JP2017203732A - Voltage measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力線の芯線に印加された電圧を、電力線に装着される検出電極を用いて測定する電圧測定装置に関するものである。 The present invention relates to a voltage measuring apparatus that measures a voltage applied to a core of a power line using a detection electrode attached to the power line.
従来、電力線の芯線と検出プローブ内の電極との結合容量を利用して電力線への印加電圧を非接触にて測定する電圧測定装置が知られている。
この種の電圧測定装置では、電力線に対する検出プローブの位置関係や電力線の絶縁被覆の材質、温湿度等の周囲環境による誘電率の違いに起因して前記結合容量が変化し、これが測定誤差となるため、電力線の電圧を高精度に測定できない場合があった。
このため、上記の問題を解決する電圧測定装置として、特許文献1〜3に記載された従来技術が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage measuring apparatus that measures a voltage applied to a power line in a non-contact manner using a coupling capacitance between the core of the power line and an electrode in a detection probe is known.
In this type of voltage measuring apparatus, the coupling capacitance changes due to the positional relationship of the detection probe with respect to the power line, the material of the insulation coating of the power line, the difference in dielectric constant depending on the surrounding environment such as temperature and humidity, and this becomes a measurement error. Therefore, there is a case where the voltage of the power line cannot be measured with high accuracy.
For this reason, the prior art described in patent documents 1-3 is known as a voltage measuring device which solves the above-mentioned problem.
特許文献1,2に記載された電圧測定装置は、検出電極、ダイオードやコンデンサ等の容量変化機能体及びその駆動回路からなる可変容量回路、電流検出器、増幅回路、同期検波回路、積分回路、電圧生成回路等を備えている。
これらの電圧測定装置では、容量変化機能体の容量を変化させ、測定対象、例えば電力線と検出電極との結合容量を介して流れる電流が容量変化機能体の動作周波数に応じて変化するように構成されている。上記の電流を、電流検出器を介して電圧に変換し、同期検波回路、増幅回路、積分回路等を介して電力線の電圧に応じた信号を生成すると共に、この信号を電圧生成回路により増幅する。
The voltage measuring device described in
In these voltage measuring devices, the capacitance of the capacitance changing function body is changed, and the current flowing through the measurement target, for example, the coupling capacitance between the power line and the detection electrode, is changed according to the operating frequency of the capacitance changing function body. Has been. The current is converted into a voltage via a current detector, and a signal corresponding to the voltage of the power line is generated via a synchronous detection circuit, an amplifier circuit, an integration circuit, etc., and this signal is amplified by the voltage generation circuit. .
そして、検出電極、容量変化機能体、電流検出器、電圧生成回路を直列に接続することにより、電流検出器に流れる電流が減少してゼロになるように電圧生成回路の出力を電流検出器側にフィードバックし、電圧生成回路の出力電圧が電力線の電圧と等しくなるように制御している。
この従来技術によれば、電圧生成回路の出力電圧が被測定電圧と等しくなるようにフィードバック制御されるため、測定対象と検出電極との結合容量が変動した場合の影響を抑制することができる。
And, by connecting the detection electrode, capacitance change function body, current detector, and voltage generation circuit in series, the output of the voltage generation circuit is connected to the current detector side so that the current flowing through the current detector is reduced to zero. And the output voltage of the voltage generation circuit is controlled to be equal to the voltage of the power line.
According to this prior art, feedback control is performed so that the output voltage of the voltage generation circuit becomes equal to the voltage to be measured, so that it is possible to suppress the influence when the coupling capacitance between the measurement target and the detection electrode varies.
