JP4333278B2 - measuring device - Google Patents
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Description
本発明は測定装置に関し、詳しくは装置内部における計器損失の補正に関するものである。 The present invention relates to a measuring apparatus, and more particularly to correction of instrument loss inside the apparatus.
特許文献1には、例えば広帯域電力計用に周波数帯域を広げるための変流器を用いたアイソレーション技術が開示されている。
しかし、特許文献1では、本発明が目的としている装置内部における計器損失の補正に関する言及はない。
However, in
電力計をはじめ、電流計、デジタルマルチメータなどの電流測定機能を有する測定装置では、電流センサまたはその周辺部分における電圧降下が測定対象における電圧降下に加算されることになり、電流センサを接続しない実際の使用状態と同じ状態で測定対象に流れる電流を測定することは困難である。 In measuring devices with current measuring functions such as wattmeters, ammeters, and digital multimeters, the voltage drop at the current sensor or its surroundings is added to the voltage drop at the measurement target, and the current sensor is not connected. It is difficult to measure the current flowing through the measurement object in the same state as the actual use state.
そのため、この種の測定装置では、従来からこのような機器自体における電圧降下を補正するためのパラメータを「計器損失」として□Ω、□□H、□□Fなどの入力インピーダンスで表記することが行われている。 For this reason, in this type of measuring device, parameters for correcting voltage drop in such devices have been conventionally expressed as input impedance such as □ Ω, □□ H, □□ F, etc. as “instrument loss”. Has been done.
また、操作の安全性確保、各種機器から発生するノイズが測定装置に与える影響への対策、測定対象機器の物理的な大きさや測定場所の関係などから、測定装置が物理的にも電気的にもある程度の大きさになってしまうことは避けられない。そのため、電力測定にあたっては、上記計器損失と測定ラインの損失を含めた電力を負荷の消費電力として測定することになってしまう。 In addition, the measurement device is physically and electrically connected to ensure the safety of operation, countermeasures against the effects of noise generated by various devices on the measurement device, and the physical size and measurement location of the measurement target device. However, it is inevitable that it will become a certain size. Therefore, in power measurement, power including the instrument loss and the measurement line loss is measured as load power consumption.
図8は、従来のこのような測定装置の一例を示す構成ブロック図であり、電力計をV−I接続した例を示している。図において、電圧入力部10の高圧端子11には抵抗12を介してアンプ13が接続されている。アンプ13の入力端子と出力端子間には抵抗14が接続されている。低圧端子15は共通電位点に接続されている。
FIG. 8 is a configuration block diagram showing an example of such a conventional measuring apparatus, and shows an example in which a wattmeter is connected via VI. In the figure, an
電流入力部20の電流端子21と共通端子22には、4端子の電流センサ23の端子a,bが接続されている。電流センサ23の端子cにはアンプ24が接続され、端子dは共通電位点に接続されている。なお、電流センサ23としては、抵抗、変流器またはホール素子などが用いられる。
The terminals a and b of the four-terminal
電源30の一端は電圧入力部10の高圧端子11および負荷40の一端に接続され、電源30の他端は電圧入力部10の低圧端子15および電流入力部20の共通端子22に接続されている。負荷40の他端は電流入力部20の電流端子21に接続されている。
One end of the
抵抗12を介してアンプ13が接続されている。アンプ13の入力端子と出力端子間には抵抗14が接続されている。低圧端子15は共通電位点に接続されている。
An
このようなV−I接続構成によれば、負荷40に流れる電流は電流センサ23にも流れる。そして、電流センサ23がシャントの場合には、電流センサ23の電圧降下に基づいて電流値を測定する。電流センサ23がCT(変流器)の場合には、測定電流を適切な電流値に変えた(変流した)後、電圧に変換して電流値を測定する。
According to such a V-I connection configuration, the current flowing through the
しかし、V−I接続構成では、負荷40と直列に電流入力部20が接続されていることから、電流センサ23における電圧降下も負荷40の電圧降下に加算されて測定されて誤差要因になっている。また、負荷40から電流センサ23に電流を導くための配線も物理的な大きさがある限りインピーダンスZ1,Z2をゼロにすることはできない。従って配線でも電力を消費し、これらもまた負荷40の消費電力であるとみなされてしまう。これらにより、測定電力値Wは、
However, in the V-I connection configuration, since the current input unit 20 is connected in series with the
となる。なお(1)式第2項は誤差である(Tは周期)。 It becomes. Note that the second term of equation (1) is an error (T is a period).
