JP3099562B2 - 電力系統における高調波成分の分析方法 - Google Patents
電力系統における高調波成分の分析方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電力系統において高
調波成分を分析する方法に関する。
調波成分を分析する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電力系統において、電源品質の
管理または制御を行う上で、高調波成分や逆相成分の測
定が要求される。
管理または制御を行う上で、高調波成分や逆相成分の測
定が要求される。
【０００３】従来、電力系統の高調波成分または逆相成
分を分析する際には、系統側の商用電源周波数が変動す
るため、これに追従してサンプリングを行い、サンプリ
ングデータ列について所定の演算を行うことによって高
調波成分や逆相成分を算出している。
分を分析する際には、系統側の商用電源周波数が変動す
るため、これに追従してサンプリングを行い、サンプリ
ングデータ列について所定の演算を行うことによって高
調波成分や逆相成分を算出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実時間軸に
おいて前記高調波成分および逆相成分を評価する場合に
は、サンプリング周期を一定としなければならない。こ
のように商用電源周波数に同期しない固定サンプリング
によるデータ列を利用して、高調波成分および逆相成分
を分析する場合、周波数非同期性に起因する誤差が生じ
る。この発明の目的は、周波数非同期性に起因する誤差
を極小化する、電力系統における高調波成分の分析方法
および電力系統における逆相成分の分析方法を提供する
ことにある。
おいて前記高調波成分および逆相成分を評価する場合に
は、サンプリング周期を一定としなければならない。こ
のように商用電源周波数に同期しない固定サンプリング
によるデータ列を利用して、高調波成分および逆相成分
を分析する場合、周波数非同期性に起因する誤差が生じ
る。この発明の目的は、周波数非同期性に起因する誤差
を極小化する、電力系統における高調波成分の分析方法
および電力系統における逆相成分の分析方法を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】今、平衡三相交流電流の
１相であるＩａの高調波成分を、定格系統周波数（５０
Ｈｚ）の３６倍である１８００Ｈｚでサンプリングし、
位相角１０°毎の１周期分のサンプリングデータを基
に、フーリエ変換を行って分析するものとし、基本波に
対し５％の第５次高調波成分を位相０°で注入し、基本
波周波数の周波数変動Δｆを０．５Ｈｚとする。そし
て、図１に示すように、サンプリングの開始位置または
既にサンプリングされたデータからの切り出し開始位置
（以下サンプリング位相角αと言う。）を変化させたと
き、見掛け上の第５次高調波成分のベクトル軌跡は図２
に示すようになる。ここでベクトルの基準は基本波位相
である。図２において各プロット点はサンプリング位相
角αを０°から３５０°まで１０°毎に変化させたとき
の見掛け上の第５次高調波成分のベクトルである。この
ように、サンプリング位相角αを０°から３５０°まで
変化させる間に、図２に示すベクトル軌跡を２周し、そ
の間に見掛け上の第５次高調波成分の含有率は±０．５
％程度変動する。
１相であるＩａの高調波成分を、定格系統周波数（５０
Ｈｚ）の３６倍である１８００Ｈｚでサンプリングし、
位相角１０°毎の１周期分のサンプリングデータを基
に、フーリエ変換を行って分析するものとし、基本波に
対し５％の第５次高調波成分を位相０°で注入し、基本
波周波数の周波数変動Δｆを０．５Ｈｚとする。そし
て、図１に示すように、サンプリングの開始位置または
既にサンプリングされたデータからの切り出し開始位置
（以下サンプリング位相角αと言う。）を変化させたと
き、見掛け上の第５次高調波成分のベクトル軌跡は図２
に示すようになる。ここでベクトルの基準は基本波位相
である。図２において各プロット点はサンプリング位相
角αを０°から３５０°まで１０°毎に変化させたとき
の見掛け上の第５次高調波成分のベクトルである。この
ように、サンプリング位相角αを０°から３５０°まで
変化させる間に、図２に示すベクトル軌跡を２周し、そ
の間に見掛け上の第５次高調波成分の含有率は±０．５
％程度変動する。
【０００６】この様相から、見掛け上の高調波成分は、
位相角１８０°分（図２に示すベクトル軌跡の１周分）
のデータをベクトル加算すれば、周波数変動またはサン
プリング位相角の変動による影響を略相殺できるものと
推定される。一方、真の高調波成分は、固定周期のサン
プリングであるため、多少の誤差を含むが、基本波成分
に対して常に一定のベクトルであることが予想される。
位相角１８０°分（図２に示すベクトル軌跡の１周分）
のデータをベクトル加算すれば、周波数変動またはサン
プリング位相角の変動による影響を略相殺できるものと
推定される。一方、真の高調波成分は、固定周期のサン
プリングであるため、多少の誤差を含むが、基本波成分
に対して常に一定のベクトルであることが予想される。
