DE69527592T2

DE69527592T2 - Vorrichtung zur Erzeugung eines für die totale harmonische Verzerrung in Wellenformen eines elektrischen Wechselstromsystems repräsentativen Signals

Info

Publication number: DE69527592T2
Application number: DE69527592T
Authority: DE
Inventors: Robert Tracy Elms
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1994-11-04
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: CA2162073A1; EP0710846A3; AU3306895A; ZA959214B; NZ280204A; DE69527592D1; AU696704B2; CA2162073C; JPH08278333A; PH31479A; BR9504910A; US5487016A; EP0710846A2; MX9504639A; EP0710846B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Analyse von harmonischer Verzerrung von Wellenformen in AC-elektrischen Systemen bzw. in elektrischen Wechselsfromsystemen, und insbesondere, auf eine Vorrichtung durch welche ein gesamtharmonisches Verzerrungssignal mit angemessener Genauigkeit wiederholt erzeugt werden kann, und zwar ohne unnötige Signalverarbeitung.

Hintergrundinformation

Es gibt einen ansteigenden Einsatz von Lasten, die die sinusförmigen Wellenformen, insbesondere die Stromwellenformen in AC-Energiesystemen, und insbesondere in Energieverteilungssystemen, verzerren können. Somit kann eine Wellenformverzerrung nachteilig die Geräte von anderen Benutzern des Systems und die Erträge des Gerätes, das die Energie liefert, beeinflussen, und daher wird zunehmend der Schwerpunkt auf die Lokalisierung der Verzerrungsquellen und die Reduzierung der Verzerrungseffekte gelegt.
Es ist bekannt die Verzerrung bzw. die Verformung in sinusförmigen Wellenformen durch harmonische Analyse zu quantifizieren. Die harmonische Analyse basiert auf dem Prinzip dass jede periodische Wellenform charakterisiert werden kann als die Summe einer Sinuswelle mit der Basisfrequenz bzw. Grundfrequenz und Sinuswellen mit Oberschwingungen bzw. Oberwellen der Basisfrequenz. Ein Normalmaß für harmonische Verzerrung ist die individuelle harmonische Verzerrung. Dies ist eine Messung der Verzerrung, die einer spezifischen Oberwelle zugewiesen werden kann. Individuelle harmonische Verzerrung wird als der RMS- (Root means square = Effektivwert) der bestimmten Oberwelle als Prozentsatz des RMS-Wertes der Basisfrequenz gemessen. Eine weitere Normalmessung der harmonischen Verzerrung ist die gesamtharmonische Verzerrung (total harmonic distortion). Typischerweise wird die gesamtharmonische Verzerrung als das Verhältnis der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der RMS-Werte der individuellen Oberwellen berechnet, und zwar nicht inklusive des Beitrags des fundamentalen bzw. der Basis zu dem RMS-Wert der Basis, und zwar konvertiert zu einem Prozentsatz.
Somit benötigt die typische gesamtharmonische Berechnung die Berechnung der individuellen Oberwellen. Wie bekannt ist, können die Werte der Oberwellen und die Basisfrequenzkomponente bzw. Grundfrequenzkomponente aus digitalen Samples der AC-Wellenform mittels der Fourier-Analyse extrahiert werden. Die Analyse produziert Sinus- und Kosinuskoeffizienten für die fundamentale und für jede der zu analysierenden Oberwellen. In vielen Anwendungen besteht daher Interesse an den Beträgen einer großen Anzahl von Oberwellen, zum Beispiel bis zu der harmonischen 50ster Ordnung. Das Problem wird durch die Tatsache verschlimmert, dass eine Wellenform mit der doppelten Frequenz der höchsten Oberwelle, die es zu extrahieren gilt, digital abgetastet