JP2012093137A - Method and apparatus for measuring ac electrical quantity - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and an apparatus that enable measurement of AC electrical quantity with high accuracy.SOLUTION: First, a gauge voltage is calculated by normalizing a voltage amplitude that has been obtained by performing a square integration operation on voltage instantaneous value data for continuous at least three points obtained by sampling AC voltage to be measured at a sampling frequency two times that of the AC voltage or higher. Second, a gauge differential voltage is calculated by normalizing a value that has been obtained by performing a square integration operation on differential voltage instantaneous value data for three points that represent distances between peaks of voltage instantaneous value data of neighboring two points in voltage instantaneous value data for continuous at least four points including the voltage instantaneous value data for the three points used to calculate the gauge voltage. Finally, an amplitude of the AC voltage is calculated using the gauge voltage and the gauge differential voltage.

Description

本発明は、交流電気量測定装置および交流電気量測定方法に関する。   The present invention relates to an AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method.

近年、電力系統内の潮流が複雑化するにつれ、信頼性および品質の高い電力の供給が要求されるようになっており、特に、電力系統の電気量(交流電気量)を測定する交流電気量測定装置の性能向上の必要性は、ますます高くなっている。   In recent years, as the power flow in the power system has become more complex, it has become necessary to supply power with high reliability and quality, and in particular, the amount of AC electricity that measures the amount of electricity in the power system (AC electricity amount). The need for improved performance of measuring devices is increasing.

従来、この種の交流電気量測定装置としては、例えば下記特許文献1,2に示されたものがある。特許文献1(保護制御計測システム)および特許文献2(広域保護制御計測システム)では、位相角の変化成分(微分成分)を定格周波数(50Hzまたは60Hz)からの変化分として実系統の周波数を求める手法を開示している。   Conventionally, as this type of alternating current electric quantity measuring device, for example, there are those shown in Patent Documents 1 and 2 below. In Patent Document 1 (protection control measurement system) and Patent Document 2 (wide area protection control measurement system), the frequency of the actual system is obtained with the change component (differential component) of the phase angle as the change from the rated frequency (50 Hz or 60 Hz). The method is disclosed.

これらの文献では、実系統の周波数を求める計算式として、次式を開示しているが、これらの計算式は、下記非特許文献1が提示する計算式でもある。   In these documents, the following formulas are disclosed as formulas for obtaining the frequency of the actual system, but these formulas are also formulas presented by Non-Patent Document 1 below.

2πΔf=dφ/dt
f(Hz)=60+Δf
2πΔf = dφ / dt
f (Hz) = 60 + Δf

特開2009−65766号公報JP 2009-65766 A 特開2009−71637号公報JP 2009-71637 A

“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30,IEEE Std C37.118−2005.“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30, IEEE Std C37.118-2005.

上記のように、特許文献1,2および非特許文献1に示される手法は、位相角の変化成分を微分計算によって求める手法である。しかしながら、実系統の周波数瞬時値の変化は頻繁かつ複雑であり、微分計算は非常に不安定である。このため、例えば周波数測定に関し、充分な計算精度が得られないという課題があった。   As described above, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are methods for obtaining a phase angle change component by differential calculation. However, the change of the instantaneous frequency value of the actual system is frequent and complicated, and the differential calculation is very unstable. For this reason, for example, there has been a problem that sufficient calculation accuracy cannot be obtained for frequency measurement.

また、上記手法は、定格周波数(50Hzまたは60Hz)を初期値として計算するため、計算の開始時において、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合には、測定誤差が生じることになり、系統定格周波数からの外れ度合いが大きい場合には、測定誤差が非常に大きくなるという課題があった。   In addition, since the above method calculates the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) as an initial value, a measurement error occurs when the measurement target is operating outside the system rated frequency at the start of the calculation. Thus, when the degree of deviation from the system rated frequency is large, there is a problem that the measurement error becomes very large.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても、高精度な交流電気量の測定を可能とする交流電気量測定装置および交流電気量測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and even when the measurement object is operating outside the system rated frequency, the AC electricity quantity measurement that enables highly accurate measurement of the AC electricity quantity is possible. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an AC electric quantity measurement method.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる交流電気量測定装置は、測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化したゲージ差分電圧を算出するゲージ差分電圧算出部と、前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いて前記交流電圧の振幅を算出する電圧振幅算出部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, an AC electrical quantity measuring device according to the present invention is configured to sample at least three consecutive AC voltages to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage. A gauge voltage calculation unit that calculates a gauge voltage obtained by normalizing a voltage amplitude obtained by square integral calculation of the voltage instantaneous value data of the point, and three points sampled at the sampling frequency and used for calculating the gauge voltage. The value obtained by the square integral calculation of the differential voltage instantaneous value data of three points representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the voltage instantaneous value data. A gauge difference voltage calculation unit for calculating a normalized gauge difference voltage; and the alternating current using the gauge voltage and the gauge difference voltage. Characterized by comprising a voltage amplitude calculator that calculates an amplitude of pressure, the.

本発明にかかる交流電気量測定装置によれば、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても、高精度な交流電気量の測定が可能になるという効果を奏する。   The AC electricity quantity measuring apparatus according to the present invention has an effect that it is possible to measure the AC electricity quantity with high accuracy even when the measurement target is operating outside the system rated frequency.

図1は、複素平面上のゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a gauge voltage group and a gauge differential voltage group on a complex plane. 図2は、ゲージ電圧とゲージ差分電圧との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the gauge voltage and the gauge differential voltage. 図3は、複素平面上におけるゲージ電力群を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a group of gauge powers on the complex plane. 図4は、複素平面上におけるゲージ差分電力群を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gauge differential power group on a complex plane. 図5は、本実施の形態にかかる交流電気量測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of the AC electricity quantity measuring device according to the present embodiment. 図6は、交流電気量測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing in the AC electrical quantity measurement device. 図7は、第1のシミュレーション実行時の電圧瞬時値の波形ならびに、当該電圧瞬時値に基づいて計算したゲージ電圧、ゲージ差分電圧および、測定電圧振幅を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of the voltage instantaneous value at the time of executing the first simulation, a gauge voltage calculated based on the voltage instantaneous value, a gauge differential voltage, and a measured voltage amplitude. 図8は、第1のシミュレーション実行時の電流瞬時値の波形ならびに、当該電流瞬時値に基づいて計算したゲージ電流、ゲージ差分電流および、測定電流振幅を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a waveform of an instantaneous current value at the time of executing the first simulation, a gauge current, a gauge differential current, and a measured current amplitude calculated based on the instantaneous current value. 図9は、第1のシミュレーションによるゲージ有効電力、ゲージ差分有効電力および、測定有効電力を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a gauge active power, a gauge differential active power, and a measured active power according to the first simulation. 図10は、第1のシミュレーションによるゲージ無効電力、ゲージ差分無効電力および、測定無効電力を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating gauge reactive power, gauge differential reactive power, and measured reactive power according to the first simulation. 図11は、第1のシミュレーションによる力率の測定結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the measurement result of the power factor by the first simulation. 図12は、第2のシミュレーション実行時の電圧瞬時値の波形ならびに、当該電圧瞬時値に基づいて計算したゲージ差分電圧および、測定電圧振幅を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a waveform of a voltage instantaneous value at the time of executing the second simulation, a gauge differential voltage calculated based on the voltage instantaneous value, and a measured voltage amplitude. 図13は、第2のシミュレーション実行時の電流瞬時値の波形ならびに、当該電流瞬時値に基づいて計算したゲージ差分電流および、測定電流振幅を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a waveform of an instantaneous current value when the second simulation is executed, a gauge differential current calculated based on the instantaneous current value, and a measured current amplitude. 図14は、第2のシミュレーションによるゲージ差分有効電力および測定有効電力を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the gauge differential active power and the measured active power according to the second simulation. 図15は、第2のシミュレーションによるゲージ無効電力、ゲージ差分無効電力および測定無効電力を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating gauge reactive power, gauge differential reactive power, and measured reactive power according to the second simulation. 図16は第2のシミュレーションによる力率の測定結果を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a power factor measurement result by the second simulation.

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる交流電気量測定装置および交流電気量測定方法について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。   An AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

(実施の形態)
本実施の形態にかかる交流電気量測定装置および交流電気量測定方法を説明するにあたり、まず、本実施の形態の要旨を成す交流電気量測定手法の概念(アルゴリズム)について説明し、その後、本実施の形態にかかる交流電気量測定装置の構成および動作について説明する。なお、以下の説明において、アルファベットの小文字表記のうち、括弧付のもの(例えば“v(t)”)は、ベクトルを表し、括弧無しのもの(例えば“v2”)は、瞬時値を表すものとする。また、アルファベットの大文字表記(例えば“Vg”)は、実効値もしくは振幅値を表すものとする。
(Embodiment)
In describing the AC electricity quantity measuring apparatus and the AC electricity quantity measuring method according to the present embodiment, first, the concept (algorithm) of the AC electricity quantity measuring method forming the gist of the present embodiment will be described, and then the present embodiment will be described. The configuration and operation of the AC electricity quantity measuring device according to the embodiment will be described. In the following description, among lowercase letters in the alphabet, those with parentheses (for example, “v (t)”) represent vectors, and those without parentheses (for example, “v 2 ”) represent instantaneous values. Shall. In addition, alphabetic capital letters (for example, “V g ”) represent effective values or amplitude values.

図1は、複素平面上のゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群を示す図である。図1において、複素平面上には、それぞれ現時点の電圧回転ベクトルv(t)、現時点よりもサンプリング1周期T(サンプリング周波数1刻み幅分に相当する時間)前時点の電圧回転ベクトルv(t−T)、現時点よりもサンプリング2周期(2T)前時点の電圧回転ベクトルv(t−2T)、現時点よりもサンプリング3周期(3T)前時点の電圧回転ベクトルv(t−3T)が示されている。   FIG. 1 is a diagram illustrating a gauge voltage group and a gauge differential voltage group on a complex plane. In FIG. 1, on the complex plane, the current voltage rotation vector v (t) and the voltage rotation vector v (t−) at the time before the sampling 1 period T (time corresponding to the sampling frequency 1 step width) before the current time. T), a voltage rotation vector v (t-2T) at a time point 2 sampling (2T) before the current time point, and a voltage rotation vector v (t-3T) at a time point 3 sampling (3T) time point before the current time. Yes.

ここで、これら4つの電圧回転ベクトルについて考察する。まず、これら4つの電圧回転ベクトルは、同じ回転速度で複素平面上を反時計回りに回転する回転ベクトルであり、サンプリング周期Tを用いて、次式のように表される。   Now, consider these four voltage rotation vectors. First, these four voltage rotation vectors are rotation vectors that rotate counterclockwise on the complex plane at the same rotation speed, and are expressed as follows using the sampling period T.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(1)式において、Vは電圧振幅である。また、ωは回転角速度であり、次式で表される。   In the above equation (1), V is a voltage amplitude. Further, ω is a rotational angular velocity and is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(2)式において、fは実周波数である。また、(1)式におけるサンプリング1周期Tは、次式で表される。   In the above equation (2), f is an actual frequency. Moreover, the sampling 1 period T in the equation (1) is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(3)式において、fはサンプリング周波数である。また、(1)式に示されるαは、サンプリング1周期Tの時間に電圧ベクトルが複素平面上を回転した角度を意味する回転位相角である。 In the above equation (3), f S is a sampling frequency. Further, α shown in the equation (1) is a rotation phase angle that means an angle at which the voltage vector rotates on the complex plane in the time of one sampling period T.

つぎに、図1に示した4つの電圧回転ベクトル{v(t)、v(t−T)、v(t−2T)、v(t−3T)}を、{v(t)、v(t−T)、v(t−2T}をメンバーとする第1のグループと、{v(t−T)、v(t−2T)、v(t−3T)}をメンバーとする第2のグループに区分する。なお、図1を参照すれば明らかなように、例えば第1のグループでは、両側の電圧ベクトル(v(t),v(t−2T))同士は、中間の電圧ベクトル(v(t−T))に対して対称性がある。第2のグループでも同様であり、両側の電圧ベクトル(v(t−T),v(t−3T))同士は、中間の電圧ベクトル(v(t−2T))に対して対称性がある。   Next, the four voltage rotation vectors {v (t), v (t−T), v (t−2T), v (t−3T)} shown in FIG. 1 are converted into {v (t), v ( t-T), v (t-2T} as a first group, and {v (t-T), v (t-2T), v (t-3T)} as a second group 1, for example, in the first group, the voltage vectors (v (t), v (t−2T)) on both sides of the first group are intermediate voltage vectors ( v (t−T)), which is the same in the second group, and the voltage vectors (v (t−T), v (t−3T)) on both sides are intermediate voltage vectors. Symmetry with respect to (v (t−2T)).

これら第1、第2のグループを構成する各3つの電圧回転ベクトルは、同じ回転速度で複素平面上を反時計回りに回転する一つの電圧回転ベクトル群を形成すると共に、後述するような正規化された一つの電圧振幅値が定義される。これらの性質により、これら各3つの電圧回転ベクトルによるグループをゲージ電圧群と定義する。   Each of the three voltage rotation vectors constituting the first and second groups forms one voltage rotation vector group that rotates counterclockwise on the complex plane at the same rotation speed and is normalized as described later. One voltage amplitude value is defined. Due to these properties, a group of these three voltage rotation vectors is defined as a gauge voltage group.

つぎに、ゲージ電圧群の振幅値(正規化された振幅値)であるゲージ電圧Vgの計算式について説明する。まず、ゲージ電圧Vgの計算式を次式のように定義する。 Next, a calculation formula of the gauge voltage V g which is an amplitude value (normalized amplitude value) of the gauge voltage group will be described. First, the equation for calculating the gauge voltage V g is defined as follows:

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(4)式において、v2はゲージ電圧群における2番目の電圧回転ベクトルの実数部、v1はゲージ電圧群における1番目の電圧回転ベクトルの実数部、v3はゲージ電圧群における3番目の電圧回転ベクトルの実数部であり、それぞれ次式を用いて計算される。 In the above equation (4), v 2 is the real part of the second voltage rotation vector in the gauge voltage group, v 1 is the real part of the first voltage rotation vector in the gauge voltage group, and v 3 is the third part in the gauge voltage group. The real part of the voltage rotation vector of

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(5)式において、記号“Re”は複素ベクトル成分の実数部であることを示している。ここで、(5)式を(4)式の右辺に代入すれば、次式のように展開される。   In the above equation (5), the symbol “Re” indicates the real part of the complex vector component. Here, if the expression (5) is substituted into the right side of the expression (4), it is expanded as the following expression.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ電圧Vgは、次式で表される。 That is, the gauge voltage V g is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(7)式で表されるように、ゲージ電圧Vgは、電圧振幅Vと回転位相角αの正弦関数との積で表される。ここで、周波数fと回転位相角αとは1対1に対応するので、一定の周波数fに対応するゲージ電圧Vgは一定値となり、ゲージ電圧Vgと周波数fとの関係は、ゲージ電圧Vgと回転位相角αとの関係に変換される。このため、回転位相角αが分かれば、電圧振幅Vが分かる。 As represented by the above equation (7), the gauge voltage V g is represented by the product of the voltage amplitude V and the sine function of the rotational phase angle α. Here, since the frequency f and the rotation phase angle α have a one-to-one correspondence, the gauge voltage V g corresponding to the constant frequency f is a constant value, and the relationship between the gauge voltage V g and the frequency f is the gauge voltage. It is converted into the relationship between V g and the rotational phase angle α. For this reason, if the rotational phase angle α is known, the voltage amplitude V can be known.

