JP3316121B2 - 無効電力量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数特性の改善
を図った無効電力量計に関する。
を図った無効電力量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、１つの相の負荷電圧の瞬時値お
よび実効値をそれぞれｅｖおよびＶとし、消費電流の瞬
時値、実効値をそれぞれｅｉ，Ｉとし、前記負荷電圧お
よび消費電流の角周波数をωとし、また前記負荷電圧と
消費電流との位相差をφとすると、前記瞬時値ｅｖ，ｅ
ｉと実効値Ｖ，Ｉとの間には ｅｖ＝√２Ｖｓｉｎωｔ …（１） ｅｉ＝√２Ｉｓｉｎ（ωｔ−φ） …（２） なる関係式が成り立ち、またこの相の無効電力Ｑは Ｑ＝ＶＩｓｉｎφ …（３） で表される。
よび実効値をそれぞれｅｖおよびＶとし、消費電流の瞬
時値、実効値をそれぞれｅｉ，Ｉとし、前記負荷電圧お
よび消費電流の角周波数をωとし、また前記負荷電圧と
消費電流との位相差をφとすると、前記瞬時値ｅｖ，ｅ
ｉと実効値Ｖ，Ｉとの間には ｅｖ＝√２Ｖｓｉｎωｔ …（１） ｅｉ＝√２Ｉｓｉｎ（ωｔ−φ） …（２） なる関係式が成り立ち、またこの相の無効電力Ｑは Ｑ＝ＶＩｓｉｎφ …（３） で表される。
【０００３】無効電力量計では、移相器を用いて式
（１）で示した瞬時値ｅｖの位相角を（π／２）だけず
らし
（１）で示した瞬時値ｅｖの位相角を（π／２）だけず
らし
【数１】 ｅｖ’＝√２Ｖｓｉｎ（ωｔ−π／２） …（４） を得、このｅｖ’と式（２）で示した瞬時値ｅｉとを乗
算して
算して
【数２】 ｅｖ’×ｅｉ＝ＶＩｓｉｎφ−ＶＩｃｏｓ（２ωｔ−π／２−φ） …（５） を得、これを積分することによって式（３）の無効電力 Ｑ＝ＶＩｓｉｎφ を得ている。
【０００４】前記移相器としてフィルタなどを用いて、
位相をずらした場合、移相器を通過する信号の振幅が周
波数成分によって変動する。例えば積分回路として作動
するフィルタによって瞬時値ｅｖの位相をπ／２ずらす
と、
位相をずらした場合、移相器を通過する信号の振幅が周
波数成分によって変動する。例えば積分回路として作動
するフィルタによって瞬時値ｅｖの位相をπ／２ずらす
と、
【数３】 ｅｖ＝√２Ｖ／ＲＣ×∫ｓｉｎωｔｄｔ＝√２Ｖ／ＲＣω×ｃｏｓωｔ ＝√２Ｖ／ＲＣω×ｓｉｎ（ωｔ−π／２） …（６） となり、角周波数ωによって最大振幅（√２Ｖ／ＲＣ
ω）は１／ωの制約を受ける。
ω）は１／ωの制約を受ける。
【０００５】従って、従来は周波数特性を改善するため
に図４に示すような構成の無効電力量計を使用してい
る。
に図４に示すような構成の無効電力量計を使用してい
る。
【０００６】次に、図４に示す従来の無効電力量計につ
いて説明する。図４において、計器用変圧器３１は給電
線の負荷電圧をそのレベルに比例した電圧信号ｅｖに変
換するものである。角周波数検出器３２は前記変圧器３
１から送出された電圧信号ｅｖの角周波数ωを検出する
ものである。角周波数−電圧変換器（以下ω／Ｖ変換器
と略称する）３３は前記角周波数検出器３２から送出さ
れた角周波数信号をこの信号に応じた電圧信号に変換す
るものである。
いて説明する。図４において、計器用変圧器３１は給電
線の負荷電圧をそのレベルに比例した電圧信号ｅｖに変
換するものである。角周波数検出器３２は前記変圧器３
１から送出された電圧信号ｅｖの角周波数ωを検出する
ものである。角周波数−電圧変換器（以下ω／Ｖ変換器
と略称する）３３は前記角周波数検出器３２から送出さ
れた角周波数信号をこの信号に応じた電圧信号に変換す
るものである。
【０００７】移相器３４は前記変圧器３１から送出され
た電圧信号ｅｖの位相をπ／２だけ移送するものであ
る。変流器３５は給電線の消費電流をそのレベルに比例
した電圧信号ｅｉに変換するものである。第１の乗算器
３６は前記変流器３５から送出される信号ｉｅと前記移
相器３４から送出される信号とを乗算するものである。
第２の乗算器３７は前記第１の乗算器３６から送出され
た電圧信号と前記ω／Ｖ変換器３３から送出された電圧
信号とを乗算して周波数変動成分を除去するものである
（第２の乗算器３７は周波数変動成分を除去することが
できれば、除算器であってもかまわない）。積分器３８
は前記第２の乗算器３７から送出された電圧信号を積分
して無効電力を得るものである。表示部３９は前記積分
器３８から送出された信号に基づいて無効電力量を得、
図示しない表示器に無効電力量を表示するものである。
た電圧信号ｅｖの位相をπ／２だけ移送するものであ
る。変流器３５は給電線の消費電流をそのレベルに比例
した電圧信号ｅｉに変換するものである。第１の乗算器
３６は前記変流器３５から送出される信号ｉｅと前記移
相器３４から送出される信号とを乗算するものである。
第２の乗算器３７は前記第１の乗算器３６から送出され
た電圧信号と前記ω／Ｖ変換器３３から送出された電圧
信号とを乗算して周波数変動成分を除去するものである
（第２の乗算器３７は周波数変動成分を除去することが
できれば、除算器であってもかまわない）。積分器３８
は前記第２の乗算器３７から送出された電圧信号を積分
して無効電力を得るものである。表示部３９は前記積分
器３８から送出された信号に基づいて無効電力量を得、
図示しない表示器に無効電力量を表示するものである。
【０００８】図５は前記角周波数検出器３２と前記ω／
Ｖ変換器３３の詳細な構成を示す回路図である。角周波
数検出器３２は比較回路４１で形成され、前記ω／Ｖ変
換器３３は抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１で決定される
時定数によるパルス幅のワンショットパルスを送出する
単安定マルチバイブレータ４２から送出された信号を積
分する積分回路４３で構成されている。
Ｖ変換器３３の詳細な構成を示す回路図である。角周波
数検出器３２は比較回路４１で形成され、前記ω／Ｖ変
換器３３は抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１で決定される
時定数によるパルス幅のワンショットパルスを送出する
単安定マルチバイブレータ４２から送出された信号を積
分する積分回路４３で構成されている。
【０００９】このように構成されるものにおいて、前記
比較回路４１のプラス入力端に前記変圧器３１から送出