次に、特許文献3に記載された電圧測定装置では、芯線に絶縁被覆を施した電力線に、所定の静電容量の補助コンデンサを備えた検出プローブを取り付けると共に、補助コンデンサに検出用コンデンサ及び電圧検出回路を接続し、この電圧検出回路によって芯線に印加された交流電圧を測定している。ここで、検出プローブは、電力線の絶縁被覆の外側に巻き付け可能な可撓性を有する絶縁部材に、電力線側の大面積の第1電極とその一部に対向する電圧検出用の第2電極とを所定の間隔を置いて配置し、第2電極から測定線を引き出すことによって全体が一体的に形成されている。なお、補助コンデンサの容量は、電力線の芯線と第1電極との間の静電容量に比べて十分小さい値に設定されている。
Next, in the voltage measuring apparatus described in
特許文献3では、上記のような検出プローブを用いることで、電圧検出回路の入力電圧は第1電極,第2電極間の静電容量と検出用コンデンサの容量との比によってほぼ決定されるので、結合容量の変動の影響を抑制することができる。
In
特許文献1,2に係る電圧測定装置では、電流検出器側にフィードバックされる電圧生成回路の出力電圧を制御することにより、この電圧を電力線の電圧に一致させている。しかし、フィードバック制御には比例制御に基づく誤差が発生し、この誤差は電流検出器により得られる検出信号の大きさとその後段の増幅回路の利得によって変化する。
ここで、電流検出器により得られる検出信号の大きさが大きいほど、また、その後の増幅回路の利得が大きいほど、上記誤差は小さくなる。このため、この種の電圧測定装置では、測定精度等を考慮して許容できる誤差を決定し、その誤差に対応するように増幅回路の利得を決定している。
In the voltage measuring devices according to
Here, the larger the detection signal obtained by the current detector and the larger the gain of the subsequent amplifier circuit, the smaller the error. For this reason, in this type of voltage measurement apparatus, an allowable error is determined in consideration of measurement accuracy and the like, and the gain of the amplifier circuit is determined so as to correspond to the error.
しかし、許容できる誤差を小さくするために増幅回路の利得を大きくし過ぎると、フィードバック回路の安定性や耐ノイズ性が低下し、十分な測定精度や信頼性を得ることができなくなる。また、増幅回路の利得をできるだけ小さくして目的の精度を得るための他の方法として、電流検出器による検出信号を大きくすることが考えられるが、電力線の芯線と検出電極との結合容量は数[pF]程度と小さいため、電流検出器に流れる電流は上記結合容量によってほぼ決定されてしまう。この結合容量は検出電極の面積と誘電率とに比例し、芯線と検出電極との間の距離に反比例するので、芯線と検出電極との間の距離をできるだけ短くすると共に、検出電極の面積や誘電率をできるだけ大きくする必要がある。 However, if the gain of the amplifier circuit is increased too much in order to reduce the allowable error, the stability and noise resistance of the feedback circuit are lowered, and sufficient measurement accuracy and reliability cannot be obtained. As another method for obtaining the desired accuracy by reducing the gain of the amplifier circuit as much as possible, it is conceivable to increase the detection signal by the current detector. However, the coupling capacity between the core of the power line and the detection electrode is several. Since it is as small as [pF], the current flowing through the current detector is almost determined by the coupling capacitance. This coupling capacitance is proportional to the area of the detection electrode and the dielectric constant, and inversely proportional to the distance between the core wire and the detection electrode. Therefore, the distance between the core wire and the detection electrode is made as short as possible, and the area of the detection electrode and It is necessary to make the dielectric constant as large as possible.