また、上記(7)式について更なる考察を加えると、以下に示すような性質が明らかになる(ただし、実周波数の変動幅を“0〜f/2”とする)。 Further, when further consideration is given to the above equation (7), the following characteristics become clear (however, the actual frequency fluctuation range is set to “0 to f S / 2”).

(a)回転位相角αが90度の場合、ゲージ電圧Vgと電圧振幅Vとは等しくなる。なお、実周波数はサンプリング周波数の1/4である。
(b)回転位相角αが90度より小さい場合、サンプリング周波数fが高くなれば(サンプリング1周期時間Tが小さくなれば)、回転位相角αも小さくなり、ゲージ電圧Vgは小さくなる。逆に、サンプリング周波数fが低くなれば(サンプリング1周期時間Tが大きくなれば)、回転位相角αも大きくなり、ゲージ電圧Vgは大きくなる。
(c)一方、回転位相角αが90度より大きい場合、サンプリング周波数fが高くなれば(サンプリング1周期時間Tが小さくなれば)、回転位相角αも小さくなり、ゲージ電圧Vgは大きくなる。逆に、サンプリング周波数fが低くなれば(サンプリング1周期時間Tが大きくなれば)、回転位相角αも大きくなり、ゲージ電圧Vgは小さくなる。
(d)なお、回転位相角αの限界は180度であるが、このときの実周波数はサンプリング周波数の1/2である。すなわち、この性質は、通信分野におけるサンプリング定理の性質そのものである。
(A) When the rotational phase angle α is 90 degrees, the gauge voltage V g and the voltage amplitude V are equal. The actual frequency is 1/4 of the sampling frequency.
(B) When the rotational phase angle α is smaller than 90 degrees, if the sampling frequency f S is increased (the sampling 1 cycle time T is decreased), the rotational phase angle α is also decreased and the gauge voltage V g is decreased. On the other hand, when the sampling frequency f S is lowered (when the sampling one cycle time T is increased), the rotational phase angle α is also increased, and the gauge voltage V g is increased.
(C) On the other hand, when the rotational phase angle α is greater than 90 degrees, if the sampling frequency f S is increased (the sampling 1 cycle time T is decreased), the rotational phase angle α is also decreased and the gauge voltage V g is increased. Become. On the other hand, when the sampling frequency f S is lowered (when the sampling 1 cycle time T is increased), the rotational phase angle α is also increased, and the gauge voltage V g is decreased.
(D) Although the limit of the rotational phase angle α is 180 degrees, the actual frequency at this time is ½ of the sampling frequency. That is, this property is the property of the sampling theorem in the communication field.

つぎに、図1を参照してゲージ差分電圧に関する説明を行う。図1において、v(t)とv(t−T)との電圧差分ベクトルであるv(t)、v(t−T)とv(t−2T)との電圧差分ベクトルであるv(t−T)、v(t−2T)とv(t−3T)との電圧差分ベクトルであるv(t−2T)が示されている。これら3つの電圧差分ベクトルは、上述した3つの電圧回転ベクトルと同様に、電圧振幅V、回転角速度ω、回転位相角αを用いて、次式のように表される。 Next, the gauge differential voltage will be described with reference to FIG. In Figure 1, v (t) and v (t-T) v 2 (t) is the voltage difference vector and, v (t-T) and v v 2 is the voltage difference vector (t-2T) and The voltage difference vector v 2 (t−2T) between (t−T), v (t−2T) and v (t−3T) is shown. These three voltage difference vectors are expressed by the following equation using the voltage amplitude V, the rotation angular velocity ω, and the rotation phase angle α, similarly to the three voltage rotation vectors described above.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、図1を参照すると、3つの電圧差分ベクトルにおいて、位相が進んでいる電圧差分ベクトル(v2(t),v2(t−2T))同士は、中間の電圧差分ベクトル(v2(t−T))に対して対称性があることが分かる。また、これら3つの電圧差分ベクトルは、同じ回転速度で複素平面上を反時計回りに回転する一つの電圧差分ベクトル群を形成すると共に、後述するような正規化された一つの値(ゲージ差分電圧)が定義される。これらの性質により、これら3つの電圧差分ベクトルによるグループをゲージ差分電圧群と定義する。 Referring to FIG. 1, among the three voltage difference vectors, the voltage difference vectors (v 2 (t), v 2 (t−2T)) whose phases are advanced are intermediate voltage difference vectors (v 2 ( It can be seen that there is symmetry with respect to t−T)). These three voltage difference vectors form one voltage difference vector group that rotates counterclockwise on the complex plane at the same rotation speed, and one normalized value (gauge difference voltage as described later). ) Is defined. Due to these properties, a group of these three voltage difference vectors is defined as a gauge difference voltage group.

つぎに、ゲージ差分電圧群の振幅値(正規化された振幅値)であるゲージ差分電圧Vgdの計算式について説明する。まず、ゲージ差分電圧Vgdの計算式を次式のように定義する。 Next, a calculation formula of the gauge differential voltage V gd that is the amplitude value (normalized amplitude value) of the gauge differential voltage group will be described. First, the calculation formula of the gauge differential voltage V gd is defined as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(9)式において、v22はゲージ差分電圧群における2番目の電圧差分ベクトル(v2(t−T))の実数部、v21はゲージ差分電圧群における1番目の電圧差分ベクトル(v2(t))の実数部、v23はゲージ電圧群における3番目の電圧回転ベクトル(v2(t−2T))の実数部であり、それぞれ次式を用いて計算される。 In the above equation (9), v 22 is the real part of the second voltage difference vector (v 2 (t−T)) in the gauge difference voltage group, and v 21 is the first voltage difference vector (v in the gauge difference voltage group). the real part of the 2 (t)), v 23 is the real part of the third voltage rotation vector in the gauge voltage group (v 2 (t-2T) ), are calculated respectively using the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、(10)式を(9)式右辺における平方根記号中の式に代入して整理することにより(式の展開は省略)、ゲージ差分電圧Vgdは、次式で表される。 Here, by substituting the formula (10) into the formula in the square root symbol on the right side of the formula (9) and rearranging (expansion of the formula is omitted), the gauge differential voltage V gd is expressed by the following formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(11)式で表されるように、ゲージ差分電圧Vgdは、電圧振幅Vの2倍と、回転位相角αの正弦関数と、回転位相角αの1/2の正弦関数との積で表される。なお、ゲージ電圧Vgと同様に、周波数fと回転位相角αとは1対1に対応するので、一定の周波数に対応するゲージ差分電圧Vgdは一定値となり、ゲージ差分電圧Vgdと周波数fとの関係は、ゲージ差分電圧Vgdと回転位相角αとの関係に変換される。 As expressed by the above equation (11), the gauge differential voltage V gd is a product of twice the voltage amplitude V, a sine function of the rotational phase angle α, and a sine function of ½ of the rotational phase angle α. It is represented by Similarly to the gauge voltage V g , the frequency f and the rotation phase angle α have a one-to-one correspondence. Therefore, the gauge differential voltage V gd corresponding to a constant frequency is a constant value, and the gauge differential voltage V gd and the frequency The relationship with f is converted into the relationship between the gauge differential voltage V gd and the rotational phase angle α.

また、上記(7),(11)式により、次式の関係式が得られる。   Further, the following relational expression is obtained from the above expressions (7) and (11).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

よって、この(12)式により、次式の関係式が得られる。   Therefore, the following relational expression is obtained from the expression (12).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(13)式により、次式の関係式が得られる。   Moreover, the following relational expression is obtained from the expression (13).

Figure 2012093137
さらに、回転位相角αの正弦関数値は、ゲージ電圧Vgおよびゲージ差分電圧Vgdを用いて、次式のように表される。
Figure 2012093137
Furthermore, the sine function value of the rotational phase angle α is expressed as follows using the gauge voltage V g and the gauge differential voltage V gd .

Figure 2012093137
Figure 2012093137

したがって、上記(7)式と(14)式により、次式を用いて電圧振幅Vを計算することができる。   Therefore, the voltage amplitude V can be calculated by the following equation using the above equations (7) and (14).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(16)式は、時系列の電圧データを直接用いて電圧振幅Vを計算する式であり、非常に重要な計算式である。なお、入力の電圧波形が純粋な正弦波であれば、上記(16)式を用いることで、誤差のない電圧振幅の計測が可能となる。また、電圧波形にノイズがある場合、ゲージ電圧群およびゲージ差分電圧群を構成するメンバー数を増やしたり、ゲージ電圧、ゲージ差分電圧および電圧振幅の計算結果のそれぞれに対して移動平均処理を行ったりすることで、電圧振幅Vの計算精度を高めることができる。   This expression (16) is an expression for calculating the voltage amplitude V by directly using time-series voltage data, and is a very important calculation expression. If the input voltage waveform is a pure sine wave, it is possible to measure the voltage amplitude without error by using the above equation (16). Also, if there is noise in the voltage waveform, increase the number of members that make up the gauge voltage group and gauge differential voltage group, or perform moving average processing on the calculation results of gauge voltage, gauge differential voltage, and voltage amplitude. By doing so, the calculation accuracy of the voltage amplitude V can be improved.

つぎに、ゲージ電圧とゲージ差分電圧との関係式を導出する。まず、回転位相半角(回転位相角の半値:α/2)の正弦関数値を係数kgで表せば、この係数kgは、次式で表すことができる。 Next, a relational expression between the gauge voltage and the gauge differential voltage is derived. First, the rotational phase half-angle (half of the rotational phase angle: alpha / 2) Expressed the sine function by a factor k g, the coefficient k g can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(17)式を上記(16)式に代入すると、電圧振幅Vは次式で表すことができる。   When this equation (17) is substituted into the above equation (16), the voltage amplitude V can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(16)式から、次式および次々式の関係式が成立する。   Further, from the equation (16), the following equation and the following equation are established.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(19),(20)式を満たさない場合、入力波形は純粋な正弦波ではないと判定してもよい。   If the above equations (19) and (20) are not satisfied, it may be determined that the input waveform is not a pure sine wave.

また、上記(16)式において、電圧振幅を1とする場合、ゲージ電圧とゲージ差分電圧とに関する次の方程式が成立する。   Further, in the above equation (16), when the voltage amplitude is 1, the following equation regarding the gauge voltage and the gauge differential voltage is established.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

図2は、上記(21)式に基づくゲージ電圧とゲージ差分電圧との関係を示す図である。電圧振幅を1とする場合、ゲージ電圧は、図2の破線で示すように0V〜1Vの範囲で変動し、このとき、ゲージ差分電圧は、図2の太実線で示すような値をとる。なお、ゲージ差分電圧の最大値は、ゲージ電圧が最大値をとる点から若干ずれていることが、図2から理解できる。   FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the gauge voltage and the gauge differential voltage based on the above equation (21). When the voltage amplitude is 1, the gauge voltage varies in the range of 0V to 1V as shown by the broken line in FIG. 2, and at this time, the gauge differential voltage takes a value as shown by the thick solid line in FIG. It can be understood from FIG. 2 that the maximum value of the gauge differential voltage is slightly deviated from the point at which the gauge voltage takes the maximum value.

ゲージ電圧とゲージ差分電圧との関係をさらに考察するため、回転位相角の余弦関数値と、ゲージ電圧およびゲージ差分電圧の関係式を示す。なお、この関係式は、上記(17)式と三角関数の半角公式から導出することができる。   In order to further consider the relationship between the gauge voltage and the gauge differential voltage, a relational expression between the cosine function value of the rotation phase angle, the gauge voltage, and the gauge differential voltage is shown. This relational expression can be derived from the above equation (17) and a half-angle formula of a trigonometric function.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(22)式において、α=0°、α=180°は計測できない点(特異点)である。また、α=90°の場合、つぎの関係式が成立する。   In the above equation (22), α = 0 ° and α = 180 ° are points that cannot be measured (singular points). When α = 90 °, the following relational expression is established.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

さらに、サンプリング1周期(T)の期間におけるn個のゲージ電圧列およびn個のゲージ差分電圧列には、次式および次々式の関係式が数学的に成立するため、ここに記しておく。   Furthermore, the following equation and the following equation are mathematically established in the n gauge voltage trains and the n gauge differential voltage trains in the period of one sampling period (T).

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、上記(25),(26)式から、つぎの2つの関係式も得られる。   Also, the following two relational expressions can be obtained from the above expressions (25) and (26).

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

ところで、ここまで、3つの電圧回転ベクトル(3サンプリング点)によるゲージ電圧群と、4つの電圧回転ベクトル(4サンプリング点)によるゲージ差分電圧群とによるゲージ電圧およびゲージ差分電圧の各計算式を示してきたが、ゲージ電圧およびゲージ差分電圧を計算する上でこれらのサンプリング点に限定されるものではなく、サンプリング点数を増加させることも可能である。そこで、以下、サンプリング点数を増加させた場合の計算式を提示する。   By the way, calculation formulas of gauge voltage and gauge differential voltage by a gauge voltage group by three voltage rotation vectors (3 sampling points) and a gauge differential voltage group by four voltage rotation vectors (4 sampling points) are shown so far. However, the calculation of the gauge voltage and the gauge differential voltage is not limited to these sampling points, and the number of sampling points can be increased. Therefore, the calculation formula when the number of sampling points is increased will be presented below.

まず、サンプリング点数n個(nは3以上)の電圧回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ電圧群によるゲージ電圧の計算式を示すと以下のとおりである。   First, the calculation formula of the gauge voltage by (n−2) gauge voltage groups using n sampling points (n is 3 or more) voltage rotation vectors is as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、各電圧瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Here, the time series data by each voltage instantaneous value can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、サンプリング点数(n+1)個(nは3以上)の電圧回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ差分電圧群によるゲージ差分電圧の計算式も以下のとおり一般化できる。   Similarly, the calculation formula of the gauge differential voltage by (n−2) gauge differential voltage groups using (n + 1) number of sampling points (n is 3 or more) voltage rotation vectors can be generalized as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、各差分電圧瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Further, time series data based on each differential voltage instantaneous value can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ところで、上記では、(1)〜(16)式などを通じて、典型的な交流電気量の一つである電圧振幅Vを測定(計算)するための計算手順について説明してきた。つぎに、典型的な交流電気量の他の一つである電流振幅Iを測定(計算)するための計算手順について説明する。   In the above description, the calculation procedure for measuring (calculating) the voltage amplitude V, which is one of typical AC electric quantities, has been described through the equations (1) to (16). Next, a calculation procedure for measuring (calculating) the current amplitude I which is another typical AC electric quantity will be described.

