JP3205451B2 - Electric energy measuring device - Google Patents
Electric energy measuring deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、過電力の監視等のため
に、電力量を測定する方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the amount of electric power for monitoring overpower.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電路上の電力量の測定は、電路の状態把
握や過電力時の警報等を行なうために広く行なわれてい
る。2. Description of the Related Art The measurement of the amount of electric power on an electric circuit has been widely performed in order to grasp the state of the electric circuit and to perform an alarm at the time of overpower.
【０００３】また、このような電力量の測定の技術とし
ては、従来、電圧および電流を周波数変換し、その周波
数を積算し、累計することにより積算電力量を算出する
電子式の電力量計が知られている。[0003] As a technique for measuring the electric energy, an electronic watt-hour meter that converts the frequency of a voltage and a current, integrates the frequencies, and accumulates the accumulated energy to calculate an integrated electric energy is known. Are known.
【０００４】また、高調波成分を独立にサンプリング
し、基本成分と並列にこれを処理することによって、電
力量の高調波成分をも検出する技術が知られている。[0004] Further, there is known a technique in which a harmonic component is independently sampled and processed in parallel with a fundamental component to detect a harmonic component of the electric energy.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述した積算電力量を
算出する技術によれば、高調波成分を検出することがで
きないため、高周波電流の増大による障害の発生等の警
報を行なうことができない。According to the above-described technique for calculating the integrated electric energy, it is not possible to detect a harmonic component, so that it is not possible to give an alarm such as occurrence of a failure due to an increase in high-frequency current.
【０００６】一方、基本波成分と高調波成分を並列に処
理する技術によれば、これを処理する装置の構成が複雑
となり、装置の大型化や高価格化を招いてしまう。On the other hand, according to the technology for processing the fundamental wave component and the harmonic component in parallel, the configuration of the device for processing the component becomes complicated, resulting in an increase in the size and cost of the device.
【０００７】そこで、本発明は、簡単な装置構成によっ
て、基本波成分とともに高調波成分をも求めることがで
きる電力量測定装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power measuring device capable of obtaining a harmonic component as well as a fundamental component with a simple device configuration.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的達成のために、
本発明は、被監視電路の電圧および電流を与えられたサ
ンプリング信号のタイミングでサンプリングするサンプ
リング手段と、前記サンプリング手段がサンプリングし
た被監視電路の電圧値および電流値を蓄積する記憶手段
と、前記記憶手段に蓄積された被監視電路の電圧値およ
び電流値より、被監視電路の電力量を演算する処理装置
とを有し、前記処理装置は、被監視電路上の高調波成分
を検出可能なサンプリング周期Ｔ１のサンプリング信号
を、被監視電路上の基本波の周波数の整数倍期間、前記
サンプリング手段に出力し、その後、サンプリング周期
Ｔ１の整数倍のサンプリング周期であって、被監視電路
上の基本波成分を検出可能なサンプリング周期Ｔ２のサ
ンプリング信号を、所定期間前記サンプリング手段に出
力する手段と、前記記憶手段に蓄積されている、サンプ
リング周期Ｔ１のサンプリング信号によって前記サンプ
リング手段でサンプリングされた電流値、電圧値より被
監視電路上のひずみ波電力と被監視電路上の基本波電力
を求める仮電力算出手段と、前記記憶手段に蓄積されて
いる、サンプリング周期Ｔ２のサンプリング信号とサン
プリング周期Ｔ１のサンプリング信号とによって前記サ
ンプリング手段でサンプリングされた電流値、電圧値の
うちの時間間隔Ｔ２毎の電流値、電圧値の積算値を、前
記仮電力量算出手段が求めた基本波電力とひずみ波電力
との比を用いて補正することにより被監視電路上の電力
量を演算する演算手段とを有することを特徴とする電力
量測定装置を提供する。To achieve the above object,
The present invention provides a sampling unit for sampling a voltage and a current of a monitored circuit at a timing of a given sampling signal, a storage unit for accumulating a voltage value and a current value of the monitored circuit sampled by the sampling unit, and A processing unit for calculating the electric energy of the monitored circuit from the voltage value and the current value of the monitored circuit stored in the means, wherein the processing device is capable of detecting a harmonic component on the monitored circuit. A sampling signal having a period T1 is output to the sampling means for an integral multiple of the frequency of the fundamental wave on the monitored circuit. Means for outputting a sampling signal of a sampling period T2 capable of detecting a component to said sampling means for a predetermined period; Temporary power calculation for obtaining the distorted wave power on the monitored circuit and the fundamental wave power on the monitored circuit from the current value and the voltage value sampled by the sampling circuit in accordance with the sampling signal of the sampling period T1 stored in the storage device. means and, stored in the storage means, a current value sampled at the sampling means by the sampling signal of the sampling signal and the sampling period T1 of the sampling period T2, a current value per time interval T2 of the voltage value Calculating means for calculating the electric energy on the monitored electric circuit by correcting the integrated value of the voltage value using the ratio between the fundamental power and the distorted wave power obtained by the temporary electric energy calculating means. The present invention provides an electric energy measuring device characterized by the following.