ところが、特許文献1,2に開示された技術では、電力線を貫通させる貫通孔を有すると共に形状が定まったケースに検出電極を内蔵する構造となっている。このため、例えば太い電力線径に適合させた貫通孔を有するケースを細い電力線径に適用した場合、電力線の芯線と検出電極との間の距離が長くなり、また、芯線と検出電極との間に存在する空気によって誘電率が低下し、結合容量が小さくなるため十分な測定精度を得ることができない。
However, the techniques disclosed in
更に、特許文献1,2に係る電圧測定装置においては、検出信号を変調するためにインピーダンスを変化させる容量変化機能体が検出電極と電流検出器との間に直列に接続されるため、容量変化機能体の駆動信号(駆動電流)が電流検出器にノイズ成分として検出され、測定精度に影響を与える場合がある。その対策として、これらの電圧測定装置では、容量変化機能体をダイオード等からなるブリッジにより構成して駆動信号成分が電流検出器によって検出されないようにしているが、ブリッジの平衡状態を厳密に管理しなくてはならず、製造上または調整上のコストが増大するおそれがある。
Further, in the voltage measuring devices according to
また、特許文献3に開示されている電圧測定装置において、検出信号は補助コンデンサの容量と検出コンデンサの容量との比によって決定されるため、各コンデンサの容量を常に高精度に保つ必要がある。しかしながら、周囲温度の影響等により絶縁部材の誘電率が変化するので、この絶縁部材の内部に形成される補助コンデンサ及び検出コンデンサの容量を常に高精度に保つことは困難である。
更に、取り付け時に可撓性の検出プローブに加わる応力の影響によって検出電極の位置関係がずれ、特に小容量が求められる補助コンデンサの容量が変化しやすい点を考慮すると、電圧を高精度に測定することは一層困難である。
In the voltage measuring device disclosed in
Furthermore, taking into account the fact that the positional relationship of the detection electrodes is shifted due to the influence of the stress applied to the flexible detection probe during mounting, and the capacitance of the auxiliary capacitor that requires a small capacitance is likely to change, the voltage is measured with high accuracy. It is even more difficult.
そこで、本発明の解決課題は、電力線の芯線への印加電圧を低コストかつ高精度に測定可能とした電圧測定装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a voltage measuring device that can measure a voltage applied to a core of a power line with low cost and high accuracy.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、電力線の芯線に印加された被測定電圧を、前記電力線に装着される検出電極を用いて測定する電圧測定装置において、
前記芯線と前記検出電極との結合容量を介して流れる電流を、スイッチング素子のオン/オフにより前記被測定電圧の周波数よりも高い周波数に変調する変調回路と、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記スイッチング素子に直列に接続されて前記被測定電圧と参照電位との電位差に比例した大きさの検出信号を生成する電流検出回路と、前記検出信号から前記被測定電圧の周波数成分を抽出する復調回路と、前記復調回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号に基づいて前記電流検出回路を流れる電流が減少するような前記参照電位を生成して前記電流検出回路に印加する電圧生成回路と、を備え、
前記電位差が所定値以下になったときの前記参照電位に基づいて前記被測定電圧を同定すると共に、前記検出電極は、前記スイッチング素子に接続される金属薄膜を絶縁部材に内蔵することにより、前記電力線の外周面に巻き付け可能な可撓性を有するものである。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
A modulation circuit that modulates the current flowing through the coupling capacitance between the core wire and the detection electrode to a frequency higher than the frequency of the voltage to be measured by turning on / off the switching element; and driving for driving the switching element A drive circuit for generating a signal, a current detection circuit connected in series to the switching element to generate a detection signal having a magnitude proportional to a potential difference between the voltage to be measured and a reference potential, and the signal to be measured from the detection signal A demodulating circuit for extracting a frequency component of the voltage; an amplifying circuit for amplifying the output signal of the demodulating circuit; and generating the reference potential such that a current flowing through the current detecting circuit is reduced based on the output signal of the amplifying circuit And a voltage generation circuit to be applied to the current detection circuit,
The voltage to be measured is identified based on the reference potential when the potential difference becomes a predetermined value or less, and the detection electrode incorporates a metal thin film connected to the switching element in an insulating member, thereby It has the flexibility which can be wound around the outer peripheral surface of a power line.
