JP5142167B2 - 電気所の複数点同時測定方法、複数点同時測定システムおよびこれに用いる内部時計 - Google Patents

Description

本発明は、電気所の複数点同時測定方法、複数点同時測定システムおよびこれに用いる内部時計に関する。

従来、水晶振動子などの発振器を内蔵した時計は、何らかの補正を行わない限り、時間の経過とともに時刻がずれていく（例えば、特許文献１参照）。このため、より正確な時刻に測定等を行う必要がある場合には、ＧＰＳ電波により高精度の時刻情報を受信しながら行っている。また、複数の測定点で同時に測定を行う必要がある場合には、測定の同時性の確保が問題となるため（例えば、特許文献２乃至４参照）、複数の測定器をケーブル類で接続して同時性を確保している。

例えば、発変電所では、配電盤の修理や改造を行ったときに、計器用変成器（ＶＣＴ）を用いて、ＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験を行っている（例えば、特許文献４参照）。これらの試験では、基準側の測定点と比較側の測定点との間で、電圧や電流の位相差を求める必要があるため、基準側の測定点と比較側の測定点とで同時に電圧や電流の測定を行っている。このとき、基準側の測定器と比較側の測定器とをケーブル類で接続することにより、測定の同時性を確保している。なお、複数の測定器同士をＦＭ通信方式で無線通信する方法も考えられるが、無線信号の変調・復調の際に時間遅れが発生するため、同時性を確保するのが困難である。

特開２００９−１８０５１１号公報 特許第２５５３６８９号公報 特公平７−１２０９７３号公報 特開２００７−２０６８４８号公報 特開２０００−７８７１１号公報

しかしながら、ＧＰＳ電波を受信しながら測定する方法では、ＧＰＳ電波を受信できない屋内等の場所では高精度の時刻情報が得られないという電気所の課題があった。また、複数の測定器をケーブル類で接続して測定する方法は、各測定器が近くに配置されているときには、同時性の確保が容易であり、効果的である。しかし、各測定点の距離が離れているときには、ケーブル類の引きまわしに時間や労力を要するという課題があった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、ＧＰＳ電波が受信できない電気所内の場所であっても複数点の電圧・電流を正確な時刻に測定を行うことができ、複数の測定器をケーブル類を接続したままでなくても、容易に高精度で同時性を確保することができる電気所の複数点同時測定方法、複数点同時測定システムおよびこれに用いる内部時計を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る複数点同時測定方法は、複数の測定器と、各測定器との間で、互いに無線で信号を送受信可能に構成された親機とを有し、各測定器は、内蔵された発振器と該発振器の出力パルスをカウントするカウンターを含む時刻補正手段により動作する内部時計を有し、該内部時計は前記発振器が発振する実際の発振周波数に一定の時間を乗じたパルス数と目標とする発振周波数に前記一定の時間を乗じた積との差を、前記一定の時間毎に前記パルス数に加えることにより時刻を補正するよう構成されており、前記一定の時間は前記発振器の発振周波数の小数点以下によるパルス数が整数になる時間から成り、ＧＰＳ電波により、または各測定器を接続することにより各測定器の内部時計を合わせ、各測定器は、前記内部時計を合わせてから測定を終わるまでの間、一定の時間毎に前記内部時計の補正を行い続け、各測定器をそれぞれの測定点に設置し、前記親機から各測定器に測定時刻を送信し、前記内部時計が前記親機から送信された測定時刻になったとき、各測定器により所定の物理量を測定し、その測定データを各測定器から前記親機に送信することを特徴とする。特に、前記一定の時間は１００秒〜３００秒であることが好ましい。

本発明に係る内部時計は、本発明に係る複数点同時測定方法に用いられることを特徴とする。本発明に係る内部時計で、前記一定の時間は、互いに異なる複数の補正時間から成っていてもよい。

本発明に係る電気所の複数点同時測定システムは、本発明に係る内部時計を有し、前記内部時計が指定された時刻になったとき、所定の物理量を測定する複数の測定器と、各測定器との間で、互いに無線で信号を送受信可能に構成された親機とを有し、前記親機は各測定器に測定時刻を送信するとともに、各測定器で測定された前記所定の物理量を各測定器から受信可能に構成され、各測定器は、前記内部時計が前記親機から送信された測定時刻になったとき、前記所定の物理量を測定して前記親機に送信するよう構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、ＧＰＳ電波が受信できない場所であっても正確な時刻に測定を行うことができ、複数の測定点をケーブル類を接続したままでなくても、容易に高精度で同時性を確保することができる複数点同時測定方法、複数点同時測定システムおよびこれに用いる内部時計を提供することができる。

本発明の実施の形態の複数点同時測定システムを示す構成図である。 図１に示す複数点同時測定システムの測定器を示すブロック構成図である。 図１に示す複数点同時測定システムの、測定器の時刻補正手段を示す回路図である。 図１に示す複数点同時測定システムの、測定器に内蔵された内部時計の発振器の出力パルスをカウントするためのパルスカウンタの一例を示す回路図である。 図１に示す複数点同時測定システムの、測定器の時刻補正手段により、１０秒間隔、１００秒間隔、１０００秒間隔で補正を行ったとき、および、補正無しのときの、経過時間に対する時刻誤差の変化を示すグラフである。 図１に示す複数点同時測定システムの、３段階補正を行う時刻補正手段を示す回路図である。 図６に示す３段階補正での、経過時間に対する時刻誤差の変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態の複数点同時測定方法の測定手順を示すテーブルである。 図１に示す複数点同時測定システムの各測定器の位相誤差を測定するための回路を示す回路図である。 ＧＰＳにより同期をとったときの、図９に示す各測定器の位相誤差測定回路による（ａ）電流位相の変化を示すグラフ、（ｂ）電圧位相の変化を示すグラフである。 （ａ）図１０（ａ）に示す電流位相の変化の測定器毎の各相の平均を示すグラフ、（ｂ）図１０（ｂ）に示す電圧位相の変化の測定器毎の各相の平均を示すグラフである。 各測定器を専用ケーブルで接続して同期をとったときの、図９に示す各測定器の位相誤差測定回路による（ａ）電流位相の変化を示すグラフ、（ｂ）電圧位相の変化を示すグラフである。 （ａ）図１２（ａ）に示す電流位相の変化の測定器毎の各相の平均を示すグラフ、（ｂ）図１２（ｂ）に示す電圧位相の変化の測定器毎の各相の平均を示すグラフである。

