JP6059751B2 - Phase calibration device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば電力測定技術分野において、測定した電流波形を電圧波形と同期可能にする位相較正装置に関する。 The present invention relates to a phase calibration apparatus that can synchronize a measured current waveform with a voltage waveform, for example, in the field of power measurement technology.
近年、一般家庭だけでなく工場や店舗などでも電力コストの削減が強く望まれている。工場や店舗などでは、一般家庭に比べて電力にかかる費用は大きく、その見える化や省エネのための技術への関心はより高い。現在の家庭向けに普及しているシステムでは、電流波形のみを測定し、電圧波形を見込みで推定して、それらから電力などを算出している。 In recent years, reduction of electric power cost is strongly desired not only in general households but also in factories and stores. In factories and stores, the cost of electricity is larger than that of ordinary households, and interest in visualization and energy-saving technologies is higher. In a system that is widely used for households at present, only the current waveform is measured, the voltage waveform is estimated with the expectation, and the power is calculated from them.
一方、工場や店舗などの電力契約では、一般に力率割引が適用されており、使用する電力機器が一般的に力率８５％以上で割引対象となる。力率は電力機器だけでなく、使用環境によっても変化するため、使用環境下で力率を計測して力率の低い機器を把握することは、具体的な力率改善を図ってコストカットを達成するために極めて重要である。しかし、電流のみを非接触で測定する従来の家庭向けの見える化システムでは精度良く力率を計測することはできなかった。そのため、分電盤を全て交換したり、電圧を接触で取得したりすることで電力を高精度に測定するようなサービスも存在するが、これらは電気工事士のような有資格者による分電盤の工事を要することが導入の障壁となっている。 On the other hand, power factor discounts are generally applied to power contracts for factories, stores, etc., and power devices to be used are generally discounted when the power factor is 85% or more. The power factor varies depending not only on the power equipment but also on the usage environment. Therefore, measuring the power factor under the usage environment to understand the equipment with a low power factor can be used to reduce costs by specifically improving the power factor. It is extremely important to achieve. However, a conventional visualization system for homes that measures only current in a non-contact manner cannot accurately measure the power factor. For this reason, there are services that measure the power with high accuracy by exchanging all the distribution boards or acquiring the voltage by contact. The construction of the panel is a barrier to introduction.
また、電流波形を測定し、家庭内などでの電力の詳細な見える化を行うシステムも研究開発がなされているが（非特許文献１参照）、この場合にも電流波形を測定する際に電圧との位相関係を把握する（校正する）ことが重要になっている。 In addition, a system that measures current waveforms and visualizes the details of electric power in the home has been researched and developed (see Non-Patent Document 1). In this case as well, voltage is measured when measuring current waveforms. It is important to understand (calibrate) the phase relationship between
この問題を解決するために、電圧を非接触で測定し電流との位相関係を取得するものが発明されている。これは、被測定電圧が印加されている電線と円筒形の電極を容量性結合して電圧を測定するものである。実際の被測定電圧と電圧計で測定される電圧との関係は、電線−電極間の静電容量と電圧計の入力インピーダンスとに基づく関係式によって規定されるので、その関係式に基づき測定された電圧から実際の被測定電圧を精度の良く計測することができる。 In order to solve this problem, an invention has been invented that measures a voltage in a non-contact manner and obtains a phase relationship with a current. In this method, a voltage is measured by capacitively coupling an electric wire to which a voltage to be measured is applied and a cylindrical electrode. The relationship between the actual voltage to be measured and the voltage measured by the voltmeter is defined by the relational expression based on the capacitance between the wire and the electrode and the input impedance of the voltmeter. The actual measured voltage can be measured with high accuracy from the measured voltage.
しかしながら、電線と電圧センサの間の容量性結合を用いて電圧を測定した場合、電圧センサに発生する電位は実際に電線間に発生する電圧に比べて一定の遅延が生じるため、この位相ずれを補正する必要があるという課題があった。 However, when measuring the voltage using capacitive coupling between the wire and the voltage sensor, the potential generated in the voltage sensor has a certain delay compared to the voltage actually generated between the wires. There was a problem that it was necessary to correct.