請求項2に係る発明は、電力線の芯線に印加された被測定電圧を、前記電力線に装着される検出電極を用いて測定する電圧測定装置において、
前記芯線と前記検出電極との結合容量を介して流れる電流を、スイッチング素子のオン/オフにより前記被測定電圧の周波数よりも高い周波数に変調する変調回路と、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記スイッチング素子に並列に接続されて前記被測定電圧と前記参照電位との電位差に比例した大きさの検出信号を生成する電流検出回路と、前記検出信号から前記被測定電圧の周波数成分を抽出する復調回路と、前記復調回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号に基づいて前記電流検出回路を流れる電流が減少するような前記参照電位を生成して前記電流検出回路に印加する電圧生成回路と、を備え、
前記電位差が所定値以下になったときの前記参照電位に基づいて前記被測定電圧を同定すると共に、前記検出電極は、前記スイッチング素子に接続される金属薄膜を絶縁部材に内蔵することにより、前記電力線の外周面に巻き付け可能な可撓性を有するものである。
The invention according to claim 2 is a voltage measuring device for measuring a voltage to be measured applied to a core wire of a power line using a detection electrode attached to the power line.
A modulation circuit that modulates the current flowing through the coupling capacitance between the core wire and the detection electrode to a frequency higher than the frequency of the voltage to be measured by turning on / off the switching element; and driving for driving the switching element A drive circuit for generating a signal; a current detection circuit connected in parallel to the switching element to generate a detection signal having a magnitude proportional to a potential difference between the voltage to be measured and the reference potential; and A demodulating circuit for extracting a frequency component of the measurement voltage, an amplifying circuit for amplifying the output signal of the demodulating circuit, and the reference potential that reduces the current flowing through the current detection circuit based on the output signal of the amplifying circuit. A voltage generation circuit that generates and applies to the current detection circuit,
The voltage to be measured is identified based on the reference potential when the potential difference becomes a predetermined value or less, and the detection electrode incorporates a metal thin film connected to the switching element in an insulating member, thereby It has the flexibility which can be wound around the outer peripheral surface of a power line.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載した電圧測定装置において、前記電流検出回路は、前記スイッチング素子に流れる電流により励磁される一次巻線と、前記復調回路に接続される二次巻線と、を備えたトランスであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the voltage measuring apparatus according to the first or second aspect, the current detection circuit is connected to the primary winding excited by the current flowing through the switching element and the demodulation circuit. And a transformer having a next winding.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した電圧測定装置において、前記増幅回路が、前記復調回路の出力信号の位相を電気角で90°遅らせる機能を備えたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the voltage measurement device according to any one of the first to third aspects, the amplifier circuit has a function of delaying the phase of the output signal of the demodulator circuit by 90 degrees in electrical angle. Is.
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか1項に記載した電圧測定装置において、前記スイッチング素子としてMOS−FETを用いたものである。
The invention according to
本発明によれば、ブリッジ回路により構成された容量変化機能体に代えてスイッチング素子をオン/オフさせることにより検出信号を変調する構成であるため、ブリッジの平衡状態の厳密な管理を不要にして製造上または調整上のコストを低減することができる。
更に、絶縁部材に金属薄膜を内蔵して構成される検出電極が、電力線の外周面に巻き付け可能な可撓性を有することにより、検出電極を電力線に密着させた状態で装着することができる。これにより、芯線と検出電極(金属薄膜)との位置関係がずれる恐れもなく、両者間の結合容量が変化する心配がないため、電力線の電圧を高精度に測定することができる。加えて、可撓性を有する検出電極は様々な径を有する電力線に装着可能であるから、被測定電圧の範囲が広いという利点もある。
According to the present invention, since the detection signal is modulated by turning on / off the switching element instead of the capacitance change function body configured by the bridge circuit, strict management of the equilibrium state of the bridge is unnecessary. Manufacturing or adjustment costs can be reduced.