内蔵された発振器により動作する一般的な時計は、高精度な発振器を使用することにより、１秒程度の短い時間では、正確な時刻とのズレがほとんど生じないようにすることができる。しかし、発振器をいかに調整しても、発振器の実際の発振周波数と目標とする発振周波数との間には、僅かなズレが生じている。本発明に係る内部時計は、発振器の実際の発振周波数と目標とする発振周波数との差に基づいて時刻を補正することにより、そのズレを解消し、高精度の時刻情報を得ることができる。また、一定の時間毎に時刻を補正することにより、時刻情報を高精度に維持することができる。１秒程度の短い時間では、発振器の実際の発振周波数と目標とする発振周波数とのズレが僅かしか生じなくとも、比較的長い時間（例えば、１００秒程度）をとることにより、そのズレが大きくなるため、その比較的長い時間（例えば、１００秒）毎に時刻を補正することで、補正が容易となる。特に、本発明に係る内部時計は、実際にカウントされた発振器の一定の時間でのパルス数と、目標とする発振周波数とその一定の時間との積との差を、その一定の時間毎にその積に加えることにより、時刻を補正するよう構成されていることが好ましい。

本発明に係る内部時計は、測定器に内蔵して使用されることにより、ＧＰＳ電波が受信できない屋内等の場所であっても正確な時刻に測定を行うことができる。ＧＰＳ電波が受信できる場所で時刻を合わせた後、ＧＰＳ電波が受信できない場所に移動させることにより、時刻情報をより高精度に維持することができる。また、複数の測定点で同時に測定を行う場合には、本発明に係る内部時計を各測定器に内蔵することにより、ケーブル類を接続したままでなくても、容易に高精度で同時性を確保することができる。

本発明に係る内部時計は、互いに異なる複数の補正時間毎に補正を行うことにより、時刻情報をより高精度に維持することができる。最も長い補正時間毎に補正をする場合、補正の所定時間経過後から次の補正時間までの間に、時刻誤差が大きくなってしまうため、その間にも細かく、より短い補正時間毎に補正を行うことにより、時刻誤差を小さくすることができる。最も長い補正時間は、要求される時刻精度に応じて決定されることが好ましい。補正時間の数は、多いほど時刻情報を高精度に維持することができるが、補正のための回路も複雑になってしまうため、要求される時刻精度に応じて決定されることが好ましい。また、各補正時間を、最も長い補正時間の（１／整数）倍になるよう設定することにより、補正のための回路設定を容易にすることができる。各補正時間は、例えば、最も長い補正時間を１０００秒とし、次に長い補正時間を１００秒とし、最も短い補正時間を１０秒としてもよい。

本発明に係る複数点同時測定方法および複数点同時測定システムは、ＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験など、複数の測定点で同時に物理量の測定を行う必要がある場合に、好適に使用される。本発明に係る複数点同時測定方法は、各測定器が本発明に係る内部時計を内蔵しており、ＧＰＳ電波により、または各測定器を接続することにより各測定器の内部時計を合わせてから測定を終わるまでの間、一定の時間毎に内部時計の補正を行い続けるため、内部時計の時刻情報を正確に維持することができる。また、本発明に係る複数点同時測定システムでは、各測定器が本発明に係る内部時計を内蔵しているため、各測定器の内部時計を高精度に維持することができる。

本発明に係る複数点同時測定方法および複数点同時測定システムは、高精度に維持された内部時計が指定された時刻になったとき、各測定器の測定手段で所定の物理量を測定するため、各測定器で複数点を同時に測定を行う際に、高精度で同時性を確保することができる。各測定器をケーブル類で接続しておかなくとも内部時計の時刻に基づいて各測定器が測定を行うため、各測定点の距離が離れていても容易に測定を行うことができる。このように、本発明に係る複数点同時測定方法および複数点同時測定システムは、ケーブル類を接続したままでなくても、容易に高精度で同時性を確保することができる。

本発明に係る複数点同時測定方法および複数点同時測定システムは、親機により測定時刻を制御することができる。また、各測定器で測定された所定の物理量から成る測定データを親機に送信することにより、親機で集中してデータを管理することができる。親機は、ノートパソコンなどのコンピュータから成り、各測定器から送信された測定データを保存するとともに、各種のデータ解析が可能であってもよい。親機と各測定器との間の送受信は、無線による通信であればいかなる方法で行われてもよく、例えば無線ＬＡＮやＰＨＳ、携帯電話を利用した方法で行われてもよい。

本発明に係る複数点同時測定方法および複数点同時測定システムで、測定器が測定する物理量は、三相交流電圧、単相交流電圧、三相交流電流および単相交流電流、または、三相交流電圧および単相交流電圧であってもよい。この場合、各測定器で三相交流電圧、単相交流電圧、三相交流電流および単相交流電流を測定することにより、ＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験を行うことができ、各測定器で三相交流電圧および単相交流電圧を測定することにより、電圧突き合わせ試験を行うことができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図１３は、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法、複数点同時測定システムおよびこれに用いる内部時計を示している。
図１に示すように、複数点同時測定システム１０は、発変電所において行われるＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験で使用可能に構成されており、親機１１と２つの測定器１２とを有している。

図１に示すように、親機１１は、ノートパソコンから成り、無線ＬＡＮまたはＰＨＳを使用して、各測定器１２との間で互いに無線で信号を送受信可能に構成されている。親機１１は、各測定器１２が測定を行う時刻である測定時刻を各測定器１２に送信するとともに、各測定器１２が測定した測定データを各測定器１２から受信可能に構成されている。また、親機１１は、各測定器１２から受信した測定データを保存するとともに、測定データの表示や、位相解析などの各種のデータ解析ができるよう構成されている。

