JPS6222075A

JPS6222075A - 交流計測装置

Info

Publication number: JPS6222075A
Application number: JP16346585A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Isogai; 磯貝　文彦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-22
Filing date: 1985-07-22
Publication date: 1987-01-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は閉鎖型配電盤等に使用される交流計測装置に
関するものである。

［従来の技術ｊ従来、この種の交流計測装置として第２図に示すものが
あった０図において、ｅは交流電圧信号、ｉは交流電流
信号、（１）は交流電流信号ｉを電圧信号に変換する電
流−電圧変換回路、（２）は２つの電圧信号を切り換え
るマルチプレクサ、（３）はこのマルチプレクサ（２）
からの出力を保持するサンプルホールド回路、（４）は
サンプルホールド回路（３）で保持されたアナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変挽回路、（５）はこ
のＡ／Ｄ変換回路（０のデジタル出力信号（サンプルデ
ータ）がサイクリックに書き込まれるサンプルメモリ、
（８）は後述するマイクロコンピュータ（７）がサンプ
ルメモリ（５）をアクセスしていない期間を検出し、そ
の期間にＡ／Ｄ変換回路（０のデジタル出力信号をサン
プルメモリ（５）にサイクリックに書き込むための記憶
制御回路、（７）はサンプルメモリ（５）のデータを読
みとって計測−出力用の演算処理や結果の出力等、全体
の制御を行うマイクロコンピュータである。

たとえば、交流電圧信号ｅ、交流電流信号ｉが第３図の
ような入力信号の場合、この入力信号の１周期Ｔｉの間
を、電圧ｅ、主電流のそれぞれについてｎ回（ｎ＝　ｌ
　Ｏ〜１００）サンプリングする。第３図において、電
圧ｅ、電流ｉのあるサンプリング時点から次のサンプリ
ング時点までの期間Ｔｓはサンプリング周期である。上
記サンプリングは、電圧ｅ、主電流を交互に行い、サン
プルデータは第４図に示すようにサンプルメモリ（５）
へサイクリックに格納するようになっている。

次に上記構成の動作について説明する。

第２図において、交流電圧信号ｅは、マルチプレクサ（
２）を経てサンプルホールド回路（３）で保持され、Ａ
／Ｄ変換回路（４）へ入力される。Ａ／Ｄ変換回路（４
）は、入力されたアナログ信号に対応するデジタル信号
、すなわちサンプルデータを出力する。このサンプルデ
ータは、記憶制御回路（８）により、上述したように第
４図のサンプルメモリ（５）へサイクリックに書き込ま
れる。

一方、交流電流信号ｉは電流−電圧変換回路（１）で電
圧値に変換され、その後は上記交流電圧信号ｅの場合と
同様にして、サンプルメモリ（５）へサイクリックに書
き込まれる。

マイクロコンピュータ（７）はサンプルメモリ（５）へ
格納されてい°る電圧のサンプルデータｅｌ。

ｅ２．・・・ｅｎ、および電流のサンプルデータ　ｉｌ
。

１２、・・・ｉｎを読みとり、これらのデータにもとづ
いて、あらかじめ設定されている入力信号の周期Ｔｉの
単位で計測出力用の演算処理を行う。

この演算処理は、第５図のフローチャートに示すように
、入力信号の１周期を単位として以下のように行われる
。

電圧および電流の平均値を出力する場合には。

の演算処理を行ない、実効値を出力する場合は、の演算処理を行なう。

また、平均電力の算出にあたっては、の演算処理を行なう。

無効電力については、電流と電圧の位相を９００ずらせ
て電力と同様の処理を行なう、すなわち、で演算する。

また、力率については、ＰＦ＝Ｗ／　、／；；”丁２の演算を行ない、ＷＨ、ＶＡＲＨについては、順次、Ｗ
、ＶＡＲの値を計測周期の間は一定とみなして積分の処
理を行う。

