JP2001183408A - Level measuring method coping with a plurality of measurement frequencies - Google Patents

Level measuring method coping with a plurality of measurement frequencies

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JP2001183408A
JP2001183408A JP36583799A JP36583799A JP2001183408A JP 2001183408 A JP2001183408 A JP 2001183408A JP 36583799 A JP36583799 A JP 36583799A JP 36583799 A JP36583799 A JP 36583799A JP 2001183408 A JP2001183408 A JP 2001183408A
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JP
Japan
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frequency
lpf
leakage current
value
frequencies
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Maeta
敏幸 前多
Yasunori Odajima
靖則 小田嶋
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Toyo Communication Equipment Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To put a leakage current detector to common use, without requiring a setting, even in two areas where the frequency of a leakage current is 50 Hz and 60 Hz. SOLUTION: The device shown in Fig. (a) is constituted of a CT(current transformer) 13 for detecting leakage current from a low-voltage cable way, an I/V converter 14 for performing current/voltage conversion, a first AMP (amplifier) 15 for amplifying received voltage, an LPF(low-pass filter) 16 for removing high-frequency components from the received voltage, second and third AMP 17a, 17b for branching the received voltage into two lines, a one-chip CPU(central processing unit) 18 for measuring the level of the received voltage, A/D(angle-to-digital) converters 19a, 19b incorporated in the CPU 18, and a display 20 for displaying the value of the leakage current. The device shown in Fig. (b) is made up of a first LPF 21 for finding the average of an input voltage by sampling it at a prescribed frequency, an oscillator 22 and a frequency divider 23 for determining the sampling frequency for the first LPF 21, and a second LPF 24 for computing the moving averages of input data.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複数の測定周波数に
対応したレベル測定方法に関し、特に受電設備の低圧電
路において、電路の絶縁劣化に伴ない商用電源が大地へ
漏洩する電流値を検出する手段である複数の測定周波数
に対応したレベル測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level measuring method corresponding to a plurality of measuring frequencies, and more particularly to a means for detecting a current value of a commercial power supply leaking to the ground due to insulation deterioration of a circuit on a low-voltage circuit of a power receiving facility. And a level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの発展に伴いディジタル信号処理
を応用した分野が広がり、低コストなマイクロコンピュ
ータ(以降、μCPUと称す)、或いは、ディジタルシ
グナルプロセッサ(以降、DSPと称す)等を用いて高
機能な処理が行えるようになってきた。又、従来アナロ
グ部品を多数使用して実現していた機能をディジタル信
号処理により実現することで、多くの機能をソフトウェ
アで対応させ、装置の低コスト化が図られている。そこ
で、複数の測定周波数に対応したレベル測定方法を用い
て、受電設備の低圧電路において、電路の絶縁劣化に伴
ない商用電源が大地へ漏洩する電流値を検出する手段に
ついて説明する。
2. Description of the Related Art With the development of LSIs, the field of application of digital signal processing has expanded, and high-level applications using low-cost microcomputers (hereinafter referred to as μCPU) or digital signal processors (hereinafter referred to as DSP) have been developed. Functional processing has become available. In addition, by realizing functions that have conventionally been realized using a large number of analog parts by digital signal processing, many functions are supported by software, and the cost of the apparatus is reduced. Therefore, a description will be given of a means for detecting a current value at which a commercial power supply leaks to the ground due to insulation deterioration of a power supply path on a low-voltage path of a power receiving facility, using a level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies.

【0003】図4は、低圧電路の漏洩電流を検出するた
めの構成図の例である。1は受電トランスを、2は単相
3線式低圧電路を、3a、3bは負荷機器を、4は絶縁
抵抗を、5はカレントトランス(以降、CTと称す)
を、6は漏洩電流検出器を示す。図4の動作を説明する
と、受電トランス1により高圧電路を単相3線式低圧電
路2に降圧し負荷機器3a、3bが接続されている。こ
の時、電路の絶縁劣化が生じ絶縁抵抗4が小さくなると
一点接地された単相3線式低圧電路2の中性点を介して
商用電源の漏洩電流が生ずる。そこで、接地線に設けた
カレントトランス5により漏洩電流を抽出し、漏洩電流
検出器6により漏洩電流の値を検出する。
FIG. 4 is an example of a configuration diagram for detecting a leakage current in a low piezoelectric path. 1 is a power receiving transformer, 2 is a single-phase three-wire low-voltage circuit, 3a and 3b are load devices, 4 is an insulation resistance, and 5 is a current transformer (hereinafter referred to as CT).
And 6 denotes a leakage current detector. The operation of FIG. 4 will be described. The high-voltage path is lowered by the power receiving transformer 1 to the single-phase three-wire low-voltage path 2, and the load devices 3a and 3b are connected. At this time, if the insulation of the electric circuit deteriorates and the insulation resistance 4 decreases, a leakage current of the commercial power supply occurs through the neutral point of the single-phase three-wire low-voltage path 2 grounded at one point. Therefore, the leakage current is extracted by the current transformer 5 provided on the ground line, and the value of the leakage current is detected by the leakage current detector 6.