図２に示すように、各測定器１２は、内部時計２１と測定手段２２と送受信手段２３と連結同期用コネクタ２４と制御部２５とを有している。内部時計２１は、内蔵された高精度の発振器２１ａにより動作する時計から成り、制御部２５に接続されている。内部時計２１は、発振周波数が１０ＭＨｚの発振器２１ａを内蔵している。また、内部時計２１は、一定の時間毎に時刻を補正する時刻補正手段２１ｂを有している。

測定手段２２は、三相交流電流および単相交流電流を測定可能な電流測定部２２ａと、三相交流電圧および単相交流電圧を測定可能な電圧測定部２２ｂとを有している。電流測定部２２ａは、第一相（Ｒ）、第二相（Ｓ）、第三相（Ｔ）、第四相（Ｎ）を測定し、電圧測定部２２ｂは、Ｒ−Ｎ，Ｓ−Ｎ，Ｔ−Ｎ，Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒを測定するよう構成されている。電流測定部２２ａおよび電圧測定部２２ｂは、Ａ／Ｄコンバータ２２ｃを介して制御部２５に接続されている。

送受信手段２３は、パネルコンピュータから成り、制御部２５に接続されている。送受信手段２３は、ＵＳＢインターフェースを介して無線ＬＡＮやＰＨＳを接続可能であり、接続された無線ＬＡＮやＰＨＳを利用して、親機１１との間で信号を送受信可能になっている。連結同期用コネクタ２４は、内部時計２１と制御部２５とに接続され、専用ケーブルを接続可能になっている。各測定器１２は、専用ケーブルの両端をそれぞれの連結同期用コネクタ２４に接続して、互いに連結可能になっている。

制御部２５は、ＣＰＵボードから成り、内部時計２１、測定手段２２および送受信手段２３を制御可能になっている。制御部２５は、送受信手段２３を介して親機１１からの測定時刻を受信し、内部時計２１がその指定された測定時刻になったとき、測定手段２２に電流や電圧を測定させ、その測定データを送受信手段２３を介して親機１１に送信するよう構成されている。また、制御部２５は、ＲＳ−２３２Ｃを介してＧＰＳレシーバに接続可能に構成されている。同様に、制御部２５は、ＧＰＳレシーバから出力される１ｐｕｌｓｅ／ｓｅｃの信号を入力可能に構成されている。

［内部時計の時刻補正メカニズム］
時刻補正手段２１ｂは、以下のようにして内部時計２１の時刻を補正するようになっている。
内部時計２１に内蔵された高精度の発振器２１ａとして、発振周波数が１０ＭＨｚの発振器「ＯＣＸＯ８６６３（オシロクオーツ社製）」を使用する場合を考える。なお、この発振器２１ａの周波数安定性は、６×１０^−１０である。ＧＰＳを利用して内部時計２１の補正を行うときには、発振器２１ａの実際の発振周波数を、できる限り１０ＭＨｚに近い値にしておく必要がある。

発振器２１ａの実際の発振周波数は、いかに調整しても、目標とする発振周波数の１０ＭＨｚから僅かにずれる。例えば、発振器２１ａの実際の発振周波数が、１０，０００，０００．１２Ｈｚのとき、表１に示すように、１時間（３６００秒）経過後の時刻誤差は４３．２μｓｅｃとなる。また、１０，０００，０００．０１Ｈｚのときの１時間（３６００秒）経過後の時刻誤差は３．６μｓｅｃとなる。このことから、高精度同時測定に必要な１時間当たりの誤差を１０μｓｅｃ以下とするためには、発振周波数は少数点以下２桁まで合わせる必要があることがわかる。これを周波数カウンタを利用した周波数調整方法により行うためには、９桁の周波数カウンタが必要である。しかし、９桁の周波数カウンタは市販されていないため、周波数カウンタを利用した通常の周波数調整方法を行うことはできない。

そこで、時刻補正手段２１ｂは、発振器２１ａの発振周波数を正確に合わせる方法ではなく、発振周波数の少数点以下２桁が整数になる、例えば１００秒に１回、発振器２１ａの実際の発振周波数に合わせて、時刻を補正するよう構成されている。以下，補正時間が１００秒の場合を説明する。１００秒に１回補正を行うことにより、少数点以下２桁を整数（表１の経過時間１００秒のパルス数を参照）として扱うことができ、補正が容易となる。

図３に示すように、時刻補正手段２１ｂは、発振器２１ａの出力パルスをカウントし、１パルス毎秒（１Ｐ／ｓｅｃ）のパルスを生成する回路から成っている。図３中のＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３はパルスカウンタであり、Ｎ_１は目標とする発振周波数（１０ＭＨｚ）に対応するパルス数で１０^７、Ｎ_２は実際の発振周波数が１０，０００，０００．１２Ｈｚのとき、１０^７＋１２と設定し、Ｎ_３は１００秒毎に補正を行うため１００とする。すなわち，発振器の実際の発振周波数が１０，０００，０００．１２Ｈｚと測定（後述）されたとき，内部時計は１００秒当たり１２パルス（１．２μsec）分進む。よって、１００秒の内９９回は１０^７個のパルスで１秒とし、残り１回では１０^７＋１２カウントで１秒とカウントすることにより１０^７×９９＋１０^７＋１２＝１０^９＋１２カウントとなり補正することができる。つまり、１０^７＋１２カウントで１秒とカウントすることは内部時計を１２パルス（１．２μsec）分遅らせることになる。

図３に示すように、Ｃ_３の出力電圧は、Ｃ_１のパルス出力を１００回カウントしたときのみ、電圧が高い「Ｈ（ハイレベル）」となり、その後、電圧が低い「Ｌ（ローレベル）」となる。ここで、ＡＮＤ回路は、入力が「Ｈ」同士のときのみ、出力が「Ｈ」となる。このため、Ｃ_３の出力が「Ｌ」のとき、ＮＯＴ回路３３によりＡＮＤ回路３１ａの入力が「Ｈ」、ＡＮＤ回路３１ｂの入力が「Ｌ」となるため、ＡＮＤ回路３１ａの出力が「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路３２にはＣ_１の出力が入力される。また、Ｃ_３の出力が「Ｈ」のとき、ＮＯＴ回路３３によりＡＮＤ回路３１ａの入力が「Ｌ」、ＡＮＤ回路３１ｂの入力が「Ｈ」となるため、ＡＮＤ回路３１ｂの出力が「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路３２にはＡＮＤ回路３１ｂを通してＣ_２の出力が入力される。すなわち、１回目〜９９回目まではＣ_１の出力でパルスが生成され、１００回目のときだけ、Ｃ_２の出力でパルスが生成される。