Furthermore, since the detection electrode configured by incorporating the metal thin film in the insulating member has flexibility that can be wound around the outer peripheral surface of the power line, the detection electrode can be mounted in a state of being in close contact with the power line. Thereby, there is no fear that the positional relationship between the core wire and the detection electrode (metal thin film) is shifted, and there is no fear that the coupling capacitance between the two changes, so that the voltage of the power line can be measured with high accuracy. In addition, since the flexible detection electrode can be attached to power lines having various diameters, there is an advantage that the range of the voltage to be measured is wide.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電圧測定装置の全体的な構成図である。
この電圧測定装置は、系統電源Gにより電力線1の芯線1aに印加されている交流電圧v1を芯線1aに対し非接触にて測定する検出電極(検出プローブ)2と、この検出電極2に接続された検出回路3とを備えている。なお、C0は、電力線1に検出電極2を装着した際に形成される、芯線1aと検出電極2との結合容量である。
以下では、芯線1aの電圧(被測定電圧)v1を「電力線1の電圧」と同義なものとして説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a voltage measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
This voltage measuring apparatus is connected to a detection electrode (detection probe) 2 that measures the AC voltage v 1 applied to the core wire 1 a of the
Hereinafter, the voltage (measured voltage) v 1 of the core wire 1 a is described as being synonymous with “voltage of the
図2は、電力線1及び検出電極2の構造を示す図である。
電力線1は、前述した芯線1aと絶縁被覆1bとを備えている。検出電極2は、後述する変調回路31内のスイッチング素子311に接続される金属薄膜2aを絶縁部材2bに内蔵してなるもので、全体として可撓性、柔軟性を有することにより、様々な径を有する電力線1に対して、絶縁被覆1bの外周面に密着させた状態で巻き付け可能に構成されている。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the
The
図1に戻って、検出回路3は、検出電極2に接続された変調回路31と、電流検出回路としての絶縁型パルストランス等のトランス32とを有する。
図3は、変調回路31の構成図であり、この変調回路31は、検出電極2とトランス32の一次巻線との間で互いに逆方向に直列接続された2個のスイッチング素子311,312を備えている。なお、トランス32の一次巻線の他端は、後述する高電圧生成回路6の出力側に接続されている。
Returning to FIG. 1, the
FIG. 3 is a configuration diagram of the
この実施形態の測定対象となる芯線1aの電圧v1は、例えば商用周波数の交流電圧であるため、スイッチング素子311,312を流れる電流は正負の両方向となる。スイッチング素子311,312は、上記の電流を電圧v1の周波数よりも十分に高い周波数で変調するためのものであり、電流制御素子であるバイポーラトランジスタより電圧制御素子であるFET(Field Effect Transistor)を用いることが望ましい。
Voltage v 1 of the core wire 1a to be measured in this embodiment, since for instance an alternating voltage of a commercial frequency, the current flowing through the switching
FETにはJ−FET(接合型FET)とMOS−FET(金属酸化物半導体型FET)とがあり、また、ドレイン電流を遮断するためにゲート電圧にマイナスバイアスが必要なディプレッションタイプとゲート電圧を0[V]にしてドレイン電流を遮断可能なエンハンスメントタイプとがある。本実施形態において、スイッチング素子311,312にエンハンスメントタイプのMOS−FETを使用すれば、後述する駆動回路8の構成を簡略化することができる。
また、MOS−FETは、逆方向の電流を素子内部の寄生ダイオードを通して通流できるので、図3に示す如くスイッチング素子311,312を逆方向に直列接続すれば、両方向の電流のオン/オフが可能となる。
There are two types of FETs: J-FET (junction FET) and MOS-FET (metal oxide semiconductor FET), and a depletion type and gate voltage that require a negative bias in the gate voltage to cut off the drain current. There is an enhancement type that can cut the drain current by setting it to 0 [V]. In the present embodiment, if enhancement type MOS-FETs are used for the switching