【０００９】また、本発明は、前記目的達成のために、
このような装置において、前記処理装置に代えて、被監
視電路上の高調波成分を検出可能なサンプリング周期Ｔ
１のサンプリング信号を、被監視電路上の基本波の周波
数の整数倍期間、前記サンプリング手段に出力し、被監
視電路上の基本波成分を検出可能なサンプリング周期Ｔ
２のサンプリング信号を、サンプリング周期Ｔ１のサン
プリング信号を出力する期間を含む所定期間継続的にサ
ンプリング手段に出力する手段と、前記記憶手段に蓄積
されている、サンプリング周期Ｔ１のサンプリング信号
によって前記サンプリング手段でサンプリングされた電
流値、電圧値より被監視電路上のひずみ波電力を求める
手段と、前記記憶手段に蓄積されている、前記サンプリ
ング周期Ｔ１のサンプリング信号を出力した期間中に、
サンプリング周期Ｔ２のサンプリング信号によって前記
サンプリング手段でサンプリングされた電流値、電圧値
より、被監視電路上の基本波電力を求める仮電力算出手
段と、前記記憶手段に蓄積されている、サンプリング周
期Ｔ２のサンプリング信号によって前記サンプリング手
段でサンプリングされた電流値、電圧値の積算値を、前
記各電力算出手段が求めた基本波電力とひずみ波電力と
の比を用いて補正することにより被監視電路上の電力量
を演算する演算手段とを備えた処理装置を用いて構成し
たことを特徴とする電力量測定装置を提供する。[0009] Further, the present invention provides,
In such an apparatus, a sampling period T capable of detecting a harmonic component on the monitored circuit is used instead of the processing apparatus.
1 is output to the sampling means for an integer multiple of the frequency of the fundamental wave on the monitored circuit, and the sampling period T at which the fundamental component on the monitored circuit can be detected.
Means for continuously outputting the second sampling signal to the sampling means for a predetermined period including a period for outputting the sampling signal of the sampling cycle T1, and the sampling means according to the sampling signal of the sampling cycle T1 stored in the storage means. Means for obtaining the distorted wave power on the monitored electric circuit from the current value and the voltage value sampled in the above, and a period in which the sampling signal of the sampling cycle T1 stored in the storage means is output.
A provisional power calculating means for obtaining a fundamental wave power on a monitored circuit from a current value and a voltage value sampled by the sampling means in accordance with the sampling signal of the sampling cycle T2; By correcting the integrated value of the current value and the voltage value sampled by the sampling means by the sampling signal using the ratio between the fundamental wave power and the distorted wave power obtained by each of the power calculation means, the current value on the monitored electric circuit is corrected. Provided is an electric energy measuring device, which is constituted by using a processing device provided with an operation means for calculating an electric energy.
【００１０】[0010]
【作用】本発明に係る電力量測定装置によれば、共通の
サンプリング手段によって、周期Ｔ１のサンプリング
と、周期Ｔ２のサンプリングを行なう。そして、周期Ｔ
１のサンプリングによってサンプリングされた電流値、
電圧値より、前記サンプリング周期Ｔ１のサンプリング
信号を出力した期間における被監視電路上のひずみ波電
力を求めると共に、同期間中に時間間隔Ｔ２毎に前記サ
ンプリング手段でサンプリングされた電流値、電圧値よ
り被監視電路上の基本波電力を求め、時間間隔Ｔ２毎に
前記サンプリング手段でサンプリングされた電流値、電
圧値の積算値を、前記仮電力量算出手段が求めた基本波
電力とひずみ波電力との比を用いて補正することにより
被監視電路上の電力量を演算する。According to the electric energy measuring apparatus of the present invention, the sampling of the period T1 and the sampling of the period T2 are performed by the common sampling means. And the period T
A current value sampled by the sampling of 1;
From the voltage value, the distorted wave power on the monitored circuit during the period in which the sampling signal of the sampling period T1 is output is obtained, and the current value and the voltage value sampled by the sampling means at time intervals T2 during the same period are obtained. The fundamental power on the monitored electric circuit is determined, and the integrated value of the current value and the voltage value sampled by the sampling means at each time interval T2 is calculated using the fundamental power and the distorted wave power determined by the temporary power amount calculating means. The power amount on the monitored electric circuit is calculated by making correction using the ratio of.
【００１１】このように、本発明によれば共通のサンプ
リング手段を用いた簡易な処理により被監視電路上の電
力量を高調波成分を加味して求める。したがい、簡単な
装置構成で実現することができる。As described above, according to the present invention, the electric energy on the monitored electric circuit is obtained by taking into account the harmonic components by simple processing using common sampling means. Accordingly, it can be realized with a simple device configuration.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を電源監視装置への適
用を例にとり説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below by taking an example of application to a power supply monitoring device.
【００１３】本発明に係る電源監視装置１００は、たと
えば、図１に示すように、工場やプラント内に設けられ
る変電器２００毎に設けられており、各変電器２００の
フィ−ダ−の電力量を監視し、異常時には、警報表示を
行なうと共に、工場内通信路５００を介して監視室３０
０の監視装置４００に、これを通知する。A power supply monitoring apparatus 100 according to the present invention is provided for each transformer 200 provided in a factory or plant, for example, as shown in FIG. The amount is monitored, and in the event of an abnormality, an alarm is displayed and the monitoring room 30 is connected via the communication line 500 in the factory.
This is notified to the monitoring apparatus 400 of No. 0.
【００１４】次に、図２に本実施例に係る電源監視装置
１００の構成を示す。Next, FIG. 2 shows the configuration of the power supply monitoring apparatus 100 according to the present embodiment.