【0004】図5は、従来の漏洩電流検出器を構成する
基本機能ブロック図の例である。同図は、商用電源周波
数である漏洩電流を抽出するローパスフィルタ(以降、
LPFと称す)7及び8と、クロック発振器9と、フィ
ルタリング処理におけるサンプリング数を決定する分周
器10と、サンプリング周波数を切替える切替えスイッ
チ11と、検出した直流電圧値を表示する表示器12と
により構成する。図5について、商用電源周波数が50
Hz或いは60Hzである場合を例として、漏洩電流の
レベル測定を行う際の動作を説明する。先ず、LPFは
μCPUを用いて実現し、更に、LPFを2段構成とし
て所望の性能を得ている。そこで、低圧電路より抽出し
た50Hzの漏洩電流は、LPF7に入力しフィルタリ
ング処理を行う。LPF7においては、サンプリング周
波数を入力周波数の32倍とし、50Hz×32倍=1
600Hzにて入力データのサンプリングを行う。漏洩
電流の周波数が60Hzであると、サンプリング周波数
は60Hz×32倍=1920Hzにて入力データのサ
ンプリングを行う。そこで、漏洩電流の周波数の違いに
対応するため切替えスイッチ11を設け、漏洩電流が5
0Hzである場合は、サンプリング周波数が1600H
zとなるよう分周器10を設定し、漏洩電流が60Hz
である場合は、サンプリング周波数が1920Hzとな
るよう分周器10を設定する。次に、前記1周期32回
のサンプリングを8周期に渡って実施し、32個×8回
=256個のサンプリングデータに対してフィルタリン
グ演算を行っている。次に、LPF8においては、LP
F7が出力する演算結果を32個収集し、それに対して
移動平均法によるフィルタリング演算を行い、直流値と
なった演算結果を出力する。直流値となった検出出力
は、表示器12により漏洩電流の値を表示する。
FIG. 5 is an example of a basic functional block diagram constituting a conventional leakage current detector. The figure shows a low-pass filter (hereinafter referred to as the “low-pass filter”) that extracts
LPF) 7 and 8, a clock oscillator 9, a frequency divider 10 for determining the number of samples in the filtering process, a changeover switch 11 for switching the sampling frequency, and a display 12 for displaying the detected DC voltage value. Constitute. Referring to FIG. 5, when the commercial power frequency is 50
The operation at the time of measuring the level of the leakage current will be described by taking the case of Hz or 60 Hz as an example. First, the LPF is realized using a μCPU, and the LPF has a two-stage configuration to obtain desired performance. Thus, the leakage current of 50 Hz extracted from the low-voltage path is input to the LPF 7 to perform a filtering process. In the LPF 7, the sampling frequency is set to 32 times the input frequency, and 50 Hz × 32 times = 1.
The input data is sampled at 600 Hz. If the frequency of the leakage current is 60 Hz, sampling of input data is performed at a sampling frequency of 60 Hz × 32 times = 1920 Hz. Therefore, a changeover switch 11 is provided to cope with the difference in the frequency of the leakage current,
If it is 0 Hz, the sampling frequency is 1600H
The frequency divider 10 is set so as to be z, and the leakage current is 60 Hz.
, The frequency divider 10 is set so that the sampling frequency becomes 1920 Hz. Next, the sampling is performed 32 times in one cycle over eight cycles, and a filtering operation is performed on 32 × 8 = 256 sampling data. Next, in LPF8, LPF
32 calculation results output from F7 are collected, and a filtering operation by the moving average method is performed on the collected results, and a calculation result having a DC value is output. The detection output having the DC value indicates the value of the leakage current on the display 12.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
複数周波数に対応したレベル測定方法は、以下のような
問題が生じていた。即ち、本レベル測定方法を漏洩電流
検出器等に採用すると、測定信号である漏洩電流の商用
周波数は、東日本と西日本で夫々50Hz及び60Hz
と異なっている。そのため、本レベル測定方法を実現す
る手段の一つであるディジタルフィルタのA/D変換部
において、サンプリング数を入力信号が50Hz或いは
60Hz夫々で同一とすると、サンプリング周波数を入
力信号が50Hzの場合と60Hzの場合とで変更する
必要があった。仮に、サンプル数を32とすると入力信
号が50Hzの場合、サンプリング周波数は1600H
zに、60Hzの場合、サンプリング周波数は1920
Hzである。そのため、従来の複数周波数に対応したレ
ベル測定方法においては、切替えスイッチを設け、50
Hz圏で使用する際と、60Hz圏で使用する際とで夫
々切替えスイッチによりサンプリング周波数の設定を行
っており、取り扱いが煩雑であると共に、漏洩電流検出
器をコスト高にしていた。本発明は、上述したような従
来の複数の測定周波数に対応したレベル測定方法の問題
を解決するためになされたものであって、漏洩電流検出
器を漏洩電流の周波数が50Hz圏或いは60Hz圏で
あっても、何ら設定の必要もなく両地区で共通に使用で
きる複数の測定周波数に対応したレベル測定方法を提供
することを目的とする。
However, the conventional level measuring method corresponding to a plurality of frequencies has the following problems. That is, when this level measurement method is adopted for a leak current detector or the like, the commercial frequency of the leak current, which is a measurement signal, is 50 Hz and 60 Hz in East Japan and West Japan, respectively.
Is different. Therefore, in the A / D converter of the digital filter, which is one of the means for realizing the present level measurement method, if the number of samplings is the same at 50 Hz or 60 Hz, the sampling frequency is the same as when the input signal is 50 Hz. It was necessary to change between 60 Hz. If the number of samples is 32 and the input signal is 50 Hz, the sampling frequency is 1600 H
When z is 60 Hz, the sampling frequency is 1920
Hz. Therefore, in the conventional level measurement method corresponding to a plurality of frequencies, a changeover switch is provided and 50
The sampling frequency is set by a changeover switch when using in the Hz range and when using in the 60 Hz range, so that handling is complicated and the cost of the leakage current detector is increased. The present invention has been made in order to solve the problem of the conventional level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies as described above, and a leakage current detector in which a frequency of a leakage current is in a 50 Hz band or a 60 Hz band. Even if there is, it is an object of the present invention to provide a level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies that can be used in both areas without any setting.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る複数の測定周波数に対応したレベル測定
方法は以下の構成をとる。請求項1記載の複数の測定周
波数に対応したレベル測定方法は、被測定信号を所望の
レベル値に増幅すると共に高周波成分を除去した後、2
段構成のローパスフィルタとして機能するディジタルフ
ィルタを用いてレベル測定を行う方法において、前記デ
ィジタルフィルタの1段目のフィルタリング処理とし
て、被測定信号の1周期をN回サンプリングした後該サ
ンプリング値をM周期加算して平均値を算出することに
より直流成分の演算値を得、更に前記ディジタルフィル
タの2段目のフィルタリング演算として、前記1段目の
フィルタリング演算値をL個まとめ移動平均を算出する
ことにより直流成分の演算値を得て表示器に出力する際
に、被測定信号が固有の2周波である時に、前記2周波
に対応する夫々のサンプリング周波数の中間値とした共
通のサンプリング周波数を設定し、前記2周波の被測定
信号をサンプルするよう構成する。請求項2記載の複数
の測定周波数に対応したレベル測定方法は、前記ディジ
タルフィルタを実現する手段として8ビットμCPUを
用い、該8ビットμCPUに内蔵するアナログ/ディジ
タル変換器を2チャネル使用することによりフィルタリ
ング演算の分解能を16ビットとするよう構成する。
To achieve the above object, a level measuring method according to the present invention corresponding to a plurality of measuring frequencies has the following configuration. A level measuring method corresponding to a plurality of measuring frequencies according to claim 1, wherein after amplifying a signal under measurement to a desired level value and removing high frequency components,
In a method of performing level measurement using a digital filter functioning as a low-pass filter having a stage configuration, as a filtering process of a first stage of the digital filter, one cycle of a signal under measurement is sampled N times, and the sampled value is then M cycles. The calculated value of the DC component is obtained by adding and calculating an average value. Further, as the filtering operation of the second stage of the digital filter, L filtering operation values of the first stage are combined to calculate a moving average. When the calculated value of the DC component is obtained and output to the display, when the signal under measurement has two unique frequencies, a common sampling frequency is set as an intermediate value between the respective sampling frequencies corresponding to the two frequencies. , And the two frequency signals to be measured are sampled. The level measuring method corresponding to a plurality of measuring frequencies according to claim 2 uses an 8-bit μCPU as a means for realizing the digital filter, and uses two analog / digital converters built in the 8-bit μCPU. The resolution of the filtering operation is configured to be 16 bits.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、図示した実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に係る複数の
測定周波数に対応したレベル測定方法の一実施例を示
し、(a)は漏洩電流検出器の構成例を、(b)は本実
施例に用いているディジタルフィルタの機能図を夫々示
す。図1(a)に示すよう、本発明に係る漏洩電流検出
器は低圧電路の漏洩電流を検出するCT13と、電流/
電圧変換を行うI/V変換器14と、受信電圧を増幅す
る第一のAMP15と、受信電圧から高周波成分を除去
するLPF16と、2系統に分岐した受信電圧を入力す
る第二のAMP17aおよび第三のAMP17bと、受
信電圧のレベル測定を行う1チップのCPU18と、C
PU18に内蔵されたA/D変換器19a、19bと、
漏洩電流値を表示する表示器20とにより構成する。こ
のように構成した漏洩電流検出器を図4に示したように
電路の接地線に接続した際の動作について説明する。ま
ず、低圧電路に絶縁不良等が生じて大地に漏洩電流が流
れると、接地線に挿入したCT13により漏洩電流を抽
出し、I/V変換器14により電圧値に変換する。次
に、第一の増幅器15において、受信電圧がレベル測定
を行うために適したレベルになるよう増幅してLPF1
6に入力し、受信電圧波形の高周波成分を減衰させ、高
周波成分がディジタルフィルタのフィルタリング処理に
与える悪影響を除去する。更に、LPF16の出力は2
系統に分岐して第二の増幅器17a及び第三の増幅器1
7bに入力し、各増幅器16a、16b出力はCPU1
8に内蔵したA/D変換器19a、19bに出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments. 1A and 1B show an embodiment of a level measuring method corresponding to a plurality of measuring frequencies according to the present invention. FIG. 1A shows an example of a configuration of a leakage current detector, and FIG. 1B shows a digital signal used in the present embodiment. Each functional diagram of the filter is shown. As shown in FIG. 1A, a leakage current detector according to the present invention includes a CT 13 for detecting a leakage current of a low piezoelectric path, a current /
An I / V converter 14 for performing voltage conversion, a first AMP 15 for amplifying a reception voltage, an LPF 16 for removing a high-frequency component from the reception voltage, a second AMP 17a for inputting a reception voltage branched into two systems, and a second AMP 17a. Three AMPs 17b, a one-chip CPU 18 for measuring the level of the reception voltage, and C
A / D converters 19a and 19b built in the PU 18,
The display device 20 displays the leakage current value. The operation when the leakage current detector thus configured is connected to the ground line of the electric circuit as shown in FIG. 4 will be described. First, when a leakage current flows to the ground due to insulation failure or the like in the low piezoelectric path, the leakage current is extracted by the CT 13 inserted into the ground line, and is converted into a voltage value by the I / V converter 14. Next, the first amplifier 15 amplifies the received voltage to a level suitable for performing level measurement, and amplifies the LPF1.
6 to attenuate the high-frequency component of the received voltage waveform and remove the adverse effect of the high-frequency component on the filtering process of the digital filter. Further, the output of the LPF 16 is 2
The second amplifier 17a and the third amplifier 1
7b, the outputs of the amplifiers 16a and 16b are
8 and output to the A / D converters 19a and 19b built in.

