JP5858519B2 - 電子式変流器の誤差評価装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、前記規格には、前記評価試験手法のガイドラインが示されているものの、実際に前記評価試験手法を実施するために必要な技術は開示されておらず、その実施手法の一部に関連する提案がされるに留まっている(特許文献1参照)。
特に、前記規格のうちIEC60044−8及びIEC61850−9−2については、具体的な実施手法が提案されておらず、今後の開発に委ねられているのが現状である。
<1> 入力された基準クロックに基づき、1PPSのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、前記試験電流を変流して2次試験電流を発生させる参照変流器と、前記2次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、1つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてA/D変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきA/D変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、1つの前記パルス信号の立ち上がり時を0として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に0に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、イーサネット(登録商標)を介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、1つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。
<2> 前記サンプラーが、前記被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う前記<1>に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<3> 前記電流発生手段が前記信号発生手段から送信される前記パルス信号に基づき、前記パルス信号及び前記サンプルトリガー信号に同期した前記試験電流を発生させる前記<1>に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<4> 前記参照側周波数変換手段及び前記被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う前記<1>から<3>のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<5> 前記参照変流器、前記電流電圧変更手段及び前記サンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の前記参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する前記<1>から<4>のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<6> 前記参照側周波数変換手段、前記誤差補正手段、前記被検査サンプリング情報抽出手段、前記被検査側周波数変換手段及び前記誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される前記<5>に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<7> 前記パーソナルコンピュータが前記サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、前記イーサネット(登録商標)とのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、前記被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、前記マージングユニットで生成される前記パケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネット(登録商標)との前記ネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う前記<6>に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
<8> 前記パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのIPパケットのうち、前記サンプルバリューパケット以外のIPパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う前記<6>から<7>のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
本発明の第1の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図1を用いて説明する。
この電子式変流器の誤差評価装置は、信号発生手段としての2ch信号発生器2と、商用電源3を含む電流発生装置と、参照変流器6(CT6)と、電流電圧変換手段としてのシャント7と、電子式変流器8(ECT8)と、サンプラーとしてのデジタル電圧計11(DVM11)と、参照側周波数変換手段としての離散フーリエ変換器13(DFT13)と、誤差補正部15と、マージングユニット20(MU20)と、被検査サンプリング情報抽出手段として、ネットワークカード22(NIC22)、パケットフィルタ23及びサンプリングデータ抽出部25と、被検査側周波数変換手段としての高速フーリエ変換器27(FFT27)と、誤差算出手段としての電流誤差・位相誤差計算部30とを有して構成される。
この電子式変流器の誤差評価装置は、基準となる参照変流器6を含む参照側系列で算出した電流値及び位相値と、検査の対象となる電子式変流器8を含む被検査側系列で算出した電流値及び位相値とを比較し、電子式変流器8の誤差を評価することを基本的な構成とする。
先ず、(1)参照変流器6を含む参照側系列について説明する。
参照変流器6は、試験電流5を1次電流として、所定の変流比で変流された2次電流としての2次試験電流を発生させる。この参照変流器6としては、アナログタイプの変流器が用いられる。
該2次試験電流は、シャント7により参照電圧に変換される。
なお、離散フーリエ変換器13、誤差補正部15及び電流誤差・位相誤差計算部30における各制御は、パーソナルコンピュータの演算処理部により実施されることが好ましい。
電子式変流器8は、参照変流器6と異なり、試験電流5をファラデー効果などの様々な電流検出原理に基づき電圧信号に変換することができる。
この電子式変流器8は、誤差評価の試験対象とされ、本発明では、光ファイバ電流センサ方式の電子式変流器やロゴスキーコイル電流センサ方式の電子式変流器など、前記機能を有する電子式変流器を対象とすることができる。
なお、前記被検査サンプリング情報は、電子式変流器8及びマージングユニット20の少なくともいずれかに付属するA/D変換部により生成される。このときのサンプリングレートは、IEC61850−9−2に基づき、4kHz又は12.8kHzである。
そのため、デジタル電圧計11では、前記被検査サンプリング情報と同じくIEC61850−9−2で規定されたサンプリングレートでサンプリングデータが生成される必要がある。即ち、デジタル電圧計11と電子式変流器8との間で同じサンプリングレートを維持させておけば、両者の非同期サンプリングで発生するサンプリング誤差も同じとなり、最終的な誤差の比較計算上では、両者のサンプリング誤差を相殺させることができる。
本例では、前記被検査サンプリング情報抽出手段が、パーソナルコンピュータに実装されたネットワークカード22とパケットフィルタ23とサンプリングデータ抽出部25で構成される。
そのため、ネットワークカード22では、マージングユニット20で生成されるパケットデータ21のうち、SVパケット24の送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズするように制御される。
これにより、参照変流器6と比較した電子式変流器8の誤差を評価する。
電子式変流器8の電流誤差(振幅誤差)及び位相誤差を適切に評価するためには、参照変流器6による試験電流5の電流測定も同じ測定期間中に行わなければならない。
そのため、前記実施形態においては、1PPSのパルス信号10と、該パルス信号10のパルスタイミングと同期したサンプルトリガー信号9を用いて同時測定を行うように制御をしている。
しかしながら、この同時測定を実施するためには、更に、参照側系列で取得されるサンプリングデータ12と、被検査側系列で取得されるサンプリングデータ26とを比較可能なサンプリングタイミングで取得して測定を行う必要がある。
この様子を図2、図3を用いて説明する。