図５に、分電盤２００において従来の非接触型電流・電圧測定装置３００を用いて電流および電圧を非接触で測定した場合の電流と電圧との関係を示す。測定された電圧の位相はずれているため、位相ずれのある電圧と位相ずれのない電流とを正確に対応づけることができない。従来は、この一定の位相ずれを予め純抵抗を負荷とした測定などによって測定して把握し、補正していた。 FIG. 5 shows the relationship between current and voltage when current and voltage are measured in a non-contact manner using a conventional non-contact current / voltage measuring device 300 in the distribution board 200. Since the measured voltage is out of phase, it is not possible to accurately associate a voltage having a phase shift with a current having no phase shift. Conventionally, this constant phase shift has been measured and grasped in advance by measurement using a pure resistance as a load.
このように従来は、電流と電圧との間の位相関係を把握するのは容易ではなく、利便性を犠牲にして電圧を接触で取得して精度良く測定するか、電圧の精度を犠牲にして力率を推定するなどの方法が取られていた。 Thus, in the past, it was not easy to grasp the phase relationship between current and voltage, and at the expense of convenience, the voltage was acquired by contact and measured accurately, or at the expense of voltage accuracy. Methods such as estimating the power factor were taken.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電圧と同期したパルス電流を電流に重畳することで、測定した電流波形を電圧波形と同期可能にする位相較正装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to provide a phase that makes it possible to synchronize the measured current waveform with the voltage waveform by superimposing the pulse current synchronized with the voltage on the current. It is to provide a calibration device.
上記の課題を解決するために、本発明は、請求項１に記載のように、位相較正装置であって、接続先の電圧と位相同期したパルス電流を生成し、前記パルス電流を前記接続先の電流に重畳するパルス電流生成器と、前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、前記測定された電流から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、前記パルス位相検出器で検出された前記パルス電流に基づき前記測定された電流に位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、を備えたことを特徴する。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a phase calibration apparatus according to claim 1, wherein a pulse current that is phase-synchronized with a voltage at a connection destination is generated, and the pulse current is generated at the connection destination. A pulse current generator for superimposing the pulse current, a current sensor for measuring the current superimposed with the pulse current, a pulse phase detector for detecting the pulse current from the measured current, and the pulse phase detector And a simulated voltage waveform generator that generates a voltage waveform with a predetermined amplitude that is phase-synchronized with the measured current based on the detected pulse current.
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の位相較正装置において、前記模擬電圧波形生成器は、前記重畳したパルス電流に基づいて前記測定された電流に対する前記電圧波形の位相原点を算出し、前記算出された位相原点を持つ正弦波と前記予め定められた電圧振幅との積を前記電圧波形とすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the phase calibration device according to the first aspect, the simulated voltage waveform generator calculates a phase origin of the voltage waveform with respect to the measured current based on the superimposed pulse current. A product of the sine wave having the calculated phase origin and the predetermined voltage amplitude is defined as the voltage waveform.
請求項３に記載の発明は、位相較正装置であって、接続先の電圧と位相同期したパルス電流を生成し、前記パルス電流を接続先の電流に重畳するパルス電流生成器と、前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、前記電圧を測定する電圧センサと、前記測定された電圧のゼロクロスをトリガとして前記測定された電流の電流波形を測定する電流波形測定器と、前記測定された電流波形から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、前記電流波形測定器において電流の測定を開始してから前記パルス電流を検出するまでの時間を位相遅延情報として記録するパルス位相記憶装置と、前記測定された電流波形および前記位相遅延情報に基づき、位相較正された電流波形を生成する位相較正電流波形作成装置と、前記測定された電圧とゼロクロスが一致し、位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、を備えたことを特徴する。 The invention according to claim 3 is a phase calibration device that generates a pulse current that is phase-synchronized with a connection destination voltage and superimposes the pulse current on the connection destination current, and the pulse current. A current sensor that measures a current superimposed on the voltage, a voltage sensor that measures the voltage, a current waveform measuring instrument that measures a current waveform of the measured current using a zero cross of the measured voltage as a trigger, and the measurement A pulse phase detector that detects the pulse current from the measured current waveform, and a pulse phase storage that records the time from when the current waveform measurement is started until the pulse current is detected as phase delay information An apparatus, a phase calibration current waveform generating apparatus that generates a phase-calibrated current waveform based on the measured current waveform and the phase delay information, and the measured Match the voltage zero-crossing and phase synchronization, features and simulated voltage waveform generator for generating the amplitude of the voltage waveform predetermined to be provided with.
