JPS5988657A - 三相電力供給網における電気エネルギ−の品質指数を決定する方法および装置 - 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】 本発明は測定装置に関するものであり、とくに、三相電
力供給網における電気エネルギーの品質指数を決定する
方法、およびこの方法を実施する装置に関するものであ
る。

本発明は多相電力供給網の測定パラメータを測定するた
めの、とくに三相電力供給網における電気エネルギーの
品質指数を測定するだめの特殊な測定および情報装置ま
たは組合わされた多機能装置において使用できる。コン
ピュータ″！！たけ超小型データ処理装置を含んでいる
測定装置の場合にとくに有利である。

現在の技術的進歩はエネルギー集約的な生産プロセスを
特徴としており、現在利用されている種々の形態のエネ
ルギーのうちで電気エネルギーが最も優れた形態である
。他の形態のエネルギーよりも電気エネルギーが有利で
あることは、その伝送と使用が便利であること、比較的
小さい体積中にエネルギーを集中できること、使用の融
通性が高いことを考えると極めて明らかである。他の生
産物と同様に電気エネルギーはその品質により特徴づけ
られる。電気エネルギーの品質指数は周波数のずれ、電
圧変動、周波数のずれの大きさ、電圧のビーク−ビーク
値、電圧の非対称率および不平衡率、その正弦波形の歪
み率である。

エネルギーの品質を改善する問題はエネルギーの品質の
個々の指数を制御し、かつそれらの指数の値を測定する
問題に直接関連する。とれは、電気エネルギーの質を改
善することを目的と１７てとられる措置を実行するのに
必要な情報としてエネルギーの品質指数の数値だけを使
用できるからである。

今日では、７種類の電気エネルギー品質指数のうち電圧
変動Ｖと、電圧のピークコビーク値と、非対称率ε２と
、不平衡率ε。との４種類の電気エネルギー品質指数が
記号Ｕ：Ｔ　Ｕｚ　ｔ　Ｕ：によりそれぞれ示される正
相、逆相および零相の電圧対称成分から決定されること
に注意されたい。それらの１１Ｃ圧対称成分の複素値は
相電圧（Ｔ″Ｔ、０．ｆｉ　　）の複素値により次のよ
うに表される。

”＝’３（ＵＡ＋にへ十に２Ｔ１１Ｃ）・丑　　１　・
　　−２・　　−・ Ｕ２　＝’ａ　（Ｔ−Ｊ７Ｖ＋　ａ　ＵＢ＋　＆Ｕｃ　
）Ｕｏ＝、、、（ｔＪ、　＋　ＵＢ＋　Ｕｏ）ここに、
　＝、ｊ２”／３は回転演算子である。

この場合には、三相電力供給網における電圧変動Ｖと、
非対称率ε２と、不平衡率６゜とけで表される。ここに
、顔は前記三相電力供給網における電圧公称値である。

電気エネルギーの品質指数を測定することの特徴は、そ
れらの指数の値が基本周波数の正相電圧である非情報パ
ラメータより１桁ないし２桁も小さくその値が公称値に
等しいからである。以後、「情報・ξラメータ」および
「非情報・ξラメータ」という用語をそれぞれ測定され
るパラメータおよび測定されない・ξラメータを意味す
るものとして使用するものとする。

従来の規格および規格制定文書によれば、電気エネルギ
ーの品質指数の値は２〜５チをこえてはならず、したが
って相対誤差が５％をこえないよりに測定値の絶対誤差
は０．０５〜０．１　％の範囲になければならない。

多相電力供給網とくに三相電力供給網における電圧対称
成分値から電気エネルギーの品質指数を決定する従来の
方法は確度が非常に低い。それらの方法を実施する装置
を用いてその品質指数を測定する際の絶対誤差は一般に
０．５〜２チであり、それらの誤差は電圧対称成分の測
定誤差から生じさせられるものである。

対称成分フィルタを用いて三相電力供給網における電圧
対称成分を測定することを基にした電気エネルギーの品
質指数を測定する方法が知られている。それらのフィル
タにおいては、電圧対称成分を測定するために必要な前
記変換を行うように移相回路により相電圧が移相させら
れ、かつ加え合わされる（西ドイツ特許第１２４１５２
４号参照）。

この方法と、それを実施する装置の欠点は、回路素子の
りアクタンスが周波数に依存することである。したがっ
て、電力供給網の周波数がその公称値とは異なる場合に
は他の測定誤差が生ずる。

三相電力供給網における正相と逆相の電圧対称、成分を
測定するための測定器を備え、それらの測定器の出力端
子は組合わされる、前記方法を実施する装置が知られて
いる（ソ連邦発明者証第５１７８０６号参照）。それら
の測定器の出力端子はその装置の入力端子でもある。そ
の装置は除算器も含み、その除算器の入力端子は電圧対
称成分を測定する前記測定器の出力端子へ接続される。

それらの測定器の出力信号は電気エネルギーの品質指数
を表す。対称成分測定器の出力端子と除算器の出力端子
とはスイッチング装置を介して記録器へ接続される。各
対称成分測定器は入力装置と、対称成分フィルタと、帯
域フィルタと、整流回路と、減算回路とより成る直列回
路を含み、その減算回路の１つの出力端子は対応する対
称成分測定器の出力端子であり、前記減算回路の他の出
力端子は周波数逸脱トランスデユーサを介して入力装置
の出力端子に接続される。

しかし、この装置においては、対称成分フィルタの回路
素子が温度と時間とに対して不安定であるから、非情報
パラメータ（測定されない）の場合にその伝達係数が零
にならない。その結果として、非情報ノクラメータに対
する伝達係数と、前記三相電力供給網におけるそれらの
ノξラメータの値との積の和に等しい値を有する測定誤
差が生ずることになる。この場合には、正相電圧の値が
、三相電力供給網における電圧非対称率と電圧不平衡率
を決定するために用いられる逆相と零相の対称成分の直
より１桁ないし２桁大きいから、正相電圧の影響が最も
著しい。そのために電気エネルギーの品質指数の測定確
度を向上させることができず、測定される値の動作範囲
の下側部分が制限されることになる。

