JPH08262073A - Method and device for measuring power factor - Google Patents
Method and device for measuring power factorInfo
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- JPH08262073A JPH08262073A JP6799395A JP6799395A JPH08262073A JP H08262073 A JPH08262073 A JP H08262073A JP 6799395 A JP6799395 A JP 6799395A JP 6799395 A JP6799395 A JP 6799395A JP H08262073 A JPH08262073 A JP H08262073A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、配電線の電圧または電
流を電圧センサまたは電流センサを用いて測定する場合
に、各センサの特性に基いて発生する各センサの出力の
位相のずれを考慮して力率を測定する方法及び装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention considers the phase shift of the output of each sensor generated based on the characteristics of each sensor when the voltage or current of a distribution line is measured using a voltage sensor or a current sensor. The present invention relates to a method and a device for measuring a power factor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】配電線の電圧及び電流を測定し、測定値
に基いて算出した力率等を監視して配電線の電圧管理を
することが行われている。電圧や電流を測定する測定用
センサには、種々のタイプのものがあるが、価格の安い
測定用センサになればなるほど電圧値または電流値は正
常であっても、入力（一次）と出力（二次）との間で位
相ずれが発生する。この位相ずれは、測定用センサの特
性に基いて発生するものである。このような測定用セン
サの出力を用いて配電線の力率を算出する場合には、対
地電圧と線電流とを用いるため、測定用センサの出力の
位相のずれが、大きな誤差を発生することになる。そこ
で従来は、位相ずれが発生し難い高価な測定用センサを
用いて配電線の電圧及び電流を測定していた。2. Description of the Related Art The voltage and current of a distribution line are measured, and the power factor calculated based on the measured value is monitored to control the voltage of the distribution line. There are various types of measurement sensors that measure voltage and current, but the cheaper the measurement sensor, the more accurate the voltage or current value becomes, but the input (primary) and output ( A phase shift occurs between the secondary). This phase shift occurs due to the characteristics of the measuring sensor. When the power factor of the distribution line is calculated using the output of such a measurement sensor, the ground voltage and the line current are used, so that the phase shift of the output of the measurement sensor causes a large error. become. Therefore, conventionally, the voltage and current of the distribution line have been measured using an expensive measuring sensor that is less likely to cause phase shift.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら最近で
は、配電線の電圧及び電流を監視する電圧・電流・力率
監視装置と呼ばれる装置を配電線に沿って所定距離間隔
で配置して、配電線の管理をすることが試験的に行われ
るようになってきている。この電圧・電流・力率監視装
置は１つの配電系統に千個単位で配置されることになる
ため、高価な測定用センサを用いていたのでは、電圧・
電流・力率監視装置の価格が高くなり、電圧・電流・力
率監視装置の設置費用が莫大なものになる問題があっ
た。However, recently, a device called a voltage / current / power factor monitoring device for monitoring the voltage and current of a distribution line is arranged at a predetermined distance along the distribution line to Management is becoming a trial. Since this voltage / current / power factor monitoring device will be arranged in units of one thousand in one power distribution system, it is possible to use an expensive measurement sensor instead of voltage / current.
There is a problem that the price of the current / power factor monitoring device becomes high and the installation cost of the voltage / current / power factor monitoring device becomes enormous.
【０００４】そこで発明者は、入力と出力との間に位相
のずれが発生する安価な電圧センサ及び電流センサを用
いてしかも力率をより正確に測定することを考えた。理
論的には、電圧センサ及び電流センサの出力の位相ずれ
を補正して力率を測定すれば、力率をより正確に測定す
ることができる。しかしながら電圧値は、配電線の線間
電圧で見た場合で、６３００Ｖ〜７０００Ｖの範囲で変
化するのに対して、電流値は線電流で見た場合で、１０
Ａ〜８００Ａの範囲で変化する。電圧値の変化幅は小さ
いため、電圧センサの出力をインピーダンス変換して更
にＡ／Ｄ変換しただけで、そのままコンピュータ等を用
いて位相補正処理できる。これに対して電流値の変化幅
は大きいため、一般的な考え方に従えば、電流センサの
出力を増幅器で増幅した後にＡ／Ｄ変換して位相補正処
理をすることになる。発明者も、当初この一般的な考え
方に従って測定電流を補正してみたが、次の２つの理由
で力率の測定精度を高めることに限界があることが分っ
た。第１の理由は、増幅器は温度特性を有しており、ま
たこの温度特性は経年変化するために、増幅値に誤差ま
たはバラツキが発生し、これらが力率の演算精度に比較
的大きな影響を与えることである。第２の理由は、値の
小さい電流値の位相を補正した場合には、その位相補正
処理過程で発生する誤差が力率の演算精度に比較的大き
な影響を与えることである。Therefore, the inventor has considered to measure the power factor more accurately by using an inexpensive voltage sensor and current sensor in which a phase shift occurs between the input and the output. Theoretically, the power factor can be measured more accurately by correcting the phase shift between the outputs of the voltage sensor and the current sensor and measuring the power factor. However, the voltage value changes in the range of 6300V to 7000V when viewed as the line voltage of the distribution line, whereas the current value when viewed as the line current is 10
It varies in the range of A to 800A. Since the variation width of the voltage value is small, the output of the voltage sensor can be impedance-converted and further A / D-converted, and the phase correction processing can be directly performed using a computer or the like. On the other hand, since the change width of the current value is large, according to a general idea, the output of the current sensor is amplified by the amplifier and then A / D converted to perform the phase correction processing. The inventor also tried to correct the measurement current according to this general idea at first, but it was found that there is a limit to improving the measurement accuracy of the power factor for the following two reasons. The first reason is that the amplifier has a temperature characteristic, and this temperature characteristic changes over time, so that an error or variation occurs in the amplification value, which has a relatively large influence on the calculation accuracy of the power factor. Is to give. The second reason is that when the phase of a current value having a small value is corrected, an error that occurs in the phase correction process has a relatively large influence on the calculation accuracy of the power factor.
【０００５】本発明の目的は、電流センサの出力を増幅
器で増幅することなくそのまま利用し、電圧センサの位
相ずれを補正して、力率の測定精度を高めることができ
る力率測定方法及び装置を提供することにある。An object of the present invention is to use the output of a current sensor as it is without amplifying it by an amplifier, correct the phase shift of a voltage sensor, and improve the accuracy of power factor measurement. To provide.
【０００６】本発明の他の目的は、電流センサの出力の
位相補正をせずに、電圧センサの出力位相補正だけを行
って、力率の測定精度を高めることができる力率測定方
法及び装置を提供することにある。Another object of the present invention is to perform a power factor measuring method and apparatus capable of improving the power factor measurement accuracy by correcting only the output phase of the voltage sensor without correcting the phase of the output of the current sensor. To provide.
【０００７】本発明の更に他の目的は、安価でしかも力
率の測定精度が高い力率測定装置を提供することにあ
る。Still another object of the present invention is to provide a power factor measuring device which is inexpensive and has high power factor measuring accuracy.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、基本的
には入力と出力との間に位相のずれが発生する電圧セン
サ及び電流センサ（これらを測定用センサと言う）を用
いて配電線の電圧及び電流をそれぞれ測定し、測定電圧
及び測定電流から力率を演算して力率を測定する方法を
対象とするものであるが、より具体的には入力と出力と
の間に位相のずれが発生する電圧センサ及び電流センサ
を用いて三相配電線の対地電圧と線電流とを所定のサン
プリング周期で測定し、対地電圧と線電流とから各相の
力率を演算して力率を測定する方法を対象とする。なお
サンプリング周期は任意であるが、無効電力の演算が容
易になるサンプリング周期にするのが好ましい。サンプ
リングの回数は、各測定用センサの出力を１周期分サン
プリングできるようにするのが好ましい。The method of the present invention basically uses a voltage sensor and a current sensor (which are referred to as measuring sensors) in which a phase shift occurs between an input and an output. This method is intended to measure the power factor by calculating the power factor from the measured voltage and current by measuring the voltage and current of the wire, respectively, but more specifically, the phase between the input and output. The voltage and current sensors for the three-phase distribution line are used to measure the ground voltage and line current at a specified sampling period, and the power factor for each phase is calculated from the ground voltage and line current to calculate the power factor. Intended for the method of measuring. Although the sampling cycle is arbitrary, it is preferable to set the sampling cycle to facilitate the calculation of the reactive power. The number of times of sampling is preferably such that the output of each measuring sensor can be sampled for one cycle.