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の位相較正装置において、前記パルス電流生成器は、前記接続先の電圧を入力電圧として０Ｖと比較することで前記入力電圧のゼロクロスで転位する方形波を生成し、前記生成した方形波を微分して前記パルス電流の波形を形成することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the phase calibration device according to any one of the first to third aspects, the pulse current generator compares the input voltage by comparing the voltage at the connection destination with 0 V as the input voltage. A square wave that displaces at zero crossing is generated, and the generated square wave is differentiated to form the pulse current waveform.
請求項５に記載の発明は、電力・力率計測装置であって、請求項１乃至４のいずれかに記載の位相較正装置と、前記位相較正装置で測定又は生成された電流波形及び電圧波形に基づき、電力及び／又は力率を計算する電力・力率計算器と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a power / power factor measurement device, the phase calibration device according to any one of claims 1 to 4, and a current waveform and a voltage waveform measured or generated by the phase calibration device. And a power / power factor calculator for calculating power and / or power factor.
請求項６に記載の発明は、同期波形生成器であって、電圧と位相同期したパルス電流が重畳された電流を測定し、前記重畳されたパルス電流に基づき前記測定された電流に位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する同期波形生成器であって、前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、前記測定された電流から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、前記パルス位相検出器で検出された前記パルス電流に基づいて前記測定された電流に対する前記電圧波形の位相原点を算出し、前記算出された位相原点を持つ正弦波と前記予め定められた電圧振幅との積を前記電圧波形として生成する模擬電圧波形生成器と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is a synchronous waveform generator that measures a current on which a pulse current phase-synchronized with a voltage is superimposed, and is phase-synchronized with the measured current based on the superimposed pulse current A synchronous waveform generator for generating a voltage waveform having a predetermined amplitude, a current sensor for measuring a current on which the pulse current is superimposed, and a pulse phase detection for detecting the pulse current from the measured current And a phase origin of the voltage waveform for the measured current based on the pulse current detected by the pulse phase detector, and a sine wave having the calculated phase origin and the predetermined And a simulated voltage waveform generator for generating a product of a voltage amplitude as the voltage waveform.
請求項７に記載の発明は、同期波形生成器であって、電圧及び前記電圧と位相同期したパルス電流が重畳された電流を測定し、前記測定された電流の位相を、前記重畳されたパルス電流に基づき前記測定された電圧に位相同期するよう補正された前記測定された電流の電流波形を生成する同期波形生成器であって、前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、前記電圧を測定する電圧センサと、前記測定された電圧のゼロクロスをトリガとして前記測定された電流の電流波形を測定する電流波形測定器と、前記測定された電流波形から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、前記検出されたパルス電流の検出時刻を位相遅延情報として記録するパルス位相記憶装置と、前記測定された電流波形および前記位相遅延情報に基づき、位相較正された電流波形を生成する位相較正電流波形作成装置と、前記測定された電圧とゼロクロスが一致し、位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、を備えたことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a synchronous waveform generator that measures a voltage and a current on which a pulse current that is phase-synchronized with the voltage is superimposed, and determines the phase of the measured current as the superimposed pulse. A synchronous waveform generator that generates a current waveform of the measured current that is corrected to be phase-synchronized with the measured voltage based on a current, the current sensor measuring the current on which the pulse current is superimposed; A voltage sensor for measuring the voltage; a current waveform measuring device for measuring a current waveform of the measured current using a zero cross of the measured voltage as a trigger; and a pulse for detecting the pulse current from the measured current waveform A phase detector, a pulse phase storage device that records the detection time of the detected pulse current as phase delay information, the measured current waveform and the phase delay information And a phase calibration current waveform generator for generating a phase calibrated current waveform, and a simulated voltage waveform generator for generating a voltage waveform of a predetermined amplitude in which the measured voltage and the zero cross match and are in phase synchronization And.