本発明は、非情報・ぐラメータの補償により、その非情
報パラメータの伝達係数が測定結果に及ぼす影響を大幅
に減少でき、それにより品質指数の決定をより高い確度
で行うことができる、三相電力供給網において電気エネ
ルギーの品質指数を決定する方法と装置を得ることを目
的とするものである。

この目的は、電気エネルギーの品質指数の値を決定する
ために用いられる大きさを有する三相電力供給網の対称
分を決定することにある三相電力供給網における電気エ
ネルギーの品質指数を決定する方法であって、まず基準
電圧の振幅と最初の位相を決定し７、次に正相の対称三
相電圧基準系を形成し、前記基準系の最初の位相と振幅
は基準電圧の最初の位相と振幅との以前に決定された値
に等しく、同じ基準系の周波数は前記三相電力供給網の
周波数に等しく、それ゛から出力電圧と基準電圧の差か
ら対称成分が決定されるように、基準電圧が入力電圧か
ら位相ごとに差し引かれる、三相電力供給網における電
気エネルギーの品質指数を決定する方法により達成され
る。

前記した値の振幅と最初の位相を有する基準系を入力電
圧から相ごとに差し引くことにより非情報・ξラメータ
の影響をなくすことができ、それにより測定誤差を小さ
くできるとともに、測定の動作範囲を拡げることができ
る。

本発明の方法の１つの変更例によれば、前記三相電力供
給網における正相電圧の振幅と最初の位相を測定するこ
とにより基準電圧の振幅と最初の位相が決定される。

本発明の方法をそのように変更することにより測定確度
を最高にすることができる。その理由は、電気エネルギ
ーの他の品質指数を測定している時に測定結果に及はさ
れる正相電圧の影響が完全になくなるからである。この
場合には、測定誤差は、情報パラメータすなわち測定さ
れるパラメータに関する装置の伝達係数の相対誤差のみ
に依存する。

［７たがって、測定誤差には多くの成分があるが、その
測定誤差は測定される値の範囲の下側部分を制限するも
のでは女い。

本発明の方法のこの変更例は、非対称率が小さく、かつ
中性点の移動が少い電力供給網において電気エネルギー
の品質指数を測定する場合に最も有利に使用できる。

本発明の方法の別の変更例によれば、電圧基準系の振幅
は三相電力供給網の電圧公称値に等しいと仮定し、前記
電力供給網における正相電圧の最初の位相を決定するこ
とにより最初の位相が決定される。

この変更例により、以前に計算されている値から、更に
測定を行うことなしに基準電圧の振幅を決定できるとい
う事実のために、測定過程を多少簡単にできる。この変
更例の別の利点は、入力電圧と基準電圧の差から得られ
る正相電圧が電圧変動に正比例し、電圧のピークニビー
ク値を測定するために使用できることである。この場合
にはそれらの／ぐラメータの測定確度はかなり向上する
。

電圧基準系の振幅を、前記三相′電力供給網における正
相電圧の振幅を測定することにより決定し、最初の位相
を１つの相電圧（たとえば「Ａ」相電圧）の最初の位相
を測定することにより決定する変更例も可能である。

本発明の方法のこの変更例により、対応する相電圧の瞬
時値が零レベルと交差する時刻に、１つの相電圧の最初
の位相を容易に決定できるから、測定過程を簡単にでき
る。

本発明の目的は、本発明の方法を実施する電気エネルギ
ーの品質指数を決定する装置であって、三相電圧対称成
分を測定するだめの測定器を備え、この測定器のいくつ
かの出力端子は前記装置の出力端子であり、前記測定器
の出力信号は電気エネルギーの品質指数の値についての
情報を表すものである′電気エネルギーの品質指数を決
定する装置において、３つの加算回路と、制御三相信号
発生器と、形成回路とを備え、前記加算回路の第１の入
力端子は前記装置の入力端子として機能し、かつ前記加
算回路の出力端子は三相電圧対称成分を測定する前記測
定器の対応する入力端子へ電気的に接続され、前記制御
三相信号発生器の出力端子は加算回路の他の入力端子へ
接続され、前記制御三相信号発生器の制御入力端子は三
相電圧対称成分を測定する前記測定器の出力端子へ接続
され、前記形成回路の出力端子は三相信号発生器の同期
入力端子へ接続され、前記形成回路の入力端子は前記装
置の１つの入力端子へ接続される電気エネルギーの品質
指数を決定する装置によっても達成される。

この装置は広い機能的な応用範囲を有し、電気工ネル・
ｒ−の全ての品質指数を測定するために使用できる。

更に、前記振幅は三相電圧対称成分を測定する前記測定
器の出力信号から決定されるから、本発明の装置は基準
電圧の測定に別の測定器を必要とすることはかい。また
、減算回路の出力信号中の前記正相電圧の零指示器とし
て正相電圧を測定する前記測定器を用いることにより、
測定確度を一層高くできる。

本発明の装置の１つの変更例によれば、制御三相信号発
生器は３つのデ、フタル−アナログ変換器と、第４のデ
ジタル−アナログ変換器と、レジスタと、定数形成器と
、カウンタと、周波数逓倍器とを含み、前記３つのデジ
タル−アナログ変換器の出力端子は制御三相信号発生器
の出力端子であり、前記第４のデジタル−アナログ変換
器の出力端子は前記３つのデジタル−アナログ変換器の
アナログ入力端子へ接続され、前記レジスタの入力端子
は制御三相信号発生器の制御入力端子であシ、前記し、
ジスタの出力端子は第４のデジタル−アナログ変換器の
入力端子へ接続され、前記定数形成器の出力端子は第１
．第２．第３の変換器の入力端子へ接続され、前記カウ
ンタの出力端子は定数形成器の入力端子へ接続され、前
記周波数逓倍器の入力端子は同期リセット入力端子に組
合わされ、かつ制御三相信号発生器の同期入力端子であ
る。

三相信号発生器をそのように構成することにより、その
三相信号発生器は慣性素子を含まないから応答速度を最
高にでき、デジタル−アナログ変換器の確度に依存する
最高確度を得ることができる。三相電力供給網における
電圧対称成分を測定する測定器の出力コードを直接に制
御できることは本発明の装置のこの変更例の大きな利点
である。