される図６（ａ）に示したような正弦波の電圧信号ｅｖ
を供給すると、同図（ｂ）に示したような矩形波信号ｅ
ｐが単安定マルチバイブレータ４２へ送出される。そう
すると、この単安定マルチバイブレータ４２は前記矩形
波信号ｅｐの立ち上がりで駆動され、図６（ｃ）に示し
たようなワンショットパルス信号ｅｑを積分回路４３へ
送出する。従って、前記ワンショットパルス信号のパル
ス数は前記入力正弦波の周波数に比例することになる。
このような周波数情報を有するワンショットパルス信号
ｅｑは積分回路４３で積分され、図６（ｄ）に示したよ
うにパルス数に比例した電圧信号ｅｗに変換される。従
って、この電圧信号ｅｗは電圧信号ｅｖの角周波数に比
例することになる。
比較回路４１のプラス入力端に前記変圧器３１から送出
される図６（ａ）に示したような正弦波の電圧信号ｅｖ
を供給すると、同図（ｂ）に示したような矩形波信号ｅ
ｐが単安定マルチバイブレータ４２へ送出される。そう
すると、この単安定マルチバイブレータ４２は前記矩形
波信号ｅｐの立ち上がりで駆動され、図６（ｃ）に示し
たようなワンショットパルス信号ｅｑを積分回路４３へ
送出する。従って、前記ワンショットパルス信号のパル
ス数は前記入力正弦波の周波数に比例することになる。
このような周波数情報を有するワンショットパルス信号
ｅｑは積分回路４３で積分され、図６（ｄ）に示したよ
うにパルス数に比例した電圧信号ｅｗに変換される。従
って、この電圧信号ｅｗは電圧信号ｅｖの角周波数に比
例することになる。
【００１０】このような構成の従来技術の動作を説明す
る。
る。
【００１１】給電線の負荷電圧および消費電流はそれぞ
れ計器用変圧器３１および計器用変流器３５でそれぞれ
のレベルに比例した電圧信号ｅｖ，ｅｉに変換される。
なお、前記負荷電圧と消費電流との位相差をφとし、ｅ
ｖ，ｅｉをそれぞれ式（１），（２） ｅｖ＝√２Ｖｓｉｎωｔ …（１） ｅｉ＝√２Ｉｓｉｎ（ωｔ−φ） …（２） と同様としている。
れ計器用変圧器３１および計器用変流器３５でそれぞれ
のレベルに比例した電圧信号ｅｖ，ｅｉに変換される。
なお、前記負荷電圧と消費電流との位相差をφとし、ｅ
ｖ，ｅｉをそれぞれ式（１），（２） ｅｖ＝√２Ｖｓｉｎωｔ …（１） ｅｉ＝√２Ｉｓｉｎ（ωｔ−φ） …（２） と同様としている。
【００１２】そうして、電圧信号ｅｖを移相器３４を通
過させると、その結果得られる電圧信号ｅｖ’は、ｋを
移相器３４の定数とすると
過させると、その結果得られる電圧信号ｅｖ’は、ｋを
移相器３４の定数とすると
【数４】 ｅｖ’＝√２ｋＶ／ωｓｉｎ（ωｔ−π／２） …（７） となる。この電圧信号ｅｖ’を乗算器３６で電圧信号ｅ
ｉと乗算すると、
ｉと乗算すると、
【数５】 ｅｖ’ｅｉ＝２ｋＶＩ／ωｓｉｎ（ωｔ−π／２）ｓｉｎ（ωｔ−φ） …（８） なる信号が第２の乗算器３７へ送出される。式（８）か
ら明らかなように、ｅｖ’ｅｉはωの値によって最大振
幅２ｋＶＩが変動する。
ら明らかなように、ｅｖ’ｅｉはωの値によって最大振
幅２ｋＶＩが変動する。
【００１３】一方、前記変圧器３１から送出された電圧
信号ｅｖは角周波数検出器３２で角周波数ωが検出さ
れ、前記ω／Ｖ変換器３３により前記角周波数ωに比例
した電圧信号ｅωを前記第２の乗算器３７へ送出する。
なお、前記電圧信号ｅωはｋ’を比例定数とすると ｅω＝ｋ’ω …（９） となるように設定されている。
信号ｅｖは角周波数検出器３２で角周波数ωが検出さ
れ、前記ω／Ｖ変換器３３により前記角周波数ωに比例
した電圧信号ｅωを前記第２の乗算器３７へ送出する。
なお、前記電圧信号ｅωはｋ’を比例定数とすると ｅω＝ｋ’ω …（９） となるように設定されている。
【００１４】そうすると、前記第２の乗算器３７で、前
記電圧信号ｅｖ’ｅｉとｅωとが乗算され、
記電圧信号ｅｖ’ｅｉとｅωとが乗算され、
【数６】 ｅｖ’ｅｉｅω＝２ｋｋ’ＶＩｓｉｎ（ωｔ−π／２） ｓｉｎ（ωｔ−φ） …（10） を得る。式（１０）から明らかなように、電力ＶＩは角
周波数ωの影響を受けない。式（１０）は
周波数ωの影響を受けない。式（１０）は
【数７】 ｅｖ’ｅｉｅω＝ｋｋ’ＶＩ｛ｓｉｎφ−ｃｏｓ（２ωｔ−π／２−φ）｝ …（11） と変形できる。このように変形できる第２の乗算器３７
から送出される信号を積分器３８で積分すると、 Ｑ＝ｋｋ’ＶＩｓｉｎφ …（12） なる無効電力Ｑが得られ、式（１２）から明らかなよう
に、この無効電力Ｑは角周波数ωの影響を受けることは
ない。従って、周波数特性のよい無効電力を得ることが
できる。このようにして得られた無効電力を示す信号は
表示部３９へ送出され、図示しない表示器に無効電力量
が表示される。
から送出される信号を積分器３８で積分すると、 Ｑ＝ｋｋ’ＶＩｓｉｎφ …（12） なる無効電力Ｑが得られ、式（１２）から明らかなよう
に、この無効電力Ｑは角周波数ωの影響を受けることは
ない。従って、周波数特性のよい無効電力を得ることが
できる。このようにして得られた無効電力を示す信号は
表示部３９へ送出され、図示しない表示器に無効電力量
が表示される。
【００１５】このように従来技術では、計器用変圧器３
１から送出された電圧信号ｅｖの移相器３４を通過する
ことによって生じた角周波数ωの無効電力への影響を、
この角周波数ωに比例した電圧信号を得、この電圧信号
を前記無効電力を示す電圧信号と乗算することにより除
去したものである。
１から送出された電圧信号ｅｖの移相器３４を通過する
ことによって生じた角周波数ωの無効電力への影響を、
この角周波数ωに比例した電圧信号を得、この電圧信号
を前記無効電力を示す電圧信号と乗算することにより除
去したものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来の無効電力量計に
おいて、移相器３４を通過することによって生じる角周
波数ωの無効電力への影響を完全に除去するために、角
周波数ωに比例した電圧信号を得て乗算する方法は、理
想的な動作を行う移相器の場合に言えることであり、実
際には移相器の特性により角周波数ωに比例した電圧信
号を得るだけでは、精度の高い無効電力量を測定するこ
とが困難であるという問題がある。
おいて、移相器３４を通過することによって生じる角周
波数ωの無効電力への影響を完全に除去するために、角
周波数ωに比例した電圧信号を得て乗算する方法は、理