【0008】ここで、受信電圧を2系統に分岐して2チ
ャネルのA/D変換器に入力した理由は、(1)フィル
タリング処理における演算が加減算と除算を用い、且つ
加減算が主体で演算自体は複雑でないこと、(2)ディ
ジタルフィルタのハードウェアコストを下げるためにハ
ードウェアとしてDSPではなく1チップ構成でA/D
変換器を2チャネル以上内蔵したμCPUを採用したこ
とによる。更に、フィルタリング演算を行うμCPUの
分解能は8ビットであるので、本発明による実施例にお
いて必要な16ビットの分解能を確保する手段として、
受信電圧の振幅範囲を二つに分割し夫々の範囲に二つの
A/D変換器を割り当てることにより16ビットの分解
能を得ることとした。次に、CPU18においては、デ
ィジタルフィルタにより実現した2段のLPFにより受
信電圧のレベルを検出し、得られた直流電圧値を表示器
20に入力し表示する。
Here, the reason why the received voltage is branched into two systems and input to the two-channel A / D converter is that (1) the operation in the filtering process uses addition / subtraction and division, and the addition / subtraction is mainly performed and the operation itself is performed. Is not complicated. (2) In order to reduce the hardware cost of digital filters, A / D
This is because a μCPU having two or more converters is used. Further, since the resolution of the μCPU for performing the filtering operation is 8 bits, as means for securing the required 16-bit resolution in the embodiment according to the present invention,
By dividing the amplitude range of the reception voltage into two and allocating two A / D converters to each range, a resolution of 16 bits is obtained. Next, the CPU 18 detects the level of the received voltage by the two-stage LPF realized by the digital filter, and inputs the obtained DC voltage value to the display 20 for display.