図9は、従来の電力計をI−V接続した例を示している。図において、電源30の一端は電流入力部20の電流端子21に接続されている。電源30の他端は電圧入力部10の低圧端子15に接続されるとともに、負荷40を介して電圧入力部10の高圧端子11および電流入力部20の共通端子22に接続されている。
FIG. 9 shows an example in which a conventional power meter is IV connected. In the figure, one end of the
このようなI−V接続構成によれば、電流センサ23の損失は負荷40の消費電力に影響しない。
According to such an IV connection configuration, the loss of the
しかし、本来負荷40に流れるべき電流の一部が電圧入力部10へも流れてしまい、この電流分が測定される負荷40の消費電力に対して誤差となる。これらにより、測定電力値Wは、
However, a part of the current that should flow to the
となり、(2)式のiVに起因する分が誤差になる。 Next, the minute error due to i V (2) below.
負荷40の電圧降下を正確に測定するためには、前述の電流センサ23における電圧降下をはじめとする電流入力部20系統における誤差分を補正する必要があるが、このような電流センサ23における電圧降下は「計器損失」として定格仕様の一項目に表記しているのが一般的であり、各機器毎の個別値を記載することは測定条件が特定できないことなどから困難である。
In order to accurately measure the voltage drop of the
また、電流の測定範囲を広げるために、電流センサを複数個内蔵してそれらを切り換えることも行われているが、この場合には切換スイッチの損失も無視できない。切換スイッチの損失は切換スイッチのメーカー仕様に頼っているのが現状であり、実際の損失は把握できていない。このため、各機器の仕様で測定精度を落とさざるを得ないうえに、各機器の損失を確認できないという問題もある。 Further, in order to widen the current measurement range, a plurality of current sensors are incorporated and switched, but in this case, the loss of the changeover switch cannot be ignored. The loss of the changeover switch currently depends on the manufacturer's specifications of the changeover switch, and the actual loss cannot be grasped. For this reason, there is a problem that the measurement accuracy must be lowered according to the specifications of each device, and the loss of each device cannot be confirmed.
また、測定装置を接続すること自体が負荷40の消費電力測定に誤差を生む原因であるとともに、測定対象(測定波形)や配線方法(V−I接続やI−V接続)によっても誤差が異なるため、測定誤差を求めるのは容易ではない。
Further, the connection of the measuring device itself causes an error in the power consumption measurement of the
すなわち、現状では、計器損失を含む測定系の損失を正確に把握することは困難であって、例えば電力計の場合では、ある程度変動がない電力測定値に対して、電力計の仕様に基づいて使用者が概算値を算出できるのみである。 That is, at present, it is difficult to accurately grasp the loss of the measurement system including the meter loss. For example, in the case of the wattmeter, the power measurement value that does not vary to some extent is based on the specifications of the wattmeter. The user can only calculate an approximate value.
本発明は、このような従来の問題点を解決するものであり、その目的は、電流センサまたはその周辺部分の計器損失を測定でき、高精度の測定が行える測定装置を提供することにある。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of measuring instrument loss of a current sensor or a peripheral portion thereof and performing highly accurate measurement.