werden muss. Daher muss, um die harmonische der 50sten Ordnung aus einer Wellenform mit einer 60 Hz Basisfrequenz zu extrahieren, die Abtastung mit 6KHz ausgeführt werden. Es ist anzumerken, dass Analysatoren Prozessoren haben müssen, die mit der hohen Abtastrate, die benötigt wird, um die gewünschten Oberwellen zu extrahieren, abtasten können, und die ebenfalls die umfassenden Berechnungen, die für die Fourier-Analyse nötig sind, ausführen können. Typischerweise tasten bzw. sampeln Analysatoren für einen oder einige wenige Zyklen und unterbrechen dann das Abtasten, während die harmonischen Koeffizienten berechnet werden. Diese Technik verschlechtert die Möglichkeit des Analysators Transienten in den Wellenformen einzufangen. Einige Analysatoren lösen eine Hochgeschwindigkeitsabtastung, die für eine harmonische Analyse benötigt wird, aus, wenn bestimmte Ereignisse detektiert werden, wodurch der Teil der Wellenform, der von Interesse ist, eingefangen wird.
Um die Belastung des Analysatorprozessors zu reduzieren wurde eine Annäherung zur Bestimmung der gesamtharmonischen Verzerrung eingesetzt. Die se Annäherung berechnet die Quadratwurzel der Differenz zwischen dem Quadrat des RMS-Wertes des Gesamtsignals minus dem Quadrat des RMS- Wertes der Fundamentalen geteilt durch den RMS-Wert der Fundamentalen und umgewandelt in einen Prozentsatz. Daher benötigt dieser Näherung nur die Berechnung der harmonischen Koeffizienten für die Grundfrequenz. Wenn diese Näherung jedoch eingesetzt wird erhält man das Ergebnis durch Berechnen der Quadratwurzel der Differenz zweier Zahlen. Wenn die gesamtharmonische Verzerrung bzw. Gesamt-Oberschwingungsverhältnis ein kleiner Prozentsatz ist, ist eine hohe Genauigkeit der zwei Zahlen, die die Differenz erzeugen, nötig. Zum Beispiel ist ein Prozent THD (total harmonic distortion) die Quadratwurzel von (10001-10000) wenn die Grundfrequenz 100 Hz ist. Dies bedeutet dass eine Genauigkeit von ungefähr 0,01 Prozent in der Messung und Berechnung der Wellenformwerte benötigt wird, um eine ein- Prozent-THD-Genauigkeit zu erlangen.
Es besteht ein Bedarf für eine verbesserte Vorrichtung zur Bestimmung von harmonischer Verzerrung in AC-Wellenform.
Genauer gesagt besteht ein Bedarf nach einer verbesserten Vorrichtung zur Bestimmung einer gesamtharmonischen Verzerrung in einer AC-Wellenform, wobei die Belastung eines digitalen Prozessors, der das gesamtharmonische Verzerrungssignal aus digitalen Samples der Wellenform generiert, reduziert.
Es besteht ebenfalls ein Bedarf nach solch einer verbesserten Vorrichtung, die eine Näherung einer gesamtharmonischen Verzerrung in einer AC- Wellenform schnell generiert, jedoch mit einer angemessenen Genauigkeit.
Weiterhin wird auf die US-Patentschrift 4,964,055 hingewiesen, die ein handgestütztes, battierbetriebenes harmonisches Verzerrungsmessgerät offenbart, das einen schnellen Fourier-Transformationsalgorithmus einsetzt mittels Zeit- Dekomposition und Eingabe-Bit-Umkehrung um Zwischenberechnungen des realen und imaginären Teils der DC, der Grundfrequenz und der Oberwellenkomponenten der Eingabenwellenform zu erzeugen, um verschiedene Parameter der Eingabenwellenform zu erhalten.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung offenbart, zu Generierung eines Signals repräsentativ für die gesamtharmonische Verzerrung in einer AC-Wellenform und eine Vorrichtung zur Bestimmung der gesamtharmonischen Verzerrung in einer Wellenform eines AC-Energieverteilungssystems, und zwar gemäss den Ansprüchen 1 und 3. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese und andere Probleme werden durch die Erfindung gelöst, wobei sich die Erfindung auf eine Vorrichtung bezieht zur Annäherung der gesamtharmonischen Verzerrung (THD = total harmonic distortion) in einer AC-Wellenform aus dem RMS-Wert des Signals abzüglich dessen Fundamentalkomponente bzw. Basiskomponente. Genauer gesagt wird der augenblickliche Wert der Fundamentalkomponente des Signals berechnet und von dem augenblicklichen Wert des Signals subtrahiert. Der RMS-Wert dieser Differenz wird dann berechnet, durch den RMS-Wert der Fundamentalen dividiert und in Prozent umgewandelt um die Annäherung der THD zu erzeugen.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden Mittel vorgesehen zum Generieren eines abgefühlten Signals, das die AC-Wellenform darstellt. Weiterhin werden Mittel vorgesehen zum Generieren eines Fundamentalsignals aus dem abgefühlten Signal, das repräsentativ ist für die Grundfrequenzkomponente des abgefühlten Signals. Zusätzliche Mittel generieren ein Oberwellensignal als eine Differenz zwischen dem abgefühlten Signal und dem Fundamentalsignal. Mittel generieren dann ein gesamtharmonisches Verzerrungssignal aus dem Oberwellensignal und dem Grundfrequenz- bzw. Fundamentalfrequenzsignal. Genauer gesagt umfassen die letzteren Mittel, Mittel zum Generieren des RMS-Wertes aus dem Oberwellensignal und teilen ihn durch den RMS-Wert des Grundfrequenzsignals und wandeln den Quotienten zu einem Prozentsatz um. Insbesondere wird die Erfindung in Digitalsystemen angewandt, die digitale Samples der Wellenform generieren, die Grundfrequenzkomponente für jedes Sample bestimmen, und die Grundfrequenzkomponente von den Digitalsamplewert subtrahieren um ein digitales Oberwellensignal zu generieren. Der RMS-Wert dieses digitalen Oberwellensignals wird dann bestimmt und durch den RMS-Wert der Grundfrequenzkomponente dividiert.
Das Erzeugen eines THD-Signals gemäss der vorliegenden Erfindung ist genauer als die oben beschriebene Annäherungstechnik. Wenn das Oberwellensignal mit einer Genauigkeit von ¹/&sub2;% des RMS-Wertes des Signals beibehalten werden kann, dann sollten die THD-Werte bis auf ungefähr 1% genau sein. Daher ist diese Technik toleranter gegenüber Abtast- und Timingfehlern im Vergleich mit der Näherungs-"Technik" wie sie oben in der Hintergrundinformation beschrieben wurde, benötigt jedoch mehr Berechnungsschritte, oder ungefähr die doppelte Ausführungszeit. Auf der anderen Seite benötigt diese Technik eine viel geringere Ausführungszeit die zum Berechnen der "genauen" THD benötigt wird, beispielsweise 1/25 der Ausführungszeit wenn 50 Oberwellen in der "genauen" Berechnung eingesetzt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ein volles Verständnis der Erfindung kann von der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele gewonnen werden, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, wobei die Zeichnungen folgendes zeigen:
Fig. 1 ist ein Wellenformdiagramm, das die Art und Weise wie die THD der Wellenform gemäss der vorliegenden Erfindung bestimmt wird, darstellt.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Monitors/Analysators der zum Generieren eines Signals repräsentativ für die THD gemäss der vorliegenden Erfindung angepasst ist.