【００１５】本実施例では、電源監視装置１００は、三
相３線式電力線の電力を測定監視するものとして説明す
る。In this embodiment, the power supply monitoring apparatus 100 is described as measuring and monitoring the power of a three-phase three-wire power line.
【００１６】図中、１は測定対象である三相３線式電力
線の電圧を取り出す為の変成器（以下、「ＰＴ」言
う）、２はＰＴで得られた電圧をさらに低い電圧におと
す為の内部変成器（以下、「内部ＰＴ」と言う）であ
る。In the figure, reference numeral 1 denotes a transformer (hereinafter referred to as "PT") for extracting a voltage of a three-phase three-wire power line to be measured, and 2 denotes a voltage obtained by the PT to lower the voltage. (Hereinafter referred to as “internal PT”).
【００１７】また、３は測定対象である三相３線式電力
線の電流を取り出す為の変流器（以下、「ＣＴ」と言
う）であり、ＣＴで得られた電流をさらに低い電流にお
とす為の内部変流器（以下、「内部ＣＴ」と言う）であ
る。Reference numeral 3 denotes a current transformer (hereinafter referred to as "CT") for extracting a current of the three-phase three-wire power line to be measured, and reduces the current obtained by CT to a lower current. (Hereinafter referred to as “internal CT”).
【００１８】次に、５は測定対象である三相３線式電力
線の地絡電流を取り出す為の零相変流器（以下、「ＺＣ
Ｔ」と言う）であるここで、内部ＣＴ４と零相変流器Ｚ
ＣＴ５によって得られた電流は電流−電圧変換回路を通
して電圧値に変換される。Next, reference numeral 5 denotes a zero-phase current transformer (hereinafter referred to as "ZC") for extracting the ground fault current of the three-phase three-wire power line to be measured.
T ") where the internal CT4 and the zero-phase current transformer Z
The current obtained by CT5 is converted into a voltage value through a current-voltage conversion circuit.
【００１９】そして、このようにして、ユニット内部に
取り込まれた各交流電圧は増幅回路６により電圧増幅さ
れサンプル・ホールド回路（以下、「ＳＨ回路」と言
う）７により短形波に変換されディジタル変換されやす
い波形となる。Each AC voltage taken into the unit in this manner is amplified by an amplifier circuit 6 and converted into a rectangular wave by a sample-and-hold circuit (hereinafter referred to as an "SH circuit") 7, and is converted into a digital signal. The waveform is easily converted.
【００２０】ただし、実際には、三相３線式電力線を対
象とするので、ＰＴ１、内部ＰＴ２、ＣＴ３、内部ＣＴ
４、増幅回路６、ＳＨ回路７等は、３系統分備えること
になる。However, actually, since the target is a three-phase three-wire power line, PT1, internal PT2, CT3, internal CT
4, the amplification circuit 6, the SH circuit 7, etc. are provided for three systems.
【００２１】一方、中央演算ユニット（以下、「ＣＰ
Ｕ」と言う）８は、前述の交流電圧のうち１つを選択す
る信号を出力し、アナログマルチプレクサ（以下、「Ｍ
ＰＸ」と記す）に伝達し、交流電圧のうち１つを選択す
る。選択された交流電圧はアナログ・ディジタル変換回
路（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と言う）によりディジ
タル変換されバッファ１１を経由し、ＣＰＵ８へと取り
込まれた後、記憶回路（ＲＡＭ）１２に記憶される。On the other hand, a central processing unit (hereinafter referred to as "CP
U) 8 outputs a signal for selecting one of the aforementioned AC voltages, and an analog multiplexer (hereinafter referred to as “M”).
PX ") and select one of the AC voltages. The selected AC voltage is converted into a digital signal by an analog / digital conversion circuit (hereinafter, referred to as an “A / D converter”), passed through a buffer 11 and taken into a CPU 8, and then stored in a storage circuit (RAM) 12. You.
【００２２】ＣＰＵ８は、これら一連の動作を所定の回
数繰り返した後、ＲＡＭ１２に格納したデータを演算処
理し、その結果を、ドライバ１４を介して、表示部（本
実施例では、セブンセグメント発光ダイオード素子を用
いる）１３へと出力し、演算結果（電圧・電流・高調波
電流・地絡電流・有効電力・無効電力・力率・有効電力
量・無効電力量等）を表示する。また、演算結果が異常
を示している場合等は、リレ−１９を介して外部に設け
たランプやブザ−等により警報を行なうと共に、通信ポ
−ト１６に接続されている通信制御装置２０を介して監
視室３００の監視装置４００に、これを通知する。な
お、図中、１７はＣＰＵ８のアドレスによって周辺回路
を選択するためのアドレスデコ−ダ、２１はＣＰＵ８が
実行するプログラムを格納した不揮発性記憶手段ＲＯＭ
（たとえば、ＥＥＰＲＯＭ）である。After repeating these series of operations a predetermined number of times, the CPU 8 performs an arithmetic operation on the data stored in the RAM 12 and outputs the result via a driver 14 to a display unit (in this embodiment, a seven-segment light emitting diode). (Using an element) 13 to display calculation results (voltage, current, harmonic current, ground fault current, active power, reactive power, power factor, active power, reactive power, etc.). If the calculation result indicates an abnormality, an alarm is issued by a lamp, a buzzer or the like provided outside via a relay 19, and the communication control device 20 connected to the communication port 16 is activated. This is notified to the monitoring device 400 in the monitoring room 300 via the communication terminal. In the figure, reference numeral 17 denotes an address decoder for selecting a peripheral circuit according to an address of the CPU 8, and 21 denotes a nonvolatile storage means ROM storing a program to be executed by the CPU 8.