本発明が解決しようとする課題は、電流センサと電圧入力部の計器損失や配線の損失を測定する手段を設けることにより、
1)測定装置仕様における計器損失の明確化
2)調整時における個々の損失の測定
3)測定装置内部の接続状態の把握
4)使用状態における計器損失の測定
5)使用状態における測定回路誤差の測定
6)損失補正に基づく高精度測定
などを可能にする測定装置を実現することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a means for measuring instrument loss and wiring loss of a current sensor and a voltage input unit,
1) Clarification of instrument loss in measurement equipment specifications
2) Measurement of individual losses during adjustment
3) Understanding the connection status inside the measuring device
4) Measuring instrument loss in use
5) Measurement circuit error measurement in use
6) To realize a measuring device that enables high-precision measurement based on loss correction.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
電流入力部と電圧入力部の少なくともいずれかを用いた測定装置において、
前記電流入力部には電流センサとアンプと電流端子と共通端子と2個の損失測定端子が設けられて、前記電圧入力部には高圧端子と低圧端子と第1のアンプと第2のアンプと損失測定端子が設けられ、
前記電流入力部の一方の損失測定端子を前記アンプに接続して他方の損失測定端子を外部の共通電位と等しい共通電位点に接続することにより電力測定の際における測定ラインおよび前記電流センサに起因する損失測定を行い、
前記電圧入力部の損失測定端子を前記第2のアンプを介して前記第1のアンプの電圧測定系統に接続することによりリアルタイムでの計器損失の補正を行うことを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to
In a measuring device using at least one of a current input unit and a voltage input unit,
The current input unit includes a current sensor, an amplifier, a current terminal, a common terminal, and two loss measurement terminals, and the voltage input unit includes a high voltage terminal, a low voltage terminal, a first amplifier, and a second amplifier. A loss measurement terminal is provided,
One loss measurement terminal of the current input unit is connected to the amplifier, and the other loss measurement terminal is connected to a common potential point equal to an external common potential. Measure the loss
The loss measurement terminal of the voltage input unit is connected to the voltage measurement system of the first amplifier via the second amplifier to correct the instrument loss in real time.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の測定装置において、
前記電圧入力部における第1のアンプと第2のアンプの出力端子がそれぞれ第1のスイッチと第2のスイッチを介して共通に接続され、
これら各スイッチのオン・オフの組み合わせにより、
測定信号を測定する測定モードと、前記電流センサと電圧入力部または測定回路を含む周辺部分における電圧降下を測定する損失測定モードと、損失測定モードの測定結果に基づき測定モードの測定結果に対する損失補償を行う損失補償モードのいずれかが選択的に設定されることを特徴とする。
The invention according to
The output terminals of the first amplifier and the second amplifier in the voltage input unit are connected in common via the first switch and the second switch, respectively.
Depending on the on / off combination of these switches,
A measurement mode for measuring a measurement signal, a loss measurement mode for measuring a voltage drop in a peripheral portion including the current sensor and a voltage input unit or a measurement circuit, and loss compensation for the measurement result of the measurement mode based on the measurement result of the loss measurement mode One of the loss compensation modes for performing the above is selectively set .
請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2記載の測定装置において、
前記電流入力部のアンプに入力される電圧として前記電流センサの測定端子側の電圧と出力端子側の電圧とを切り換えるように接続された切換スイッチを含むことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the measuring apparatus according to
The voltage sensor includes a changeover switch connected to switch between a voltage on the measurement terminal side and a voltage on the output terminal side of the current sensor as a voltage input to the amplifier of the current input unit .
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の測定装置において、
前記電流センサは、前記電流端子と前記共通端子よりなる測定端子間に、低電流測定用のセンサと大電流測定用のセンサとが直列接続されたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the measuring apparatus according to any one of
The current sensor is characterized in that a low current measurement sensor and a high current measurement sensor are connected in series between measurement terminals including the current terminal and the common terminal .
請求項5記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の測定装置において、
前記電流センサは、前記電流端子と前記共通端子よりなる測定端子間に、低電流測定用のセンサと大電流測定用のセンサとが並列接続されたことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the measuring apparatus according to any one of
The current sensor is characterized in that a low-current measurement sensor and a high-current measurement sensor are connected in parallel between measurement terminals including the current terminal and the common terminal .
請求項6記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の測定装置において、前記電流センサは、抵抗、変流器またはホール素子のいずれかであることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the measuring apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the current sensor is any one of a resistor, a current transformer, and a Hall element.
請求項7記載の発明は、請求項1または請求項2記載の測定装置において、
前記電圧入力部の損失測定端子を前記第2のアンプを介して前記第1のアンプの電圧測定系統に接続することにより前記電圧入力部における外部の共通電位と等しい共通電位点の電位を補正する手段と、測定モードに基づき前記共通電位点の電位補正を行うか行わないかを選択するように切り換える切換スイッチを設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the measuring apparatus according to
By connecting the loss measurement terminal of the voltage input unit to the voltage measurement system of the first amplifier via the second amplifier, the potential at the common potential point equal to the external common potential in the voltage input unit is corrected. And a change-over switch for selecting whether or not to perform the potential correction of the common potential point based on the measurement mode.
請求項8記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれかに記載の測定装置において、
前記測定装置は、電力計、電流計またはデジタルマルチメータのいずれかであることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the measuring apparatus according to any one of
The measuring device is any one of a wattmeter , an ammeter, and a digital multimeter .