想的な動作を行う移相器の場合に言えることであり、実
際には移相器の特性により角周波数ωに比例した電圧信
号を得るだけでは、精度の高い無効電力量を測定するこ
とが困難であるという問題がある。
【００１７】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、角周波数の無効電力への影響
が非線形な場合でも高い精度で無効電力量を測定するこ
とができる無効電力量計を提供することにある。
その目的とするところは、角周波数の無効電力への影響
が非線形な場合でも高い精度で無効電力量を測定するこ
とができる無効電力量計を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、給電線の負荷電圧をその
レベルに比例した第１の電圧信号に変換する第１の変換
手段と、給電線の消費電流をそのレベルに比例した第２
の電圧信号に変換する第２の変換手段と、前記第１およ
び第２の変換手段で変換された第１および第２の電圧信
号のいずれか一方の位相をずらす移相手段と、該移相手
段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相をずらされ
ない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信号を出力
する第１の乗算手段と、前記一方の電圧信号の角周波数
を検出し、該角周波数に比例した方形波を出力する角周
波数検出手段と、該角周波数検出手段から出力される方
形波から周波数を算出し、該周波数に応じてデューティ
比の可変する方形波を出力する方形波出力手段と、該方
形波出力手段から出力される方形波を直流電圧に変換す
る平滑手段と、前記第１の乗算手段からの前記第３の電
圧信号の周波数変動成分を除去すべく前記平滑手段から
の前記直流電圧と前記第１の乗算手段からの前記第３の
電圧信号とを乗算して、周波数変動成分のない無効電力
を出力する第２の乗算手段とを有し、前記方形波出力手
段は、前記角周波数検出手段から出力される方形波から
算出される周波数に対してデューティ比を決定するため
のデータテーブルを有することを要旨とする。
め、請求項１記載の本発明は、給電線の負荷電圧をその
レベルに比例した第１の電圧信号に変換する第１の変換
手段と、給電線の消費電流をそのレベルに比例した第２
の電圧信号に変換する第２の変換手段と、前記第１およ
び第２の変換手段で変換された第１および第２の電圧信
号のいずれか一方の位相をずらす移相手段と、該移相手
段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相をずらされ
ない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信号を出力
する第１の乗算手段と、前記一方の電圧信号の角周波数
を検出し、該角周波数に比例した方形波を出力する角周
波数検出手段と、該角周波数検出手段から出力される方
形波から周波数を算出し、該周波数に応じてデューティ
比の可変する方形波を出力する方形波出力手段と、該方
形波出力手段から出力される方形波を直流電圧に変換す
る平滑手段と、前記第１の乗算手段からの前記第３の電
圧信号の周波数変動成分を除去すべく前記平滑手段から
の前記直流電圧と前記第１の乗算手段からの前記第３の
電圧信号とを乗算して、周波数変動成分のない無効電力
を出力する第２の乗算手段とを有し、前記方形波出力手
段は、前記角周波数検出手段から出力される方形波から
算出される周波数に対してデューティ比を決定するため
のデータテーブルを有することを要旨とする。
【００１９】請求項１記載の本発明にあっては、負荷電
圧に比例した第１の電圧信号と消費電流に比例した第２
の電圧信号のいずれか一方の位相をずらし、この位相を
ずらされた一方の電圧信号と位相をずらされない他方の
電圧信号とを乗算して第３の電圧信号を出力するととも
に、一方の電圧信号の角周波数に比例した方形波から周
波数を算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変す
る方形波を出力し、その方形波を直流電圧に変換し、該
直流電圧と第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成
分を除去し、周波数変動成分のない無効電力を出力して
いる。また、デューティ比を決定するためのデータテー
ブルを有し、個々の周波数特性に応じた最適なデータテ
ーブルを選択し、周波数特性を適確に改善することがで
きる。
圧に比例した第１の電圧信号と消費電流に比例した第２
の電圧信号のいずれか一方の位相をずらし、この位相を
ずらされた一方の電圧信号と位相をずらされない他方の
電圧信号とを乗算して第３の電圧信号を出力するととも
に、一方の電圧信号の角周波数に比例した方形波から周
波数を算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変す
る方形波を出力し、その方形波を直流電圧に変換し、該
直流電圧と第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成
分を除去し、周波数変動成分のない無効電力を出力して
いる。また、デューティ比を決定するためのデータテー
ブルを有し、個々の周波数特性に応じた最適なデータテ
ーブルを選択し、周波数特性を適確に改善することがで
きる。
【００２０】また、請求項２記載の本発明は、給電線の
負荷電圧をそのレベルに比例した第１の電圧信号に変換
する第１の変換手段と、給電線の消費電流をそのレベル
に比例した第２の電圧信号に変換する第２の変換手段
と、前記第１および第２の変換手段で変換された第１お
よび第２の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相
手段と、該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号
と位相をずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３
の電圧信号を出力する第１の乗算手段と、前記一方の電
圧信号の角周波数を検出し、該角周波数に比例した方形
波を出力する角周波数検出手段と、該角周波数検出手段