本発明では、コンセントから接触で入力した電圧に同期したパルス電流を生成し、電圧の位相情報を含むパルス電流を分電盤に流れる電流に重畳することで、非接触での電流波形の測定結果のみから、有資格者による電気工事を行うことなく簡便に電流と同期した電圧波形を生成することができるようになる。そのため、分電盤の工事のように施工に資格が必要であったり、危険な作業を伴ったりすることなく、電力や力率をより高精度に計測することが可能になる。 In the present invention, a pulse current synchronized with the voltage input by contact from the outlet is generated, and the pulse current including the phase information of the voltage is superimposed on the current flowing through the distribution board, thereby measuring the current waveform in a non-contact manner. Thus, a voltage waveform synchronized with the current can be easily generated without performing electrical work by a qualified person. Therefore, it is possible to measure the power and the power factor with higher accuracy without requiring qualification for construction as in the construction of the distribution board or without accompanying dangerous work.
また、電源電圧との位相関係が明確な電流波形が必要となる非侵入型モニタリングシステムにも応用が効き、容易に消費電力の総量のみならず内訳までを推定する装置としても利用することができるようになる。 It can also be applied to non-intrusive monitoring systems that require a current waveform with a clear phase relationship with the power supply voltage, and can be used as a device that easily estimates not only the total power consumption but also the breakdown. It becomes like this.
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係る位相較正装置を利用した電力・力率計測装置の構成を示す。電力・力率計測装置は、パルス電流生成器１１０と、電流センサ１２１、およびパルス位相検出器１２２を備えた位相検出器１２０、模擬電圧波形生成器１３０、ならびに電力・力率計算器１４０からなる。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration of a power / power factor measurement apparatus using the phase calibration apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The power / power factor measurement apparatus includes a pulse current generator 110, a phase detector 120 including a current sensor 121 and a pulse phase detector 122, a simulated voltage waveform generator 130, and a power / power factor calculator 140. .
パルス電流生成器１１０は、分電盤２００に設置された分岐ブレーカー、または分岐ブレーカーに接続されたコンセントに接続する。分岐ブレーカーに接続する場合はパルス電流生成器１１０を予め内蔵した分岐ブレーカーを分電盤２００に設置してもよく、コンセントに設置する場合はコンセントと負荷２１０のプラグとの間に設置してもよい。パルス電流生成器１１０は、電源電圧と一定の位相関係を持った、例えば電源電圧のピークまたはゼロクロス等と同期した、容易に識別可能なパルス電流を分電盤２００に流れる電流に重畳する。 The pulse current generator 110 is connected to a branch breaker installed in the distribution board 200 or an outlet connected to the branch breaker. When connecting to a branch breaker, a branch breaker with a built-in pulse current generator 110 may be installed on the distribution board 200. When installing on a power outlet, it may be installed between the outlet and the load 210 plug. Good. The pulse current generator 110 superimposes an easily identifiable pulse current having a certain phase relationship with the power supply voltage, for example, synchronized with the peak of the power supply voltage or zero crossing, on the current flowing through the distribution board 200.
図２に、パルス電流生成器１１０の構成例を示す。比較器１１１を入力電圧と０Ｖとを比較するゼロクロスコンパレータとし、電源電圧のゼロクロス点で転位する方形波を生成させる。この方形波を微分回路１１２に入力することで電源電圧のゼロクロス点に同期したパルスを生成することができる。尚、比較器１１１と微分回路１１２との間に遅延回路を挿入することで方形波の転位位置を任意にシフトさせることができ、電源電圧のピークに同期したパルスを生成することもできる。 FIG. 2 shows a configuration example of the pulse current generator 110. The comparator 111 is a zero-cross comparator that compares the input voltage with 0 V, and generates a square wave that shifts at the zero-cross point of the power supply voltage. By inputting this square wave to the differentiating circuit 112, a pulse synchronized with the zero cross point of the power supply voltage can be generated. Note that by inserting a delay circuit between the comparator 111 and the differentiating circuit 112, the dislocation position of the square wave can be arbitrarily shifted, and a pulse synchronized with the peak of the power supply voltage can also be generated.