請求項9記載の発明は、請求項1から請求項8のいずれかに記載の測定装置において、
前記電圧入力部の出力系統には、A/D変換器と、このA/D変換器の出力データに基づき電力演算を含む演算処理を行うDSPが接続されたことを特徴とする。
The invention described in claim 9 is the measuring apparatus according to any one of
The output system of the voltage input unit is connected to an A / D converter and a DSP that performs arithmetic processing including power calculation based on output data of the A / D converter.
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
まず、計器損失測定手段として用いる切換スイッチの状態の把握ができ、切換スイッチの劣化などによる誤動作や誤測定を予防防止でき、正確な電力値などの測定ができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.
First, it is possible to grasp the state of the changeover switch used as the instrument loss measuring means, prevent and prevent malfunctions and measurement due to deterioration of the changeover switch, etc., and measure an accurate power value and the like.
そして、事前に測定装置の計器損失を実際の接続状態で評価できるので、配線から生じることが多い測定値の不安定さを測定前に排除することが容易となる。 And since the instrument loss of a measuring device can be evaluated in advance in an actual connection state, it becomes easy to eliminate instability of measurement values that often arise from wiring before measurement.
また、接続状態での計器損失が測定できるだけでなく、瞬時値による補正が可能であることから、より確度の高い測定が可能になる。 Moreover, not only can the instrument loss in the connected state be measured, but also correction by an instantaneous value is possible, so that measurement with higher accuracy is possible.
また、I−V接続かV−I接続かの判断がつきかねる時、その判断の補助が得られる。 Further, when it is impossible to determine whether the connection is IV connection or VI connection, assistance for the determination can be obtained.
さらに、負荷により問題となる計器損失については瞬時値から補正でき、負荷により結線を変えなければならないという煩わしさを解消できる。 Furthermore, the instrument loss that becomes a problem due to the load can be corrected from the instantaneous value, and the troublesomeness of having to change the connection due to the load can be eliminated.
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1はV−I接続構成における本発明の一実施例の要部を示す構成ブロック図であり、図8と共通する部分には同一の符号を付けている。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the main part of one embodiment of the present invention in a V-I connection configuration, and the same reference numerals are given to portions common to FIG.
図1において、負荷40の一端には電圧入力部10に設けられている損失測定端子SVHおよび電流入力部20に設けられている損失測定端子SAHが接続されている。損失測定端子SVHは、損失測定回路として機能するアンプ50を介してアンプ13の出力端子に接続されている。電源30の他端には、電流入力部20に設けられている損失測定端子SALが接続されている。
In FIG. 1, one end of a
なお、損失測定端子SVHに接続されているアンプ50は高入力インピーダンスを有するものであり、ゲインはアンプ13とは反対の位相を持っている。例えば、アンプ13を反転アンプとすると、アンプ50の初段を非反転アンプとすることで高インピーダンスでアンプ13に対して反対の極性出力が得られる。
The
電流入力部20における損失測定端子SAH-SALによる損失測定は、主にDCから低周波の電力測定の際における測定ラインおよび計器の損失評価が可能である。 The loss measurement by the loss measurement terminal SAH-SAL in the current input unit 20 can mainly evaluate the loss of the measurement line and the instrument when measuring power from DC to low frequency.
リアルタイムに損失の補正を行う場合、V-I接続時は電圧入力部10に設けたSVH端子を使用する。I-V接続時は、図2の電圧入力部10におけるアンプ13の抵抗14からiVを得ることで、計器損失の補正が可能である。
When correcting the loss in real time, the SVH terminal provided in the voltage input unit 10 is used at the time of VI connection. I-V when connected, by obtaining i V from the
DCから低周波の電力測定の際における測定ラインおよび計器の損失評価について説明する。図3および図4はそれぞれ本発明の実施の形態の一例を示す主要部の構成ブロック図であり、図1,2と共通する部分には同一の符号を付けている。図3は低電流用の電流センサ25と大電流用の電流センサ26とを直列接続した例であり、図4は低電流用の電流センサ25と大電流用の電流センサ26とを並列接続した例であって、これらにより、電流センサが1個の場合よりも広い範囲の電流を測定できる。
An explanation will be given of the loss evaluation of the measurement line and the instrument in the case of measuring the low frequency power from DC. FIG. 3 and FIG. 4 are structural block diagrams of the main part showing an example of the embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to the parts common to FIG. FIG. 3 shows an example in which a
図3において、電流センサ25の一端は電流端子21に接続されるとともに切換スイッチSW1の一方の固定接点aに接続され、他端は電流センサ26の一端に接続されるとともに切換スイッチSW1の可動接点cに接続され、電流センサ25の出力端子は切換スイッチSW2の固定接点bに接続されている。
In FIG. 3, one end of the
電流センサ26の他端は共通端子22に接続されるとともに切換スイッチSW3の固定接点bに接続され、電流センサ26の出力端子は切換スイッチSW2の固定接点cに接続されている。
The other end of the
切換スイッチSW1の固定接点bは開放されている。切換スイッチSW2の固定接点aは損失測定端子SAHに接続されて可動接点dはアンプ24に接続され、切換スイッチSW3の固定接点aは損失測定端子SALに接続されて可動接点cは共通電位点に接続されている。
The fixed contact b of the changeover switch SW1 is opened. The fixed contact a of the changeover switch SW2 is connected to the loss measurement terminal SAH and the movable contact d is connected to the
これら切換スイッチSW1〜SW3の可動接点は、測定対象に応じて以下のように連動して切換駆動される。 The movable contacts of the change-over switches SW1 to SW3 are switched and driven in conjunction with each other as follows according to the measurement object.
