JP6033030B2 - Electric quantity measuring device, electric quantity measuring method, insulation monitoring device and impedance measuring device using these devices and methods - Google Patents

Electric quantity measuring device, electric quantity measuring method, insulation monitoring device and impedance measuring device using these devices and methods Download PDF

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Description

本発明は、電気量測定装置、電気量測定方法、絶縁監視装置およびインピーダンス測定装置に関する。   The present invention relates to an electric quantity measuring device, an electric quantity measuring method, an insulation monitoring device, and an impedance measuring device.

近年、電力系統内の潮流が複雑化するにつれ、信頼性および品質の高い電力の供給が要求されるようになっており、特に、電力系統の電気量(交流電気量)を測定する交流電気量測定装置の性能向上の必要性は、ますます高くなっている。   In recent years, as the power flow in the power system has become more complex, it has become necessary to supply power with high reliability and quality, and in particular, the amount of AC electricity that measures the amount of electricity in the power system (AC electricity amount). The need for improved performance of measuring devices is increasing.

従来、この種の交流電気量測定装置としては、例えば下記特許文献1,2に示されたものがある。特許文献1(広域保護制御計測システム)および特許文献2(保護制御計測システム)では、位相角の変化成分(微分成分)を定格周波数(50Hzまたは60Hz)からの変化分として実系統の周波数を求める手法を開示している。   Conventionally, as this type of alternating current electric quantity measuring device, for example, there are those shown in Patent Documents 1 and 2 below. In patent document 1 (wide area protection control measurement system) and patent document 2 (protection control measurement system), the frequency of the actual system is obtained with the change component (differential component) of the phase angle as the change from the rated frequency (50 Hz or 60 Hz). The method is disclosed.

これらの文献では、実系統の周波数を求める計算式として、次式を開示しているが、これらの計算式は、下記非特許文献1が提示する計算式でもある。   In these documents, the following formulas are disclosed as formulas for obtaining the frequency of the actual system, but these formulas are also formulas presented by Non-Patent Document 1 below.

2πΔf=dφ/dt
f(Hz)=60+Δf
2πΔf = dφ / dt
f (Hz) = 60 + Δf

なお、下記特許文献3は、本願発明者による先願特許発明であり、この発明の内容については適宜後述する。   The following Patent Document 3 is a prior patent invention by the inventor of the present application, and the contents of this invention will be described later as appropriate.

特開2009−65766号公報JP 2009-65766 A 特開2009−71637号公報JP 2009-71637 A 特許第4874438号公報Japanese Patent No. 4874438

“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30,IEEE Std C37.118−2005.“IEEE Standard for Synchrophasors for Power Systems” page 30, IEEE Std C37.118-2005.

上記のように、特許文献1,2および非特許文献1に示される手法は、位相角の変化成分を微分計算によって求める手法である。しかしながら、実系統の周波数瞬時値の変化は頻繁かつ複雑であり、微分計算は非常に不安定である。このため、例えば周波数測定に関し、充分な計算精度が得られないという課題があった。   As described above, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1 are methods for obtaining a phase angle change component by differential calculation. However, the change of the instantaneous frequency value of the actual system is frequent and complicated, and the differential calculation is very unstable. For this reason, for example, there has been a problem that sufficient calculation accuracy cannot be obtained for frequency measurement.

また、これらの手法は、定格周波数(50Hzまたは60Hz)を初期値として計算するため、計算の開始時において、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合には、測定誤差が生じることになり、系統定格周波数からの外れ度合いが大きい場合には、測定誤差が非常に大きくなるという課題があった。   In addition, since these methods calculate the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) as an initial value, a measurement error occurs when the measurement target is operating outside the system rated frequency at the start of the calculation. Thus, when the degree of deviation from the system rated frequency is large, there is a problem that the measurement error becomes very large.

一方、本願発明者は、交流電圧/交流電流の対称性を発見し、対称性理論の群論を交流システムに導入する提案を行い、日本国にて特許登録がなされている(上記特許文献3)。なお、この特許文献3では、交流電気量の測定手法を開示しているが、交流電気量のみならず、交流電気量に重畳する直流電気量を測定することも望まれている。   On the other hand, the inventor of the present application has discovered the symmetry of alternating voltage / alternating current, has made a proposal to introduce the group theory of symmetry theory into the alternating current system, and has been patent-registered in Japan (Patent Document 3). . In addition, in this patent document 3, although the measuring method of alternating current electric quantity is disclosed, it is desired to measure not only the alternating current electric quantity but also the direct current electric quantity superimposed on the alternating current electric quantity.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても、高精度な電気量(交流電気量および直流電気量)の測定を可能とする電気量測定装置および電気量測定方法を提供すると共に、これらの装置および方法を利用した絶縁監視装置ならびにインピーダンス測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and even when the object to be measured is operating outside the system rated frequency, highly accurate measurement of electric quantity (AC electric quantity and DC electric quantity) is performed. It is an object of the present invention to provide an electrical quantity measuring device and an electrical quantity measuring method that enable the above, and to provide an insulation monitoring device and an impedance measuring device using these devices and methods.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出する周波数係数算出部と、前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データおよび3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における第1の差分電圧瞬時値と中間時刻における第1の差分電流瞬時値との第1積から、前記中間時刻よりも進み側の第2の差分電圧瞬時値と遅れ側の第2の差分電流瞬時値との第2積と、前記中間時刻よりも遅れ側の第3の差分電圧瞬時値と進み側の第3の差分電流瞬時値との第3積との平均値を差し引いた値をゲージ差分有効電力として算出するゲージ差分有効電力算出部と、前記周波数係数および前記ゲージ差分有効電力に基づいて前記系統の有効電力を算出する有効電力算出部と、を備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides the first sampling from the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. 3 representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted at a second sampling frequency that is smaller than the frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage. Based on the differential voltage instantaneous value data of the point and the three differential current instantaneous value data corresponding to the three differential voltage instantaneous value data, the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is A frequency coefficient calculation unit that calculates a cosine function value of a rotational phase angle rotated on a complex plane during one cycle of two sampling frequencies as a frequency coefficient; Of the three differential voltage instantaneous value data and the three differential current instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the first differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the first differential current instantaneous at the intermediate time A second product of the second differential voltage instantaneous value on the advance side of the intermediate time and the second differential current instantaneous value on the delay side of the intermediate time, and a second product of the delay side of the intermediate time. A gauge difference active power calculation unit that calculates a value obtained by subtracting an average value of the third product of the difference voltage instantaneous value of 3 and the third product of the third difference current instantaneous value on the leading side as the gauge difference active power; An active power calculation unit that calculates the active power of the grid based on the gauge differential active power.

この発明によれば、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても高精度な電気量の測定が可能になるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to measure a quantity of electricity with high accuracy even when the measurement target is operating outside the system rated frequency.

図1は、回転位相角とリアルタイム周波数との間の対称性を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the symmetry between the rotational phase angle and the real-time frequency. 図2−1は、複素平面上のゲージ電力群を示す図(時間空間ベクトル図)である。FIG. 2A is a diagram (time-space vector diagram) illustrating a group of gauge powers on a complex plane. 図2−2は、ゲージ電力群のベクトル乗積要素を複素平面上に示した図(ベクトル乗積空間図)である。FIG. 2-2 is a diagram (vector product space diagram) showing the vector product elements of the gauge power group on the complex plane. 図2−3は、ゲージサンプリング周期Tとデータ収集サンプリング周期T1との関係を説明する図である。FIG. 2-3 is a diagram for explaining the relationship between the gauge sampling period T and the data collection sampling period T 1 . 図2−4は、ゲージ電力群を用いて求められる不変量に関する特性図である。FIG. 2-4 is a characteristic diagram regarding an invariant obtained using a gauge power group. 図2−5は、複素平面上の回転電力群を示す図である。FIG. 2-5 is a diagram illustrating a rotational power group on a complex plane. 図2−6は、回転電力群のベクトル乗積要素を複素平面上に表した図である。FIG. 2-6 is a diagram illustrating a vector product element of the rotational power group on a complex plane. 図2−7は、複素平面上のゲージ差分電力群を示す図である。FIG. 2-7 is a diagram illustrating a gauge differential power group on a complex plane. 図2−8は、ゲージ差分電力群のベクトル乗積要素を複素平面上に表した図である。FIG. 2-8 is a diagram illustrating vector product elements of the gauge differential power group on a complex plane. 図2−9は、複素平面上の回転差分電力群を示す図である。FIG. 2-9 is a diagram illustrating a rotational difference power group on the complex plane. 図2−10は、回転差分電力群のベクトル乗積要素を複素平面上に表した図である。FIG. 2-10 is a diagram showing the vector product elements of the rotational difference power group on the complex plane. 図2−11は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける有効電力の周波数ゲイン特性図である。FIG. 2-11 is a frequency gain characteristic diagram of active power at a gauge sampling frequency of 200 Hz. 図2−12は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける無効電力の周波数ゲイン特性図である。FIG. 2-12 is a frequency gain characteristic diagram of reactive power at a gauge sampling frequency of 200 Hz. 図2−13は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける電圧電流間位相角の周波数ゲイン特性図である。FIG. 2-13 is a frequency gain characteristic diagram of the phase angle between voltage and current at a gauge sampling frequency of 200 Hz. 図3−1は、実施の形態1に係る絶縁監視装置における処理の概念を説明するための図である。FIG. 3A is a diagram for explaining a concept of processing in the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment. 図3−2は、実施の形態1に係る絶縁監視装置の機能構成を示す図である。FIG. 3-2 is a diagram illustrating a functional configuration of the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment. 図3−3は、実施の形態1の絶縁監視装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 3-3 is a flowchart illustrating a process flow in the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment. 図3−4は、本シミュレーションにおける電圧瞬時値波形を示す図である。FIG. 3-4 is a diagram illustrating a voltage instantaneous value waveform in the present simulation. 図3−5は、本シミュレーションにおける電流瞬時値波形を示す図である。FIG. 3-5 is a diagram illustrating an instantaneous current value waveform in this simulation. 図3−6は、本シミュレーションにおける周波数係数の測定結果を示す図である。3-6 is a figure which shows the measurement result of the frequency coefficient in this simulation. 図3−7は、本シミュレーションにおけるゲージ差分有効電力の測定結果を示す図である。3-7 is a figure which shows the measurement result of the gauge difference active power in this simulation. 図3−8は、本シミュレーションにおけるゲージ差分無効電力の計算結果を示す図である。3-8 is a figure which shows the calculation result of the gauge difference reactive power in this simulation. 図3−9は、本シミュレーションにおける電圧電流間位相角の測定結果を示す図である。3-9 is a figure which shows the measurement result of the voltage-current phase angle in this simulation. 図4−1は、実施の形態2に係るインピーダンス測定装置の機能構成を示す図である。FIG. 4-1 is a diagram illustrating a functional configuration of the impedance measuring apparatus according to the second embodiment. 図4−2は、実施の形態2のインピーダンス測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 4-2 is a flowchart of a process flow in the impedance measuring apparatus according to the second embodiment. 図4−3は、本シミュレーションにおける電圧瞬時値波形を示す図である。FIG. 4-3 is a diagram illustrating a voltage instantaneous value waveform in this simulation. 図4−4は、本シミュレーションにおける電流瞬時値およびゲージ差分電流の各波形を示す図である。FIGS. 4-4 is a figure which shows each waveform of the electric current instantaneous value and gauge difference electric current in this simulation. 図4−5は、本シミュレーションにおける周波数係数の測定結果を示す図である。4-5 is a figure which shows the measurement result of the frequency coefficient in this simulation. 図4−6は、本シミュレーションにおける回転位相角の測定結果を示す図である。4-6 is a figure which shows the measurement result of the rotation phase angle in this simulation. 図4−7は、本シミュレーションにおける有効電力の測定結果を示す図である。4-7 is a figure which shows the measurement result of the active power in this simulation. 図4−8は、本シミュレーションにおける無効電力の測定結果を示す図である。4-8 is a figure which shows the measurement result of the reactive power in this simulation. 図4−9は、本シミュレーションにおける抵抗値の測定結果を示す図である。4-9 is a figure which shows the measurement result of the resistance value in this simulation. 図4−10は、本シミュレーションにおけるインダクタンスの測定結果を示す図である。4-10 is a figure which shows the measurement result of the inductance in this simulation.

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る電気量測定装置および電気量測定方法ならびに、これらの装置および方法を利用した絶縁監視装置およびインピーダンス測定装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an electrical quantity measuring device and an electrical quantity measuring method according to an embodiment of the present invention, and an insulation monitoring device and an impedance measuring device using these devices and methods will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

(用語の意味)
まず、本実施の形態に係る電気量測定装置および電気量測定方法を説明するにあたり、本願明細書で使用する用語について説明する。
(Meaning of terms)
First, terms used in the specification of the present application will be described in describing the electric quantity measuring device and the electric quantity measuring method according to the present embodiment.

・複素数:実数a,bと虚数単位jを用いてa+jbの形で表される数である。電気工学ではiが電流符号であるため、虚数単位はj=√(−1)で表す。本願では複素数を用いて、回転ベクトルを表現する。
・複素平面:複素数を2次元平面上の点とし、実部(Re)を横軸に、虚部(Im)を縦軸にとった直角座標で複素数を表す平面である。
・回転ベクトル:電力系統の電気量(電圧あるいは電流)に関する複素平面上で反時計回りに回転するベクトルである。回転ベクトルの実数部は瞬時値である。
・差分回転ベクトル:サンプリング周波数1サイクル前後2点の回転ベクトルの差分ベクトルである。差分回転ベクトルの実数部はサンプリング周波数1サイクル前後2点の瞬時値の差分である。
・対称群:複素平面上で回転している対称性を有するグループである。
・不変量:対称群が回転した前後において、変化しないパラメータである。本願における不変量には、回転位相角、周波数係数、ゲージ電圧、ゲージ差分電圧、ゲージ有効電力、ゲージ無効電力、ゲージ差分有効電力、ゲージ差分無効電力などがある。なお、不変量が分かれば、対称群の特性も分かる。
・ベクトル群表:対称群における所定のメンバー(ベクトル変数)同士の積(掛け算)で表される表(テーブル)である。対称群の不変量を調べるためのロードマップになる。
・実数群表:対称群における所定のメンバー(実数変数)同士の積(掛け算)で表される表(テーブル)である。
・リアルタイム周波数:電力系統における現実の周波数である。この実周波数は、電力系統が安定であっても、定格周波数の近傍で微妙に変動している。本願において、リアルタイム周波数はfで表現する。リアルタイム周波数fの単位はヘルツ(Hz)である。また、電気回路等における角周波数ωは、ω=2πfで表され、その単位は(rad/s)である。
・データ収集サンプリング周波数:データ収集時のサンプリング周波数(第1のサンプリング周波数)であり、記号fで表す。このデータ収集サンプリング周波数fは、高いほうが精度がよい。なお、下述のゲージサンプリング周期Tと同様にデータ収集サンプリング周期Tは、データ収集サンプリング周波数fの逆数として、T=1/fで表される。
・ゲージサンプリング周波数:ゲージ対称群の計算に使用されるサンプリング周波数(第2のサンプリング周波数)であり、記号fで表す。よって、ゲージサンプリング周期Tは、ゲージサンプリング周波数fの逆数として、T=1/fで表される。なお、T,Tの間には、T>Tの関係がある。
・系統周波数:基本的には、電力系統における定格周波数を意味し、50Hz、60Hzの2種類がある。
・回転位相角:電圧回転ベクトル(単に「電圧ベクトル」と称する場合もある)あるいは電流回転ベクトル(単に「電流ベクトル」と称する場合もある)がゲージサンプリン周波数1サイクルの間に複素平面上で回転した位相角であり、αで表す。なお、回転位相角αは周波数依存量であり、後述のように、αが正数の場合には、α=2π(f/f)で計算し、αが負数の場合には、α=2π{(f/f)−1}で計算する。また、αが零の場合、ゲージサンプリング周波数fとリアルタイム周波数fとの間には、f=f/2の関係がある。
・周波数係数:回転位相角αの余弦関数値であり、fCで表す。本願の全てのゲージ対称群にはそれぞれの周波数係数の計算式がある。なお、周波数係数fCを対称性指標として利用すれば、交流であるかどうかの判別が可能となる。
・移動平均処理:所定数の直近データを用いて行う単純な平均処理である。なお、移動平均処理を行うことにより、測定誤差および相加性ガウス雑音の影響を小さくすることができる。
・ゲージ電圧群:時系列的に連続した3つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。なお、電圧以外の電流、電力(有効電力、無効電力)についても同様な対称群の概念が定義可能である。
・ゲージ電圧:ゲージ電圧群により計算される電圧不変量である。
・ゲージ差分電圧群:時系列的に連続した3つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分電圧:ゲージ差分電圧群により計算される差分電圧不変量である。
・回転電圧群:連続した2つの電圧ベクトルにより構成される対称群である。実測の電圧瞬時値は電圧ベクトルの実数部に相当する。
・回転差分電圧群:連続した2つの差分電圧ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ電力群:連続した3つの電圧ベクトルと連続した3つの電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ有効電力:ゲージ電力群のベクトル乗積空間図より知見される計算式により計算される有効電力(不変量)である。
・ゲージ無効電力:ゲージ電力群のベクトル乗積空間図より知見される計算式により計算される無効電力(不変量)である。
・ゲージ差分電力群:連続した3つの差分電圧ベクトルと連続した3つの差分電流ベクトルにより構成される対称群である。
・ゲージ差分有効電力:ゲージ差分電力群のベクトル乗積空間図より知見される計算式により計算される有効電力(不変量)である。
・ゲージ差分無効電力:ゲージ電力群のベクトル乗積空間図より知見される計算式により計算される無効電力(不変量)である。
・回転電力群:ゲージ電力群の構成メンバーである電圧ベクトルと電流ベクトルをそれぞれ1つ減らした電力群、すなわち連続した2つの電圧ベクトルと連続した2つの電流ベクトルにより構成される対称群である。
・回転差分電力群:ゲージ差分電力群の構成メンバーである差分電圧ベクトルと差分電流ベクトルをそれぞれ1つ減らした差分電力群、すなわち連続した2つの差分電圧ベクトルと連続した2つの差分電流ベクトルにより構成される対称群である。
・対称性の破れ:入力波形が純粋な正弦波から崩れること。振幅急変、位相急変、あるいは周波数急変により、入力波形の対称性が破れる。この対称性の破れを判定(検出)するための指標が対称性指標である。
Complex number: a number expressed in the form of a + jb using real numbers a and b and an imaginary unit j. In electrical engineering, since i is a current sign, the imaginary unit is represented by j = √ (−1). In the present application, a rotation vector is expressed using complex numbers.
Complex plane: a plane that represents a complex number in rectangular coordinates with a complex number as a point on a two-dimensional plane, a real part (Re) on the horizontal axis, and an imaginary part (Im) on the vertical axis.
Rotation vector: A vector that rotates counterclockwise on a complex plane related to the amount of electricity (voltage or current) of the power system. The real part of the rotation vector is an instantaneous value.
Differential rotation vector: A differential vector of two rotation vectors before and after one cycle of the sampling frequency. The real part of the differential rotation vector is the difference between the instantaneous values at two points around the sampling frequency of one cycle.
Symmetry group: a group having symmetry rotating on a complex plane.
Invariant: a parameter that does not change before and after the symmetry group rotates. Examples of the invariant in the present application include a rotational phase angle, a frequency coefficient, a gauge voltage, a gauge differential voltage, a gauge active power, a gauge reactive power, a gauge differential active power, and a gauge differential reactive power. If the invariants are known, the characteristics of the symmetric group can also be known.
Vector group table: A table (table) represented by the product (multiplication) of predetermined members (vector variables) in a symmetric group. This is a roadmap for examining invariants of symmetric groups.
Real group table: A table (table) represented by the product (multiplication) of predetermined members (real variables) in a symmetric group.
Real-time frequency: The actual frequency in the power system. This actual frequency slightly fluctuates in the vicinity of the rated frequency even when the power system is stable. In the present application, the real-time frequency is expressed by f. The unit of the real-time frequency f is hertz (Hz). In addition, the angular frequency ω in an electric circuit or the like is represented by ω = 2πf, and its unit is (rad / s).
Data collection Sampling frequency: a data collection time of the sampling frequency (first sampling frequency), represented by the symbol f 1. The data collection sampling frequency f 1 is higher is better accuracy. Similar to the gauge sampling period T described below, the data collection sampling period T 1 is represented by T 1 = 1 / f 1 as the reciprocal of the data collection sampling frequency f 1 .
Gauge sampling frequency: a sampling frequency (second sampling frequency) used for calculation of the gauge symmetry group, and represented by the symbol f S. Therefore, the gauge sampling period T is expressed as T = 1 / f S as the reciprocal of the gauge sampling frequency f S. Note that there is a relationship of T> T 1 between T and T 1 .
System frequency: Basically, it means the rated frequency in the power system, and there are two types, 50 Hz and 60 Hz.
Rotation phase angle: A voltage rotation vector (sometimes simply referred to as a “voltage vector”) or a current rotation vector (sometimes simply referred to as a “current vector”) rotates on a complex plane during one cycle of the gauge sample frequency. The phase angle is represented by α. Note that the rotational phase angle α is a frequency-dependent amount. As will be described later, when α is a positive number, α = 2π (f / f S ) is calculated, and when α is a negative number, α = Calculate with 2π {(f / f S ) −1}. When α is zero, there is a relationship of f = f S / 2 between the gauge sampling frequency f S and the real time frequency f.
Frequency coefficient: A cosine function value of the rotational phase angle α, expressed as f C. All gauge symmetry groups of the present application have respective frequency coefficient calculation formulas. Note that if the frequency coefficient f C is used as a symmetry index, it is possible to determine whether or not the current is AC.
Moving average process: A simple average process using a predetermined number of recent data. Note that the influence of measurement error and additive Gaussian noise can be reduced by performing the moving average process.
Gauge voltage group: A symmetric group composed of three voltage vectors continuous in time series. The same symmetrical group concept can be defined for currents other than voltage and power (active power and reactive power).
Gauge voltage: A voltage invariant calculated by the gauge voltage group.
Gauge differential voltage group: A symmetric group composed of three differential voltage vectors that are continuous in time series.
Gauge differential voltage: a differential voltage invariant calculated by a gauge differential voltage group.
Rotational voltage group: A symmetric group composed of two consecutive voltage vectors. The actually measured voltage instantaneous value corresponds to the real part of the voltage vector.
Rotational differential voltage group: A symmetrical group composed of two consecutive differential voltage vectors.
Gauge power group: A symmetric group composed of three consecutive voltage vectors and three consecutive current vectors.
Gauge active power: This is the active power (invariant) calculated by the formula found from the vector product space diagram of the gauge power group.
Gauge reactive power: Reactive power (invariant) calculated by a formula found from the vector product space diagram of the gauge power group.
Gauge differential power group: A symmetric group composed of three consecutive differential voltage vectors and three consecutive differential current vectors.
Gauge differential active power: Active power (invariant) calculated by a formula found from the vector product space diagram of the gauge differential power group.
Gauge differential reactive power: Reactive power (invariant) calculated by the formula found from the vector product space diagram of the gauge power group.
Rotational power group: A power group obtained by reducing the voltage vector and the current vector, which are constituent members of the gauge power group, by one, that is, a symmetric group composed of two consecutive voltage vectors and two consecutive current vectors.
Rotational differential power group: A differential power group in which the differential voltage vector and differential current vector, which are constituent members of the gauge differential power group, are each reduced by one, that is, composed of two consecutive differential voltage vectors and two consecutive differential current vectors Symmetry group.
-Broken symmetry: The input waveform is broken from a pure sine wave. The symmetry of the input waveform is broken by sudden amplitude change, sudden phase change, or sudden frequency change. An index for determining (detecting) this breaking of symmetry is a symmetry index.