【0009】図1(b)は、CPU18に含まれる、2
段構成からなるLPFを実現したディジタルフィルタの
構成を示す一実施例である。ディジタルフィルタは、入
力電圧を所定の周波数でサンプリングし平均値を求める
第一のLPF21と、第一のLPF21のサンプリング
周波数を決定する発振器22と分周器23と、入力デー
タの移動平均値を算出する第二のLPF24とにより構
成する。先ず、LPFを2段設けた理由を説明すると、
μCPUによる演算に必要なメモリを、内蔵されている
ものだけを使用してディジタルフィルタを構成するため
で、本実施例においては、演算時に使用するメモリは、
1段目2バイトと2段目2バイト×32個=64バイト
の計66バイトである。仮に本ディジタルフィルタを移
動平均方式1段のみで構成すると、2バイト×256個
×32個=16384バイトが演算用のメモリとして必
要となる。ちなみに、1チップ構成のμCPUが持つR
AMの容量は、一般的に256?2kバイト程度で、そ
の内フィルタリング演算等に使用出来るのはRAM容量
の20%前後である。
FIG. 1B is a block diagram of the CPU 18 included in the CPU 18.
6 is an embodiment showing a configuration of a digital filter realizing an LPF having a stage configuration. The digital filter samples the input voltage at a predetermined frequency to obtain an average value, a first LPF 21 for determining a sampling frequency of the first LPF 21, an oscillator 22 and a frequency divider 23, and calculates a moving average value of input data. And the second LPF 24 to be used. First, the reason why two stages of LPFs are provided will be described.
The memory required for the calculation by the μCPU is used to constitute the digital filter using only the built-in memory. In this embodiment, the memory used for the calculation is:
There are a total of 66 bytes of 2 bytes in the first stage and 2 bytes in the second stage × 32 = 64 bytes. If this digital filter is composed of only one stage of the moving average method, 2 bytes × 256 × 32 = 16384 bytes are required as a memory for calculation. By the way, R of 1-chip μCPU
The capacity of the AM is generally about 256 to 2 kbytes, of which about 20% of the RAM capacity can be used for filtering operation and the like.