から出力される方形波から周波数を算出し、該周波数に
応じてデューティ比の可変する方形波を出力する方形波
出力手段と、該方形波出力手段から出力される方形波を
直流電圧に変換する平滑手段と、前記第１の乗算手段か
らの前記第３の電圧信号の周波数変動成分を除去すべく
前記平滑手段からの前記直流電圧と前記第１の乗算手段
からの前記第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成
分のない無効電力を出力する第２の乗算手段とを有し、
前記方形波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じて方
形波のパルス幅を可変させながら固定周期可変デューテ
ィの方形波を出力する固定周期可変デューティ方形波出
力手段と、前記角周波数検出手段から出力される方形波
から算出される周波数に対してデューティ比を決定する
ためのデータテーブルとを有することを要旨とする。
負荷電圧をそのレベルに比例した第１の電圧信号に変換
する第１の変換手段と、給電線の消費電流をそのレベル
に比例した第２の電圧信号に変換する第２の変換手段
と、前記第１および第２の変換手段で変換された第１お
よび第２の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相
手段と、該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号
と位相をずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３
の電圧信号を出力する第１の乗算手段と、前記一方の電
圧信号の角周波数を検出し、該角周波数に比例した方形
波を出力する角周波数検出手段と、該角周波数検出手段
から出力される方形波から周波数を算出し、該周波数に
応じてデューティ比の可変する方形波を出力する方形波
出力手段と、該方形波出力手段から出力される方形波を
直流電圧に変換する平滑手段と、前記第１の乗算手段か
らの前記第３の電圧信号の周波数変動成分を除去すべく
前記平滑手段からの前記直流電圧と前記第１の乗算手段
からの前記第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成
分のない無効電力を出力する第２の乗算手段とを有し、
前記方形波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じて方
形波のパルス幅を可変させながら固定周期可変デューテ
ィの方形波を出力する固定周期可変デューティ方形波出
力手段と、前記角周波数検出手段から出力される方形波
から算出される周波数に対してデューティ比を決定する
ためのデータテーブルとを有することを要旨とする。
【００２１】請求項２記載の本発明にあっては、請求項
１の構成に更に固定周期可変デューティ方形波出力手段
を有し、デューティ比の可変する方形波として、固定周
期可変デューティの方形波を出力している。
１の構成に更に固定周期可変デューティ方形波出力手段
を有し、デューティ比の可変する方形波として、固定周
期可変デューティの方形波を出力している。
【００２２】請求項３記載の本発明は、給電線の負荷電
圧をそのレベルに比例した第１の電圧信号に変換する第
１の変換手段と、給電線の消費電流をそのレベルに比例
した第２の電圧信号に変換する第２の変換手段と、前記
第１および第２の変換手段で変換された第１および第２
の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相手段と、
該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相を
ずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信
号を出力する第１の乗算手段と、前記一方の電圧信号の
角周波数を検出し、該角周波数に比例した方形波を出力
する角周波数検出手段と、該角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じてデ
ューティ比の可変する方形波を出力する方形波出力手段
と、該方形波出力手段から出力される方形波を直流電圧
に変換する平滑手段と、前記第１の乗算手段からの前記
第３の電圧信号の周波数変動成分を除去すべく前記平滑
手段からの前記直流電圧と前記第１の乗算手段からの前
記第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成分のない
無効電力を出力する第２の乗算手段とを有し、前記方形
波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力される方
形波から周波数を算出し、該周波数に応じて固定パルス
幅可変周期の方形波を出力する固定パルス幅可変周期方
形波出力手段と、前記角周波数検出手段から出力される
方形波から算出される周波数に対してデューティ比を決
定するためのデータテーブルとを有することを要旨とす
る。
圧をそのレベルに比例した第１の電圧信号に変換する第
１の変換手段と、給電線の消費電流をそのレベルに比例
した第２の電圧信号に変換する第２の変換手段と、前記
第１および第２の変換手段で変換された第１および第２
の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相手段と、
該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相を
ずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信
号を出力する第１の乗算手段と、前記一方の電圧信号の
角周波数を検出し、該角周波数に比例した方形波を出力
する角周波数検出手段と、該角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じてデ
ューティ比の可変する方形波を出力する方形波出力手段
と、該方形波出力手段から出力される方形波を直流電圧
に変換する平滑手段と、前記第１の乗算手段からの前記
第３の電圧信号の周波数変動成分を除去すべく前記平滑
手段からの前記直流電圧と前記第１の乗算手段からの前
記第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成分のない