(本発明の要旨)
本発明は、スマートグリッドの基本技術となる電気量測定装置に関する発明であり、その要旨の1つは、回転位相角を通じて周波数領域と瞬時値領域とを同時に扱うことにあり、より具体的には、交流電圧および交流電流ならびに、これらの交流電圧および交流電流に含まれる直流成分(直流電圧および直流電流)の構造を対称性の群でモデル化する点にある。従来理論では、周波数領域と時間領域で別々で解析を行っていたが、本発明では、上記で定義した複素平面上の各種対称群(ベクトル対称群)を用いて、周波数依存量(回転位相角、振幅、電圧電流間位相角、位相角差)と時間依存量(電圧電流瞬時値)の解析を同時に行う。
(Summary of the present invention)
The present invention is an invention relating to an electric quantity measuring device which is a basic technology of a smart grid, and one of the gist thereof is to handle a frequency domain and an instantaneous value domain simultaneously through a rotational phase angle, and more specifically, The structure of the AC voltage and AC current and the DC component (DC voltage and DC current) included in these AC voltage and AC current is modeled by a symmetry group. In the conventional theory, the analysis was performed separately in the frequency domain and the time domain, but in the present invention, the frequency dependence (rotation phase angle) is calculated using various symmetric groups (vector symmetric groups) on the complex plane defined above. , Amplitude, phase angle between voltage currents, phase angle difference) and time-dependent amount (voltage current instantaneous value) are analyzed simultaneously.

本発明の最上位の概念は、回転位相角とリアルタイム周波数との対称性である(図1参照)。本発明によれば、負値をとる回転位相角(以下「負数回転位相角」と称する)を導入することにより、ゲージサンプリング周波数に対応する全領域の周波数を測定することができる(従来手法では、サンプリング周波数(本発明ではゲージサンプリング周波数)の1/2以下の周波数のみを確定することができる)。つまり、本発明の対称群測定理論によれば、従来よりも測定範囲を2倍に拡大したことになる。   The top concept of the present invention is the symmetry between the rotational phase angle and the real-time frequency (see FIG. 1). According to the present invention, the frequency in the entire region corresponding to the gauge sampling frequency can be measured by introducing a rotation phase angle that takes a negative value (hereinafter referred to as “negative number rotation phase angle”) (in the conventional method, , Only a frequency less than half of the sampling frequency (in the present invention, the gauge sampling frequency) can be determined. That is, according to the symmetry group measurement theory of the present invention, the measurement range is doubled as compared with the prior art.

また、本発明の第2の要旨は、対称群のベクトル群表を生成し、ベクトル乗積空間で対称群の構造を調べ、それから同じ対称群の実数群表を生成し、具体的な不変量の計算式を導くことにある。ベクトル群表は対称群の不変量を調べるロードマップである。本願発明者は、これまでの出願において、ゲージ差分電圧群における周波数係数、ゲージ電圧などの各種不変量を見つけてきた。しかしながら、対称群の不変量は何個あり、また、それぞれの不変量の計算式はどのような構造になっているのかなど、一般的な答えを見いだせていなかった。   Further, the second gist of the present invention is to generate a vector group table of a symmetric group, examine a structure of the symmetric group in a vector product space, and then generate a real group table of the same symmetric group. It is to lead the calculation formula. A vector group table is a roadmap for examining invariants of symmetric groups. The inventor of the present application has found various invariants such as a frequency coefficient and a gauge voltage in the gauge differential voltage group in the previous applications. However, there was no general answer, such as how many invariants of the symmetric group, and how each invariant calculation formula is structured.

一方、本発明では、2種類の群表を提案することにより、これまでの不変量の上位の概念に相当する新たな不変量(新たに定義される不変量)を見いだすことができた。なお、本発明を具体的なアプリケーションに適用する場合には、リストされた不変量の中で実用的な不変量を選択すればよい。   On the other hand, in the present invention, by proposing two types of group tables, a new invariant (a newly defined invariant) corresponding to the upper concept of the invariant can be found. When applying the present invention to a specific application, a practical invariant may be selected from the listed invariants.

また、本発明の第3の要旨は、ゲージサンプリング周波数とデータ収集サンプリング周波数とを分離させる手法を提案することにある。この手法を用いれば、高速かつ高精度な測定が可能となる。   The third gist of the present invention is to propose a method for separating the gauge sampling frequency and the data collection sampling frequency. If this method is used, high-speed and highly accurate measurement is possible.

さらに、本発明の第4の要旨は、交流電気量のみならず直流電気量を測定する手法を提案することにある。この特徴により、本発明においては、従来からの発明名称「交流電気量測定(方法)」を「電気量測定装置(方法)」に変更した。   Furthermore, the fourth gist of the present invention is to propose a method for measuring not only the AC electricity quantity but also the DC electricity quantity. Due to this feature, in the present invention, the conventional invention name “AC electric quantity measurement (method)” is changed to “electric quantity measuring device (method)”.

つぎに、本実施の形態に係る電気量測定装置および電気量測定方法を説明する。この説明にあたり、まず、本実施の形態の要旨を成す電気量測定手法の概念(アルゴリズム)について説明し、その後、この手法の適用装置である本実施の形態に係る電気量測定装置の構成および動作ならびに、これらの装置および手法を適用したアプリケーションとして、送電線などの電気設備の絶縁監視装置、電力およびインピーダンス測定装置および三相回路測定装置について説明する。なお、以下の説明において、アルファベットの小文字表記のうち、括弧付のもの(例えば“v(t)”)は、ベクトルを表し、括弧無しのもの(例えば“v2”)は、瞬時値を表すものとする。また、アルファベットの大文字表記(例えば“Vg”)は、実効値もしくは振幅値を表すものとする。 Next, an electric quantity measuring device and an electric quantity measuring method according to the present embodiment will be described. In this description, first, the concept (algorithm) of the electric quantity measurement technique forming the gist of the present embodiment will be described, and then the configuration and operation of the electric quantity measurement apparatus according to the present embodiment which is an application apparatus of this technique. In addition, as applications to which these devices and methods are applied, an insulation monitoring device for electric equipment such as a transmission line, a power and impedance measuring device, and a three-phase circuit measuring device will be described. In the following description, among lowercase letters in the alphabet, those with parentheses (for example, “v (t)”) represent vectors, and those without parentheses (for example, “v 2 ”) represent instantaneous values. Shall. In addition, the capital letter notation (for example, “V g ”) represents an effective value or an amplitude value.

(回転位相角とリアルタイム周波数の対称性)
図1は、回転位相角とリアルタイム周波数との間の対称性を説明するための図である。例えば、上記特許文献3などにおいては、次の関係式に基づいた計算手法を展開している。
(Symmetry of rotational phase angle and real-time frequency)
FIG. 1 is a diagram for explaining the symmetry between the rotational phase angle and the real-time frequency. For example, in Patent Document 3 and the like, a calculation method based on the following relational expression is developed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、fはリアルタイム周波数、fはゲージサンプリング周波数、αは回転位相角である。また、回転位相角αは零からπまでの正数であり、測定範囲もサンプリング定理の限界と同じであるゲージサンプリング周波数の1/2以下である。その後、本願発明者は、マイナスπから零までの負数回転位相角を導入すれば、次の関係式が真であることを知見した。 In the above equation, f is a real-time frequency, f S is a gauge sampling frequency, and α is a rotational phase angle. Further, the rotational phase angle α is a positive number from zero to π, and the measurement range is also ½ or less of the gauge sampling frequency which is the same as the limit of the sampling theorem. Thereafter, the present inventor has found that the following relational expression is true if a negative rotational phase angle from minus π to zero is introduced.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式より、図1に示すように、ゲージサンプリング周波数をミラーとし、回転位相角とリアルタイム周波数との間に1対1の対称関係を樹立させることができ、その結果として、サンプリング定理の計測範囲を倍増することが可能となる。このように、本願手法は、回転位相角を介し、周波数領域だけでなく瞬時値領域にも計算範囲を拡大している。これに対し、サンプリング定理は、フーリエ変換をベースにした周波数領域のみのアルゴリズムであると言うことができる。   From the above two formulas, as shown in FIG. 1, it is possible to establish a one-to-one symmetrical relationship between the rotation phase angle and the real-time frequency by using the gauge sampling frequency as a mirror, and as a result, measurement of the sampling theorem The range can be doubled. Thus, the method of the present application extends the calculation range not only in the frequency domain but also in the instantaneous value domain via the rotational phase angle. On the other hand, the sampling theorem can be said to be an algorithm only in the frequency domain based on the Fourier transform.

上記2式を纏めると、リアルタイム周波数を用いた回転位相角の表現式は以下の通りになる。   Summarizing the above two equations, the expression of the rotational phase angle using the real-time frequency is as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、正数の回転位相角(第1式)と負数の回転位相角(第2式)とが零に対して対称性を有していることがわかる。この式からも分かるように、本願の至るところの数式に対称性が存在している。対称性は、本願の指針である。   From the above equation, it can be seen that the positive rotation phase angle (first equation) and the negative rotation phase angle (second equation) are symmetrical with respect to zero. As can be seen from this equation, symmetry exists in the mathematical expressions throughout the present application. Symmetry is a guideline of the present application.

また、同様に、回転位相角を用いたリアルタイム周波数の表現式は以下の通りになる。   Similarly, the expression of the real-time frequency using the rotational phase angle is as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式から明らかなように、回転位相角が分かれば、リアルタイム周波数も分かる。更に、リアルタイム周波数が分かれば、対称群の計算により周波数補正機能を有する高精度の他の電気量測定も可能となる。   As is clear from the above two equations, if the rotational phase angle is known, the real-time frequency can also be known. Furthermore, if the real-time frequency is known, it is possible to perform other highly accurate electric quantity measurements having a frequency correction function by calculating the symmetry group.

以下に、幾つかの対称群を生成し、回転位相角と対称群の他の不変量を求め、各種電気量を測定する手法を提案する。   In the following, we propose a method to generate several symmetry groups, determine the rotational phase angle and other invariants of the symmetry group, and measure various electric quantities.

(複素平面上のゲージ電力群)
図2−1は、複素平面上のゲージ電力群を示す図である。図2−1に示される複素平面上の3個の電圧回転ベクトルは次式で表すことができる。
(Gauge power group on complex plane)
FIG. 2A is a diagram illustrating a gauge power group on a complex plane. Three voltage rotation vectors on the complex plane shown in FIG. 2A can be expressed by the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式は、ゲージ電圧群である。   The above equation is a gauge voltage group.

上式において、Vは交流電圧振幅、ωは回転角速度、Tはゲージサンプリング周波数の時間刻み幅、αはTにおける回転位相角(値域は−180度から+180度の間)、φは電圧電流位相角である。   In the above equation, V is the AC voltage amplitude, ω is the rotational angular velocity, T is the step size of the gauge sampling frequency, α is the rotational phase angle at T (range is between −180 degrees and +180 degrees), and φ is the voltage-current phase. It is a horn.

また、図2−1に示される複素平面上の3個の電流回転ベクトルは次式で表すことができる。   Also, the three current rotation vectors on the complex plane shown in FIG. 2A can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式は、ゲージ電流群である。   The above equation is a gauge current group.

上式において、Iは交流電流振幅であり、その他の記号は電圧回転ベクトルの項で説明した通りである。   In the above equation, I is the alternating current amplitude, and the other symbols are as described in the section of the voltage rotation vector.

図2−1において、両側2個の電圧回転ベクトルv(t),v1(t-2T)は、中間の電圧回転ベクトルv1(t-T)に対し、対称性を有している。また、両側2個の電流回転ベクトルi(t),i1(t-2T)は、中間の電流回転ベクトルi1(t-T)に対し、対称性を有している。更に、3個の電圧回転ベクトルのそれぞれと対応する3個の電流ベクトルのそれぞれとの間にも同一の電圧電流間位相角φを有するという対称性が存在する。更に、別の時間において、これら6個の回転ベクトル(3個の電圧回転ベクトルおよび3個の電流回転ベクトル)が回転し、別の場所にあっても、回転位相角αと電圧電流間位相角φは変化しない。この性質を回転不変性と称し、このような回転不変性の性質を有する6個の回転ベクトル(3個の電圧回転ベクトルおよび3個の電流回転ベクトル)の集合体(構造体)をケージ電力群と定義する。以上により、3個の電圧回転ベクトルはゲージ電圧群、3個の電流回転ベクトルはゲージ電流群であり、従って、ゲージ電力群はゲージ電圧群とゲージ電流群により構成されることが分かる。 In FIG. 2A, two voltage rotation vectors v 1 (t) and v 1 (t−2T) on both sides have symmetry with respect to an intermediate voltage rotation vector v 1 (tT). Also, the two current rotation vectors i 1 (t) and i 1 (t−2T) on both sides have symmetry with respect to the intermediate current rotation vector i 1 (tT). Further, there is a symmetry that the same voltage-current phase angle φ exists between each of the three voltage rotation vectors and each of the corresponding three current vectors. Further, at another time, these six rotation vectors (three voltage rotation vectors and three current rotation vectors) rotate, and even if they are in different places, the rotation phase angle α and the voltage-current phase angle φ does not change. This property is referred to as rotation invariance, and an assembly (structure) of six rotation vectors (three voltage rotation vectors and three current rotation vectors) having such rotation invariance properties is a cage power group. It is defined as From the above, it can be seen that the three voltage rotation vectors are the gauge voltage group, and the three current rotation vectors are the gauge current group, and therefore the gauge power group is composed of the gauge voltage group and the gauge current group.

(ゲージ電力群のベクトル群表)
ゲージ電力群の不変量を調べるために、下記表1に示すようなゲージ電力群のベクトル群表を構築する。
(Vector group table of gauge power group)
In order to examine the invariant of the gauge power group, a vector group table of the gauge power group as shown in Table 1 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記のベクトル群表に示される電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルは、複素数状態変数である。上表の“×”記号は表側の要素と表頭の要素との乗算を行うことを意味する。このとき、ゲージ電力群のベクトル群表の各乗積要素は次式のように表すことができる。   The voltage rotation vector and the current rotation vector shown in the vector group table are complex state variables. The symbol “x” in the above table means that the element on the front side and the element on the front side are multiplied. At this time, each product element of the vector group table of the gauge power group can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式に基づく各要素を複素平面上に表した図が図2−2である。ここで、2つのベクトルの乗積演算により生成した空間をベクトル乗積空間と呼ぶ。このベクトル乗積空間において、各ベクトル乗積要素は、2ωの角速度で反時計周りに回転する。以下に5つの対称性を選んで説明を行う。   Fig. 2-2 shows each element based on the above equation on the complex plane. Here, a space generated by a product operation of two vectors is called a vector product space. In this vector product space, each vector product element rotates counterclockwise at an angular velocity of 2ω. In the following description, five symmetries are selected.

対称性を有する第1の組は、各回転ベクトルの中間軸に位置するv(t-2T)i(t)、v(t-T)i(t-T)およびv(t)i(t-2T)の組であり、下式のように、3者のベクトル乗積の結果は等しくなる。 The first set having symmetry is v 1 (t−2T) i 1 (t), v 1 (tT) i 1 (tT) and v 1 (t) i 1 located on the intermediate axis of each rotation vector. This is a set of (t-2T), and the results of the vector multiplication of the three are equal as shown in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

後述の計算式にて明らかになるが、以前(例えば上記特許文献3)より提案してきたゲージ有効電力は、この組により構成される。   As will be apparent from the calculation formula described later, the gauge active power that has been proposed before (for example, Patent Document 3 above) is constituted by this set.

対称性を有する第2の組は、中間軸の左側に位置するv(t-T)i1(t)とv(t)i1(t-T)の組であり、下式のように、両者のベクトル乗積の結果は等しくなる。 The second set having symmetry is a set of v 1 (tT) i 1 (t) and v 1 (t) i 1 (tT) located on the left side of the intermediate axis. The result of vector multiplication of is equal.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

後述の計算式にて明らかになるが、以前(例えば上記特許文献3)より提案してきたゲージ無効電力は、この組により構成される。   As will be apparent from the calculation formula described later, the gauge reactive power that has been proposed before (for example, Patent Document 3 above) is constituted by this set.

対称性を有する第3の組は、中間軸の右側に位置するv(t-2T)i1(t-T)とv(t-T)i1(t-2T)の組であり、下式のように、両者のベクトル乗積の結果は等しくなる。 The third set having symmetry is a set of v 1 (t-2T) i 1 (tT) and v 1 (tT) i 1 (t-2T) located on the right side of the intermediate axis. Thus, the result of vector multiplication of both is equal.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

後述の計算式にて明らかになるが、この組により、ゲージ無効電力を計算する別の対称群を構成することができる。   As will be apparent from the calculation formula described later, this set can constitute another symmetrical group for calculating the gauge reactive power.

対称性を有する第4の組は、中間軸の両側に位置するv(t-T)i1(t)およびv(t)i1(t-2T)と、v(t-2T)i1(t-T)およびv(t-T)i1(t-2T)の組であり、両者(それぞれ2つのベクトルを有している)は中間軸に対して位相差αを有している。後述の計算式にて明らかになるが、これらの組により、周波数係数を計算する別の対称群を構成することができる。 The fourth set having symmetry is v 1 (tT) i 1 (t) and v 1 (t) i 1 (t-2T) located on both sides of the intermediate axis, and v 1 (t-2T) i 1 (tT) and v 1 (tT) i 1 (t-2T), both of which (each having two vectors) have a phase difference α with respect to the intermediate axis. As will be apparent from the calculation formula described later, another set of symmetry for calculating the frequency coefficient can be constituted by these sets.

対称性を有する第5の組は、中間軸の両側に位置するv(t)i1(t)とv(t-2T)i1(t-2T)の組であり、両者は中間軸に対して位相差2αを有している。後述の計算式により、この組と中間の回転ベクトルv(t-T)i1(t-T)の3者により、別のゲージ有効電力を計算する別の対称群を構成することができる。 The fifth set having symmetry is a set of v 1 (t) i 1 (t) and v 1 (t-2T) i 1 (t-2T) located on both sides of the intermediate axis. It has a phase difference 2α with respect to the axis. According to the calculation formula described later, another symmetry group for calculating another gauge active power can be configured by the three members of this set and the intermediate rotation vector v 1 (tT) i 1 (tT).

このように、ゲージ電力群のベクトル群表を用いて作成したベクトル乗積空間図を利用すれば、ゲージ電力群の対称性を直観的に調べることができる。   In this way, by using the vector product space diagram created using the vector group table of the gauge power group, the symmetry of the gauge power group can be intuitively examined.

