JP2007306638A - サンプリング周波数変換装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】任意のサンプリング周波数の入力サンプリングデータAを前処理手段11により所定の規則に従ってサンプリングして抽出データDを得て、演算用3点選択手段13により抽出データDの中から演算データを求めたい時点である演算点の直前の連続した3つの抽出点の抽出データを選択して選択データC1として出力し、リレー装置演算用データ生成手段14は選択データC1に基づいてリレー装置の演算に適したサンプリング周波数の演算データEを生成する。このようにして、任意のサンプリング周波数でサンプリングされた入力サンプリングデータAをリレー装置に適したサンプリング周波数の演算データEに容易に変換できる。
【選択図】図2
Description
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、あるサンプリング周波数でサンプリングされたデータを別のサンプリング周波数のデータに容易に変換できるサンプリング周波数変換装置を得ることを目的とする。
図1〜図3は、この発明を実施するための実施の形態1を示すものであり、図1はサンプリング周波数変換装置を含むリレー装置の構成を示す構成図、図2はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図3はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図1において、電力線1の電流及び電圧をCT2、PT3にて検出し、その電流及び電圧信号をAD変換ユニット4で所定のサンプリング周波数でサンプリングされたアナログデータをデジタルデータに変換し、通信ネットワーク5にて各装置へ伝達する。リレー装置9では、サンプリング周波数変換装置10(詳細構成は後述)にてリレー装置に適した別のサンプリング周波数のデータに変換後、変換された電流、電圧のデジタルデータを使ってリレー装置の演算回路7で保護動作のための演算を実行して、出力回路8にてリレーに出力し、図示しない遮断器を制御して電力線1を開閉する。
抽出点f0,f1,f2のデータは
d0=A・sin(ωt+θ−θf)
d1=A・sin(ωt+θ)
d2=A・sin(ωt+θ+θf)
θf=Δf・Q・360°(Qは、電力線1の系統周波数で、通常50Hz又は60Hz、Δfは、d1(f1),d2(f2),d3(f3),---のサンプリング間隔)
と表せるので、リレー装置演算用データ生成手段14によりA,ω,θをd0,d1,d2より求めることができる。ここでAは信号の振幅値、ωは角周波数(=Q・360°)、θは基点f1での位相角である。
これから、リレー装置演算用データ生成手段14は、
e2=A・sin(ωt+θ+θg)
θg=Δg・Q・360(Δgは、e1(g1),e2(g2),e3(g3),---のサンプリング間隔)
に基づき演算データe2を求めることができる。
演算データem+1は
n・Δg<m・Δg<(n+1)・Δfの場合は、抽出点fn−1,fn,fn+1における抽出データdn−1,dn,dn+1から、
(n+1)・Δg<m・Δg<(n+2)・Δfの場合は、抽出点fn,fn+1,fn+2における抽出データdn,dn+1,dn+2から、
計算する。
このように基点f1からの経過時間に応じて演算用3点選択手段13により直前の3つの抽出点のデータを選択し、その3つの抽出点からリレー装置の演算用の演算データeの周波数ω、振幅A、位相角θを求め、
em+1=A・sin(ωt+θ+θg)
θg=m・Δg・Q・360
と計算することにより演算データem+1を求めることができる。
図4、図5は、この発明の実施の形態2を示すものであり、図4はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図5はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図4において、サンプリング周波数変換装置20は、演算用3点選択手段23を有する。このサンプリング周波数変換装置20が図1におけるサンプリング周波数変換装置10の代わりに用いられる。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
演算点gm+1の演算データem+1は、
n・Δg<m・Δg<(n+1)・Δfの場合は、抽出点fn,fn+1,fn+2の抽出データdn,dn+1,dn+2から、
(n+1)・Δg<m・Δg<(n+2)・Δfの場合は、抽出点fn+1,fn+2,fn+3の抽出データdn+1,dn+2,dn+3から、
計算する。
このように、演算用3点選択手段13により基点からの経過時間によって求める演算点の前後の3つの抽出点の抽出データを選択し、リレー装置演算用データ生成手段14により上記3つの抽出点の抽出データから周波数ω、振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=m・Δg・Q・360
を計算することにより演算データem+1を求めることができる。