これにより、時刻補正手段２１ｂは、１〜９９秒までは、発振周波数Ｎ_１＝１０^７で時間を刻み（パルスをカウント）、１００秒目に、Ｎ_２＝１０^７＋１２で時間を刻む（パルスをカウント）こととなり、１００秒間の実際の発振器２１ａのパルス数「１０^９＋１２」をカウントする。そして、実際にカウントされた発振器２１ａの１００秒間のパルス数「１０^９＋１２」と、目標とする発振周波数Ｎ_１＝１０^７と１００秒との積「１０^９」との差であるカウント数「１２」を、１００秒に１回、積「１０^９」に加える。すなわち、０．１２Ｈｚ周波数が高いので補正をしないと内部時計は進むから，この分１２カウント余分に数えて内部時計を遅らせる。逆に、発振器２１aの実際の発振周波数が目標とする発振周波数よりも少ない場合は、補正をしないと内部時計は遅れるから数えるカウント数を少なくして内部時計を進ませる。このように、時刻補正手段２１ｂは、１００秒に１回、発振器２１ａの実際のパルス数「１０^９＋１２」に合わせ、内部時計２１の時刻を補正するようになっている。

なお、図３に示すように、時刻補正手段２１ｂは、Ｃ_１とＣ_２のカウントがズレたり、そのズレが蓄積されたりするのを防ぐよう、ＯＲゲート回路３２がパルスを生成するたび（１秒毎）に、Ｃ_１およびＣ_２のカウントをリセット（ｒｅｓｅｔ）して、再び１からカウントを始めるようになっている。また、Ｃ_３も、１００回カウントして「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路３２がパルスを生成した後にリセットされ、再び１からカウントを始めるようになっている。

ここで、Ｎ_１は１０^７の値で固定であるが、Ｎ_２は発振器２１ａごとに異なる値であり、ＧＰＳを利用してあらかじめ求めておくことができる。すなわち、ＧＰＳの１ｐ／ｓｅｃの信号をゲート信号とし、１００秒当たりの発振器２１ａの出力パルスをカウントすることにより、Ｎ_２を求めることができる。発振器２１ａのパルスカウンタの回路構成例を、図４に示す。図４に示すように、７セグメントＬＥＤに表示された数値の下２桁の値により、その発振器２１ａのＮ_２の値（本例では１０^７＋１２）を決定できる。図４の回路は，発振器２１ａの出力パルスをＧＰＳの１ｐ／ｓｅｃのパルスをゲート信号として１００秒間カウントして停止する。そのとき，７セグメントＬＥＤに表示された値の下２桁によりＮ_２を決定する。すなわち、実際の発振周波数が１０，０００，０００．１２Ｈｚの場合には１，０００，０００，０１２と表示されるので，Ｎ２＝１０^７＋１２と決定できる。なお、時刻補正を行う時間間隔は、発振周波数の少数点以下が整数になる時間にすればよく、発振周波数の小数点以下２桁を合わせるためには、１００秒、２００秒、３００秒など、１００の倍数秒であればよい。なお、補正から次の補正までの間の時刻の誤差が小さくなるよう、時刻の補正は、１００秒〜３００秒毎に行われることが好ましい。

なお、上記の発振器「ＯＣＸＯ８６６３（オシロクオーツ社製）」は、周波数安定度が１０^−９であり、発振周波数の少数点３桁以下の値は不安定になるため、小数点以下２桁までの補正が最も適している。これに対し、ルビジウム発振器は、１０^−１０〜１０^−１１の周波数安定度を有しているため、小数点以下３〜４桁まで補正の効果が期待できる。この場合、小数点以下３桁で補正を行うには、１０００秒間隔で時刻の補正を行う必要がある。例えば、発振器２１ａの実際の発振周波数が、１０，０００，０００．１２３４Ｈｚのときの、所定の経過時間ごとのパルス数と、補正無しのとき、それぞれ１０秒間隔、１００秒間隔、１０００秒間隔で補正を行ったときの時刻誤差とをまとめ、表２に示す。また、このときの経過時間に対する時刻誤差の変化を、図５に示す。

表２および図５に示すように、１０秒間隔で補正したとき、補正無しの場合と比べると時刻誤差は小さくなるが、経過時間が大きくなるに従って、時刻誤差が蓄積されていくことがわかる。また、１００秒間隔で補正したとき、経過時間が大きくなるに従って、時刻誤差が僅かに蓄積されていくが、１０秒間隔で補正したときに比べると誤差の蓄積は非常に小さいことがわかる。なお、この１００秒間隔での補正が、図３に示す時刻補正手段２１ｂによる時刻誤差の変化を示している。また、１０００秒間隔で補正したとき、補正直後は１００秒間隔で補正したときよりも時刻誤差が小さくなるが、補正の１００〜２００秒後から補正直前までは、時刻誤差が非常に大きくなることがわかる。

［３段階補正による時刻補正メカニズム］
このことから、小数点以下３桁で補正を行うためには、１０００秒間隔で時刻の補正を行うだけでなく、１０００秒間隔で補正したときの、補正の所定時間経過後から補正直前までの時刻誤差をも小さくする必要がある。このため、その１０００秒の間の１００秒毎および／または１０秒毎にも時刻の補正を行うことが好ましい。１０秒毎、１００秒毎および１０００秒毎に補正を行う回路の一例を、図６に示す。