(ゲージ電力群の実数群表)
ゲージ電力群の不変量の計算式を導出するために、下記表2に示すようなゲージ電力群の実数群表を構築する。なお、下記実数群表中の各電圧瞬時値としては、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの各実数部を用いているが、それぞれの虚数部を用いてもよい。
(Real number group table of gauge power group)
In order to derive the invariable calculation formula of the gauge power group, a real number group table of the gauge power group as shown in Table 2 below is constructed. In addition, as each voltage instantaneous value in the following real number group table, although each real part of a voltage rotation vector and a current rotation vector is used, each imaginary part may be used.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、ゲージ電力群の実数群表について説明する。まず、表2の組の構成要素である電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの各瞬時値要素は次式および次々式で表すことができる。   Next, the real number group table of the gauge power group will be described. First, the instantaneous value elements of the voltage rotation vector and the current rotation vector, which are constituent elements of the set in Table 2, can be expressed by the following equations and the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記各式において、“Re”は複素数の実数部を示す。また、上記2式により、表2に示される各乗積要素は次式のように表すことができる。   In the above equations, “Re” represents the real part of the complex number. Further, each product element shown in Table 2 can be expressed by the following equation using the above two equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、このゲージ電力群の実数群表の各乗積要素を利用し、ゲージ電力群による各種不変量の計算式を説明する。   Next, calculation formulas for various invariants by the gauge power group will be described using each product element of the real number group table of the gauge power group.

(ゲージ電力群による周波数係数の計算式)
以下に、ゲージ電力群による周波数係数の計算式について説明する。
(Calculation formula of frequency coefficient by gauge power group)
Below, the calculation formula of the frequency coefficient by a gauge power group is demonstrated.

本願発明者は、図2−1に示したゲージ電力群の時間空間ベクトル図を参照し、上記特許文献3などにおいて提案した周波数係数の計算式を導き出すべく、まず次式を計算した。   The inventor of the present application first calculated the following equation with reference to the time-space vector diagram of the gauge power group shown in FIG. 2A in order to derive the equation for calculating the frequency coefficient proposed in Patent Document 3 and the like.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

一方、乗積要素v12i12と回転位相角余弦値cosαとの積の4倍値は次式で表すことができる。 On the other hand, a quadruple value of the product of the product element v 12 i 12 and the rotational phase angle cosine value cos α can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式により、ゲージ電力群による周波数係数fCは次式を用いて計算することができる。 From the above two equations, the frequency coefficient f C by the gauge power group can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上記では、電圧瞬時値として、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの実数部を用いて式変形を行ったが、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの虚数部を用いて式変形を行っても同じ結果が得られる。なお、ゲージ電力群の他の不変量および本願発明における他の対称群の不変量も同様であり、回転ベクトルの実数部を用いても虚数部を用いても同じ計算結果が導かれる。よって、これ以後、実数瞬時値を用いる場合についてのみ説明し、虚数瞬時値を用いる説明については省略する。   In the above description, the equation transformation is performed using the real part of the voltage rotation vector and the current rotation vector as the instantaneous voltage value, but the same is true even if the equation modification is performed using the imaginary part of the voltage rotation vector and the current rotation vector. Results are obtained. The same applies to the other invariants of the gauge power group and the invariants of the other symmetric groups in the present invention, and the same calculation result is derived whether the real part or the imaginary part of the rotation vector is used. Therefore, hereinafter, only the case where the real number instantaneous value is used will be described, and the description using the imaginary number instantaneous value will be omitted.

(ゲージ電力群の対称性指標(第1の計算式))
ゲージ電力群の対称性指標として次式を提案する。
(Gauge power group symmetry index (first formula))
The following formula is proposed as a symmetry index of the gauge power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上式を満足する場合、v(t),v(t-T),v1(t-2T),i(t),i(t-T),i1(t-2T)により構築したゲージ電力群の対称性が破れる。このため、ゲージ電力群の対称性が破れた時点において、対称性が破れる前の計算値をラッチする。一方、上式を満足しない場合、対称性は破れてないと判定し、対称群による計算を継続する。 Here, if the above equation is satisfied, v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T), i 1 (t), i 1 (tT), i 1 (t-2T) The symmetry of the constructed gauge power group is broken. For this reason, when the symmetry of the gauge power group is broken, the calculated value before the symmetry is broken is latched. On the other hand, if the above equation is not satisfied, it is determined that the symmetry is not broken, and the calculation using the symmetry group is continued.

(ゲージ電力群による回転位相角)
上記の計算式から、回転位相角は次式を用いて計算することができる。
(Rotation phase angle by gauge power group)
From the above formula, the rotational phase angle can be calculated using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転位相角の移動平均)
回転位相角を計算する際、ノイズの影響を低減するためには、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Moving average of rotation phase angle)
In order to reduce the influence of noise when calculating the rotational phase angle, for example, it is effective to perform a moving average process as shown in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、T1はデータ収集サンプリング周期(詳細は後述)、Mは現時点を含む移動平均処理のためのデータ数(データ収集サンプリング点数)である。 In the above equation, T 1 is a data collection sampling period (details will be described later), and M is the number of data (data collection sampling points) for moving average processing including the current time.

(ゲージ電力群によるリアルタイム周波数)
上記の計算式から、リアルタイム周波数は次式を用いて計算することができる。
(Real-time frequency by gauge power group)
From the above formula, the real-time frequency can be calculated using the following formula:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、fはリアルタイム周波数、fSはゲージサンプリング周波数(詳細は後述)である。 In the above equation, f is a real-time frequency, and f S is a gauge sampling frequency (details will be described later).

(リアルタイム周波数の移動平均処理)
リアルタイム周波数を計算する際、ノイズの影響を低減するためには、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Moving average processing of real-time frequency)
In order to reduce the influence of noise when calculating the real-time frequency, it is effective to perform, for example, a moving average process as shown in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、T1はデータ収集サンプリング周期、Mは現時点を含む移動平均処理のためのデータ数(データ収集サンプリング点数)である。 In the above equation, T 1 is a data collection sampling period, and M is the number of data for moving average processing including the current time (the number of data collection sampling points).

(データ収集サンプリング周波数とゲージサンプリング周波数の分離)
ところで、上記特許文献3などもそうであるように、計測の精度を高める場合には、サンプリング周期をより小さく(サンプリング周波数を高く)してデータ数を増やし、増加させた連続するデータを用いて、周波数係数を初めとする各種の交流電気量を算出するというのが基本的な考えであった。しかしながら、データ数を単純に増加させる手法では、データ数の増加に伴って回転位相角も小さくなってしまい、高調波ノイズが大きい場合には、計算結果が高調波ノイズの影響を受けてばらつき、計算精度が高められないことも予想される。そこで、計算に必要なデータを増加させた場合でも、回転位相角の値が小さくならないように、好ましい回転位相角の値を維持しつつ、高調波ノイズの影響を低減することができるように、ゲージサンプリング周期T(ゲージサンプリング周波数fS)とデータ収集サンプリング周期T1(データ収集サンプリング周波数f1)という概念を導入したのが、本発明である。
(Separation of data collection sampling frequency and gauge sampling frequency)
By the way, as in the case of the above-mentioned Patent Document 3 and the like, when increasing the accuracy of measurement, the number of data is increased by decreasing the sampling cycle (increasing the sampling frequency), and using the increased continuous data. The basic idea was to calculate various AC electrical quantities including frequency coefficients. However, in the method of simply increasing the number of data, the rotation phase angle also decreases as the number of data increases, and when the harmonic noise is large, the calculation results vary under the influence of the harmonic noise, It is also expected that the calculation accuracy cannot be increased. Therefore, even when the data necessary for the calculation is increased, the influence of the harmonic noise can be reduced while maintaining the preferable rotational phase angle value so that the rotational phase angle value does not decrease. The present invention introduces the concepts of a gauge sampling period T (gauge sampling frequency f S ) and a data collection sampling period T 1 (data collection sampling frequency f 1 ).

図2−3は、ゲージサンプリング周期Tとデータ収集サンプリング周期T1との関係を説明する図である。図2−3において、ゲージサンプリング周波数fS(ゲージサンプリング周期T)と、データ収集サンプリング周波数f1(データ収集サンプリング周期T1)との間には、次式に示す関係がある。 FIG. 2-3 is a diagram for explaining the relationship between the gauge sampling period T and the data collection sampling period T 1 . In FIG. 2-3, there is a relationship represented by the following equation between the gauge sampling frequency f S (gauge sampling period T) and the data collection sampling frequency f 1 (data collection sampling period T 1 ).

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、nは正の整数であり、図2−3の例ではn=4の場合を例示している。   In the above formula, n is a positive integer, and the example of FIG. 2-3 illustrates the case where n = 4.

図2−3において、現時点(時刻t)におけるゲージ電圧群(ゲージ電圧群1)のメンバーは以下の通りである。   In FIG. 2-3, the members of the gauge voltage group (gauge voltage group 1) at the present time (time t) are as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、現時刻よりもT1時刻前(時刻t−T1)のゲージ電圧群(ゲージ電圧群2)のメンバーは以下の通りである。 In addition, it is as a member of the following gauge voltage group (gauge voltage group 2) than the current time T 1 time before (time t-T 1).

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図2−3から理解できるように、ゲージ電圧群同士の間隔(ゲージ電圧群1とゲージ電圧群2の間隔)はデータ収集サンプリング周期T1であるのに対し、各ゲージ電圧群を構成するメンバー同士の間隔はゲージサンプリング周期Tになっている。即ち、ゲージサンプリング周期T(ゲージサンプリング周波数fS)とデータ収集サンプリング周期T1(データ収集サンプリング周波数f1)という概念を導入することにより、好適な回転位相角αを維持しつつ、計算に必要なデータを増加させて高調波ノイズの影響を抑制することが可能となる。 As can be understood from FIG. 2-3, the interval between the gauge voltage groups (the interval between the gauge voltage group 1 and the gauge voltage group 2) is the data collection sampling period T 1 , whereas the members constituting each gauge voltage group The interval between them is a gauge sampling period T. That is, by introducing the concepts of the gauge sampling period T (gauge sampling frequency f S ) and the data collection sampling period T 1 (data collection sampling frequency f 1 ), it is necessary for the calculation while maintaining a suitable rotational phase angle α. It is possible to suppress the influence of harmonic noise by increasing the data.

また、この概念に加え本願にて提案した負数回転位相角の概念を併用すれば、データ収集サンプリング周波数f1を更に2倍に増やした場合と同等の効果が得られる。なお、現実には、システムの要請により適宜かつ適切なデータ収集サンプリング周波数とゲージサンプリング周波数とが選定されることは言うまでもない。 In addition to this concept, when the concept of the negative rotation phase angle proposed in the present application is used in combination, the same effect as that obtained when the data collection sampling frequency f 1 is further doubled can be obtained. In practice, it goes without saying that an appropriate and appropriate data collection sampling frequency and gauge sampling frequency are selected according to the requirements of the system.

なお、コストパフォーマンスを考慮したハードウェアの選定により、データ収集サンプリング周波数を可能な限り高く設定することができれば(例えば、国際的かつ標準的な保護リレー装置では、4kHzが推奨されている)、計算結果の出力を高速に行うことができると共に、出力結果に対する移動平均処理を併用することで、高調波ノイズの影響を大幅に低減することができる。   If the data collection sampling frequency can be set as high as possible by selecting hardware considering cost performance (for example, 4 kHz is recommended for international and standard protection relay devices). The output of the result can be performed at a high speed, and the influence of the harmonic noise can be greatly reduced by using the moving average process for the output result together.

このように、データ収集サンプリング周波数とゲージサンプリング周波数とを区別した処理の概念を導入することにより、電力系統に常時に存する擾乱(小さな擾乱)を抑制することが可能となる。   In this way, by introducing the concept of processing that distinguishes the data collection sampling frequency and the gauge sampling frequency, it is possible to suppress disturbances (small disturbances) that are always present in the power system.

(ゲージ有効電力の定義と計算式)
本願発明者は、図2−2に示した「ゲージ電力群のベクトル乗積空間図」により、ゲージ有効電力を表す計算式として次式を知見し、当該計算式に実数群表の関連乗積を代入して式変形を行った。
(Gauge active power definition and calculation formula)
The inventor of the present application knows the following equation as a calculation formula representing the gauge active power from the “vector product space diagram of the gauge power group” shown in FIG. 2-2, and the related product of the real group table in the calculation formula. The formula was transformed by substituting.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、ゲージ有効電力は次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the gauge active power can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式により、次式も成立する。   The following equation is also established by the above equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Vgはゲージ電圧であり、Igはゲージ電流である。 In the above equation, V g is the gauge voltage and I g is the gauge current.

また、力率の定義により、次式も成立する。   The following equation is also established by the definition of the power factor.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ無効電力の定義と計算式)
ゲージ無効電力もゲージ有効電力と同様に、図2−2に示した「ゲージ電力群のベクトル乗積空間図」により知見した次式の式変形に基づいて導くことができる。
(Gauge reactive power definition and calculation formula)
Similarly to the gauge active power, the gauge reactive power can also be derived based on the following equation modification found from the “vector product space diagram of gauge power group” shown in FIG.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、ゲージ無効電力は次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the gauge reactive power can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ有効電力およびゲージ無効電力の移動平均処理)
ゲージ有効電力およびゲージ無効電力を計算する際には、ノイズの影響を低減するために、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Moving average processing of gauge active power and gauge reactive power)
When calculating the gauge active power and the gauge reactive power, it is effective to perform, for example, a moving average process as shown in the following equation in order to reduce the influence of noise.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、T1はデータ収集サンプリング周期であり、Mは現時点を含むデータ収集サンプリング点数である。なお、総和符号中のゲージ有効電力計算式は次式のように表すことができる。 In the above equation, T 1 is the data collection sampling period, and M is the number of data collection sampling points including the current time. The gauge active power calculation formula in the sum code can be expressed as the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、総和符号中のゲージ無効電力計算式は次式のように表すことができる。   Also, the gauge reactive power calculation formula in the sum code can be expressed as the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群による有効電力および無効電力の計算式)
まず、有効電力の定義式により、有効電力PAは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of active power and reactive power by gauge power group)
First, the definition expression of the active power, active power P A can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
同様に、無効電力の定義式により、無効電力QAは次式を用いて計算することができる。
Figure 0006033030
Similarly, the reactive power Q A can be calculated using the following formula according to the reactive power definition formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(有効電力および無効電力の移動平均)
他の電気量と同様に、有効電力および無効電力を計算する際には、ノイズの影響を低減するため、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Moving average of active power and reactive power)
As with other amounts of electricity, when calculating active power and reactive power, for example, it is effective to perform a moving average process as shown in the following equation in order to reduce the influence of noise.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群による電圧電流間位相角の計算式)
上記(20)式および(23)式により、電圧電流間位相角φの正接関数値は次式のように表すことができる。
(Calculation formula of phase angle between voltage and current by gauge power group)
From the above equations (20) and (23), the tangent function value of the voltage-current phase angle φ can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

よって、電圧電流間位相角φは次式を用いて計算することができる。   Therefore, the voltage-current phase angle φ can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、電圧電流間位相角φは、−180度から+180度の範囲で変化する。   The voltage-current phase angle φ changes in the range of −180 degrees to +180 degrees.

(ゲージ電力群による皮相電力の計算式)
皮相電力の定義式により、皮相電力Sは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of apparent power by gauge power group)
According to the definition formula of the apparent power, the apparent power S can be calculated using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群による力率の計算式)
力率の定義式により、力率PFは次式を用いて計算することができる。
(Power factor calculation formula by gauge power group)
From the power factor definition, the power factor PF can be calculated using the following equation:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群によるインピーダンスの計算式)
ゲージ電力群によれば、インピーダンスを計算することも可能である。具体的には、インピーダンスを表す式は、次式のように表すことができる。
(Calculation formula of impedance by gauge power group)
According to the gauge power group, it is also possible to calculate the impedance. Specifically, the equation representing the impedance can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式より、インピーダンスの抵抗成分は、次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the resistance component of the impedance can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

同様に、インピーダンスのリアクタンス成分は、次式を用いて計算することができる。   Similarly, the reactance component of impedance can be calculated using the following equation:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、回路ノイズの影響を低減するため、他の電気量と同様に、下記の移動平均処理を行ってもよい。   In order to reduce the influence of circuit noise, the following moving average process may be performed in the same manner as other electric quantities.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群によるインダクタンス成分の計算式)
インピーダンスのリアクタンス成分が正(プラス)である場合は次式を用いて計算し、リアクタンス成分が負(マイナス)である場合は次々式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of inductance component by gauge power group)
When the reactance component of the impedance is positive (plus), it can be calculated using the following equation, and when the reactance component is negative (minus), it can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群によるキャパシタンス成分の計算式)
同様に、インピーダンスのリアクタンス成分が負(マイナス)である場合は次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of capacitance component by gauge power group)
Similarly, when the reactance component of the impedance is negative (minus), it can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ有効電力およびゲージ無効電力に関する上記特許文献3(以後「先願発明」と称する)との比較)
まず、ゲージ有効電力に関し、本願発明においては、次式で示されるゲージ電力群の不変量を提案する。
(Comparison with Patent Document 3 (hereinafter referred to as “prior invention”) relating to gauge active power and gauge reactive power)
First, regarding the gauge active power, the present invention proposes an invariant of the gauge power group represented by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、本願発明においては、上式とは異なるゲージ電力群の不変量を提案する。   In the present invention, an invariant of a gauge power group different from the above formula is proposed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2つの計算式により、次の関係式が成立する。   The following relational expression is established by the above two formulas.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

一方、先願発明においては、ゲージ有効電力は次式の通り定義されている。   On the other hand, in the invention of the prior application, the gauge effective power is defined as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

従って、先願発明は本願発明のゲージ有効電力の一部であると言える。更に、本願発明のゲージ有効電力は、sinφの項がないため、計算式が簡素化されている。   Therefore, it can be said that the prior invention is a part of the gauge effective power of the present invention. Furthermore, since the gauge effective power of the present invention does not have a term of sinφ, the calculation formula is simplified.

上記の検討は、ゲージ有効電力に関する検討であったが、ゲージ無効電力についても同様に検討する。まず、本願発明においては、次式で示されるゲージ電力群の不変量を提案する。   The above discussion was about gauge active power, but gauge reactive power will be examined in the same way. First, in the present invention, an invariant of the gauge power group represented by the following equation is proposed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

結論から言えば、本願発明と先願発明のゲージ無効電力を表す式は同一である。ただし、本願発明では4つの乗積要素を使用しているのに対し、先願発明では2つの乗積要素を使用している。したがって、多くのデータを利用可能な本願発明の計算式では、計算結果の平滑効果に優れるという利点があり、本願発明の計算式を推奨する。   In conclusion, the expressions representing the gauge reactive power of the present invention and the prior invention are the same. However, in the present invention, four product elements are used, whereas in the prior invention, two product elements are used. Therefore, the calculation formula of the present invention that can use a large amount of data has an advantage of excellent smoothing effect of the calculation result, and the calculation formula of the present invention is recommended.

(ゲージ有効電力を計算する他の計算式)
本願発明者は、図2−2に示した「ゲージ電力群のベクトル乗積空間図」により、ゲージ有効電力を表す他の計算式として次式を知見し、当該計算式に実数群表の関連乗積を代入して式変形を行った。
(Other formulas for calculating gauge active power)
The inventor of the present application has found the following expression as another calculation expression representing the gauge active power from the “vector product space diagram of the gauge power group” shown in FIG. 2-2, and relates the real number group table to the calculation expression. The product was transformed by substituting the product.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記の式変形から明らかなように、次のゲージ有効電力計算式が成立する。   As is apparent from the above formula modification, the following gauge active power calculation formula is established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式における乗積要素の添字に着目すれば理解できるように、各乗積要素における添字の並びが電圧成分と電流成分とで同一である。よって、コンピュータデータ処理を行う際に、先願発明のものよりも有利な面がある。   Note that, as can be understood by paying attention to the subscripts of the product elements in the above equation, the order of the subscripts in each product element is the same for the voltage component and the current component. Therefore, when performing computer data processing, there is an aspect more advantageous than that of the prior invention.

また、必要であれば、他の電気量と同様に、下記の移動平均処理を行ってもよい。   Further, if necessary, the following moving average process may be performed in the same manner as other electric quantities.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、総和符号中のゲージ有効電力計算式は次式のように表すことができる。   The gauge active power calculation formula in the sum code can be expressed as the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、これまでに説明した2つのゲージ有効電力の計算式を連立して解いて行けば、次の計算式が成立する。   If the two formulas for calculating the gauge active power described above are solved simultaneously, the following formula is established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、周波数係数fCを表す他の計算式として次式を定義することができる。 From the above equation, the following equation can be defined as another calculation equation representing the frequency coefficient f C.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式の周波数測定範囲は、ゲージサンプリング周波数fSの4分の1以下(回転位相角αは90度以下)である点に注意が必要である。 It should be noted that the frequency measurement range of the above equation is not more than a quarter of the gauge sampling frequency f S (the rotation phase angle α is not more than 90 degrees).

(ゲージ電力群の対称性指標(第2の計算式))
上記(49)式、すなわちゲージ電力群による周波数係数fCの2乗計算値は、次式のようにゲージ電力群の対称性指標として用いることができる。
(Symmetry index of gauge power group (second formula))
The above formula (49), that is, the square calculation value of the frequency coefficient f C by the gauge power group can be used as a symmetry index of the gauge power group as in the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上式を満足する場合、v(t),v(t-T),v1(t-2T),i(t),i(t-T),i1(t-2T)により構築したゲージ電力群の対称性が破れる。このため、ゲージ電力群の対称性が破れた時点において、対称性が破れる前の計算値をラッチする。一方、上式を満足しない場合、対称性は破れてないと判定し、対称群による計算を継続する。 Here, if the above equation is satisfied, v 1 (t), v 1 (tT), v 1 (t-2T), i 1 (t), i 1 (tT), i 1 (t-2T) The symmetry of the constructed gauge power group is broken. For this reason, when the symmetry of the gauge power group is broken, the calculated value before the symmetry is broken is latched. On the other hand, if the above equation is not satisfied, it is determined that the symmetry is not broken, and the calculation using the symmetry group is continued.