【０００９】本発明の方法では、まず各測定用センサに
ついて予め基準入力信号に対する出力の位相遅れ量また
は位相進み量をそれぞれ求めておく。この基準入力信号
としては、各電圧センサまたは電流センサについて例え
ば位相及び波形が同じ正弦波信号を用いる。各測定用セ
ンサに基準入力信号を入力したときの入力に対する出力
の位相遅れ量または位相進み量は、時間、電気角等いず
れの要素で求めておいてもよい。コンピュータを用いて
処理する場合には、位相遅れ量または位相進み量を時間
で求めておくのが便利である。In the method of the present invention, first, the amount of phase delay or the amount of phase lead of the output with respect to the reference input signal is obtained in advance for each measuring sensor. As the reference input signal, for example, a sine wave signal having the same phase and waveform is used for each voltage sensor or current sensor. The phase delay amount or the phase lead amount of the output with respect to the input when the reference input signal is input to each measurement sensor may be obtained by any element such as time and electrical angle. When processing is performed using a computer, it is convenient to find the phase delay amount or the phase lead amount in time.
【００１０】本発明においては、測定値の変化幅が大き
な電流センサの出力については、位相補正をせずに、電
圧センサの出力についてのみ位相補正をする。そこで各
測定用センサについて予め求めた基準入力信号に対する
出力の位相遅れ量または位相進み量に基づいて、電流セ
ンサの出力の位相ずれを補正しない場合における電圧セ
ンサの出力の相対的位相ずれ量を演算する。具体的に説
明すると、電流センサの位相ずれがθ1 の位相進み量で
あり、電圧センサの位相ずれがθ2 の位相遅れ量である
とする。なお位相遅れ量の極性は「−」であり、位相進
み量の極性は「＋］とする。本発明では電流センサの位
相ずれは補正しないため、電圧センサの位相ずれを補正
する場合に、電流センサの位相ずれの分も合わせて位相
補正する。そこでθ1 −θ2 を電流センサの出力の位相
ずれを補正しない場合における電圧センサの出力の相対
的位相ずれ量とする。In the present invention, the phase of the output of the current sensor, which has a large change width of the measured value, is not corrected, but the phase of the output of the voltage sensor is corrected. Therefore, the relative phase shift amount of the output of the voltage sensor when the phase shift of the output of the current sensor is not corrected is calculated based on the phase delay amount or the phase lead amount of the output with respect to the reference input signal obtained in advance for each measurement sensor. To do. More specifically, it is assumed that the phase shift of the current sensor is the phase advance amount of θ1 and the phase shift of the voltage sensor is the phase delay amount of θ2. Note that the polarity of the phase delay amount is “−” and the polarity of the phase advance amount is “+.” In the present invention, since the phase shift of the current sensor is not corrected, when the phase shift of the voltage sensor is corrected, the current Phase correction is also performed by taking into account the phase shift of the sensor, so θ1 − θ2 is taken as the relative phase shift of the voltage sensor output when the phase shift of the current sensor output is not corrected.
【００１１】次にこの相対的位相ずれ量に基いて電圧セ
ンサの測定電圧の位相を補正して位相補正測定電圧を求
める。相対的位相ずれ量と測定電圧とに基く位相の補正
方法は任意である。具体的には、相対的位相ずれ量分だ
け対応する測定電圧の測定値をずらせばよい。前述の具
体例で説明すると、電圧センサの測定電圧の位相をθ1
−θ2 だけ進ませる位相補正を行って位相補正測定電圧
とする。一例としては、相対的位相ずれ量θ1 −θ2 を
時間に換算し、その時間をサンプリング周期で割った演
算結果の商ｎと余り△Ｔとによって相対的位相ずれ量を
決定する。そして商ｎに基いて測定値記憶手段に記憶さ
せた対応する電圧センサの測定電圧から基準値を求め、
余り△Ｔに基いて補間値を演算し、基準値に補間値を加
減算した値を位相補正測定電圧として出力すればよい。
このような手法を用いると、電圧センサの出力を測定値
記憶手段に記憶させておくだけで、後は相対的位相ずれ
量に基いて測定値を高い精度で相対的に位相補正するこ
とができる。Next, the phase of the measured voltage of the voltage sensor is corrected based on this relative phase shift amount to obtain the phase corrected measured voltage. The method of correcting the phase based on the relative phase shift amount and the measured voltage is arbitrary. Specifically, the measured value of the corresponding measured voltage may be shifted by the relative phase shift amount. Explaining in the above-mentioned concrete example, the phase of the measured voltage of the voltage sensor is
Perform phase correction by advancing by −θ2 and use it as the phase correction measurement voltage. As an example, the relative phase shift amount θ1−θ2 is converted into time, and the relative phase shift amount is determined by the quotient n and the remainder ΔT of the calculation result obtained by dividing the time by the sampling period. Then, based on the quotient n, the reference value is obtained from the measured voltage of the corresponding voltage sensor stored in the measured value storage means,
The interpolation value may be calculated based on the remainder ΔT, and the value obtained by adding or subtracting the interpolation value to the reference value may be output as the phase correction measurement voltage.
By using such a method, the output of the voltage sensor can be stored in the measurement value storage means, and thereafter the measurement value can be relatively phase-corrected with high accuracy based on the relative phase shift amount. .
【００１２】次に位相補正測定電圧と電流センサにより
検出した位相補正しない測定電流とを用いて有効電力Ｐ
と無効電力Ｑとを求め、有効電力Ｐと無効電力Ｑとから
力率ｃｏｓθを演算する。具体的には、例えば位相補正
測定電圧から対地電圧を求め、測定電流から線電流を求
める。そして対地電圧と線電流とを用いて有効電力Ｐと
無効電力Ｑとを求め、ｃｏｓθ＝１／［１＋（Ｑ／Ｐ）
2 ］1/2 の演算式により力率を求める。配電線の電圧及
び電流を所定のサンプリング周期で測定する場合には、
各サンプリング点における有効電力及び無効電力を演算
し、各サンプリング点の有効電力及び無効電力のそれぞ
れを平均した平均値から力率を演算する。Next, using the phase-corrected measurement voltage and the phase-uncorrected measurement current detected by the current sensor, the active power P
And the reactive power Q are calculated, and the power factor cos θ is calculated from the active power P and the reactive power Q. Specifically, for example, the ground voltage is obtained from the phase-corrected measurement voltage, and the line current is obtained from the measurement current. Then, the active power P and the reactive power Q are obtained using the ground voltage and the line current, and cos θ = 1 / [1+ (Q / P)
2 ] Obtain the power factor using the formula 1/2 . When measuring the voltage and current of the distribution line at a specified sampling period,
The active power and the reactive power at each sampling point are calculated, and the power factor is calculated from the average value of the averages of the active power and the reactive power at each sampling point.
【００１３】本発明の装置は、入力と出力との間に位相
のずれが発生する電圧センサ及び電流センサを用いて配
電線の電圧及び電流をそれぞれ測定する測定手段と、測
定手段により測定した測定電圧及び測定電流を記憶する
測定値記憶手段と、測定電圧及び測定電流から力率を演
算する力率演算手段とを具備する力率測定装置を対象と
する。The apparatus of the present invention comprises measuring means for respectively measuring the voltage and current of a distribution line using a voltage sensor and a current sensor in which a phase shift occurs between an input and an output, and a measurement made by the measuring means. A power factor measuring device provided with a measured value storage means for storing a voltage and a measured current and a power factor calculation means for calculating a power factor from the measured voltage and the measured current.
【００１４】そして本発明の装置では、電圧センサ及び
電流センサについて予め測定した基準入力信号に対する
出力の位相遅れ量または位相進み量に基づいて求めた電
流センサの出力の位相ずれを補正しない場合における電
圧センサの出力の相対的位相ずれ量を用いて、電圧セン
サの測定電圧の位相を補正した位相補正測定電圧を求め
る位相補正手段を更に具備する。なお位相補正手段は、
位相補正測定電圧を記憶する位相補正測定電圧記憶手段
を含んでいてもよい。In the device of the present invention, the voltage in the case where the phase shift of the output of the current sensor obtained based on the amount of phase delay or the amount of phase lead of the output with respect to the reference input signal measured in advance for the voltage sensor and the current sensor is not corrected It further comprises a phase correction means for obtaining a phase corrected measurement voltage by correcting the phase of the measurement voltage of the voltage sensor using the relative phase shift amount of the output of the sensor. The phase correction means
Phase correction measurement voltage storage means for storing the phase correction measurement voltage may be included.
【００１５】また本発明では、力率演算手段を位相補正
測定電圧と測定値記憶手段に記憶した測定電流とを用い
て有効電力と無効電力とを演算し、演算した有効電力と
無効電力とから力率を演算するように構成する。Further, in the present invention, the power factor calculating means calculates active power and reactive power by using the phase-corrected measured voltage and the measured current stored in the measured value storage means, and calculates the calculated active power and reactive power. It is configured to calculate the power factor.