位相検出器１２０、模擬電圧波形生成器１３０、電力・力率計算器１４０は、分電盤２００に設置され、複数の分岐ブレーカー２０２と接続された主開閉器２０１を流れる電流を非接触型の電流センサ１２１で測定し、パルス位相検出器１２２でパルス電流生成器１１０によって重畳されたパルス電流を検出する。図３に、電圧のピークに同期したパルス電流に基づく、電流と電圧との位相同期を示す。パルスが電圧のピークにあわせて発生するようにしていれば、例えば電源電圧の周波数が５０Ｈｚの場合１周期が２０ｍｓであるので、パルスを検出した時点から５ｍｓ前、あるいは１５ｍｓ秒後が電圧を正弦波で表した時の位相原点となる。模擬電圧波形生成器１３０は、このようにして電流波形に対して位相原点を設定した正弦波に電圧振幅を掛けたものを電圧波形として電力・力率計算器に１４０に出力する。尚、本実施形態では、位相検出器１２０と模擬電圧波形生成器１３０とを合わせて同期波形生成器と呼ぶものとする。 The phase detector 120, the simulated voltage waveform generator 130, and the power / power factor calculator 140 are installed in the distribution board 200, and the current flowing through the main switch 201 connected to the plurality of branch breakers 202 is a non-contact type. The pulse current is measured by the current sensor 121, and the pulse current superimposed by the pulse current generator 110 is detected by the pulse phase detector 122. FIG. 3 shows phase synchronization of current and voltage based on a pulse current synchronized with a voltage peak. If the pulse is generated in accordance with the voltage peak, for example, if the frequency of the power supply voltage is 50 Hz, one cycle is 20 ms, so the voltage is sine 5 ms before or 15 ms after the pulse is detected. This is the phase origin when expressed in waves. The simulated voltage waveform generator 130 outputs, to the power / power factor calculator 140, a voltage waveform obtained by multiplying the current waveform by a sine wave with the phase origin set and the voltage amplitude. In the present embodiment, the phase detector 120 and the simulated voltage waveform generator 130 are collectively referred to as a synchronous waveform generator.
電力・力率計算器１４０は、電流センサ１２１から出力された電流波形と模擬電圧波形生成器１３０から出力された電圧波形とに基づき、電力および力率を計算する。尚、電力および力率を計算する前に、電流波形から重畳したパルス電流を取り除く処理をしても良い。 The power / power factor calculator 140 calculates power and power factor based on the current waveform output from the current sensor 121 and the voltage waveform output from the simulated voltage waveform generator 130. In addition, before calculating electric power and a power factor, you may perform the process which removes the superimposed pulse current from a current waveform.
例えば電源電圧の周波数が５０Ｈｚの場合、電流を１周期分、２０ｍｓ測定した時に、パルスが１７ｍｓに観測された場合、その５ｍｓ前が電圧のピークに対応する位相位置となるため、１７−５＝１２ｍｓが原点となるようにすると、 For example, when the frequency of the power supply voltage is 50 Hz and the pulse is observed at 17 ms when the current is measured for one cycle for 20 ms, the phase position corresponding to the voltage peak is 5 ms before, so that 17−5 = If 12ms is the origin,
補正した電圧 Corrected voltage
を模擬電圧とすることで、電力や力率をより精度良く求めることができる。 By using as a simulated voltage, the power and power factor can be obtained more accurately.
電力Ｐを計算する際には、測定された電流波形と模擬電圧との積を積分、すなわち When calculating the power P, the product of the measured current waveform and the simulated voltage is integrated, that is,
とすればよい。
力率ｃｏｓθを計算する際には電流ｉ（ｔ）と電圧ｖ（ｔ）のそれぞれの実効値
And it is sufficient.
When calculating the power factor cos θ, each effective value of the current i (t) and the voltage v (t)
を計算し、 Calculate
と容易に計算することができる。ここで、Ｔは周期、ｔは時間、Ｎは１周期におけるサンプリング数、ｎはサンプリング番号である。 And can be calculated easily. Here, T is a period, t is time, N is the number of samplings in one period, and n is a sampling number.