Further, since the MOS-FET can pass a reverse current through a parasitic diode inside the element, if the switching
図3において、スイッチング素子311,312のゲート・ソース間に正のバイアスが加わり、電流が矢印A方向に流れる場合は、スイッチング素子311のドレインからソースに向かって電流が流れ、更に、スイッチング素子312のソース・ドレイン間の寄生ダイオードに電流が流れる。また、スイッチング素子311,312のゲート・ソース間に負のバイアスが加わり、電流が矢印B方向に流れる場合は、スイッチング素子312のドレインからソースに向かって電流が流れ、更に、スイッチング素子311のソース・ドレイン間の寄生ダイオードに電流が流れる。
なお、図3における313は、スイッチング素子311,312のゲート・ソース間に接続された抵抗である。
In FIG. 3, when a positive bias is applied between the gate and source of the switching
Note that
図1,図3に示すように、スイッチング素子311,312のゲート・ソース間には、駆動回路8内のトランス82の二次巻線が接続されている。また、駆動回路8は、トランス82の一次巻線に接続された発振回路81を備えている。
この発振回路81は、商用周波数(50または60[Hz])の電圧v1より充分に高い周波数(数百[kHz]〜数[MHz])の矩形波状の駆動信号S1を出力し、トランス82を介してスイッチング素子311,312をオン/オフさせる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the secondary winding of the
The
このため、結合容量C0を介してスイッチング素子311,312に流れる電流は、上記駆動信号S1の周波数によって変調される。これにより、スイッチング素子311,312に流れる電流の大きさに比例し、かつ、高周波数の検出信号S2がトランス32を介してC−MOSマルチプレクサ等からなる復調回路4に伝送される。ここで、トランス32の二次巻線から出力される検出信号S2は、電力線1の電圧v1と、後述する高電圧生成回路6から出力される参照電位との電位差に比例した大きさを有する。
For this reason, the current flowing through the switching
復調回路4により電力線1の電圧v1の商用周波数成分が復調されると共に、復調後の信号は後段の増幅回路5により増幅される。なお、復調回路4において、前述した発振回路81からの駆動信号S1は、検出信号S2を検波するタイミングの設定に用いられる。
The
図4は、増幅回路5の構成例を示す回路図である。
この増幅回路5は、増幅率を決定する抵抗51b〜51e及び演算増幅器51aを備えた差動増幅部51と、演算増幅器52a,抵抗52b〜52d及びコンデンサ52e,52fを備えた二次のアクティブローパスフィルタ機能付き増幅部52と、演算増幅器53a,抵抗53b〜53d及びコンデンサ53eを備えた一次のハイパスフィルタ機能付き増幅部53と、を有する。
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the
The
前述した検出回路3では、スイッチング素子311,312のオン/オフにより結合容量C0を介して流れる電流から電力線1の電圧v1を検出しており、変調回路4の出力信号の位相は電圧v1の位相より90°進んでいる。このため、前記各増幅部51〜53における複数の抵抗やコンデンサの時定数を適宜設定して変調回路4の出力信号の位相を90°遅らせれば、増幅回路5により、電圧v1と同位相のアナログ信号を生成することができる。また、各増幅部52,53からなる一種のバンドパスフィルタは商用周波数帯のみを通過させるので、スイッチング素子311,312のオン/オフに伴って発生する高周波ノイズを確実に除去することができる。
In the
増幅回路5の出力信号は、例えばD級増幅を行う高電圧生成回路6により増幅され、参照電位として前記トランス32の一次巻線の他端(非変調回路31側)に印加されている。
高電圧生成回路6は、トランス32の一次巻線の一端に印加される電圧v1との電位差が小さくなるように、すなわち、一次巻線を流れる電流が少なくなるように参照電位を出力し、 分圧回路9は、参照電位を予め設定された分圧比により分圧して出力する。このため、例えば、増幅回路5の出力信号のゼロクロス点をA/Dコンバータ(図示せず)により検出し、その時点の分圧回路9の出力電圧から電力線1の電圧v1を測定可能である。
The output signal of the
The high
この電圧測定装置によれば、フィードバック制御によって発生する偏差に起因した測定誤差を低減することができ、その結果、電力線1(芯線1a)の電圧v1を高精度に測定することができる。また、前述した特許文献1〜3のように、ブリッジ構成の容量変化機能体を用いないことにより、ブリッジの平衡状態の管理が不要であり、製造上または調整上のコストが増大する恐れもない。
According to this voltage measuring apparatus, it is possible to reduce measurement errors caused by deviations caused by feedback control, and as a result, it is possible to measure the voltage v 1 of the power line 1 (core line 1a) with high accuracy. In addition, as described in
更に、検出電極2が有する可撓性を利用して、検出電極2を電力線1に密着させた状態で装着することができる。これにより、芯線1aと金属薄膜2aとの位置関係がずれる恐れもなく、両者間の結合容量C0が変化する心配がないため、電圧v1を高精度に測定することができる。加えて、可撓性を有する検出電極2は様々な径の電力線1に装着可能であるから、被測定電圧の範囲も広くなる等の利点がある。
Furthermore, the detection electrode 2 can be mounted in a state of being in close contact with the
次に、図5は、本発明の第2実施形態における検出回路の構成図である。
本実施形態の検出回路3Aでは、電流検出回路としてのトランス32の一次巻線と抵抗314との直列回路に対して並列に、スイッチング素子311,312を備えた変調回路31が接続されている。その他の構成は第1実施形態における検出回路3と同一である。