【００１６】また三相配電線の力率を測定する場合の本
発明の装置は、入力と出力との間に位相のずれが発生す
る電圧センサ及び電流センサを用いて三相配電線の各相
の電圧及び電流を所定のサンプリング周期でそれぞれ測
定する測定手段と、測定手段により測定した各相の測定
電圧及び測定電流を記憶する測定値記憶手段と、測定値
記憶手段に記憶した測定値から対地電圧及び線電流を求
め、対地電圧及び線電流に基づいて各相の力率を演算す
る力率演算手段とを具備する。また電圧センサ及び電流
センサについて予め測定した基準入力信号に対する出力
の位相遅れ量または位相進み量に基づいて求めた各相の
電流センサの出力の位相ずれを補正しない場合における
各相の電圧センサの出力の相対的位相ずれ量を用いて、
各サンプリング点における電圧センサの出力の位相を補
正して位相補正測定電圧を求める位相補正手段を更に具
備する。そして力率演算手段を位相補正測定電圧と線電
流とを用いて各サンプリング点における有効電力及び無
効電力を演算し、演算した各サンプリング点の有効電力
及び無効電力のそれぞれを平均した平均値（平均有効電
力及び平均無効電力）を用いて力率を演算するように構
成する。The apparatus of the present invention for measuring the power factor of a three-phase distribution line uses a voltage sensor and a current sensor which cause a phase shift between the input and the output, and uses the voltage of each phase of the three-phase distribution line. And a measuring means for respectively measuring the current at a predetermined sampling period, a measured value storage means for storing the measured voltage and measured current of each phase measured by the measuring means, and a ground voltage and a ground voltage from the measured value stored in the measured value storage means. And a power factor calculation means for calculating the line current and calculating the power factor of each phase based on the ground voltage and the line current. Further, the output of the voltage sensor of each phase when the phase shift of the output of the current sensor of each phase obtained based on the amount of phase lag or the amount of phase advance of the output with respect to the reference input signal measured in advance for the voltage sensor and the current sensor is not corrected Using the relative phase shift amount of
It further comprises phase correction means for correcting the phase of the output of the voltage sensor at each sampling point to obtain the phase-corrected measurement voltage. Then, the power factor calculation means calculates the active power and the reactive power at each sampling point by using the phase correction measurement voltage and the line current, and averages the active power and the reactive power at each calculated sampling point (average value). The power factor is calculated using active power and average reactive power).
【００１７】この場合にも、位相補正手段が各サンプリ
ング点における位相補正測定電圧を記憶する位相補正測
定電圧記憶手段を含んでいてもよい。そして力率演算手
段は、位相補正測定電圧記憶手段に記憶した各サンプリ
ング点における位相補正電圧と測定値記憶手段に記憶し
た各サンプリング点における測定電流から求めた線電流
とを用いて各相についての各サンプリング点における有
効電力の平均有効電力を求めてこれを平均した平均有効
電力演算手段と、各サンプリング点における位相補正測
定電圧と各サンプリング点における線電流とを用いて各
相についての各サンプリング点における無効電力を求め
てこれを平均した平均無効電力を求める平均無効電力演
算手段と、各相について求めた平均有効電力と前記平均
無効電力とを用いて各相の力率を演算する各相力率演算
手段とから構成することができる。Also in this case, the phase correction means may include phase correction measurement voltage storage means for storing the phase correction measurement voltage at each sampling point. Then, the power factor calculation means uses the phase correction voltage at each sampling point stored in the phase correction measurement voltage storage means and the line current obtained from the measurement current at each sampling point stored in the measurement value storage means for each phase. Each active sampling point for each phase is calculated using the average active power calculation means for obtaining the average active power of the active powers at each sampling point and averaging it, and the phase correction measurement voltage at each sampling point and the line current at each sampling point. The average reactive power calculating means for obtaining the average reactive power obtained by averaging the reactive power in each, and each phase force for calculating the power factor of each phase using the average active power obtained for each phase and the average reactive power It may be composed of a rate calculation means.
【００１８】[0018]
【作用】図２（Ａ）において、Ｖ及びＩは電圧センサ及
び電流センサの入力と出力との間に位相ずれが発生しな
いと考えた場合の測定電圧及び測定電流をベクトルで示
したものである。但し、この図ではＶとＩとの間に位相
差がないものとして示してある。Ｖ´及びＩ´は、電圧
センサ及び電流センサの特性から入力と出力との間に位
相ずれが発生した場合の測定電圧及び測定電流をベクト
ルで示したものである。電圧センサの位相ずれ（位相進
み量）はθ1 であり、電流センサの位相ずれ（位相遅れ
量）は−θ2 である。これらの位相ずれは、電圧センサ
及び電流センサの特性に基づくもので、基本的には変化
しないものと考えられる。In FIG. 2 (A), V and I are vectors showing the measured voltage and the measured current when it is considered that there is no phase shift between the input and the output of the voltage sensor and the current sensor. . However, in this figure, there is no phase difference between V and I. V ′ and I ′ are vectors showing the measured voltage and the measured current when a phase shift occurs between the input and the output due to the characteristics of the voltage sensor and the current sensor. The phase shift (phase lead amount) of the voltage sensor is θ1, and the phase shift (phase delay amount) of the current sensor is −θ2. These phase shifts are based on the characteristics of the voltage sensor and the current sensor, and are basically considered not to change.
【００１９】本発明においては、電流センサの出力の位
相ずれは補正しないため、電流センサの測定電流Ｉ´は
そのまま利用する。そこで電流センサの出力の位相ずれ
を補正しない場合における電圧センサの出力Ｖ´の相対
的位相ずれ量を求める。この相対的位相ずれ量がθ1 −
（−θ2 ）である。この相対的位相ずれ量も基本的には
変化しない。そこで図２（Ｂ）に示すように、測定電圧
Ｖ´を位相ずれ量θ1＋θ2 だけ位相補正することによ
り、位相補正測定電圧Ｖを得る。このことは測定電圧Ｖ
´を位相ずれ量θ1 だけ位相補正した後に、更に位相ず
れ量θ2 だけ位相補正した場合と同じ結果となる。そし
て測定電流Ｉ´と位相補正測定電圧Ｖとを用いて力率を
演算する。In the present invention, since the phase shift of the output of the current sensor is not corrected, the measured current I'of the current sensor is used as it is. Therefore, the relative phase shift amount of the output V ′ of the voltage sensor when the phase shift of the output of the current sensor is not corrected is obtained. This relative phase shift is θ1 −
(-Θ2). This relative phase shift amount also basically does not change. Therefore, as shown in FIG. 2B, the phase correction measurement voltage V is obtained by correcting the phase of the measurement voltage V ′ by the phase shift amount θ1 + θ2. This is the measured voltage V
The result is the same as that when ′ ′ is phase-corrected by the phase shift amount θ1 and then further phase-corrected by the phase shift amount θ2. Then, the power factor is calculated using the measurement current I ′ and the phase correction measurement voltage V.
【００２０】本発明のように、値が小さくしかも変化幅
が大きい測定電流を位相補正しなければ、測定電流の補
正のために増幅器を用いる必要がなくなる上、補正演算
が不要になる。そのため増幅器の温度特性の変化による
誤差と補正演算において発生する誤差が、力率cos θの
演算に用いる電流値には含まれない。その結果、本発明
によれば、力率の測定精度または演算精度を高めること
ができる。If the measurement current having a small value and a large change width is not phase-corrected as in the present invention, it is not necessary to use an amplifier for the correction of the measurement current, and the correction calculation is not necessary. Therefore, the error due to the change in the temperature characteristic of the amplifier and the error generated in the correction calculation are not included in the current value used for the calculation of the power factor cos θ. As a result, according to the present invention, it is possible to improve the measurement accuracy or calculation accuracy of the power factor.
