JP3182777B2 - 電力量測定方法 - Google Patents
電力量測定方法Info
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- JP3182777B2 JP3182777B2 JP03707691A JP3707691A JP3182777B2 JP 3182777 B2 JP3182777 B2 JP 3182777B2 JP 03707691 A JP03707691 A JP 03707691A JP 3707691 A JP3707691 A JP 3707691A JP 3182777 B2 JP3182777 B2 JP 3182777B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の電圧・電流
・電力を測定するための電力量測定方法に関する。
・電力を測定するための電力量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力量測定は、遠方監視制御等の監視デ
ータとして利用するには高速測定を必要とし、二積法に
よるデイジタル演算が多く採用されている。
ータとして利用するには高速測定を必要とし、二積法に
よるデイジタル演算が多く採用されている。
【０００３】図３は従来の測定装置を示す。電力系統に
結合される交流器１及び変成器２によって３相の電流及
び電圧の変成がなされ、これら電流及び電圧が測定装置
３の補助変流器４及び補助変成器５によって信号レベル
まで変成され、夫々サンプルホールド６1〜６6によるサ
ンプリングがなされ、マルチプレクサ７による順次取込
みでＡ／Ｄ変換器８によるデイジタル値への変換がなさ
れて演算部９にサンプリングデータとして記憶され、該
演算部９においてサンプリングデータから二積法による
電圧・電流・電力（有効電力、無効電力）の演算がなさ
れる。
結合される交流器１及び変成器２によって３相の電流及
び電圧の変成がなされ、これら電流及び電圧が測定装置
３の補助変流器４及び補助変成器５によって信号レベル
まで変成され、夫々サンプルホールド６1〜６6によるサ
ンプリングがなされ、マルチプレクサ７による順次取込
みでＡ／Ｄ変換器８によるデイジタル値への変換がなさ
れて演算部９にサンプリングデータとして記憶され、該
演算部９においてサンプリングデータから二積法による
電圧・電流・電力（有効電力、無効電力）の演算がなさ
れる。
【０００４】二積法の基本原理は、図４に示す電圧ｖと
電流ｉの基本波入力に対するサンプリングデータｖn、
ｉnがサンプリング周期β（電気角で３０度）で取込ま
れる場合、例えば電圧ｖを演算するには現在の瞬時値ｖ
nと３サンプリング前の瞬時値ｖn-3のデータから ｖ2 ＝ｖn 2＋（ｖn-3）2 ＝Ｖ2sin2（ωｔ＋θv）＋Ｖ2sin2（ωｔ＋θ−３β） ＝Ｖ2sin2（ωｔ＋θ）Ｖ2cos2（ωｔ＋θ） ＝Ｖ2 として求められる。
電流ｉの基本波入力に対するサンプリングデータｖn、
ｉnがサンプリング周期β（電気角で３０度）で取込ま
れる場合、例えば電圧ｖを演算するには現在の瞬時値ｖ
nと３サンプリング前の瞬時値ｖn-3のデータから ｖ2 ＝ｖn 2＋（ｖn-3）2 ＝Ｖ2sin2（ωｔ＋θv）＋Ｖ2sin2（ωｔ＋θ−３β） ＝Ｖ2sin2（ωｔ＋θ）Ｖ2cos2（ωｔ＋θ） ＝Ｖ2 として求められる。
【０００５】また、有効電力Ｐと無効電力Ｑは Ｐ＝Σ（ｖn-3・ｉn-3−０.５（ｖn・ｉn-6＋ｖn-6・ｉn）） Ｑ＝Σ（ｖn-3・ｉn−ｖn・ｉn-3） から求められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の二積法による電
力量測定は、電力系統からの入力電圧及び電流が基本波
成分のみからなる場合には何ら問題とならないが、電力
系統に高周波が重畳されている場合には測定装置３への
入力電圧及び電流にも高調波成分が重畳し、これらの瞬
時値になるサンプリングデータからの演算では測定値が
リップルを含んだように変動する。
力量測定は、電力系統からの入力電圧及び電流が基本波
成分のみからなる場合には何ら問題とならないが、電力
系統に高周波が重畳されている場合には測定装置３への
入力電圧及び電流にも高調波成分が重畳し、これらの瞬
時値になるサンプリングデータからの演算では測定値が
リップルを含んだように変動する。
【０００７】この問題には従来から入力電圧及び電流ア
ナログ信号にフイルタ処理をして高周波成分を除去する