(For example, EEPROM).
【００２３】以下、本実施例に係る電源監視装置１００
の動作について説明する。Hereinafter, the power supply monitoring apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
Will be described.
【００２４】本動作では、高調波成分を検出可能なサン
プリング時間間隔Ｔ１と、基本波成分を検出可能なサン
プリング時間間隔Ｔ２を用いて処理を行なう。ここで、
時間間隔Ｔ２はＴ１の整数倍の時間間隔である。、図３
に、電源監視装置１００のＣＰＵ８がＲＯＭ２１から読
みだしたプログラムに従って行なう電力量演算処理の手
順を示す。In this operation, processing is performed using a sampling time interval T1 at which a harmonic component can be detected and a sampling time interval T2 at which a fundamental component can be detected. here,
The time interval T2 is a time interval that is an integral multiple of T1. , FIG.
2 shows a procedure of a power amount calculation process performed by the CPU 8 of the power supply monitoring device 100 in accordance with the program read from the ROM 21.
【００２５】図示するように、ＣＰＵ８は、処理を開始
するとまず、図３（ａ）のメインフロ−を実行する。こ
のメインフロ−では、まず、内部タイマを時間Ｔ１に設
定し（ステップ３０１）、所定回数Ｍ回タイマ割込み処
理が行なわれるのを待つ（ステップ３０２）。As shown, when starting the processing, the CPU 8 first executes the main flow shown in FIG. In this main flow, first, the internal timer is set to time T1 (step 301), and it is waited that the timer interrupt processing is performed a predetermined number of times M (step 302).
【００２６】一方、この内部タイマによって時間Ｔ１毎
に呼びだされるタイマ割込み処理では、図３（ｂ）に示
すように、各ＳＨ回路７にサンプリングパルスを与え、
ＭＰＸ９を制御し、各交流電圧をバッファ１１を介して
取り込み、ＲＡＭ１２に書き込む（ステップ４０１）。
すなわち、各交流電圧のＲＡＭ１２へのサンプリングを
行なう。また、タイマ割込み処理では、処理毎に処理回
数（サンプリング回数）をカウントし、ＣＰＵ８内のレ
ジスタに設定する（ステップ４０２）。On the other hand, in the timer interrupt processing called by the internal timer at every time T1, as shown in FIG. 3B, a sampling pulse is given to each SH circuit 7.
By controlling the MPX 9, each AC voltage is fetched via the buffer 11 and written into the RAM 12 (step 401).
That is, sampling of each AC voltage to the RAM 12 is performed. In the timer interrupt processing, the number of times of processing (the number of times of sampling) is counted for each processing and set in a register in the CPU 8 (step 402).
【００２７】さて、メインフロ−では、ＣＰＵ８内のレ
ジスタより、タイマ割込み処理がＭ回行なわれたことを
知ると（ステップ３０２）、レジスタのカウント数をリ
セットし、内部タイマＴ２を設定する（ステップ３０
３）。そして、割込み処理Ｔ１により、ＲＡＭ１２中に
サンプリングされた各交流電圧値より、各種計測値（基
本波の電流・電圧・地絡電流等、高調波の電圧・電流・
地絡電流等）を演算し（ステップ３０４）、これより、
この期間における基本波と高調波を含んだ、ひずみ波の
電力Ｗ * と、基本波の電力Ｗ１を算出する（ステップ３
０５）。In the main flow, when it is known from the register in the CPU 8 that the timer interrupt process has been performed M times (step 302), the count of the register is reset and the internal timer T2 is set (step 30).
3). From the AC voltage values sampled in the RAM 12 by the interrupt process T1, various measured values (current, voltage, ground fault current, harmonic voltage, current,
Ground fault current, etc.) (step 304).
The power W * of the distorted wave including the fundamental wave and the harmonics in this period and the power W1 of the fundamental wave are calculated (step 3).
05).
【００２８】次に、ＣＰＵ８は、この間内部タイマＴ２
のタイマ割込みによって呼びだされる割込み処理が所定
回数Ｎ回行なわれるのを待つ（ステップ３０６）。Next, the CPU 8 sets the internal timer T2 during this time.
It waits for the interrupt process called by the timer interrupt to be performed a predetermined number of times N (step 306).
【００２９】一方、メインフロ−のステップ３０４、３
０５の実行期間中に、内部タイマＴ２のタイマ割込みが
あると、ＣＰＵ８は、この内部タイマによって時間Ｔ２
毎に前記図３（ｂ）に示したタイマ割込み処理を実行す
る。On the other hand, steps 304 and 3 of the main flow
When the internal timer T2 interrupts the timer during the execution period of the internal timer T5, the CPU 8 uses the internal timer to execute the time T2.
Each time, the timer interrupt processing shown in FIG. 3B is executed.