マイクロコンピュータ（７）としての処理は、上記計測
出力データ用の演算処理の他に、実際のデータ出力およ
び初期設定等の処理も行う。

［発明が解決しようとする問題点］上述した従来の交流計測装置にあっては、サンプリング
周期Ｔｓが固定されているため、入力信号ｅ、ｉが一定
周波数であれば問題はないが、入力信号ｅ、ｉの周波数
が変動した場合には、この変動に関係なく一定の周期で
サンプリングしてしまう結果、次のような問題点が生じ
る。

すなわち、入力信号ｅ、ｉの周波数が大きくなった場合
（すなわち周期が小さくなった場合）、サンプリング周
期Ｔｓが一定であれば、入力信号の１周期を越えて次の
１周期にまで入り込んで余分にサンプリングすることに
なり、他方１周波数が小さくなった場合（すなわち周期
が大きくなった場合）には、入力信号の１周期の終りま
でサンプリングが及ばなくなる。したがって、このよう
なサンプルデータにもとづいて算出された各種出力デー
タ値は、当然のことながら真の出力データ値とは異なっ
たものとなる。

このように、従来のものにおいては、入力信号の周波数
の変動により、計測誤差が大きくなるという問題点があ
った。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、入力信号の周波数変動に対しても高い精度が
得られる交流計測装置を提供することを目的としている
。

［問題点を解決するための手段］この発明にかかる交流計測装置は、交流入力信号を所定
のサンプル周波数でサンプリングする手段と、サンプリ
ングされたデータを格納する手段と、上記サンプリング
データにもとづいて演算処理を行い電気量を算出する演
算手段と、上記交流入力信号の周波数を計測する手段と
、計測された周波数に応じて上記サンプル周波数を制御
する手段とを備えたものである。

［作用ｊこの発明においては、サンプル周波数が入力信号の周波
数に応じて制御されるから、入力信号の周波数が変動し
ても、それに追従して、常に一定のサンプル回数で入力
信号の１周期がサンプリングされる。

［実施例］以下、この発明あ実施例を図面にしたがって説明する。

第１図において、ｅは交流電圧信号、ｉは交流電流信号
、（１）は交流電流信号ｉを電圧信号に変換する電流−
電圧変換回路、（２）は２つの電圧信号を切り換えるマ
ルチプレクサ、（３）はこのマルチプレクサ（２）から
の出力を保持するサンプルホールド回路、（０はサンプ
ルホールド回路（３）で保持されたアナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、（５）はこのＡ／
Ｄ変換回路（４）のデジタル出力信号（サンプルデータ
）がサイクリックに書き込まれるサンプルメモリ、（６
）は後述するマイクロコンピュータ（７）がサンプルメ
モリ（５）をアクセスしていない期間にＡ／Ｄ変換回路
（４）のデジタル出力信号をサンプルメモリ（５）にサ
イクリックに書き込むための記憶制御回路、（７）はサ
ンプルメモリ（５）のデータを読みとって計測出力用の
演算処理や結果の出力等、全体の制御を行うマイクロコ
ンピュータで、以上の構成は第２図のものと同様である
。

第２図と異なる点は、サンプル信号発生回路（８）と、
波形整形回路（３）とが新たに設けられていることであ
る。波形整形回路（３）は正弦波交流電圧信号ｅが入力
され、この信号を方形波信号に変換してその出力をマイ
クロコンピュータ（７）へ入力する。また、サンプル信
号発生回路（８）はマイクロコンピュータ（７）の出力
にしたがって、入力信号の周波数に対応したサンプル信
号を発生し、これを記憶制御回路（６）へ供給する。

交流入力のサンプリング処理、演算処理については従来
の交流計測ｉｔと同様であるので、以下の説明ではサン
プル周波数の制御について述べる。

第１図において、交流電圧信号ｅは波形整形回路（８）
に入力され、２倍の周波数の方形波に変換される。一方
、マイクロコンピュータ（７）ではこの方形波を取込ん
で、交流入力の周期Ｔｉの間、Ｍ云１．かいに！！ｌ抱
登堝塞の〃ロッ々ルカウント「、これにもとづいて入力
信号の周波数を算出する。

さらにマイクロコンピュータ（７）では、算出された入
力周波数ｆｉをもとにして、入力信号１周期のサンプル
回数Ｎｓを算出し、このサンプリングを行うための制御
信号として、図示しないプリセットカウンタのプリセッ
ト値をサンプル信号発生回路（８）へ出力する。