図６中の発振器ｆ_０の実際の発振周波数を１０，０００，０００．１２３４Ｈｚとする。また、Ｃ_１０、Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３、Ｃ_２１、Ｃ_２２、Ｃ_２３はパルスカウンタであり、Ｎ_１は目標とする発振周波数（１０ＭＨｚ）に対応するパルス数で１０^７、Ｎ_２は１０^７＋１、Ｎ_３は１０^７＋２＋１、Ｎ_４は１０^７＋３＋２＋１と設定する。すなわち、発振器の実際の発振周波数が１０，０００，０００．１２３４Ｈｚとしたとき、表２（「カウンタ出力値」および「補正無し」参照）に示すように、内部時計は１０秒当たり１パルス（０．１μsec）分進む。よって、１０秒の内９回は１０^７個のパルスで１秒とし、残り１回では１０^７＋１（＝Ｎ_２）カウントで１秒とカウントすることにより１０^７×９＋１０^７＋１＝１０^８＋１カウントとなり補正することができる。つまり、１０^７＋１カウントで１秒とカウントすることは内部時計を、１０秒毎に１パルス（０．１μsec）分遅らせることになる。

同様に、表２（「カウンタ出力値」および「補正無し」参照）に示すように、内部時計は１００秒当たり１２パルス（１．２μsec）分進む。しかし、１０秒毎に１パルス分ずつ遅れるよう補正されているため、実際には１００秒当たり１２−（１×１０）＝２パルス分進んでいる。よって、１００秒に１回だけ２パルス分遅らせればよい。この１００秒毎補正は、１０秒毎補正の１０回目と重なるため、実際には、２＋１＝３パルス分遅らせればよい。従って、１００秒の内９０回は１０^７個のパルスで１秒とし、９回は１０秒毎補正により１０^７＋１個のパルスで１秒とし、残りの１回で、１０^７＋２＋１（＝Ｎ_３）カウントで１秒とカウントすることにより、１０^７×９０＋（１０^７＋１）×９＋１０^７＋３＝１０^９＋１２カウントとなり補正することができる。つまり、１０^７＋３カウントで１秒とカウントすることは内部時計を、１００秒毎に３パルス（０．３μsec）分遅らせることになる。なお、この３パルスは、実際の発振周波数の少数第２位に対応する２パルスと、１０秒毎補正の１０回目の１パルスとを加えたものである。

同様に、表２（「カウンタ出力値」および「補正無し」参照）に示すように、内部時計は１０００秒当たり１２３パルス（１２．３μsec）分進む。しかし、１０秒毎に１パルス分ずつ、１００秒毎に３パルス分ずつ遅れるよう補正されているため、実際には１０００秒当たり１２３−（１×９０＋３×１０）＝３パルス分進んでいる。よって、１０００秒に１回だけ３パルス分遅らせればよい。この１０００秒毎補正は、１０秒毎補正の１００回目および１００秒毎補正の１０回目と重なるため、実際には、３＋２＋１＝６パルス分遅らせればよい。従って、１０００秒の内９００回は１０^７個のパルスで１秒とし、９０回は１０秒毎補正により１０^７＋１個のパルスで１秒とし、９回は１００秒補正により１０^７＋２＋１個のパルスで１秒とし、残りの１回で、１０^７＋３＋２＋１（＝Ｎ_４）カウントで１秒とカウントすることにより、１０^７×９００＋（１０^７＋１）×９０＋（１０^７＋３）×９＋１０^７＋６＝１０^１０＋１２３カウントとなり補正することができる。つまり、１０^７＋６カウントで１秒とカウントすることは内部時計を、１０００秒毎に６パルス（０．６μsec）分遅らせることになる。なお、この６パルスは、実際の発振周波数の少数第３位に対応する３パルスと、１００秒毎補正の１０回目の２パルスと、１０秒毎補正の１００回目の１パルスとを加えたものである。

図６に示す回路では、Ｃ_１０、Ｃ_１１、Ｃ_２１、ＡＮＤ回路４１ａ、４１ｂ、ＯＲ回路４２、ＮＯＴ回路４３ａで、１０秒毎補正の回路を成している。また、Ｃ_１０、Ｃ_１２、Ｃ_２２、ＡＮＤ回路４１ａ、４１ｃ、ＯＲ回路４２、ＮＯＴ回路４３ｂで、１００秒毎補正の回路を成している。また、Ｃ_１０、Ｃ_１３、Ｃ_２３、ＡＮＤ回路４１ａ、４１ｄ、ＯＲ回路４２、ＮＯＴ回路４３ｃで、１０００秒毎補正の回路を成している。これらの１０秒毎補正回路、１００秒毎補正回路および１０００秒毎補正回路は、それぞれが図３に示す回路と同様の構成を成しており、図３に示す回路と同様の動作を行うようになっている。なお、ＮＯＴ回路４３ｄ〜４３ｆは、１０秒毎補正回路、１００秒毎補正回路および１０００秒毎補正回路のうち少なくとも２つが同時に動作するのを防ぐよう設けられている。各ＡＮＤ回路４１ａ〜４１ｄは、入力が全て「Ｈ」のときのみ、出力が「Ｈ」となる。

１０秒毎補正回路では、Ｃ_２１の出力電圧は、Ｃ_１０のパルス出力を１０回カウントしたときのみ、電圧が高い「Ｈ（ハイレベル）」となり、その後、電圧が低い「Ｌ（ローレベル）」となる。このため、Ｃ_２１の出力が「Ｌ」のとき、ＮＯＴ回路４３ａによりＡＮＤ回路４１ａの入力が「Ｈ」、ＡＮＤ回路４１ｂの入力が「Ｌ」となるため、ＡＮＤ回路４１ａの出力が「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路４２にはＣ_１０の出力が入力される。また、Ｃ_２１の出力が「Ｈ」のとき、ＮＯＴ回路４３ａによりＡＮＤ回路４１ａの入力が「Ｌ」、ＡＮＤ回路４１ｂの入力が「Ｈ」となるため、ＡＮＤ回路４１ｂの出力が「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路４２にはＡＮＤ回路４１ｂを通してＣ_１１の出力が入力される。すなわち、１回目〜９回目まではＣ_１０の出力、Ｎ_１＝１０^７カウントでパルスが生成され、１０回目のときだけ、Ｃ_１１の出力、Ｎ_２＝１０^７＋１カウントでパルスが生成される。