【００２１】[0021]
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は、三相配電線の電圧・電流・力率監視
装置において力率を測定する場合に用いる本発明の力率
測定装置の一実施例の概略構成を示すブロック図であ
る。なおこの実施例の主要部は、マイクロコンピュータ
等を利用して実現する。図１において、１〜３及び４〜
６は特性から出力に位相ずれが発生する三相分の電圧セ
ンサ及び電流センサである。このような測定用センサと
しては、トロイダルコイルやロゴスキーコイル等からな
る電流センサや、コンデンサ計器用変圧器を含む計器用
変圧器等からなる電圧センサがある。電圧センサ１〜３
及び電流センサ４〜６の出力は、アナログ−デジタル変
換器即ちＡ／Ｄ変換器７にそれぞれ入力されてアナログ
信号からデジタル信号に変換される。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a power factor measuring device of the present invention used when measuring a power factor in a voltage / current / power factor monitoring device for a three-phase distribution line. The main part of this embodiment is realized by using a microcomputer or the like. In FIG. 1, 1-3 and 4-
Reference numeral 6 designates a voltage sensor and a current sensor for three phases whose output causes a phase shift. As such a measuring sensor, there are a current sensor including a toroidal coil, a Rogowski coil, and a voltage sensor including an instrument transformer including a capacitor instrument transformer. Voltage sensor 1-3
And the outputs of the current sensors 4 to 6 are input to an analog-digital converter, that is, an A / D converter 7, and converted from an analog signal to a digital signal.
【００２２】Ａ／Ｄ変換器７の出力は、サンプリング手
段８によってサンプリングされる。本実施例のサンプリ
ング手段８は、520.83μｓのサンプリング周期で電圧セ
ンサ１〜３及び電流センサ４〜６の出力をそれぞれ３２
点づつサンプリングする。各電圧センサ１〜３及び電流
センサ４〜６それぞれについての３２点の測定値は、測
定値記憶手段９に時系列で記憶される。イメージ的に
は、１つの測定用センサの測定値が、それぞれ３２個の
メモリにｄ（１），ｄ（２），……ｄ（３２）としてサ
ンプリングの順番に記憶されていると考えることができ
る。The output of the A / D converter 7 is sampled by the sampling means 8. The sampling means 8 of this embodiment outputs the outputs of the voltage sensors 1 to 3 and the current sensors 4 to 32 at a sampling period of 520.83 μs, respectively.
Sampling point by point. The 32 measured values of each of the voltage sensors 1 to 3 and the current sensors 4 to 6 are stored in the measured value storage means 9 in time series. Image-wise, it can be considered that the measured values of one measuring sensor are stored in 32 memories as d (1), d (2), ... D (32) in the order of sampling. it can.
【００２３】１０は位相補正電圧演算手段１１と位相補
正測定電圧記憶手段１２とからなる位相補正手段であ
る。位相補正電圧演算手段１１は、電圧センサ１〜３及
び電流センサ４〜６のそれぞれについて予め測定した基
準入力信号に対する出力の位相遅れ量または位相進み量
に基づいて求めた電流センサの出力の位相ずれを補正し
ない場合における電圧センサの出力の相対的位相ずれ量
を記憶している。Reference numeral 10 is a phase correction means comprising a phase correction voltage calculation means 11 and a phase correction measured voltage storage means 12. The phase correction voltage calculation means 11 is a phase shift of the output of the current sensor obtained based on the amount of phase delay or the amount of phase advance of the output with respect to the reference input signal measured in advance for each of the voltage sensors 1 to 3 and the current sensors 4 to 6. The relative phase shift amount of the output of the voltage sensor in the case where is not corrected is stored.
【００２４】以下１つの相に対して設けた電圧センサ及
び電流センサに着目して説明する。図２（Ａ）に示すよ
うに、１つの相に対して設けた電圧センサ及び電流セン
サの入力と出力との間に位相ずれが発生しないと考えた
場合の測定電圧Ｖ及び測定電流Ｖをベクトルで示す。こ
の図ではＶとＩとの間に位相差がないものとして示して
ある。電圧センサ及び電流センサからの出力Ｖ´及びＩ
´は、電圧センサ及び電流センサの特性から入力と出力
との間に位相ずれが発生しているものとする。電圧セン
サの位相ずれ（位相進み量）がθ1 であり、電流センサ
の位相ずれ（位相遅れ量）が−θ2 である。ここで位相
遅れ量の極性は「−」であり、位相進み量の極性は
「＋］とする。ここで電流センサの出力の位相ずれは補
正しないため、電流センサの測定電流Ｉ´はそのまま利
用する。そして電流センサの出力の位相ずれを補正しな
い場合における電圧センサの出力Ｖ´の相対的位相ずれ
量を求める。この相対的位相ずれ量はθ1 −（−θ2 ）
である。なおθ2 の極性が「−」であるため、定量的な
相対的位相ずれ量はθ1 ＋θ2 である。位相補正電圧演
算手段１１では、この相対的位相ずれ量θ1 ＋θ2 に基
づくデータを予め記憶しておいて、測定値記憶手段９に
記憶した各相の測定電圧の位相補正を行う。先に述べた
ように、本実施例ではサンプリング手段８が520.83μｓ
のサンプリング周期でサンプリングしているため、この
相対的位相ずれ量θ1 −θ2 は時間Ｔに換算し、これを
測定値記憶手段９のメモリに対応したデータとして記憶
している。そして概念的には、図２（Ｂ）に示すよう
に、測定電圧Ｖ´を相対的位相ずれ量θ1 ＋θ2 だけ位
相補正することにより、位相補正測定電圧Ｖを得る演算
を位相補正電圧演算手段１１が行う。The following description will focus on the voltage sensor and the current sensor provided for one phase. As shown in FIG. 2A, the measured voltage V and the measured current V are vectors when it is considered that there is no phase shift between the input and the output of the voltage sensor and the current sensor provided for one phase. Indicate. In this figure, there is no phase difference between V and I. Outputs V'and I from voltage and current sensors
It is assumed that ′ has a phase shift between the input and the output due to the characteristics of the voltage sensor and the current sensor. The phase shift (phase lead amount) of the voltage sensor is θ1, and the phase shift (phase delay amount) of the current sensor is −θ2. Here, the polarity of the phase delay amount is “−” and the polarity of the phase advance amount is “+.” Since the phase shift of the output of the current sensor is not corrected here, the measured current I ′ of the current sensor is used as it is. Then, the relative phase shift amount of the output V ′ of the voltage sensor when the phase shift of the output of the current sensor is not corrected is calculated by θ 1 − (− θ 2).
Is. Since the polarity of θ2 is “−”, the quantitative relative phase shift amount is θ1 + θ2. The phase correction voltage calculation means 11 stores in advance the data based on the relative phase shift amount θ1 + θ2, and corrects the phase of the measurement voltage of each phase stored in the measurement value storage means 9. As described above, in this embodiment, the sampling means 8 is 520.83 μs.
Since the sampling is performed at the sampling cycle of, the relative phase shift amount θ1−θ2 is converted into the time T and stored as data corresponding to the memory of the measured value storage means 9. Conceptually, as shown in FIG. 2B, the phase correction voltage calculation means 11 calculates the phase correction measurement voltage V by phase-correcting the measurement voltage V ′ by the relative phase shift amount θ1 + θ2. Do.
【００２５】本実施例では、１つの相の測定電圧を３２
個のメモリに記憶しており、このメモリに記憶した測定
電圧を用いて位相補正を行うために、位相補正電圧演算
手段１１では、時間Ｔで示された相対的位相ずれ量θ1
＋θ2 ＝Ｔを図３に示すステップに従って前処理して、
補正演算に必要な係数のデータを得ている。In the present embodiment, the measured voltage of one phase is 32
In order to perform the phase correction using the measured voltage stored in each memory, the phase correction voltage calculation means 11 uses the relative phase shift amount θ1 indicated by the time T.
+ Θ2 = T is preprocessed according to the steps shown in FIG.
The data of the coefficient required for the correction calculation is obtained.
【００２６】相対的位相ずれ量ＴがＴ＜０のときには、
測定電圧を相対的位相ずれ量分だけ遅らせる。またＴ≧
０のときには測定電圧を相対的位相ずれ量分だけ進ませ
る。いずれの場合も、相対的位相ずれ量（時間）Ｔをサ
ンプリング周期（520.83μｓ）で割った演算結果の商ｎ
と、余り△Ｔと、遅れまたは進みの情報とによって相対
的位相ずれ量を決定する。When the relative phase shift amount T is T <0,
The measured voltage is delayed by the relative phase shift amount. In addition, T ≧
When it is 0, the measured voltage is advanced by the relative phase shift amount. In either case, the quotient n of the calculation results obtained by dividing the relative phase shift amount (time) T by the sampling period (520.83 μs)
Then, the relative phase shift amount is determined by the remainder ΔT and the delay or advance information.