【0010】次に、本実施例によるディジタルフィルタ
の動作概要を説明する。本実施例においては、測定信号
の周波数が50Hzと60Hzの2周波であるが、仮
に、2周波の測定信号を共通な一つのサンプリング周波
数でサンプルし、ディジタル信号化することができれ
ば、測定信号の周波数が50Hz或いは60Hzであっ
ても測定回路の設定は必要なく、測定回路は両者の周波
数において共用できる。そこで、通常はサンプリング周
波数をサンプル数で除した周波数は、例えば測定信号の
周波数が50Hzであれば1600Hz÷32=50H
zであり、測定信号の周波数が60Hzであれば192
0Hz÷32=60Hzの関係にあるが、両者に共通な
サンプリング周波数を前記両者の中間の値である176
0Hzとすると、サンプリング周波数をサンプル数で除
した周波数は1760Hz÷32=55Hzとなり、サ
ンプリング周波数を、測定信号の周波数が50Hzの場
合+10%の誤差を持たせ、又、測定信号の周波数が6
0Hzの場合−10%の誤差を持たせたことになる。こ
の様に、サンプリング周波数に誤差を持たせた時の現象
として、ディジタルフィルタの出力信号にゆらぎを生
じ、サンプリング周波数が持つ誤差の大小により異なる
出力特性誤差が発生する。この誤差特性は、CPUにお
けるフィルタリング処理の過程において発生すると考え
られ、CPUを構成するハードウェアーの面からA/D
変換時にサンプリング周波数をある程度の値以下に限定
していることや、演算処理を有限語長によって行ってい
ること等に起因しているものと推定される。ちなみに、
1段目のLPFの入力データに対するサンプリング数を
32から64に変更してシュミレーションを行ってみる
と、1段目のLPFが出力するレベル特性の誤差は1/
2に減少するが、大量のメモリを必要とし得策ではな
い。
Next, an outline of the operation of the digital filter according to this embodiment will be described. In the present embodiment, the frequency of the measurement signal is two frequencies of 50 Hz and 60 Hz. However, if the measurement signal of two frequencies can be sampled at one common sampling frequency and converted into a digital signal, Even if the frequency is 50 Hz or 60 Hz, there is no need to set the measurement circuit, and the measurement circuit can be shared by both frequencies. Therefore, usually, the frequency obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples is, for example, 1600 HzH32 = 50H if the frequency of the measurement signal is 50 Hz.
192 if the frequency of the measurement signal is 60 Hz.
Although there is a relationship of 0 Hz 、 32 = 60 Hz, a sampling frequency common to both is 176 which is an intermediate value between the two.
If the frequency is 0 Hz, the frequency obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples is 1760 Hz ÷ 32 = 55 Hz. When the frequency of the measurement signal is 50 Hz, an error of + 10% is given.
In the case of 0 Hz, an error of -10% is provided. As described above, as a phenomenon when the sampling frequency has an error, the output signal of the digital filter fluctuates, and different output characteristic errors occur depending on the magnitude of the error of the sampling frequency. This error characteristic is considered to occur in the course of the filtering process in the CPU, and the A / D
This is presumed to be due to the fact that the sampling frequency is limited to a certain value or less at the time of conversion, and that the arithmetic processing is performed using a finite word length. By the way,
When the simulation is performed by changing the sampling number for the input data of the first-stage LPF from 32 to 64, the error of the level characteristic output by the first-stage LPF is 1 /
2, but requires a large amount of memory and is not an option.