なお、説明が前後するが、“電圧振幅”は交流電圧振幅の真値であるのと共に、交流電圧の周波数には依存性のない数値である。一方、ゲージ電圧は、複素平面上のゲージ電圧群を利用して計算した電圧振幅であり、交流電圧の周波数に依存性のある数値である。これらの関係は、他の交流電気量においても同様である。   In addition, although description is mixed, "voltage amplitude" is a numerical value which is not dependent on the frequency of an alternating voltage while being a true value of alternating voltage amplitude. On the other hand, the gauge voltage is a voltage amplitude calculated using a group of gauge voltages on the complex plane, and is a numerical value dependent on the frequency of the AC voltage. These relationships are the same for other AC electric quantities.

つぎに、電流振幅の算出手法について説明する。なお、電流振幅の算出手法に関する導出手順は電圧振幅のときと同様であり、以下、要点部分の関係式のみを提示する。   Next, a method for calculating the current amplitude will be described. Note that the derivation procedure for the current amplitude calculation method is the same as that for the voltage amplitude, and only the relational expression of the main points is presented below.

まず、サンプリング点数n個(nは3以上)の電流回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ電流群(図示省略)によるゲージ電流Igの計算式は、次式で表される。 First, equation gauge current I g by the sampling number n (n is 3 or more) using a current rotation vector (n-2) number of gauge current group (not shown) is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、各電流瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Here, the time series data by each current instantaneous value can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、サンプリング点数n(nは3以上)の電流回転ベクトルを有するゲージ差分電流群によるゲージ差分電流の計算式も以下のとおり一般化できる。   Similarly, the calculation formula of the gauge differential current by the gauge differential current group having the current rotation vector of n sampling points (n is 3 or more) can be generalized as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、各差分電流瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Here, the time series data by each differential current instantaneous value can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(17)式の類推適用により、回転位相半角(α/2)の正弦関数値は、ゲージ電流Igとゲージ差分電流Igdとを用いて次式で表すことができる。 Further, by applying the analogy of the equation (17), the sine function value of the rotation phase half angle (α / 2) can be expressed by the following equation using the gauge current I g and the gauge differential current I gd .

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、電流振幅Iは、電圧振幅Vを表す(16)式の類推適用により、次式のように表すことができる。   Similarly, the current amplitude I can be expressed as the following equation by analogy application of the equation (16) indicating the voltage amplitude V.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、電流と電圧は同じ周波数で振動していると考えれば、(37)式のsinαに(16)式を代入することにより、次式のように表すこともできる。   If it is considered that the current and the voltage are oscillating at the same frequency, the following equation can be expressed by substituting equation (16) into sin α in equation (37).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、本願発明にて新たに提案する概念であるゲージ電力群、ゲージ有効電力群および、ゲージ無効電力群について図3を参照して説明する。ここで、図3は、複素平面上におけるゲージ電力群を示す図である。図3において、複素平面上には、それぞれ現時点の電圧回転ベクトルv(t)、現時点よりもサンプリング1周期(T)前時点の電圧回転ベクトルv(t−T)、現時点よりもサンプリング2周期(2T)前時点の電圧回転ベクトルv(t−2T)、現時点よりもサンプリング1周期(T)前時点の電流回転ベクトルi(t−T)、現時点よりもサンプリング2周期(2T)前時点の電流回転ベクトルi(t−2T)が示されている。   Next, a gauge power group, a gauge active power group, and a gauge reactive power group, which are concepts newly proposed in the present invention, will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a diagram illustrating a gauge power group on the complex plane. In FIG. 3, on the complex plane, the current voltage rotation vector v (t), the voltage rotation vector v (t−T) at one sampling period (T) before the current time, and the two sampling periods ( 2T) The voltage rotation vector v (t−2T) at the previous time point, the current rotation vector i (t−T) at the time point one sampling (T) before the current time, and the current at the time point two sampling periods (2T) before the current time A rotation vector i (t-2T) is shown.

図3において、3つの電圧回転ベクトルは、次式で表すことができる。   In FIG. 3, the three voltage rotation vectors can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、2つの電流回転ベクトルは、次式で表すことができる。   Similarly, the two current rotation vectors can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、上記(39)式に示される3つの電圧回転ベクトルと、上記(40)式に示される2つの電流回転ベクトルをゲージ電力群と定義する。   Here, the three voltage rotation vectors shown in the above equation (39) and the two current rotation vectors shown in the above equation (40) are defined as a gauge power group.

つぎに、ゲージ有効電力について説明する。まず、ゲージ有効電力の算出式は、次式で与えられる。   Next, the gauge active power will be described. First, the formula for calculating the gauge active power is given by the following formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ有効電力は、ゲージ電力群のメンバーである2つの電圧回転ベクトルv(t),v(t−T)と、2つの電流回転ベクトルi(t−T),i(t−2T)を用いて計算される。このため、ゲージ有効電力の計算に用いられる、これら4つの回転ベクトルv(t),v(t−T),i(t−T),i(t−2T)をゲージ有効電力群と定義する。つまり、ゲージ有効電力群は、ゲージ電力群の一部のメンバーをもって構成されることになる。   That is, the gauge active power is obtained by two voltage rotation vectors v (t) and v (t−T) that are members of the gauge power group and two current rotation vectors i (t−T) and i (t−2T). Is calculated using For this reason, these four rotation vectors v (t), v (t−T), i (t−T), and i (t−2T) used for the calculation of the gauge active power are defined as a gauge effective power group. . That is, the gauge active power group is configured with some members of the gauge power group.

なお、上記(41)式における各電圧瞬時値および各電流瞬時値は、電圧回転ベクトルの実数部であり、次式および次々式で表される。   In addition, each voltage instantaneous value and each current instantaneous value in the above equation (41) are the real part of the voltage rotation vector, and are expressed by the following equation and the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(42)、(43)式を(41)式の右辺に代入すれば、ゲージ有効電力Pgは、次式のように展開される。   Further, if the equations (42) and (43) are substituted into the right side of the equation (41), the gauge effective power Pg is developed as the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ有効電力Pgは、次式で表される。 That is, the gauge effective power Pg is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、ゲージ無効電力について説明する。ゲージ無効電力の算出式は、次式で与えられる。   Next, gauge reactive power will be described. The equation for calculating the gauge reactive power is given by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ無効電力は、ゲージ電力群のメンバーである2つの電圧回転ベクトルv(t−T),v(t−2T)と、2つの電流回転ベクトルi(t−T),i(t−2T)を用いて計算される。このため、ゲージ無効電力の計算に用いられる、これら4つの回転ベクトルv(t−T),v(t−2T),i(t−T),i(t−2T)をゲージ無効電力群と定義する。つまり、ゲージ無効電力群は、ゲージ有効電力群と同様に、かつ、ゲージ有効電力群とはメンバーの一部が異なるゲージ電力群の一部のメンバーをもって構成されることになる。   That is, the gauge reactive power includes two voltage rotation vectors v (t−T) and v (t−2T) that are members of the gauge power group, and two current rotation vectors i (t−T) and i (t− 2T). Therefore, these four rotation vectors v (t−T), v (t−2T), i (t−T), and i (t−2T), which are used for the calculation of the gauge reactive power, are referred to as a gauge reactive power group. Define. In other words, the gauge reactive power group is configured with some members of the gauge power group that are different from the gauge active power group and have different members from the gauge active power group.

なお、上記(46)式における各電圧瞬時値は、電圧回転ベクトルの実数部であり、次式で表される(上記(46)式における各電流瞬時値は、(43)式に示したとおりである)。   Each voltage instantaneous value in the above equation (46) is a real part of the voltage rotation vector, and is expressed by the following equation (each current instantaneous value in the above equation (46) is as shown in the equation (43). Is).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(47)、(43)式を(46)式の右辺に代入すれば、ゲージ無効電力Qgは、次式のように展開される。 Further, if the equations (47) and (43) are substituted into the right side of the equation (46), the gauge reactive power Qg is developed as the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ無効電力Qgは、次式で表される。 That is, the gauge reactive power Qg is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

さらに、(7)式、(32)式、(45)式、(49)式を用いれば、電圧電流間位相角φの余弦関数値は、次式で表すことができる。   Furthermore, using the equations (7), (32), (45), and (49), the cosine function value of the voltage-current phase angle φ can be expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、電圧電流間位相角φの余弦関数値は、ゲージ無効電力Qgの符号、すなわち計測対象の回路特性がインダンクタンス性であるか、コンダクタンス性であるかに応じて、次式のように表すことができる。 Further, the cosine function values of the voltage current phase angle φ, the sign of the gauge reactive power Q g, i.e. whether the circuit characteristics of the measurement object is in-dunk drawers properties, depending on whether the conductance properties, as follows Can be expressed as

(計測対象の特性がインダンクタンス性の場合:Qg<0)

Figure 2012093137
(When the characteristic to be measured is inductivity: Q g <0)
Figure 2012093137

(計測対象の特性がコンンダンクタンス性の場合:Qg>0)

Figure 2012093137
(When the characteristic to be measured is conductance: Q g > 0)
Figure 2012093137

つぎに、典型的な交流電気量の一つである有効電力Pの計算式について説明する。有効電力Pは、電圧振幅V、電流振幅Iおよび電圧電流間位相角φの余弦関数値の積であり、(16)式、(37)式、(45)式、(49)式を用いて、次式のように表すことができる。   Next, a formula for calculating the active power P, which is one of typical AC electric quantities, will be described. The effective power P is a product of the cosine function value of the voltage amplitude V, the current amplitude I, and the phase angle φ between the voltage and current. Using the equations (16), (37), (45), and (49), Can be expressed as:

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(53)式は、非常に重要な式である。この(53)式に含まれるゲージ有効電力Pg、ゲージ無効電力Qg、回転位相角αの余弦関数値および正弦関数値は、いずれも瞬時値時系列データから直接的に計算することができる。したがって、有効電力Pは、瞬時値時系列データを用いて直接的に計算することができる。 The above equation (53) is a very important equation. The gauge active power P g , gauge reactive power Q g , cosine function value and sine function value of the rotational phase angle α included in the equation (53) can all be directly calculated from instantaneous value time series data. . Therefore, the active power P can be directly calculated using the instantaneous value time series data.

なお、計測対象の回路特性が純粋なインダクタンス性(純インダクタンス性回路)もしくは、純粋なコンダクタンス性(純コンダクタンス回路)の場合、有効電力Pは零であり、上記(53)式により、ゲージ有効電力Pgとゲージ無効電力Qgとの間には、次式の関係がある。 When the circuit characteristic to be measured is pure inductance (pure inductance circuit) or pure conductance (pure conductance circuit), the active power P is zero, and the gauge active power is calculated by the above equation (53). There is a relationship of the following equation between P g and gauge reactive power Q g .

Figure 2012093137
Figure 2012093137

したがって、サンプリング周波数(fs=1/T)が実周波数fの4倍である場合、回転位相角αは90度であり、純インダクタンス回路あるいは純コンダクタンス回路におけるゲージ有効電力Pgは零となる。 Therefore, when the sampling frequency (f s = 1 / T) is four times the actual frequency f, the rotational phase angle α is 90 degrees, and the gauge effective power Pg in the pure inductance circuit or the pure conductance circuit is zero.

つぎに、典型的な交流電気量の一つである無効電力Qの計算式について説明する。無効電力Qは、電圧振幅V、電流振幅Iおよび電圧電流間位相角φの正弦関数値の積であり、純インダクタンス性回路の場合、(16)式、(37)式、(51)式を用いて、次式のように表すことができる。   Next, a formula for calculating reactive power Q, which is one of typical AC electric quantities, will be described. The reactive power Q is a product of a sine function value of the voltage amplitude V, the current amplitude I, and the voltage-current phase angle φ, and in the case of a pure inductance circuit, the equations (16), (37), and (51) are And can be expressed as:

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、純コンダクタンス性回路の場合、無効電力Qは、(16)式、(37)式、(52)式を用いて、次式のように表すことができる。   Further, in the case of a pure conductance circuit, the reactive power Q can be expressed as the following equation using the equations (16), (37), and (52).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、サンプリング点数n個(nは3以上)の電圧回転ベクトルと、n個の電流回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ有効電力群によるゲージ有効電力Pgの計算式は、次式で表される。 Further, the calculation formula of the gauge active power P g by the voltage rotation vector of n sampling points (n is 3 or more) and (n−2) gauge active power groups using n current rotation vectors is as follows. It is expressed by a formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、各電圧瞬時値および各電流瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Here, the time series data by each voltage instantaneous value and each current instantaneous value can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの時系列データは次式で表せる。   The time series data of the voltage rotation vector and the current rotation vector can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

さらに、サンプリング点数n個(nは3以上)の電圧回転ベクトルと、n個の電流回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ無効電力群によるゲージ無効電力Qgの計算式は、次式で表される。 Furthermore, the equation for calculating the gauge reactive power Q g by using n voltage sampling vectors (n is 3 or more) and (n−2) gauge reactive power groups using n current rotation vectors is as follows. It is expressed by a formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、測定精度(計算精度)を高めるためには、つぎの2つの方策が考えられる。第1の方策は、ゲージ有効電力、ゲージ無効電力、回転位相角の余弦関数値および正弦関数値を計算するとき、計算のサンプリング数(対称群の数)を増やすことである。計算に用いられる対称群の数を増加することにより、量子化誤差を低減することができると共に、ノイズの影響を軽減することができる。   In order to increase the measurement accuracy (calculation accuracy), the following two measures can be considered. The first strategy is to increase the number of samplings (the number of symmetric groups) when calculating the gauge active power, gauge reactive power, cosine function value and sine function value of the rotational phase angle. By increasing the number of symmetric groups used in the calculation, the quantization error can be reduced and the influence of noise can be reduced.

また、第2の方策は、ゲージ有効電力、ゲージ無効電力、回転位相角の余弦関数値および正弦関数値に対する移動平均を行うことである。この移動平均処理により、ノイズの影響を大幅に軽減することができる。   The second policy is to perform a moving average on the gauge active power, gauge reactive power, cosine function value and sine function value of the rotation phase angle. By this moving average process, the influence of noise can be greatly reduced.

つぎに、典型的な交流電気量の一つである力率PFの計算式について説明する。力率PFは、電圧電流間位相角φの余弦関数値であり、(50)式にも示しているように、次式のように表すことができる。   Next, a formula for calculating the power factor PF, which is one of typical AC electric quantities, will be described. The power factor PF is a cosine function value of the voltage-current phase angle φ, and can be expressed by the following equation as shown in the equation (50).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、本願発明にて新たに提案する概念であるゲージ差分電力群、ゲージ差分有効電力群および、ゲージ差分無効電力群について図4を参照して説明する。ここで、図4は、複素平面上におけるゲージ差分電力群を示す図である。図4において、複素平面上には、現時点の電圧回転ベクトルv(t)および現時点よりもサンプリング1周期(T)前時点の電流回転ベクトルi(t−T)を基準にして、現時点の差分電圧回転ベクトルv2(t)、現時点よりもサンプリング1周期(T)前時点の差分電圧回転ベクトルv2(t−T)、現時点よりもサンプリング2周期(2T)前時点の差分電圧回転ベクトルv2(t−2T)、現時点よりもサンプリング1周期(T)前時点の差分電流回転ベクトルi2(t−T)、現時点よりもサンプリング2周期(2T)前時点の差分電流回転ベクトルi2(t−2T)が示されている。 Next, a gauge difference power group, a gauge difference active power group, and a gauge difference reactive power group, which are concepts newly proposed in the present invention, will be described with reference to FIG. Here, FIG. 4 is a diagram showing a gauge differential power group on the complex plane. In FIG. 4, on the complex plane, the current differential voltage is based on the current voltage rotation vector v (t) and the current rotation vector i (t−T) one sampling period (T) before the current time. Rotation vector v 2 (t), differential voltage rotation vector v 2 (t−T) at one sampling period (T) before the current time, differential voltage rotation vector v 2 at two sampling times (2T) before the current time (t-2T), the differential current rotation vector i 2 (t-T) sampling one period (T) before the time than the present time, sampling two cycles (2T) before the time than the present time differential current rotation vector i 2 (t -2T).