【００２７】具体的には、１つの測定用センサのサンプ
リング値を３２個のメモリにｄ（１），ｄ（２），……
ｄ（３２）としてサンプリングの順番に記憶させている
ため、３２の測定値に基いて位相ずれの補正演算をす
る。この場合には、前述の商ｎに基いて位相補正演算の
基準値となる測定電圧が記憶されたメモリＮを特定す
る。例えば、相対的位相ずれ量がＴ＜０で測定電圧の位
相を遅らせる場合には、ステップＳＴ３〜ＳＴ５によ
り、Ｎ＝３２−［（３１＋ｎ）ＭＯＤ３２］の式に基い
て演算の基準値が記憶されているメモリの番号Ｎと、余
り△Ｔと判断ビットとを求める。また相対的位相ずれ量
がＴ≧０で測定電圧の位相を進ませる場合には、ステッ
プＳＴ３´〜ＳＴ５´により、Ｎ＝［（１＋ｎ）ＭＯＤ
３２］＋１の式に基いて演算の基準値が記憶されている
メモリの番号Ｎと、余り△Ｔと判断ビットとを求める。
ここで「ＭＯＤ」は、剰余演算の意味であり、（３１＋
ｎ）ＭＯＤ３２は（３１＋ｎ）を３２で割ったときの余
りを意味する。Specifically, the sampling values of one measuring sensor are stored in 32 memories as d (1), d (2), ...
Since they are stored as d (32) in the order of sampling, the phase shift correction calculation is performed based on the 32 measured values. In this case, the memory N in which the measured voltage serving as the reference value for the phase correction calculation is stored is specified based on the quotient n. For example, when the relative phase shift amount is T <0 and the phase of the measured voltage is delayed, steps ST3 to ST5 store the reference value of the calculation based on the formula of N = 32 − [(31 + n) MOD32]. The memory number N, the remainder ΔT, and the judgment bit are calculated. In addition, when the phase of the measured voltage is advanced when the relative phase shift amount is T ≧ 0, N = [(1 + n) MOD is performed by steps ST3 ′ to ST5 ′.
32] +1, the memory number N in which the reference value for the operation is stored, the remainder ΔT, and the determination bit are obtained.
Here, “MOD” means the remainder operation, and is (31+
n) MOD32 means the remainder when (31 + n) is divided by 32.
【００２８】位相補正電圧演算手段１１では、基準値が
記憶されているメモリの番号Ｎと、余り△Ｔと判断ビッ
トのデータを表の形式でメモリに記憶している。そして
補正演算をする際に、このデータを読み出して演算を実
行する。このように表として記憶しておくと、相対的位
相遅れ量または相対的位相進み量を毎回演算する必要が
ないため、全体の演算速度が速くなる。なおステップＳ
Ｔ１の結果をそのまま記憶しておき、実際の補正演算を
行う際にステップＳＴ２〜ＳＴ６を実行してもよいのは
勿論である。In the phase correction voltage calculation means 11, the number N of the memory in which the reference value is stored, the remainder ΔT and the data of the judgment bit are stored in the memory in the form of a table. Then, when performing the correction calculation, this data is read and the calculation is executed. If the table is stored in this way, the relative phase delay amount or the relative phase advance amount does not have to be calculated each time, and the overall calculation speed is increased. Note that step S
Of course, the result of T1 may be stored as it is, and steps ST2 to ST6 may be executed when the actual correction calculation is performed.
【００２９】位相補正電圧演算手段１１により補正演算
を行う場合には、余り△Ｔがゼロの場合即ち相対的位相
ずれ量が、サンプリング周期の正数倍になる場合には、
Ｎ番目のメモリの値がサンプリングの最初の測定値とな
るように並び換えの演算を行うだけで、位相ずれの補正
が完了する。余り△Ｔがある場合には、Ｎ番目のメモリ
の値をサンプリングの最初の測定値となるように並び換
えをするだけでは足らず、補間法によって余り△Ｔに対
応する測定値の補間を行う。補間法では、Ｎ番目の測定
値を最初の測定値とした場合に対応するメモリと時系列
的に隣接するメモリに記憶された２つの測定値の差を52
0.83μｓで割った値に△Ｔを乗算して補間値を求める。
この補間値を対応するメモリの測定値に加減算して位相
補正した測定電圧を得る。３２点のサンプリング値の全
てについてこの演算を行う。そして演算結果は、位相補
正測定値記憶手段１２に記憶する。When the correction calculation is performed by the phase correction voltage calculation means 11, when the remainder ΔT is zero, that is, when the relative phase shift amount is a positive multiple of the sampling period,
The phase shift correction is completed only by performing a rearrangement operation so that the value of the Nth memory becomes the first measured value of sampling. If there is a remainder ΔT, it is not sufficient to rearrange the values of the Nth memory so as to be the first measured value of sampling, and the measured value corresponding to the remainder ΔT is interpolated by the interpolation method. In the interpolation method, when the Nth measurement value is set as the first measurement value, the difference between the two measurement values stored in the corresponding memory and the memory adjacent in time series is calculated as 52
The interpolated value is obtained by multiplying the value divided by 0.83 μs by ΔT.
This interpolated value is added to or subtracted from the measured value of the corresponding memory to obtain the phase-corrected measured voltage. This calculation is performed for all the sampling values of 32 points. Then, the calculation result is stored in the phase correction measurement value storage means 12.
【００３０】図４及び図５は、位相補正電圧演算手段１
１により補正演算を行う場合に用いるソフトウエアーの
アルゴリズムを示すフローチャートを示している。図４
のフローチャートは、相対的位相ずれ量に基づいて測定
電圧の位相を進ませる位相補正をする場合のフローチャ
ートであり、図５のフローチャートは、相対的位相ずれ
量に基づいて、測定電圧の位相を進ませる位相補正をす
る場合のフローチャートである。ステップ１０５では、
測定値記憶手段９の１相分の電圧センサに対して割り当
てられた３２個のメモリのＮ番目のメモリの値を最初の
測定値の演算の基準値とし、余り△Ｔに基いて補間値を
演算し、位相補正測定値Ｈｉを求めている。このステッ
プでは、順番に位相補正測定値Ｈ1 ，Ｈ2 …を演算す
る。そしてステップＳＴ１１２では、位相補正した測定
値を位相補正測定電圧記憶手段１２の１つの電圧センサ
に対して割り当てられた３２個のメモリに順番に記憶さ
せる。その他のステップは、１つの測定用センサの３２
点のサンプリング値（測定値）の全てについて位相補正
することを可能にするためのステップである。4 and 5 show the phase correction voltage calculation means 1
2 is a flow chart showing an algorithm of software used when performing the correction calculation by 1. FIG.
5 is a flowchart in the case of performing phase correction to advance the phase of the measured voltage based on the relative phase shift amount, and the flowchart of FIG. 5 advances the phase of the measured voltage based on the relative phase shift amount. It is a flow chart at the time of carrying out the phase correction. In step 105,
The value of the Nth memory of the 32 memories assigned to the voltage sensor for one phase of the measured value storage means 9 is used as the reference value for the calculation of the first measured value, and the interpolated value is calculated based on the remainder ΔT. The phase correction measurement value Hi is calculated. In this step, the phase correction measurement values H1, H2 ... Are calculated in order. Then, in step ST112, the phase-corrected measured value is sequentially stored in the 32 memories allocated to one voltage sensor of the phase-corrected measured voltage storage means 12. The other steps are 32 of one measuring sensor.
This is a step for making it possible to perform phase correction on all the sampled values (measured values) of the points.
【００３１】図５のフローチャートは、ステップＳＴ１
０５´の式が図４のステップＳＴ１０５の式と相違する
点を除いて図４のフローチャートと同じである。The flow chart of FIG. 5 is step ST1.
It is the same as the flowchart of FIG. 4 except that the equation of 05 'is different from the equation of step ST105 of FIG.
【００３２】位相補正電圧演算手段１１は、図３のステ
ップＳＴ６で記憶させた判断ビットに従って図４及び図
５のフローチャートの一方を選択して演算を実行する。
そして位相補正電圧演算手段１１は、すべての電圧セン
サの測定電圧について補正演算を実行する。このように
して位相補正電圧演算手段１１により電圧センサ１〜３
の測定電圧を位相補正して得た位相補正測定電圧は、位
相補正測定電圧記憶手段１２に記憶される。The phase correction voltage calculation means 11 selects one of the flowcharts of FIGS. 4 and 5 and executes the calculation according to the judgment bit stored in step ST6 of FIG.
Then, the phase correction voltage calculation means 11 executes correction calculation for the measured voltages of all the voltage sensors. In this way, the phase correction voltage calculation means 11 causes the voltage sensors 1 to 3
The phase-corrected measured voltage obtained by phase-correcting the measured voltage of 1 is stored in the phase-corrected measured voltage storage means 12.