<低電流測定>
切換スイッチSW1→固定接点b
切換スイッチSW2→固定接点b
切換スイッチSW3→固定接点b
これにより、測定電流は、電流端子21と共通端子22間に直列接続された電流センサ25と電流センサ26を流れることになり、低電流を測定できる。
<Low current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact b
Changeover switch SW2 → fixed contact b
Changeover switch SW3 → fixed contact b
As a result, the measurement current flows through the
<大電流測定>
切換スイッチSW1→固定接点a
切換スイッチSW2→固定接点c
切換スイッチSW3→固定接点b
これにより、測定電流は、電流端子21と共通端子22間に直列接続された電流センサ25と電流センサ26のうち電流センサ26のみを流れることになり、大電流を測定できる。
<Large current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact a
Changeover switch SW2 → fixed contact c
Changeover switch SW3 → fixed contact b
As a result, the measurement current flows only through the
<低電流測定時の損失測定>
切換スイッチSW1→固定接点b
切換スイッチSW2→固定接点a
切換スイッチSW3→固定接点a
これにより、測定電流が電流端子21と共通端子22間に直列接続された電流センサ25と電流センサ26を流れる状態で、直列接続された電流センサ25と電流センサ26に起因する損失を測定できる。なお、計器損失時はSAHをAにSALを±に接続する。負荷からの電流ラインを含める場合は、負荷から電源の間にSAHとSALを接続する。
<Loss measurement during low current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact b
Changeover switch SW2 → Fixed contact a
Changeover switch SW3 → fixed contact a
Thereby, the loss resulting from the
<大電流測定時の損失測定>
切換スイッチSW1→固定接点a
切換スイッチSW2→固定接点a
切換スイッチSW3→固定接点a
これにより、測定電流が電流端子21と共通端子22間に直列接続された電流センサ25と電流センサ26のうち電流センサ26のみを流れる状態で、電流センサ26に起因する損失を測定できる。
< Loss measurement during large current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact a
Changeover switch SW2 → Fixed contact a
Changeover switch SW3 → fixed contact a
As a result, the loss caused by the
図4において、電流端子21は、切換スイッチSW1の可動接点cに接続されている。
In FIG. 4, the
電流センサ25の一端は切換スイッチSW1の一方の固定接点aに接続され、電流センサ25の他端は共通端子22および切換スイッチSW3の固定接点bに接続され、電流センサ25の出力端子は切換スイッチSW2の固定接点bに接続されている。
One end of the
電流センサ26の一端は切換スイッチSW1の他方の固定接点bに接続され、電流センサ26の他端は共通端子22および切換スイッチSW3の固定接点bに接続され、電流センサ26の出力端子は切換スイッチSW2の固定接点cに接続されている。
One end of the
切換スイッチSW2の固定接点aは損失測定端子SAHに接続されて可動接点dはアンプ24に接続され、切換スイッチSW3の固定接点aは損失測定端子SALに接続されて可動接点cは共通電位点に接続されている。
The fixed contact a of the changeover switch SW2 is connected to the loss measurement terminal SAH and the movable contact d is connected to the
これら切換スイッチSW1〜SW3の可動接点は、測定対象に応じて以下のように連動して切換駆動される。 The movable contacts of the change-over switches SW1 to SW3 are switched and driven in conjunction with each other as follows according to the measurement object.