【０００７】そこで、この発明の電力系統における高調
波成分の分析方法は、電力系統の定格系統周波数の一周
期の整数分の一の固定周期で被測定信号をサンプリング
してデータ列を求め、或る位相角から一定位相角範囲分
のデータ列を切り出し、その切り出し開始位相角を任意
の位相角から１８０°隔てた位相角まで等間隔で異なら
せて複数のデータ列を抽出し、各データ列についてフー
リエ変換を行って高調波成分を求めるとともに、基本波
成分の位相を基準として各高調波成分のベクトルをベク
トル回転させ、前記各データ列毎に求めた高調波成分の
ベクトルを平均して、補正後の高調波ベクトルを求める
ことを特徴とする。
波成分の分析方法は、電力系統の定格系統周波数の一周
期の整数分の一の固定周期で被測定信号をサンプリング
してデータ列を求め、或る位相角から一定位相角範囲分
のデータ列を切り出し、その切り出し開始位相角を任意
の位相角から１８０°隔てた位相角まで等間隔で異なら
せて複数のデータ列を抽出し、各データ列についてフー
リエ変換を行って高調波成分を求めるとともに、基本波
成分の位相を基準として各高調波成分のベクトルをベク
トル回転させ、前記各データ列毎に求めた高調波成分の
ベクトルを平均して、補正後の高調波ベクトルを求める
ことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【作用】この発明の電力系統における高調波成分の分析
方法では、電力系統の定格系統周波数（例えば５０Ｈｚ
または６０Ｈｚ）の１周期の整数分の１の固定周期によ
る被測定信号のサンプリングによりデータ列が求めら
れ、ある位相角から一定位相角範囲分のデータ列が切り
出され、その切り出し開始位相角が任意の位相角から１
８０°隔てた位相角まで等間隔で異ならせて複数のデー
タ列が抽出される。
方法では、電力系統の定格系統周波数（例えば５０Ｈｚ
または６０Ｈｚ）の１周期の整数分の１の固定周期によ
る被測定信号のサンプリングによりデータ列が求めら
れ、ある位相角から一定位相角範囲分のデータ列が切り
出され、その切り出し開始位相角が任意の位相角から１
８０°隔てた位相角まで等間隔で異ならせて複数のデー
タ列が抽出される。
【００１２】そして各データ列についてフーリエ変換に
より高調波成分が求められる。このようにサンプリング
データ列のある位相角から一定位相角範囲分のデータ列
についてフーリエ変換を行うことによって、その一定位
相角範囲分のデータ列に基づく高調波成分が求められる
が、前記複数のデータ列は、その切り出し開始位相角が
任意の位相角から１８０°隔てた位相角まで等間隔で異
なっている。そのため、各データ列について求められた
高調波成分の、基本波成分の位相を基準とするベクトル
がベクトル平均されることによって、図２に示した周波
数変動と切り出し開始位相角（サンプリング位相角α）
による見掛け上の高調波成分の変動が相殺され、これに
より周波数非同期性に起因する誤差のない正確な高調波
成分の分析が可能となる。
より高調波成分が求められる。このようにサンプリング
データ列のある位相角から一定位相角範囲分のデータ列
についてフーリエ変換を行うことによって、その一定位
相角範囲分のデータ列に基づく高調波成分が求められる
が、前記複数のデータ列は、その切り出し開始位相角が
任意の位相角から１８０°隔てた位相角まで等間隔で異
なっている。そのため、各データ列について求められた
高調波成分の、基本波成分の位相を基準とするベクトル
がベクトル平均されることによって、図２に示した周波
数変動と切り出し開始位相角（サンプリング位相角α）
による見掛け上の高調波成分の変動が相殺され、これに
より周波数非同期性に起因する誤差のない正確な高調波
成分の分析が可能となる。
【００１３】
【００１４】
【実施例】この発明の実施例である測定装置の構成をブ
ロック図として図４に示す。図４においてローパスフィ
ルタ１ａ，１ｂ，１ｃは三相電流の検出信号（Ｉａ），
（Ｉｂ），（Ｉｃ）を入力し、それぞれローパスフィル
タリングを行う。そのカットオフ周波数は、通常サンプ
リング周波数に基づく折り返し誤差が生じないように定
める。マルチプレクサ２はローパスフィルタ１ａ，１
ｂ，１ｃのうち何れか１つを選択する。サンプルホール
ド回路３はマルチプレクサ２により選択された入力信号
を一定周期でサンプルホールドし、Ａ／Ｄコンバータ４
はこれをディジタルデータに変換する。ＣＰＵ６はＲＯ
Ｍ７にあらかじめ書き込んだプログラムを実行して、後
述する処理によって高調波成分の分析および逆相成分の
分析を行う。ＣＰＵ６はＩ／Ｏポート５を介してマルチ
プレクサ２、サンプルホールド回路３およびＡ／Ｄコン
バータ４に対し制御信号を出力するとともに、Ａ／Ｄコ
ンバータ４により求められたディジタルデータを読み取
る。ＲＡＭ８はサンプリングデータの記憶および各種演
算処理のためのワーキングエリアとして用いる。操作パ
ネル１０は高調波成分の測定と逆相成分の測定のモード
切り替えスイッチを含むキーボードと測定結果の表示を
行う表示器から成り、ＣＰＵ６はインタフェース９を介
してキーの読取および測定結果の表示出力制御を行う。