【００３０】さて、メインフロ−において、ＣＰＵ８
は、前記レジスタより、タイマ割込み処理がＮ回行なわ
れたことを知ると、レジスタのカウント数をリセットす
る（ステップ３０７）。そして、いままでの時間間隔Ｔ
１およびＴ２によるサンプリングによりＲＡＭ１２中に
サンプリングされた各交流電圧値より、時間間隔Ｔ１お
よびＴ２でサンプリングを行なった総期間における、基
本波の電力の時間間隔Ｔ２毎の各瞬時値Ｗ（ｔ）を算出
する（ステップ３０８）。In the main flow, the CPU 8
When the timer knows from the register that the timer interrupt process has been performed N times, it resets the count of the register (step 307). And the time interval T so far
From the AC voltage values sampled in the RAM 12 by sampling at 1 and T2, the instantaneous value W (t) of the power of the fundamental wave at each time interval T2 in the total period of sampling at the time intervals T1 and T2 is calculated. It is calculated (step 308).
【００３１】そして、こうして得られたＷ * 、Ｗ１の比
を、基本波の電力の各瞬時値Ｗ（ｔ）の積分値にかけ
て、最終的な電力量を算出する（ステップ３０９）。The final power amount is calculated by multiplying the thus obtained ratio of W * and W1 by the integral value of each instantaneous value W (t) of the fundamental wave power (step 309).
【００３２】そして、こうして得られた電力量や、地絡
電流・高調波電流等に基づき、前記表示部１３への表示
や、警報の表示やリレ−１９による警報の出力や監視装
置４００への通知を行ない（ステップ３１０）、ステッ
プ３０１の処理に戻る。Based on the thus obtained electric energy, ground fault current, harmonic current, and the like, the display on the display unit 13, the display of the alarm, the output of the alarm by the relay 19, and the output to the monitoring device 400 are performed. A notification is made (step 310), and the process returns to step 301.
【００３３】さて、このような動作において、ステップ
３０１で設定する時間Ｔ１およびステップ３０２で判定
する回数Ｍと、ステップ３０３で設定する時間Ｔ２およ
びステップ３０６で判定する回数Ｎは、次のように設定
する。Now, in such an operation, the time T1 set in step 301 and the number M determined in step 302, the time T2 set in step 303 and the number N determined in step 306 are set as follows. I do.
【００３４】すなわち、図４に示すように、Ｔ１はタ−
ゲットとする最大次数高調波電流を検出するに足る高周
波数で各種交流電流、電圧をサンプリングできる時間と
し、Ｍは三相３線式電力線上の三相交流電力の本来の
（設計上の）周波数、すなわち基本波の１周期期間、時
間間隔Ｔ１で各種交流電流、電圧をサンプリングする回
数とする。また、Ｔ２およびＮは、三相３線式電力線上
の基本波の周波数の電流、電圧の変動を一定の精度で得
ることのできるサンプリング時間間隔で、三相交流電力
の基本波の周波数の複数の周期期間、各種交流電圧をサ
ンプリングするように設定する。ただし、前述したよう
に時間間隔Ｔ２は、時間間隔Ｔ１の整数倍となるように
取る。That is, as shown in FIG.
It is time to sample various AC currents and voltages at a high frequency enough to detect the maximum order harmonic current to be obtained. M is the original (designed) frequency of the three-phase AC power on the three-phase three-wire power line. That is, the number of times of sampling various AC currents and voltages in one cycle period of the fundamental wave and at the time interval T1. T2 and N are sampling time intervals at which fluctuations in current and voltage at the frequency of the fundamental wave on the three-phase three-wire power line can be obtained with constant accuracy. Are set to sample various AC voltages during the cycle period. However, as described above, the time interval T2 is set to be an integral multiple of the time interval T1.
【００３５】したがい、サンプリングは、図４に示すよ
うに、三相交流電力の基本波の周波数の１周期期間、時
間間隔Ｔ１で行なわれた後、複数周期期間、時間間隔Ｔ
２で行なわれる。また、このシ−ケンスが繰り返され
る。Accordingly, as shown in FIG. 4, sampling is performed at a time interval T1 for one cycle of the frequency of the fundamental wave of the three-phase AC power, and then for a plurality of cycles, a time interval T
2 is performed. This sequence is repeated.
【００３６】なお、このようなサンプリングによって得
られるサンプリング値より、図５に示すように、各サン
プリング点における三相３線式電力線の３電力線の電流
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、電圧Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が求まる。From the sampling values obtained by such sampling, as shown in FIG. 5, the currents I1, I2, I3 and the voltages E1, E2, E3 of the three power lines of the three-phase three-wire power line at each sampling point. Is found.
【００３７】次に、ステップ３０８で行なう、電力の各
瞬時値Ｗ（ｔ）の算出は次のように行なう。すなわち、
この算出には、時間間隔Ｔ２でサンプリングした各交流
電圧値のみならず、先に時間間隔Ｔ１でサンプリングし
た各交流電圧値のうち時間間隔Ｔ２によるサンプリング
に相当するタイミングのサンプリング値も用いるように
する。このようにすることにより、同期間中の高調波電
力により、基本波電力を補正し、最終的な電力量を求め
ることができる。Next, the calculation of each instantaneous value W (t) of the power performed in step 308 is performed as follows. That is,
In this calculation, not only the AC voltage values sampled at the time interval T2 but also the sampling values at the timing corresponding to the sampling at the time interval T2 among the AC voltage values previously sampled at the time interval T1 are used. . In this way, the fundamental power can be corrected based on the harmonic power during the same period, and the final power amount can be obtained.