Fig. 3 ist ein Flussdiagramm eines geeigneten Computerprogramms das durch den Monitor/Analysator der Fig. 2 implementiert ist, um eine THD-Ausgabe bzw. Ausgangsgröße zu generieren.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Bezugnehmend auf die Fig. 1 wird eine AC-Wellenform W gezeigt, die etwas eckig ist, was anzeigt, dass sie einen wesentlichen harmonischen Inhalt hat. Die Wellenform wird an Abtastpunkten S. die zeitlich gleichmäßig beabstandet sind, abgetastet bzw. gesampelt. Wie oben diskutiert wurde wird die Wellenform mit einer Rate bzw. Geschwindigkeit abgetastet, die mindestens das Doppelte der Frequenz der höchsten, zu detektierenden Oberwelle ist um das Nyquist-Kriterium zu erfüllen. Für eine Wellenform mit einer Grundfrequenz von 60 Hz würde das Sampeln mit mindestens 6 KHz ausgeführt werden, um die Harmonische 50ster Ordnung zu extrahieren. Dies würde bedeuten, dass 100 Samples pro Zyklus eines 60 Hz Signals genommen werden müssen, um die Harmonische 50ster Ordnung zu extrahieren. Um jedoch die gesamtharmonische Verzerrung gemäss der vorliegenden Erfindung zu bestimmen, ist es nicht nötig in der Lage zu sein, die individuellen Beiträge einer jeden Oberwelle separat zu identifizieren. Daher werden in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die THD-Berechnungen aus Samples gemacht, die mit 32 Samples pro Zyklus der 60 Hz Wellenform W genommen wurden. Zum Zwecke einer klaren Darstellung werden jedoch eine geringe Anzahl von Samples pro Zyklus in der Fig. 1 dargestellt. Weiterhin ist anzumerken, dass in Fig. 1 angezeigt wird, dass Samples an den Nulldurchgängen der Wellenform W genommen werden. Dies ist nicht notwendig. Es ist jedoch notwendig dass die Abtastung synchron- bzw. gleichlaufend erfolgt. Dies bedeutet dass eine ganzzahlige Anzahl von Samples pro Zyklus genommen werden sollte. Dies ist notwendig, um eine Fourier-Analyse durchzuführen. Diese bekannte mathematische Technik wird eingesetzt um Sinus- und Kosinuskoeffizienten für die Grundfrequenzkomponente F der Wellenform W zu erzeugen. Diese Koeffizienten werden eingesetzt, um aus den Samples S&sub1;, S&sub2;, ....Sn, die von der Wellenform W genommen werden, die korrespondieren Werte für jeden der Samplepunkte der Grundfrequenzkomponente F der Wellenform W zu berechnen. Diese berechneten Werte der Grundfrequenzkomponente werden durch die Bezugszeichen C&sub1; bis Cn bezeichnet.
Ein digitales Signal H, das die Oberwellen bzw. Oberschwingungen darstellt, wird dadurch generiert, dass die Differenz zwischen den gemessenen abgetasteten Werten der Wellenform W und den berechneten Werten der Fundamentalkomponente genommen wird. Die gesamtharmonische Verzerrung bzw. gesamtharmonische Verformung wird dann berechnet als der RMS-Wert des digitalen Oberwellensignals H geteilt durch den RMS-Wert der Grundfrequenzkomponente F.
Die Näherung des THD wird durch die folgende Beziehung dargestellt:
wobei
F(k) = der gemessene Samplewert der Wellenform W an dem Abtastpunkt k.
F1(k) = der berechnete Wert der Fundamentalkomponente F an dem Abtastpunkt k.
m = Anzahl der Samples pro Zyklus.
k = Sampleanzahl.
Von dieser Formel ist zunächst zu erkennen, dass nur die Fundamentalkomponente der Wellenform berechnet werden muss. Alle Oberwellen sind in dem gemessenen Wert der Wellenform enthalten und werden als eine Gruppe extrahiert durch Subtrahieren des Wertes der fundamentalen Wellenform von dem entsprechenden Samplewert der gemessenen Wellenform. Es kann ebenfalls von der obigen Gleichung erkannt werden, dass es nicht nötig ist die Quadratwurzel der Differenz zwischen den zwei quadrierten Zahlen zu bestimmen, wie es gemäss dem Stand der Technik bezüglich der "Näherung" der THD der nötig war.