本実施形態によれば、スイッチング素子311,312がオフである時にトランス32が励磁されるため、復調回路4では駆動信号S1を反転させた信号に基づいて検波タイミングを設定することで検出信号S2の検波が可能となる。
Next, FIG. 5 is a configuration diagram of a detection circuit in the second embodiment of the present invention.
In the
According to this embodiment, since the switching
本発明の電圧測定装置は単体で使用しても良いし、この電圧測定装置と公知の電流測定装置とを組み合わせれば、電力測定装置を構成することもできる。 The voltage measuring device of the present invention may be used alone, or a power measuring device can be configured by combining this voltage measuring device and a known current measuring device.
G:系統電源
1:電力線
1a:芯線
1b:絶縁被覆
2:検出電極
2a:金属薄膜
2b:絶縁部材
3,3A:検出回路
31:変調回路
311,312:半導体スイッチング素子
313,314:抵抗
32:トランス(電流検出回路)
4:復調回路
5:増幅回路
51:差動増幅部
51a:演算増幅器
51b〜51e:抵抗
52:アクティブローパスフィルタ機能付き増幅部
52a:演算増幅器
52b〜52d:抵抗
52e,52f:コンデンサ
53:ハイパスフィルタ機能付き増幅部
53a:演算増幅器
53b〜53d:抵抗
53e:コンデンサ
6:高電圧生成回路
8:駆動回路
81:発振回路
82:トランス
9:分圧回路
G: System power supply 1: Power line 1a: Core wire 1b: Insulation coating 2:
4: Demodulator 5: Amplifier 51:
Claims (5)
前記芯線と前記検出電極との結合容量を介して流れる電流を、スイッチング素子のオン/オフにより前記被測定電圧の周波数よりも高い周波数に変調する変調回路と、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記スイッチング素子に直列に接続されて前記被測定電圧と参照電位との電位差に比例した大きさの検出信号を生成する電流検出回路と、前記検出信号から前記被測定電圧の周波数成分を抽出する復調回路と、前記復調回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号に基づいて前記電流検出回路を流れる電流が減少するような前記参照電位を生成して前記電流検出回路に印加する電圧生成回路と、を備え、
前記電位差が所定値以下になったときの前記参照電位に基づいて前記被測定電圧を同定すると共に、
前記検出電極は、前記スイッチング素子に接続される金属薄膜を絶縁部材に内蔵することにより、前記電力線の外周面に巻き付け可能な可撓性を有することを特徴とする電圧測定装置。 In a voltage measuring device that measures a voltage to be measured applied to the core of a power line using a detection electrode attached to the power line,
A modulation circuit that modulates the current flowing through the coupling capacitance between the core wire and the detection electrode to a frequency higher than the frequency of the voltage to be measured by turning on / off the switching element; and driving for driving the switching element A drive circuit for generating a signal, a current detection circuit connected in series to the switching element to generate a detection signal having a magnitude proportional to a potential difference between the voltage to be measured and a reference potential, and the signal to be measured from the detection signal A demodulating circuit for extracting a frequency component of the voltage; an amplifying circuit for amplifying the output signal of the demodulating circuit; and generating the reference potential such that a current flowing through the current detecting circuit is reduced based on the output signal of the amplifying circuit And a voltage generation circuit to be applied to the current detection circuit,
Identifying the voltage to be measured based on the reference potential when the potential difference is less than or equal to a predetermined value;
The voltage detection device according to claim 1, wherein the detection electrode has flexibility that can be wound around an outer peripheral surface of the power line by incorporating a metal thin film connected to the switching element in an insulating member.