【００３８】ところで、ＣＰＵ８の能力に余裕がある場
合には、以上の処理は、時間Ｔ１と時間Ｔ２の二つの内
部タイマを同時に用いて次のように行なうようにしても
よい。すなわち、ひずみ波の電力Ｗ * は、時間Ｔ１の内
部タイマを基本波の１周期期間動作させて、この時間Ｔ
１の内部タイマよる割込み処理で得たサンプル値を用い
て求める。そして、時間Ｔ２の内部タイマを時間Ｔ１の
内部タイマが動作している１周期期間を含む複数周期期
間動作させ、時間Ｔ１の内部タイマと並列に動作してい
る１周期期間中に時間Ｔ２の内部タイマによる割込み処
理で得たサンプル値を用いて基本波電力Ｗ１を求める。
また、基本波電力の各瞬時値Ｗ（ｔ）は、時間Ｔ１の内
部タイマと並列に動作している１周期期間を含む複数周
期期間中に時間Ｔ２の内部タイマによる割込み処理で得
たサンプル値を用いて求める。ただし、この場合は、時
間Ｔ１の内部タイマと時間Ｔ２の内部タイマが並列に動
作している１周期期間中において、二つの内部タイマに
よる割込み処理が時間的に衝突しないようにする必要が
ある。If the CPU 8 has sufficient capacity, the above processing may be performed as follows using two internal timers, time T1 and time T2, simultaneously. That is, the power W * of the distorted wave is obtained by operating the internal timer at time T1 for one period of the fundamental wave,
It is obtained by using the sample value obtained by the interrupt processing by the internal timer of No. 1. Then, the internal timer at the time T2 is operated for a plurality of periods including one period during which the internal timer at the time T1 is operating, and the internal timer at the time T2 is operated during the one period operating in parallel with the internal timer at the time T1. The fundamental wave power W1 is obtained using the sample value obtained by the interrupt processing by the timer.
Further, each instantaneous value W (t) of the fundamental wave power is a sample value obtained by interrupt processing by the internal timer at time T2 during a plurality of cycle periods including one cycle period operating in parallel with the internal timer at time T1. Is determined using However, in this case, it is necessary to ensure that the interrupt processing by the two internal timers does not temporally collide during one cycle period in which the internal timer at the time T1 and the internal timer at the time T2 are operating in parallel.
【００３９】なお、このようなひずみ波の電力値の計測
等については、「改訂 交流回路」（東京電気大学出版
局、宇野幸一、磯部直吉著）に詳しい。The measurement of the power value of such a distorted wave is described in detail in “Revised AC Circuit” (published by Tokyo Denki University, Koichi Uno and Naokichi Isobe).
【００４０】以上のように、本実施例によれば、低周波
数サンプリングにより継続的に電力量を求めるので、変
動の大きな負荷に対しても正確に追従して電力量を演算
することができると共に、高周波数サンプリングによ
り、間欠的に波形を蓄積して詳細な周波数分析を行うこ
とができるので、高調波電流についても計測することが
できる。さらに、両周波数によりサンプリングおよび演
算処理を行なう場合に比べ、演算の負荷は大幅に軽減さ
れるので、高能力、高価格のＣＰＵを用いることなく、
積算電力量や、高調波電流以外の前述した各種計測値の
演算も行なうことができる。As described above, according to the present embodiment, since the power amount is continuously obtained by the low frequency sampling, the power amount can be calculated accurately while following a load having a large fluctuation. Since the waveform can be intermittently accumulated by the high-frequency sampling and the detailed frequency analysis can be performed, the harmonic current can also be measured. Furthermore, since the load of computation is greatly reduced as compared with the case where sampling and computation processing are performed using both frequencies, high-performance, high-cost CPUs are not used.
Calculation of the above-described various measured values other than the integrated power amount and the harmonic current can also be performed.
【００４１】また、図２に示したように、本実施例に係
る電源監視装置１００のハ−ドウェア構成は、低周波数
サンプリングにより継続的に電力量のみを監視する場合
と、何ら変わるところはない。As shown in FIG. 2, the hardware configuration of the power supply monitoring apparatus 100 according to the present embodiment is no different from the case where only the electric power is continuously monitored by low frequency sampling. .
【００４２】以上、本発明の一実施例について説明し
た。The embodiment of the present invention has been described above.
【００４３】なお、本実施例では、三相３線式電力線を
測定対象とする場合について説明したが、これ以外の電
力伝送方式による電力線を測定対象とする場合も同様に
実施例することができる。また、本実施例では、変電設
備における電力監視に適用する場合について説明した
が、本実施例は、これ以外の各種用途における電力測定
についても同様に適用することができる。Although the present embodiment has been described with reference to a case where a three-phase three-wire type power line is to be measured, the present invention can be similarly applied to a case where a power line by another power transmission system is to be measured. . Further, in the present embodiment, a case where the present invention is applied to power monitoring in a substation facility has been described, but the present embodiment can be similarly applied to power measurement in various other uses.
【００４４】また、本実施例では、高周波数による（時
間間隔Ｔ１による）サンプリングを基本波の１周期期間
のみ行なったが、複数周期期間行なうしてもよい。In this embodiment, sampling at a high frequency (at the time interval T1) is performed only for one period of the fundamental wave, but may be performed for a plurality of periods.