Fig. 2 beschreibt einen Monitor/Analysator 1 der eingesetzt werden kann, um eine THD-Ausgabe gemäss der vorliegenden Erfindung zu generieren. Der Monitor/Analysator 1 wird als verbunden mit einem AC elektrischen Energiesystem 3 wie zum Beispiel einem Energieverteilungssystem gezeigt, und zwar für die Analyse von Wellenformen in dem System.
Stromtransformatoren 5A, B, C, N und G fühlen Ströme ab, die in jedem dieser Leiter fließen, während Phasen-zu-Neutral-Spannungen durch die Spannungswandler 9A, B und C abgefühlt werden, sowie die Neutral-zu-Masse- Spannungen durch den Transformator 9 N abgefühlt werden. Die Bereichsschaltung 11 wandelt die Strom- und die Spannungssignale von -10 zu 0 zu +10 Volt Signalen (converts the current and the voltage signals from -10 to 0 to +10 volt signals) für die Konvertierung durch Analog-zu-Digital-(A/D)- Wandler 13 für die Eingabe in einen Digitalprozessor 15. Der A/D-Wandler 13 tastet die analogen Spannungen und Ströme mit einer Abtastrate ab, die durch Interrupts, erzeugt durch den digitalen Prozessor 15 bestimmt ist. Diese lnterrupts werden selektiv mit einer ersten, langsamen Geschwindigkeitsabtastrate oder einer zweiten Hochgeschwindigkeitsabtastrate generiert. In der Beispielvorrichtung ist die Niedriggeschwindigkeitsabtastrate 32 Samples pro Zyklus und die Hochgeschwindigkeitsrate ist 128 Samples pro Zyklus. Während Niedriggeschwindigkeitsabtastungen, tastet der A/D-Wandler 13 alle fünf Ströme und alle vier Spannungen ab. Für Hochgeschwindigkeitsabtastungen, werden wiederum alle Ströme abgetastet, jedoch werden nur die drei Phasenspannungen für die Eingabe in den Prozessor digitalisiert. Jeder dieser Ströme und Spannungen wird bei jedem Interrupt abgetastet.
Der digitale Prozessor 15 setzt die Daten, die durch diese digitalen Samples generiert werden, dafür ein, um Werte von zwei Sätzen von elektrischen Parametern zu generieren. Der erste Satz von Parametern bezieht sich auf die Überwachungsfunktion und beinhalten gemessene Parameter wie zum Beispiel: RMS-Ströme und -Spannungen, Spitzenströme und -spannungen, Minimalströme und -spannungen, Leistungsfaktor, Watts, Vars bzw. Blindleistungseinheiten, Volt-Amps, gesamtharmonischer Faktor, K-Faktor, CBMEA- Derating-Faktor, und ähnliche. Der zweite Satz von Parametern, der durch den digitalen Prozessor 15 berechnet wird, sind die individuellen Oberwellen- bzw. harmonische Koeffizienten. Die vorliegende Erfindung organisiert die Datensammlung und -verarbeitung, so dass eine maximale Anzahl von Parametern kontinuierlich überwacht werden kann, während ebenfalls die Möglichkeit zur gleichzeitigen Berechnung des harmonischen Inhalts vorgesehen werden kann.