１００秒補正回路および１０００秒補正回路は、１０秒補正回路と同様に動作するようになっている。すなわち、１００秒補正回路では、１回目〜９９回目まではＣ_１０の出力、Ｎ_１＝１０^７カウントでパルスが生成され、１００回目のときだけ、Ｃ_１２の出力、Ｎ_３＝１０^７＋２＋１カウントでパルスが生成される。また、１０００秒補正回路では、１回目〜９９９回目まではＣ_１０の出力、Ｎ_１＝１０^７カウントでパルスが生成され、１０００回目のときだけ、Ｃ_１３の出力、Ｎ_４＝１０^７＋３＋２＋１カウントでパルスが生成される。

なお、ＡＮＤ回路４１ｂの動作は、１００秒補正回路のＣ_２２の出力が「Ｌ」のとき、ＮＯＴ回路４３ｄによりＡＮＤ回路４１ｂの入力が「Ｈ」となり、１０００秒補正回路のＣ_２３の出力が「Ｌ」のとき、ＮＯＴ回路４３ｅによりＡＮＤ回路４１ｂの入力が「Ｈ」となるため、１０秒補正回路の動作に従う。しかし、１００秒補正回路のＣ_２２の出力が「Ｈ」のとき、または、１０００秒補正回路のＣ_２３の出力が「Ｈ」のとき、ＮＯＴ回路４３ｄまたは４３ｅによりＡＮＤ回路４１ｂに「Ｌ」が入力されるため、ＡＮＤ回路４１ｂの出力は、常に「Ｌ」となる。これにより、１００秒毎および１０００秒毎に補正を行うときには、１０秒補正ができないようになっている。同様に、ＡＮＤ回路４１ｃの動作は、１０００秒補正回路のＣ_２３の出力が「Ｌ」のとき、ＮＯＴ回路４３ｆによりＡＮＤ回路４１ｃの入力が「Ｈ」となるため、１００秒補正回路の動作に従う。しかし、１０００秒補正回路のＣ_２３の出力が「Ｈ」のとき、ＮＯＴ回路４３ｆによりＡＮＤ回路４１ｃに「Ｌ」が入力されるため、ＡＮＤ回路４１ｃの出力は、常に「Ｌ」となる。これにより、１０００秒毎に補正を行うときには、１００秒補正ができないようになっている。このため、図６に示す回路では、１０００秒毎補正のときには、１０００秒毎補正による補正量（３パルス）に、１０秒毎補正による補正量（１パルス）と１００秒毎補正による補正量（２パルス）とを加えた補正（６パルス）を行い、１００秒毎補正のときには、１００秒毎補正による補正量（２パルス）に、１０秒毎補正（１パルス）による補正量を加えた補正（３パルス）を行うよう構成されている。

こうして、図６に示す回路は、１０秒毎、１００秒毎および１０００秒毎に、内部時計の時刻を補正するようになっている。なお、図６に示すように、Ｃ_１０、Ｃ_１１、Ｃ_１２、Ｃ_１３のカウントがズレたり、そのズレが蓄積されたりするのを防ぐよう、ＯＲゲート回路４２がパルスを生成するたび（１秒毎）に、それぞれのカウントをリセット（ｒｅｓｅｔ）して、再び１からカウントを始めるようになっている。また、Ｃ_２１、Ｃ_２２、Ｃ_２３も、それぞれ「Ｈ」となり、ＯＲゲート回路４２がパルスを生成した後にリセットされ、再び１からカウントを始めるようになっている。

図６に示す回路により、１０秒間隔、１００秒間隔および１０００秒間隔の３段階で補正を行ったときの、経過時刻に対する時刻誤差の変化を、図７に示す。図７に示すように、３段階で補正を行った場合には、５０００秒経過後であっても、時刻誤差が最大で０．８μｓｅｃ程度であり、図５に示す１０秒間隔補正、１００秒間隔補正、１０００秒間隔補正のそれぞれの結果よりも、時刻誤差が顕著に小さくなっていることがわかる。このように、３段階で補正を行うことにより、周波数安定度が高いルビジウム発振器を用いて小数点以下３桁まで補正を行うことができ、非常に時刻精度の高い時計を得ることができる。

［複数点同時測定システムによる複数点同時測定方法の実施例］
本発明の実施の形態の複数点同時測定方法は、複数点同時測定システム１０により、発変電所において行われるＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験を好適に実施することができる。本発明の実施の形態の複数点同時測定方法では、複数点同時測定システム１０の各測定器１２をそれぞれ基準側測定点Ａおよび比較側測定点Ｂに設置し、親機１１を各測定器１２と無線通信可能な任意の場所に設置して測定が行われる。なお、通信手段として無線ＬＡＮを使用する場合には、親機１１と各測定器１２との間に無線ＬＡＮのアクセスポイントを設置してもよい。なお、以下の実施例では、図３に示す時刻補正手段２１ｂを用いて、内部時計２１を１００秒毎に補正している。

図８に示すように、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法では、まず、準備段階として、親機１１および各測定器１２の電源を入れる（ステップ１）。無線ＬＡＮのアクセスポイントを設置する場合には、そのアクセスポイントの電源も入れて通信を確認する（ステップ２，３）。ＧＰＳ電波を受信可能な場所に各測定器１２を移動させ、ＧＰＳレシーバを接続し、ＧＰＳにより内部時計２１の時刻を合わせることにより内部時計２１を同期させる（ステップ４）。なお、各測定器１２を近づけて専用ケーブルで接続し、内部時計２１を同期させてもよい。これにより、電源を切るまで、時刻補正手段２１ｂにより内部時計２１の時刻を一定の時間毎（好ましくは１００秒毎）に補正しつづける。無線ＬＡＮまたはＰＨＳによる、各測定器１２と親機１１との間の無線通信を確認する（ステップ５）。

次に、測定段階として、各測定器１２をそれぞれ基準側測定点Ａおよび比較側測定点Ｂに移動させ、電圧や電流を測定可能に、測定手段２２をＲ，Ｓ，Ｔ，Ｎの信号線に接続する（ステップ６）。親機１１の測定ボタンを押して測定を開始する（ステップ７）。親機１１は、測定ボタンを押した３分後の時間を測定時刻として設定し（ステップ８）、各測定器１２にその測定時刻を送信する（ステップ９）。各測定器１２は、親機１１から測定時刻を受信すると、測定レンジを設定し（ステップ１０）、内部時計２１が測定時刻になったとき、測定手段２２により電流や電圧を測定し（ステップ１１）、その測定データを親機１１に送信する（ステップ１２）。