<低電流測定>
切換スイッチSW1→固定接点a
切換スイッチSW2→固定接点b
切換スイッチSW3→固定接点b
これにより、測定電流は、電流端子21と共通端子22間に並列接続された電流センサ25と電流センサ26のうちの電流センサ25を流れることになって、低電流を測定できる。
<Low current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact a
Changeover switch SW2 → fixed contact b
Changeover switch SW3 → fixed contact b
As a result, the measurement current flows through the
<大電流測定>
切換スイッチSW1→固定接点b
切換スイッチSW2→固定接点c
切換スイッチSW3→固定接点b
これにより、測定電流は、電流端子21と共通端子22間に並列接続された電流センサ25と電流センサ26のうちの電流センサ26を流れることになって、大電流を測定できる。
<Large current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact b
Changeover switch SW2 → fixed contact c
Changeover switch SW3 → fixed contact b
As a result, the measurement current flows through the
<低電流測定時の損失測定>
切換スイッチSW1→固定接点a
切換スイッチSW2→固定接点a
切換スイッチSW3→固定接点a
これにより、測定電流が電流端子21と共通端子22間に並列接続された電流センサ25と電流センサ26のうちの電流センサ25を流れる状態で、電流センサ25に起因する損失を測定できる。
< Loss measurement during low current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact a
Changeover switch SW2 → Fixed contact a
Changeover switch SW3 → fixed contact a
Thereby, the loss resulting from the
<大電流測定時の損失測定>
切換スイッチSW1→固定接点b
切換スイッチSW2→固定接点a
切換スイッチSW3→固定接点a
これにより、測定電流が電流端子21と共通端子22間に並列接続された電流センサ25と電流センサ26のうちの電流センサ26を流れる状態で、電流センサ26に起因する損失を測定できる。
<Loss measurement during large current measurement>
Changeover switch SW1 → Fixed contact b
Changeover switch SW2 → Fixed contact a
Changeover switch SW3 → fixed contact a
As a result, the loss caused by the
通常測定における電圧値をV1、電流値をA1、電力値をW1とし、計器損失測定における電圧値をV2、電流値をA2、電力値をW2とする。
また、電流センサのインピーダンスをZs、位相をδs、Z1とZ2の合成インピーダンスをZw、位相をδw、ZsとZwの合成インピーダンスをZr、位相をδr、負荷の位相をθとすると、
W1=V1×A1×cos(θ+δs) (3)
W2=V2×A2×cos(θ+δr) (4)
である。
The voltage value in the normal measurement is V1, the current value is A1, the power value is W1, the voltage value in the instrument loss measurement is V2, the current value is A2, and the power value is W2.
Also, assuming that the impedance of the current sensor is Zs, the phase is δs, the combined impedance of Z1 and Z2 is Zw, the phase is δw, the combined impedance of Zs and Zw is Zr, the phase is δr, and the load phase is θ,
W1 = V1 × A1 × cos (θ + δs) (3)
W2 = V2 × A2 × cos (θ + δr) (4)
It is.
これを回路内部の正規化処理に換算すると式(3)、式(4)はそれぞれ、
KwW1=(Kv×V1)×(Ka×I1×Zs)×cos(θ+δs) (5)
KwW2=(Kv×V2)×(Ka×I2×Zr)×cos(θ+δr) (6)
となる。なお、Kw,Kv,Kaは回路係数、I1、I2は実際に流れている電流値である。
またZrとδrは、式(7)で表すことができる。
When this is converted into normalization processing inside the circuit, Equation (3) and Equation (4) are respectively
KwW1 = (Kv × V1) × (Ka × I1 × Zs) × cos (θ + δs) (5)
KwW2 = (Kv × V2) × (Ka × I2 × Zr) × cos (θ + δr) (6)
It becomes. Kw, Kv, Ka are circuit coefficients, and I1, I2 are current values actually flowing.
Zr and Δr can be expressed by equation (7).