【0011】そこで、図2に、測定信号が周波数50H
zで漏洩電流10mAの場合について、第一のLPFの
サンプリング周波数に誤差を持たせた時の第一のLPF
及び第二のLPFが出力する誤差特性を示す。同図の
は、サンプリング周波数をサンプル数で除した値で、本
来は50Hzとなる数値である。図においては、誤差と
して+0.0002%から+10%まで変化させた時を
示している。は、第一のLPFの出力特性を、は、
第一のLPFの出力特性が変動する周期を、は、第二
のLPFの出力特性を、は、第二のLPFの出力特性
が変動する幅を夫々示している。その結果より解ること
は、サンプリング周波数に誤差を持たせると、第一のL
PFの出力特性は誤差を生じ且つその誤差は夫々固有の
ゆらぎを持つ。更に、そのゆらぎの変動周期は、サンプ
リング周波数に持たせた誤差が大きい程短くなる。従っ
て、サンプリング周波数の誤差を+2%或いは+10%
持たせた場合のに示す出力特性のビート周期は短くな
り、第一のLPFが持つ出力特性のゆらぎは第二のLP
Fにおいて十分減衰し、第二のLPFの出力特性からは
ゆらぎは生じていない。一方、サンプリング周波数の誤
差を+0.0002%或いは+0.002%持たせた場
合のに示す出力特性のビート周期は長くなり、第一の
LPFが持つ出力特性のゆらぎは第二のLPFにおいて
減衰されず、第二のLPFの出力特性においてもゆらぎ
が生じている。尚、第二のLPFの固定的な出力誤差に
ついては、フィルタリング演算時に補正できるので問題
とならない。そこで、以上説明したように、サンプリン
グ周波数に誤差を持たせると、ディジタルフィルタの出
力特性に誤差が生ずるが、サンプリング周波数の誤差を
10%程度にすれば次段のフィルタにおいて出力特性の
誤差は十分除去することができ、本実施例のような測定
信号50Hzに対しては、+10%、60Hzに対して
は−10%サンプリング周波数に夫々誤差を持たせ、両
者で共通な55Hz×32=1760Hzのサンプリン
グ周波数を用いてA/D変換することが可能となる。
FIG. 2 shows that the measurement signal has a frequency of 50H.
The first LPF when the sampling frequency of the first LPF has an error when the leakage current is 10 mA in z.
And error characteristics output by the second LPF. The figure shows a value obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples, which is a value that is originally 50 Hz. The figure shows a case where the error is changed from + 0.0002% to + 10%. Is the output characteristic of the first LPF,
The period during which the output characteristics of the first LPF fluctuates, the output characteristics of the second LPF, and the width over which the output characteristics of the second LPF fluctuate, respectively. It can be seen from the result that if the sampling frequency has an error, the first L
The output characteristic of the PF causes an error, and the error has its own fluctuation. Further, the fluctuation period of the fluctuation becomes shorter as the error given to the sampling frequency becomes larger. Therefore, the error of the sampling frequency is + 2% or + 10%
The beat cycle of the output characteristic shown in the case where the first LPF is provided is shortened, and the fluctuation of the output characteristic of the first LPF is reduced by the second LPF.
Attenuated sufficiently at F, and no fluctuation has occurred from the output characteristics of the second LPF. On the other hand, when the error of the sampling frequency is given by + 0.0002% or + 0.002%, the beat period of the output characteristic becomes longer, and the fluctuation of the output characteristic of the first LPF is attenuated by the second LPF. However, the output characteristic of the second LPF also fluctuates. The fixed output error of the second LPF does not pose a problem because it can be corrected at the time of the filtering operation. Therefore, as described above, if an error is caused in the sampling frequency, an error occurs in the output characteristics of the digital filter. However, if the error in the sampling frequency is reduced to about 10%, the error in the output characteristics of the next-stage filter is sufficient. The sampling frequency can be eliminated, and an error is given to the sampling frequency of + 10% for the measurement signal of 50 Hz as in the present embodiment, and an error of −10% for the measurement signal of 60 Hz. A / D conversion can be performed using the sampling frequency.