図4において、3つの差分電圧回転ベクトルは、次式で表すことができる。   In FIG. 4, the three differential voltage rotation vectors can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、2つの電流回転ベクトルは、次式で表すことができる。   Similarly, the two current rotation vectors can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、上記(62)式に示される3つの電圧回転ベクトルと、上記(63)式に示される2つの電流回転ベクトルをゲージ差分電力群と定義する。   Here, the three voltage rotation vectors shown in the above equation (62) and the two current rotation vectors shown in the above equation (63) are defined as a gauge differential power group.

つぎに、ゲージ差分有効電力について説明する。まず、ゲージ差分有効電力の算出式は、次式で与えられる。   Next, the gauge differential active power will be described. First, the equation for calculating the gauge differential active power is given by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ差分有効電力は、ゲージ差分電力群のメンバーである2つの差分電圧回転ベクトルv2(t),v2(t−T)と、2つの差分電流回転ベクトルi2(t−T),i2(t−2T)を用いて計算される。このため、ゲージ差分有効電力の計算に用いられる、これら4つの回転ベクトルv2(t),v2(t−T),i2(t−T),i2(t−2T)をゲージ差分有効電力群と定義する。つまり、ゲージ差分有効電力群は、ゲージ差分電力群の一部のメンバーをもって構成されることになる。 That is, the gauge differential active power is obtained by two differential voltage rotation vectors v 2 (t) and v 2 (t−T) that are members of the gauge differential power group and two differential current rotation vectors i 2 (t−T). , I 2 (t−2T). Therefore, these four rotation vectors v 2 (t), v 2 (t−T), i 2 (t−T), and i 2 (t−2T), which are used to calculate the gauge difference active power, It is defined as an active power group. That is, the gauge difference active power group is configured with some members of the gauge difference power group.

なお、上記(64)式における各電圧瞬時値および各電流瞬時値は、電圧回転ベクトルの実数部であり、次式および次々式で表される。   In addition, each voltage instantaneous value and each current instantaneous value in the above equation (64) are the real part of the voltage rotation vector, and are expressed by the following equation and the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(65)、(66)式を(64)式の右辺に代入すれば、ゲージ差分有効電力Pgdは、次式のように展開される。 Further, if the expressions (65) and (66) are substituted into the right side of the expression (64), the gauge differential effective power P gd is developed as the following expression.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ差分有効電力Pgdは、次式で表される。 That is, the gauge differential active power P gd is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、ゲージ差分無効電力について説明する。ゲージ差分無効電力の算出式は、次式で与えられる。   Next, the gauge differential reactive power will be described. The formula for calculating the gauge differential reactive power is given by the following formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ差分無効電力は、ゲージ差分電力群のメンバーである2つの差分電圧回転ベクトルv2(t−T),v2(t−2T)と、2つの差分電流回転ベクトルi2(t−T),i2(t−2T)を用いて計算される。このため、ゲージ差分無効電力の計算に用いられる、これら4つの回転ベクトルv2(t−T),v2(t−2T),i2(t−T),i2(t−2T)をゲージ差分無効電力群と定義する。つまり、ゲージ差分無効電力群は、ゲージ差分電力群の一部のメンバーをもって構成されることになる。 That is, the gauge differential reactive power includes two differential voltage rotation vectors v 2 (t−T) and v 2 (t−2T), which are members of the gauge differential power group, and two differential current rotation vectors i 2 (t− T), i 2 (t−2T). Therefore, these four rotation vectors v 2 (t−T), v 2 (t−2T), i 2 (t−T), and i 2 (t−2T) used for the calculation of the gauge differential reactive power are It is defined as a gauge differential reactive power group. That is, the gauge difference reactive power group is configured with some members of the gauge difference power group.

なお、上記(69)式における各電圧瞬時値は、電圧回転ベクトルの実数部であり、次式で表される(上記(69)式における各電流瞬時値は、(66)式に示したとおり)。   Each voltage instantaneous value in the above equation (69) is a real part of the voltage rotation vector, and is expressed by the following equation (each current instantaneous value in the above equation (69) is as shown in the equation (66). ).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(70)、(66)式を(69)式の右辺に代入すれば、ゲージ差分無効電力Qgdは、次式のように展開される。 Further, if the expressions (70) and (66) are substituted into the right side of the expression (69), the gauge differential reactive power Q gd is developed as the following expression.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

すなわち、ゲージ差分無効電力Qgdは、次式で表される。 That is, the gauge differential reactive power Q gd is expressed by the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(68)式、(72)式を用いれば、電圧電流間位相角φの余弦関数値は、次式で表すことができる。   Further, if the expressions (68) and (72) are used, the cosine function value of the voltage-current phase angle φ can be expressed by the following expression.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

さらに、上記(73)式を前述の(11)式、(36)式を上式に代入すれば、次式のように変換される。   Further, if the above equation (73) is substituted into the above equation (11) and the above equation (36) is substituted into the above equation, the following equation is obtained.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、電圧電流間位相角φの余弦関数値は、ゲージ差分無効電力Qgdの符号、すなわち計測対象の回路特性がインダンクタンス性であるか、コンダクタンス性であるかに応じて、ゲージ無効電力Qgのときと同様に、次式のように表すことができる。 The cosine function value of the voltage-current phase angle φ depends on the sign of the gauge differential reactive power Q gd , that is, the gauge reactive power depending on whether the circuit characteristic to be measured is inductance or conductance. As in the case of Q g , it can be expressed as the following formula.

(計測対象の特性がインダンクタンス性の場合:Qgd<0)

Figure 2012093137
(When the characteristic to be measured is inductivity : Q gd <0)
Figure 2012093137

(計測対象の特性がコンンダンクタンス性の場合:Qgd>0)

Figure 2012093137
(When the characteristic to be measured is conductance : Q gd > 0)
Figure 2012093137

なお、ゲージ差分電力は、差分成分を求める際、電圧、電流の直流成分がキャンセルされるように計算されるので、ゲージ電力を用いる場合よりも、より高精度な計算が可能となる。   Note that the gauge differential power is calculated so that the DC component of the voltage and current is canceled when the difference component is obtained, and therefore, calculation with higher accuracy is possible than when the gauge power is used.

つぎに、ゲージ差分電力を用いる有効電力Pの計算式について説明する。有効電力Pは、電圧振幅V、電流振幅Iおよび電圧電流間位相角φの余弦関数値の積であり、(16)式、(37)式、(68)式、(72)式を用いて、次式のように表すことができる。   Next, a formula for calculating the effective power P using the gauge differential power will be described. The effective power P is a product of the cosine function value of the voltage amplitude V, the current amplitude I, and the phase angle between the voltage and current φ. Using the equations (16), (37), (68), and (72) Can be expressed as:

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(77)式は、非常に重要な式である。この(77)式に含まれるゲージ差分有効電力Pgd、ゲージ差分無効電力Qgd、回転位相角αの余弦関数値および正弦関数値は、いずれも瞬時値時系列データから直接的に計算することができる。したがって、有効電力Pは、瞬時値時系列データを用いて直接的に計算することができる。 The above expression (77) is a very important expression. The gauge differential active power P gd , gauge differential reactive power Q gd , cosine function value and sine function value of the rotation phase angle α included in the equation (77) are all calculated directly from the instantaneous value time series data. Can do. Therefore, the active power P can be directly calculated using the instantaneous value time series data.

つぎに、ゲージ差分電力を用いる無効電力Qの計算式について提示する。まず、(73)〜(75)式により、インダクタンス性回路における無効電力Qは、次式のように表すことができる。   Next, a calculation formula for reactive power Q using gauge differential power is presented. First, the reactive power Q in the inductance circuit can be expressed by the following equation using equations (73) to (75).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、コンダクタンス性回路における無効電力Qは、次式のように表すことができる。   The reactive power Q in the conductance circuit can be expressed as the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、複数のケージ差分電力群を用いる計算手法について説明する。まず、サンプリング点数(n+1)個(nは3以上)の電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ差分有効電力群によるゲージ差分有効電力Pgdの計算式は、次式で表される。 Next, a calculation method using a plurality of cage differential power groups will be described. First, the calculation formula of the gauge differential active power P gd by (n−2) gauge differential active power groups using (n + 1) sampling rotation points (n is 3 or more) voltage rotation vectors and current rotation vectors is as follows: It is expressed by a formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、各電圧瞬時値および各電流瞬時値による時系列データは次式で表せる。   Here, the time series data by each voltage instantaneous value and each current instantaneous value can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの時系列データは次式で表せる。   The time series data of the voltage rotation vector and the current rotation vector can be expressed by the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、サンプリング点数(n+1)個(nは3以上)の電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルを利用する(n−2)個のゲージ差分無効電力群によるゲージ差分無効電力Qgdの計算式は、次式で表される。 The calculation formula of the gauge differential reactive power Q gd by (n−2) gauge differential reactive power groups using (n + 1) sampling points (n + 1) (n is 3 or more) voltage rotational vectors and current rotational vectors is as follows: It is expressed by a formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、ゲージ有効電力とゲージ差分有効電力との関係式を導出する。まず、(45)、(68)式により、ゲージ有効電力とゲージ差分有効電力との間には、次式に示す関係が成立する。   Next, a relational expression between the gauge active power and the gauge differential active power is derived. First, according to the equations (45) and (68), the relationship shown in the following equation is established between the gauge active power and the gauge differential active power.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(84)式により、回転位相角αは、次式のように求められる。   From the above equation (84), the rotational phase angle α is obtained as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、上記(85)式で求めた回転位相角αを次式に代入すれば、典型的な交流電気量の一つである系統周波数fを求めることが可能となる。   Further, if the rotational phase angle α obtained by the above equation (85) is substituted into the following equation, the system frequency f which is one of typical AC electric quantities can be obtained.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、上記(86)式において、fsはサンプリング周波数である。 In the above equation (86), f s is the sampling frequency.

つぎに、ゲージ無効電力とゲージ差分無効電力との関係式を導出する。まず、(49)、(72)式により、ゲージ無効電力とゲージ差分無効電力との間には、次式に示す関係が成立する。   Next, a relational expression between the gauge reactive power and the gauge differential reactive power is derived. First, according to the equations (49) and (72), the relationship shown in the following equation is established between the gauge reactive power and the gauge differential reactive power.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(87)式により、回転位相角αは、次式のように求められる。   From the equation (87), the rotational phase angle α is obtained as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、上記(88)式で求めた回転位相角αを上記(86)式に代入すれば、系統周波数fを求めることが可能となる。   Further, the system frequency f can be obtained by substituting the rotational phase angle α obtained by the equation (88) into the equation (86).

なお、上記では、ゲージ有効電力とゲージ差分有効電力とから系統周波数fを計算する手法および、ゲージ無効電力とゲージ差分無効電力とから系統周波数fを計算する手法について説明した。この場合、入力波形が正弦波もしくは正弦波に近ければ、正しい系統周波数が計測される。したがって、これらの手法により、正しい系統周波数が計測されていれば、入力波形が正弦波であるか否かの判別ができ、系統保護制御装置におけるリレー要素としての利用が可能となる。   In the above description, the method for calculating the system frequency f from the gauge active power and the gauge differential active power and the method for calculating the system frequency f from the gauge reactive power and the gauge differential reactive power have been described. In this case, if the input waveform is a sine wave or close to a sine wave, the correct system frequency is measured. Therefore, if the correct system frequency is measured by these methods, it can be determined whether or not the input waveform is a sine wave, and can be used as a relay element in the system protection control device.

つぎに、上記アルゴリズム(計算手法)を用いたアプリケーションについて例示する。最近、米国や欧州を中心に、スマートメータと称される通信機能付きのディジタル電力量計の導入が始まっており、日本でも、この動きが波及しつつある。上述した手法は、複素平面上のゲージ電圧群、ゲージ差分電圧群、ゲージ電流群およびゲージ差分電流群を構成する電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルを用いて、交流電気量の諸量である例えば電圧振幅、電流振幅、有効電力、無効電力、系統周波数、力率を高精度に計算するものであり、このスマートメータに好適である。なお、電力系統の場合、系統周波数は、商用周波数(50Hz、60Hz)で運用されるので、通常の運用中であれば、系統周波数には大きな偏差を生じない。   Next, an application using the above algorithm (calculation method) will be exemplified. Recently, the introduction of digital energy meters with communication functions called smart meters has begun mainly in the United States and Europe, and this movement is spreading in Japan. The above-described technique uses various voltage values such as a voltage using a voltage rotation vector and a current rotation vector that constitute a gauge voltage group, a gauge differential voltage group, a gauge current group, and a gauge differential current group on a complex plane. Amplitude, current amplitude, active power, reactive power, system frequency, and power factor are calculated with high accuracy and are suitable for this smart meter. In the case of an electric power system, the system frequency is operated at a commercial frequency (50 Hz, 60 Hz), so that a large deviation does not occur in the system frequency during normal operation.

まず、スマートメータに適用する本応用例において、サンプリング周波数は系統周波数の4倍に設定する。例えば、系統周波数が50Hzの場合、サンプリング周波数は200Hzである。また、系統周波数が60Hzの場合、サンプリング周波数は240Hzである。系統周波数およびサンプリング周波数がこれらの値の場合、回転位相角αは、次式のように求められる。   First, in this application example applied to a smart meter, the sampling frequency is set to four times the system frequency. For example, when the system frequency is 50 Hz, the sampling frequency is 200 Hz. When the system frequency is 60 Hz, the sampling frequency is 240 Hz. When the system frequency and the sampling frequency have these values, the rotational phase angle α is obtained as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記(7)式により、電圧振幅Vは次式のように求められる。   From the above equation (7), the voltage amplitude V is obtained as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(90)式により、電圧振幅Vとゲージ電圧Vgとは等しくなる。また、上記(11)式により、電圧振幅Vは次式のように求められる。

Figure 2012093137
From this equation (90), the voltage amplitude V and the gauge voltage V g are equal. Moreover, the voltage amplitude V is calculated | required like following Formula by said (11) Formula.
Figure 2012093137

この(91)式により、電圧振幅Vはゲージ差分電圧Vgdの1/√2となる。なお、ゲージ差分電圧Vgdは、ゲージ電圧Vgに比して直流成分の影響を受けないので、(90)式よりも(91)式で求めた値の方が精度が高いと言える。 From this equation (91), the voltage amplitude V becomes 1 / √2 of the gauge differential voltage V gd . Since the gauge differential voltage V gd is not affected by the direct current component as compared with the gauge voltage V g , it can be said that the value obtained by the equation (91) is more accurate than the equation (90).