本発明の別の変更例においては、制御三相信号発生器は
第２のレジスタを更に含み、この第２のレジスタの入力
端子は制御三相信号発生器の制御入力端子へ接続される
。

前記三相信号発生器をそのように構成することにより、
三相電圧対称成分を測定する測定器の入力端子における
正相電圧を完全に補償でき、そのために電気エネルギー
の品質指数の測定確度を高くできる。

本発明の目的は、本発明の方法を実施する電気エネルギ
ーの品質指数を決定する装置であって、三相電圧対称成
分を測定する測定器を備え、これらの測定器の数は測定
される品質指数の数に等しく、電圧対称成分を測定する
前記測定器の出力端子は前記装置の出力端子であり、前
記測定器の出力信号は電気エネルギーの品質指数につい
ての情報を表すものである電気エネルギーの品質指数を
決定する装置において、３つの減算回路と、正相電圧の
対称成分の三相フィルタとを更に含み、前記減算回路の
各出力端子は三相電圧対称成分を測定する各測定器の対
応する入力端子へ接続され、三相フィルタの入力端子は
減算回路の対応する非反転入力端子に組合わされ、前記
三相フィルタの出力端子は対応する減算回路の反転入力
端子へ接続される電気エネルギーの品質指数を決定する
装置によっても達成される。

この装置は構造が簡単であり、正相電圧の測定と、三相
の正相基準電圧の測定とを１つの装置、すなわち、対称
成分の前記三相フィルタにより行うことができる。

三相電力供給網において電気的品質指数を決定する本発
明の方法は前記三相電力供給網において電圧対称成分を
測定することを基にしており、その対称成分の測定され
た値は電気エネルギーの品質指数を決定するために用い
られる。この方法は、基準電圧の眼幅と最初の位相を決
定する過程と、正相電圧の対称三相系を形成する過程と
を備え、その対称三相系の最初の位相と振幅は以前に測
定されたそれらの値に等しく、前記対称三相系の周波数
は前記三相電力供給網の周波数に一致する。

それから、入力端子から基準電圧が差し引かれ、そのよ
うに［７て得られた差から、電気エネルギーの品質指数
を表す対称成分が選択される。

三相電圧系の対称成分は次式から計算されることは周知
である。

蛯−青（へ十九ａ＋Ｕｃａ） 鱈４−１冒ＴＩＴＡ−１−り十駿）（１）ＯＦ弓（ＴＩ
ＴＡ＋へ→−氏） 相の電圧対称成分の複素値、転・−・ＩＪｃハ相電圧の
複素値、ａ＝ｅ”“／３は回転演算子である。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の性質は第１図に示されている電圧波形図から明
らかである。正相基準電圧の対称三相系ＵＡ□、ＵＢ□
ｌ　ＵＣｌが形成された後で、三相電力供給網の入力電
圧台よ＋　Ｕｎ＋　Ｕｃから基準電圧が相ごとに差し引
かれる。それらの電圧のこのようにして得られた差から
対称成分が選択される。

ΔＵＡ＝ＵＡ−暢 ΔＵＢ＝　ＵＢ−ＵＢｌ ΔＵＣ”　”Ｃ−ＴｌＴＣＩ Ｓ番目（Ｓ＝１．２．３　）のＸ８を測定した結果は、
与えられた電力供給網に存在する全ての対称成分直線的
な組合わせの形で表すことができる。

ここに、ｔＪ７ｖｓ番目の相の複素値、ｋｏはｉ番目の
相に対する測定器の伝達係数である。

Ｓ番目の相の測定においては、情報・ξラメータ、すな
わち測定されるＳ番目の相に対する伝達係数の公称値ｄ
１に等しく、非情報パラメータすなわち測定され々い対
称成分に対する伝達係数の公称値は零である。

それらの係数の実数値は公称値とは異なり、次式で表さ
れるものである。

ここで、桐は伝達係数の公称値からの逸脱の絶対値であ
る。

伝達係数の誤差が存在すると電圧対称成分の測定に誤差
が生ずることになる。その場合には絶対測定誤差は次式
で表され、 相対誤差は で表される。

Ｓ番目の相の係数が他の任意の相の係数より非常に小さ
いと、あまり大きくない誤差δ、がＳ番目の相の測定に
おいて大きな誤差を生ずることがあることが最後の式か
ら明らかである。

正相電圧Ｕ、の値が逆相または零相の電圧の値より１桁
ないし２桁太きいから、その正相電圧は伝達係数誤差に
より最も大きな影響を受ける。したがって、たとえば、
品質指数の測定においては、０．０５％を構成する誤差
値δ１は０．５９６を構成する絶対誤差となる。したが
って、測定される値の下限は１〜２％となり、１〜５チ
の範囲の品質指数を測定する時の相対誤差は１０〜５０
％を構成する。

本発明の方法に従って、基準電圧三相系が形成され２そ
れらの基準電圧の瞬時値は次の通りである。

ＵＡ　１　二〇Ｍ１８１　ｎ（ｔ　＋　ｑ　１）ここに
、ＵＭＩ　＋ψ１は電圧基準系の振幅と最初の位相であ
る。

基準値の瞬時値は複素値に対応する。それは次式で表さ
れる。

それらの基準電圧は対称三相系を形成するから、その対
称三相系の対称成分は次の通りである。

Ｕ耀０ 各相ごとの減算を行った後で、差の電圧が得られる。

ΔＵＡ−ＵＡ−Ｕ。

ΔｔｒＢ＝　ＴＪＢ−ＵＢ、（９） ΔＵＣ＝ＵＣ’ＣＩ とこに、ＵＡ　＋　Ｕｎ　＋　ＵＣは相電圧の瞬時値で
ある。

それらの電圧の複素値も差電圧に一致する。

ΔＵＡ＝ＵＡ−ＵＡ□ ΔＯＢ−匈−ｔＪＢ１００） ΔＵｏ＝　Ｕ、−Ｕｃｍ （］、）式による電圧複素値の対称成分は次の通りであ
る。

ΔＵ＝Ｕ−Ｕ １１１．１ ΔＵ２　＝　Ｕ２　　　　　　　　　　　　　（Ｉｆ）
ΔＵ３　＝　Ｕ３ 最後の式かられかるように、正相の対称成分だけが差し
引かれ、逆相と零相の対称成分は不変であり、任意の既
知の方法で決定できる。