このように本発明によって、電力や力率を正しく計算することができるようになる。 Thus, according to the present invention, power and power factor can be calculated correctly.
（実施形態２）
図４に、本発明の実施形態２に係る位相較正装置を利用した電力・力率計測装置の構成を示す。本発明の実施形態２に係る位相検出器１５０は、電流センサ１５１、電圧センサ１５２、電流波形測定器１５３、パルス位相検出器１５４、およびパルス位相記憶装置１５５を備える。これに加え、位相較正電流波形作成装置１６０、および、実施形態１と同様に模擬電圧波形生成器１３０、電力・力率計算器１４０を備える。但し、模擬電圧波形生成器１３０は、電圧センサ１５２で測定された電圧とゼロクロス点が一致し、同位相となるよう模擬電圧波形を生成する。尚、本実施形態においても実施形態１と同様に、位相検出器１４０と模擬電圧波形生成器１３０とを合わせて同期波形生成器と呼ぶものとする。
(Embodiment 2)
FIG. 4 shows a configuration of a power / power factor measurement apparatus using the phase calibration apparatus according to the second embodiment of the present invention. The phase detector 150 according to the second embodiment of the present invention includes a current sensor 151, a voltage sensor 152, a current waveform measuring device 153, a pulse phase detector 154, and a pulse phase storage device 155. In addition, a phase calibration current waveform creation device 160, a simulated voltage waveform generator 130, and a power / power factor calculator 140 are provided as in the first embodiment. However, the simulated voltage waveform generator 130 generates a simulated voltage waveform so that the voltage measured by the voltage sensor 152 matches the zero cross point and has the same phase. In the present embodiment, as in the first embodiment, the phase detector 140 and the simulated voltage waveform generator 130 are collectively referred to as a synchronous waveform generator.
実施形態２では、電流センサ１５１で電流波形を測定するのに加えて、主開閉器２０１から負荷側に出ている電線と容量性結合した非接触プローブを用いて電圧を測定する非接触型の電圧センサ１５２で電圧も測定する。 In the second embodiment, in addition to measuring a current waveform with the current sensor 151, a non-contact type that measures a voltage using a non-contact probe capacitively coupled to an electric wire extending from the main switch 201 to the load side. The voltage is also measured by the voltage sensor 152.
電流波形測定器１５３は、電圧センサ１５２の測定結果に基づき、電圧のゼロクロス点の信号をトリガとして電流波形を測定する。パルス位相検出器１５４が、電流に印加されたパルスを電流波形から検出した場合、電流の測定開始からパルスの発生までの時間を位相遅延情報としてパルス位相記憶装置１５５に記録する。 Based on the measurement result of the voltage sensor 152, the current waveform measuring instrument 153 measures the current waveform using the voltage zero cross point signal as a trigger. When the pulse phase detector 154 detects a pulse applied to the current from the current waveform, the time from the start of current measurement to the generation of the pulse is recorded in the pulse phase storage device 155 as phase delay information.
位相較正電流波形作成装置１６０は、パルス位相記憶装置１５５から位相遅延情報を取得し、位相遅延情報に基づき電流波形測定器１５３で測定された電流波形に対して位相較正を行い、位相較正された電流波形を作成する。 The phase calibration current waveform creation device 160 acquires phase delay information from the pulse phase storage device 155, performs phase calibration on the current waveform measured by the current waveform measuring device 153 based on the phase delay information, and is phase calibrated. Create a current waveform.
尚、位相較正電流波形作成装置１６０は、パルス位相記憶装置１５５から位相遅延情報が取得できない、又は位相遅延情報が更新されていない場合、位相較正電流波形作成装置１６０が保持する位相遅延情報に基づき位相較正された電流波形を作成する。 The phase calibration current waveform creation device 160 is based on the phase delay information held by the phase calibration current waveform creation device 160 when the phase delay information cannot be acquired from the pulse phase storage device 155 or the phase delay information has not been updated. Create a phase-calibrated current waveform.