【００４５】また、本実施例では、高周波数サンプリン
グ期間のサンプリング値より求めた基本波電力と、ひず
み波電力の比を用いたが、高周波数サンプリング期間の
サンプリング値より求めたひずみ波電力と、低周波数サ
ンプリング期間のサンプリング値より求めた基本波電力
もしく高周波数サンプリング期間と低周波数サンプリン
グ期間を合わせた期間のサンプリング値より求めた基本
波電力との比を用いるようにしてもよい。ただし、これ
らの場合の精度は、やや劣化するものと予想される。ま
た、基本波電力と、ひずみ波電力の比によって補正す
る、基本波電力の各電圧、電流の瞬時値は、低周波数サ
ンプリング期間のもののみを用いるようにしても一定の
効果は期待できる。In the present embodiment, the ratio between the fundamental wave power obtained from the sampling value during the high frequency sampling period and the distortion wave power is used. The fundamental power obtained from the sampling value in the low frequency sampling period or the ratio of the fundamental power obtained from the sampling value in the period obtained by combining the high frequency sampling period and the low frequency sampling period may be used. However, the accuracy in these cases is expected to slightly deteriorate. In addition, a certain effect can be expected even if only the instantaneous values of each voltage and current of the fundamental wave power, which are corrected by the ratio between the fundamental wave power and the distorted wave power, use only those in the low frequency sampling period.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、簡単な
装置構成によって、基本波成分とともに高調波成分をも
求めることができる。As described above, according to the present invention, a harmonic component as well as a fundamental component can be obtained with a simple device configuration.
【図１】本発明の実施例に係る電源監視装置を用いた監
視システムを示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a monitoring system using a power supply monitoring device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例に係る電源監視装置の構成を示
すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a power supply monitoring device according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例に係る電力測定動作を示すフロ
−チャ−トである。FIG. 3 is a flowchart showing a power measurement operation according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例に係る電源監視装置のサンプリ
ングタイミングを示すタ−ムチャ−トである。FIG. 4 is a timing chart showing sampling timing of the power supply monitoring device according to the embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施例に係る電源監視装置のサンプリ
ングによって得られる交流電流、交流電圧を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an alternating current and an alternating voltage obtained by sampling of the power supply monitoring device according to the embodiment of the present invention.
１、２ 変成器 ３、４、５ 変流器 ６ 増幅回路 ７ サンプル・ホールド回路 ８ ＣＰＵ ９ アナログマルチプレクサ １０ アナログ・ディジタル変換回路 １１ バッファ １２ ＲＡＭ 1, 2 transformer 3, 4, 5 current transformer 6 amplifier circuit 7 sample and hold circuit 8 CPU 9 analog multiplexer 10 analog / digital conversion circuit 11 buffer 12 RAM
フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼鴨 直大 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社日立製作所 産業機器事業部 内 (72)発明者 後藤 聡子 新潟県北蒲原郡中条町大字富岡46番地１ 株式会社日立製作所 産業機器事業部 内 (56)参考文献 特開 昭63−221258（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 21/00 - 22/00 G01R 11/00 - 11/66 Continuing on the front page (72) Inventor ▲ Taka ▼ Naohiro Kamo 46-1 Tomioka, Nakajo-cho, Kitakanbara-gun, Niigata Prefecture Industrial Machinery Division, Hitachi, Ltd. 46-1 Hitachi Industrial Equipment Division (56) References JP-A-63-221258 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 21/00-22 / 00 G01R 11/00-11/66
Claims (3)
サンプリング信号のタイミングでサンプリングするサン
プリング手段と、 前記サンプリング手段がサンプリングした被監視電路の
電圧値および電流値を蓄積する記憶手段と、 前記記憶手段に蓄積された被監視電路の電圧値および電
流値より、被監視電路の電力量を演算する処理装置とを
有し、 前記処理装置は、 被監視電路上の高調波成分を検出可能なサンプリング周
期Ｔ１のサンプリング信号を、被監視電路上の基本波の
周波数の整数倍期間、前記サンプリング手段に出力し、
その後、サンプリング周期Ｔ１の整数倍のサンプリング
周期であって、被監視電路上の基本波成分を検出可能な
サンプリング周期Ｔ２のサンプリング信号を、所定期間
前記サンプリング手段に出力する手段と、 前記記憶手段に蓄積されている、サンプリング周期Ｔ１
のサンプリング信号によって前記サンプリング手段でサ
ンプリングされた電流値、電圧値より被監視電路上のひ
ずみ波電力と被監視電路上の基本波電力を求める仮電力
算出手段と、 前記記憶手段に蓄積されている、サンプリング周期Ｔ２
のサンプリング信号とサンプリング周期Ｔ１のサンプリ
ング信号とによって前記サンプリング手段でサンプリン
グされた電流値、電圧値のうちの時間間隔Ｔ２毎の電流
値、電圧値の積算値を、前記仮電力算出手段が求めた基
本波電力とひずみ波電力との比を用いて補正することに
より被監視電路上の電力量を演算する演算手段とを有す
ることを特徴とする電力量測定装置。1. Sampling means for sampling the voltage and current of a monitored circuit at the timing of a given sampling signal; storage means for accumulating the voltage and current values of the monitored circuit sampled by the sampling means; A processing unit for calculating the electric energy of the monitored circuit from the voltage value and the current value of the monitored circuit stored in the storage unit, wherein the processing device can detect a harmonic component on the monitored circuit. Outputting a sampling signal of the sampling period T1 to the sampling means for an integral multiple of the frequency of the fundamental wave on the monitored electric circuit;
Then, a means for outputting a sampling signal of a sampling period T2, which is a sampling period that is an integral multiple of the sampling period T1 and capable of detecting a fundamental wave component on the monitored circuit, to the sampling means for a predetermined period; The accumulated sampling period T1
Temporary power calculating means for obtaining the distorted wave power on the monitored circuit and the fundamental wave power on the monitored circuit from the current value and the voltage value sampled by the sampling means in accordance with the sampling signal, and stored in the storage means. , Sampling period T2
The temporary power calculating means determines the integrated value of the current value and the voltage value at each time interval T2 of the current value and the voltage value sampled by the sampling means by the sampling signal of the sampling period T1 and the sampling signal of the sampling period T1. A power calculating device for calculating the power on the monitored circuit by correcting using a ratio between the fundamental wave power and the distortion wave power.