正相と逆相の対称成分は、それらの電気工ネル・ψ−の
指数を計算するために非対称率６゜と不平衡率６　とし
て使用できる。それらの値’２”　０はとの場合には次
のとおりである。

ｅ２−Δ■櫻／ＵＮ、＃ｏ＝ΔＵ：／ＵＮここに、ＵＮ
は三相電力供給網における電圧の公称値であ石。

同様にして、高調波の対称成分の測定においては前記成
分は、基準電圧が入力電圧から差し引かれた後でも、不
変である。

以下に、電圧対称成分の測定確度、したがって電気エネ
ルギーの品質指数の測定確度を向上させるために本発明
の方法をどのようにして用いるかを説明する。

正相の電圧係数ΔＵＷが射よりはるかに小さいように、
電圧基準系の振幅と最初の位相がセットされる。これは
電圧ΔＩＪＡ、ΔＵＢ、ΔＵｏにおける正相電圧の値を
制御し、最小値ΔＵＴが得られるまで電圧基準系の最初
の位相ψ、と４辰幅ＴＪＭ１を交互に調整することによ
り行うことができる。この場合には、正相電圧に対する
装置の伝達係数の影響は、電圧ΔＵ￥が三相電力供給網
が正規電圧ｕＷよりはるかに小さくなる。たとえば、δ
１＝０．５％で、ΔＵｊ＝０．ＩＵ”とすると、正相電
圧の影響の結果として生ずる測定絶対誤差成分はわずか
に０．０５チである。このために電気エネルギーの品質
指数を０．１係のレベルから始まって帆２係のレー（ル
まで測定できる。

したがって、測定されない／ｅラメータが測定結果に及
ぼす影響が小さくなるから、測定確度を高くでき、かつ
測定範囲を拡げることができる。

電気エネルギーの品質係数を決定する本発明の方法は第
２図に示す装置により実施できる。

この装置は正相電圧を補償するユニット１と、このユニ
ット１を介して入力線Ａ、Ｂ、Ｃに接続される測定装置
２とを含む。ユニット１は減算回路３，４．５を含む。

これらの回路の非反転入力端子はユニット１の入力端子
であり、それらの回路の出力端子はユニット１の出力端
子である。ユニット１の三相制御信号発生器６の出力端
子は減算回路３，４．５の反転入力端子へ接続される。

信号発生器６０制御入力端は、基準電圧の振幅と最初の
位相をセットするための入力端子である。

測定装置２は電気エネルギー品質指数を測定する測定器
９０．・・・、９　を含み、それらの測定器の入力端子
は組合わされて測定装置２の入力端子としで機能する。

電気エネルギー品質指数についての情報は測定器９．、
・・・ｌ　９ｎの出力端子からとり出される。

第２図に、示す装置は下記のように動作する。

信号発生器６は正相基準電圧対称系を形成するように動
作させられる。それらの電圧は（６）式に上り力えられ
る。それらの基準電圧の振幅ＵＭ□と最初の位相ψ１が
信号発生器６０制御入力端子にセットされる。減算回路
３，４．５においては基準電圧ＵＡｌ”　ＢＩＴ　ＵＣ
ｌが相電圧ＵＡ、ＵＢ、Ｕｏから差し引かれ、得られた
差ΔＵＡ、ΔＵＢＩ　ΔＵｃが減算回路３　、、４　、
５の出力端子から測定器９０．・・・＋９ｎの入力端子
へ与えられる。それらの測定器は対称分を選択する。そ
れらの対称分は電気エネルギーの品質指数を決定するた
めに用いられる。

測定器９、が正相電圧を測定する測定器だとする。この
測定器９１の量率指示が、基準電圧の振幅ＵＭ１と最初
の位相ψ１を変えることにより得られる。この動作は自
動的に行わせることもできれば、オぽレータにより行う
こともできる。

本発明の方法の実施例の１つは、基準電圧系の振幅と最
初の位相が、三相電力供給網の正相電圧の振幅Ａ／２Ｕ
？と最初の位相を測定することにより決定される。

いいかえると、量ＵＭ０とψ□はそれぞれ値・、／Ｎｕ
芒、ψｔをとる。正規電圧の値Ｕ−とその違初の位相ψ
ｔは、試験される三相電力供給網においてそれらのノξ
ラメータを測定することにより得られる。

第３図に本発明の方法のこの実施例を実施する装置を示
す。この装置も正相電圧補償ユニット１と、このユニッ
ト１を介して入力端子へ接続される測定装置２とを含む
。

また、この装置は正相電圧の振幅と最初の位相を測定す
る測定器１０も含む。この測定器１０の入力端子は入力
線へ接続され、その出力端子はユニット１の入力端子７
，８に接続される。それらの入力端子７，８には基準電
圧の振幅と最初の位相が与えられる。

この装置の動作原理は第２図に示す装置のそれとわずか
に異なるだけである。

正相電圧の振幅と最初の位相は装置１０の助けにより測
定され、その振幅と位相とについてのデータが、基準電
圧の振幅と位相をセットするために、測定器１０の対応
する出力端子から入力端子７．８へ与えられる。信号発
生器６（第２図）は三相基準電圧系を構成する。この三
相系の振幅と最初の位相は前記三相電力供給網の振幅と
最初の位相にそｈぞれ一致する。その結果、差電圧ΔＵ
Ａ、ΔＵＢ。

ΔＵｏは正相電圧を含寸ず、したがって品質指数の測定
確度は、前記正相電圧の伝達係数のために生する誤差に
よる影響は受けない。

本発明の方法のこの変更例により測定精度は最高となる
から、非対称係数と中性点移動係数が小さい供給網にお
ける電気エネルギー品質指数を測定するためにこの変更
例すなわち実施例を適用できる。

三相電力供給網の正相電圧の最初の位相だけを測定し、
その最初の位相の値を用いて基準電圧系の最初の位相を
決定し、基準電圧の振幅を前記三相供給網の電圧の公称
値に等しい、すなわちＵＭ□＝ηＵＮおよびψ１＝ケで
あると仮定する実施例も可能である。

この装置の動作は、測定器１０がユニット１の入力端子
から切り離され、基準電圧の振幅の公称値が入力端子７
にセットされることを除いて、第３図に示す装置の動作
に類似する。