(ゲージ無効電力を計算する他の計算式)
ゲージ有効電力と同様にゲージ無効電力についても他の計算式として下式を提案する。
(Other formulas for calculating gauge reactive power)
Similar to the gauge active power, the following formula is proposed as another calculation formula for the gauge reactive power.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式を利用すれば、無効電力は次式を用いて求めることができる。   If the above equation is used, the reactive power can be obtained using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式の場合、分母が零となる点(回転位相角αが90度となる点)が特異点となるため、注意が必要である。   In the case of the above formula, a point where the denominator is zero (a point where the rotational phase angle α is 90 degrees) is a singular point, so care must be taken.

以上のように、ゲージ電力群の群表や、ゲージ電力群に対する四側演算操作により、種々の不変量を見つけることができた。   As described above, various invariants could be found by the group table of the gauge power group and the four-side arithmetic operation for the gauge power group.

なお、図2−4は、ゲージ電力群を用いて求められる不変量に関する特性図である。図2−4に示されるように、ゲージ有効電力Pg、ゲージ無効電力Qg、有効電力Pおよび無効電力Qとの間には、回転位相角α、電圧電流間位相角φを介した幾何的な関係がある。この関係から理解できるように、本願発明では、ゲージ有効電力Pgおよびゲージ無効電力Qgを用いて、時系列瞬時値データによる周波数自動補正機能を有している有効電力Pおよび無効電力Qの計算を実現したことになる。 FIG. 2-4 is a characteristic diagram regarding invariants obtained using the gauge power group. As shown in FIG. 2-4, the gauge active power P g , gauge reactive power Q g , active power P, and reactive power Q are geometrical via a rotational phase angle α and a voltage-current phase angle φ. There is a relationship. As can be understood from this relationship, in the present invention, the gauge active power with P g and gauge reactive power Q g, when by-series instantaneous values of active power P and reactive power Q and a frequency automatic correction function The calculation has been realized.

ここからは、ゲージ電力群の構成メンバーである電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの数をそれぞれ1つ減らして、より高速に計算出力できる回転電力群を提案する。なお、ここでいう回転電力群は、電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルの数をそれぞれ1つ減らした2個の電圧回転ベクトルおよび2個の電流回転ベクトルからなる対称群である。   From this point, we propose a rotating power group that can reduce the number of voltage rotation vectors and current rotation vectors that are constituent members of the gauge power group and reduce the number of each by one. Note that the rotational power group here is a symmetric group composed of two voltage rotation vectors and two current rotation vectors obtained by reducing the number of voltage rotation vectors and current rotation vectors by one, respectively.

(複素平面上の回転電力群)
図2−5は、複素平面上の回転電力群を示す図である。図2−5に示される複素平面上の2個の電圧回転ベクトルおよび2個の電流回転ベクトルは、次式および次々式で表すことができる。
(Rotational power group on complex plane)
FIG. 2-5 is a diagram illustrating a rotational power group on a complex plane. Two voltage rotation vectors and two current rotation vectors on the complex plane shown in FIG. 2-5 can be expressed by the following equations and the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上記(54)式は回転電圧群、上記(55)式は回転電流群を表している。   The above equation (54) represents a rotational voltage group, and the above equation (55) represents a rotational current group.

また、上記2式において、Vは交流電圧振幅、Iは交流電流振幅、ωは回転角速度、Tはゲージサンプリング周波の数時間刻み幅、αはTにおける回転位相角、φは電圧電流間位相角である。   In the above two formulas, V is the AC voltage amplitude, I is the AC current amplitude, ω is the rotational angular velocity, T is the gauge sampling frequency step size, α is the rotational phase angle at T, and φ is the voltage-current phase angle. It is.

図2−5において、2個の電圧回転ベクトルv(t),v1(t-T)と、2個の電流回転ベクトルi(t),i1(t-T)とはそれぞれが互いに対称性を有している。また、2個の電圧回転ベクトルと2個の電流回転ベクトルとの間にも、同じ電圧電流間位相角φを有するという対称性を有している。さらに、これら4個の電圧回転ベクトルおよび電流回転ベクトルは、別の時間においても、また、別の場所にあっても、これら2個の電圧回転ベクトル同士間および2個の電流回転ベクトル同士間の回転位相角αも、各電圧回転ベクトルと対応する電流回転ベクトルとの間の位相角(電圧電流間位相角φ)も変化しない。すなわち、この回転電力群も上述したケージ電力群と同様に回転不変性という性質を有する構造体である。以上により、2個の電圧回転ベクトルは回転電圧群、2個の電流回転ベクトルは回転電流群であり、従って、回転電力群は回転電圧群と回転電流群により構成されることが分かる。 2-5, the two voltage rotation vectors v 1 (t) and v 1 (tT) and the two current rotation vectors i 1 (t) and i 1 (tT) are symmetrical with each other. Have. In addition, the two voltage rotation vectors and the two current rotation vectors have a symmetry that the voltage-current phase angle φ is the same. In addition, these four voltage rotation vectors and current rotation vectors can be used between these two voltage rotation vectors and between two current rotation vectors at different times and at different locations. Neither the rotation phase angle α nor the phase angle between each voltage rotation vector and the corresponding current rotation vector (voltage-current phase angle φ) changes. That is, this rotational power group is also a structure having the property of rotational invariance like the cage power group described above. From the above, it can be seen that the two voltage rotation vectors are the rotation voltage group, and the two current rotation vectors are the rotation current group, and therefore the rotation power group is composed of the rotation voltage group and the rotation current group.

(回転電力群のベクトル群表)
回転電力群の不変量を調べるために、下記表3に示すような回転電力群のベクトル群表を構築する。
(Vector group table of rotational power group)
In order to examine the invariants of the rotational power group, a vector group table of the rotational power group as shown in Table 3 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記のベクトル群表に示される電圧回転ベクトルは、複素数状態変数である。上表の“×”記号は表側の要素と表頭の要素との乗算を行うことを意味する。このとき、回転電力群のベクトル群表の各乗積要素は次式のように表すことができる。   The voltage rotation vector shown in the above vector group table is a complex state variable. The symbol “x” in the above table means that the element on the front side and the element on the front side are multiplied. At this time, each product element of the vector group table of the rotational power group can be expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式に基づくベクトル乗積要素を複素平面上に表した図が図2−6である。ここで、2つのベクトルの乗積演算により生成した空間をベクトル乗積空間と呼ぶ。このベクトル乗積空間において、各ベクトル乗積要素は、2ωの角速度で反時計周りに回転する。   Fig. 2-6 shows a vector product element based on the above equation on the complex plane. Here, a space generated by a product operation of two vectors is called a vector product space. In this vector product space, each vector product element rotates counterclockwise at an angular velocity of 2ω.

ここでは、対称性を有する2つの組について説明する。まず、第1の組は、中間軸に位置するv(t)i1(t-T)とv1(t-T)i1(t)の組であり、両者のベクトル乗積結果は下式のように同じ値をとる。なお、詳細は後述するが、この組で無効電力を計算することができる。 Here, two sets having symmetry will be described. First, the first set is a set of v 1 (t) i 1 (tT) and v 1 (tT) i 1 (t) located on the intermediate axis. Takes the same value. Although details will be described later, reactive power can be calculated with this set.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、第2の組は、中間軸に対して位相差αを有するv(t)i1(t)とv1(t-T)i1(t-T)の組である。なお、詳細は後述するが、この組と周波数係数とで有効電力を計算することができる。 The second set is a set of v 1 (t) i 1 (t) and v 1 (tT) i 1 (tT) having a phase difference α with respect to the intermediate axis. Although details will be described later, the active power can be calculated from this set and the frequency coefficient.

(回転電力群の実数群表)
回転電力群の不変量の計算式を導出するために、下記表4に示すような回転電力群の実数群表を構築する。なお、上述したように実数群表中の電圧瞬時値および電流瞬時値としては、各回転ベクトルの実数部を用いてもよいし虚数部を用いてもよい。
(Real number group table of rotating power group)
In order to derive the invariable calculation formula of the rotational power group, a real number group table of the rotational power group as shown in Table 4 below is constructed. As described above, as the instantaneous voltage value and the instantaneous current value in the real number group table, the real part of each rotation vector or the imaginary part may be used.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、回転電力群の実数群表について説明する。まず、表4の組の構成要素である各瞬時値要素は次式(電圧要素)および次々式(電流要素)で表すことができる。   Next, the real number group table of the rotational power group will be described. First, each instantaneous value element which is a component of the set of Table 4 can be expressed by the following formula (voltage element) and the following formula (current element).

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、表4に示される各乗積要素は次式のように表すことができる。   From the above equation, each product element shown in Table 4 can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、この回転電力群の実数群表の各乗積要素を利用し、回転電力群に関係する各種不変量の計算式を説明する。   Next, calculation formulas for various invariants related to the rotational power group will be described using each product element of the real number group table of the rotational power group.

(回転電力群による電圧電流位相角の正弦関数値および余弦関数値の計算式)
まず、回転電力群においては、次式が成立する。
(Calculation formula for sine function and cosine function value of voltage / current phase angle by rotating power group)
First, in the rotating power group, the following equation is established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、電圧電流位相角φの正弦関数値の計算式は次式のように得られる。   From the above equation, the calculation formula of the sine function value of the voltage-current phase angle φ is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、回転電力群においては、次式および次々式も成立する。   In the rotational power group, the following formula and the following formula are also established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上記(64)式の両辺に回転位相角αの余弦関数値を掛ければ次式のように表される。   Here, if both sides of the equation (64) are multiplied by the cosine function value of the rotation phase angle α, the following equation is obtained.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そして、これら(63)式と(64)式とによる連立方程式を解けば、電圧電流間位相角φの余弦関数値を表す式として次式が得られる。   Then, by solving the simultaneous equations of these equations (63) and (64), the following equation is obtained as an equation representing the cosine function value of the voltage-current phase angle φ.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転電力群による有効電力および無効電力の計算式)
上記(65)式の式変形により、有効電力を表す次式が得られる。
(Calculation formula of active power and reactive power by rotating power group)
The following expression representing the effective power is obtained by the expression modification of the expression (65).

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、ノイズ低減のため、次式に示す移動平均処理を行ってもよい。   In order to reduce noise, a moving average process represented by the following equation may be performed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式において、Mは現時点を含む移動平均処理のためのデータ数(データ収集サンプリング点数)である。また、上式のΣ記号内におけるviadd1(t、k)、viadd2(t、k)の各計算式は次式で表される。 In the above formula, M is the number of data (data collection sampling points) for the moving average process including the current time. In addition, each calculation formula of vi add1 (t, k) and vi add2 (t, k) in the Σ symbol of the above formula is expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、同様な式変形により、無効電力を表す次式が得られる。   Further, the following equation representing reactive power is obtained by similar equation modification.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、ノイズ低減のため、次式に示す移動平均処理を行ってもよい。   In order to reduce noise, a moving average process represented by the following equation may be performed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上式において、Mは現時点を含む移動平均処理のためのデータ数(データ収集サンプリング点数)である。また、上式のΣ記号内におけるvisub(t、k)の計算式は次式で表される。 In the above formula, M is the number of data (data collection sampling points) for the moving average process including the current time. Also, the calculation formula of vi sub (t, k) within the Σ symbol in the above formula is expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転電力群による電圧電流位相角の計算式)
まず、電圧電流位相角φの正接関数値の計算式は、次式で表すことができる。
(Calculation formula of voltage / current phase angle by rotating power group)
First, the calculation formula of the tangent function value of the voltage-current phase angle φ can be expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、電圧電流位相角φの計算式は、次式のように表すことができる。   From the above equation, the voltage / current phase angle φ can be expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転電力群による皮相電力の計算式)
皮相電力の定義により、皮相電力の計算式は、次式で表すことができる。
(Calculation formula of apparent power by rotating power group)
According to the definition of the apparent power, the calculation formula of the apparent power can be expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、力率の定義により、力率の計算式は、次式で表すことができる。   Moreover, the calculation formula of a power factor can be represented by following Formula by the definition of a power factor.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転電力群によるインピーダンスの計算式)
回転電力群により、インピーダンスを計算することができる。インピーダンスの成分のうち、抵抗成分の計算式は次式で表すことができる。
(Equation for calculating the impedance of rotating power group)
The impedance can be calculated from the rotational power group. Of the impedance components, the calculation formula for the resistance component can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、インピーダンスのリアクタンス成分の計算式は、次式で表すことができる。   Moreover, the calculation formula of the reactance component of the impedance can be expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、回路ノイズの影響を低減するため、他の電気量と同様に、移動平均処理を行ってもよい。なお、ここでの式展開は省略する。   Further, in order to reduce the influence of circuit noise, moving average processing may be performed in the same manner as other electric quantities. Note that formula expansion here is omitted.

また、ゲージ電力群を用いたのと同様に、回転電力群を用いてもインダクタンス成分(リアクタンス成分が正(プラス))およびキャパシタンス成分(リアクタンス成分が負(マイナス))を計算することができる。なお、計算式はゲージ電力群のときと同様であり、ここでの式展開は省略する。   Similarly to the case where the gauge power group is used, the inductance component (reactance component is positive (plus)) and the capacitance component (reactance component is negative (minus)) can be calculated using the rotating power group. The calculation formula is the same as that for the gauge power group, and the development of the formula here is omitted.

(複素平面上のゲージ差分電力群)
図2−7は、複素平面上のゲージ差分電力群を示す図である。図2−7において、複素平面上の3個の差分電圧回転ベクトルは次式で表すことができる。
(Gauge differential power group on complex plane)
FIG. 2-7 is a diagram illustrating a gauge differential power group on a complex plane. 2-7, the three differential voltage rotation vectors on the complex plane can be expressed by the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式は、ゲージ差分電圧群である。   The above equation is a gauge differential voltage group.

また、上式において、Vは交流電圧振幅、ωは回転角速度、Tはゲージサンプリング周波の数時間刻み幅、αはTにおける回転位相角である。図2−7に示す3個の差分電圧回転ベクトルv2(t),v2(t-T),v2(t-2T)において、両側に位置する2個の差分電圧回転ベクトルv2(t),v2(t-2T)は、中央に位置する差分電圧回転ベクトルv2(t-T)に対し、対称性を有している。更に、別の時間において、これら3個の差分電圧回転ベクトルが回転し、別の場所にあっても、各2者間の位相角差である回転位相角αは変化しない。このため、ゲージ電力群と同様な回転不変性の性質を有しており、これら3個の差分電圧回転ベクトルをケージ差分電力群と定義する。 In the above equation, V is the AC voltage amplitude, ω is the rotational angular velocity, T is the step size of the gauge sampling frequency for several hours, and α is the rotational phase angle at T. Figure 2-7 shows three differential voltage rotation vector v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t-2T) at the two differential voltage on opposite sides rotation vector v 2 (t) , V 2 (t−2T) are symmetrical with respect to the differential voltage rotation vector v 2 (tT) located at the center. Further, these three differential voltage rotation vectors rotate at different times, and the rotation phase angle α, which is the phase angle difference between the two, does not change even if they are in different locations. For this reason, it has the same rotation invariance property as the gauge power group, and these three differential voltage rotation vectors are defined as a cage differential power group.

また、図2−7において、複素平面上の3個の差分電流回転ベクトルは次式で表すことができる。   2-7, the three differential current rotation vectors on the complex plane can be expressed by the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式は、ゲージ差分電流群である。   The above equation is a gauge differential current group.

差分電圧回転ベクトルと同様に、図2−7に示す3個の差分電流圧回転ベクトルi2(t),i2(t-T),i2(t-2T)において、両側に位置する2個の差分電流回転ベクトルi2(t),i2(t-2T)は、中央に位置する差分電流回転ベクトルi2(t-T)に対し、対称性を有している。更に、別の時間において、これら3個の差分電流回転ベクトルが回転し、別の場所にあっても、各2者間の位相角差である回転位相角αは変化しない。このため、ゲージ電流群と同様な回転不変性の性質を有しており、これら3個の差分電流回転ベクトルをケージ差分電力群と定義する。 Similar to the differential voltage rotation vector, two differential current pressure rotation vectors i 2 (t), i 2 (tT), and i 2 (t-2T) shown in FIG. The differential current rotation vectors i 2 (t) and i 2 (t−2T) have symmetry with respect to the differential current rotation vector i 2 (tT) located at the center. Further, these three differential current rotation vectors rotate at different times, and the rotational phase angle α which is the phase angle difference between the two does not change even if they are in different locations. For this reason, it has a rotation invariant property similar to the gauge current group, and these three differential current rotation vectors are defined as a cage differential power group.

図2−7により、上記の3個の差分電圧回転ベクトルおよび3個の差分電流ベクトルはそれぞれ中間の差分ベクトルに対して対称性を有している。また、3個の差分電圧回転ベクトルと3個差分電流ベクトルとの間にも同じ電圧電流間位相角に関する対称性を有している。更に、別の時間において、これら6個の差分回転ベクトルにより構成した構造体が回転し、別の場所にあっても、この構造体の回転位相角αと電圧電流間位相角φとが変化しないため、構造体の形は変化しない。この性質を回転不変性と呼ぶ。ゲージ電力群と同じように、回転不変性を有していることがわかる。この6個差分回転ベクトルにより構成した構造体をケージ差分電力群と定義する。以上により、3個の差分電圧回転ベクトルはゲージ差分電圧群、3個の差分電流回転ベクトルはゲージ差分電流群であり、従って、ゲージ差分電力群はゲージ差分電圧群とゲージ差分電流群により構成されることが分かる。   2-7, the three differential voltage rotation vectors and the three differential current vectors have symmetry with respect to the intermediate difference vector. Also, the same voltage-current phase angle is symmetrical between the three differential voltage rotation vectors and the three differential current vectors. Further, at another time, the structure constituted by these six differential rotation vectors rotates, and the rotation phase angle α and the voltage-current phase angle φ of this structure do not change even if they are in different places. Therefore, the shape of the structure does not change. This property is called rotational invariance. It turns out that it has rotation invariance like a gauge electric power group. A structure constituted by these six differential rotation vectors is defined as a cage differential power group. As described above, the three differential voltage rotation vectors are the gauge differential voltage group, and the three differential current rotation vectors are the gauge differential current group. Therefore, the gauge differential power group is composed of the gauge differential voltage group and the gauge differential current group. I understand that

(ゲージ差分電力群のベクトル群表)
ゲージ差分電力群の不変量を調べるために、下記表5に示すようなゲージ差分電力群のベクトル群表を構築する。
(Vector group table of gauge differential power group)
In order to examine the invariant of the gauge differential power group, a vector group table of the gauge differential power group as shown in Table 5 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記のベクトル群表の差分電力回転ベクトルは、複素数状態変数である。上表の“×”記号は表側の要素と表頭の要素との乗算を行うことを意味する。このとき、ゲージ差分電力群のベクトル群表の各乗積要素は次式のように表すことができる。   The differential power rotation vector in the above vector group table is a complex state variable. The symbol “x” in the above table means that the element on the front side and the element on the front side are multiplied. At this time, each product element of the vector group table of the gauge differential power group can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式右辺の計算を進めれば、次式のように簡素化することができる。   Moreover, if the calculation of the right side of the above formula is advanced, it can be simplified as the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式に基づくベクトル乗積要素を複素平面上に表した図が図2−8である。各ベクトル乗積要素は2ωの角速度で反時計周りに回転する。以下に5つの対称性を選んで説明を行う。   Fig. 2-8 shows a vector product element based on the above equation on the complex plane. Each vector product element rotates counterclockwise at an angular velocity of 2ω. In the following description, five symmetries are selected.

対称性を有する第1の組は、各回転ベクトルの中間軸(図2−8の例では実軸(Re軸))に位置するv2(t-2T)i2(t)、v2(t-T)i2(t-T)およびv2(t)i2(t-2T)の組であり、次式のように、3者のベクトル乗積の結果は等しくなる。 The first set having symmetry is v 2 (t−2T) i 2 (t), v 2 (t, which is located on the intermediate axis of each rotation vector (the real axis (Re axis) in the example of FIG. 2-8). tT) i 2 (tT) and v 2 (t) i 2 (t−2T), and the result of the vector multiplication of the three is equal as shown in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

対称性を有する第2の組は、中間軸の左側に位置するv2(t-T)i2(t)とv2(t)i2(t-T)の組であり、両者のベクトル乗積の結果は次式のように等しくなる。なお、後述の計算式により、この組でゲージ差分無効電力を計算する別の対称群を構成することができる。 The second set having symmetry is a set of v 2 (tT) i 2 (t) and v 2 (t) i 2 (tT) located on the left side of the intermediate axis. Are equal as It should be noted that another symmetry group for calculating the gauge differential reactive power can be configured with this set by a calculation formula described later.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

対称性を有する第3の組は、中間軸の右側に位置するv2(t-2T)i2(t-T)とv2(t-T)i2(t-2T)の組であり、両者のベクトル乗積の結果は次式のように等しくなる。 The third set having symmetry is a set of v 2 (t-2T) i 2 (tT) and v 2 (tT) i 2 (t-2T) located on the right side of the intermediate axis, and the vector of both The result of the product is equal as

Figure 0006033030
Figure 0006033030

対称性を有する第4の組は、中間軸の両側に位置するv2(t-T)i2(t)およびv2(t)i2(t-T)と、v2(t-2T)i2(t-T)およびv2(t-T)i2(t-2T)の組であり、両者(それぞれ2つのベクトルを有している)は中間軸に対して位相差αを有している。後述の計算式にて明らかになるが、これらの組により、周波数係数を計算する別の対称群を構成することができる。 The fourth set of symmetry is v 2 (tT) i 2 (t) and v 2 (t) i 2 (tT) and v 2 (t-2T) i 2 ( tT) and v 2 (tT) i 2 (t−2T), both having two vectors, each having a phase difference α with respect to the intermediate axis. As will be apparent from the calculation formula described later, another set of symmetry for calculating the frequency coefficient can be constituted by these sets.