一方、電圧と電流の位相角測定値deg1、deg2はそれぞれ、θ+δs、θ+δrであり、DCから低周波においてδsはゼロとみなせるので損失を発生させるインピーダンスZrの位相δrは、
δr=deg2−deg1 (8)
から得ることができる。
On the other hand, the phase angle measurement values deg1 and deg2 of the voltage and current are θ + δs and θ + δr, respectively, and since δs can be regarded as zero at a low frequency from DC, the phase δr of the impedance Zr that causes loss is
δr = deg2−deg1 (8)
Can be obtained from
また、短時間で通常測定と損失測定を行う、もしくは、相互に実施しその平均を採ることにより実際に流れている電流I1,I2は等しいとみなせるので、Zrは式(9)で表すことができる。 In addition, the currents I1 and I2 that are actually flowing can be regarded as equal by performing normal measurement and loss measurement in a short time, or by carrying out mutual averaging and taking the average, so that Zr can be expressed by equation (9). it can.
これより、損失Wrは、電圧値がV、電流値がA、位相角がθの場合、式(10)で表すことができる。 Thus, the loss Wr can be expressed by Expression (10) when the voltage value is V, the current value is A, and the phase angle is θ.
また、負荷に印加されている電圧VLは、式(11)で表すことができる。 Further, the voltage V L applied to the load can be expressed by Expression (11).
次に、V−I接続時における全周波数帯域リアルタイム損失測定と補償について、図5および図6の電圧入力部10の具体例を示すブロック図を用いて説明する。図5および図6におけるスイッチSW1Vは動作モードを変更するためのものであって、2つの開閉接点1A,1Bを備えている。
Next, real-time loss measurement and compensation for all frequency bands at the time of VI connection will be described with reference to block diagrams showing specific examples of the voltage input unit 10 in FIGS. 5 and 6. The switch SW1V in FIGS. 5 and 6 is for changing the operation mode, and includes two switching
図5は、損失測定回路として機能するアンプ50をアンプ13の出力端子に接続するものであり、スイッチSW1Vの開閉接点1Aはアンプ13とアンプ60の間に接続され、開閉接点1Bはアンプ50とアンプ60の間に接続されている。
In FIG. 5, an
これに対し、図6は、損失測定回路として機能するアンプ50をアンプ13の非反転入力端子に接続するものであり、スイッチSW1Vの開閉接点1Aは抵抗12とアンプ13の反転入力端子の間に接続され、開閉接点1Bはアンプ50とアンプ13の非反転入力端子の間に接続されている。
On the other hand, in FIG. 6, the
これらの構成において、スイッチSW1Vの開閉接点1A,1Bを以下のようにオンオフ制御することにより、動作モードを切り換えることができる。
a)通常測定:1A→オン,1B→オフ
b)損失測定:1A→オフ,1B→オン
c)損失補償:1A,1B→オン
In these configurations, the operation mode can be switched by ON / OFF control of the switching
a) Normal measurement: 1A → on, 1B → off b) Loss measurement: 1A → off, 1B → on c) Loss compensation: 1A, 1B → on
損失測定端子SVHから入力される信号波形の極性を反転させてVH−VL間の信号波形VVに加算することにより、損失で発生する電圧Vr(=VZ1+VC+VZ2)を電圧波形で引き算することができ、本来測定すべき負荷にかかる電圧VL(=VV−Vr)を得ることができる。 By inverting the polarity of the signal waveform input from the loss measurement terminal SVH and adding it to the signal waveform V V between VH and VL, the voltage V r (= V Z1 + V C + V Z2 ) generated by the loss is a voltage waveform. The voltage V L (= V V −V r ) applied to the load to be measured can be obtained.
そして、このようにして得られた電圧波形に対して通常の電力測定を行うように電流波形と掛け算を行うことで、式(12)に示すように、損失が補正された電力値を得ることができる。 Then, by multiplying the voltage waveform obtained in this way by a current waveform so as to perform normal power measurement, a power value with corrected loss is obtained as shown in Equation (12). Can do.