ことが知られているが、低次の高調波は成分除去には大
型のフイルタを必要とするし、フイルタ処理による測定
の遅延が問題となる。
ナログ信号にフイルタ処理をして高周波成分を除去する
ことが知られているが、低次の高調波は成分除去には大
型のフイルタを必要とするし、フイルタ処理による測定
の遅延が問題となる。
【０００８】本発明の目的は、高調波による測定値の変
動を無くしながら高速測定になる電力量測定方法を提供
することにある。
動を無くしながら高速測定になる電力量測定方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、電力系統の電圧及び電流のサンプリング
データから電圧、電流及び電力を求めるにおいて、前記
電圧及び電流の電気角３０度毎のサンプリングデータ
（ｙk〜ｙk-11）を１サイクル分収集し、前記電圧及び
電流の現時点（ｋ＋１）での基本波成分の実部Ｙ（ｃ）
と虚部Ｙ（ｓ）を１つ前のフーリエ変換値ａ1（ｋ）、
ｂ1（ｋ）と現時点でのサンプリングデータｙk+1及び１
２サンプリング周期前のデータｙ k-11 から
決を図るため、電力系統の電圧及び電流のサンプリング
データから電圧、電流及び電力を求めるにおいて、前記
電圧及び電流の電気角３０度毎のサンプリングデータ
（ｙk〜ｙk-11）を１サイクル分収集し、前記電圧及び
電流の現時点（ｋ＋１）での基本波成分の実部Ｙ（ｃ）
と虚部Ｙ（ｓ）を１つ前のフーリエ変換値ａ1（ｋ）、
ｂ1（ｋ）と現時点でのサンプリングデータｙk+1及び１
２サンプリング周期前のデータｙ k-11 から
【００１０】
【数３】
【００１１】の演算で求め、前記電圧及び電流の各相分
から該電圧及び電流の正相分Ｖ1、Ｉ1を求め、前記正相
分の電圧及び電流から有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求め
ることを特徴とする。
から該電圧及び電流の正相分Ｖ1、Ｉ1を求め、前記正相
分の電圧及び電流から有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求め
ることを特徴とする。
【００１２】
【作用】上記方法になる本発明によれば、サンプリング
データからフーリエ変換により電圧及び電流の基本波成
分を求め、高調波成分を除去した基本波成分から正相文
の電圧及び電流を測定値とし、さらに電圧及び電流から
有効電力及び無効電力を演算で求める。
データからフーリエ変換により電圧及び電流の基本波成
分を求め、高調波成分を除去した基本波成分から正相文
の電圧及び電流を測定値とし、さらに電圧及び電流から
有効電力及び無効電力を演算で求める。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示すフローチャー
トである。同図には図の演算部９による電流・電圧及び
電力の演算フローを示し、電力系統からの電圧及び電流
のサンプリングデータ収集は従来と同じになる。
トである。同図には図の演算部９による電流・電圧及び
電力の演算フローを示し、電力系統からの電圧及び電流
のサンプリングデータ収集は従来と同じになる。
【００１４】電力系統からの電圧及び電流のサンプリン
グデータ収集（ステップＳ１）は基本周波数の１サイク
ル分・１２点のデータを記憶更新する。例えば、５０Ｈ
ｚ電力系統には６００Ｈｚのサンプリング周期でデータ
収集を行う。このサンプリングデータは図２に示すよう
になる。
グデータ収集（ステップＳ１）は基本周波数の１サイク
ル分・１２点のデータを記憶更新する。例えば、５０Ｈ
ｚ電力系統には６００Ｈｚのサンプリング周期でデータ
収集を行う。このサンプリングデータは図２に示すよう
になる。
【００１５】収集されたサンプリングデータに対し、フ
ーリエ変換によって電圧及び電流の基本波成分のみの実
部Ｙ（ｃ）と虚部Ｙ（ｓ）を求め（ステップＳ２）、こ
れら算定値から電圧及び電流の基本波成分の瞬時値Ｙ
（＝Ｃ1∠ψ1）を求める（ステップＳ３）。
ーリエ変換によって電圧及び電流の基本波成分のみの実
部Ｙ（ｃ）と虚部Ｙ（ｓ）を求め（ステップＳ２）、こ
れら算定値から電圧及び電流の基本波成分の瞬時値Ｙ
（＝Ｃ1∠ψ1）を求める（ステップＳ３）。
【００１６】例えば、電圧又は電流の波形が図２に実線
で示す高調波を含む波形になるとき、その基本波は になり、サンプリングデータはｙk、ｙk-1…ｙk-12のよ
うに１サイクル１２点になり、この入力波形の基本波成
分のみの波形は