電力・力率計算器１４０は、位相較正電流波形作成装置１６０から出力された電流波形と模擬電圧波形生成器１３０から出力された電圧波形とに基づき、電力および力率を計算する。尚、電力および力率を計算する前に、電流波形から重畳したパルス電流を取り除く処理をしても良い。 The power / power factor calculator 140 calculates power and power factor based on the current waveform output from the phase calibration current waveform generator 160 and the voltage waveform output from the simulated voltage waveform generator 130. In addition, before calculating electric power and a power factor, you may perform the process which removes the superimposed pulse current from a current waveform.
実施形態２では、従来技術の説明の際に述べたように、電圧センサ１５２に発生する電位は実際に電線間に発生する電圧に比べて一定の遅延を持ち、その遅延量は電線の太さや電線材料など設置する場所、設置の仕方によって変化するが、設置後にはほぼ一定とみなすことが可能である。そのため、その電圧センサ１５２のゼロクロス点をトリガに電流波形を測定した場合、電流波形には環境の変化がなければ常に一定の位相遅延が発生することになる。 In the second embodiment, as described in the description of the prior art, the potential generated in the voltage sensor 152 has a certain delay compared to the voltage actually generated between the wires. Although it varies depending on the place of installation and the manner of installation, such as the wire material, it can be considered almost constant after installation. Therefore, when the current waveform is measured using the zero cross point of the voltage sensor 152 as a trigger, a constant phase delay always occurs unless the current waveform changes in the environment.
そのため、パルス電流がゼロクロスに対応して生成されている場合、電圧センサ１５２で測定された電圧のゼロクロスと比較することで、測定された電圧の位相ずれを測定すれば、容易に電流波形の位相遅延を補正することができる。補正後は、環境変化がなければパルス電流生成器１１０を取り外すことができる。 Therefore, when the pulse current is generated corresponding to the zero cross, the phase of the current waveform can be easily determined by measuring the phase shift of the measured voltage by comparing with the zero cross of the voltage measured by the voltage sensor 152. The delay can be corrected. After correction, the pulse current generator 110 can be removed if there is no environmental change.
１１０ パルス電流生成器
１１１ 比較器
１１２ 微分回路
１２０、１５０ 位相検出器
１２１、１５１ 電流センサ
１２２、１５４ パルス位相検出器
１３０ 模擬電圧波形生成器
１４０ 電力・力率計算器
１５２ 電圧センサ
１５３ 電流波形測定器
１５５ パルス位相記憶装置
１６０ 位相較正電流波形作成装置
２００ 分電盤
２０１ 主開閉器
２０２ 分岐ブレーカー
２１０ 負荷
２２０ 交流電源
３００ 非接触型電流・電圧測定装置
110 Pulse Current Generator 111 Comparator 112 Differentiation Circuit 120, 150 Phase Detector 121, 151 Current Sensor 122, 154 Pulse Phase Detector 130 Simulated Voltage Waveform Generator 140 Power / Power Factor Calculator 152 Voltage Sensor 153 Current Waveform Measuring Device 155 Pulse phase storage device 160 Phase calibration current waveform creation device 200 Distribution board 201 Main switch 202 Branch breaker 210 Load 220 AC power supply 300 Non-contact current / voltage measurement device
Claims (7)
前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、
前記測定された電流から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、
前記パルス位相検出器で検出された前記パルス電流に基づき前記測定された電流に位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、
を備えたことを特徴する位相較正装置。 A pulse current generator that generates a pulse current that is phase-synchronized with a voltage at a connection destination, and superimposes the pulse current on the current at the connection destination;
A current sensor for measuring a current superimposed with the pulse current;
A pulse phase detector for detecting the pulse current from the measured current;
A simulated voltage waveform generator that generates a voltage waveform of a predetermined amplitude that is phase-synchronized with the measured current based on the pulse current detected by the pulse phase detector;
A phase calibration apparatus comprising:
前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、
前記電圧を測定する電圧センサと、
前記測定された電圧のゼロクロスをトリガとして前記測定された電流の電流波形を測定する電流波形測定器と、
前記測定された電流波形から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、
前記電流波形測定器において電流の測定を開始してから前記パルス電流を検出するまでの時間を位相遅延情報として記録するパルス位相記憶装置と、
前記測定された電流波形および前記位相遅延情報に基づき、位相較正された電流波形を生成する位相較正電流波形作成装置と、
前記測定された電圧とゼロクロスが一致し、位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、
を備えたことを特徴する位相較正装置。 A pulse current generator that generates a pulse current that is phase-synchronized with the voltage of the connection destination, and superimposes the pulse current on the current of the connection destination;