【００３３】図１において、１３は位相補正測定電圧記
憶手段１２に記憶した位相補正測定電圧と測定値記憶手
段９に記憶した測定電流とを用いて各相についての有効
電力と無効電力とを演算し、演算した有効電力と無効電
力とから力率を演算する力率演算手段である。基本的に
は、有効電力Ｐと無効電力Ｑの演算方法は任意である。
有効電力Ｐと無効電力Ｑとを求めることができれば、ｃ
ｏｓθ＝１／［１＋（Ｑ／Ｐ）2 ］1/2 の演算式により
力率を求めることができる。本実施例においては、サン
プリング手段８によりサンプリングした測定電圧及び測
定電流を処理するため、平均有効電力演算手段１４と平
均無効電力演算手段１５とを用いて各サンプリング点の
それぞれの有効電力及び無効電力を平均した平均値（平
均有効電力Ｐ´と平均無効電力Ｑ´）を求め、平均有効
電力Ｐ´と平均無効電力Ｑ´とから力率を演算する。こ
のようにすることにより各サンプリング点における誤差
を平均化して演算精度を高めている。In FIG. 1, reference numeral 13 is used to calculate active power and reactive power for each phase by using the phase correction measurement voltage stored in the phase correction measurement voltage storage means 12 and the measurement current stored in the measurement value storage means 9. The power factor calculation means calculates the power factor from the calculated active power and reactive power. Basically, the method of calculating the active power P and the reactive power Q is arbitrary.
If the active power P and the reactive power Q can be obtained, c
The power factor can be obtained by the calculation formula of osθ = 1 / [1+ (Q / P) 2 ] 1/2 . In this embodiment, since the measured voltage and the measured current sampled by the sampling means 8 are processed, the active power and the reactive power of each sampling point are calculated by using the average active power calculation means 14 and the average reactive power calculation means 15. Are averaged (average active power P ′ and average reactive power Q ′) to obtain a power factor from the average active power P ′ and the average reactive power Q ′. By doing so, the errors at each sampling point are averaged to improve the calculation accuracy.
【００３４】平均有効電力演算手段１４では、下記数１
の演算式に従って平均有効電力Ｐ´を演算する。In the average active power calculating means 14, the following equation 1
The average active power P ′ is calculated according to the calculation formula
【００３５】[0035]
【数１】 上記式において、Ｎはサンプリング数であり、ＤＩｉは
測定値記憶手段９に記憶した測定電流から求めた対応す
る相の各サンプリング点に対応する線電流であり、ＤＶ
ｉは位相補正測定電圧記憶手段１２に記憶した位相補正
測定電圧から求めた各サンプリング点に対応する対地電
圧である。このように対地電圧を用いる場合には、電圧
センサ１〜３を対地電圧を測定するように配置しておけ
ば、位相補正測定電圧記憶手段１２に記憶した位相補正
測定電圧をそのままＤＶｉとして演算に用いることがで
きる。この場合には、測定値記憶手段９に記憶した各サ
ンプリング点の測定電流と位相補正測定電圧記憶手段１
２に記憶した各サンプリング点の位相補正測定電圧を、
そのまま乗算すればよい。すなわち測定値記憶手段９及
び位相補正測定電圧記憶手段１２のある相に対応して設
けられた３２個のメモリに時系列的に測定電流と位相補
正測定電圧と記憶されている場合、測定値記憶手段９の
Ｎ番目のメモリに記憶した測定電流と位相補正測定電圧
記憶手段１２のＮ番目のメモリに記憶した位相補正測定
電圧をそのまま乗算すればよい。[Equation 1] In the above equation, N is the sampling number, DIi is the line current corresponding to each sampling point of the corresponding phase obtained from the measured current stored in the measured value storage means 9, and DV
i is a ground voltage corresponding to each sampling point obtained from the phase correction measurement voltage stored in the phase correction measurement voltage storage means 12. When the ground voltage is used as described above, if the voltage sensors 1 to 3 are arranged so as to measure the ground voltage, the phase correction measurement voltage stored in the phase correction measurement voltage storage means 12 is directly calculated as DVi. Can be used. In this case, the measured current at each sampling point stored in the measured value storage means 9 and the phase-corrected measured voltage storage means 1
The phase correction measurement voltage of each sampling point stored in 2 is
You just need to multiply. That is, when the measured current and the phase-corrected measured voltage are stored in time series in the 32 memories provided corresponding to a certain phase in the measured-value storage means 9 and the phase-corrected measured-voltage storage means 12, the measured-value storage means The measured current stored in the Nth memory of the means 9 and the phase corrected measured voltage stored in the Nth memory of the phase corrected measured voltage storage means 12 may be multiplied as they are.
【００３６】平均無効電力演算手段１５では、下記数２
の演算式に従って平均無効電力Ｑ´を演算する。In the average reactive power calculation means 15, the following equation 2
The average reactive power Q ′ is calculated according to the calculation formula of
【００３７】[0037]
【数２】 上記式において、Ｎはサンプリング数であり、ＤＩ´ｉ
は測定値記憶手段９に記憶した測定電流から求めた対応
する相の各サンプリング点から９０°遅らせたサンプリ
ング点の線電流である。これは無効電力はＱ＝Ｖ・Ｉco
s(θ−π／２）から求めるためである。またＤＶｉは位
相補正測定電圧記憶手段１２に記憶した位相補正測定電
圧から求めた各サンプリング点に対応する対地電圧であ
る。具体的に上記数２の演算を行う場合には、次のよう
にする。即ち測定値記憶手段９及び位相補正測定電圧記
憶手段１２のある相に対応して設けられた３２個のメモ
リに時系列的に測定電流と位相補正測定電圧とが記憶さ
れている場合、測定値記憶手段９の（Ｎ−８）番目のメ
モリに記憶した測定電流と位相補正測定電圧記憶手段１
２のＮ番目のメモリに記憶した位相補正測定電圧を乗算
することになる。なおＮが１の場合には、１番目のメモ
リの位相補正測定電圧と２６番目メモリの測定電流とを
乗算することになる。これは配電線の電圧及び電流が６
０サイクルの場合に、520.83μｓのサンプリング周期で
サンプリングすると、電圧及び電流の１サイクルを３２
点でサンプリングすることができるからである。これを
角度で見ると、１サンプリング周期が１１．２５°とな
り、８サンプリング点前のデータが、１１．２５°×８
＝９０°遅れたデータとなるからである。本実施例のよ
うに、角度で表現した１サンプリング周期が、９０°の
整数分の１になるようにサンプリング周期を選べば、無
効電力の演算に補間法を使用する必要がなくなって、演
算が容易になる。[Equation 2] In the above equation, N is the sampling number, and DI'i
Is a line current at a sampling point delayed by 90 ° from each sampling point of the corresponding phase obtained from the measured current stored in the measured value storage means 9. The reactive power is Q = V · Ico
This is because it is obtained from s (θ−π / 2). DVi is a ground voltage corresponding to each sampling point obtained from the phase correction measurement voltage stored in the phase correction measurement voltage storage means 12. When specifically performing the calculation of the above-mentioned Equation 2, the following is performed. That is, when the measured current and the phase-corrected measured voltage are stored in time series in 32 memories provided corresponding to a certain phase in the measured-value storage means 9 and the phase-corrected measured-voltage storage means 12, the measured value Measured current and phase corrected measured voltage memory means 1 stored in the (N-8) th memory of the memory means 9
2 will be multiplied by the phase correction measurement voltage stored in the Nth memory. When N is 1, the phase correction measurement voltage of the first memory is multiplied by the measurement current of the 26th memory. This is a distribution line voltage and current of 6
In the case of 0 cycle, if sampling is performed at a sampling period of 520.83 μs, 1 cycle of voltage and current is 32 times.
This is because the points can be sampled. Looking at this from an angle, one sampling cycle is 11.25 °, and the data 8 sampling points before is 11.25 ° × 8.
This is because the data is delayed by 90 °. If the sampling period is selected so that one sampling period represented by an angle is an integer fraction of 90 ° as in the present embodiment, it is not necessary to use the interpolation method for the calculation of the reactive power, and the calculation is performed. It will be easier.
【００３８】各相力率演算手段１６は、平均有効電力演
算手段１４により求めた各相の平均有効電力Ｐ´と平均
無効電力演算手段１５により求めた平均無効電力Ｑ´と
を用いて、ｃｏｓθ＝１／［１＋（Ｑ´／Ｐ´）2 ］
1/2 の演算式により各相の平均力率を演算する。この演
算結果は、例えば平均力率記憶手段を設けてこれに記憶
させてもよく、また電送線路を介して電圧・電流・力率
監視装置の親局に直接電送してもよい。Each phase power factor calculating means 16 uses the average active power P'of each phase obtained by the average active power calculating means 14 and the average reactive power Q'obtained by the average reactive power calculating means 15 and cos θ. = 1 / [1+ (Q '/ P') 2 ]
Calculate the average power factor of each phase using the formula of 1/2 . The calculation result may be stored in, for example, an average power factor storage means, or may be directly transmitted to the master station of the voltage / current / power factor monitoring device via a transmission line.