Der Digitalprozessor 15 hat eine Eingabe/Ausgabe (I/O = input/output) 17 durch welche der Prozessor 15 mit einer Fronttafel 19 verbunden ist. Die Fronttafel 19 dient als Interface mit dem Benutzer. Durch die Fronttafel kann der Benutzer den Betrieb des Monitors/Analysators 1 steuern und das AC elektrische Energiesystem 3 überwachen. Die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 17 ist ebenfalls eine Schnittstelle des digitalen Prozessors 15 mit Kontakteingängen über einen digitalen Eingang. Relais-Ausgänge und Analogausgänge werden ebenfalls über die Eingabe/Ausgabe-Vorrichtung 17 vorgesehen. Der digitale Prozessor 15 kann ebenfalls mit einem entfernten Prozessor über eine Kommunikationsverbindung 21 kommunizieren. Durch diese Kommunikationsverbindung 21 kann der Monitor/Analysator 1 Information zu einem entfernten Prozessor (nicht dargestellt) vorsehen und/oder von diesem gesteuert werden.
Die THD-Ausgabe bzw. Ausgangsgröße des Monitors/Analysators 1 kann eine numerische Anzeige auf der Frontplatte 19 sein. Zusätzlich oder stattdessen, kann die THD-Ausgabe zu einer entfernten Vorrichtung über die Kommunikationsverbindung 21 kommuniziert werden. Es ist anzumerken, dass der Monitor/Analysator 1 ebenfalls, wenn dies erwünscht wird, den individuellen harmonischen Inhalt der Wellenform in dem Verteilungssystem 3 bestimmen kann. Dies wird in der als Querverweis erwähnten Patentanmeldung beschrieben. Der Analysator schaltet auf eine schnelle Abtastrate um 128 Samples pro Zyklus in dem Beispielanalysator, um geeignete Daten für eine Berechnung bis zur Harmonischen 50ster Ordnung zu besitzen. Der Analysator setzt ein Abtastschema ein, in dem Samples normalerweise mit 32 Samples pro Zyklus genommen werden, jedoch können Samples mit bis zu 128 Samples pro Zyklus für zwei aufeinander folgende Zyklen für jede 8 Zyklen genommen werden.
Fig. 3 beschreibt ein Flussdiagramm, für eine Routine, die von dem Prozessor 15 eingesetzt wird, um die THD-Ausgabe zu generieren. Wie durch 23 angezeigt wird, werden Samples 32 Mal pro Zyklus für alle 5 Ströme und die 4 Leiter-zu-Neutral-Spannungen (line-to-neutral voltages) genommen (Leiter-zu- Leiter-Spannungen sind Leiter-zu-Neutral-Spannungen, was bekannt ist). Die Sinus- und Kosinuskoeffizienten der fundamentalen Komponente einer jeden der Ströme und Spannungen werden bei 25 mittels Fourier-Analyse, wie es ebenfalls bekannt ist, berechnet. Diese Koeffizienten werden dann bei 27 dafür eingesetzt den augenblicklichen Wert der Fundamentalen für jede der Wellenformen an jedem der Abtastpunkte zu bestimmen. Dieser Werte der Fundamentale einer jeden der Wellenformen an jedem der Abtastpunkte wird dann von dem gemessenen Wert der Wellenform bei 29 subtrahiert, um das Oberwellensignal zu erzeugen. Diese Oberwellensignale und die Fundamentalkomponenten werden darin eingesetzt, um die THD-Werte für jede der Ströme und Spannungen gemäss der obigen Gleichung 1 zu berechnen. Diese THD-Werte werden dann für einen Darstellung gegenüber dem Benutzer des Analysators/Monitors ausgegeben.
Während spezifische Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen zu solchen Details im Hinblick der gesamten Lehren der Offenbarung entwickelt werden könnten. Demgemäss sind die einzelnen Anordnungen, wie sie hier offenbart sind, lediglich als illustrativ anzusehen, sollen jedoch nicht den Rahmen der Erfindung begrenzen, wobei der Rahmen den vollen Umfang der angefügten Ansprüchen hat.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Erzeugung eines Signals repräsentativ für die gesamtharmonische Verzerrung bzw. das Gesamt-Oberschwingungsverhältnis einer AC (Wechselstrom) Wellenform (W) mit einer Grundfrequenz, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Abfühlmittel (7, 9) zur Erzeugung eines abgefühlten Signals repräsentativ für die erwähnte AC-Wellenform;