また、上記(32)式により、電流振幅Iは次式のように求められる。   Further, the current amplitude I is obtained by the following equation from the above equation (32).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(92)式により、電流振幅Iとゲージ電流Igとは等しくなる。また、上記(34)式により、電流振幅Iは次式のように求められる。

Figure 2012093137
From this equation (92), the current amplitude I and the gauge current Ig are equal. Further, the current amplitude I is obtained by the following equation from the above equation (34).
Figure 2012093137

この(93)式により、電流振幅Iはゲージ差分電流Igdの1/√2となる。なお、ゲージ差分電流Igdは、ゲージ電流Igに比して直流成分の影響を受けないので、(92)式よりも(93)式で求めた値の方が精度が高いと言える。 From this equation (93), the current amplitude I becomes 1 / √2 of the gauge differential current I gd . Since the gauge differential current I gd is not affected by the direct current component as compared with the gauge current I g , it can be said that the value obtained by the equation (93) is more accurate than the equation (92).

さらに、上記(45)式により、有効電力Pは次式のように求められる。   Furthermore, the active power P is obtained by the following equation by the above equation (45).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(94)式により、有効電力Pとゲージ有効電力Pgとは等しくなる。また、上記(68)式により、有効電力Pは次式のように求められる。

Figure 2012093137
From this equation (94), the active power P and the gauge effective power Pg are equal. Further, the active power P is obtained by the following equation from the above equation (68).
Figure 2012093137

この(95)式により、有効電力Pはゲージ差分有効電力Pgdの1/2となる。なお、ゲージ差分有効電力Pgdは、ゲージ電力Pgに比して直流成分の影響を受けないので、(94)式よりも(95)式で求めた値の方が精度が高いと言える。 From this equation (95), the active power P is ½ of the gauge differential effective power P gd . Note that the gauge differential effective power P gd is not affected by the direct current component as compared with the gauge power P g, and therefore it can be said that the value obtained by the expression (95) is more accurate than the expression (94).

また、上記(49)式により、無効電力Qは次式のように求められる。   Moreover, the reactive power Q is calculated | required like following Formula by said (49) Formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(96)式により、無効電力Qとゲージ無効電力Qgとは等しくなる。また、上記(72)式により、無効電力Qは次式のように求められる。

Figure 2012093137
By this equation (96), the reactive power Q and the gauge reactive power Q g are equal. Moreover, the reactive power Q is calculated | required like following Formula by said (72) Formula.
Figure 2012093137

この(95)式により、無効電力Qはゲージ差分無効電力Qgdの1/2となる。なお、ゲージ差分無効電力Qgdは、ゲージ無効電力Qgに比して直流成分の影響を受けないので、(94)式よりも(95)式で求めた値の方が精度が高いと言える。 According to the equation (95), the reactive power Q is ½ of the gauge differential reactive power Q gd . Note that the gauge differential reactive power Q gd is not affected by the DC component as compared with the gauge reactive power Q g, and therefore the value obtained by the equation (95) is more accurate than the equation (94). .

さらに、力率PFは、上記計算式にて求めたP,Qを用いて、次式のように求められる。   Further, the power factor PF is obtained by the following equation using P and Q obtained by the above equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

ここで、サンプリング周波数が系統周波数の4倍である場合、回転位相角αは90°単位で動くことになる。このとき、回転位相角の正弦関数値および余弦関数値は、0、±1の何れかである。このため、所望する複数の交流電気量を計算する場合であっても、計算処理が簡易なものとなり、性能の低いCPUを使用していたとしても、処理負荷の増大を抑制できるという効果が得られる。   Here, when the sampling frequency is four times the system frequency, the rotational phase angle α moves in units of 90 °. At this time, the sine function value and cosine function value of the rotational phase angle are either 0 or ± 1. For this reason, even when calculating a plurality of desired AC electric quantities, the calculation process is simplified, and even if a low-performance CPU is used, an increase in processing load can be suppressed. It is done.

なお、サンプリング周波数が系統周波数の4倍であるとき、系統のノイズやサンプリングによる量子化誤差の影響を軽減したい場合には、ゲージ電圧群、ゲージ差分電圧群、ゲージ電流群およびゲージ差分電流群を構成する電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの数を増やしたり、ゲージ電圧、ゲージ電流、ゲージ差分電圧およびゲージ差分電流の各計算結果に対して移動平均処理を行ったりすればよい。   When the sampling frequency is four times the system frequency, the gauge voltage group, the gauge differential voltage group, the gauge current group, and the gauge differential current group can be set to reduce the effects of system noise and quantization error due to sampling. What is necessary is just to increase the number of the voltage rotation vector and current rotation vector which comprise, or to perform a moving average process with respect to each calculation result of a gauge voltage, a gauge current, a gauge differential voltage, and a gauge differential current.

つぎに、本実施の形態にかかる交流電気量測定装置の機能構成と、その動作について、図5および図6を参照して説明する。ここで、図5は、本実施の形態にかかる交流電気量測定装置100の機能構成を示す図であり、図6は、交流電気量測定装置100における処理の流れを示すフローチャートである。   Next, the functional configuration and the operation of the AC electricity quantity measuring device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 is a diagram showing a functional configuration of the AC electricity quantity measuring device 100 according to the present embodiment, and FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow in the AC electricity quantity measuring device 100.

図5に示すように、本実施の形態にかかる交流電気量測定装置100は、交流電圧・電流瞬時値データ入力部1、ゲージ電圧算出部2、ゲージ差分電圧算出部3、回転位相角・周波数算出部4、電圧振幅算出部5、ゲージ電流算出部6、ゲージ差分電流算出部7、電流振幅算出部8、ゲージ有効電力算出部9、ゲージ差分有効電力算出部10、ゲージ無効電力算出部11、ゲージ差分無効電力算出部12、有効電力算出部13、無効電力算出部14、インターフェース15および、記憶部16を備えて構成される。なお、インターフェース15は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部16は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 5, the AC electricity quantity measuring apparatus 100 according to the present embodiment includes an AC voltage / current instantaneous value data input unit 1, a gauge voltage calculation unit 2, a gauge differential voltage calculation unit 3, a rotational phase angle / frequency. Calculation unit 4, voltage amplitude calculation unit 5, gauge current calculation unit 6, gauge difference current calculation unit 7, current amplitude calculation unit 8, gauge active power calculation unit 9, gauge difference active power calculation unit 10, gauge reactive power calculation unit 11 , Gauge difference reactive power calculation unit 12, active power calculation unit 13, reactive power calculation unit 14, interface 15, and storage unit 16. The interface 15 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit 16 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

上記の構成において、交流電圧・電流瞬時値データ入力部1は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)および変流器(CT)からの電圧瞬時値および電流瞬時値を取り込む処理を行う(ステップS100)。なお、取り込まれた電圧瞬時値および電流瞬時値の各データは、記憶部16に格納される。   In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit 1 performs processing for taking in the instantaneous voltage value and the instantaneous current value from the instrument transformer (PT) and the current transformer (CT) provided in the power system. Perform (step S100). The captured data of the instantaneous voltage value and the instantaneous current value are stored in the storage unit 16.

ゲージ電圧算出部2は、上記したゲージ電圧群をなす複数所定の電圧瞬時値データを用いてゲージ電圧を算出する(ステップS101)。このゲージ電圧の演算処理については、上述したアルゴリズの概念も含めて総括的に説明すると、つぎのように説明できる。すなわち、ゲージ電圧算出部2は、標本化定理を満足させるため、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた電圧振幅を交流電圧の振幅値で正規化してゲージ電圧として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、3点の電圧瞬時値データのうち、中間時刻における電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電圧瞬時値積との差を加算平均する式を例示している((3)式参照)。   The gauge voltage calculation unit 2 calculates a gauge voltage using a plurality of predetermined voltage instantaneous value data forming the above-described gauge voltage group (step S101). The gauge voltage calculation process can be explained as follows when it is described in a comprehensive manner including the above-described algorithm concept. That is, the gauge voltage calculation unit 2 satisfies, for example, the square integral calculation of at least three consecutive voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured in order to satisfy the sampling theorem. The voltage amplitude obtained by the above is normalized with the amplitude value of the AC voltage, and is processed as a gauge voltage. In the present embodiment, as the square integration calculation, the difference between the square value of the voltage instantaneous value at the intermediate time and the voltage instantaneous value product other than the intermediate time among the three voltage instantaneous value data is added and averaged. The formula is illustrated (see formula (3)).

また、ゲージ差分電圧算出部3は、上記したゲージ差分電圧群をなす複数所定の電圧瞬時値データを用いてゲージ差分電圧を演算する(ステップS102)。このゲージ差分電圧算出部3についても、つぎのように総括的に説明することができる。すなわち、ゲージ差分電圧算出部3は、上記サンプリング周波数でサンプリングされ、上記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電圧の振幅値で正規化してゲージ差分電圧として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、3点の差分電圧瞬時値データのうち、中間時刻における差分電圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電圧瞬時値積との差を加算平均する式を例示している((9)式参照)。   Further, the gauge differential voltage calculation unit 3 calculates a gauge differential voltage using a plurality of predetermined voltage instantaneous value data forming the above-described gauge differential voltage group (step S102). The gauge differential voltage calculation unit 3 can also be described generally as follows. That is, the gauge differential voltage calculation unit 3 is sampled at the sampling frequency, and the adjacent 2 in the voltage instantaneous value data of at least four consecutive points including the three voltage instantaneous value data used when calculating the gauge voltage. For example, a value obtained by, for example, square integral calculation of the differential voltage instantaneous value data of the three points representing the distance between the tip voltage instantaneous value data is normalized with the amplitude value of the AC voltage and calculated as a gauge differential voltage. In the present embodiment, as the square integration calculation, the difference between the square value of the differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the differential voltage instantaneous value product other than the intermediate time among the three differential voltage instantaneous value data is calculated. An expression for averaging is illustrated (see Expression (9)).

回転位相角・周波数算出部4は、ゲージ電圧算出部2にて算出されたゲージ電圧と、ゲージ差分電圧算出部3にて算出されたゲージ差分電圧を用いて、サンプリング1周期に対応する回転位相角を算出すると共に、算出した回転位相角およびサンプリング周期を用いて、電力系統の周波数を算出する(ステップS103)。   The rotation phase angle / frequency calculation unit 4 uses the gauge voltage calculated by the gauge voltage calculation unit 2 and the gauge difference voltage calculated by the gauge difference voltage calculation unit 3 to rotate the rotation phase corresponding to one sampling period. The angle is calculated, and the frequency of the power system is calculated using the calculated rotation phase angle and sampling cycle (step S103).

電圧振幅算出部5は、ゲージ電圧算出部2にて算出されたゲージ電圧と、ゲージ差分電圧算出部3にて算出されたゲージ差分電圧を用いて、電圧振幅を算出する(ステップS104)。なお、この電圧振幅は、ゲージ差分電圧を用いることなく、ゲージ電圧算出部2にて算出されたゲージ電圧と、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて算出してもよい。   The voltage amplitude calculator 5 calculates the voltage amplitude using the gauge voltage calculated by the gauge voltage calculator 2 and the gauge differential voltage calculated by the gauge differential voltage calculator 3 (step S104). The voltage amplitude is calculated using the gauge voltage calculated by the gauge voltage calculation unit 2 and the rotation phase angle calculated by the rotation phase angle / frequency calculation unit 4 without using the gauge differential voltage. May be.

ゲージ電流算出部6は、上記したゲージ電流対称群をなす複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ電流を算出する(ステップS105)。ゲージ電流算出部6は、標本化定理を満足させるため、測定対象となる交流電流の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた電流振幅を交流電流の振幅値で正規化してゲージ電流として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、3点の電流瞬時値データのうち、中間時刻における電流圧瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の電流瞬時値積との差を加算平均する式を例示している((32)式参照)。   The gauge current calculation unit 6 calculates a gauge current using a plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge current symmetry group (step S105). In order to satisfy the sampling theorem, the gauge current calculation unit 6 obtains the current instantaneous value data of at least three consecutive points sampled at a sampling frequency twice or more the frequency of the alternating current to be measured by, for example, square integration calculation. The current amplitude is normalized with the amplitude value of the alternating current, and a process of calculating as a gauge current is performed. In this embodiment, as the square integral calculation, the difference between the square value of the current pressure instantaneous value at the intermediate time and the current instantaneous value product other than the intermediate time among the three points of current instantaneous value data is added and averaged. (See equation (32)).

また、ゲージ差分電流算出部7は、上述したゲージ差分電流群をなす複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ差分電流を算出する(ステップS106)。このゲージ差分電流算出部7についても、つぎのように総括的に説明することができる。すなわち、ゲージ差分電流算出部7は、上記サンプリング周波数でサンプリングされ、上記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電流の振幅値で正規化してゲージ差分電流として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における差分電流瞬時値の2乗値と、中間時刻以外の差分電流瞬時値積との差成分を加算平均する式を例示している((34)式参照)。   Further, the gauge differential current calculation unit 7 calculates the gauge differential current using a plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge differential current group (step S106). The gauge differential current calculation unit 7 can also be described generally as follows. That is, the gauge differential current calculation unit 7 is sampled at the sampling frequency, and the adjacent 2 in the current instantaneous value data of at least 4 points including the current instantaneous value data of 3 points used in calculating the gauge current are adjacent to each other. For example, a value obtained by, for example, square integration calculation of the differential current instantaneous value data of the three points representing the distance between the tips of the current instantaneous value data of the points is normalized with the amplitude value of the alternating current and is calculated as a gauge differential current. In the present embodiment, the difference component between the square value of the differential current instantaneous value at the intermediate time and the differential current instantaneous value product other than the intermediate time among the three differential current instantaneous value data as the square integral calculation. Is an example of adding and averaging (see equation (34)).

電流振幅算出部8は、ゲージ電流算出部6にて算出されたゲージ電流と、ゲージ差分電流算出部7にて算出されたゲージ差分電流を用いて、電流振幅を算出する(ステップS107)。なお、この電流振幅は、ゲージ差分電流を用いることなく、ゲージ電流算出部6にて算出されたゲージ電流と、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて算出してもよい。   The current amplitude calculator 8 calculates the current amplitude using the gauge current calculated by the gauge current calculator 6 and the gauge differential current calculated by the gauge differential current calculator 7 (step S107). The current amplitude is calculated using the gauge current calculated by the gauge current calculation unit 6 and the rotation phase angle calculated by the rotation phase angle / frequency calculation unit 4 without using the gauge differential current. May be.