図6、図7は、この発明の実施の形態3を示すものであり、図6はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図7はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図6において、サンプリング周波数変換装置30は、演算用2点選択手段33、リレー装置演算用データ生成手段34を有する。このサンプリング周波数変換装置30が図1におけるサンプリング周波数変換装置10の代わりに用いられる。演算用2点選択手段33は、直前の2つの抽出点の抽出データを選択する。リレー装置演算用データ生成手段34は演算用2点選択手段33が選択した2つの抽出点の抽出データから抽出データDの振幅値、位相角を求める。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
演算用2点選択手段33にて選択された2つの抽出点f1、f2の抽出データd1,d2は、
d1=A・sin(ωt+θ)
d2=A・sin(ωt+θ+θf)
θf=Δf・Q・360°(Qは、電力線の系統周波数で50Hz又は60Hz)
と表せるので、A、θを抽出データd1、d2より求めることができる。ここでAは信号の振幅値、ωは周波数、θは基点f1での位相角である。
これから
e2=A・sin(ωt+θ+θg)
θg=Δg・Q・360
によりe2を求めることができる。
演算データem+1は、
n・Δg<m・Δg<(n+1)・Δfの場合は、抽出点fn,fn+1における抽出データdn,dn+1から、
(n+1)・Δg<m・Δg<(n+2)・Δfの場合は、抽出点fn+1,fn+2における抽出データdn+1,dn+2
から、
計算する。
このようにリレー装置演算用データ生成手段34により、基点f1からの経過時間によって2つの抽出点の抽出データから演算データeのサンプリング振幅A、位相角θを求め、
em+1=A・sin(ωt+θ+θg)
θg=m・Δg・Q・360
を計算することにより演算データem+1を求めることができる。
演算に用いるデータの数を2個にすることにより、演算処理の簡略化、演算時間の短縮を図ることができる。
図8、図9は、この発明の実施の形態4を示すものであり、図8はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図9はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図8において、サンプリング周波数変換装置40は、演算用2点選択手段43を有する。演算用2点選択手段43は、演算点の前後2つの抽出点のデータを選択する。実施の形態3では、求める時刻の直前2つの抽出点のデータにより求めるデータを推定したが、この実施の形態は図9に示すように演算点の前後2つの抽出点の抽出データから演算データを求めるものであり、同様の効果を奏する。
演算データem+1は、
n・Δg<m・Δg<(n+1)・Δfの場合は、抽出点fn+1,fn+2における抽出データdn+1,dn+2から、
(n+1)・Δg<m・Δg<(n+2)・Δfの場合は、抽出点fn+2,fn+3における抽出データdn+2,dn+3から、
計算する。
このように基点からの経過時間によって2つの抽出点の抽出データから抽出データDの振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=m・Δg・Q・360
を計算することによりem+1を求めることができる。
このように、演算点の前後の2つの抽出点のデータから演算点の演算データを計算することにより、過渡的に急変するサンプリングデータへの追随性が向上する。
図10、図11は、この発明の実施の形態4を示すものであり、図10はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図11はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図10において、サンプリング周波数変換装置50は、リレー演算用データ生成手段54を有する。リレー演算用データ生成手段54は、演算用2点選択手段にて選択された抽出データCに基づいて演算データEを演算する。実施の形態3では、演算データの算出に演算基点からの時間を使用したが、この実施の形態では、選択された抽出データのうち時刻の早い方の抽出データの抽出点と演算点との時間差を使用する。
(1)Xm-1+Δf>Δgの場合 抽出点fn+1,fn+2における抽出データdn+1,dn+2から演算データem+1の振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=(2Δg−Δf− Xm-1)・Q・360
を計算することにより演算データem+1を求める。
(2)Xm-1+Δf<Δgの場合 抽出点fn+2,fn+3における抽出データdn+2,dn+3から演算データem+1の振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=(2Δg− Xm-1)・Q・360
を計算することにより演算データem+1を求める。
(3)xm+Δf=Δgの場合 gm+1=fn+2であるので、em+1=dn+2である。
なお、実施の形態1においても、3つの抽出点のうちの任意の一つの抽出点と演算点との時間差を用いて演算データを算出するようにできる。この場合においても、抽出基点及び演算基点からの累積誤差を引きずることがなく、より精度の高い演算が可能となる。