I−V接続時における全周波数帯域リアルタイム損失測定と補償について説明する。図2に示すように、電圧入力部10に流れてしまう電流iVがあるため、実際に負荷40に流れる電流iLは、iL=i-iVである。電流入力部20ではiを測定しているために、電力測定誤差となる。
The full frequency band real-time loss measurement and compensation at the time of IV connection will be described. As shown in FIG. 2, since there is a current i V that flows through the voltage input unit 10, the current i L that actually flows through the
一方、電圧入力部10の初段アンプ13の抵抗Rfには、iVと同じ電流が流れる。その結果、抵抗RfにはVOが発生して電圧を測定できる。つまり電圧測定値は、損失に対してiV一意的である。従って、iL=i−(VO/Rf)になるので、電流入力部20で電圧に正規化された電流波形からk×(VO/Rf)を引き算する。引き算の方法は、アナログ、デジタルいずれでも可能である。なおkはゲインに依存する定数である。
On the other hand, the resistance Rf of the first-
図7はデジタルサンプリング方式を用いた電圧入力部および電力演算部の一例を示すブロック図である。
図7において、入力電圧をV、初段アンプ13の出力電圧をVO、正規化アンプ60の出力電圧をVAD、A/D変換器70の定格コードをVrng、A/D変換器70の定格電圧をVFS、電圧の瞬時値をVD、電流の瞬時値をiD、初段以降のゲインをAとすると、負荷電流iLは、iL=i−(VO/Rf)から、iL=i−(VAD/A/Rf)になり、補正後の電流瞬時値iDLは、iDL=iD−(VD/Vrng/A/Rf)になる。電力演算を含むこれら一連の演算処理をDSP80が実行する。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a voltage input unit and a power calculation unit using a digital sampling method.
In FIG. 7, the input voltage is V, the output voltage of the first-
また、本発明によれば、配線および計器の損失がわかることにより、負荷に流れる電流値を正確に測定できるだけでなく、電力発生側の負荷変動特性も正確に測定することができる。例えば電流発生器の場合、損失を含め電流で制御するため変動は殆ど見えないが、出力電圧に上限があるので、上限に達しているのかいないのかの確認が容易になり、系全体の効率測定もより正確に行える。 Further, according to the present invention, it is possible not only to accurately measure the current value flowing through the load, but also to accurately measure the load fluctuation characteristic on the power generation side by knowing the loss of the wiring and the meter. For example, in the case of current generators, fluctuations are hardly visible because they are controlled by current including loss, but there is an upper limit on the output voltage, so it is easy to check whether the upper limit has been reached and to measure the efficiency of the entire system. Is more accurate.
10 電圧入力部
20 電流入力部
30 電源
40 負荷
50,60 アンプ
70 A/D変換器
80 DSP
SW1〜SW3 切換スイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Voltage input part 20
SW1-SW3 selector switch
Claims (9)
前記電流入力部には電流センサとアンプと電流端子と共通端子と2個の損失測定端子が設けられて、前記電圧入力部には高圧端子と低圧端子と第1のアンプと第2のアンプと損失測定端子が設けられ、
前記電流入力部の一方の損失測定端子を前記アンプに接続して他方の損失測定端子を外部の共通電位と等しい共通電位点に接続することにより電力測定の際における測定ラインおよび前記電流センサに起因する損失測定を行い、
前記電圧入力部の損失測定端子を前記第2のアンプを介して前記第1のアンプの電圧測定系統に接続することによりリアルタイムでの計器損失の補正を行うことを特徴とする測定装置。 In a measuring device using at least one of a current input unit and a voltage input unit,
The current input unit includes a current sensor, an amplifier, a current terminal, a common terminal, and two loss measurement terminals, and the voltage input unit includes a high voltage terminal, a low voltage terminal, a first amplifier, and a second amplifier. A loss measurement terminal is provided,
One loss measurement terminal of the current input unit is connected to the amplifier, and the other loss measurement terminal is connected to a common potential point equal to an external common potential. Measure the loss
A measuring apparatus for correcting instrument loss in real time by connecting a loss measuring terminal of the voltage input unit to the voltage measuring system of the first amplifier via the second amplifier.
これら各スイッチのオン・オフの組み合わせにより、
測定信号を測定する測定モードと、前記電流センサと電圧入力部または測定回路を含む周辺部分における電圧降下を測定する損失測定モードと、損失測定モードの測定結果に基づき測定モードの測定結果に対する損失補償を行う損失補償モードのいずれかが選択的に設定されることを特徴とする請求項1記載の測定装置。 The output terminals of the first amplifier and the second amplifier in the voltage input unit are connected in common via the first switch and the second switch, respectively.
Depending on the on / off combination of these switches,
A measurement mode for measuring a measurement signal, a loss measurement mode for measuring a voltage drop in a peripheral portion including the current sensor and a voltage input unit or a measurement circuit, and loss compensation for the measurement result of the measurement mode based on the measurement result of the loss measurement mode The measurement apparatus according to claim 1, wherein any one of the loss compensation modes for performing is selectively set.
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