サンプル信号発生回路（８）では、水晶発振器によって
、サンプル周波数ｆｓの数１０〜数１ｏ。

倍の高周波の安定信号を発生しており、これをマイクロ
コンピュータ（７）から送出されてきたプリセット値を
設定した分周用のプリセットカウンタで分周して、サン
プル周波数ｆｓを得る。記憶制御回路（６）は、このサ
ンプル周波数ｆｓにしたがって、Ａ／Ｄ変換回路（０の
デジタール出方信号をサンプルメモリ（５）にサイクリ
ックに書き込んでゆく。

すなわち、この実施例においては、サンプル周波数ｆｓ
を入力信号の周波数ｆｉに応じて可変制御している点に
特徴がある。なお、サンプル漂妨数ｆｓは、交流入力信
号の周波数の４の整数倍に選定されている。

サンプル周波数ｆｓとサンプル回数Ｎｓが固定されてい
ると、すでに述べたように、入力周波数の変動により、
演算の対象となるサンプリングブロック（Ｎｓ個のデー
タ）が入力周期の１周期を越えたり、不足したりする。

定格周波数の波高値ｌの正弦波交流入力時のサンプル回
数をＮｔ、実際のサンプル回数をＮとすると、このとき
の平均値ＳＴは、で算出できる。ここで、Ｎ＝Ｎｔで、がＡ／Ｄ変換器で出力される１周期分のサンプルデータ
である。

次に、上式にもとづいて、従来のものとこの発明のもの
との計測精度を比較してみると、従来のものでは、入力
周波数が変動した場合は、上式でＮｘＮｔとなり、Ｎが
Ｎｔから±１０％変動すると、Ｎｔ＝４０のとき、平均
値Ｓは−７，０％〜＋４．０％も変動する。

これに対して、この発明のものでは、入力周波数に応じ
てサンプル周波数を制御し、入力信号の１周期でのサン
プル数Ｎを常に一定に保っているから、Ｎ＝４０のとき
、平均値Ｓは±０．２％以内の変動で測定することがで
きる。

なお、上記実施例では、゛高周波信号を分周用のプリセ
ットカウンタで分周して、サンプル周波数ｆｓを得る周
波数制御について述べたが、電圧制御発振回路等により
原発振回路の発振周波数を制御するようにしてもよい。

また、上記実施例では単相交流信号について説明したが
・０の発明は多相交流信号″″９いても適　　　。

用することができ、上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば、サンプリング周波数
を被測定信号の周波数により制御する構成にしたので、
入力周波数の変動により、サンプリングが入力信号の１
周期を越えたり、不足したりすることがなく、入力信号
の１周期でのサンプル数を常に一定に保つことができ、
これによって精度の高い交流計測装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による交流計測装置の実施例を示すブ
ロック図、第２図は従来の交流計測装置を示すブロック
図、第３図は入力信号の波形図、第４図はサンプルメモ
リへ格納されるサンプルデータの構成図、第５図はマイ
クロコンピュータの処理の概要を示すフローチャートで
ある。ｉ・・・交流電流信号、ｅ・・・交流電圧信号、（２）
・・・マルチプレクサ、（３）・・・サンプルホールド
回路、（４）・・・Ａ／Ｄ変換回路、（５）・・・サン
プルメモリ、（８）・・・記憶制御回路、（７）・・・
マイクロコンピュータ、（８）・・・サンプル信号発生
回路、（９）・・・波形整形回路。なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流入力信号を所定のサンプル周波数でサンプリ
ングする手段と、サンプリングされたデータを格納する
手段と、上記サンプリングデータにもとづいて演算処理
を行い電気量を算出する演算手段と、上記交流入力信号
の周波数を計測する手段と、計測された周波数に応じて
上記サンプル周波数を制御する手段とを備えたことを特
徴とする交流計測装置。
（２）サンプル周波数が交流入力信号の周波数の４の整
数倍に選定されている特許請求の範囲第１項記載の交流
計測装置。