ、へ進むが、処理が未完了であるから、プログラム
スイッチ・ブロック２１でブロック２９を選択し、デー
タ出力へ進む。

データ出力の段階でｊｔよ、上記処Ｊ４１ｊによりゃｍ
ｍした有効″電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧実効１′１７ｉ
、　Ｖ、電流実効値■、周波数ｆ、位相角θなどを、第
１図に示す出力信号Ｓとして選出する。

データ選出の後、プログラムが論理８１４１断ブロツク
２１αへ進むと、このとき処理定丁と′４′ｌｌ断じて
プログラムスイッチ・プロ歩り２１台・ブロック２２に
セットした上で、「おわり」ブロック３０−＼進み演算
処理を完了する。その後、所定時間経過時に第３図のプ
ログラムを始動させノ１は、上記演算反覆実施される。

本発明は上記実施し１１に限定されるものではなく、た
とえば、入力信号１？Ｌと［７て回流′電路の６圧、電
流、サイリスク回路の重圧、電流等を取込むことが可能
であり、出力信号８として直流乱１力、電圧・電流の歪
率、点弧角など全算出することも可能である。また、出
力信号をその鏝−出に比；じて格納することなく順次選
出することも可能である。

本発明の効果を列挙すれば次の通りである。

（１）入力信号のアナログ・ディジタル変換及びディジ
タル信号の記憶が標本化クロックパルスによって行なわ
れるので、入力・信号を敗込む動作中にも中央演算回路
は任意のプログラムを実行することができるので効率が
向上する。

（２）シたがって、中央演算回路のプログラム作成及び
その実行の自由度が向上する。

（３）入力信号収集部と中央演算回路との間の厳密な同
期性が要求されないので、測定値変換回路の構成が簡単
になる。

（４）中央演算回路が入力信号の標本化から解放される
ので、高速プログラムが不要になり、中央演算回路が簡
単になる。

（５）標本化処理は、標本化クロックパルスのみによっ
て制御されるので、高速標本化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２Ａ図及び
第２Ｂ図は入力アナログ回路の説明図、第３図は演算処
理プログラムの流れ図、第４図及び第５図は演算処理の
ブロック図である。 １・・・測定値変換装置、　２・・・人力変ＦＥ器回路
、３・・・アナログ入力変換器、　４　・周７ノｕ数入
力変換器、　５・・・中央演算回路、　６・・標木ｆヒ
回路、８・・・アナログ参ディジタル変換器、　９・・
・記憶素子、　　１０・・・標本化制御回路。 特許出願人 太合電気株式会社 特許出願代理人 弁１哩士　市東；・υ）次部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 標本化回路の出力に接続されたアナログ・ディジタル変
   換器；前記アナログ・ディジクル変換器の出力信号を書
   込む瞬時値記憶素子：前記標本化回路及び前記記憶素子
   に接続された標本化制御上回路；並びに前記記憶素子か
   ら信号を読出し演算処理する中央演算回路を備え、前記
   記憶素子の書込みを前記標本化制御回路からの信号によ
   って制御してなる瞬時値記憶素子を有する測定値変換装
   置。