サンプリング信号のタイミングでサンプリングするサン
プリング手段と、 前記サンプリング手段がサンプリングした被監視電路の
電圧値および電流値を蓄積する記憶手段と、 前記記憶手段に蓄積された被監視電路の電圧値および電
流値より、被監視電路の電力量を演算する処理装置とを
有し、 前記処理装置は、 被監視電路上の高調波成分を検出可能なサンプリング周
期Ｔ１のサンプリング信号を、被監視電路上の基本波の
周波数の整数倍期間、前記サンプリング手段に出力し、
被監視電路上の基本波成分を検出可能なサンプリング周
期Ｔ２のサンプリング信号を、サンプリング周期Ｔ１の
サンプリング信号を出力する期間を含む所定期間継続的
にサンプリング手段に出力する手段と、 前記記憶手段に蓄積されている、サンプリング周期Ｔ１
のサンプリング信号によって前記サンプリング手段でサ
ンプリングされた電流値、電圧値より被監視電路上のひ
ずみ波電力を求める手段と、前記記憶手段に蓄積されて
いる、前記サンプリング周期Ｔ１のサンプリング信号を
出力した期間中に、サンプリング周期Ｔ２のサンプリン
グ信号によって前記サンプリング手段でサンプリングさ
れた電流値、電圧値より、被監視電路上の基本波電力を
求める仮電力算出手段と、 前記記憶手段に蓄積されている、サンプリング周期Ｔ２
のサンプリング信号によって前記サンプリング手段でサ
ンプリングされた電流値、電圧値の積算値を、前記各電
力算出手段が求めた基本波電力とひずみ波電力との比を
用いて補正することにより被監視電路上の電力量を演算
する演算手段とを有することを特徴とする電力量測定装
置。2. Sampling means for sampling the voltage and current of the monitored circuit at the timing of a given sampling signal; storage means for accumulating the voltage value and current value of the monitored circuit sampled by the sampling means; A processing unit for calculating the electric energy of the monitored circuit from the voltage value and the current value of the monitored circuit stored in the storage unit, wherein the processing device can detect a harmonic component on the monitored circuit. Outputting a sampling signal of the sampling period T1 to the sampling means for an integral multiple of the frequency of the fundamental wave on the monitored electric circuit;
Means for continuously outputting a sampling signal of a sampling period T2 capable of detecting a fundamental wave component on the monitored electric circuit to the sampling means for a predetermined period including a period of outputting the sampling signal of the sampling cycle T1, and accumulating in the storage means Sampling period T1
Means for obtaining the distorted wave power on the monitored circuit from the current value and the voltage value sampled by the sampling means according to the sampling signal, and the period during which the sampling signal of the sampling period T1 stored in the storage means is output. A temporary power calculating means for obtaining a fundamental power on the monitored circuit from a current value and a voltage value sampled by the sampling means in response to a sampling signal of a sampling cycle T2; Period T2
By correcting the integrated value of the current value and the voltage value sampled by the sampling means by the sampling signal of the above using the ratio between the fundamental wave power and the distorted wave power obtained by each of the power calculation means, And a calculating means for calculating the amount of power.
路上の基本波の周波数の整数倍期間、被監視電路上の高
調波成分を検出可能なサンプリング周期Ｔ１でサンプリ
ングするステップと、 被監視電路の電圧および電流を、被監視電路上の基本波
成分を検出可能なサンプリング周期Ｔ２でサンプリング
すると共に、当該サンプリングの合間に、サンプリング
周期Ｔ１でサンプリングした電圧、電流値より、被監視
電路上の高調波成分を求めるステップと、 サンプリングされた電圧、電流値のうちの時間間隔Ｔ２
毎の電圧、電流値より被監視電路上の基本波成分を求め
るステップとを有することを特徴とする電力測定方法。3. A step of sampling the voltage and current of the monitored circuit at an integer multiple of the frequency of the fundamental wave on the monitored circuit at a sampling period T1 capable of detecting a harmonic component on the monitored circuit. The voltage and current of the monitoring circuit are sampled at a sampling period T2 at which the fundamental wave component on the monitored circuit can be detected, and between the sampling, the voltage and current sampled at the sampling period T1 are used. Obtaining a harmonic component of the time interval T2 of the sampled voltage and current values
Obtaining a fundamental wave component on the monitored electric circuit from each voltage and current value.
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|---|---|---|---|
| JP01945694A JP3205451B2 (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Electric energy measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP5581165B2 (en) * | 2010-10-05 | 2014-08-27 | 横河電機株式会社 | Power measuring device |
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