ゲージ有効電力算出部9は、上述したゲージ電力群をなす複数所定の電圧瞬時値データおよび複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ有効電力を算出する(ステップS108)。より詳細に説明すると、ゲージ有効電力算出部9は、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、このサンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化してゲージ有効電力として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値と測定時刻の早い2点の電流瞬時値とにおける時刻並びを逆にした電圧電流積の差成分を加算平均する式を例示している((41)式参照)。   The gauge active power calculation unit 9 calculates the gauge active power using the plurality of predetermined voltage instantaneous value data and the plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge power group (step S108). More specifically, the gauge active power calculation unit 9 is the latest measuring time 2 of three predetermined voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. Instantaneous voltage value data at two points and current instantaneous values at two points earlier in measurement time out of three instantaneous current value data sampled at this sampling frequency and sampled at the same time as the predetermined three instantaneous voltage values A process of normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with data and calculating as a gauge active power is performed. In the present embodiment, as the square integral calculation, the difference component of the voltage / current product obtained by reversing the time sequence between the two instantaneous voltage values at the later measurement time and the two instantaneous current values at the earlier measurement time is added. The equation to be averaged is illustrated (see equation (41)).

ゲージ差分有効電力算出部10は、上述したゲージ差分電力群をなす複数所定の電圧瞬時値データおよび複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ差分有効電力を算出する(ステップS109)。より詳細に説明すると、ゲージ差分有効電力算出部10は、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、このサンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化してゲージ差分有効電力として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値と測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値とにおける時刻並びを逆にした電圧電流積の差成分を加算平均する式を例示している((64)式参照)。   The gauge difference active power calculation unit 10 calculates the gauge difference active power using the plurality of predetermined voltage instantaneous value data and the plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge difference power group (step S109). More specifically, the gauge difference active power calculation unit 10 calculates the voltage of two adjacent points in the voltage continuous value data of four predetermined points sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. Among the three differential voltage instantaneous value data representing the tip-to-tip distance between the instantaneous value data, the differential voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late and the voltage instantaneous value of the predetermined four points sampled at this sampling frequency The difference between two points of early measurement time among the three points of differential current instantaneous value data representing the distance between the two points of adjacent current instantaneous value data in the four points of current instantaneous value data sampled at the same time as A process of normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data and calculating as a gauge difference active power is performed. In the present embodiment, as the square integral calculation, the difference component of the voltage-current product obtained by reversing the time sequence between the two differential voltage instantaneous values at the later measurement time and the two differential current instantaneous values at the earlier measurement time. The formula which adds and averages is illustrated (refer to Formula (64)).

ゲージ無効電力算出部11は、上述したゲージ電力群をなす複数所定の電圧瞬時値データおよび複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ無効電力を算出する(ステップS110)。より詳細に説明すると、ゲージ無効電力算出部11は、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、このサンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化してゲージ無効電力として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、当該2点の電圧瞬時値と当該2点の電流瞬時値とにおける異なる時刻同士の電圧電流積の差成分を加算平均する式を例示している((46)式参照)。   The gauge reactive power calculation unit 11 calculates the gauge reactive power using a plurality of predetermined voltage instantaneous value data and a plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge power group (step S110). In more detail, the gauge reactive power calculation unit 11 calculates the time of the measurement time 2 of the three predetermined voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. Normalize the value obtained by the predetermined product difference calculation using the instantaneous voltage value data of the point and the instantaneous current value data of the two points sampled at this sampling frequency and sampled at the same time. To calculate the gauge reactive power. In the present embodiment, as an example of the square integral calculation, an equation for averaging the difference components of the voltage-current products at different times in the two voltage instantaneous values and the two current instantaneous values is illustrated. (Refer to equation (46)).

ゲージ差分無効電力算出部12は、上述したゲージ差分電力群をなす複数所定の電圧瞬時値データおよび複数所定の電流瞬時値データを用いてゲージ差分無効電力を算出する(ステップS111)。より詳細に説明すると、ゲージ差分無効電力算出部12は、測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、このサンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化してゲージ差分無効電力として算出する処理を行う。なお、本実施の形態では、二乗積分演算として、当該2点の差分電圧瞬時値と当該2点の差分電流瞬時値とにおける異なる時刻同士の電圧電流積の差成分を加算平均する式を例示している((46)式参照)。測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値と測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値とにおける時刻並びを逆にした電圧電流積の差成分を加算平均する式を例示している((69)式参照)。   The gauge difference reactive power calculation unit 12 calculates the gauge difference reactive power using a plurality of predetermined voltage instantaneous value data and a plurality of predetermined current instantaneous value data forming the above-described gauge difference power group (step S111). More specifically, the gauge difference reactive power calculation unit 12 calculates the voltage at two adjacent points in the voltage continuous value data of four consecutive points sampled at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage to be measured. Of the three differential voltage instantaneous value data representing the tip-to-tip distance between the instantaneous value data, the differential voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is early, and the differential voltage instantaneous value of the two points sampled at this sampling frequency By normalizing the value obtained by a predetermined product difference calculation based on the instantaneous voltage value of the three points that is the source of the current value and the instantaneous current value data of the two points obtained from the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time Processing to calculate the gauge differential reactive power is performed. In the present embodiment, as an example of the square integral calculation, an equation for averaging the difference components of the voltage-current products at different times between the two differential voltage instantaneous values and the two differential current instantaneous values is illustrated. (See equation (46)). An example is shown in which the difference component of the voltage-current product obtained by reversing the time sequence between two differential voltage instantaneous values at two later measurement times and two differential current instantaneous values at earlier measurement times is averaged ((69 ) See formula).

有効電力算出部13は、ゲージ有効電力算出部9にて算出されたゲージ有効電力、ゲージ無効電力算出部11にて算出されたゲージ無効電力および、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて有効電力を算出する(ステップS112)。なお、これ以外にも、例えばゲージ差分有効電力算出部10にて算出されたゲージ差分有効電力、ゲージ差分無効電力算出部12にて算出されたゲージ差分無効電力および、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて有効電力を算出しても構わない。   The active power calculation unit 13 is calculated by the gauge active power calculated by the gauge active power calculation unit 9, the gauge reactive power calculated by the gauge reactive power calculation unit 11, and the rotation phase angle / frequency calculation unit 4. The effective power is calculated using the rotation phase angle (step S112). Other than this, for example, the gauge difference active power calculated by the gauge difference active power calculation unit 10, the gauge difference reactive power calculated by the gauge difference reactive power calculation unit 12, and the rotation phase angle / frequency calculation unit The active power may be calculated using the rotational phase angle calculated in step 4.

無効電力算出部14は、ゲージ電圧算出部2にて算出されたゲージ電圧、ゲージ電流算出部6にて算出されたゲージ電流、ゲージ有効電力算出部9にて算出されたゲージ有効電力、ゲージ無効電力算出部11にて算出されたゲージ無効電力および、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて無効電力を算出する(ステップS113)。なお、これ以外にも、例えばゲージ差分電圧算出部3にて算出されたゲージ差分電圧、ゲージ差分電流算出部7にて算出されたゲージ差分電流、ゲージ差分有効電力算出部10にて算出されたゲージ差分有効電力、ゲージ差分無効電力算出部12にて算出されたゲージ差分無効電力および、回転位相角・周波数算出部4にて算出された回転位相角を用いて無効電力を算出しても構わない。   The reactive power calculation unit 14 includes a gauge voltage calculated by the gauge voltage calculation unit 2, a gauge current calculated by the gauge current calculation unit 6, a gauge effective power calculated by the gauge active power calculation unit 9, and a gauge invalidity. The reactive power is calculated using the gauge reactive power calculated by the power calculation unit 11 and the rotational phase angle calculated by the rotational phase angle / frequency calculation unit 4 (step S113). In addition to this, for example, the gauge difference voltage calculated by the gauge difference voltage calculation unit 3, the gauge difference current calculated by the gauge difference current calculation unit 7, and the gauge difference active power calculation unit 10 were calculated. The reactive power may be calculated using the gauge differential reactive power, the gauge differential reactive power calculated by the gauge differential reactive power calculator 12, and the rotational phase angle calculated by the rotational phase angle / frequency calculator 4. Absent.

最後のステップS114では、上述した全体のフローを終了するか否かの判定処理を行い、終了でなければ(ステップS114,No)、ステップS100〜S113までの処理を繰り返し行う。   In the last step S114, the process for determining whether or not to end the above-described overall flow is performed. If it is not the end (step S114, No), the processes from step S100 to S113 are repeated.

つぎに、本実施の形態の交流電気量測定装置に対して行ったシミュレーション結果について説明する。下記表1は、第1のシミュレーション実行時のパラメータを示したものである。なお、本シミュレーションでは、表1に示すように、実周波数を非整数としている。   Next, a simulation result performed on the AC electricity quantity measuring device of the present embodiment will be described. Table 1 below shows parameters when the first simulation is executed. In this simulation, as shown in Table 1, the actual frequency is a non-integer.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

図7は、第1のシミュレーション実行時の電圧瞬時値の波形ならびに、当該電圧瞬時値に基づいて計算したゲージ電圧、ゲージ差分電圧および、測定電圧振幅を示す図である。図7において、黒菱形印を結ぶ波形は電圧瞬時値を表し、黒四角印を結ぶ波形はゲージ電圧を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分電圧を表し、x印を結ぶ波形は測定電圧振幅を表している。   FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of the voltage instantaneous value at the time of executing the first simulation, a gauge voltage calculated based on the voltage instantaneous value, a gauge differential voltage, and a measured voltage amplitude. In FIG. 7, the waveform connecting the black diamond marks represents the instantaneous voltage value, the waveform connecting the black square marks represents the gauge voltage, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential voltage, and the waveform connecting the x marks represents the measured voltage. It represents the amplitude.

図7のグラフに示される電圧瞬時値を用いると、ゲージ電圧は次式のように計算され、理論値((7)式)と一致することが分かる。   When the instantaneous voltage value shown in the graph of FIG. 7 is used, the gauge voltage is calculated as in the following equation, and it can be seen that it matches the theoretical value (equation (7)).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、ゲージ差分電圧も次式のように計算され、理論値((11)式)と一致することが分かる。   Similarly, the gauge differential voltage is calculated as in the following equation, and it can be seen that it matches the theoretical value (Equation (11)).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、図7および上記(99)、(100)式からも明らかなように、ゲージ差分電圧はゲージ電圧よりも値が大きくなっているが、この理由は、サンプリング周波数が小さいことに起因している。   As can be seen from FIG. 7 and the above equations (99) and (100), the gauge differential voltage is larger than the gauge voltage. This is because the sampling frequency is small. Yes.

また、(16)式により、電圧振幅は次式のように計算される。   In addition, the voltage amplitude is calculated by the following equation using equation (16).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

図8は、第1のシミュレーション実行時の電流瞬時値の波形ならびに、当該電流瞬時値に基づいて計算したゲージ電流、ゲージ差分電流および、測定電流振幅を示す図である。図8において、黒菱形印を結ぶ波形は電流瞬時値を表し、黒四角印を結ぶ波形はゲージ電流を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分電流を表し、x印を結ぶ波形は測定電流振幅を表している。   FIG. 8 is a diagram showing a waveform of an instantaneous current value at the time of executing the first simulation, a gauge current, a gauge differential current, and a measured current amplitude calculated based on the instantaneous current value. In FIG. 8, the waveform connecting the black diamond marks represents the instantaneous current value, the waveform connecting the black square marks represents the gauge current, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential current, and the waveform connecting the x marks represents the measured current. It represents the amplitude.

図8のグラフに示される電流瞬時値を用いると、ゲージ電流は次式のように計算され、理論値と一致することが分かる。   When the instantaneous current value shown in the graph of FIG. 8 is used, the gauge current is calculated as shown in the following formula, and it can be seen that it matches the theoretical value.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

同様に、ゲージ差分電流も次式のように計算され、理論値と一致することが分かる。   Similarly, it can be seen that the gauge differential current is also calculated as the following equation and agrees with the theoretical value.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

なお、図8から明らかなように、ゲージ差分電流はゲージ電流よりも値が大きくなっているが、この理由は、サンプリング周波数が小さいことに起因している。   As is apparent from FIG. 8, the gauge differential current has a value larger than that of the gauge current, and this is because the sampling frequency is small.

また、(37)式により、電流振幅は次式のように計算される。   In addition, the current amplitude is calculated by the following equation using Equation (37).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

図9は、第1のシミュレーションによるゲージ有効電力、ゲージ差分有効電力および、測定有効電力を示す図である。図9において、黒菱形印を結ぶ波形はゲージ有効電力を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分有効電力を表し、黒四角印を結ぶ波形は測定有効電力を表している。   FIG. 9 is a diagram illustrating a gauge active power, a gauge differential active power, and a measured active power according to the first simulation. In FIG. 9, the waveform connecting the black diamond marks represents the gauge active power, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential active power, and the waveform connecting the black square marks represents the measured active power.

ここで、まず、有効電力および無効電力の理論値を求めておく。有効電力および無効電力の理論値は、次式および次々式のように計算できる。   Here, first, theoretical values of active power and reactive power are obtained. The theoretical values of the active power and the reactive power can be calculated as the following equations and the following equations.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

つぎに、有効電力を算出する。まず、ゲージ有効電力およびゲージ差分有効電力は、次式および次々式のように計算できる。   Next, active power is calculated. First, the gauge active power and the gauge differential active power can be calculated as follows:

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

また、(15)式により、回転位相角の正弦関数値は次式のように計算される。   Further, the sine function value of the rotational phase angle is calculated by the following equation using equation (15).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

さらに、(13)式により、回転位相半角の正弦関数値は次式のように計算される。   Furthermore, the sine function value of the rotation phase half angle is calculated by the following equation using equation (13).

Figure 2012093137
同様に、(22)式により、回転位相角の余弦関数値は次式のように計算される。
Figure 2012093137
Similarly, the cosine function value of the rotational phase angle is calculated by the following equation using Equation (22).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記の計算結果を(53)式に代入することにより、有効電力は次式のように計算される。なお、ゲージ無効電力Qgについては、下述する(114)式の結果を用いている。 By substituting the above calculation result into the equation (53), the active power is calculated as the following equation. Note that the gauge reactive power Q g, and using the results of described below (114) below.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(112)式による計算結果と上記(105)式との比較から明らかなように、測定結果は理論値と一致していることが分かる。   As is clear from the comparison between the calculation result obtained by the equation (112) and the equation (105), it can be seen that the measurement result agrees with the theoretical value.

また、上記の計算結果を(77)式に代入することにより、有効電力は次式のように計算される。なお、ゲージ差分無効電力Qgdについては、下述する(115)式の結果を用いている。 Further, by substituting the above calculation result into the equation (77), the active power is calculated as the following equation. For the gauge differential reactive power Q gd , the result of equation (115) described below is used.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(113)式による計算結果と上記(105)式との比較から明らかなように、ゲージ差分電力(ゲージ差分有効電力およびゲージ差分無効電力)を用いる測定結果も理論値と一致していることが分かる。   As is apparent from the comparison between the calculation result obtained by the equation (113) and the equation (105), the measurement result using the gauge differential power (gauge differential active power and gauge differential reactive power) also agrees with the theoretical value. I understand.