【0012】図1(b)の動作を測定信号が50Hzで
ある場合について説明すると、第一のLPF21におい
ては、入力データに対するサンプリング周波数をサンプ
ル数で除した入力周波数相当の周波数と、実際の入力周
波数との間に誤差を持たせるよう設定する。本実施例に
おいては、入力周波数50Hzに対してサンプリング周
波数をサンプル数で除した周波数を55Hzとし、+1
0%の誤差を持たせるためサンプル数を32とするとサ
ンプリング周波数は1760Hzとなる。そこで、第一
のLPF21は、入力した電圧値を1周期32回サンプ
リングを行ない、更に8周期のサンプリングデータを加
算することから、計256個のサンプリングデータを基
に1÷55Hz×8個≒181msec毎にフィルタリ
ング演算を行ない、加算平均値を得ている。
The operation of FIG. 1B will be described with respect to a case where the measurement signal is 50 Hz. In the first LPF 21, a frequency corresponding to an input frequency obtained by dividing a sampling frequency for input data by the number of samples and an actual input frequency are obtained. Set to have an error with the frequency. In this embodiment, the frequency obtained by dividing the sampling frequency by the number of samples with respect to the input frequency of 50 Hz is 55 Hz, and +1
Assuming that the number of samples is 32 in order to have an error of 0%, the sampling frequency is 1760 Hz. Therefore, the first LPF 21 samples the input voltage value 32 times in one cycle, and further adds eight cycles of sampling data. Therefore, based on a total of 256 sampling data, 1 計 55 Hz × 8 ≒ 181 msec Each time a filtering operation is performed, an average value is obtained.

【0013】次に、第二のLPF24においては、フィ
ルタリング演算として移動平均を求めており、第一のL
PF21が出力するデータを181msec毎に入力
し、32個のデータによる平均値の算出をおこなう。算
出方法は移動平均方式とし、新しいデータが入力される
度に最も古いデータを破棄することにより演算する際の
データを順にずらし、その都度平均値を算出していく方
法である。従って、第二のLPF24は、181mse
c毎にデータを出力する。
Next, in the second LPF 24, a moving average is obtained as a filtering operation.
The data output from the PF 21 is input every 181 msec, and an average value is calculated from 32 pieces of data. The calculation method is a moving average method, in which every time new data is input, the oldest data is discarded to shift the data to be calculated in order, and the average value is calculated each time. Therefore, the second LPF 24 is 181 mse
Output data for each c.

【0014】図3は、本発明に係るディジタルフィルタ
の処理過程を示す流れ図の一例であり、記載している数
値は、サンプリング周波数を+10%ずらせた時の値で
ある。同図を説明すると、A/D変換処理過程において
は、50Hzの入力データを1周期で32回サンプリン
グし、約707μsec毎にデータを出力する。又、8
ビット構成のA/D変換処理は、受信電圧の振幅範囲を
二つに分割し夫々の範囲に二つのA/D変換器を割り当
て、16ビットの分解能を得ている。次に256回加算
処理過程においては、A/D変換処理により約707μ
sec毎に出力されるデータを256個加算し、0.7
07msec×256個≒181msec毎に平均値を
算出し出力する。加算用バッファは2バイト用意し16
ビットの演算を行う。そこで、181msec毎に16
ビットで出力する演算結果のデータは、32個移動平均
処理を行うため2バイト×32個=64バイト用意した
移動平均バッファに順次入力する。移動平均処理過程に
おいては、181msec毎にデータが入力される度に
移動平均処理を行ない、新たなデータが入力される度に
最も古いデータを破棄しその都度16ビットの移動平均
値を算出する。演算結果は、181msec毎の16ビ
ットのデータとして出力し、3桁表示のディジタル表示
処理を行う。以上説明を測定周波数が50Hzの場合に
ついて行ったが、測定周波数が60Hzであっても同様
に動作し、測定する漏洩電流が50Hz或いは60Hz
に係りなく同一のサンプリング周波数で動作する。
FIG. 3 is an example of a flow chart showing the processing steps of the digital filter according to the present invention. The numerical values described are values when the sampling frequency is shifted by + 10%. Referring to the figure, in the A / D conversion process, 50 Hz input data is sampled 32 times in one cycle, and the data is output about every 707 μsec. Also, 8
In the A / D conversion processing of the bit configuration, the amplitude range of the reception voltage is divided into two, and two A / D converters are assigned to each range, thereby obtaining a resolution of 16 bits. Next, in the process of adding 256 times, about 707 μm is obtained by A / D conversion processing.
256 data output every second are added, and 0.7
The average value is calculated and output every 07 msec × 256 × 181 msec. The buffer for addition is prepared by 2 bytes and 16 bytes.
Performs a bit operation. Therefore, every 181 msec, 16
The calculation result data output in bits is sequentially input to a moving average buffer prepared by 2 bytes × 32 = 64 bytes in order to perform a moving average process of 32 pieces. In the moving average process, the moving average process is performed every time data is input every 181 msec, the oldest data is discarded each time new data is input, and a 16-bit moving average value is calculated each time. The calculation result is output as 16-bit data every 181 msec, and digital display processing of three digits is performed. Although the above description has been made for the case where the measurement frequency is 50 Hz, the same operation is performed even when the measurement frequency is 60 Hz, and the leakage current to be measured is 50 Hz or 60 Hz.
Operates at the same sampling frequency regardless of

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明は上述したように、漏洩電流検出
器を使用する際に、商用電源周波数が50Hz圏或いは
60Hz圏であっても、何ら設定の変更等の操作も必要
なく同一のものを共用できることから、漏洩電流検出器
の運用に当たって大きな効果を発揮することが可能であ
る。
As described above, according to the present invention, when the leakage current detector is used, even if the commercial power supply frequency is in the 50 Hz range or the 60 Hz range, the same operation can be performed without any change of the setting. Can be shared, so that a great effect can be exhibited in the operation of the leakage current detector.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る複数の測定周波数に対応したレベ
ル測定方法の一実施例を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of a level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies according to the present invention.