図12、図13は、この発明の実施の形態6を示すものであり、図12はサンプリング周波数変換装置の構成を示す構成図、図11はサンプリング周波数変換装置の動作を説明するための説明図である。図13において、サンプリング周波数変換装置60は、リレー演算用データ生成手段64を有する。リレー演算用データ生成手段64は、演算用2点選択手段にて選択された抽出データCに基づいて演算データEを演算する。実施の形態5では、演算データの算出に演算基点直前の2点を使用してデータを求めたが、演算基点の前後の2点を使用する。
(1)Xm-1+Δf>Δgの場合 抽出点fn+1,fn+2における抽出データdn+1,dn+2から演算データem+1の振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=(Δf−Xm)・Q・360
ただし、Xm=Xm-1 +Δf−Δg
を計算することにより演算データem+1を求める。
(2)Xm-1+Δf<Δgの場合 抽出点fn+2,fn+3における抽出データdn+2,dn+3から演算データem+1の振幅A、位相角θを求め、
em+1=A ・sin(ωt+θ+θg)
θg=(Δf−Xm)・Q・360
ただし、Xm=Xm-1 +2Δf−Δg
を計算することにより演算データem+1を求める。
(3)Xm-1+Δf=Δgの場合 gm+1=fn+2であるので、em+1=dn+2である。
なお、実施の形態2においても、3つの抽出点のうちの任意の一つの抽出点と演算点との時間差を用いて演算データを算出するようにできる。この場合においても、抽出基点及び演算基点からの累積誤差を引きずることがなく、より精度の高い演算が可能となる。
また、上記各実施の形態においては、演算点の直前や直後の抽出点における抽出データを用いたが、必ずしも直前や直後の抽出データを用いなくてはならないことはなく、この発明の目的を損なわない範囲で直前よりもさらに前の抽出点における抽出データや直後よりもさらに後の抽出点における抽出データを用いてもよい。
8 出力回路、9 リレー装置、
10,20,30,40,50,60 サンプリングリング周波数変換装置、
11 周波数変換前処理手段、12 前処理データ記憶手段、
13,23 演算用3点選択手段、
14,34,54、64 リレー演算用データ生成手段、
33,43 演算用2点選択手段。
Claims (7)
- 交流の電流又は電圧を所定のサンプリング周波数でサンプリングして当該サンプリング点でのアナログデータをアナログデジタル変換したデジタルデータを所定の規則に従って抽出データとして抽出するデータ抽出手段、上記抽出データを記憶するデータ記憶手段、上記抽出データのうちの3つを選択するデータ選択手段、上記選択された3つの抽出データのうちの1つの抽出データの上記サンプリング点の時間及び上記選択された3つの抽出データから上記電流又は上記電圧の振幅値、周波数及び位相角を計算する計算手段、並びに所定の基点から所定時間後の演算点における上記電流又は上記電圧を上記所定時間、上記振幅値、上記周波数及び上記位相角に基づき演算データとして生成する演算データ生成手段を備えたサンプリング周波数変換回路。
- 上記データ選択手段は、上記所定時間よりも前の3つのサンプリング点の抽出データを選択するものであることを特徴とする請求項1に記載のサンプリング周波数変換回路。
- 上記データ選択手段は、上記所定時間よりも前の2つのサンプリング点及び後の1つのサンプリング点の抽出データを選択するものであることを特徴とする請求項1に記載のサンプリング周波数変換回路。
- 交流の電流又は電圧を所定のサンプリング周波数でサンプリングして当該サンプリング点でのアナログデータをアナログデジタル変換したデジタルデータを所定の規則に従って抽出データとして抽出するデータ抽出手段、上記抽出データを記憶するデータ記憶手段、上記抽出データのうちの2つを選択するデータ選択手段、上記選択された2つの抽出データのうちの1つの抽出データの上記サンプリング点の時間及び上記選択された2つの抽出データから上記電流又は上記電圧の振幅値、周波数及び位相角を計算する計算手段、並びに所定の基点から所定時間後の演算点における上記電流又は上記電圧を上記所定時間、上記振幅値、上記周波数及び上記位相角に基づき演算データとして生成する演算データ生成手段を備えたサンプリング周波数変換回路。
- 上記データ選択手段は、上記所定時間より前の2つのサンプリング点の抽出データを選択するものであることを特徴とする請求項4に記載のサンプリング周波数変換回路。
- 上記データ選択手段は、上記所定時間より前の1つのサンプリング点及び後の1つのサンプリング点の抽出データを選択するものであることを特徴とする請求項4に記載のサンプリング周波数変換回路。
- 上記計算手段は、上記2つのサンプリング点又は上記3つのサンプリング点のうちの一つと上記演算点との時間差を求めるとともに上記時間差及び上記2つのサンプリング点又は上記3つのサンプリング点のデータから上記電流又は電圧の振幅値及び位相角を計算するものであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のサンプリング周波数変換回路。
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