図10は、第1のシミュレーションによるゲージ無効電力、ゲージ差分無効電力および、測定無効電力を示す図である。図10において、黒菱形印を結ぶ波形はゲージ無効電力を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分無効電力を表し、黒四角印を結ぶ波形は測定無効電力を表している。   FIG. 10 is a diagram illustrating gauge reactive power, gauge differential reactive power, and measured reactive power according to the first simulation. In FIG. 10, the waveform connecting the black diamond marks represents the gauge reactive power, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential reactive power, and the waveform connecting the black square marks represents the measured reactive power.

つぎに、無効電力を算出する。まず、ゲージ無効電力およびゲージ差分無効電力は、次式および次々式のように計算できる。   Next, reactive power is calculated. First, the gauge reactive power and the gauge differential reactive power can be calculated as follows:

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

上記の計算結果を(55)式または(56)式に代入することにより、無効電力は次式のように計算される。   By substituting the above calculation result into the equation (55) or the equation (56), the reactive power is calculated as the following equation.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(116)式による計算結果と上記(106)式との比較から明らかなように、測定結果は理論値と一致していることが分かる。   As is clear from the comparison between the calculation result obtained by the equation (116) and the equation (106), it can be seen that the measurement result is in agreement with the theoretical value.

また、上記の計算結果を(78)式または(79)式に代入することにより、無効電力は次式のように計算される。   Further, by substituting the above calculation result into the formula (78) or the formula (79), the reactive power is calculated as the following formula.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

この(117)式による計算結果と上記(106)式との比較から明らかなように、ゲージ差分電力(ゲージ差分有効電力およびゲージ差分無効電力)を用いる測定結果も理論値と一致していることが分かる。   As is clear from the comparison between the calculation result of the equation (117) and the equation (106), the measurement result using the gauge differential power (gauge differential active power and gauge differential reactive power) is also consistent with the theoretical value. I understand.

図11は、第1のシミュレーションによる力率の測定結果を示す図であり、その測定結果(計算結果)は次式のとおりである。   FIG. 11 is a diagram showing the measurement result of the power factor by the first simulation, and the measurement result (calculation result) is as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

理論値の計算結果は省略するが、力率の測定結果は、理論値と一致する。   The calculation result of the theoretical value is omitted, but the measurement result of the power factor agrees with the theoretical value.

つぎに、第2のシミュレーションについて説明する。下記表2は、第2のシミュレーション実行時のパラメータを示したものである。なお、本シミュレーションでは、表2に示すように、サンプリング周波数を実周波数の4倍(上述した応用例に相当)としている。   Next, the second simulation will be described. Table 2 below shows parameters when the second simulation is executed. In this simulation, as shown in Table 2, the sampling frequency is set to four times the actual frequency (corresponding to the application example described above).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

図12は、第2のシミュレーション実行時の電圧瞬時値の波形ならびに、当該電圧瞬時値に基づいて計算したゲージ差分電圧および、測定電圧振幅を示す図である。図12において、黒菱形印を結ぶ波形は電圧瞬時値を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分電圧を表し、x印を結ぶ波形は測定電圧振幅を表している。なお、サンプリング周波数が実周波数の4倍である場合、ゲージ電圧は電圧振幅に一致するため、グラフへの表示を省略している。   FIG. 12 is a diagram illustrating a waveform of a voltage instantaneous value at the time of executing the second simulation, a gauge differential voltage calculated based on the voltage instantaneous value, and a measured voltage amplitude. In FIG. 12, the waveform connecting the black diamond marks represents the instantaneous voltage value, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential voltage, and the waveform connecting the x marks represents the measured voltage amplitude. When the sampling frequency is four times the actual frequency, the gauge voltage matches the voltage amplitude, so that the graph display is omitted.

図12のグラフに示される電圧瞬時値を用いると、ゲージ差分電圧および電圧振幅は、次式および次々式のように計算され、理論値と一致することが分かる。   Using the voltage instantaneous value shown in the graph of FIG. 12, the gauge differential voltage and the voltage amplitude are calculated as in the following formula and the following formula, and it can be seen that they match the theoretical values.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

このように、サンプリング周波数が低い周波数であっても、電圧振幅に関する高精度な測定結果(計算結果)が得られる。   Thus, even if the sampling frequency is low, a highly accurate measurement result (calculation result) regarding the voltage amplitude can be obtained.

図13は、第2のシミュレーション実行時の電流瞬時値の波形ならびに、当該電流瞬時値に基づいて計算したゲージ差分電流および、測定電流振幅を示す図である。図13において、黒菱形印を結ぶ波形は電流瞬時値を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分電流を表し、x印を結ぶ波形は測定電流振幅を表している。なお、サンプリング周波数が実周波数の4倍である場合、ゲージ電流は電流振幅に一致するため、グラフへの表示を省略している。   FIG. 13 is a diagram illustrating a waveform of an instantaneous current value when the second simulation is executed, a gauge differential current calculated based on the instantaneous current value, and a measured current amplitude. In FIG. 13, the waveform connecting the black diamond marks represents the instantaneous current value, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential current, and the waveform connecting the x marks represents the measured current amplitude. Note that when the sampling frequency is four times the actual frequency, the gauge current matches the current amplitude, so the graph display is omitted.

図13のグラフに示される電流瞬時値を用いると、ゲージ差分電流および電流振幅は次式および次々式のように計算され、理論値と一致することが分かる。   When the instantaneous current value shown in the graph of FIG. 13 is used, it can be seen that the gauge differential current and the current amplitude are calculated by the following equations and the following equations and agree with the theoretical values.

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

このように、サンプリング周波数が低い周波数であっても、電流振幅に関する高精度な測定結果(計算結果)が得られる。   Thus, even if the sampling frequency is low, a highly accurate measurement result (calculation result) regarding the current amplitude can be obtained.

図14は、第2のシミュレーションによるゲージ差分有効電力および測定有効電力を示す図である。図14において、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分有効電力を表し、黒四角印を結ぶ波形は測定有効電力を表している。なお、サンプリング周波数が実周波数の4倍である場合、ゲージ有効電力と有効電力とは一致するため、グラフへの表示を省略している。   FIG. 14 is a diagram illustrating the gauge differential active power and the measured active power according to the second simulation. In FIG. 14, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential active power, and the waveform connecting the black square marks represents the measured active power. Note that when the sampling frequency is four times the actual frequency, the gauge active power and the active power coincide with each other, and the display on the graph is omitted.

図12のグラフに示される電圧瞬時値と、図13のグラフに示される電流瞬時値とを用いると、ゲージ差分有効電力および測定有効電力は、次式および次々式のように計算される。   When the instantaneous voltage value shown in the graph of FIG. 12 and the instantaneous current value shown in the graph of FIG. 13 are used, the gauge differential active power and the measured active power are calculated as follows:

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

理論値の計算結果は省略するが、有効電力の測定結果は、理論値と一致する。なお、有効電力は、ゲージ差分有効電力から次式のように求めてもよく、上記(124)式の結果と一致している。   Although the calculation result of the theoretical value is omitted, the measurement result of the active power agrees with the theoretical value. The active power may be obtained from the gauge differential active power as shown in the following equation, which matches the result of the above equation (124).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

このように、サンプリング周波数が低い周波数であっても、有効電力に関する高精度な測定結果(計算結果)が得られる。   Thus, even if the sampling frequency is low, a highly accurate measurement result (calculation result) regarding active power can be obtained.

図15は、第2のシミュレーションによるゲージ無効電力、ゲージ差分無効電力および測定無効電力を示す図である。図15において、黒菱形印を結ぶ波形はゲージ無効電力を表し、黒三角印を結ぶ波形はゲージ差分無効電力を表し、黒四角印を結ぶ波形は測定無効電力を表している。なお、サンプリング周波数が実周波数の4倍である場合、ゲージ無効電力と測定無効電力とは絶対値が等しく符号が異なることが分かる。   FIG. 15 is a diagram illustrating gauge reactive power, gauge differential reactive power, and measured reactive power according to the second simulation. In FIG. 15, the waveform connecting the black diamond marks represents the gauge reactive power, the waveform connecting the black triangle marks represents the gauge differential reactive power, and the waveform connecting the black square marks represents the measured reactive power. Note that when the sampling frequency is four times the actual frequency, the gauge reactive power and the measured reactive power have the same absolute value and different signs.

図12のグラフに示される電圧瞬時値と、図13のグラフに示される電流瞬時値とを用いると、ゲージ差分無効電力および測定無効電力は、次式および次々式のように計算される。   When the instantaneous voltage value shown in the graph of FIG. 12 and the instantaneous current value shown in the graph of FIG. 13 are used, the gauge differential reactive power and the measured reactive power are calculated as follows:

Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137
Figure 2012093137

理論値の計算結果は省略するが、無効電力の測定結果は、理論値と一致する。なお、無効電力は、ゲージ差分無効電力から次式のように求めてもよく、上記(127)式の結果と一致している。   Although the calculation result of the theoretical value is omitted, the measurement result of the reactive power agrees with the theoretical value. The reactive power may be obtained from the gauge differential reactive power as in the following equation, which is consistent with the result of the above equation (127).

Figure 2012093137
Figure 2012093137

このように、サンプリング周波数が低い周波数であっても、無効電力に関する高精度な測定結果(計算結果)が得られる。   Thus, even if the sampling frequency is low, a highly accurate measurement result (calculation result) regarding reactive power can be obtained.

図16は、第2のシミュレーションによる力率の測定結果を示す図であり、その測定結果(計算結果)は次式のとおりである。   FIG. 16 is a diagram illustrating a power factor measurement result by the second simulation, and the measurement result (calculation result) is as follows.

Figure 2012093137
Figure 2012093137

理論値の計算結果は省略するが、力率の測定結果は、理論値と一致する。   The calculation result of the theoretical value is omitted, but the measurement result of the power factor agrees with the theoretical value.

以上説明したように、本実施の形態の交流電気量測定装置によれば、測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化してゲージ電圧として算出し、当該サンプリング周波数でサンプリングされ、ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化してゲージ差分電圧として算出し、これらゲージ電圧およびゲージ差分電圧を用いて交流電圧の振幅を算出することとしたので、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても、高精度な交流電気量の測定が可能となる。   As described above, according to the AC electrical quantity measurement device of the present embodiment, at least three consecutive voltage instants obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage. The voltage amplitude obtained by the square integral calculation of the value data is normalized and calculated as a gauge voltage, sampled at the sampling frequency, and at least four consecutive voltage instantaneous value data used when calculating the gauge voltage Normalizing the value obtained by the square integral operation of the differential voltage instantaneous value data of three points representing the distance between the tips of the voltage instantaneous value data of two adjacent points in the voltage instantaneous value data of the point, and calculating it as a gauge differential voltage; Since the gauge voltage and gauge differential voltage are used to calculate the amplitude of the AC voltage, whether the measurement target is the system rated frequency or not. Even when operating off, it is possible to measure with high precision AC electric quantity.

以上のように、本発明は、高精度な交流電気量の測定を可能とする交流電気量測定装置および交流電気量測定方法として有用である。   As described above, the present invention is useful as an AC electricity quantity measuring device and an AC electricity quantity measuring method that enable high-accuracy AC electricity quantity measurement.

1 交流電圧・電流瞬時値データ入力部
2 ゲージ電圧算出部
3 ゲージ差分電圧算出部
4 回転位相角・周波数算出部
5 電圧振幅算出部
6 ゲージ電流算出部
7 ゲージ差分電流算出部
8 電流振幅算出部
9 ゲージ有効電力算出部
10 ゲージ差分有効電力算出部
11 ゲージ無効電力算出部
12 ゲージ差分無効電力算出部
13 有効電力算出部
14 無効電力算出部
15 インターフェース
16 記憶部
100 交流電気量測定装置
1 AC voltage / current instantaneous value data input unit 2 Gauge voltage calculation unit 3 Gauge differential voltage calculation unit 4 Rotation phase angle / frequency calculation unit 5 Voltage amplitude calculation unit 6 Gauge current calculation unit 7 Gauge differential current calculation unit 8 Current amplitude calculation unit 9 Gauge active power calculation unit 10 Gauge differential active power calculation unit 11 Gauge reactive power calculation unit 12 Gauge differential reactive power calculation unit 13 Active power calculation unit 14 Reactive power calculation unit 15 Interface 16 Storage unit 100 AC electricity quantity measuring device

Claims (14)