親機１１は、各測定器１２から測定データを受信すると、その測定データを表示し（ステップ１３）、測定データを確認後、保存する（ステップ１４）。測定が終わったならば、各測定器１２を次の測定点に移動させて、ステップ６〜１４を繰り返す。また、全ての測定点での測定が終わったならば、親機１１および各測定器１２の電源を切り、全ての作業を終了する（ステップ１５）。こうして、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法は、複数点同時測定システム１０を使用して、ＶＣＴ組合せ試験や電圧突き合わせ試験を行うことができる。

本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、測定を行っている間、時刻補正手段２１ｂで内部時計２１の時刻を一定の時間毎（好ましくは１００秒毎）に補正しているため、内部時計２１を高精度に維持することができる。本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、内部時計２１に高精度な発振器２１ａを使用しているため、時刻補正手段２１ｂで補正しなくとも、１秒程度の短い時間では、内部時計２１の時刻と正確な時刻とのズレがほとんど生じない。しかしながら、１００秒程度の比較的長い時間をとると、内部時計２１の時刻と正確な時刻とのズレが大きくなるため、１００秒間に実際にカウントされた発振器２１ａのパルス数と、発振器２１ａの発振周波数１０ＭＨｚと１００秒との積との間に有意な差が生じる。本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、その生じた差を、１００秒毎に、発振器２１ａの発振周波数１０ＭＨｚと１００秒との積に加えることにより、正確な時刻とのズレを解消することができ、内部時計２１の時刻を補正することができる。

本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、各測定器１２に内蔵された内部時計２１が高精度に維持されるため、ＧＰＳ電波が受信できない場所であっても正確な時刻に測定を行うことができる。また、各測定器１２を移動させてＧＰＳ電波が受信できる場所で内部時計２１の時刻を合わせた後、ＧＰＳ電波が受信できない測定点に各測定器１２を移動させることにより、時刻情報をより高精度に維持した状態で測定を行うことができる。なお、各測定器１２は、ＧＰＳ電波が受信できない場所であっても正確な時刻に測定可能であるため、それぞれ独立した測定器として使用されてもよい。

本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、高精度に維持された内部時計２１が指定された時刻になったとき、各測定器１２の測定手段２２で電圧や電流を測定するため、高精度で同時性を確保することができる。また、各測定器１２をケーブル類で接続しておかなくとも内部時計２１の時刻に基づいて各測定器１２が測定を行うため、各測定点の距離が離れていても、容易に測定を行うことができる。このように、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、ケーブル類を接続したままでなくても、容易に高精度で同時性を確保することができる。また、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、測定データを親機１１に送信して保存するため、親機１１で集中して測定データの管理を行うことができる。

［内部時計に起因する位相誤差の確認試験］
図９に示す位相誤差測定回路を用いて、各測定器１２の内部時計２１に起因する位相誤差の測定を行った。図９に示す回路の電圧および電流は同位相となっているので、各測定器１２で測定される電圧（線間電圧を除く）、電流の位相はすべて等しくならなければならない。すなわち、位相差が０度からずれているものは全て誤差である。

試験は、以下の手順で行った。まず、各測定器１２および親機１１の電源を入れ、電源投入後約３０分経過した時点で各測定器１２をＧＰＳの電波を受信可能な屋外に持ち出し、内部時計２１の時刻を合わせて同期をとる。なお、これにより、内部時計２１は日本標準時に対して、±１μｓｅｃに校正される。同期後は、時刻補正手段２１ｂにより内部時計２１の時刻を一定の時間毎（１００秒毎）に補正しつづける。次に、図９に示す試験回路を構成し、測定時刻を同期時から１０分後として、親機１１から各測定器１２に送信し、各測定器１２で測定を行う。各測定器１２で測定された測定データを親機１１に送信して保存する。同様にして、測定時刻を同期時から２０分後、３０分後、１時間後、１．５時間後、２時間後、２．５時間後、３．５時間後、４．５時間後、５．５時間後にしてそれぞれ測定を行う。なお、試験電流は１Ａ、試験電圧は１００Ｖである。

測定結果のうち、電流位相の変化を図１０（ａ）に、電圧位相の変化を図１０（ｂ）に示す。また、各測定器１２による違いを分かりやすくするため、測定器毎に各相の平均を表したものをそれぞれ図１１（ａ）および（ｂ）に示す。なお、図１０および図１１では、一方の測定器を「Ａ」、他方の測定器を「Ｂ」として表している。また、図１０および図１１では、「Ａ」の測定器のＶｒｎを位相基準としている。

図１０および図１１に示すように、電流および電圧ともに、同期時刻からの時間経過に伴い、「Ｂ」の測定器の位相は、基準となる「Ａ」の測定器の位相に対してプラス側に変化していることが確認できる。内部時計２１に起因する位相誤差は、オフセット（経過時間が０のときの、０度からの位相のズレ）を取り除いたものである。オフセットを取り除いたときには、時間経過に伴って「Ａ」および「Ｂ」の各測定器間の位相差は増加し、５時間経過後には位相差は約０．７゜になっている。この場合、１時間当たりの位相差は０．１４°となり、時間誤差に換算すると、１時間当たり約８μｓｅｃとなる。このように、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０では、各測定器間の内部時計２１の１時間当たりの時間誤差が１０μｓｅｃ以下となり、非常に高精度で同期性が確保されているといえる。

なお、図１０および図１１に示すように、電圧と電流の位相変化の様相に違いがあるように見えるが、これは電流測定にはクランプセンサを用いているため、その個々のセンサ特性と、調整のばらつきによるものと推察される。