無効電力を出力する第２の乗算手段とを有し、前記方形
波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力される方
形波から周波数を算出し、該周波数に応じて固定パルス
幅可変周期の方形波を出力する固定パルス幅可変周期方
形波出力手段と、前記角周波数検出手段から出力される
方形波から算出される周波数に対してデューティ比を決
定するためのデータテーブルとを有することを要旨とす
る。
【００２３】請求項３記載の本発明にあっては、請求項
１の構成に更に固定パルス幅可変周期方形波出力手段を
有し、デューティ比の可変する方形波として、固定パル
ス幅可変周期の方形波を出力している。
１の構成に更に固定パルス幅可変周期方形波出力手段を
有し、デューティ比の可変する方形波として、固定パル
ス幅可変周期の方形波を出力している。
【００２４】
【００２５】
【００２６】更に、請求項４記載の本発明は、請求項１
乃至請求項３のいずれか１項記載の発明において、前記
データテーブルは、周波数帯域に応じて最も周波数変動
成分を除去することができるデータテーブルを選択し得
るように複数設けられていることを要旨とする。
乃至請求項３のいずれか１項記載の発明において、前記
データテーブルは、周波数帯域に応じて最も周波数変動
成分を除去することができるデータテーブルを選択し得
るように複数設けられていることを要旨とする。
【００２７】請求項４記載の本発明にあっては、周波数
帯域に応じて複数のデータテーブルを有し、最も周波数
変動成分を除去することができるデータテーブルを選択
することができる。
帯域に応じて複数のデータテーブルを有し、最も周波数
変動成分を除去することができるデータテーブルを選択
することができる。
【００２８】請求項５記載の本発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか１項記載の発明において、前記データ
テーブルは、計器の個々の周波数特性のばらつきを含め
て周波数変動成分を除去することができるデータテーブ
ルを選択し得るように複数設けられていることを要旨と
する。
求項３のいずれか１項記載の発明において、前記データ
テーブルは、計器の個々の周波数特性のばらつきを含め
て周波数変動成分を除去することができるデータテーブ
ルを選択し得るように複数設けられていることを要旨と
する。
【００２９】請求項５記載の本発明にあっては、複数の
データテーブルから計器の個々の周波数特性のばらつき
を含めて周波数変動成分を除去することができるデータ
テーブルを選択することができる。
データテーブルから計器の個々の周波数特性のばらつき
を含めて周波数変動成分を除去することができるデータ
テーブルを選択することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。
の形態について説明する。
【００３１】図１は、本発明の一実施形態に係わる無効
電力量計の構成を示すブロック図である。同図に示す無
効電力量計は、給電線の負荷電圧をそのレベルに比例し
た電圧信号ｅｖに変換する変圧器１と、給電線の消費電
流をそのレベルに比例した電圧信号ｅｉに変換する変流
器２と、前記変圧器１から送出された電圧信号ｅｖの位
相をπ／２だけ移送する移相器３と、前記変流器２から
送出される信号ｅｉと前記移相器３から送出される信号
とを乗算する第１の乗算器４と、前記第１の乗算器４か
ら送出される電圧信号と周波数に比例した電圧信号を送
出する平滑部１０の電圧信号を乗算する第２の乗算器５
と、前記第２の乗算器５から送出される電圧信号を周波
数に変換して無効電力量に比例した周波数を得るＶ／Ｆ
変換器６と、前記Ｖ／Ｆ変換器６から送出される無効電
力量に比例した周波数を表示可能なデータに処理するＣ
ＰＵ７と、前記ＣＰＵ７から送出されるパルス列に基づ
いて無効電力量を表示する表示部８とを有する。
電力量計の構成を示すブロック図である。同図に示す無
効電力量計は、給電線の負荷電圧をそのレベルに比例し
た電圧信号ｅｖに変換する変圧器１と、給電線の消費電
流をそのレベルに比例した電圧信号ｅｉに変換する変流
器２と、前記変圧器１から送出された電圧信号ｅｖの位
相をπ／２だけ移送する移相器３と、前記変流器２から
送出される信号ｅｉと前記移相器３から送出される信号
とを乗算する第１の乗算器４と、前記第１の乗算器４か
ら送出される電圧信号と周波数に比例した電圧信号を送
出する平滑部１０の電圧信号を乗算する第２の乗算器５
と、前記第２の乗算器５から送出される電圧信号を周波
数に変換して無効電力量に比例した周波数を得るＶ／Ｆ
変換器６と、前記Ｖ／Ｆ変換器６から送出される無効電
力量に比例した周波数を表示可能なデータに処理するＣ
ＰＵ７と、前記ＣＰＵ７から送出されるパルス列に基づ
いて無効電力量を表示する表示部８とを有する。
【００３２】また、角周波数検出部９は前記移相器３か
ら送出される電圧信号を得て、周波数成分のみを検出し
て角周波数ωに比例した方形波を前記ＣＰＵ７に送出す
る。前記ＣＰＵ７は、角周波数検出部９から送出される
方形波を得て、周波数を算出し、周波数に応じて方形波
のパルス幅を可変させながら固定周期可変デューティの
方形波を出力する。前記ＣＰＵ７から送出される固定周
期可変デューティの方形波は、平滑部１０で直流電圧に
変換され前記第２の乗算器５に送出される。
ら送出される電圧信号を得て、周波数成分のみを検出し
て角周波数ωに比例した方形波を前記ＣＰＵ７に送出す
る。前記ＣＰＵ７は、角周波数検出部９から送出される
方形波を得て、周波数を算出し、周波数に応じて方形波
のパルス幅を可変させながら固定周期可変デューティの
方形波を出力する。前記ＣＰＵ７から送出される固定周
期可変デューティの方形波は、平滑部１０で直流電圧に
変換され前記第２の乗算器５に送出される。
【００３３】このように構成することにより、計器用変
圧器１から送出された電圧信号ｅｖの移相器４を通過す
ることによって生じた角周波数ωの無効電力への影響
を、この角周波数ωに対応した電圧信号を得、この電圧
信号を前記無効電力を示す電圧信号と乗算することによ
り除去できる。
圧器１から送出された電圧信号ｅｖの移相器４を通過す
ることによって生じた角周波数ωの無効電力への影響
を、この角周波数ωに対応した電圧信号を得、この電圧