【００３９】なお力率の演算には直接関係はないが、有
効電力演算手段１４で演算した平均有効電力Ｐ´の極性
は、電力の潮流方向を示している。即ち、平均有効電力
Ｐ´の極性が＋から−に反転したことを見ることによ
り、その線路の電力負荷の増加に対応するために電送線
路の途中に設けられた開閉器が切換えられて電力の供給
ルートが変更されたことが確認できる。このような潮流
方向の検出を可能にするためには、平均有効電力演算手
段１４の出力の極性を監視する機能を持った潮流方向監
視手段を付加すればよい。Although not directly related to the calculation of the power factor, the polarity of the average active power P'calculated by the active power calculation means 14 indicates the power flow direction. That is, by observing that the polarity of the average active power P'reverses from + to-, the switch provided in the middle of the transmission line is switched to cope with the increase of the power load of the line, and It can be confirmed that the supply route has been changed. In order to detect such a power flow direction, a power flow direction monitoring means having a function of monitoring the polarity of the output of the average active power calculating means 14 may be added.
【００４０】上記実施例では、三相配電線の各相の力率
をそれぞれ一緒に演算しているが、単相の力率を演算す
るためにのみ、本発明を適用してもよいは勿論である。In the above embodiment, the power factor of each phase of the three-phase distribution line is calculated together, but the present invention may be applied only for calculating the power factor of a single phase. is there.
【００４１】上記実施例は、コンピュータを用いてデジ
タル処理する場合の実施例であるが、コンピュータを用
いずにデジタル回路またはアナログ回路によって本発明
を実現してもよいのは勿論である。Although the above embodiment is an embodiment in which digital processing is performed by using a computer, it goes without saying that the present invention may be realized by a digital circuit or an analog circuit without using a computer.
【００４２】[0042]
【発明の効果】請求項１〜４の発明によれば、小電流か
ら大電流の広い範囲にわたって測定電流を位相補正しな
いで力率を求めるため、測定電流が小電流の場合にも増
幅器を用いる必要がなくなる上、補正演算が不要にな
り、増幅器の温度特性の変化による誤差と補正演算にお
いて発生する誤差が、力率cos θの演算に用いる電流値
には含まれることがなくなる。その結果、力率の測定精
度または演算精度を高めることができる。According to the present invention, since the power factor is obtained without correcting the phase of the measured current over a wide range from the small current to the large current, the amplifier is used even when the measured current is the small current. In addition to eliminating the necessity, the correction calculation becomes unnecessary, and the error due to the change of the temperature characteristic of the amplifier and the error generated in the correction calculation are not included in the current value used for the calculation of the power factor cos θ. As a result, it is possible to improve the measurement accuracy or calculation accuracy of the power factor.
【００４３】特に請求項２及び４の発明によれば、三相
配電線の各相の力率の測定精度または演算精度を高める
ことができる。In particular, according to the inventions of claims 2 and 4, it is possible to improve the measurement accuracy or calculation accuracy of the power factor of each phase of the three-phase distribution line.
【００４４】また請求項５の発明によれば、力率の演算
を簡単に実行することができる。According to the invention of claim 5, the calculation of the power factor can be easily executed.
【図１】三相配電線の電圧・電流・力率監視装置におい
て力率を測定する場合に用いる本発明の力率測定装置の
一実施例の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a power factor measuring device of the present invention used when measuring a power factor in a voltage / current / power factor monitoring device for a three-phase distribution line.
【図２】（Ａ）は１つの相に対して設けた電圧センサ及
び電流センサの入力と出力との間に位相ずれが発生しな
いと考えた場合の測定電圧及び測定電流をベクトルで示
したベクトル図であり、（Ｂ）は測定電圧を位相ずれ量
だけ位相補正することにより位相補正測定電圧を得る場
合の概念を説明するために用いるベクトル図である。FIG. 2A is a vector showing a measured voltage and a measured current as a vector when it is considered that a phase shift does not occur between an input and an output of a voltage sensor and a current sensor provided for one phase. FIG. 4B is a vector diagram used for explaining the concept of obtaining the phase-corrected measurement voltage by correcting the measurement voltage by the phase shift amount.
【図３】位相補正電圧演算手段をコンピュータを用いて
実現する場合に用いるソフトウエアのアルゴリズムを示
すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an algorithm of software used when the phase correction voltage calculation means is realized by using a computer.
【図４】位相補正電圧演算手段により補正演算を行う場
合に用いるソフトウエアーのアルゴリズムを示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an algorithm of software used when performing correction calculation by the phase correction voltage calculation means.
【図５】位相補正電圧演算手段により補正演算を行う場
合に用いるソフトウエアーのアルゴリズムを示すフロー
チャートである。FIG. 5 is a flow chart showing an algorithm of software used when performing correction calculation by the phase correction voltage calculation means.
【符号の説明】 １〜３ 電圧センサ ４〜６ 電流センサ ７ Ａ／Ｄ変換器 ８ サンプリング手段 ９ 測定値記憶手段 １０ 位相補正手段 １１ 位相補正電圧演算手段 １２ 位相補正測定電圧記憶手段 １３ 力率演算手段 １４ 平均有効電力演算手段 １５ 平均無効電力演算手段 １６ 各相力率演算手段[Explanation of Codes] 1-3 voltage sensor 4-6 current sensor 7 A / D converter 8 sampling means 9 measured value storage means 10 phase correction means 11 phase correction voltage calculation means 12 phase correction measurement voltage storage means 13 power factor calculation Means 14 Average active power calculation means 15 Average reactive power calculation means 16 Phase power factor calculation means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊 義介 福岡県宗像郡福間町字汐井道2150番地の１ 九州変圧器株式会社内 (72)発明者 土井 秀樹 福岡県宗像郡福間町字汐井道2150番地の１ 九州変圧器株式会社内 (72)発明者 麻上 克久 福岡県宗像郡福間町字汐井道2150番地の１ 九州変圧器株式会社内 (72)発明者 福島 敦 福岡県宗像郡福間町字汐井道2150番地の１ 九州変圧器株式会社内 (72)発明者 古川 一弘 福岡県宗像郡福間町字汐井道2150番地の１ 九州変圧器株式会社内 (72)発明者 宮▲崎▼ 常夫 愛知県名古屋市西区康生通２丁目20番１号 株式会社メイテック内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoshisuke Watanabe 1 2150 Shioido, Fukuma-cho, Munakata-gun, Fukuoka Prefecture Kyushu Transformer Co., Ltd. (72) Hideki Doi 2150 Shioido, Fukuma-cho, Munakata-gun, Fukuoka No. 1 in Kyushu Transformer Co., Ltd. (72) Inventor Katsuhisa Asagami, Shikata, Fukuma-cho, Munakata-gun, Fukuoka 2150 No. 1 in Kyushu Transformer Co. (72) Inventor Atsushi Fukushima, Fukuma-cho, Munakata-gun, Fukuoka 2150 Shioido, Kyushu Transformer Co., Ltd. (72) Inventor, Kazuhiro Furukawa, Fukuma-cho, Munakata-gun, Fukuoka Prefecture 1150 Shioido, Kyushu Transformer Co., Ltd. (72) Inventor, Miyazaki, Tsuneo, Aichi 2-2-1 Kosei-dori, Nishi-ku, Nagoya-shi Meitec Co., Ltd.
Claims (5)
電圧センサ及び電流センサを用いて配電線の電圧及び電
流をそれぞれ測定し、測定電圧及び測定電流から力率を
演算して力率を測定する方法であって、 前記電圧センサ及び電流センサについて予め基準入力信
号に対する出力の位相遅れ量または位相進み量をそれぞ
れ求め、 前記位相遅れ量または位相進み量に基づいて、前記電流
センサの出力の位相ずれを補正しない場合における前記
電圧センサの出力の相対的位相ずれ量を求め、 前記相対的位相ずれ量に基いて前記電圧センサの前記測
定電圧の位相を補正して位相補正測定電圧を求め、 前記位相補正測定電圧と前記電流センサにより検出した
前記測定電流とを用いて有効電力と無効電力とを求め、
前記有効電力と前記無効電力とから力率を演算すること
を特徴とする力率の測定方法。1. A voltage and current of a distribution line are measured using a voltage sensor and a current sensor in which a phase shift occurs between an input and an output, and a power factor is calculated from the measured voltage and the measured current to calculate the power. A method of measuring the rate, for the voltage sensor and the current sensor, the phase delay amount or phase lead amount of the output with respect to the reference input signal is obtained in advance, respectively, based on the phase delay amount or phase lead amount, the current sensor The relative phase shift amount of the output of the voltage sensor when the output phase shift is not corrected is obtained, and the phase of the measured voltage of the voltage sensor is corrected based on the relative phase shift amount to obtain the phase corrected measured voltage. Obtained, to obtain active power and reactive power using the phase correction measurement voltage and the measurement current detected by the current sensor,
A power factor measuring method comprising calculating a power factor from the active power and the reactive power.