前記芯線と前記検出電極との結合容量を介して流れる電流を、スイッチング素子のオン/オフにより前記被測定電圧の周波数よりも高い周波数に変調する変調回路と、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動回路と、前記スイッチング素子に並列に接続されて前記被測定電圧と前記参照電位との電位差に比例した大きさの検出信号を生成する電流検出回路と、前記検出信号から前記被測定電圧の周波数成分を抽出する復調回路と、前記復調回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号に基づいて前記電流検出回路を流れる電流が減少するような前記参照電位を生成して前記電流検出回路に印加する電圧生成回路と、を備え、
前記電位差が所定値以下になったときの前記参照電位に基づいて前記被測定電圧を同定すると共に、
前記検出電極は、前記スイッチング素子に接続される金属薄膜を絶縁部材に内蔵することにより、前記電力線の外周面に巻き付け可能な可撓性を有することを特徴とする電圧測定装置。 In a voltage measuring device that measures a voltage to be measured applied to the core of a power line using a detection electrode attached to the power line,
A modulation circuit that modulates the current flowing through the coupling capacitance between the core wire and the detection electrode to a frequency higher than the frequency of the voltage to be measured by turning on / off the switching element; and driving for driving the switching element A drive circuit for generating a signal; a current detection circuit connected in parallel to the switching element to generate a detection signal having a magnitude proportional to a potential difference between the voltage to be measured and the reference potential; and A demodulating circuit for extracting a frequency component of the measurement voltage, an amplifying circuit for amplifying the output signal of the demodulating circuit, and the reference potential that reduces the current flowing through the current detection circuit based on the output signal of the amplifying circuit. A voltage generation circuit that generates and applies to the current detection circuit,
Identifying the voltage to be measured based on the reference potential when the potential difference is less than or equal to a predetermined value;
The voltage detection device according to claim 1, wherein the detection electrode has flexibility that can be wound around an outer peripheral surface of the power line by incorporating a metal thin film connected to the switching element in an insulating member.
前記電流検出回路は、前記スイッチング素子に流れる電流により励磁される一次巻線と、前記復調回路に接続される二次巻線と、を備えたトランスであることを特徴とする電圧測定装置。 In the voltage measuring device according to claim 1 or 2,
The voltage measuring device, wherein the current detection circuit is a transformer including a primary winding excited by a current flowing through the switching element and a secondary winding connected to the demodulation circuit.
前記増幅回路が、前記復調回路の出力信号の位相を電気角で90°遅らせる機能を備えたことを特徴とする電圧測定装置。 In the voltage measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The voltage measuring device, wherein the amplifier circuit has a function of delaying the phase of the output signal of the demodulator circuit by 90 degrees in electrical angle.
前記スイッチング素子としてMOS−FETを用いたことを特徴とする電圧測定装置。 In the voltage measuring device according to any one of claims 1 to 4,
A voltage measuring apparatus using a MOS-FET as the switching element.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2016096720A JP2017203732A (en) | 2016-05-13 | 2016-05-13 | Voltage measurement device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018119944A (en) * | 2017-01-24 | 2018-08-02 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | Voltage measuring device and voltage measuring method |
CN113994221A (en) * | 2019-05-31 | 2022-01-28 | 大金工业株式会社 | Power measuring device and power measuring method |
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