信号を前記無効電力を示す電圧信号と乗算することによ
り除去できる。
【００３４】次に、上述した角周波数ωをパルス幅変調
して出力する動作を図２および図３に示すフローチャー
トを参照して具体的に説明する。
して出力する動作を図２および図３に示すフローチャー
トを参照して具体的に説明する。
【００３５】角周波数検出部９より検出された角周波数
ωは周波数に比例した方形波として、ＣＰＵ７に外部パ
ルス入力される（ステップ１１０）。
ωは周波数に比例した方形波として、ＣＰＵ７に外部パ
ルス入力される（ステップ１１０）。
【００３６】まず、外部パルスの最初の立ち上がりエッ
ジでトリガをかける（ステップ１２０）。すると、キャ
プチャレジスタ（ＣＡＰ１）にアップカウンタ（ＣＵ
１）の値を取り込む（ステップ１３０）。更に、外部パ
ルスの次の立ち上がりエッジでトリガをかける（ステッ
プ１４０）。キャプチャレジスタ（ＣＡＰ２）にアップ
カウンタ（ＣＵ２）の値を取り込む（ステップ１５
０）。
ジでトリガをかける（ステップ１２０）。すると、キャ
プチャレジスタ（ＣＡＰ１）にアップカウンタ（ＣＵ
１）の値を取り込む（ステップ１３０）。更に、外部パ
ルスの次の立ち上がりエッジでトリガをかける（ステッ
プ１４０）。キャプチャレジスタ（ＣＡＰ２）にアップ
カウンタ（ＣＵ２）の値を取り込む（ステップ１５
０）。
【００３７】キャプチャレジスタ（ＣＡＰ２）のカウン
ト値からキャプチャレジスタ（ＣＡＰ１）のカウント値
を引き算して、そのカウント値に内部カウントクロック
の周期を掛け算して外部パルス入力の周期を求める（ス
テップ１６０）。このようにして求められた周期から周
波数を算出する（ステップ１７０）。その周波数に対応
して、固定周期可変デューティの方形波出力のデューテ
ィ比を決定するデータをデータテーブルより取り出す
（ステップ１８０）。データテーブルより取り出したデ
ータをもとに図３（ａ），（ｂ）に示す割り込み処理Ｉ
ＮＴＴ０およびＩＮＴＴ１を行う（ステップ１９０）。
割り込み処理ＩＮＴＴ０およびＩＮＴＴ１は、それぞれ
図３（ａ），（ｂ）に示すように、データテーブルのデ
ータ値よりタイマカウント値をそれぞれのタイマレジス
タに設定し、それぞれのアップカウンタ値がタイマレジ
スタの値と一致する毎に、それぞれのタイマ出力が反転
する（ステップ２００）。
ト値からキャプチャレジスタ（ＣＡＰ１）のカウント値
を引き算して、そのカウント値に内部カウントクロック
の周期を掛け算して外部パルス入力の周期を求める（ス
テップ１６０）。このようにして求められた周期から周
波数を算出する（ステップ１７０）。その周波数に対応
して、固定周期可変デューティの方形波出力のデューテ
ィ比を決定するデータをデータテーブルより取り出す
（ステップ１８０）。データテーブルより取り出したデ
ータをもとに図３（ａ），（ｂ）に示す割り込み処理Ｉ
ＮＴＴ０およびＩＮＴＴ１を行う（ステップ１９０）。
割り込み処理ＩＮＴＴ０およびＩＮＴＴ１は、それぞれ
図３（ａ），（ｂ）に示すように、データテーブルのデ
ータ値よりタイマカウント値をそれぞれのタイマレジス
タに設定し、それぞれのアップカウンタ値がタイマレジ
スタの値と一致する毎に、それぞれのタイマ出力が反転
する（ステップ２００）。
【００３８】このような動作を繰り返して、周波数に対
応した固定周期可変デューティの方形波を得る。
応した固定周期可変デューティの方形波を得る。
【００３９】上記実施形態においては、固定周期可変デ
ューティの方形波で電圧信号を得ることで周波数変動成
分を除去したが、角周波数ωに応じた電圧信号を固定パ
ルス幅可変周期の方形波を得ることで周波数変動成分を
除去してもよい。
ューティの方形波で電圧信号を得ることで周波数変動成
分を除去したが、角周波数ωに応じた電圧信号を固定パ
ルス幅可変周期の方形波を得ることで周波数変動成分を
除去してもよい。
【００４０】他の実施形態としては、データテーブルの
データ値は任意に設定変更できるようになっているた
め、予め周波数特性を把握していれば最大限に周波数特
性を改善できる。また、データテーブルを多種類備え、
周波数帯域に応じて最も周波数変動成分を除去できるデ
ータテーブルを選択すれば、これも最大限に周波数特性
を改善できる。
データ値は任意に設定変更できるようになっているた
め、予め周波数特性を把握していれば最大限に周波数特
性を改善できる。また、データテーブルを多種類備え、
周波数帯域に応じて最も周波数変動成分を除去できるデ
ータテーブルを選択すれば、これも最大限に周波数特性
を改善できる。
【００４１】また、自動的にデータテーブルを選択した
ければ、まず、計器および標準器に虚負荷試験器等によ
り電圧・電流を周波数を変動させながら供給する。一
方、標準器からは無効電力量に比例したパルスを送出す
る（標準器は、周波数変動成分が無いものを使用してい
る）。そのパルスはＣＰＵ７に送出されて、本発明の計
器の無効電力量に比例したパルスと比較・演算されて周
波数特性を算出する。その算出された周波数特性を基
に、周波数変動成分を除去するのに最適なデータテーブ
ルを自動的に選択することもできる。よって、計器の周
波数特性が個々にばらつきを持っていても、個々の周波
数特性に応じたデータテーブルを選択するので、ばらつ
きを含めて周波数変動成分を除去することができる。
ければ、まず、計器および標準器に虚負荷試験器等によ
り電圧・電流を周波数を変動させながら供給する。一
方、標準器からは無効電力量に比例したパルスを送出す
る（標準器は、周波数変動成分が無いものを使用してい
る）。そのパルスはＣＰＵ７に送出されて、本発明の計
器の無効電力量に比例したパルスと比較・演算されて周
波数特性を算出する。その算出された周波数特性を基
に、周波数変動成分を除去するのに最適なデータテーブ
ルを自動的に選択することもできる。よって、計器の周
波数特性が個々にばらつきを持っていても、個々の周波
数特性に応じたデータテーブルを選択するので、ばらつ
きを含めて周波数変動成分を除去することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
負荷電圧に比例した電圧信号と消費電流に比例した電圧
信号のいずれか一方の位相をずらし、この位相をずらさ
れた一方の電圧信号と位相をずらされない他方の電圧信
号とを乗算して第３の電圧信号を出力するとともに、一