で示す高調波を含む波形になるとき、その基本波は になり、サンプリングデータはｙk、ｙk-1…ｙk-12のよ
うに１サイクル１２点になり、この入力波形の基本波成
分のみの波形は
【００１７】
【数４】
【００１８】で表される。
【００１９】ここで、実部Ｙ（ｃ）又はａ1及び虚部Ｙ
（ｓ）又はｂ1を求めるのに、現在から１つ前のフーリ
エ変換値を使用して求める方式、又は（１）式に従って
演算する方式にされる。
（ｓ）又はｂ1を求めるのに、現在から１つ前のフーリ
エ変換値を使用して求める方式、又は（１）式に従って
演算する方式にされる。
【００２０】前者の方式は、例えば図２の（ｋ＋１）時
点でのフーリエ変換値ａ1（ｋ＋１）、ｂ1（ｋ＋１）を
求めるのに、１つ前の時点ｋでのフーリエ変換値ａ
1（Ｋ）、ｂ1（Ｋ）を使用し、１サンプリング期間移動
させた次式から求める。
点でのフーリエ変換値ａ1（ｋ＋１）、ｂ1（ｋ＋１）を
求めるのに、１つ前の時点ｋでのフーリエ変換値ａ
1（Ｋ）、ｂ1（Ｋ）を使用し、１サンプリング期間移動
させた次式から求める。
【００２１】
【数５】
【００２２】この（４）、（５）式の演算によれば、現
在のサンプリングデータｙk+1と、１サイクル前のデー
タｙk-11と、現在から１サンプル前に求めたフーリエ変
換値ａ1（ｋ）、ｂ1（ｋ）を使った簡単な演算になり、
前述の（２）式及び（３）式による１２サンプルのデー
タの和を求めるのに較べて処理ステップ数及び使用デー
タ数を大幅に低減した高速演算を可能にする。
在のサンプリングデータｙk+1と、１サイクル前のデー
タｙk-11と、現在から１サンプル前に求めたフーリエ変
換値ａ1（ｋ）、ｂ1（ｋ）を使った簡単な演算になり、
前述の（２）式及び（３）式による１２サンプルのデー
タの和を求めるのに較べて処理ステップ数及び使用デー
タ数を大幅に低減した高速演算を可能にする。
【００２３】一方、後者の（１）式に従って演算する方
式は、次式から求める。
式は、次式から求める。
【００２４】
【数６】
【００２５】この後者の方式による演算では処理ステッ
プ数等を増大させるが、サンプリングデータ誤りや演算
誤りが１サイクルで解消される利点がある。
プ数等を増大させるが、サンプリングデータ誤りや演算
誤りが１サイクルで解消される利点がある。
【００２６】図１に戻って、ステップＳ３までの演算に
よって電圧及び電流の基本波成分（３相では電圧Ｖ
aＶb、Ｖc、電流Ｉa、Ｉb、Ｉc）を求めた後、この基本
波データから電圧及び電流の正相分を求め（ステップＳ
４）、さらに有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求める（ステ
ップＳ５）。
よって電圧及び電流の基本波成分（３相では電圧Ｖ
aＶb、Ｖc、電流Ｉa、Ｉb、Ｉc）を求めた後、この基本
波データから電圧及び電流の正相分を求め（ステップＳ
４）、さらに有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求める（ステ
ップＳ５）。
【００２７】このうち、電圧Ｖ1の演算は電圧データ
Ｖa、Ｖb、Ｖcを使って下記式から求められる。
Ｖa、Ｖb、Ｖcを使って下記式から求められる。
【００２８】
【数７】
【００２９】同様に、電流Ｉ1の演算は電流データＩa、
Ｉb、Ｉcを使って下記式から求められる。
Ｉb、Ｉcを使って下記式から求められる。
【００３０】
【数８】
【００３１】また、電力のＰ、Ｑの演算は下記式から求
められる。
められる。
【００３２】
【数９】
【００３３】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、電圧及
び電流のサンプリングデータか電圧、電流及び電力を求
めるのに、フーリエ変換によって電圧及び電流の基本波
成分を求め、これら電圧及び電流データから正相分の電
圧，電流を求め、さらに有効電力及び無効電力を求める
ため、高調波が含まれる電圧及び電流の入力にも該高調
波を除去した電力量を求めることができる。
び電流のサンプリングデータか電圧、電流及び電力を求
めるのに、フーリエ変換によって電圧及び電流の基本波
成分を求め、これら電圧及び電流データから正相分の電
圧，電流を求め、さらに有効電力及び無効電力を求める
ため、高調波が含まれる電圧及び電流の入力にも該高調
波を除去した電力量を求めることができる。
【００３４】また、基本波成分を求めるのに、１つ前の
フーリエ変換値と現時点のサンプリングデータ及び１サ
イクル前のサンプリングデータから求めるため、少ない