対称性を有する第5の組は、中間軸の両側に位置するv2(t)i2(t)とv2(t-2T)i2(t-2T)の組であり、両者は中間軸に対して位相差2αを有している。 The fifth set having symmetry is a set of v 2 (t) i 2 (t) and v 2 (t-2T) i 2 (t-2T) located on both sides of the intermediate axis. It has a phase difference 2α with respect to the axis.

(ゲージ差分電力群の実数群表)
ゲージ差分電力群の不変量の計算式を導出するために、下記表6に示すようなゲージ差分電力群の実数群表を構築する。
(Real number group table of gauge differential power group)
In order to derive the invariable calculation formula of the gauge differential power group, a real group table of the gauge differential power group as shown in Table 6 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、ゲージ差分電力群の実数群表について説明する。まず、表6の組の構成要素である差分電圧回転ベクトルの実数部瞬時値は次式で表すことができる。   Next, the real number group table of the gauge differential power group will be described. First, the real part instantaneous value of the differential voltage rotation vector, which is a component of the set of Table 6, can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、“Re”は複素数の実数部を示す。また、表6の組の構成要素である差分電流回転ベクトルの実数部瞬時値は次式で表すことができる。   In the above equation, “Re” indicates the real part of the complex number. Further, the real part instantaneous value of the differential current rotation vector, which is a component of the set of Table 6, can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式の瞬時値を実数群表に代入すれば、ゲージ差分電力群の実数群表の各乗積要素は以下の通りに表される。   Substituting the instantaneous values of the above two formulas into the real number group table, each product element of the real number group table of the gauge differential power group is expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、このゲージ差分電力群の実数群表の各乗積要素を利用し、ゲージ差分電力群に関係する各種不変量の計算式を説明する。   Next, calculation formulas for various invariants related to the gauge differential power group will be described using each product element of the real number group table of the gauge differential power group.

(ゲージ差分電力群による周波数係数の計算式)
以下に、ゲージ差分電力群による周波数係数の計算式について説明する。本願発明者は、図2−8に示したゲージ差分電力群の空間ベクトル図を参照し、周波数係数の計算式と実数群表との関係を導き出すべく、以下の式変形を行うと共に、当該変形式に表6に示す実数群表の乗積要素を代入した。
(Calculation formula of frequency coefficient by gauge differential power group)
Below, the calculation formula of the frequency coefficient by a gauge difference electric power group is demonstrated. The inventor of the present application refers to the space vector diagram of the gauge differential power group shown in FIG. 2-8 and performs the following equation modification in order to derive the relationship between the calculation formula of the frequency coefficient and the real number group table. The product element of the real group table shown in Table 6 was substituted into the format.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、次の乗積要素4v22i22cosαの展開式は以下の通りとなる。 Further, the expansion formula of the next product element 4v 22 i 22 cos α is as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式より、次式のようにゲージ差分電力群の周波数係数fCを計算することができる。 From the above two formulas, the frequency coefficient f C of the gauge differential power group can be calculated as in the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分電力群の対称性指標(第1の計算式))
ゲージ差分電力群の対称性指標として次式を提案する。
(Symmetry index of gauge differential power group (first calculation formula))
The following formula is proposed as a symmetry index of the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上式を満足する場合、v2(t),v2(t-T),v2(t-2T)およびi2(t),i2(t-T),i2(t-2T)により構築したゲージ差分電力群の対称性が破れる。このため、ゲージ差分電力群の対称性が破れた時点において、対称性が破れる前の計算値をラッチする。一方、上式を満足しない場合、対称性は破れてないと判定し、現在の計算値を使用する。 If the above equation is satisfied, v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t-2T) and i 2 (t), i 2 (tT), i 2 (t-2T) The symmetry of the constructed gauge differential power group is broken. For this reason, when the symmetry of the gauge differential power group is broken, the calculated value before the symmetry is broken is latched. On the other hand, if the above equation is not satisfied, it is determined that the symmetry is not broken and the current calculated value is used.

(ゲージ差分電力群による回転位相角およびリアルタイム周波数)
ゲージ差分電力群による回転位相角およびリアルタイム周波数の計算式は、ゲージ電力群による回転位相角およびリアルタイム周波数の計算式と同一であるため、ここでの説明は省略する。
(Rotation phase angle and real-time frequency by gauge differential power group)
The calculation formulas for the rotational phase angle and the real-time frequency by the gauge differential power group are the same as the calculation formulas for the rotational phase angle and the real-time frequency by the gauge power group, and thus description thereof is omitted here.

(ゲージ差分有効電力の定義と計算式)
本願発明者は、図2−8に示した「ゲージ差分電力群のベクトル乗積空間図」によりゲージ差分有効電力を表す計算式として次式を知見した。
(Gauge differential active power definition and calculation formula)
The inventor of the present application has found the following formula as a calculation formula representing the gauge differential active power from the “vector product space diagram of the gauge differential power group” shown in FIG.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記計算式にゲージ差分電力群の実数群表の関連乗積を代入して式展開行うと次式が得られる。   Substituting the relevant product of the real group table of the gauge differential power group into the above formula, the following formula is obtained.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、ゲージ差分電力値は次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the gauge differential power value can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式により、次式が成立することが分かる。   Also, it can be seen from the above formula that the following formula holds.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Vgd、Igdは、それぞれゲージ差分電圧とゲージ差分電流である。 In the above equation, V gd and I gd are a gauge differential voltage and a gauge differential current, respectively.

さらに、力率の定義により、次式が成立することが分かる。   Furthermore, it can be seen that the following equation is established by the definition of the power factor.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分無効電力の定義と計算式)
本願発明者は、図2−8に示した「ゲージ差分電力群のベクトル乗積空間図」によりゲージ差分無効電力を表す計算式として次式を知見した。
(Gauge differential reactive power definition and calculation formula)
The inventor of the present application has found the following formula as a calculation formula representing the gauge differential reactive power from the “vector product space diagram of the gauge differential power group” shown in FIG.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記計算式にゲージ差分電力群の実数群表の関連乗積を代入して式展開行うと次式が得られる。   Substituting the relevant product of the real group table of the gauge differential power group into the above formula, the following formula is obtained.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、ゲージ差分電力値は次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the gauge differential power value can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分有効電力およびゲージ差分有効電力の移動平均処理)
ゲージ差分有効電力およびゲージ差分有効電力を計算する際には、ノイズの影響を低減するために、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Gauge differential active power and moving average processing of gauge differential active power)
When calculating the gauge differential active power and the gauge differential active power, it is effective to perform, for example, a moving average process as shown in the following equation in order to reduce the influence of noise.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Mは現時点を含むデータ収集サンプリング点数である。なお、総和符号中のゲージ差分有効電力およびゲージ差分有効電力の各計算式は次式および次々式のように表すことができる。   In the above equation, M is the number of data collection sampling points including the current time. In addition, each calculation formula of the gauge differential active power and the gauge differential active power in the sum code can be expressed as the following formula and the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分電力群による有効電力および無効電力の計算式)
上記式を用いれば、ゲージ差分電力群による有効電力PDは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of active power and reactive power by gauge differential power group)
Using the above equation, the real power P D by gauge differential power group can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式の結果および電力の定義により、ゲージ差分電力群による無効電力QDは次式を用いて計算することができる。 Further, based on the result of the above formula and the definition of power, the reactive power Q D by the gauge differential power group can be calculated using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分有効電力およびゲージ差分無効電力の移動平均処理)
ゲージ差分有効電力およびゲージ差分無効電力を計算する際には、ノイズの影響を低減するために、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。
(Moving average processing of gauge differential active power and gauge differential reactive power)
When calculating the gauge difference active power and the gauge difference reactive power, it is effective to perform, for example, a moving average process as shown in the following equation in order to reduce the influence of noise.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、T1はデータ収集サンプリング周期であり、Mは現時点を含むデータ収集サンプリング点数である。 In the above equation, T 1 is the data collection sampling period, and M is the number of data collection sampling points including the current time.

(ゲージ差分電力群による電圧電流間位相角の計算式)
上式により、電圧電流間位相角φの正弦関数値は次式のように得られる。
(Calculation formula of phase angle between voltage and current by gauge differential power group)
From the above equation, the sine function value of the voltage-current phase angle φ can be obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

よって、電圧電流間位相角φは次式のように得られる。   Therefore, the voltage-current phase angle φ is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、電圧電流間位相角φの範囲は−180度から+180度の間にある。   The range of the voltage-current phase angle φ is between −180 degrees and +180 degrees.

(ゲージ差分電力群による皮相電力および力率の計算式)
上述の式および皮相電力の定義により、ゲージ差分電力群による皮相電力Sは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of apparent power and power factor by gauge differential power group)
By the above formula and the definition of the apparent power, the apparent power S by the gauge differential power group can be calculated using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上述の式および力率の定義により、ゲージ差分電力群による力率PFは次式を用いて計算することができる。   Further, the power factor PF based on the gauge differential power group can be calculated using the following equation based on the above-described equation and the definition of the power factor.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ差分電力群によるインピーダンスの計算式)
ゲージ電力群と同様、ゲージ差分電力群を用いてインピーダンスの計算が可能である。具体的に、インピーダンスを表す式は、次式のように表すことができる。
(Calculation formula of impedance by gauge differential power group)
Similar to the gauge power group, the impedance can be calculated using the gauge differential power group. Specifically, the equation representing the impedance can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式より、インピーダンスの抵抗成分は、次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the resistance component of the impedance can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

同様に、インピーダンスのリアクタンス成分は、次式を用いて計算することができる。   Similarly, the reactance component of impedance can be calculated using the following equation:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、回路ノイズの影響を低減するため、他の電気量と同様に、下記の移動平均処理を行ってもよい。   In order to reduce the influence of circuit noise, the following moving average process may be performed in the same manner as other electric quantities.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ゲージ電力群によるインダクタンス成分およびキャパシタンス成分の計算式)
ゲージ電力群と同様、ゲージ差分電力群を用いてインダクタンス成分およびキャパシタンス成分の計算が可能である。なお、同様な式展開になるため、ここでの式展開は省略する。
(Calculation formula of inductance component and capacitance component by gauge power group)
Similar to the gauge power group, the inductance component and the capacitance component can be calculated using the gauge differential power group. In addition, since it becomes the same expression expansion, expression expansion here is abbreviate | omitted.

(本願発明による不変量と先願発明との比較)
まず、本願発明では、次のゲージ差分電力群の不変量を提案する。
(Comparison between the invariant according to the present invention and the prior invention)
First, the present invention proposes the following invariants of the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、本願発明では、上式とは異なる次のゲージ差分電力群の不変量も提案する。   The present invention also proposes an invariant of the next gauge differential power group different from the above formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上記2式より、次の関係式が成立する。   Here, the following relational expression is established from the above two expressions.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

一方、先願発明(上記特許文献3)におけるゲージ差分有効電力は以下の通りである。   On the other hand, the gauge differential active power in the prior invention (Patent Document 3) is as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記の式より、先願発明のゲージ差分有効電力は本願発明のゲージ差分有効電力の一部になっていることが理解できる。なお、本願発明の式にはsinφの項がないため、計算が簡単になっていると言える。   From the above equation, it can be understood that the gauge differential active power of the prior invention is part of the gauge differential active power of the present invention. In addition, it can be said that the calculation is simple because there is no term of sinφ in the formula of the present invention.

なお、ゲージ差分電力群の不変量の1つであるゲージ差分無効電力については、先願発明と同一の式を用いる。具体的には、以下の式である。   For the gauge differential reactive power that is one of the invariants of the gauge differential power group, the same formula as in the prior application invention is used. Specifically, it is the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記(99)式から理解できるように、本願発明では4つの乗積要素を利用しており、先願発明が2つの乗積要素を利用する点で相違する。同じ対称群空間において、多くの乗積要素を利用することは、計算結果に対する平滑化効果があると考える。よって、先願発明の計算式よりも本願発明のものを推奨する。   As can be understood from the above equation (99), the present invention uses four product elements, and the prior invention is different in that it uses two product elements. Use of many product elements in the same symmetric group space is considered to have a smoothing effect on the calculation result. Therefore, the present invention is recommended over the calculation formula of the prior invention.

(ゲージ差分電力群の他の不変量)
また、ゲージ差分有効電力については、上述の式とは異なる別の計算式も想定できる。例えば、次式を用いてもよい。
(Other invariants of gauge differential power group)
Also, for the gauge differential active power, another calculation formula different from the above formula can be assumed. For example, the following formula may be used.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、回転位相角αに代えて周波数係数fCを用いれば、次式のように表すこともできる。 If the frequency coefficient f C is used instead of the rotational phase angle α, it can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、要すれば、ノイズ低減のために次式に示す移動平均処理を行ってもよい。   If necessary, the moving average process shown in the following equation may be performed to reduce noise.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Mは現時点を含む移動平均処理のためのデータ数(データ収集サンプリング点数)である。また、上式のΣ記号内におけるPgd(t、k)の計算式は次式で表される。 In the above equation, M is the number of data (the number of data collection sampling points) for moving average processing including the current time. Further, the calculation formula of P gd (t, k) within the Σ symbol in the above formula is expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上述したゲージ差分有効電力に関する2つの計算式を連立して解けば、次の計算式が導かれる。   In addition, if the two calculation formulas regarding the gauge differential active power described above are solved simultaneously, the following calculation formula is derived.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、次式に示される周波数係数fCの計算式が導かれる。 The above formula leads to a calculation formula for the frequency coefficient f C shown in the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ただし、上式の周波数測定範囲はゲージサンプリング周波数fSの4分の1以下である(回転位相角αは90度以下)。 However, the frequency measurement range of the above equation is ¼ or less of the gauge sampling frequency f S (the rotational phase angle α is 90 degrees or less).

(ゲージ差分電力群の対称性指標(第2の計算式))
ゲージ差分電力群の対称性指標として、上記第1の計算式とは異なる次式を提案する。
(Symmetry index of gauge differential power group (second calculation formula))
As a symmetry index of the gauge differential power group, the following formula different from the first calculation formula is proposed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上式を満足する場合、v2(t),v2(t-T),v2(t-2T),i2(t),i2(t-T),i2(t-2T)により構築したゲージ差分電力群の対称性が破れる。このため、ゲージ差分電力群の対称性が破れた時点において、対称性が破れる前の計算値をラッチする。一方、上式を満足しない場合、対称性は破れてないと判定し、対称群による計算を継続する。 If the above equation is satisfied, then v 2 (t), v 2 (tT), v 2 (t-2T), i 2 (t), i 2 (tT), i 2 (t-2T) The symmetry of the constructed gauge differential power group is broken. For this reason, when the symmetry of the gauge differential power group is broken, the calculated value before the symmetry is broken is latched. On the other hand, if the above equation is not satisfied, it is determined that the symmetry is not broken, and the calculation using the symmetry group is continued.

このように、ゲージ差分電力群の群表を利用すれば、種々な不変量を見つかることができ、必要があるとき利用できると考える。なお、ゲージ差分電力群により求められる諸量は、瞬時値の差分値により計算されるため、直流成分の影響が小さくなるというメリットがある。   Thus, it is considered that various invariants can be found by using the group table of the gauge differential power group and can be used when necessary. In addition, since various quantities calculated | required by a gauge difference electric power group are calculated by the difference value of an instantaneous value, there exists a merit that the influence of a direct-current component becomes small.

ここからは、ゲージ差分電力群の構成メンバーである差分電圧回転ベクトルおよび差分電流回転ベクトルの数をそれぞれ1つ減らして、より高速に計算出力できる回転差分電力群を提案する。なお、ここでいう回転差分電力群、すなわち回転差分ベクトルの数を1つ減らした2個の回転差分ベクトルからなる電力群を回転差分電圧群と呼称する。   From here, a rotational differential power group is proposed in which the number of differential voltage rotation vectors and differential current rotation vectors, which are members of the gauge differential power group, is reduced by one, and calculation output can be performed at higher speed. Note that the rotation difference power group here, that is, a power group composed of two rotation difference vectors obtained by reducing the number of rotation difference vectors by one is referred to as a rotation difference voltage group.

(複素平面上の回転差分電力群)
図2−9は、複素平面上の回転差分電力群を示す図である。図2−9に示される複素平面上の2個の差分電圧回転ベクトルおよび2個の差分電流回転ベクトルは、それぞれ次式および次々式で表すことができる。
(Rotational differential power group on complex plane)
FIG. 2-9 is a diagram illustrating a rotational difference power group on the complex plane. The two differential voltage rotation vectors and the two differential current rotation vectors on the complex plane shown in FIG. 2-9 can be expressed by the following equations and the following equations, respectively.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、上記(127)式は回転差分電圧群、上記(128)式は回転差分電流群を表している。   The equation (127) represents a rotation difference voltage group, and the equation (128) represents a rotation difference current group.

また、上記2式において、Vは交流電圧振幅、Iは交流電流振幅、ωは回転角速度、Tはゲージサンプリング周波の数時間刻み幅、αはTにおける回転位相角(−180度から+180度の間)、φは電圧電流間位相角である。   In the above two equations, V is an AC voltage amplitude, I is an AC current amplitude, ω is a rotation angular velocity, T is a step size of a gauge sampling frequency for several hours, α is a rotation phase angle at T (from −180 degrees to +180 degrees). Φ) is the phase angle between voltage and current.

図2−9において、2個の差分電圧回転ベクトルおよび2個の差分電流回転ベクトルは、それぞれ対称性を有している。また、2個の差分電圧回転ベクトルと2個差分電流ベクトルの間にも同じ電圧電流間位相角を有するという対称性を有している。さらに、これら2個の差分電圧回転ベクトルおよび2個の差分電流回転ベクトルからなる構造体である4個の差分回転ベクトルは、別の時間においても、また、別の場所にあっても、この4個の差分回転ベクトルにおける回転位相角αおよび電圧電流間位相角φは変化しない。すなわち、この4個の差分回転ベクトルも上述したものと同様に回転不変性という性質を有する構造体である。以上により、2個の差分電圧回転ベクトルは回転差分電圧群、2個の差分電流回転ベクトルは回転差分電流群であり、従って、回転差分電力群は回転差分電圧群と回転差分電流群により構成されることが分かる。   In FIG. 2-9, two differential voltage rotation vectors and two differential current rotation vectors have symmetry. Further, the two differential voltage rotation vectors and the two differential current vectors have the same voltage-current phase angle. Further, the four differential rotation vectors, which are structures composed of the two differential voltage rotation vectors and the two differential current rotation vectors, can be obtained at different times and at different locations. The rotation phase angle α and the voltage-current phase angle φ in each of the differential rotation vectors do not change. That is, these four differential rotation vectors are also structures having the property of rotation invariance as described above. As described above, the two differential voltage rotation vectors are the rotation difference voltage group, the two differential current rotation vectors are the rotation difference current group, and therefore the rotation difference power group is composed of the rotation difference voltage group and the rotation difference current group. I understand that

(回転差分電力群のベクトル群表)
回転差分電力群の不変量を調べるために、下記表7に示すような回転差分電力群のベクトル群表を構築する。
(Vector group table of rotational differential power group)
In order to examine the invariants of the rotation difference power group, a vector group table of the rotation difference power group as shown in Table 7 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記のベクトル群表に示される電圧電流回転ベクトルは、複素数状態変数である。上表の“×”記号は表側の要素と表頭の要素との乗算を行うことを意味する。このとき、回転差分電力群のベクトル群表の各乗積要素は次式のように表すことができる。   The voltage / current rotation vector shown in the vector group table is a complex state variable. The symbol “x” in the above table means that the element on the front side and the element on the front side are multiplied. At this time, each product element of the vector group table of the rotational difference power group can be expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式右辺の計算を進めれば、次式のように簡素化することができる。   Moreover, if the calculation of the right side of the above formula is advanced, it can be simplified as the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式に基づくベクトル乗積要素を複素平面上に表した図が図2−10である。ここで、2つのベクトルの乗積演算により生成した空間をベクトル乗積空間と呼ぶ。このベクトル乗積空間を利用して、交流正弦波に内在する対称性が見えるようになった。ベクトル乗積空間において、各ベクトル乗積要素は、2ωの角速度で反時計周りに回転する。以下に2つの対称性を選んで説明を行う。   FIG. 2-10 shows a vector product element based on the above equation on the complex plane. Here, a space generated by a product operation of two vectors is called a vector product space. Using this vector product space, we can see the symmetry inherent in AC sine waves. In the vector product space, each vector product element rotates counterclockwise at an angular velocity of 2ω. In the following description, two symmetries are selected.

対称性を有する第1の組は、各回転ベクトルの中間軸に位置するv2(t)i2(t-T)およびv2(t-T)i2(t)の組であり、下式のように、両者のベクトル乗積の結果は等しくなる。 The first set having symmetry is a set of v 2 (t) i 2 (tT) and v 2 (tT) i 2 (t) located on the intermediate axis of each rotation vector, and The result of vector multiplication of both is equal.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

後述の計算式にて明らかになるが、この組により、無効電力を直接計算することができる。   As will be apparent from the calculation formula described later, reactive power can be directly calculated by this set.