プリンタ１２は測定結果の印字記録を行う装置であり、
ＣＰＵ６はインタフェース１１を介して測定結果の印字
制御を行う。
ロック図として図４に示す。図４においてローパスフィ
ルタ１ａ，１ｂ，１ｃは三相電流の検出信号（Ｉａ），
（Ｉｂ），（Ｉｃ）を入力し、それぞれローパスフィル
タリングを行う。そのカットオフ周波数は、通常サンプ
リング周波数に基づく折り返し誤差が生じないように定
める。マルチプレクサ２はローパスフィルタ１ａ，１
ｂ，１ｃのうち何れか１つを選択する。サンプルホール
ド回路３はマルチプレクサ２により選択された入力信号
を一定周期でサンプルホールドし、Ａ／Ｄコンバータ４
はこれをディジタルデータに変換する。ＣＰＵ６はＲＯ
Ｍ７にあらかじめ書き込んだプログラムを実行して、後
述する処理によって高調波成分の分析および逆相成分の
分析を行う。ＣＰＵ６はＩ／Ｏポート５を介してマルチ
プレクサ２、サンプルホールド回路３およびＡ／Ｄコン
バータ４に対し制御信号を出力するとともに、Ａ／Ｄコ
ンバータ４により求められたディジタルデータを読み取
る。ＲＡＭ８はサンプリングデータの記憶および各種演
算処理のためのワーキングエリアとして用いる。操作パ
ネル１０は高調波成分の測定と逆相成分の測定のモード
切り替えスイッチを含むキーボードと測定結果の表示を
行う表示器から成り、ＣＰＵ６はインタフェース９を介
してキーの読取および測定結果の表示出力制御を行う。
プリンタ１２は測定結果の印字記録を行う装置であり、
ＣＰＵ６はインタフェース１１を介して測定結果の印字
制御を行う。
【００１５】次に、図４に示した測定装置におけるＣＰ
Ｕ６の処理手順を図５および図６に示す。図５は高調波
成分測定時の処理手順であり、先ず、所定の相電流の検
出信号である入力信号を一定データ数サンプリングす
る。例えば定格系統周波数が５０Ｈｚであれば、位相角
１０°毎の周期、すなわち１８００Ｈｚの周波数でサン
プリングを行う。その後、それぞれ１８０°分のデータ
列を、位相角１０°毎にずらせて基本波周波数の１周期
に亘って抽出する。これにより３６種のデータ列を得
る。その後、各データ列毎に離散的フーリエ変換（ＤＦ
Ｔ）を行い、基本波成分と各高調波成分のベクトルを求
める。そして、基本波成分のベクトルを基準にして目的
の高調波成分（ここでは第５次高調波成分）のベクトル
を回転させる。その後、このようにして３６種のデータ
列について求めた第５次高調波成分のベクトルをベクト
ル平均して、周波数非同期性に起因する誤差を伴わない
第５次高調波成分のベクトルを求める。
Ｕ６の処理手順を図５および図６に示す。図５は高調波
成分測定時の処理手順であり、先ず、所定の相電流の検
出信号である入力信号を一定データ数サンプリングす
る。例えば定格系統周波数が５０Ｈｚであれば、位相角
１０°毎の周期、すなわち１８００Ｈｚの周波数でサン
プリングを行う。その後、それぞれ１８０°分のデータ
列を、位相角１０°毎にずらせて基本波周波数の１周期
に亘って抽出する。これにより３６種のデータ列を得
る。その後、各データ列毎に離散的フーリエ変換（ＤＦ
Ｔ）を行い、基本波成分と各高調波成分のベクトルを求
める。そして、基本波成分のベクトルを基準にして目的
の高調波成分（ここでは第５次高調波成分）のベクトル
を回転させる。その後、このようにして３６種のデータ
列について求めた第５次高調波成分のベクトルをベクト
ル平均して、周波数非同期性に起因する誤差を伴わない
第５次高調波成分のベクトルを求める。
【００１６】尚、上述の例では、１０°毎の位相角でサ
ンプリングを行い、切り出し開始位相角を１０°毎に異
ならせることによって、３６種のデータ列を抽出するよ
うにしたが、切り出し開始位相角のずらせる間隔はサン
プリング周期に等しくする必要はなく、例えば、３０°
毎に異ならせて、１２種のデータ列を抽出するようにし
てもよい。
ンプリングを行い、切り出し開始位相角を１０°毎に異
ならせることによって、３６種のデータ列を抽出するよ
うにしたが、切り出し開始位相角のずらせる間隔はサン
プリング周期に等しくする必要はなく、例えば、３０°
毎に異ならせて、１２種のデータ列を抽出するようにし
てもよい。
【００１７】図６は逆相成分測定時の処理手順であり、
先ず、三相電流の各検出信号である三つの入力信号につ
いて、それぞれ一定データ数サンプリングする。例えば
定格系統周波数が５０Ｈｚであれば、位相角１０°毎の
周期、すなわち１８００Ｈｚの周波数でサンプリングを
行う。その後、各相毎に互いに位相角が９０°離れた２
つのデータ列を抽出し、両データ列について逆相成分の
ベクトルを対象座標法により算出する。そして、それぞ
れ正相成分を基準にした２つの逆相成分のベクトルをベ
クトル加算することによって、周波数非同期性に起因す
る誤差を伴わない逆相成分を求める。
先ず、三相電流の各検出信号である三つの入力信号につ
いて、それぞれ一定データ数サンプリングする。例えば
定格系統周波数が５０Ｈｚであれば、位相角１０°毎の
周期、すなわち１８００Ｈｚの周波数でサンプリングを
行う。その後、各相毎に互いに位相角が９０°離れた２
つのデータ列を抽出し、両データ列について逆相成分の
ベクトルを対象座標法により算出する。そして、それぞ