この場合には、基準電圧系の位相が前記三相電力供給網
の正相電圧の位相に一致するから、電圧Ｕ”　−Ｕ　　
の正相は差電圧ΔＵＡ　ｔΔＵＢ、ΔＵｃで存在１ する。そして馬がＵＮに等しいから、前記三相電力供給
網における電圧変動を次式から劃算し、測定できる。

ＵＮ 本発明の方法のこの実施例の利点は、次の通りである。

第１に、基準電圧の振幅が所定値にセットされるから、
測定操作が簡単になる。第２に、三相電力供給網におけ
る電圧の変動とビーク＝ビ・−り値を測定できる。また
、それらのノぞラメータの測定確度も向上する。

本発明の別の実施例によれば、前記三相電力供給網の正
相電圧の振幅を測定することにより基準電圧の振幅が決
定され、１つの相電圧（たとえば人相電圧）の最初の位
相を測定することにより基準電圧の最初の位相が決定さ
れる。すなわち、ＵＭｌ　＝σＵＦ、ψ□”！え　であ
る。ここに、ψいは電圧ＵＡの最初の位相である。

本発明の方法のこの実施例を行う装置のブロック図を第
４図に示す。この装置は、正相電圧補償ユニット１と測
定装置２の他に、正相電圧測定器１１と、線ｒＡＪに接
続される形成器１２とを含む。

測定器１１の入力端子は入力線ＦＡ」＋　ｒＢＪ　Ｊ　
ｒｃＪに接続され、−その出力端子はユニット１の入力
端子７へ接続される。この入力端子７は基準電圧振幅の
ためにセットされる。形成器２は線ｒＡＪに接続される
。形成器２の出力端子はユニット１の入力端子８へ接続
される。この入力端子８は基準電圧の最初の位相の値に
セットされる。

したがって、基準電圧の振幅は前記三相電力供給網の正
相電圧の振幅に等しくセットされ、基準電圧の最初の位
相は、電圧ＵＡが零値をとった時にセットされるから、
最初の位相へに等］７くなる。

非対称率と不平衡率が小さくなると、ｒＡＪ相の電圧Ｕ
Ａの複素値の差の係数と、正相電圧Ｕ□の複素値の差の
係数が小さくなり、基準電圧ＴＪ、　ｌ　ＩＪ７の複素
値の差の係数も小さくなる。したがって、本発明の方法
の前記実施例におけるのと同様に、測定されないパラメ
ータの伝達係数の影響は小さくなる。更に、測定される
パラメータの値が小さくなると、減算回路３．４．５（
第２図）の出力電圧中の正相電圧成分も減少する。

したがって、本発明の方法のこの実施例により測定確度
が高くなるとともに、測定できる／ぐラメータの範囲が
広くなる。更に、この実施例では、１つの相電圧の最初
の位相を、対応する相電圧の瞬時値が零値をとる時刻ま
でに容易に決定できるから、測定操作が簡単になる。

第５図には本発明の方法を実施する装置の別の実施例の
ブロック図が示されている。この実施例では、正相基準
電圧の対称三相系が形成され、それらの電圧の最初の位
相と振幅が、三相電力供給網の正相電圧の最初の位相と
振幅にそれぞれ等しい。

この装置は、対称成分を測定する測定器９．、・・・。

９　を含む測定装置２と、減算回路３，４．５を含むユ
ニット１とを有する。測定器９の入力端子は組合わされ
、減算回路３，４．５の第１の非反転入力端子は入力端
子［ＡＪ　、　ｒＢＪ　、　ｒｃＪに接続され、出力端
子は測定器９□、・・・、９ｎの入力端子へ接続される
。ユニット１は正相電圧の対称成分の三相フィルター３
も含む。このフィルター３の入力端子は入力端子ｒＡＪ
　、　ｒＢｊ　、　ｒｃＪへ接続され、出力端子は減算
回路３，４．５の対応する反転入力端子へ接続される。

正相軍１圧の対称成分の三相フィルタの出力電圧は正相
電圧の対称系を形成することが知られている。それらの
電圧の最初の位相と振幅は、三相供給網の正相電圧の最
初の位相と振幅にそれぞれ一致する。対称成分を測定す
る他の装置と同様に、対称成分の三相フィルター３は正
相、逆相および零相の電圧の伝達係数を有する。しかし
７、三相電力供給網における非対称率と不平衡率は大き
くなくて、５チをこえることはまれであり、正相電圧の
対称成分の三相フィルター３の伝達係数の値かに１＝Ｄ
　＋　１９１　）　ｌ　Ｋ２　＝ａｚｔ　Ｋ３　＝ａｓ
　（ａ　ｒ、　＜＜　１　。

δ　（１，δ３（１）であるから、電圧の非対称性と不
平衡が前記フィルタの出力電圧に及ぼす影響は無視でき
る。したがって、正相電圧は実際には減算回路３，４．
５の出力電圧中には存在せず、逆相と零相の電圧は不変
のまま残る。

減算回路３．４．５の出力電圧は逆相と零相の電圧の対
称成分を測定する測定器９□、・・・、９ｎの入力端子
へ与えられる。それらの対称成分は電気エネルギーの品
質指数を決定するために用いられる。

この装置（第５図）は構造が簡単で、正相電圧を測定で
き、正相の基準三相電圧を１つのユニットにより、すな
わち、前記対称成分の三相フィルタにより形成できる。

本発明の方法は第６図に示す本発明のデジタル装置を用
いて実施することができる。

この装置は加算回路１４　、１．５　、１．６と、制御
三相信号発生器１７と、形成回路１８と、対称成分測定
器′２１）とを有する。加算回路１４　、１．５　、１
．６の第１の入力端子は入力線ｒＡｊ　、　ｒＢＪ　、
　ｒｃＪに接続される。信号発生器１７の出力端子は加
算回路１４　；　１５　、１６の他の入力端子へ接続さ
れる。形成回路１８の入力端子は入力線「Ａ」に接続さ
れ、出力端子は信号発生器１７の同期スカ端子１９へ接
続される。対称成分測定器加はアナログメモリ２１と、
スイッチング装置Ｕと、電圧−数値変換器器と、同期ユ
ニット２４と、処理器部とを含む。加算器１４　ｔ　１
５　＋　１６の出力端子はアナログメモリ２１とスイッ
チング装ｆｔ２４を介して変換器２３の入力端子へ接続
され、この変換器おの出力端子は処理器部の情報入力端
子に接続される。電気エネルギーの品質指数についての
データが処理器部の出力端子２６　、２７　、２８から
とり出され、基準電圧の振幅についてのデータが処理器
２！５の別の出力端子２９からとシ出される。この出力
端子２９は信号発生器１７の制御入力端子に接続される
。アナログメモリ２１と、スイッチング装置２２と、変
換器器との制御入力端子は同期ユニツ）２４の対応する
出力端子へ接続される。