A current sensor for measuring a current superimposed with the pulse current;
A voltage sensor for measuring the voltage;
A current waveform measuring instrument that measures a current waveform of the measured current using a zero cross of the measured voltage as a trigger;
A pulse phase detector for detecting the pulse current from the measured current waveform;
A pulse phase storage device that records the time from the start of current measurement in the current waveform measuring instrument to the detection of the pulse current as phase delay information;
A phase calibration current waveform creation device for generating a phase-calibrated current waveform based on the measured current waveform and the phase delay information;
A simulated voltage waveform generator that generates a voltage waveform of a predetermined amplitude, in which the measured voltage and zero crossing coincide and are phase-synchronized;
A phase calibration apparatus comprising:
前記位相較正装置で測定又は生成された電流波形及び電圧波形に基づき、電力及び／又は力率を計算する電力・力率計算器と、
を備えたことを特徴とする電力・力率計測装置。 A phase calibration apparatus according to any one of claims 1 to 4;
A power / power factor calculator that calculates power and / or power factor based on current and voltage waveforms measured or generated by the phase calibration device;
A power / power factor measuring device characterized by comprising:
前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、
前記測定された電流から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、
前記パルス位相検出器で検出された前記パルス電流に基づいて前記測定された電流に対する前記電圧波形の位相原点を算出し、前記算出された位相原点を持つ正弦波と前記予め定められた電圧振幅との積を前記電圧波形として生成する模擬電圧波形生成器と、
を備えたことを特徴とする同期波形生成器。 A synchronous waveform generator that measures a current on which a pulse current that is phase-synchronized with a voltage is superimposed, and generates a voltage waveform having a predetermined amplitude that is phase-synchronized with the measured current based on the superimposed pulse current. There,
A current sensor for measuring a current superimposed with the pulse current;
A pulse phase detector for detecting the pulse current from the measured current;
A phase origin of the voltage waveform with respect to the measured current is calculated based on the pulse current detected by the pulse phase detector, a sine wave having the calculated phase origin, and the predetermined voltage amplitude A simulated voltage waveform generator for generating a product of
A synchronous waveform generator.
前記パルス電流が重畳された電流を測定する電流センサと、
前記電圧を測定する電圧センサと、
前記測定された電圧のゼロクロスをトリガとして前記測定された電流の電流波形を測定する電流波形測定器と、
前記測定された電流波形から前記パルス電流を検出するパルス位相検出器と、
前記検出されたパルス電流の検出時刻を位相遅延情報として記録するパルス位相記憶装置と、
前記測定された電流波形および前記位相遅延情報に基づき、位相較正された電流波形を生成する位相較正電流波形作成装置と、
前記測定された電圧とゼロクロスが一致し、位相同期した、予め定められた振幅の電圧波形を生成する模擬電圧波形生成器と、
を備えたことを特徴とする同期波形生成器。 Measuring a voltage and a current superimposed with a pulse current phase-synchronized with the voltage, and correcting the phase of the measured current to be phase-synchronized with the measured voltage based on the superimposed pulse current A synchronous waveform generator for generating a current waveform of a measured current,
A current sensor for measuring a current superimposed with the pulse current;
A voltage sensor for measuring the voltage;
A current waveform measuring instrument that measures a current waveform of the measured current using a zero cross of the measured voltage as a trigger;
A pulse phase detector for detecting the pulse current from the measured current waveform;
A pulse phase storage device that records the detection time of the detected pulse current as phase delay information;
A phase calibration current waveform creation device for generating a phase-calibrated current waveform based on the measured current waveform and the phase delay information;
A simulated voltage waveform generator that generates a voltage waveform of a predetermined amplitude, in which the measured voltage and zero crossing coincide and are phase-synchronized;
A synchronous waveform generator.
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