れ正相成分を基準にした２つの逆相成分のベクトルをベ
クトル加算することによって、周波数非同期性に起因す
る誤差を伴わない逆相成分を求める。
【００１８】
【発明の効果】この発明の電力系統における高調波成分
の分析方法では、電力系統の定格系統周波数の１周期の
整数分の１の固定周期で被測定信号をサンプリングして
得たデータ列を基にして、系統の商用電源周波数の変動
に拘らず、周波数非同期性に起因する誤差を極小にして
高調波成分を求めることができる。
の分析方法では、電力系統の定格系統周波数の１周期の
整数分の１の固定周期で被測定信号をサンプリングして
得たデータ列を基にして、系統の商用電源周波数の変動
に拘らず、周波数非同期性に起因する誤差を極小にして
高調波成分を求めることができる。
【００１９】
【図１】三相交流電流波形とサンプリング位相角および
１周期分のサンプリングデータとの関係を示す図であ
る。
１周期分のサンプリングデータとの関係を示す図であ
る。
【図２】第５次高調波のベクトル軌跡の例を示す図であ
る。
る。
【図３】逆相成分のベクトル軌跡の例を示す図である。
【図４】実施例に係る測定装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図５】高調波成分測定時の処理手順を示すフローチャ
ートである。
ートである。
【図６】逆相成分測定時の処理手順を示すフローチャー
トである。
トである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−56975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 23/20
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の定格系統周波数の一周期の整数
分の一の固定周期で被測定信号をサンプリングしてデー
タ列を求め、或る位相角から一定位相角範囲分のデータ
列を切り出し、その切り出し開始位相角を任意の位相角
から１８０°隔てた位相角まで等間隔で異ならせて複数
のデータ列を抽出し、各データ列についてフーリエ変換
を行って高調波成分を求めるとともに、基本波成分の位
相を基準として各高調波成分のベクトルをベクトル回転
させ、前記各データ列毎に求めた高調波成分のベクトル
を平均して、補正後の高調波ベクトルを求めることを特
徴とする電力系統における高調波成分の分析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04342040A JP3099562B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 電力系統における高調波成分の分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04342040A JP3099562B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 電力系統における高調波成分の分析方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000186320A Division JP2001033501A (ja) | 2000-01-01 | 2000-06-21 | 電力系統における逆相成分の分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194395A JPH06194395A (ja) | 1994-07-15 |
| JP3099562B2 true JP3099562B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=18350701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04342040A Expired - Fee Related JP3099562B2 (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 電力系統における高調波成分の分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3099562B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006276006A (ja) * | 2005-03-01 | 2006-10-12 | Nagoya Institute Of Technology | 電力系統における高調波解析法 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP04342040A patent/JP3099562B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06194395A (ja) | 1994-07-15 |
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