測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化したゲージ差分電圧を算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いて前記交流電圧の振幅を算出する電圧振幅算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
A gauge voltage obtained by normalizing the voltage amplitude obtained by the square integral operation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage is calculated. A gauge voltage calculation unit;
Between tips of adjacent two voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including three voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used for calculating the gauge voltage A gauge difference voltage calculation unit for calculating a gauge difference voltage obtained by normalizing a value obtained by a square integral operation of three points of differential voltage instantaneous value data representing a distance;
A voltage amplitude calculator that calculates the amplitude of the AC voltage using the gauge voltage and the gauge differential voltage;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電流を当該交流電流の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化したゲージ電流を算出するゲージ電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化したゲージ差分電流を算出するゲージ差分電流算出部と、
前記ゲージ電流および前記ゲージ差分電流を用いて前記交流電流の振幅を算出する電流振幅算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
Calculates the gauge current obtained by normalizing the current amplitude obtained by the square integral operation of at least three consecutive current instantaneous value data obtained by sampling the alternating current to be measured at a sampling frequency twice or more the frequency of the alternating current. A gauge current calculation unit;
Between tips of adjacent two current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including three current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used when calculating the gauge current A gauge difference current calculation unit for calculating a gauge difference current obtained by normalizing a value obtained by square integral calculation of three points of difference current instantaneous value data representing a distance;
A current amplitude calculator that calculates the amplitude of the alternating current using the gauge current and the gauge differential current;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ有効電力を算出するゲージ有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ無効電力を算出するゲージ無効電力算出部と、
前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いてサンプリング1周期時間における回転位相角を算出する回転位相角算出部と、
前記ゲージ有効電力、前記ゲージ無効電力および前記回転位相角を用いて有効電力を算出する有効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
Of the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC voltage to be measured, the voltage instantaneous value data of two points that are later in measurement time and the sampling frequency are sampled. The value obtained by a predetermined product difference calculation using the current instantaneous value data of two points earlier in the measurement time out of the current instantaneous value data of the three points sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined three points. A gauge active power calculation unit for calculating normalized gauge active power;
The voltage instantaneous value data at two points whose measurement time is early among the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, and the same time as the voltage instantaneous value at the two points sampled at the sampling frequency A gauge reactive power calculation unit that calculates a gauge reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data of two points sampled in
A rotational phase angle calculator that calculates a rotational phase angle in one cycle time of sampling using the gauge voltage and the gauge differential voltage;
An active power calculation unit that calculates active power using the gauge active power, the gauge reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧を当該交流電流の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化したゲージ電流を算出するゲージ電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ有効電力を算出するゲージ有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ無効電力を算出するゲージ無効電力算出部と、
前記ゲージ電圧、前記ゲージ電流、前記ゲージ有効電力、前記ゲージ無効電力および、前記回転位相角を用いて無効電力を算出する無効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
Calculate the gauge voltage obtained by normalizing the voltage amplitude obtained by the square integral calculation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC current. A gauge voltage calculation unit;
A gauge current calculation unit for calculating a gauge current obtained by normalizing a current amplitude obtained by a square integral calculation of at least three continuous current instantaneous value data sampled at the sampling frequency;
The voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late among the continuous voltage instantaneous value data of three consecutive points sampled at the sampling frequency, and the same as the voltage instantaneous value of the predetermined three points sampled at the sampling frequency Gauge active power for calculating gauge active power normalized by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data of two points earlier in measurement time out of three instantaneous current value data sampled at time A calculation unit;
The voltage instantaneous value data at two points whose measurement time is early among the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, and the same time as the voltage instantaneous value at the two points sampled at the sampling frequency A gauge reactive power calculation unit that calculates a gauge reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data of two points sampled in
A reactive power calculation unit that calculates reactive power using the gauge voltage, the gauge current, the gauge active power, the gauge reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化したゲージ差分電圧を算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分有効電力を算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分無効電力を算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いてサンプリング1周期時間における回転位相角を算出する回転位相角算出部と、
前記ゲージ差分有効電力、前記ゲージ差分無効電力および前記回転位相角を用いて有効電力を算出する有効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
A gauge voltage obtained by normalizing the voltage amplitude obtained by the square integral operation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage is calculated. A gauge voltage calculation unit;
Between tips of adjacent two voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including three voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used for calculating the gauge voltage A gauge difference voltage calculation unit for calculating a gauge difference voltage obtained by normalizing a value obtained by a square integral operation of three points of differential voltage instantaneous value data representing a distance;
The later of the measurement time 2 of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency 2 The difference voltage instantaneous value data of the point and the current instantaneous value data of two adjacent points in the four current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points. Gauge difference active power is calculated by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with two difference current instantaneous value data of three points earlier in measurement time among three points of difference current instantaneous value data representing the distance between the tips. A gauge difference active power calculation unit;
Two of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data sampled at the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, the two of which are measured earlier. It is obtained from the instantaneous voltage difference value data of the points and the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time as the three instantaneous voltage values sampled at the sampling frequency and based on the two instantaneous differential voltage values. A gauge difference reactive power calculation unit for calculating a gauge difference reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of the two points obtained;
A rotational phase angle calculator that calculates a rotational phase angle in one cycle time of sampling using the gauge voltage and the gauge differential voltage;
An active power calculating unit that calculates active power using the gauge differential active power, the gauge differential reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化したゲージ電流を算出するゲージ電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化したゲージ差分電流を算出するゲージ差分電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分有効電力を算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分無効電力を算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記ゲージ電流および前記ゲージ差分電流を用いてサンプリング1周期時間における回転位相角を算出する回転位相角算出部と、
前記ゲージ差分有効電力、前記ゲージ差分無効電力および前記回転位相角を用いて有効電力を算出する有効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
Calculates the gauge current obtained by normalizing the current amplitude obtained by the square integral calculation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC voltage. A gauge current calculation unit;
Between tips of adjacent two current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including three current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used when calculating the gauge current A gauge difference current calculation unit for calculating a gauge difference current obtained by normalizing a value obtained by square integral calculation of three points of difference current instantaneous value data representing a distance;
The later of the measurement time 2 of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency 2 The difference voltage instantaneous value data of the point and the current instantaneous value data of two adjacent points in the four current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points. Gauge difference active power is calculated by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with two difference current instantaneous value data of three points earlier in measurement time among three points of difference current instantaneous value data representing the distance between the tips. A gauge difference active power calculation unit;
Two of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data sampled at the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, the two of which are measured earlier. It is obtained from the instantaneous voltage difference value data of the points and the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time as the three instantaneous voltage values sampled at the sampling frequency and based on the two instantaneous differential voltage values. A gauge difference reactive power calculation unit for calculating a gauge difference reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of the two points obtained;
A rotational phase angle calculator that calculates a rotational phase angle in one sampling period using the gauge current and the gauge differential current;
An active power calculating unit that calculates active power using the gauge differential active power, the gauge differential reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化したゲージ電流を算出するゲージ電流算出部と、
前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を交流電圧の振幅値で正規化したゲージ差分電圧を算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電流の振幅値で正規化してゲージ差分電流として算出するゲージ差分電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分有効電力を算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分無効電力を算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いてサンプリング1周期時間における回転位相角を算出する回転位相角算出部と、
前記ゲージ差分電圧、前記ゲージ差分電流、前記ゲージ差分有効電力、前記ゲージ差分無効電力および前記回転位相角を用いて無効電力を算出する無効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
Gauge voltage calculation that calculates a gauge voltage that normalizes the voltage amplitude obtained by the square integral operation of at least three consecutive voltage instantaneous value data sampled at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC voltage to be measured And
A gauge current calculation unit for calculating a gauge current obtained by normalizing a current amplitude obtained by a square integral calculation of at least three continuous current instantaneous value data sampled at the sampling frequency;
A three-point difference representing a tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three voltage instantaneous value data used in calculating the gauge voltage. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a gauge difference voltage obtained by normalizing the value obtained by the square integral calculation of the voltage instantaneous value data with the amplitude value of the AC voltage;
A three-point difference representing a tip-to-tip distance between two adjacent current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including the three current instantaneous value data used in calculating the gauge current. A gauge differential current calculation unit that normalizes the value obtained by, for example, square integral calculation of the current instantaneous value data with the amplitude value of the alternating current and calculates it as a gauge differential current;
The later of the measurement time 2 of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency 2 The difference voltage instantaneous value data of the point and the current instantaneous value data of two adjacent points in the four current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points. Gauge difference active power is calculated by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with two difference current instantaneous value data of three points earlier in measurement time among three points of difference current instantaneous value data representing the distance between the tips. A gauge difference active power calculation unit;
Two of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data sampled at the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, the two of which are measured earlier. It is obtained from the instantaneous voltage difference value data of the points and the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time as the three instantaneous voltage values sampled at the sampling frequency and based on the two instantaneous differential voltage values. A gauge difference reactive power calculation unit for calculating a gauge difference reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of the two points obtained;
A rotational phase angle calculator that calculates a rotational phase angle in one cycle time of sampling using the gauge voltage and the gauge differential voltage;
A reactive power calculation unit that calculates reactive power using the gauge differential voltage, the gauge differential current, the gauge differential active power, the gauge differential reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化したゲージ電圧を算出するゲージ電圧算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化したゲージ電流を算出するゲージ電流算出部と、
前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を交流電圧の振幅値で正規化したゲージ差分電圧を算出するゲージ差分電圧算出部と、
前記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの例えば二乗積分演算により求めた値を交流電流の振幅値で正規化してゲージ差分電流として算出するゲージ差分電流算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分有効電力を算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分無効電力を算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記ゲージ電流および前記ゲージ差分電流を用いてサンプリング1周期時間における回転位相角を算出する回転位相角算出部と、
前記ゲージ差分電圧、前記ゲージ差分電流、前記ゲージ差分有効電力、前記ゲージ差分無効電力および前記回転位相角を用いて無効電力を算出する無効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする交流電気量測定装置。
A gauge voltage obtained by normalizing the voltage amplitude obtained by the square integral operation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is twice or more the frequency of the AC voltage is calculated. A gauge voltage calculation unit;
A gauge current calculation unit for calculating a gauge current obtained by normalizing a current amplitude obtained by a square integral calculation of at least three continuous current instantaneous value data sampled at the sampling frequency;
A three-point difference representing a tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including the three voltage instantaneous value data used in calculating the gauge voltage. A gauge difference voltage calculation unit that calculates a gauge difference voltage obtained by normalizing the value obtained by the square integral calculation of the voltage instantaneous value data with the amplitude value of the AC voltage;
A three-point difference representing a tip-to-tip distance between two adjacent current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including the three current instantaneous value data used in calculating the gauge current. A gauge differential current calculation unit that normalizes the value obtained by, for example, square integral calculation of the current instantaneous value data with the amplitude value of the alternating current and calculates it as a gauge differential current;
The later of the measurement time 2 of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency 2 The difference voltage instantaneous value data of the point and the current instantaneous value data of two adjacent points in the four current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points. Gauge difference active power is calculated by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with two difference current instantaneous value data of three points earlier in measurement time among three points of difference current instantaneous value data representing the distance between the tips. A gauge difference active power calculation unit;
Two of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data sampled at the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, the two of which are measured earlier. It is obtained from the instantaneous voltage difference value data of the points and the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time as the three instantaneous voltage values sampled at the sampling frequency and based on the two instantaneous differential voltage values. A gauge difference reactive power calculation unit for calculating a gauge difference reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of the two points obtained;
A rotational phase angle calculator that calculates a rotational phase angle in one sampling period using the gauge current and the gauge differential current;
A reactive power calculation unit that calculates reactive power using the gauge differential voltage, the gauge differential current, the gauge differential active power, the gauge differential reactive power, and the rotational phase angle;
An AC electric quantity measuring device comprising:
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定4点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分有効電力を算出するゲージ差分有効電力算出部を備え、
前記回転位相角算出部は、前記ゲージ有効電力および前記ゲージ差分有効電力を用いて前記回転位相角を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の交流電気量測定装置。
The later of the measurement time 2 of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data in the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency 2 The difference voltage instantaneous value data of the point and the current instantaneous value data of two adjacent points in the four current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and sampled at the same time as the voltage instantaneous value of the predetermined four points. Gauge difference active power is calculated by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with two difference current instantaneous value data of three points earlier in measurement time among three points of difference current instantaneous value data representing the distance between the tips. A gauge difference active power calculation unit is provided,
The AC electrical quantity measurement device according to claim 3 or 4, wherein the rotational phase angle calculation unit calculates the rotational phase angle using the gauge active power and the gauge differential active power.
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の遅い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該所定3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ有効電力を算出するゲージ有効電力算出部を備え、
前記回転位相角算出部は、前記ゲージ有効電力および前記ゲージ差分有効電力を用いて前記回転位相角を算出することを特徴とする請求項5〜8の何れか1項に記載の交流電気量測定装置。
The voltage instantaneous value data of two points whose measurement time is late among the continuous voltage instantaneous value data of three consecutive points sampled at the sampling frequency, and the same as the voltage instantaneous value of the predetermined three points sampled at the sampling frequency Gauge active power for calculating gauge active power normalized by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data of two points earlier in measurement time out of three instantaneous current value data sampled at time With a calculator
The AC electric quantity measurement according to any one of claims 5 to 8, wherein the rotational phase angle calculation unit calculates the rotational phase angle using the gauge active power and the gauge differential active power. apparatus.
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の差分電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の差分電圧瞬時値の元となる3点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた3点の電流瞬時値データにより求められる2点の差分電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ差分無効電力を算出するゲージ差分無効電力算出部を備え、
前記回転位相角算出部は、前記ゲージ無効電力および前記ゲージ差分無効電力を用いて前記回転位相角を算出することを特徴とする請求項3または4に記載の交流電気量測定装置。
Two of the three differential voltage instantaneous value data representing the distance between the tips of the two adjacent voltage instantaneous value data sampled at the predetermined four consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, the two of which are measured earlier. It is obtained from the instantaneous voltage difference value data of the points and the instantaneous current value data of the three points sampled at the same time as the three instantaneous voltage values sampled at the sampling frequency and based on the two instantaneous differential voltage values. A gauge difference reactive power calculation unit for calculating a gauge difference reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with the difference current instantaneous value data of the two points obtained,
The AC electrical quantity measuring device according to claim 3 or 4, wherein the rotational phase angle calculation unit calculates the rotational phase angle using the gauge reactive power and the gauge differential reactive power.
前記サンプリング周波数でサンプリングされた連続する所定3点の電圧瞬時値データのうちの測定時刻の早い2点の電圧瞬時値データと、前記サンプリング周波数でサンプリングされ、当該2点の電圧瞬時値と同一時刻でサンプリングされた2点の電流瞬時値データとによる所定の積差演算により求めた値を正規化したゲージ無効電力を算出するゲージ無効電力算出部を備え、
前記回転位相角算出部は、前記ゲージ無効電力および前記ゲージ差分無効電力を用いて前記回転位相角を算出することを特徴とする請求項5〜8の何れか1項に記載の交流電気量測定装置。
The voltage instantaneous value data at two points whose measurement time is early among the three consecutive voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency, and the same time as the voltage instantaneous value at the two points sampled at the sampling frequency A gauge reactive power calculation unit that calculates a gauge reactive power obtained by normalizing a value obtained by a predetermined product difference calculation with current instantaneous value data of two points sampled in
The AC electrical quantity measurement according to any one of claims 5 to 8, wherein the rotational phase angle calculation unit calculates the rotational phase angle using the gauge reactive power and the gauge differential reactive power. apparatus.
測定対象となる交流電圧を当該交流電圧の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた電圧振幅を正規化してゲージ電圧として算出するステップと、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電圧を算出する際に用いた3点の電圧瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化してゲージ差分電圧として算出するステップと、
前記ゲージ電圧および前記ゲージ差分電圧を用いて交流電圧の振幅を算出するステップと、
を含むことを特徴とする交流電気量測定方法。
Normalize the voltage amplitude obtained by the square integral calculation of at least three consecutive voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage to be measured at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the AC voltage, and calculate it as a gauge voltage. Steps,
Between tips of adjacent two voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data including three voltage instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used for calculating the gauge voltage Normalizing a value obtained by a square integral calculation of three points of differential voltage instantaneous value data representing a distance and calculating as a gauge differential voltage;
Calculating an amplitude of an alternating voltage using the gauge voltage and the gauge differential voltage;
A method for measuring the amount of alternating current electricity, comprising:
測定対象となる交流電流を当該交流電流の周波数の2倍以上のサンプリング周波数でサンプリングした連続する少なくとも3点の電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた電流振幅を正規化してゲージ電流として算出するステップと、
前記サンプリング周波数でサンプリングされ、前記ゲージ電流を算出する際に用いた3点の電流瞬時値データを含む連続する少なくとも4点の電流瞬時値データにおける隣接する2点の電流瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電流瞬時値データの二乗積分演算により求めた値を正規化してゲージ差分電流として算出するステップと、
前記ゲージ電流および前記ゲージ差分電流を用いて交流電流の振幅を算出するステップと、
を含むことを特徴とする交流電気量測定方法。
Normalize the current amplitude obtained by square integral calculation of at least three consecutive current instantaneous value data obtained by sampling the alternating current to be measured at a sampling frequency that is at least twice the frequency of the alternating current, and calculate it as a gauge current. Steps,
Between tips of adjacent two current instantaneous value data in at least four consecutive current instantaneous value data including three current instantaneous value data sampled at the sampling frequency and used when calculating the gauge current Normalizing the value obtained by the square integral calculation of the differential current instantaneous value data of three points representing the distance and calculating as a gauge differential current;
Calculating an amplitude of an alternating current using the gauge current and the gauge differential current;
A method for measuring the amount of alternating current electricity, comprising:
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