電圧センサ及び電流センサを用いて三相配電線の対地電
圧と線電流とを所定のサンプリング周期で測定し、測定
した対地電圧と線電流とから各相の力率を演算して力率
を測定する方法であって、 前記電圧センサ及び電流センサについて予め基準入力信
号に対する出力の位相遅れ量または位相進み量をそれぞ
れ求め、 前記位相遅れ量または位相進み量に基づいて、前記電流
センサの出力の位相ずれを補正しない場合における前記
電圧センサの出力の相対的位相ずれ量を求め、 前記相対的位相ずれ量に基いて前記電圧センサの出力を
位相補正し、 位相補正した前記電圧センサの出力から前記対地電圧を
求め、 前記対地電圧と前記線電流とを用いて有効電力と無効電
力とを求め、前記有効電力と前記無効電力とから各相の
力率を演算することを特徴とする力率の測定方法。2. A ground voltage and a line current of a three-phase distribution line are measured at a predetermined sampling period by using a voltage sensor and a current sensor in which a phase shift occurs between an input and an output, and the measured ground voltage and A method of calculating the power factor of each phase from the line current and measuring the power factor, wherein the phase lag amount or the phase lead amount of the output with respect to the reference input signal is obtained in advance for the voltage sensor and the current sensor, respectively, and the phase Based on the delay amount or the phase lead amount, the relative phase shift amount of the output of the voltage sensor in the case where the phase shift of the output of the current sensor is not corrected is obtained, and based on the relative phase shift amount of the voltage sensor. The output is phase-corrected, the ground voltage is obtained from the phase-corrected output of the voltage sensor, active power and reactive power are calculated using the ground voltage and the line current, and Method of measuring the power factor, characterized in that the force and the reactive power calculating a phase of the power factor.
電圧センサ及び電流センサを用いて配電線の電圧及び電
流をそれぞれ測定する測定手段と、 前記測定手段により測定した測定電圧及び測定電流を記
憶する測定値記憶手段と、 前記測定電圧及び測定電流から力率を演算する力率演算
手段とを具備する力率測定装置であって、 前記電圧センサ及び電流センサについて予め測定した基
準入力信号に対する出力の位相遅れ量または位相進み量
に基づいて求めた前記電流センサの出力の位相ずれを補
正しない場合における前記電圧センサの出力の相対的位
相ずれ量を用いて、前記電圧センサの前記測定電圧の位
相を補正した位相補正測定電圧を求める位相補正手段を
更に具備し、 前記力率演算手段は前記位相補正測定電圧と前記測定値
記憶手段に記憶した前記測定電流とを用いて有効電力と
無効電力とを演算し、演算した前記有効電力と前記無効
電力とから力率を演算するように構成されていることを
特徴とする力率測定装置。3. Measuring means for respectively measuring a voltage and a current of a distribution line using a voltage sensor and a current sensor in which a phase shift occurs between an input and an output, and a measured voltage and a measurement measured by the measuring means. A power factor measuring device comprising: a measured value storage unit for storing current; and a power factor calculation unit for calculating a power factor from the measured voltage and measured current, wherein a reference input measured in advance for the voltage sensor and the current sensor. Using the relative phase shift amount of the output of the voltage sensor when the phase shift of the output of the current sensor obtained based on the phase delay amount or the phase lead amount of the output with respect to the signal is not corrected, the measurement of the voltage sensor is performed. The power factor calculation means further comprises a phase correction means for obtaining a phase correction measurement voltage in which the phase of the voltage is corrected, and the power factor calculation means comprises the phase correction measurement voltage and the measurement value storage means A power factor measurement, characterized in that active power and reactive power are calculated using the measured current stored in step S1, and a power factor is calculated from the calculated active power and reactive power. apparatus.
電圧センサ及び電流センサを用いて三相配電線の各相の
電圧及び電流を所定のサンプリング周期でそれぞれ測定
する測定手段と、 前記測定手段により測定した各相の測定電圧及び測定電
流を記憶する測定値記憶手段と、 前記測定値記憶手段に記憶した測定値から対地電圧及び
線電流を求め、前記対地電圧及び線電流に基づいて各相
の力率を演算して力率演算手段とを具備する力率測定装
置であって、 前記電圧センサ及び電流センサについて予め測定した基
準入力信号に対する出力の位相遅れ量または位相進み量
に基づいて求めた各相の前記電流センサの出力の位相ず
れを補正しない場合における各相の前記電圧センサの出
力の相対的位相ずれ量を用いて、各サンプリング点にお
ける前記電圧センサの出力の位相を補正して位相補正測
定電圧を求める位相補正手段を更に具備し、 前記力率演算手段は前記位相補正測定電圧と前記記線電
流とを用いて各サンプリング点における有効電力及び無
効電力を演算し、演算した前記各サンプリング点の有効
電力及び無効電力をそれぞれ平均した平均値を用いて力
率を演算するように構成されていることを特徴とする力
率測定装置。4. Measuring means for respectively measuring a voltage and a current of each phase of a three-phase distribution line at a predetermined sampling period using a voltage sensor and a current sensor in which a phase shift occurs between an input and an output, Measured value storage means for storing the measured voltage and measured current of each phase measured by the measuring means, the ground voltage and the line current are obtained from the measured values stored in the measured value storage means, based on the ground voltage and the line current. A power factor measuring device comprising: a power factor calculating means for calculating a power factor of each phase, based on a phase delay amount or a phase lead amount of an output with respect to a reference input signal measured in advance for the voltage sensor and the current sensor. By using the relative phase shift amount of the output of the voltage sensor of each phase when the phase shift of the output of the current sensor of each phase obtained by The power factor calculation means further comprises a phase correction means for correcting the phase of the output of the voltage sensor to obtain a phase correction measurement voltage, and the power factor calculation means uses the phase correction measurement voltage and the marked current to measure the effective power at each sampling point. And a reactive power is calculated, and a power factor is calculated using an average value obtained by averaging the calculated active power and reactive power of each sampling point.
ける前記位相補正測定電圧を記憶する位相補正測定電圧
記憶手段を含んでおり、 前記力率演算手段は、 前記位相補正測定電圧記憶手段に記憶した各サンプリン
グ点における前記位相補正電圧と前記測定値記憶手段に
記憶した各サンプリング点における前記測定電流から求
めた前記線電流とを用いて各相についての前記各サンプ
リング点における有効電力を求めてこれを平均した平均
有効電力を演算する平均有効電力演算手段と、 各サンプリング点における前記位相補正測定電圧と前記
各サンプリング点における前記線電流とを用いて各相に
ついての前記各サンプリング点における無効電力を求め
てこれを平均した平均無効電力を演算する平均無効電力
演算手段と、 各相について求めた前記平均有効電力と前記平均無効電
力とを用いて各相の力率を演算する各相力率演算手段と
を具備する請求項４に記載の力率測定装置。5. The phase correction means includes phase correction measurement voltage storage means for storing the phase correction measurement voltage at each sampling point, and the power factor calculation means stores in the phase correction measurement voltage storage means. Using the phase correction voltage at each sampling point and the line current obtained from the measured current at each sampling point stored in the measured value storage means, the active power at each sampling point for each phase is obtained and calculated as Using the average active power calculation means for calculating the averaged average active power, the phase correction measurement voltage at each sampling point and the line current at each sampling point, the reactive power at each sampling point for each phase is obtained. The average reactive power calculation means for calculating the average reactive power averaged by The power factor measuring device according to claim 4, further comprising: each phase power factor calculating means for calculating a power factor of each phase using the average active power and the average reactive power.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6799395A JPH08262073A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Method and device for measuring power factor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6799395A JPH08262073A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Method and device for measuring power factor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08262073A true JPH08262073A (en) | 1996-10-11 |
Family
ID=13361008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6799395A Pending JPH08262073A (en) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | Method and device for measuring power factor |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08262073A (en) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1995
- 1995-03-27 JP JP6799395A patent/JPH08262073A/en active Pending
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