方の電圧信号の角周波数に比例した方形波から周波数を
算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変する方形
波を出力し、その方形波を直流電圧に変換し、該直流電
圧と第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成分を除
去し、周波数変動成分のない無効電力を出力しているの
で、移相器の特性が非線形に場合でも、移相器の周波数
特性に合わせて周波数の影響のない無効電力量を高い精
度で測定することができる。
負荷電圧に比例した電圧信号と消費電流に比例した電圧
信号のいずれか一方の位相をずらし、この位相をずらさ
れた一方の電圧信号と位相をずらされない他方の電圧信
号とを乗算して第３の電圧信号を出力するとともに、一
方の電圧信号の角周波数に比例した方形波から周波数を
算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変する方形
波を出力し、その方形波を直流電圧に変換し、該直流電
圧と第３の電圧信号とを乗算して、周波数変動成分を除
去し、周波数変動成分のない無効電力を出力しているの
で、移相器の特性が非線形に場合でも、移相器の周波数
特性に合わせて周波数の影響のない無効電力量を高い精
度で測定することができる。
【００４３】また、本発明によれば、デューティ比を決
定するためのデータテーブルを有し、個々の周波数特性
に応じた最適なデータテーブルを選択することができる
ため、周波数特性を適確に改善することができる。
定するためのデータテーブルを有し、個々の周波数特性
に応じた最適なデータテーブルを選択することができる
ため、周波数特性を適確に改善することができる。
【００４４】更に、本発明によれば、複数のデータテー
ブルを有し、周波数帯域に応じて最も周波数変動成分を
除去することができるデータテーブルを選択したり、ま
たは計器の個々の周波数特性のばらつきを含めて周波数
変動成分を除去することができるデータテーブルを選択
することができるため、周波数変動成分を適確に除去
し、高い精度で無効電力量を測定することができる。
ブルを有し、周波数帯域に応じて最も周波数変動成分を
除去することができるデータテーブルを選択したり、ま
たは計器の個々の周波数特性のばらつきを含めて周波数
変動成分を除去することができるデータテーブルを選択
することができるため、周波数変動成分を適確に除去
し、高い精度で無効電力量を測定することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係わる無効電力量計の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す無効電力量計において角周波数をパ
ルス幅変調して出力する動作を示すフローチャートであ
る。
ルス幅変調して出力する動作を示すフローチャートであ
る。
【図３】図２に示す動作における割り込み処理を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図４】従来の無効電力量計の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図５】図４に示す従来の無効電力量計に使用されてい
る角周波数検出器およびω／Ｖ変換器の詳細な構成を示
す図である。
る角周波数検出器およびω／Ｖ変換器の詳細な構成を示
す図である。
【図６】図４に示す従来の無効電力量計の作用を示す波
形図である。
形図である。
１ 変圧器 ２ 変流器 ３ 移相器 ４ 第１の乗算器 ５ 第２の乗算器 ６ Ｖ／Ｆ変換器 ７ ＣＰＵ ８ 表示部 ９ 角周波数検出部 １０ 平滑部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−139907（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−290974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−80873（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 21/00 - 22/00 130 G01R 11/00 - 11/66
Claims (5)
- 【請求項１】 給電線の負荷電圧をそのレベルに比例し
た第１の電圧信号に変換する第１の変換手段と、 給電線の消費電流をそのレベルに比例した第２の電圧信
号に変換する第２の変換手段と、 前記第１および第２の変換手段で変換された第１および
第２の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相手段
と、 該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相を
ずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信
号を出力する第１の乗算手段と、 前記一方の電圧信号の角周波数を検出し、該角周波数に
比例した方形波を出力する角周波数検出手段と、 該角周波数検出手段から出力される方形波から周波数を
算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変する方形
波を出力する方形波出力手段と、 該方形波出力手段から出力される方形波を直流電圧に変
換する平滑手段と、 前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号の周波数
変動成分を除去すべく前記平滑手段からの前記直流電圧
と前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号とを乗
算して、周波数変動成分のない無効電力を出力する第２
の乗算手段とを有し、 前記方形波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力
される方形波から算出される周波数に対してデューティ
比を決定するためのデータテーブルを有することを特徴
とする無効電力量計。 - 【請求項２】 給電線の負荷電圧をそのレベルに比例し
た第１の電圧信号に変換する第１の変換手段と、 給電線の消費電流をそのレベルに比例した第２の電圧信