次に、各測定器１２の連結同期用コネクタ２４に専用ケーブルを接続し、各測定器１２を互いに連結して同期をとった場合について、同様の位相誤差の確認試験を行った。試験は、以下の手順で行った。まず、各測定器１２および親機１１の電源を入れ、電源投入後約３０分経過した時点で、各測定器１２を専用ケーブルで接続し、内部時計２１の同期をとる。同期後は、時刻補正手段２１ｂにより内部時計２１の時刻を一定の時間毎（１００秒毎）に補正しつづける。各測定器１２から専用ケーブルを外し、図９に示す試験回路を構成する。測定時刻を同期時から１０分後として、親機１１から各測定器１２に送信し、各測定器１２で測定を行う。各測定器１２で測定された測定データを親機１１に送信して保存する。同様にして、測定時刻を同期時から２０分後、３０分後、１時間後、１．５時間後、２時間後、２．５時間後、３．５時間後、４．５時間後、５．５時間後にしてそれぞれ測定を行う。なお、試験電流は１Ａ、試験電圧は１００Ｖである。

測定結果のうち、電流位相の変化を図１２（ａ）に、電圧位相の変化を図１２（ｂ）に示す。また、各測定器１２による違いを分かりやすくするため、測定器毎に各相の平均を表したものをそれぞれ図１３（ａ）および（ｂ）に示す。なお、図１２および図１３でも、一方の測定器を「Ａ」、他方の測定器を「Ｂ」として表している。また、図１２および図１３でも、「Ａ」の測定器のＶｒｎを位相基準としている。

図１２および図１３に示すように、同期時刻からの時間経過に伴い、「Ｂ」の測定器の位相は、基準となる「Ａ」の測定器の位相に対してプラス側に変化していることが確認できる。オフセットを取り除いたときには、時間経過に伴って「Ａ」および「Ｂ」の各測定器間の位相差は増加し、５時間経過後には位相差は約０．７゜になっている。この位相差の変化は、図１０および図１１に示すＧＰＳを利用して同期したときの結果と、ほぼ同じ傾向を示している。このように、本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、ＧＰＳを利用して同期をとる場合に限らず、専用ケーブルを利用して同期をとった場合であっても、非常に高精度で同期性を確保することができる。本発明の実施の形態の複数点同時測定方法および複数点同時測定システム１０は、各測定器１２を近づけて専用ケーブルを接続して同期をとった後、各測定器１２を測定点に移動させることにより、高精度で同時性を確保した状態で測定を行うことができる。

１０ 複数点同時測定システム
１１ 親機
１２ 測定器
２１ 内部時計
２１ａ 発振器
２１ｂ 時刻補正手段
２２ 測定手段
２２ａ 電流測定部
２２ｂ 電圧測定部
２２ｃ Ａ／Ｄコンバータ
２３ 送受信手段
２４ 連結同期用コネクタ
２５ 制御部
３１ａ ＡＮＤ回路
３１ｂ ＡＮＤ回路
３２ ＯＲゲート回路
３３ ＮＯＴ回路

Claims (5)

1. 複数の測定器と、各測定器との間で、互いに無線で信号を送受信可能に構成された親機とを有し、
   各測定器は、内蔵された発振器と該発振器の出力パルスをカウントするカウンターを含む時刻補正手段により動作する内部時計を有し、
   該内部時計は前記発振器が発振する実際の発振周波数に一定の時間を乗じたパルス数と目標とする発振周波数に前記一定の時間を乗じた積との差を、前記一定の時間毎に前記パルス数に加えることにより時刻を補正するよう構成されており、
   前記一定の時間は前記発振器の発振周波数の小数点以下によるパルス数が整数になる時間から成り、
   ＧＰＳ電波により、または各測定器を接続することにより各測定器の内部時計を合わせ、
   各測定器は、前記内部時計を合わせてから測定を終わるまでの間、前記一定の時間毎に前記内部時計の補正を行い続け、
   各測定器をそれぞれの測定点に設置し、
   前記親機から各測定器に測定時刻を送信し、
   前記内部時計が前記親機から送信された測定時刻になったとき、各測定器により所定の物理量を測定し、その測定データを各測定器から前記親機に送信することを
   特徴とする電気所の複数点同時測定方法。
2. 前記内部時計は、前記目標とする発振周波数が１０ ^Ｎ （Ｎは自然数）Ｈｚ、実際にカウントされた前記発振器の発振周波数が１０ ^Ｎ ＋０．１×ａ＋０．０１×ｂ Ｈｚ（ａ，ｂは１桁の整数）のとき、１００秒の内９９回を１０ ^Ｎ カウントで１秒とし、残り１回を１０ ^Ｎ ＋１０×ａ＋ｂカウントで１秒とすることにより、１００秒に１回、時刻を補正するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気所の複数点同時測定方法。
3. 前記内部時計は、前記目標とする発振周波数が１０ ^Ｎ （Ｎは自然数）Ｈｚ、実際にカウントされた前記発振器の発振周波数が１０ ^Ｎ ＋０．１×ａ＋０．０１×ｂ＋０．００１×ｃ Ｈｚ（ａ，ｂ，ｃは１桁の整数）のとき、１０秒の内９回を１０ ^Ｎ カウントで１秒とし、残り１回を１０秒毎補正として１０ ^Ｎ ＋ａカウントで１秒とし、前記１０秒毎補正の１０回目を１００秒毎補正として１０ ^Ｎ ＋ａ＋ｂカウントで１秒とし、前記１００秒毎補正の１０回目を１０００秒毎補正として１０ ^Ｎ ＋ａ＋ｂ＋ｃカウントで１秒とすることにより、１０秒毎、１００秒毎および１０００秒毎に時刻を補正するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載の電気所の複数点同時測定方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電気所の複数点同時測定方法に用いられることを特徴とする内部時計。
5. 請求項４記載の内部時計を有し、前記内部時計が指定された時刻になったとき、所定の物理量を測定する複数の測定器と、
   各測定器との間で、互いに無線で信号を送受信可能に構成された親機とを有し、
   前記親機は各測定器に測定時刻を送信するとともに、各測定器で測定された前記所定の物理量を各測定器から受信可能に構成され、
   各測定器は、前記内部時計が前記親機から送信された測定時刻になったとき、前記所定の物理量を測定して前記親機に送信するよう構成されていることを
   特徴とする電気所の複数点同時測定システム。