対称性を有する第2の組は、v2(t)i2(t)およびv2(t-T)i2(t-T)の組であり、中間軸に対して位相差αを有している。後述の計算式にて明らかになるが、この組と周波数係数により、有効電力を計算することができる。 A second set having symmetry is a set of v 2 (t) i 2 (t) and v 2 (tT) i 2 (tT), and has a phase difference α with respect to the intermediate axis. As will be apparent from the calculation formula described later, the active power can be calculated from this set and the frequency coefficient.

(回転差分電力群の実数群表)
回転差分電力群の不変量の計算式を導出するために、下記表8に示すような回転差分電力群の実数群表を構築する。
(Real number group table of rotational difference power group)
In order to derive the invariable calculation formula of the rotation difference power group, a real number group table of the rotation difference power group as shown in Table 8 below is constructed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、回転差分電力群の実数群表について説明する。まず、表8の組の構成要素である差分電圧回転ベクトルの実数部瞬時値は次式で表すことができる。   Next, the real number group table of the rotational difference power group will be described. First, the real part instantaneous value of the differential voltage rotation vector, which is a constituent element of Table 8, can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、“Re”は複素数の実数部を示す。また、表8の組の構成要素である差分電流回転ベクトルの実数部瞬時値は次式で表すことができる。   In the above equation, “Re” indicates the real part of the complex number. Further, the real part instantaneous value of the differential current rotation vector, which is a constituent element of Table 8, can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上記2式の瞬時値を実数群表に代入すれば、ゲージ差分電力群の実数群表の各乗積要素は以下の通りに表される。   Substituting the instantaneous values of the above two formulas into the real number group table, each product element of the real number group table of the gauge differential power group is expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

つぎに、この回転差分電力群の実数群表の各乗積要素を利用し、有効電力、無効電力、電圧電流間位相角などの計算式を説明する。   Next, calculation formulas such as active power, reactive power, and phase angle between voltage and current will be described using each product element of the real number group table of the rotational difference power group.

(回転差分電力群による電圧電流位相角の正弦関数値および余弦関数値の計算式)
まず、回転差分電力群においては、次式が成立する。
(Calculation formulas for sine function and cosine function values of voltage / current phase angle by rotational differential power group)
First, in the rotation differential power group, the following equation is established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、電圧電流位相角φの正弦関数値の計算式は次式のように得られる。   From the above equation, the calculation formula of the sine function value of the voltage-current phase angle φ is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、回転差分電力群においては、次式および次々式も成立する。   Further, in the rotational difference power group, the following formula and the following formula are also established.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上記(138)式の両辺に回転位相角αの余弦関数値を掛ければ次式のように表される。   Here, if both sides of the equation (138) are multiplied by the cosine function value of the rotation phase angle α, the following equation is obtained.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そして、これら(137)式と(138)式とによる連立方程式を解けば、電圧電流間位相角φの余弦関数値を表す式として次式が得られる。   Then, by solving the simultaneous equations of these equations (137) and (138), the following equation is obtained as an equation representing the cosine function value of the voltage-current phase angle φ.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転差分電力群による有効電力および無効電力の計算式)
まず、有効電力の定義式および上述で導いた式により、有効電力Pは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formulas for active power and reactive power by rotational differential power group)
First, the active power P can be calculated using the following formula by the definition formula of the active power and the formula derived above.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、ノイズの影響を低減するため、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。   In order to reduce the influence of noise, it is effective to perform a moving average process as shown in the following equation, for example.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式のΣ記号内におけるvi2add1(t、k)、vi2add2(t、k)の各計算式は次式で表される。 Further, each calculation formula of vi 2add1 (t, k) and vi 2add2 (t, k) within the Σ symbol in the above formula is expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式より、無効電力Qは次式を用いて計算することができる。   From the above equation, the reactive power Q can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、ノイズの影響を低減するため、例えば次式に示すような移動平均処理を行うことが有効である。   In order to reduce the influence of noise, it is effective to perform a moving average process as shown in the following equation, for example.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式のΣ記号内におけるvisub(t、k)の各計算式は次式で表される。 Each calculation formula of vi sub (t, k) within the Σ symbol in the above formula is expressed by the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転差分電力群による電圧電流間位相角の計算式)
上式等により、電圧電流間位相角の正接関数値は次式のように得られる。
(Calculation formula of phase angle between voltage and current by rotational differential power group)
From the above equation, the tangent function value of the phase angle between the voltage and current is obtained as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

よって、電圧電流間位相角φは次式のように得られる。   Therefore, the voltage-current phase angle φ is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、電圧電流間位相角φの範囲は−180度から+180度の間にある。   The range of the voltage-current phase angle φ is between −180 degrees and +180 degrees.

(回転差分電力群による皮相電力および力率の計算式)
上述の式および皮相電力の定義により、ゲージ差分電力群による皮相電力Sは次式を用いて計算することができる。
(Calculation formula of apparent power and power factor by rotational differential power group)
By the above formula and the definition of the apparent power, the apparent power S by the gauge differential power group can be calculated using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上述の式および力率の定義により、ゲージ差分電力群による力率PFは次式を用いて計算することができる。   Further, the power factor PF based on the gauge differential power group can be calculated using the following equation based on the above-described equation and the definition of the power factor.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(回転差分電力群によるインピーダンスの計算式)
回転差分電力群により、インピーダンスの計算が可能である。ここで、インピーダンスの抵抗成分は、次式用いて計算することができる。
(Impedance calculation formula using rotational differential power group)
Impedance can be calculated from the rotational differential power group. Here, the resistance component of the impedance can be calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

同様に、インピーダンスのリアクタンス成分は、次式を用いて計算することができる。   Similarly, the reactance component of impedance can be calculated using the following equation:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上式のリアクタンス成分を用いてインダクタンス成分およびキャパシタンス成分の計算が可能である。なお、計算式は、例えばゲージ電力群のものと同様であり、ここでの式展開は省略する。   In addition, the inductance component and the capacitance component can be calculated using the reactance component of the above equation. The calculation formula is the same as that of the gauge power group, for example, and the formula development here is omitted.

また、ノイズの影響を低減するため、他の電気量と同様に、移動平均処理を行うことが有効である。   Further, in order to reduce the influence of noise, it is effective to perform a moving average process as with other electric quantities.

(複数の対称群を用いた回転位相角およびリアルタイム周波数の計算式)
ここでは、ゲージ電力群およびゲージ差分電力群を用いた回転位相角およびリアルタイム周波数の計算式について説明する。
(Calculation formula of rotational phase angle and real-time frequency using multiple symmetry groups)
Here, calculation formulas of the rotational phase angle and the real-time frequency using the gauge power group and the gauge differential power group will be described.

まず、ゲージ有効電力、ゲージ差分有効電力および回転位相角の間には、次式の関係がある。   First, there is a relationship of the following formula among the gauge effective power, the gauge differential effective power, and the rotation phase angle.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、回転位相角は、次式のように得られる。   From the above equation, the rotational phase angle is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

よって、回転位相角の定義式により、リアルタイム周波数は次式を用いて求められる。   Therefore, the real-time frequency can be obtained using the following equation based on the definition equation of the rotational phase angle.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、ゲージ無効電力およびゲージ差分無効電力を用いても、同様な式を導くことができる。   A similar expression can be derived using gauge reactive power and gauge differential reactive power.

まず、ゲージ無効電力、ゲージ差分無効電力および回転位相角の間には、次式の関係がある。   First, there is a relationship of the following formula among the gauge reactive power, the gauge differential reactive power, and the rotation phase angle.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式により、回転位相角は、次式のように得られる。   From the above equation, the rotational phase angle is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

よって、回転位相角の定義式により、リアルタイム周波数は次式を用いて求められる。   Therefore, the real-time frequency can be obtained using the following equation based on the definition equation of the rotational phase angle.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、リアルタイム周波数が電力系統周波数から大きく外れた場合、上記(155)式または(157)式を利用することにより、基本波波形の対称性の破れを判定することが可能である。なお、式展開は省略するが、回転位相角が負数の場合も同様な判定が可能であることは言うまでもない。   When the real-time frequency deviates significantly from the power system frequency, it is possible to determine the symmetry breaking of the fundamental waveform by using the above formula (155) or (157). Although the expression expansion is omitted, it goes without saying that the same determination can be made when the rotational phase angle is a negative number.

(交流有効電力量および交流無効電力量の計算式)
交流有効電力量は、次式および次々式を用いて計算することができる。
(Calculation formula for AC active energy and AC reactive energy)
The AC active energy can be calculated using the following equation and the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、tは計測時間、WP1、WP2はそれぞれ正方向交流有効電力量および逆方向(逆潮流)交流有効電力量である。 In the above equation, t is the measurement time, and W P1 and W P2 are the forward direction AC active power amount and the reverse direction (reverse power flow) AC active power amount, respectively.

また、交流無効電力量は、次式および次々式を用いて計算することができる。   The AC reactive energy can be calculated using the following equation and the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、tは計測時間、WQ1、WQ2はそれぞれ正方向交流無効電力量および逆方向(逆潮流)交流無効電力量である。本願発明の手法を用いれば、現状では必要とされる無効電力量計が不要になるという利点が有る。 In the above equation, t is the measurement time, and W Q1 and W Q2 are the forward AC reactive energy and the reverse (reverse power flow) AC reactive energy, respectively. If the method of this invention is used, there exists an advantage that the reactive energy meter currently required becomes unnecessary.

つぎに、図2−11〜図2−13に示すシミュレーション結果に基づいて、本願手法に係る周波数ゲイン特性について考察する。ここで、図2−11は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける有効電力の周波数ゲイン特性図であり、図2−12は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける無効電力の周波数ゲイン特性図であり、図2−13は、ゲージサンプリング周波数200Hzにおける電圧電流間位相角の周波数ゲイン特性図である。   Next, based on the simulation results shown in FIGS. 2-11 to 2-13, the frequency gain characteristics according to the method of the present application will be considered. 2-11 is a frequency gain characteristic diagram of active power at a gauge sampling frequency of 200 Hz, FIG. 2-12 is a frequency gain characteristic diagram of reactive power at a gauge sampling frequency of 200 Hz, and FIG. FIG. 6 is a frequency gain characteristic diagram of a phase angle between voltage and current at a gauge sampling frequency of 200 Hz.

また、図2−11〜図2−13に示すシミュレーションの条件は、以下の通りである。
・ゲージサンプリング周波数:200Hz
・入力波形:正弦波
・入力波形の周波数:0〜200Hzまで可変
・交流電圧振幅:1.0V
・交流電流振幅:0.8A
・交流電圧初期位相角:30度
The simulation conditions shown in FIGS. 2-11 to 2-13 are as follows.
・ Gauge sampling frequency: 200Hz
・ Input waveform: sine wave ・ Input waveform frequency: variable from 0 to 200Hz ・ AC voltage amplitude: 1.0V
・ AC current amplitude: 0.8A
・ AC voltage initial phase angle: 30 degrees

図2−11〜図2−13に示すように、有効電力、無効電力および電圧電流間位相角における周波数ゲイン値は“1”であり、理論値に一致していることが分かる。   As shown in FIGS. 2-11 to 2-13, it can be seen that the frequency gain value at the active power, reactive power, and voltage-current phase angle is “1”, which matches the theoretical value.

上記で提示した各種計算式は、種々の装置に適用可能である。そこで、その応用例として2つの実施の形態を提示する。1つは絶縁監視装置であり、もう1つはインピーダンス測定装置である。なお、本願発明が、これらの実施の形態に限定されるものでないことは言うまでもない。   The various calculation formulas presented above can be applied to various apparatuses. Therefore, two embodiments are presented as application examples. One is an insulation monitoring device, and the other is an impedance measurement device. Needless to say, the present invention is not limited to these embodiments.

実施の形態1.
図3−1は、実施の形態1に係る絶縁監視装置における処理の概念を説明するための図であり、図3−2は、実施の形態1に係る絶縁監視装置の機能構成を示す図であり、図3−3は、この絶縁監視装置における処理の流れを示すフローチャートである。
Embodiment 1 FIG.
3A is a diagram for explaining a concept of processing in the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram illustrating a functional configuration of the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment. Yes, FIG. 3-3 is a flowchart showing the flow of processing in this insulation monitoring apparatus.

まず、図3−1(a)に示す漏れ電流がない等価回路において、電源電圧vは次式で表すことができる。   First, in the equivalent circuit without leakage current shown in FIG. 3A, the power supply voltage v can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Vは電圧振幅、φ0は電圧初期位相角である。また、ωは角周波数であり、リアルタイム周波数fを用いて次式で表される。 In the above equation, V is the voltage amplitude, and φ 0 is the voltage initial phase angle. Further, ω is an angular frequency and is expressed by the following equation using the real-time frequency f.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、オームの法則によれば、電源側のベクトル電流は次式のように表される。   Further, according to Ohm's law, the vector current on the power supply side is expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、R0、R、Lは、それぞれ等価接地抵抗、等価抵抗、等価インダクタンスである。また、I0は電流振幅である。 In the above equation, R 0 , R, and L are equivalent ground resistance, equivalent resistance, and equivalent inductance, respectively. I 0 is the current amplitude.

送電線などの電気設備において、その絶縁性能がよい場合には、図3−1(a)に示すような漏れ電流がない等価回路として示すことができる。この場合、電気設備絶縁性能がよいため、等価接地抵抗R0は非常に大きいな値を有し、下式のように漏れ電流i0leakはほぼ零である。 In an electrical facility such as a power transmission line, when the insulation performance is good, it can be shown as an equivalent circuit having no leakage current as shown in FIG. In this case, since the electrical equipment insulation performance is good, the equivalent ground resistance R 0 has a very large value, and the leakage current i 0leak is almost zero as shown in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、図3−1(a)の電圧電流ベクトル図に示すように、電圧電流間の位相角φ0は大きな値を有している。 As shown in the voltage-current vector diagram of FIG. 3A, the phase angle φ 0 between the voltage and current has a large value.

一方、図3−1(b)は、漏れ電流がある等価回路および電圧電流ベクトル図である。この等価回路において、電源電圧vは次式で表すことができる。   On the other hand, FIG. 3B is an equivalent circuit having a leakage current and a voltage-current vector diagram. In this equivalent circuit, the power supply voltage v can be expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、Vは電圧振幅、φ1は電圧初期位相角、ωは角周波数である。 In the above equation, V is a voltage amplitude, φ 1 is a voltage initial phase angle, and ω is an angular frequency.

また、オームの法則によれば、電源側のベクトル電流は次式のように表される。   Further, according to Ohm's law, the vector current on the power supply side is expressed as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、R1は等価接地抵抗、I1は電流振幅、ωは角周波数である。 In the above equation, R 1 is equivalent ground resistance, I 1 is current amplitude, and ω is angular frequency.

送電線などの電気設備において、その絶縁性能が悪い場合には、図3−1(a)に示される等価接地抵抗R1は非常に小さな値となり、下式のように漏れ電流i1leakはある値以上の値となる。 In electrical equipment such as a power transmission line, when the insulation performance is poor, the equivalent ground resistance R 1 shown in FIG. 3-1 (a) is a very small value, and the leakage current i 1leak is as shown in the following equation. The value is greater than or equal to the value.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

このとき、電圧電流ベクトル図(図3−2(b))に示すように、電圧電流間の位相角φ1も小さくなる。この原理を利用すれば、絶縁監視装置を構成することができる。具体的に説明すれば、電源端における電圧電流間位相角を測定して閾値と比較し、測定した電圧電流間位相角が閾値以下になる場合に絶縁性能が低下していると判別すればよい。 At this time, as shown in the voltage-current vector diagram (FIG. 3B), the phase angle φ 1 between the voltage and current is also reduced. By utilizing this principle, an insulation monitoring device can be configured. Specifically, the phase angle between the voltage and current at the power supply end is measured and compared with a threshold value, and if the measured phase angle between the voltage and current is equal to or less than the threshold value, it may be determined that the insulation performance is degraded. .

なお、図3−1の等価回路は単相回路で示しているが、単相回路以外の回路(例えば三相回路)にも適用できることは言うまでもない。三相回路に適用する場合であれば、三相電圧および三相電流における正相、逆相および零相の各成分を算出し、それぞれの成分における位相角、すなわち正相電圧電流間位相角、逆相電圧電流間位相角および零相電圧電流間位相角を算出して所定の閾値と比較すればよい。   Although the equivalent circuit of FIG. 3A is shown as a single-phase circuit, it is needless to say that it can be applied to circuits other than the single-phase circuit (for example, a three-phase circuit). If applied to a three-phase circuit, calculate the positive phase, negative phase and zero phase components in the three-phase voltage and current, and the phase angle in each component, that is, the phase angle between the positive-phase voltage and current, The phase angle between the negative phase voltage current and the phase angle between the zero phase voltage current may be calculated and compared with a predetermined threshold value.

従来からIgr検出方式を用いた絶縁監視装置が存在する。この方式は、商用周波数と異なる周波数の信号を注入し検出電流から対地静電容量に流れる漏れ電流成分を分離する方式である。本願発明は、Igr検出方式のような注入電流を必要としない手法であるためハードコスト的には有利である。なお、Igr検出方式のように商用周波数と異なる周波数の信号を注入する方式の装置については、本願の計算式も適用して装置を構成してもよい。   Conventionally, there is an insulation monitoring device using an Igr detection method. This method is a method of injecting a signal having a frequency different from the commercial frequency and separating a leakage current component flowing from the detected current to the ground capacitance. The present invention is advantageous in terms of hardware cost because it is a technique that does not require an injection current unlike the Igr detection method. In addition, about the apparatus of the type | system | group which inject | pours the signal of a frequency different from a commercial frequency like the Igr detection system, you may comprise an apparatus also applying the calculation formula of this application.

つぎに、上記原理を適用した実施の形態1に係る絶縁監視装置について、図3−2および図3−3を参照して説明する。   Next, the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment to which the above principle is applied will be described with reference to FIGS. 3-2 and 3-3.

図3−2に示すように、実施の形態1に係る絶縁監視装置D101は、交流電圧電流瞬時値データ入力部D102、ゲージ差分電力群の周波数係数算出部(以下単に「周波数係数算出部」と称する)D103、対称性破れ判別部D104、周波数係数の移動平均処理部(以下「第1の移動平均処理部」と称する)D105、ゲージ差分有効電力算出部D106、ゲージ差分有効電力の移動平均処理部(以下「第2の移動平均処理部」と称する)D107、ゲージ差分無効電力算出部D108、ゲージ差分無効電力の移動平均処理部(以下「第3の移動平均処理部」と称する)D109、電圧電流間位相角算出部D110、電圧電流間位相角の移動平均処理部(以下「第4の移動平均処理部」と称する)D111、絶縁監視情報出力部D112、インターフェースD113および、記憶部D114を備えて構成される。ここで、インターフェースD113は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部D114は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 3-2, the insulation monitoring apparatus D101 according to the first embodiment includes an alternating voltage current instantaneous value data input unit D102, a frequency coefficient calculation unit (hereinafter simply referred to as “frequency coefficient calculation unit”) of the gauge differential power group. D103, symmetry breaking discriminating unit D104, frequency coefficient moving average processing unit (hereinafter referred to as "first moving average processing unit") D105, gauge difference active power calculating unit D106, and moving average processing of gauge difference active power Unit (hereinafter referred to as “second moving average processing unit”) D107, gauge differential reactive power calculation unit D108, moving average processing unit of gauge differential reactive power (hereinafter referred to as “third moving average processing unit”) D109, Voltage-current phase angle calculation unit D110, voltage-current phase angle moving average processing unit (hereinafter referred to as "fourth moving average processing unit") D111, insulation monitoring information output unit D112 Interfaces D113 and configured to include a storage unit D 114. Here, the interface D113 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit D114 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

(ステップSD101)
上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部D102は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値および変流器(CT)からの電流瞬時値を読み出す処理を行う。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値のデータは、記憶部D114に格納される。
(Step SD101)
In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit D102 performs a process of reading the voltage instantaneous value from the instrument transformer (PT) and the current instantaneous value from the current transformer (CT) provided in the power system. Do. The read voltage instantaneous value and current instantaneous value data are stored in the storage unit D114.