次に、この装置の動作を説明する。

形成回路１８の入力端子に電圧ＵＡが与えられる。

この形成回路１８の出力端子には、電圧ＵＡが零値をと
った時に、・ξルスが形成される。そのパルスは同期ユ
ニット】９の入力端子１９へ与えられる。信号発生器１
７は三相電圧系を形成する。その三相電圧系の電圧の瞬
時値は（６）式により与えられる。この場合には最初の
位相ψ　は電圧ＵＡ（それの瞬時値ｄ１前記信号が入力
端子１９へ与えられた時に、零に等しくなる）の最初の
位相に一致し、基準電圧ＵＭ１の振幅は、処理器δの出
力端子２９がら信号発生器１７の制御入力端子へ与えら
れたコーＰにより決定される。

同期ユニット２４はアナログメモリ２１を動作させる信
号を形成する。メモリ２１は、そのメモリ２１の制御入
力端子に信号が与えられた時に、そのメモリ２１の入力
端子に与えられた′電圧の瞬時値を格納°する。それか
ら、メモリ２１の出力′電圧はスイッチング装Ｒ２２を
介して電圧−数値変換器器の入力端子へ交互１／ｒＣ与
えられる。スイッチング装置２２の制御と、変換器器の
始動とは、同期ユニット２４の対応する出力端子から与
えられる信号により行われる。メモリ２１と、スイッチ
ング装置２２と、変換器ｎとの以上説明した動作は電圧
周期Ｔの間にｎ回行われる。変換器器の出力端子から処
理器δへ測定器加の入力端子における電圧瞬時値のコー
ドＸＡｉ＋　ＸＢＩＩ　ＸＣＩ　　（１＝Ｏ＋１＋・・
・＋ｎ　　１）が与えられる。

Ｘ　−ΔＵＡ監、） Ｉ ＸＢ１−ΔＵＢ豐） Ｘｃ、−ΔＵＣ（−ｉ） それらのコードは処理器部において、一般に用いられて
いるアルゴリズムによシ次のようにして処理される。

相電圧余弦成分と正弦成分が次式から計算される。

相電圧のこのようにして得られた余弦成分と正弦成分は
正相、逆相、零相の電圧の余弦成分と正弦成分を計算す
るために用いられる。

１　１　１　　乃　　カ ａ　、＝ａ　ａ　ｈ−ａ　ａ　Ｂ−ｓ　ｋ　ｃ　＋　ａ
　ｂ　ｎ　”’　ｆＣ５＝　ｉ、　　、１−５−１．−
Ｊ５ａ＋ｆｆ＋。

１　　３Ａ６Ｂ６Ｃ６Ｂ　　　６Ｃ ａ　＝　′−ａ　−”−ａ　−’ａ−ｎｂＪｂ２　　３
Ａ６Ｂ６Ｃ６Ｂ　　　６Ｃ ５＝１５−１．−１５＋ｓｌ”ｉ、　−４３２３Ａ６Ｂ
６Ｃ６Ｂ　　　６Ｃ ユ＝＝　Ｌａ　＋２−ａ　Ｊａ ３　　３Ａ６Ｂ６Ｃ ｂ　＝　Ｌｂ　Ｊｂ十″−ｂ ３　　３Ａ６Ｂ６Ｃ そして、それらの成分は正相と逆相の電圧の現在値を計
算するために用いられる。この場合には、回路１．４　
、１５　、１６の出力端子における電圧が正相基準電圧
系を含んでいることを考慮に入れると、基準電圧系の余
弦成分と正弦成分を余弦成分ａエ　と正弦成分ｂ１　に
加え合わせる必要がある。前記基準電圧系の欣弦成分と
正弦成分はそれぞれ０　＋　ＵＭ　１である（余弦成分
が零である理由は、零時量基準が、電圧ＵＡが零値をと
る時刻に一致するからである）。との場合には、 Ｕｌ”−Ｅ売茜評＋　Ｕ２　”ａ Ｕ”ｆ５図 である。

電気エネルギー品質係数、は値Ｕ　−、Ｕ−、Ｕ　：か
ら決定される。すなわち、電圧変動Ｖが処理器δの出力
端子からとり出され、 非対称率δ２が出力端子２７からとり出され、醪 ε２−一・１００チ Ｎ 不平衡率ε。が出力端子路からどり出される。

また、処理器δの出力端子四から２Ｕ−に等しいコード
の形で情報がとり出される。そのコーＰは基準電圧振幅
の新しい値をセットするために用いられる。

ａｔ気工序ルギーの前記品質指数は別にして、本発明の
装置は他の指数、たとえば正弦波の歪率、相電圧中の高
調レベル、および電圧瞬時値のコーｒから決定できるそ
の他のＡジメータを決定するために用いることもできる
。たとえば、正弦波電圧ＵＡの歪率は次式から決定され
る。

ｉＵＮ この操作の実行には本発明の装置の構造を何ら変更する
ことを要しない。この操作は処理器部にロードされる対
応する処理プログラムを用いて行われる。

本発明の装置のこの実施例の主な利点は、（１）電気エ
ネルギーの全ての品質係数を測定できるから応用範囲が
広いこと、（２）基準電圧の振幅が電気エネルギーの品
質係数の決定中に決定されるから、そのような振幅の測
定に附加装置を必要としないこと、（３）測定器銀を正
相電圧の零指示器として用いることにより、すなわち、
余弦成分ａ１と正弦成分ｂ１を零に近づけるように基準
電圧の振幅を変えることにより、装置の精度を高くでき
ること、である。

本発明の装置の第６図に示す実施例では、制御信号発生
器１７（第８図）は第１〜第４のデジタル−アナログ（
Ｄ−Ａ）変換器刃、　３１　、３２　、３３と、定数形
成器３４と、カウンタ３５と、周波数逓倍器３６と、レ
ジスタ３７とを有する。