デジタル電圧計11では、マージングユニット20の測定スタート後、パルス信号10の最初のパルス信号の立ち上がり時まで、サンプリング動作を待機している。この最初のパルス信号の立ち上がり時に、パルス信号10と同期したサンプルトリガー信号9に基づき、サンプリング動作を開始するとともに、次のパルス信号の立ち上がり時にサンプリング動作を終了し、サンプリング情報(図2中の4,000個のサンプリング情報)を取得する。取得後は、次のサンプリング動作まで待機する。
ここでは、マージングユニット20とデジタル電圧計11のそれぞれで同じサンプリングレートが維持され、両者の各サンプリング情報を比較可能とされるが、更にマージングユニット20のサンプリング情報からデジタル電圧計11のサンプリング情報と比較すべきサンプリング情報を抽出するように制御する必要がある。
先ず、マージングユニット20からSVパケット24を含むパケットデータ21の送信が開始されると、ネットワークカード22がオープン状態に制御され、パケットフィルタ23のフィルタリングにより、不要なIPパケットが除去され、SVパケット24のみが取得される。この時、サンプリングデータ抽出部25では、SVパケット24を受信してサンプリング番号をチェックする。サンプリング番号は、マージングユニット20に送信されるパケット信号10に基づき、パルス立ち上がり時のサンプリング番号が「0」となるようナンバリングされている。
これにより、サンプリングデータ抽出部25で最初のサンプリング情報が保存されるタイミングと同時のタイミングで、デジタル電圧計11で最初のサンプリング情報が取得され、以降のサンプリング情報も同タイミングで取得、保存される。
これにより、パルス信号10の1つのパルス信号の立ち上がり時から次の立ち上がり時までのタイミングで、同期されたサンプリング情報が、デジタル電圧計11とサンプリングデータ抽出部25のそれぞれで取得、保存される。
測定の終了が選択されると、マージングユニット20のSVパケット24の送信がストップされる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図5を用いて説明する。
第2の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置においては、前記第1の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と異なり、試験電流まで、信号発生手段から発生される1PPSのパルス信号と同期させるように構成されている。
即ち、信号発生手段を3ch信号発生器2’で構成して、パルス信号10と同期させた試験電流信号3’を発生させ、この試験電流信号3’を電流アンプ4’(V/Iアンプ4’)で増幅させて試験電流5とする。なお、これ以外の構成は、前記第1の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と同様であるため、説明を省略する。また、第2の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置を同期試験電流型の誤差測定装置と呼ぶ。
したがって、第1の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差評価装置では、周波数変動の影響を相殺するために参照側と被検査側のサンプリング周波数を同一にする必要があったが、第2の実施形態に係る同期試験電流型の誤差測定装置ではその必要がなくなり、それぞれ異なるサンプリング周波数でのサンプリングが可能である。
なお、本明細書では、第1の実施形態及び第2の実施形態に基づき、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を説明したが、本発明の技術的思想に則る限り、このほかの手段を適宜採用して、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を構成することができる。
Claims (8)
- 入力された基準クロックに基づき、1PPSのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、
交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、
前記試験電流を変流して2次試験電流を発生させる参照変流器と、
前記2次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、
1つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてA/D変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、
前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、
前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、
前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきA/D変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、1つの前記パルス信号の立ち上がり時を0として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に0に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、
イーサネット(登録商標)を介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、1つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、
前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、
前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、
を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。 - 前記サンプラーが、前記被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う請求項1に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
- 前記電流発生手段が前記信号発生手段から送信される前記パルス信号に基づき、前記パルス信号及び前記サンプルトリガー信号に同期した前記試験電流を発生させる請求項1に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
- 前記参照側周波数変換手段及び前記被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う請求項1から3のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
- 前記参照変流器、前記電流電圧変更手段及び前記サンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の前記参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する請求項1から4のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
- 前記参照側周波数変換手段、前記誤差補正手段、前記被検査サンプリング情報抽出手段、前記被検査側周波数変換手段及び前記誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される請求項5に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
- 前記パーソナルコンピュータが前記サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、前記イーサネット(登録商標)とのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、
前記被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、前記マージングユニットで生成される前記パケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネット(登録商標)との前記ネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う請求項6に記載の電子式変流器の誤差評価装置。 - 前記パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、
該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのIPパケットのうち、前記サンプルバリューパケット以外のIPパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う請求項6から7のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
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