(ステップSD102)
周波数係数算出部D103は、例えばゲージ差分電力群を用いる上記の計算処理に基づき、再掲する次式を用いて周波数係数を算出する。
(Step SD102)
For example, the frequency coefficient calculation unit D103 calculates the frequency coefficient using the following equation, which is shown again, based on the above calculation process using the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、v21,v22,v23は差分電圧瞬時値であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, v 21 , v 22 , and v 23 are differential voltage instantaneous values, which are calculated using the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、v11,v12,v13,v14はゲージサンプリング周波数に対応する電圧瞬時値である。また、i21,i22,i23は差分電流瞬時値であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, v 11 , v 12 , v 13 , v 14 are instantaneous voltage values corresponding to the gauge sampling frequency. Further, i 21 , i 22 , and i 23 are differential current instantaneous values, which are calculated using the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、i11,i12,i13,i14はゲージサンプリング周波数に対応する電流瞬時値である。また、Tはゲージサンプリング周期であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, i 11 , i 12 , i 13 , i 14 are instantaneous current values corresponding to the gauge sampling frequency. T is a gauge sampling period and is calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

この周波数係数の算出処理については、上述した計算処理の概念に従って総括的に説明すると、つぎのように説明できる。すなわち、周波数係数算出部D103は、測定対象となる交流電圧を所定のデータ収集サンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、データ収集サンプリング周波数よりも小さく、且つ、当該交流電圧の周波数以上となるゲージサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データ(v21,v22,v23)と、当該3点の差分電圧瞬時値データ(v21,v22,v23)に対応する3点の差分電流瞬時値データ(i21,i22,i23)と、に基づいて、差分電圧瞬時値データもしくは差分電流瞬時値データがゲージサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角(α)を算出すると共に、算出した回転位相角(α)の余弦関数値を周波数係数(fC)として算出する処理を行う。 The frequency coefficient calculation process can be explained as follows when it is explained in general according to the concept of the calculation process described above. That is, the frequency coefficient calculation unit D103 is selected from the instantaneous voltage data obtained by sampling the alternating voltage to be measured at a predetermined data collection sampling frequency, and is smaller than the data collection sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the alternating voltage. Three-point differential voltage instantaneous value data (v 21 , v 22 , v) representing the distance between the tips of two adjacent voltage instantaneous value data in at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted at the gauge sampling frequency 23 ) and three points of differential current instantaneous value data (i 21 , i 22 , i 23 ) corresponding to the three points of differential voltage instantaneous value data (v 21 , v 22 , v 23 ), Rotational phase angle (α) obtained by rotating differential voltage instantaneous value data or differential current instantaneous value data on a complex plane during one cycle of the gauge sampling frequency is calculated. Both performs processing for calculating the calculated rotational phase angle cosine function value of (alpha) as a frequency coefficient (f C).

(ステップSD103)
対称性破れ判別部D104は、上述したゲージ差分電力群の対称性指標の判定式(再掲する下式)を用いて対称性の破れを判定する。
(Step SD103)
The symmetry breaking determination unit D104 determines the symmetry breaking by using the above-described symmetry index determination formula (represented below) of the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD104)
上式が成立する場合(ステップSD103,Yes)、対称性が破れていると判定し、例えば次式を用いて、前回の周波数係数値をラッチして利用する。
(Step SD104)
If the above equation holds (Yes at step SD103), it is determined that the symmetry is broken, and the previous frequency coefficient value is latched and used, for example, using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、T1はデータ収集サンプリング周期であり、次式を用いて計算される。 T 1 is a data collection sampling period and is calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

一方、上記(170)式が成立しない場合(ステップSD103,No)、対称性は破れていないと判定し、周波数係数値をラッチせずにステップSD105に移行する。   On the other hand, if the above equation (170) is not satisfied (No at step SD103), it is determined that the symmetry is not broken, and the process proceeds to step SD105 without latching the frequency coefficient value.

(ステップSD105)
第1の移動平均処理部D105は、再掲する次式を用いて周波数係数の移動平均処理を行う。
(Step SD105)
The first moving average processing unit D105 performs the moving average processing of the frequency coefficient using the following equation that is shown again.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD106)
ゲージ差分有効電力算出部D106は、再掲する次式を用いて、ゲージ差分有効電力を算出する。
(Step SD106)
The gauge difference active power calculation unit D106 calculates the gauge difference active power using the following formula that will be described again.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD107)
第2の移動平均処理部D107は、例えば次式を用いてゲージ差分有効電力に関する移動平均処理を行う。
(Step SD107)
The second moving average processing unit D107 performs a moving average process on the gauge differential active power using, for example, the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD108)
ゲージ差分無効電力算出部D108は、再掲する次式を用いてゲージ差分無効電力を算出する。
(Step SD108)
The gauge difference reactive power calculation unit D108 calculates the gauge difference reactive power using the following equation that is re-displayed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD109)
第3の移動平均処理部D109は、例えば次式を用いてゲージ差分無効電力に関する移動平均処理を行う。
(Step SD109)
The third moving average processing unit D109 performs a moving average process on the gauge differential reactive power using, for example, the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD110)
電圧電流間位相角算出部D110は、再掲する次式を用いて電圧電流間位相角を算出する。
(Step SD110)
The voltage-current phase angle calculation unit D110 calculates the voltage-current phase angle using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD111)
第4の移動平均処理部D111は、例えば次式を用いて電圧電流間位相角に関する移動平均処理を行う。
(Step SD111)
For example, the fourth moving average processing unit D111 performs a moving average process on the phase angle between voltage and current using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD112)
絶縁監視装置D101は、計算した電圧電流間位相角を絶縁監視情報として出力する。また、絶縁監視装置D101は、次式を用いて、アラーム警報を出力する。
(Step SD112)
The insulation monitoring device D101 outputs the calculated voltage-current phase angle as insulation monitoring information. Moreover, the insulation monitoring apparatus D101 outputs an alarm warning using the following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD113)
絶縁監視装置D101は、処理が終了であるか否かを判定し、処理が終了でなければ(ステップSD113,No)、ステップSD101に戻る。一方、処理が終了であれば(ステップSD113,Yes)、このフローを抜け出る。
(Step SD113)
The insulation monitoring apparatus D101 determines whether or not the process is complete. If the process is not complete (No in step SD113), the process returns to step SD101. On the other hand, if the process is finished (step SD113, Yes), the flow exits.

つぎに、ケース1の数値例を用いたシミュレーション結果に基づき、実施の形態1に係る絶縁監視装置の有用性および効果について説明する。   Next, the usefulness and effect of the insulation monitoring apparatus according to the first embodiment will be described based on the simulation result using the numerical example of case 1.

まず、ケース1のパラメータは、下記表9に示す通りである。なお、ケース1において、設定の時点から等価接地抵抗を変更し、その変化に応じた電圧電流間位相角をリアルタイムに監視する。   First, parameters of case 1 are as shown in Table 9 below. In case 1, the equivalent ground resistance is changed from the time of setting, and the phase angle between the voltage and current corresponding to the change is monitored in real time.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

表9に基づき、シミュレーションの設定を行う。まず、角周波数は、次式のように求められる。   Based on Table 9, the simulation is set. First, the angular frequency is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そして、電源電圧の初期位相角は零とすると、回転ベクトル電圧は次式で表される。   When the initial phase angle of the power supply voltage is zero, the rotation vector voltage is expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そうすると、変動発生前の電源側電流は次式のように求められる。   If it does so, the power supply side electric current before fluctuation | variation generation | occurrence | production will be calculated | required like following Formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式のように変動発生前の電圧電流間位相角は、72.33度(1.2623ラジアン)である。つぎに、変動発生後の電源側電流を求めると、次式の通りである。   As shown in the above equation, the voltage-current phase angle before the occurrence of fluctuation is 72.33 degrees (1.2623 radians). Next, the power supply side current after the occurrence of fluctuation is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式のように変動発生後の電圧電流間位相角は、14.82度(0.2587ラジアン)である。   As shown in the above equation, the phase angle between voltage and current after occurrence of fluctuation is 14.82 degrees (0.2587 radians).

これらの結果から、本シミュレーションにおける変動発生前および変動発生後の電圧・電流関数は、次式および次々式のように表される。   From these results, the voltage / current functions before and after the occurrence of fluctuations in this simulation are expressed as the following equations and the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、上記2式の波形を図3−4および図3−5に示す。なお、これらの図では、簡単のため、0.1秒の時間において変動前後の波形を急変で結びつけているが、スパイラルベクトル理論に基づく系統特性方程式を解くことにより、電圧または電流過渡解を求め、より現実に近い電流波形を描くことも可能である。   The waveforms of the above two formulas are shown in FIGS. 3-4 and 3-5. In these figures, for the sake of simplicity, the waveforms before and after the fluctuation are abruptly connected in a time of 0.1 seconds. However, by solving the system characteristic equation based on the spiral vector theory, a voltage or current transient solution is obtained. It is also possible to draw a current waveform that is closer to reality.

図3−6は、本シミュレーションにおける周波数係数の測定結果を示す図である。変動発生後の過渡状態を除き、周波数係数は次式のように求められる。   3-6 is a figure which shows the measurement result of the frequency coefficient in this simulation. Except for the transient state after the occurrence of fluctuation, the frequency coefficient is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図3−6によれば、状態変化の直後から一定の時間において、測定結果に一定の誤差を生じているが、その時間帯以外は、理論値に一致していることが分かる。   According to FIGS. 3-6, although the fixed error has arisen in the measurement result in the fixed time immediately after a state change, it turns out that it corresponds with a theoretical value except the time slot | zone.

また、図3−7は、本シミュレーションにおけるゲージ差分有効電力の測定結果を示す図である。変動発生前においては、等価接地抵抗が非常に大きな値を有しているため、ゲージ差分有効電力、次式で計算されるように、その値は小さい。   Moreover, FIG. 3-7 is a figure which shows the measurement result of the gauge difference active power in this simulation. Before the occurrence of the fluctuation, the equivalent ground resistance has a very large value, so that the value is small as calculated by the gauge differential active power, which is expressed by the following equation.

Figure 0006033030
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一方、変動発生後は、等価接地抵抗が小さい値に変化するため、漏れ電流が生じる。その結果、ゲージ差分有効電力は、次式で計算されるように大きな値に変化する。   On the other hand, after the occurrence of fluctuation, the equivalent ground resistance changes to a small value, resulting in leakage current. As a result, the gauge differential active power changes to a large value as calculated by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、図3−8は、本シミュレーションにおけるゲージ差分無効電力の計算結果を示す図である。変動発生前後におけるゲージ差分無効電力の各計算結果は次式および次々式の通りである。   Moreover, FIG. 3-8 is a figure which shows the calculation result of the gauge difference reactive power in this simulation. The calculation results of the gauge differential reactive power before and after the occurrence of fluctuation are as follows:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図3−8にも示すように、過渡状態の期間を除き、変動発生の前後において、ゲージ差分無効電力の値はあまり変わらない。この理由は、漏れ電流の原因が等価接地抵抗の低下によるものであり、系統のリアクタンス(インダクタンス、キャパシタンス)成分の変化が小さいためである。   As shown in FIG. 3-8, the value of the gauge differential reactive power does not change much before and after the occurrence of fluctuations, except in the transient state period. The reason for this is that the cause of the leakage current is due to a decrease in the equivalent ground resistance, and the change in the reactance (inductance, capacitance) component of the system is small.

図3−9は、本シミュレーションにおける電圧電流間位相角の測定結果を示す図である。変動発生前後における電圧電流間位相角の各計算結果は次式および次々式の通りである。   3-9 is a figure which shows the measurement result of the voltage-current phase angle in this simulation. The calculation results of the phase angle between voltage and current before and after the occurrence of fluctuation are as follows:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、電圧電流間位相角のアラーム発生閾値φSETを例えば、次式の値に設定する。 Also, the alarm occurrence threshold φ SET for the voltage-current phase angle is set to a value of the following equation, for example.

Figure 0006033030
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そうすると、例えば本シミュレーションによれば、図3−9に示すように、状態変化後40ms程度の時間で漏れ電流による絶縁低下のアラーム警報を出力することが可能となる。   In this case, for example, according to this simulation, as shown in FIG. 3-9, it is possible to output an alarm alarm of insulation decrease due to leakage current in a time of about 40 ms after the state change.

実施の形態2.
次いで、上述した各種計算式の応用例としてインピーダンス測定装置について説明する。図4−1は、実施の形態2に係るインピーダンス測定装置の機能構成を示す図であり、図4−2は、このインピーダンス測定装置における処理の流れを示すフローチャートである。
Embodiment 2. FIG.
Next, an impedance measuring device will be described as an application example of the various calculation formulas described above. FIG. 4-1 is a diagram illustrating a functional configuration of the impedance measuring apparatus according to the second embodiment, and FIG. 4-2 is a flowchart illustrating a processing flow in the impedance measuring apparatus.

図4−1に示すように、実施の形態2に係るインピーダンス測定装置D201は、交流電圧電流瞬時値データ入力部D202、ゲージ差分電力群の周波数係数算出部(以下単に「周波数係数算出部」と称する)D203、対称性破れ判別部D204、周波数係数の移動平均処理部(以下「第1の移動平均処理部」と称する)D205、回転位相角算出部D206、回転位相角の移動平均処理部(以下「第2の移動平均処理部」と称する)D207、ゲージ差分電流算出部D208、ゲージ差分電流の移動平均処理部(以下「第3の移動平均処理部」と称する)D209、ゲージ差分有効・無効電力算出部D210、ゲージ差分有効・無効電力の移動平均処理部(以下「第4の移動平均処理部」と称する)D211、有効・無効電力算出部D212、有効・無効電力の移動平均処理部(以下「第5の移動平均処理部」と称する)D213、抵抗・リアクタンス算出部D214、抵抗・リアクタンスの移動平均処理部(以下「第6の移動平均処理部」と称する)D215、インターフェースD216および、記憶部D217を備えて構成される。ここで、インターフェースD216は、演算結果等を表示装置や外部装置に出力する処理を行い、記憶部D217は、計測データや演算結果などを記憶する処理を行う。   As shown in FIG. 4A, the impedance measuring apparatus D201 according to the second embodiment includes an AC voltage / current instantaneous value data input unit D202, a frequency coefficient calculation unit of a gauge differential power group (hereinafter simply referred to as “frequency coefficient calculation unit”). D203, symmetry breaking determination unit D204, frequency coefficient moving average processing unit (hereinafter referred to as "first moving average processing unit") D205, rotational phase angle calculation unit D206, rotational phase angle moving average processing unit ( (Hereinafter referred to as “second moving average processing section”) D207, gauge difference current calculation section D208, moving average processing section for gauge difference current (hereinafter referred to as “third moving average processing section”) D209, gauge difference effective / Reactive power calculation unit D210, gauge difference active / reactive power moving average processing unit (hereinafter referred to as “fourth moving average processing unit”) D211, active / reactive power calculation unit D2 2. Active / reactive power moving average processing unit (hereinafter referred to as “fifth moving average processing unit”) D213, resistance / reactance calculation unit D214, resistance / reactance moving average processing unit (hereinafter referred to as “sixth moving average”) D215, an interface D216, and a storage unit D217. Here, the interface D216 performs a process of outputting a calculation result or the like to a display device or an external device, and the storage unit D217 performs a process of storing measurement data, a calculation result, or the like.

(ステップSD201)
上記の構成において、交流電圧電流瞬時値データ入力部D202は、電力系統に設けられた計器用変圧器(PT)からの電圧瞬時値および変流器(CT)からの電流瞬時値を読み出す処理を行う。なお、読み出された電圧瞬時値および電流瞬時値のデータは、記憶部D217に格納される。
(Step SD201)
In the above configuration, the AC voltage / current instantaneous value data input unit D202 performs a process of reading the voltage instantaneous value from the transformer for a meter (PT) provided in the power system and the current instantaneous value from the current transformer (CT). Do. Note that the read voltage instantaneous value and current instantaneous value data are stored in the storage unit D217.

(ステップSD202)
周波数係数算出部D203は、例えばゲージ差分電力群を用いる上記の計算処理に基づき、再掲する次式を用いて周波数係数を算出する。
(Step SD202)
For example, the frequency coefficient calculation unit D203 calculates the frequency coefficient using the following equation, which is shown again, based on the above calculation process using the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、v21,v22,v23は差分電圧瞬時値であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, v 21 , v 22 , and v 23 are differential voltage instantaneous values, which are calculated using the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、v11,v12,v13,v14はゲージサンプリング周波数に対応する電圧瞬時値である。また、i21,i22,i23は差分電流瞬時値であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, v 11 , v 12 , v 13 , v 14 are instantaneous voltage values corresponding to the gauge sampling frequency. Further, i 21 , i 22 , and i 23 are differential current instantaneous values, which are calculated using the following equations.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、i11,i12,i13,i14はゲージサンプリング周波数に対応する電流瞬時値である。また、Tはゲージサンプリング周期であり、次式を用いて計算される。 In the above equation, i 11 , i 12 , i 13 , i 14 are instantaneous current values corresponding to the gauge sampling frequency. T is a gauge sampling period and is calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、周波数係数の算出処理については、上述した実施の形態1の処理と同一もしくは同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。   The frequency coefficient calculation process is the same as or equivalent to the process of the first embodiment described above, and detailed description thereof is omitted here.

(ステップSD203)
対称性破れ判別部D204は、上述したゲージ差分電力群の対称性指標の判定式(再掲する下式)を用いて対称性の破れを判定する。
(Step SD203)
The symmetry breaking determination unit D204 determines the symmetry breaking by using the above-described symmetry index determination formula (represented below) of the gauge differential power group.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD204)
上式が成立する場合(ステップSD203,Yes)、対称性が破れていると判定し、例えば次式を用いて、前回の周波数係数値をラッチして利用する。
(Step SD204)
If the above equation holds (Yes at step SD203), it is determined that the symmetry is broken, and the previous frequency coefficient value is latched and used, for example, using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、T1はデータ収集サンプリング周期であり、次式を用いて計算される。 T 1 is a data collection sampling period and is calculated using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

一方、上記(199)式が成立しない場合(ステップSD203,No)、対称性は破れていないと判定し、周波数係数値をラッチせずにステップSD205に移行する。   On the other hand, if the above equation (199) is not satisfied (No in step SD203), it is determined that the symmetry is not broken, and the process proceeds to step SD205 without latching the frequency coefficient value.

(ステップSD205)
第1の移動平均処理部D205は、再掲する次式を用いて周波数係数の移動平均処理を行う。
(Step SD205)
The first moving average processing unit D205 performs the moving average processing of the frequency coefficient using the following equation that will be described again.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD206)
回転位相角算出部D206は、再掲する次式を用いて回転位相角を算出する。
(Step SD206)
The rotational phase angle calculation unit D206 calculates the rotational phase angle using the following equation that will be described again.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD207)
第2の移動平均処理部D207は、再掲する次式を用いて回転位相角の移動平均処理を行う。
(Step SD207)
The second moving average processing unit D207 performs a moving average process of the rotational phase angle using the following equation again.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD208)
ゲージ差分電流算出部D208は、次式を用いてゲージ差分電流を算出する。
(Step SD208)
The gauge differential current calculation unit D208 calculates the gauge differential current using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD209)
第3の移動平均処理部D209は、次式を用いてゲージ差分電流の移動平均処理を行う。
(Step SD209)
The third moving average processing unit D209 performs a moving average process of the gauge differential current using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD210)
ゲージ差分有効・無効電力算出部D210は、再掲する次式および次々式を用いて、ゲージ差分有効・無効電力を算出する。
(Step SD210)
The gauge difference active / reactive power calculation unit D210 calculates the gauge difference active / reactive power using the following formula and the following formula that are re-displayed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD211)
第4の移動平均処理部D211は、再掲する次式および次々式を用いて、ゲージ差分有効・無効電力に関する移動平均処理を行う。
(Step SD211)
The 4th moving average process part D211 performs the moving average process regarding a gauge difference effective / reactive power using the following formula and the following formula which are repeated.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD212)
有効・無効電力算出部D212は、再掲する次式および次々式を用いて有効・無効電力を算出する。
(Step SD212)
The active / reactive power calculation unit D212 calculates the active / reactive power using the following formula and the following formula that are re-displayed.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD213)
第5の移動平均処理部D213は、次式を用いて有効・無効電力に関する移動平均処理を行う。
(Step SD213)
The 5th moving average process part D213 performs the moving average process regarding active / reactive power using a following formula.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD214)
抵抗・リアクタンス算出部D214は、次式および次々式を用いてインピーダンスの抵抗成分およびリアクタンス成分を算出する。
(Step SD214)
The resistance / reactance calculation unit D214 calculates the resistance component and reactance component of the impedance using the following equation and the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、リアクタンス成分の符号が正(プラス)の場合、例えば次式を用いてインダクタンス成分を計算することができる。   When the sign of the reactance component is positive (plus), the inductance component can be calculated using, for example, the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式において、αは回転位相角、fSはゲージサンプリング周波数である。 In the above equation, α is the rotational phase angle and f S is the gauge sampling frequency.

また、リアクタンス成分の符号が負(マイナス)の場合、例えば次式を用いてキャパシタンス成分を計算することができる。   When the sign of the reactance component is negative (minus), the capacitance component can be calculated using, for example, the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD215)
第6の移動平均処理部D215は、次式を用いて抵抗およびリアクタンス(次式ではインダクタンス)成分に関する移動平均処理を行う。
(Step SD215)
The sixth moving average processing unit D215 performs moving average processing on resistance and reactance (inductance in the following equation) components using the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

(ステップSD216)
インピーダンス測定装置D201は、処理が終了であるか否かを判定し、処理が終了でなければ(ステップSD216,No)、ステップSD201に戻る。一方、処理が終了であれば(ステップSD216,Yes)、このフローを抜け出る。
(Step SD216)
The impedance measuring apparatus D201 determines whether or not the process is complete. If the process is not complete (No in step SD216), the process returns to step SD201. On the other hand, if the process is finished (step SD216, Yes), the process exits this flow.

なお、実施の形態2では、応用例としてインピーダンス測定装置について説明したが、有効電力や無効電力を測定する電力測定装置として構成してもよいことは無論である。純粋な電力測定装置として構成する場合であれば、抵抗・リアクタンス算出部D214、第6の移動平均処理部D215を省略することが可能である。   In the second embodiment, the impedance measuring device has been described as an application example. However, it is needless to say that the power measuring device may be configured to measure active power or reactive power. When configured as a pure power measuring device, the resistance / reactance calculation unit D214 and the sixth moving average processing unit D215 can be omitted.

つぎに、ケース2の数値例を用いたシミュレーション結果に基づき、実施の形態2に係るインピーダンス測定装置の有用性および効果について説明する。   Next, the usefulness and effect of the impedance measuring apparatus according to the second embodiment will be described based on the simulation result using the numerical example of case 2.