Ｄ−Ａ変換器３０　、３１１３２の出力端子は信号発生
器１７の出力端子として機能し、かつ加算回路１４　。

１５　、１６の第２の入力端子へそれぞれ接続される。

１）−Ａ変換器３０　ｅ　３ｉ　、　３２の制御入力端
子は定数形成器３４を介してカウンタあの出力端子へ接
続される。このカウンタ３５のカウント入力端子は周波
数逓倍器３６の出力端子へ接続される。この周波数逓倍
器３６の入力端子はカウンタ３５のリセット入力端子に
組合わされ、信号発生器１７の同期入力端子１９として
機能する。Ｄ−Ａ変換器３０　、３１　、３２のアナロ
グ入力端子はＤ−Ａ変換器おの出力端子に組合わせて接
続される。Ｄ−Ａ変換器３３０制御入力端子はレジスタ
３７の出力端子へ接続される。このレジスタ３７の入力
端子は信号発生器１７０制御入力端子である。

次に、信号発生器１７の動作を説明する。

処理器からとり出されたコードＵＭ□はレジスタ３７に
ローＰされる。Ｄ−Ａ変換器おがレジスタ３７の出力端
子に接続されているから、とのＤ−Ａ変換器の出力端子
には一定の電圧−ＵＭ□が与えられる（基準電圧が入力
電圧とは逆相であることが必要であるから、この電圧−
ＵＭ□は負である）。

電圧ＵＡの周期Ｔに等しい持続時間を有し、入力端子１
９に与えられた信号はカウンタ３５のリセット入力端子
と、周波数逓倍器側の入力端子へ与えられる。この周波
数逓倍器３６はＴ／ｎに等しい持続時間を有するノぐル
スを形成する。カウンタＩはｎ個の安定状態を有する。

カウンタあの出力端子に生じて定数形成器３４へ与えら
れた各ロー）’ｉ　（ｔ＝０．・・・、ｎ−１）に応答
して、定数形成器讃はコを形成する。それらのコードは
Ｄ−Ａ変換器刃。

３１　、３２の制御入力端子へ与えられる。

Ｄ−Ａ変換器３３の出力端子からＤ−Ａ変換器（２）。

３］、　、　３２のアナログ入力端子へ電圧−ＵＭｌが
与えられるから、それらのＤ−Ａ変換器の出力電圧は時
となる。信号発生器１７の出力電圧波形は階段状の正弦
波形であるが、測定器銀の入力端子における電圧の瞬時
値が時刻Ｔｉ／ｎの時だけローＰに変換されるから測定
確度に影響を及ぼすことはなく、したがって、前記時間
中は基準電圧の変動法則はそれ自体で示されることはな
い。

制御三相信号発生器はこのように構成されでいるから慣
性素子を含んでいないために応答速度が高く、確度を最
高にできる。その確度はＤ−Ａ変換器の確度により決定
される。また、この構造のために測定器銀の出力コード
を直接制御できる。

制御三相信号発生器の別の実施例においては、基準電圧
の最初の位相がセットされる。この位相のセット動作は
、前記信号発生器が別のレジスタ関を含み、このレジス
タの入力端子が信号発生器１７の制御入力端子に接続さ
れ、信号発生器１７のそれらの入力端子は処理器５の出
力端子へ接続されるために行うことができる。レジスタ
関の出力端子はカウンタ３５のリセット入力端子に接続
される。

信号発件器１７の動作原理は、入力端子１９における信
号がカウンタ３５を状態ｑ。にリセットすることを除い
て不変である。その信号はレジスタ３８にロー・ドされ
ている。