号に変換する第２の変換手段と、 前記第１および第２の変換手段で変換された第１および
第２の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相手段
と、 該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相を
ずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信
号を出力する第１の乗算手段と、 前記一方の電圧信号の角周波数を検出し、該角周波数に
比例した方形波を出力する角周波数検出手段と、 該角周波数検出手段から出力される方形波から周波数を
算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変する方形
波を出力する方形波出力手段と、 該方形波出力手段から出力される方形波を直流電圧に変
換する平滑手段と、 前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号の周波数
変動成分を除去すべく前記平滑手段からの前記直流電圧
と前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号とを乗
算して、周波数変動成分のない無効電力を出力する第２
の乗算手段とを有し、 前記方形波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じて方
形波のパルス幅を可変させながら固定周期可変デューテ
ィの方形波を出力する固定周期可変デューティ方形波出
力手段と、前記角周波数検出手段から出力される方形波
から算出される周波数に対してデューティ比を決定する
ためのデータテーブルと、 を有することを特徴とする無効電力量計。 - 【請求項３】 給電線の負荷電圧をそのレベルに比例し
た第１の電圧信号に変換する第１の変換手段と、 給電線の消費電流をそのレベルに比例した第２の電圧信
号に変換する第２の変換手段と、 前記第１および第２の変換手段で変換された第１および
第２の電圧信号のいずれか一方の位相をずらす移相手段
と、 該移相手段で位相をずらされた一方の電圧信号と位相を
ずらされない他方の電圧信号とを乗算して第３の電圧信
号を出力する第１の乗算手段と、 前記一方の電圧信号の角周波数を検出し、該角周波数に
比例した方形波を出力する角周波数検出手段と、 該角周波数検出手段から出力される方形波から周波数を
算出し、該周波数に応じてデューティ比の可変する方形
波を出力する方形波出力手段と、 該方形波出力手段から出力される方形波を直流電圧に変
換する平滑手段と、 前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号の周波数
変動成分を除去すべく前記平滑手段からの前記直流電圧
と前記第１の乗算手段からの前記第３の電圧信号とを乗
算して、周波数変動成分のない無効電力を出力する第２
の乗算手段とを有し、 前記方形波出力手段は、前記角周波数検出手段から出力
される方形波から周波数を算出し、該周波数に応じて固
定パルス幅可変周期の方形波を出力する固定パルス幅可
変周期方形波出力手段と、前記角周波数検出手段から出
力される方形波から算出される周波数に対してデューテ
ィ比を決定するためのデータテーブルと、 を有することを特徴とする無効電力量計。 - 【請求項４】 前記データテーブルは、周波数帯域に応
じて最も周波数変動成分を除去することができるデータ
テーブルを選択し得るように複数設けられていることを
特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の
無効電力量計。 - 【請求項５】 前記データテーブルは、計器の個々の周
波数特性のばらつきを含めて周波数変動成分を除去する
ことができるデータテーブルを選択し得るように複数設
けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
いずれか１項記載の無効電力量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01029396A JP3316121B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 無効電力量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01029396A JP3316121B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 無効電力量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09203754A JPH09203754A (ja) | 1997-08-05 |
| JP3316121B2 true JP3316121B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=11746248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01029396A Expired - Fee Related JP3316121B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | 無効電力量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3316121B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112630525B (zh) * | 2020-11-30 | 2024-01-30 | 国网重庆市电力公司营销服务中心 | 一种功率测量方法、装置、pcb电路结构及存储介质 |
-
1996
- 1996-01-24 JP JP01029396A patent/JP3316121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09203754A (ja) | 1997-08-05 |
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