Mittel (15) zur Erzeugung aus dem erwähnten abgefühlten Signal eines Fundamental- oder Grundsignal (F) repräsentativ für eine Fundamental- bzw. Grundfrequenzkomponente des erwähnten abgefühlten Signals;

Mittel (15) zur Erzeugung eines Oberschwingungssignals als die Differenz zwischen dem abgefühlten Signal und dem Fundamentalsignal (F) und

Mittel (15) zur Erzeugung eines gesamt-harmonischen Verzerrungssignals aus dem Fundamentalsignal (F) und dem Oberschwingungssignal.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel (15) zur Erzeugung des erwähnten gesamt-harmonischen Verzerrungssignals folgendes aufweisen: Mittel zur Erzeugung eines RMS-Oberschwingungssignals aus dem erwähnten Oberschwingungssignals, Erzeugung eines RMS- Fundamentalsignals aus dem Fundamentalsignal (F) und Erzeugung des erwähnten gesamt-harmonischen Verzerrungssignals als ein Verhältnis des erwähnten RMS-gesamt-harmonischen Signals bzw. des RMS-gesamt- Oberschwingungssignals zu dem erwähnten RMS-Fundamentalsignal und zur Umwandlung in einen Prozentsatz.

3. Vorrichtung (1) zur Bestimmung der gesamt-harmonischen Verzerrung in einer AC-Wellenform (W) eines AC-Energieverteilungssystems (3), wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:

Abfühlmittel (7, 9) zur Erzeugung eines digitalen abgefühlten Signals aus digitalen Abtastungen bzw. Samples, die von der AC-Wellenform an digitalen Abtastpunkten (S&sub1;, S&sub2;, ...Sn) genommen werden;

Fundamentalsignalerzeugungsmittel (15) zur Erzeugung aus dem digitalen abgefühlten Signal ein digitales Grund- oder Fundamentalsignal (F), welches eine Fundamentalfrequenzkomponente in der AC-Wellenform an den digitalen Tastpunkten der AC-Wellenform repräsentiert;

Oberschwingungssignalerzeugungsmittel (15) zur Erzeugung eines digitalen Oberschwingungssignals als die Differenz zwischen dem abgefühlten Signal und dem digitalen Fundamentalsignal (F) an den digitalen Abtastpunkten;

gesamt-harmonische Verzerrungssignalerzeugungsmittel (15) zur Erzeugung eines digitalen gesamt-harmonischen Verzerrungssignals aus dem digitalen Oberschwingungssignal und dem digitalen Fundamentalsignal (F); und

Ausgabemittel (19, 21) zur Erzeugung einer Ausgangsgröße bzw. Ausgabe aus dem digitalen gesamt-harmonischen Verzerrungssignal.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die gesamt-harmonischen Verzerrungssignalerzeugungsmittel (15), die das digitale gesamt-harmonische Verzerrungssignal erzeugen, folgendes aufweisen:

Mittel zur Erzeugung eines digitalen RMS-Oberschwingungssignals aus dem erwähnten digitalen Oberschwingungssignal an den digitalen Abtastpunkten,

Mittel zur Erzeugung eines RMS-Fundamentalsignals aus dem digitalen Fundamentalsignal (F), und Mittel zur Erzeugung des digitalen gesamtharmonischen Verzerrungssignals als ein Verhältnis des RMS- Oberschwingungssignals zu dem RMS-Fundamentalsignal ausgedrückt als ein Prozentsatz.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die gesamt-harmonischen Verzerrungssignalerzeugungsmittel (15), die das gesamte-harmonische Verzerrungssignal erzeugen, das gesamt-harmonische Verzerrungssignal entsprechend der folgenden Beziehung erzeugen:

wobei

m = Anzahl der Abtastungen pro Zyklus.

k = Abtastzahl,

f(k) Sample- bzw. Abtastwert bei Abtastung k.

f&sub1;(k) Fundamentalwert der Abtastung k.

F&sub1; RMS-Wert der Fundamentalkomponente.

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei die Abfühlmittel (7, 9) Mittel aufweisen, zur Erzeugung einer Vielzahl von digitalen abgefühlten Signalen aus den digitalen Abtastungen vorgenommen an den mehreren AC- Wellenformen in dem AC-Verteilungssystem (3) an digitalen Abtastpunkten bei jeder der mehreren AC-Wellenformen, wobei die Fundamentalsignalerzeugungsmittel (15) folgendes aufweisen:

Mittel zur Erzeugung aus jeder der Vielzahl von digitalen abgefühlten Signalen ein entsprechendes digitales Fundamentalsignals (F) repräsentativ für eine Fundamentalfrequenzkomponente eines entsprechenden digitalen abgefühlten Signals, und wobei die Oberschwingungssignalerzeugungsmittel (15) ein entsprechendes digitales Oberschwingungssignal für jede AC- Wellenform erzeugen, und zwar als eine Differenz zwischen dem digitalen abgefühlten Signal für die Wellenform und einem entsprechenden digitalen Fundamentalsignal (F) für die Wellenform, wobei die gesamt-harmonischen Verzerrungssignalerzeugungsmittel (15) Mittel aufweisen, zur Erzeugung eines gesamt-harmonischen Verzerrungssignals für jede der erwähnten AC- Wellenformen aus dem digitalen Oberschwingungssignal für die Wellenform und dem entsprechenden digitalen Fundamentalsignal für die Wellenform.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei eine der mehreren AC- Wellenformen (W) eine Stromwellenform ist und eine weitere der mehreren Wellenformen (W) eine Spannungswellenform ist, und wobei ein Grund- oder Fundamentalfrequenzsignal (F) und ein Oberschwingungssignal für die Stormwellenform und die Spannungswellenform erzeugt werden, und wobei ein gesamtharmonisches Verzerrungssignal für die Stromwellenform und die Spannungswellenform erzeugt wird.