この場合には、基準電圧の初期位相は 一２π 　　　ｎＯ とｔ“る。

信号発生器１７のブロック図により、測定器（イ）の入
力端子に、おける正相電圧を完全に補償でき、それによ
り電気エネルギー品質の測定確度を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は雷５圧ベクトル図、第２図は本発明の方法を実
施する装置のブロック図、第：１図は本発明の方法を実
施するための装置のゾロツク図、第４図は本発明の方法
の別の実施例を実施する装置のブロック図、第５図は本
発明の方法を実施する装置の一実施例のブロック図、第
６図は本発明の方法を実施する装置の別の実施例のブロ
ック図、第７図は第６図に示す装置に含まれている三相
信号発生器のブロック図である。 ３．４．５・・・減算回路、９・・・正相電圧の対称成
分を測定する測定器、１３・・・対称成分三相フィルタ
、１４　、１５　、１６・・・加算回路、１７・・・三
相信号発生器、１８・・・形成回路、加・・・三相電圧
対称成分測定器、３０゜３１　、３２　、３３・・・デ
ジタル−アナログ変換器、３４・・・定数形成器、あ・
・・カウ゛ンタ、３６・・・周波数逓倍器、３７゜３８
・・・レジスタ。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 第１頁の続き ０発　明　者　セルゲイ・ダレボウイッチ・タラノフ ソビエト連邦キエフ・ブレス トーリトフスキー・プロスペク ト２カーベー１０８ ０発　明　者　イサーク・パブロウイツチ・グリンベル
グ ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・コロレンツ５／２０力 一べ−４２ ０発　明　者　ボルドミール・ワシリエウイツチ・ブラ
イコ ソビエト連邦キエフ・ウーリツ ツア・セマシコ１２カーベー４２ ０発　明　者　ロマン・ミハイロウイツチ・ガリツキー ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・エンゲルサ３カーベ ロ８ ０発　明　者　オレグ・レオノウィッチ・カラシンスキ
ー ソビエト連邦キエフ・ウーリツ ツア・イー・ポチェ９カーベー ９ ０発　明　者　オレグ・ミラクバロウィッチ・ミルファ
イジエフ ソビエト連邦キエフ・ウーリッ ツア・イー・ポチェ９カーベー ９ ０発　明　者　ライタリー・ウラジミロウィッチ・ソボ
トウイツチ ソビエト連邦シトミール２ペレ ウロク・チェホバ６５ ０発　明　者　ラフアイル・ベネディクト・ウィッチ・
クシド ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・チャバエバ１７カーベ ４４ ［相］発　明　者　アレクサンドル・ミフオデイエウイ
ツチ・ツイガノク ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・コロレンコ１０アー・ カーベー５９ ０発　明　者　ビクトル・アレクセーエウイッチ・ヤシ
ュク ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・レーニナ９８ベー・力 一べ−２６９ ０発　明　者　ベラ・ラファイロウナ・ギルグルド ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・ゴルコボ４２カーベー ９ ０発　明　者　バベル・ステパノウイツチ・スマネーエ
フ ソビエト連邦シトミール・ウー リツツア・チェホバ２０アー・力 一べ−２３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気エネルギーの品質指数の値を決定するために用
   いられる大きさを有する三相電力供給網の対称分を決定
   する過程を備える三相電力供給網における電気エネルギ
   ーの品質指数を決定する方法であって、まず基準電圧の
   振幅と最初の位相を決定し、次に正相の対称三相電圧基
   準系を形成し、前記基準系の最初の位相と振幅は基準電
   圧の最初の位相と振幅との以前に決定された値に等しく
   、同じ基準系の周波数は前記三相電力供給網の周波数に
   等しく、それから基準電圧が入力電圧から位相ごとに差
   し引かれ、入力電圧と基準電圧のこのようにして得られ
   た差か電力供給網における電気エネルギーの品質指数を
   決定する方法。 ２、特許請求の範囲の第１項に記載の方法であって、前
   記三相電力供給網における正相電圧の振幅と最初の位相
   を測定することにより基準電圧の振幅と最初の位相を決
   定することを特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲の第１項に記載の方法であって、基
   準電圧の振幅は振幅の公称値に等しくとり、前記三相電
   力供給網における正相電圧の最初の位相を決定すること
   により最初の位相を決定することを特徴とする方法。 ４、特許請求の範囲の第１項に記載の方法であって、基
   準電圧の振幅を、前記三相電力供給網における正相電圧
   の振幅から決定し、最初の位相を１つの相電圧、たとえ
   ばｒＡＪ相電圧、の最初の位相から決定することを特徴
   とする方法。 ５、電気エネルギーの品質指定を決定する装置であって
   、三相電圧対称成分を測定するための測出力端子は前記
   装置の出力端子であり、前記測定器（２０）の出力信号
   は電気エネルギーの品質指数の値についての情報を表す
   ものである電気エネルギーの品質指数を決定する装置に
   おいて、３つの加算回路（１４）、　（１５）　、　（
   １６）と、制御三相信号発生器（１７）と、形成回路（
   １８）とを備え、前記加算回路（１４）　、　（Ｌ５）
   　、　（ｔａ）の第１の入力端子は前記装置の入力端子
   として機能し、かつ前記加算回路の出力端子は三相電圧
   対称成分を測定する前記測定器（２０）の対応する入力
   端子へ電気的に接続され、前記制御三相信号発生器（１
   ７）の出力端子は加算回路（１４）　、　（１５）　、
   　（１６）の他の入力端子へ接続され、前記制御三相信
   号発生器の制御入力端子は三相電圧対称成分を測定する
   前記測定器（２０）の出力端子へ接続され、前記形成回
   路（１８）の出力端子は三相信号発生器（１７）の同期
   入力端子へ接続され、前記形成回路の入力端子は前記装
   置の１つの入力端子へ接続されることを特徴とする電気
   エネルギーの品質指数を決定する装置。 ６、特許請求の範囲の第５項に記載の装置であって、制
   御三相信号発生器（１７）は３つのデジタル−アナログ
   変換器（３０）　、　（３１）　、　（３２）と、第４
   のデジタル−アナログ変換器（３３）と、レジスタ（３
   ７）と、定数形成器（３４）と、カウンタ（３５）と、
   周波数逓倍器（３６）とを含み、前記デジタル−アナロ
   グ変換器（３０）　、　（３１）　ｔ　（３２）の出力
   端子は制御三相信号発生器（１７）の出力端子であり、
   前記第４のデジタル−アナログ変換器（３３）の出力端
   子は前記３つのデジタル−アナログ変換器（３０）　、
   　（３１）。 （３２）のアナログ入力端子へ接続され、前記レジスタ
   （：３７）の入力端子は制御三相信号発生器（１７）の
   制御入力端子であり、前記レジスタ（３７）の出力端子
   は第４のデジタル−アナログ変換器（３３）の入力端子
   へ接続され、前記定数形成器（３４）の出力端子は第１
   ．第２．第３の変換器（３ｏ）　、　（３１）。 （３２）の入力端子へ接続され、前記カウンタ（３５）
   の出力端子は定数形成器（３４）の入力端子へ接続され
   、前記周波数逓倍器（３６）の出力端子はカウンタ（：
   ３５）のカウント入力端子へ接続され、前記周波数逓倍
   器の入力端子は（３５）の同期リセット入力端子に組合
   わされ、かつ制御三相信号発生器（１７）の同期入力端
   子であることを特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲の第６項に記載の装置であって、制
   御三相信号発生器（１７）は第２のレジスタ（３８）を
   更に含み、この第２のレジスタの入力端子は制御三相信
   号発生器（１７）の制御入力端子へ接続され、前記第２
   のレジスタの出力端子はカウンタ（３５）のリセット入
   力端子へ接続されることを特徴とする装置。 ８、電気エネルギーの品質指数を決定する装置であって
   、三相電圧対称成分を測定する測定器（９，・・・９）
   を備え、これらの測定器の数は測定される品質指数の数
   に等しく、電圧対称成分を測定する前記測定器の出力端
   子は前記装置の出力端子であり、前記測定器の出力信号
   は電気エネルギーの品質指数についての情報を表すもの
   である電気エネルギーの品質指数を決定する装置におい
   て、３つの減算回路（３’）　、　（４）　、（５）と
   、正相電圧の対称成分の三相フィルタ（１３）とを更に
   含み、前記減算回路の各出力端子は三相電圧対称成分を
   測定する各測定器（９，・・・９）の対応する入力端子
   へ接続され、三相フィルタの入力端子は減算回路（３）
   　、　（４）　、　（５）の対応する非反転入力端子に
   組合わされ、前記三相フィルタの出力端子は対応する減
   算回路（３）、（４）。 （５）の反転入力端子へ接続されることを特徴とする電
   気エネルギーの品質指数を決定する装置。