演算ステップになって高速測定ができる。
フーリエ変換値と現時点のサンプリングデータ及び１サ
イクル前のサンプリングデータから求めるため、少ない
演算ステップになって高速測定ができる。
【図１】実施例のフローチャート。
【図２】実施例のサンプリングデータ。
【図３】電力量測定装置の構成図。
【図４】電圧・電流の波形図。
３…測定装置 ６1，６6…サンプルホールド ９…演算部
Claims (2)
- 【請求項１】 電力系統の電圧及び電流のサンプリング
データから電圧、電流及び電力を求めるにおいて、前記
電圧及び電流の電気角３０度毎のサンプリングデータ
（ｙk〜ｙk-11）を１サイクル分収集し、前記電圧及び
電流の現時点（ｋ＋１）での基本波成分の実部Ｙ（ｃ）
と虚部Ｙ（ｓ）を１つ前のフーリエ変換値ａ1（ｋ）、
ｂ1（ｋ）と現時点でのサンプリングデータｙk+1及び１
２サンプリング周期前のデータｙ k-11 から 【数１】 の演算で求め、前記電圧及び電流の各相分から該電圧及
び電流の正相分Ｖ1、Ｉ1を求め、前記正相分の電圧及び
電流から有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求めることを特徴
とする電力量測定方法。 - 【請求項２】 電力系統の電圧及び電流のサンプリング
データから電圧、電流及び電力を求めるにおいて、前記
電圧及び電流の電気角３０度毎のサンプリングデータ
（ｙ k 〜ｙ k-11 ）を１サイクル分収集し、前記電圧及び
電流の現時点（ｋ＋１）での基本波成分の実部Ｙ（ｃ）
と虚部Ｙ（ｓ）を１サイクル分のサンプリングデータか
ら 【数２】 の演算で求め、前記電圧及び電流の各相分から該電圧及
び電流の正相分Ｖ 1 、Ｉ 1 を求め、前記正相分の電圧及び
電流から有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを求めることを特徴
とする電力量測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03707691A JP3182777B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 電力量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03707691A JP3182777B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 電力量測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04276565A JPH04276565A (ja) | 1992-10-01 |
| JP3182777B2 true JP3182777B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=12487466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03707691A Expired - Lifetime JP3182777B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 電力量測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3182777B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111416431A (zh) * | 2019-01-08 | 2020-07-14 | 台达电子工业股份有限公司 | 智能电网整合系统及其电力信息处理方法 |
| CN110879311A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-13 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种计算电网功率的方法 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03707691A patent/JP3182777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04276565A (ja) | 1992-10-01 |
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