【図2】本発明に係るディジタルフィルタの出力特性を
コンピュータによりシュミレーションした結果より得ら
れた誤差特性を示す表である。
FIG. 2 is a table showing error characteristics obtained as a result of simulating the output characteristics of a digital filter according to the present invention using a computer.

【図3】本発明に係るディジタルフィルタの処理過程を
示す流れ図の一例である。
FIG. 3 is an example of a flowchart showing a process of processing a digital filter according to the present invention.

【図4】低圧電路の漏洩電流を検出するための構成図の
例である。
FIG. 4 is an example of a configuration diagram for detecting a leakage current of a low piezoelectric path.

【図5】従来の漏洩電流検出器を構成する基本機能ブロ
ック図の例である。
FIG. 5 is an example of a basic functional block diagram of a conventional leakage current detector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・受電トランス、 2・・単相3線式低圧電路、 3a、3b・・負荷機器、 4・・絶縁抵抗、 5・・CT、 6・・漏洩電流検出器、 7、8・・LPF、 9・・クロック発振器、 10・・分周器、 11・・切替えスイッチ、 12・・表示器、 13・・CT、 14・・I/V変換器、 15・・AMP、 16・・LPF、 17a、17b・・AMP、 18・・CPU、 19a、19b・・A/D変換器、 20・・表示器、 21・・LPF、 22・・発振器、 23・・分周器、 24・・LPF 1. Power receiving transformer, 2. Single-phase three-wire low-voltage circuit, 3a, 3b. Load equipment, 4. Insulation resistance, 5. CT, 6. Leakage current detector, 7, 8. LPF , 9-clock oscillator, 10-divider, 11-changeover switch, 12-display, 13-CT, 14-I / V converter, 15-AMP, 16-LPF, 17a, 17b AMP, 18 CPU, 19a, 19b A / D converter, 20 display, 21 LPF, 22 oscillator, 23 divider, 24 LPF

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被測定信号を所望のレベル値に増幅すると
共に高周波成分を除去した後、2段構成のローパスフィ
ルタとして機能するディジタルフィルタを用いてレベル
測定を行う方法において、 前記ディジタルフィルタの1段目のフィルタリング処理
として、被測定信号の1周期をN回サンプリングした後
該サンプリング値をM周期加算して平均値を算出するこ
とにより直流成分の演算値を得、更に前記ディジタルフ
ィルタの2段目のフィルタリング演算として、前記1段
目のフィルタリング演算値をL個まとめ移動平均を算出
することにより直流成分の演算値を得て表示器に出力す
る際に、 被測定信号が固有の2周波である時に、前記2周波に対
応する夫々のサンプリング周波数の中間値とした共通の
サンプリング周波数を設定し、前記2周波の被測定信号
をサンプルしたことを特徴とする複数の測定周波数に対
応したレベル測定方法。
1. A method for amplifying a signal to be measured to a desired level value and removing a high-frequency component, and then performing a level measurement using a digital filter functioning as a two-stage low-pass filter. In the first stage of filtering processing, one cycle of the signal to be measured is sampled N times, the sampled value is added for M cycles to calculate an average value, thereby obtaining an operation value of a DC component. As the filtering operation of the first stage, when the calculated value of the DC component is obtained by summing L filtering operation values of the first stage and calculating a moving average and outputting the calculated value to the display, the signal under measurement has two unique frequencies. At one time, a common sampling frequency is set as an intermediate value between the respective sampling frequencies corresponding to the two frequencies, Level measurement method corresponding to a plurality of measurement frequencies, characterized in that samples the signal to be measured in frequency.
【請求項2】前記ディジタルフィルタを実現する手段と
して8ビットマイクロコンピュータを用い、該8ビット
マイクロコンピュータに内蔵するアナログ/ディジタル
変換器を2チャネル使用することによりフィルタリング
演算の分解能を16ビットとしたことを特徴とする請求
項1記載の複数の測定周波数に対応したレベル測定方
法。。
2. An 8-bit microcomputer is used as a means for realizing the digital filter, and the resolution of the filtering operation is set to 16 bits by using two analog / digital converters built in the 8-bit microcomputer. 2. The level measurement method according to claim 1, wherein the level measurement is performed for a plurality of measurement frequencies. .
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