まず、ケース2のパラメータは、下記表10に示す通りである。   First, the parameters of case 2 are as shown in Table 10 below.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

表10に基づき、シミュレーションの設定を行う。まず、角周波数は、次式のように求められる。   Based on Table 10, the simulation is set. First, the angular frequency is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そして、電源電圧の初期位相角は零とすると、回転ベクトル電圧は次式で表される。   When the initial phase angle of the power supply voltage is zero, the rotation vector voltage is expressed by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

そうすると、回路に流れる電流は次式のように求められる。   Then, the current flowing through the circuit is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式に示されるように、電圧電流間位相角は75.26度(1.3135ラジアン)である。つぎに、有効電力および無効電力理論値を求めると、次式の通りである。   As shown in the above equation, the phase angle between the voltage and current is 75.26 degrees (1.3135 radians). Next, theoretical values of active power and reactive power are obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

上式の結果から、本シミュレーションにおける電圧・電流関数は、次式のように表される。   From the result of the above equation, the voltage / current function in this simulation is expressed as the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

ここで、上式のうちの電圧瞬時値の波形を図4−3に示す。本ケースの場合、入力周波数は60.5Hzであり、定格周波数(60Hz)ではないため、図中のプロット位置がずれており、位相角の変化が非線形になっていることが分かる。   Here, the waveform of the voltage instantaneous value in the above equation is shown in FIG. In this case, since the input frequency is 60.5 Hz and not the rated frequency (60 Hz), it can be seen that the plot position in the figure is shifted and the change in the phase angle is nonlinear.

また、上記(223)式における電流瞬時値とゲージ差分電流の波形を図4−4に示す。本ケースの場合、入力周波数は60.5Hzであり、定格周波数(60Hz)ではないため、図中のプロット位置がずれており、位相角の変化が非線形になっていることが分かる。   The waveform of the instantaneous current value and the gauge differential current in the above equation (223) is shown in FIG. 4-4. In this case, since the input frequency is 60.5 Hz and not the rated frequency (60 Hz), it can be seen that the plot position in the figure is shifted and the change in the phase angle is nonlinear.

データ蓄積を開始した直後のゲージ差分電流を零とするとき、その後の計算処理により、次式に示す計算結果が得られ、また、その値が図4−4にプロットされている。   When the gauge differential current immediately after the start of data accumulation is set to zero, the calculation result shown in the following expression is obtained by the subsequent calculation process, and the value is plotted in FIG. 4-4.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図4−5は、本シミュレーションにおける周波数係数の測定結果を示す図である。この周波数係数は、次式のように求められる。   4-5 is a figure which shows the measurement result of the frequency coefficient in this simulation. This frequency coefficient is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、図4−6は、本シミュレーションにおける回転位相角の測定結果を示す図である。この回転位相角は、次式のように求められる。   FIGS. 4-6 is a figure which shows the measurement result of the rotation phase angle in this simulation. This rotational phase angle is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

なお、ゲージサンプリング周波数(125Hz)は、リアルタイム周波数(60.5Hz)の約2倍であるため、回転位相角は大きな値を有している。   Since the gauge sampling frequency (125 Hz) is about twice the real time frequency (60.5 Hz), the rotational phase angle has a large value.

また、図示は省略しているが、ゲージ差分有効電力は次式のように算出される。   Although not shown, the gauge differential active power is calculated as follows:

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、図4−7は、本シミュレーションにおける有効電力の測定結果を示す図である。この有効電力は、次式のように求められる。   FIGS. 4-7 is a figure which shows the measurement result of the active power in this simulation. This active power is obtained by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図4−7に示すように、有効電力の測定結果と理論値とは一致することが分かる。   As shown in FIGS. 4-7, it turns out that the measurement result and theoretical value of active power correspond.

また、図示は省略しているが、ゲージ差分無効電力は次式のように算出される。   Although not shown, the gauge differential reactive power is calculated as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

また、図4−8は、本シミュレーションにおける無効電力の測定結果を示す図である。この無効電力は、次式のように求められる。   Moreover, FIG. 4-8 is a figure which shows the measurement result of the reactive power in this simulation. This reactive power is obtained by the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図4−8に示すように、無効電力の測定結果と理論値とは一致することが分かる。   As shown in FIG. 4-8, it can be seen that the measurement result of the reactive power agrees with the theoretical value.

また、図4−9は、本シミュレーションにおける抵抗値の測定結果を示す図である。このときの抵抗値は、次式のように求められる。   Moreover, FIG. 4-9 is a figure which shows the measurement result of the resistance value in this simulation. The resistance value at this time is obtained as in the following equation.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図4−9に示すように、抵抗値の測定結果と理論値とは一致することが分かる。   As shown in FIG. 4-9, it can be seen that the measurement result of the resistance value agrees with the theoretical value.

さらに、図4−10は、本シミュレーションにおけるインダクタンスの測定結果を示す図である。このときのインダクタンスは、次式のように求められる。   Further, FIG. 4-10 is a diagram showing a measurement result of inductance in this simulation. The inductance at this time is obtained as follows.

Figure 0006033030
Figure 0006033030

図4−10に示すように、インダクタンスの測定結果と理論値とは一致することが分かる。   As shown in FIG. 4-10, it can be seen that the measurement result of the inductance agrees with the theoretical value.

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。   Note that the configuration shown in the above embodiment is an example of the configuration of the present invention, and can be combined with another known technique, and a part thereof is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.

例えば、実施の形態1の絶縁監視装置では、回転位相角は特に算出せずゲージ差分電力群により周波数係数のみを算出し、実施の形態2のインピーダンス測定装置では、最初にゲージ差分電力群により周波数係数を算出し、その後に周波数係数により回転位相角を算出するようにしているが、最初にゲージ差分電力群に含まれているゲージ差分電圧群により回転位相角を算出し、この回転位相角を用いて周波数係数を算出するようにしてもよい。   For example, in the insulation monitoring device of the first embodiment, the rotation phase angle is not particularly calculated, and only the frequency coefficient is calculated by the gauge differential power group. In the impedance measurement device of the second embodiment, the frequency is first calculated by the gauge differential power group. The coefficient is calculated, and then the rotational phase angle is calculated from the frequency coefficient. First, the rotational phase angle is calculated from the gauge differential voltage group included in the gauge differential power group, and this rotational phase angle is calculated. It may be used to calculate the frequency coefficient.

また、実施の形態1,2では、ゲージ差分電力群を用いて周波数係数を算出しているが、ゲージ差分電力群に代えてゲージ電力群を使用してもよい。   In Embodiments 1 and 2, the frequency coefficient is calculated using the gauge differential power group, but a gauge power group may be used instead of the gauge differential power group.

また、実施の形態1,2では、リアルタイム周波数の算出は省略しているが、リアルタイム周波数算出部を設けるように構成してもよい。   In the first and second embodiments, the calculation of the real-time frequency is omitted, but a real-time frequency calculation unit may be provided.

以上のように、本発明は、測定対象が系統定格周波数から外れて動作している場合であっても高精度な電気量の測定を可能とする電気量測定装置として有用である。   As described above, the present invention is useful as an electric quantity measuring device that enables highly accurate measurement of electric quantity even when the object to be measured is operating outside the system rated frequency.

D101 絶縁監視装置、D102,D202 交流電圧電流瞬時値データ入力部、D103 周波数係数算出部、D203 周波数係数算出部、D104,D204 対称性破れ判別部、D105,D205 周波数係数の移動平均処理部(第1の移動平均処理部)、D106 ゲージ差分有効電力算出部、D107 ゲージ差分有効電力の移動平均処理部(第2の移動平均処理部)、D108 ゲージ差分無効電力算出部、D109 ゲージ差分無効電力の移動平均処理部(第3の移動平均処理部)、D110 電圧電流間位相角算出部、D111 電圧電流間位相角の移動平均処理部(第4の移動平均処理部)、D112 絶縁監視情報出力部、D113,D216 インターフェース、D114,D217 記憶部、D201 インピーダンス測定装置、D206 回転位相角算出部、D207 回転位相角の移動平均処理部(第2の移動平均処理部)、D208 ゲージ差分電流算出部、D209 ゲージ差分電流の移動平均処理部(第3の移動平均処理部)、D210 ゲージ差分有効・無効電力算出部、D211 ゲージ差分有効・無効電力の移動平均処理部(第4の移動平均処理部)、D212 有効・無効電力算出部、D213 有効・無効電力の移動平均処理部(第5の移動平均処理部)、D214 抵抗・リアクタンス算出部、D215 抵抗・リアクタンスの移動平均処理部(第6の移動平均処理部)。 D101 insulation monitoring device, D102, D202 AC voltage current instantaneous value data input unit, D103 frequency coefficient calculation unit, D203 frequency coefficient calculation unit, D104, D204 symmetry breaking determination unit, D105, D205 moving average processing unit of frequency coefficient (first 1 moving average processing unit), D106 gauge difference active power calculation unit, D107 gauge difference active power moving average processing unit (second moving average processing unit), D108 gauge difference reactive power calculation unit, D109 gauge difference reactive power Moving average processing unit (third moving average processing unit), D110 voltage-current phase angle calculation unit, D111 voltage-current phase angle moving average processing unit (fourth moving average processing unit), D112 insulation monitoring information output unit , D113, D216 interface, D114, D217 storage unit, D201 impedance D206 rotational phase angle calculation unit, D207 rotational phase angle moving average processing unit (second moving average processing unit), D208 gauge differential current calculation unit, D209 gauge differential current moving average processing unit (third moving unit) Average processing unit), D210 Gauge difference active / reactive power calculation unit, D211 Gauge difference active / reactive power moving average processing unit (fourth moving average processing unit), D212 Effective / reactive power calculation unit, D213 Active / reactive power Moving average processing unit (fifth moving average processing unit), D214 resistance / reactance calculation unit, D215 resistance / reactance moving average processing unit (sixth moving average processing unit).

Claims (18)

測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出する周波数係数算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データおよび3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における第1の差分電圧瞬時値と中間時刻における第1の差分電流瞬時値との第1積から、前記中間時刻よりも進み側の第2の差分電圧瞬時値と遅れ側の第2の差分電流瞬時値との第2積と、前記中間時刻よりも遅れ側の第3の差分電圧瞬時値と進み側の第3の差分電流瞬時値との第3積との平均値を差し引いた値をゲージ差分有効電力として算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記周波数係数および前記ゲージ差分有効電力に基づいて前記系統の有効電力を算出する有効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする電気量測定装置。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points Rotational phase in which the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on a complex plane during one cycle of the second sampling frequency based on the three differential current instantaneous value data corresponding to A frequency coefficient calculator that calculates the cosine function value of the angle as a frequency coefficient;
Of the three differential voltage instantaneous value data and the three differential current instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the first differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the first differential current instantaneous at the intermediate time A second product of the second differential voltage instantaneous value on the advance side of the intermediate time and the second differential current instantaneous value on the delay side of the intermediate time, and a second product of the delay side of the intermediate time. A gauge difference active power calculation unit that calculates a value obtained by subtracting an average value of the third product of the difference voltage instantaneous value of 3 and the third product of the third difference current instantaneous value on the advance side as a gauge difference active power;
An active power calculator that calculates the active power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential active power;
An electrical quantity measuring device comprising:
前記第2の差分電圧瞬時値と前記第1の差分電流瞬時値との第4積と、前記第1の差分電圧瞬時値と前記第2の差分電流瞬時値との第5積との平均値から、前記第1の差分電圧瞬時値と前記第3の差分電流瞬時値との第6積と、前記第3の差分電圧瞬時値と前記第1の差分電流瞬時値との第7積との平均値を差し引いた値をゲージ差分無効電力として算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記周波数係数および前記ゲージ差分無効電力に基づいて前記系統の無効電力を算出する無効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電気量測定装置。
Average value of the fourth product of the second differential voltage instantaneous value and the first differential current instantaneous value and the fifth product of the first differential voltage instantaneous value and the second differential current instantaneous value From the sixth product of the first differential voltage instantaneous value and the third differential current instantaneous value, and the seventh product of the third differential voltage instantaneous value and the first differential current instantaneous value A gauge difference reactive power calculation unit that calculates a value obtained by subtracting the average value as a gauge difference reactive power;
A reactive power calculator that calculates reactive power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential reactive power;
The electrical quantity measuring device according to claim 1, further comprising:
前記ゲージ差分有効電力および前記ゲージ差分無効電力に基づいて前記系統における電圧電流間位相角を算出する電圧電流間位相角算出部を備えたことを特徴とする請求項に記載の電気量測定装置。 The electrical quantity measuring device according to claim 2 , further comprising a voltage-current phase angle calculation unit that calculates a voltage-current phase angle in the system based on the gauge difference active power and the gauge difference reactive power. . 前記有効電力および前記無効電力により、前記系統の皮相電力を算出することを特徴とする請求項2に記載の電気量測定装置。   The electrical quantity measuring device according to claim 2, wherein apparent power of the system is calculated from the active power and the reactive power. 前記有効電力および前記無効電力により、前記系統の力率を算出することを特徴とする請求項2に記載の電気量測定装置。   The electrical quantity measuring device according to claim 2, wherein a power factor of the system is calculated from the active power and the reactive power. 測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出する周波数係数算出部と、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データおよび3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における第1の差分電圧瞬時値と中間時刻における第1の差分電流瞬時値との第1積から、前記中間時刻よりも進み側の第2の差分電圧瞬時値と遅れ側の第2の差分電流瞬時値との第2積を差し引いた値を第1のゲージ差分有効電力として算出すると共に、前記第1積から前記中間時刻よりも遅れ側の第3の差分電圧瞬時値と進み側の第3の差分電流瞬時値との第3積を差し引いた値を第2のゲージ差分有効電力として算出し、これら第1および第2のゲージ差分有効電力の平均値をゲージ差分有効電力として算出するゲージ差分有効電力算出部と、
前記周波数係数および前記ゲージ差分有効電力に基づいて前記系統の有効電力を算出する有効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする電気量測定装置。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points Rotational phase in which the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on a complex plane during one cycle of the second sampling frequency based on the three differential current instantaneous value data corresponding to A frequency coefficient calculator that calculates the cosine function value of the angle as a frequency coefficient;
Of the three differential voltage instantaneous value data and the three differential current instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the first differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the first differential current instantaneous at the intermediate time The value obtained by subtracting the second product of the second differential voltage instantaneous value on the advance side and the second differential current instantaneous value on the delay side from the intermediate time from the first product with the value is the first gauge difference effective A value obtained by subtracting the third product of the third differential voltage instantaneous value lagging from the intermediate time and the third differential current instantaneous value of the leading side from the first product is calculated as the second power. A gauge difference active power calculation unit that calculates the gauge difference active power and calculates the average value of the first and second gauge difference active powers as the gauge difference active power;
An active power calculator that calculates the active power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential active power;
An electrical quantity measuring device comprising:
前記第2の差分電圧瞬時値と前記第1の差分電流瞬時値との第4積と、前記第1の差分電圧瞬時値と前記第2の差分電流瞬時値との第5積との平均値から、前記第1の差分電圧瞬時値と前記第3の差分電流瞬時値との第6積と、前記第3の差分電圧瞬時値と前記第1の差分電流瞬時値との第7積との平均値を差し引いた値をゲージ差分無効電力として算出するゲージ差分無効電力算出部と、
前記周波数係数および前記ゲージ差分無効電力に基づいて前記系統の無効電力を算出する無効電力算出部と、
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の電気量測定装置。
Average value of the fourth product of the second differential voltage instantaneous value and the first differential current instantaneous value and the fifth product of the first differential voltage instantaneous value and the second differential current instantaneous value From the sixth product of the first differential voltage instantaneous value and the third differential current instantaneous value, and the seventh product of the third differential voltage instantaneous value and the first differential current instantaneous value A gauge difference reactive power calculation unit that calculates a value obtained by subtracting the average value as a gauge difference reactive power;
A reactive power calculator that calculates reactive power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential reactive power;
The electrical quantity measuring device according to claim 6, further comprising:
前記周波数係数を用いる際の計算式を判定指標として前記交流電圧の波形の対称性の破れを判定する対称性破れ判別部を備えたことを特徴とする請求項1または6に記載の電気量測定装置。   The electrical quantity measurement according to claim 1 or 6, further comprising a symmetry breaking discriminating unit that judges the breaking of symmetry of the waveform of the AC voltage using a calculation formula when using the frequency coefficient as a determination index. apparatus. 請求項7に記載の電気量測定装置を備え、
前記周波数係数、前記ゲージ差分有効電力および前記ゲージ差分無効電力を用いて前記系統から流出入する交流電圧と交流電流との間の位相角を算出し、この算出した位相角に基づいて前記系統の絶縁性を判定することを特徴とする絶縁監視装置。
The electric quantity measuring device according to claim 7 ,
Using the frequency coefficient, the gauge differential active power, and the gauge differential reactive power to calculate a phase angle between the AC voltage and the AC current flowing in and out of the system, and based on the calculated phase angle, An insulation monitoring apparatus characterized by determining insulation.
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電流瞬時値データのうち、前記第1の差分電流瞬時値の2乗値から、前記第2の差分電流瞬時値と前記第3の差分電流瞬時値との積を差し引いた値の平方根をゲージ差分電流として算出するゲージ差分電流算出部を備えたことを特徴とする請求項2または7に記載の電気量測定装置。   Of the three differential current instantaneous value data used in calculating the frequency coefficient, the second differential current instantaneous value and the third differential current are calculated from the square value of the first differential current instantaneous value. The electric quantity measuring device according to claim 2, further comprising a gauge difference current calculation unit that calculates a square root of a value obtained by subtracting a product of the instantaneous value as a gauge difference current. 請求項10に記載の電気量測定装置を備え、
前記ゲージ差分有効電力およびゲージ差分電流に基づいて前記系統におけるインピーダンスのうちの抵抗成分を算出することを特徴とするインピーダンス測定装置。
The electric quantity measuring device according to claim 10,
An impedance measuring apparatus that calculates a resistance component of impedance in the system based on the gauge differential active power and gauge differential current.
請求項10に記載の電気量測定装置を備え、
前記周波数係数、前記ゲージ差分無効電力およびゲージ差分電流に基づいて前記系統におけるインピーダンスのうちのリアクタンス成分を算出することを特徴とするインピーダンス測定装置。
The electric quantity measuring device according to claim 10,
An impedance measuring apparatus, wherein a reactance component of impedance in the system is calculated based on the frequency coefficient, the gauge differential reactive power, and a gauge differential current.
測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角を算出すると共に、算出した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出する周波数係数算出部と、
前記第2のサンプリング周波数と前記周波数係数を用いて系統のリアルタイム周波数を算出する周波数算出部と、
を備え
前記リアルタイム周波数が前記第2のサンプリング周波数の1/2よりも小さい場合には、前記回転位相角は正の値をとり、
前記リアルタイム周波数が前記第2のサンプリング周波数の1/2よりも大きく、且つ前記第2のサンプリング周波数よりも小さい場合には、前記回転位相角は負の値をとる
ことを特徴とする電気量測定装置。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points Rotational phase in which the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on a complex plane during one cycle of the second sampling frequency based on the three differential current instantaneous value data corresponding to A frequency coefficient calculation unit that calculates an angle and calculates a cosine function value of the calculated rotation phase angle as a frequency coefficient;
A frequency calculating unit for calculating a real-time frequency of the system integration using the frequency coefficients and said second sampling frequency,
Equipped with a,
When the real-time frequency is smaller than ½ of the second sampling frequency, the rotational phase angle takes a positive value,
An electrical quantity measurement wherein the rotational phase angle takes a negative value when the real-time frequency is greater than ½ of the second sampling frequency and smaller than the second sampling frequency. apparatus.
前記回転位相角が零の値をとるとき、前記リアルタイム周波数を前記第2のサンプリング周波数の1/2として算出することを特徴とする請求項13に記載の電気量測定装置。 The electrical quantity measuring device according to claim 13 , wherein the real-time frequency is calculated as ½ of the second sampling frequency when the rotational phase angle takes a value of zero. 前記回転位相角と、この回転位相角を算出する際に用いた4点の電圧瞬時値データのうちの連続する3点の差分電圧瞬時値データとに基づいて前記系統の有効電力を算出する有効電力算出部を備えたことを特徴とする請求項13に記載の電気量測定装置。   Effective power for calculating the active power of the system based on the rotation phase angle and the differential voltage instantaneous value data of three consecutive points of the four voltage instantaneous value data used in calculating the rotation phase angle The electric quantity measuring device according to claim 13, further comprising a power calculating unit. 測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転し、前記系統のリアルタイム周波数が前記第2のサンプリング周波数の1/2よりも小さい場合には正の値をとり、前記系統のリアルタイム周波数が前記第2のサンプリング周波数の1/2よりも大きく、且つ前記第2のサンプリング周波数よりも小さい場合には負の値をとる回転位相角を算出すると共に、算出した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出するステップと、
前記第2のサンプリング周波数と前記周波数係数を用いて前記系統のリアルタイム周波数を算出するステップと、
を含むことを特徴とする電気量測定方法。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points corresponding to three points on the basis of the difference current instantaneous values of the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on the complex plane during a cycle of said second sampling frequency, the When the real-time frequency of the system is smaller than ½ of the second sampling frequency, it takes a positive value and the real-time frequency of the system Greater than 1/2 the frequency of the second sampling frequency, and wherein with the second and if smaller than the sampling frequency for calculating the rotation phase angle takes a negative value, the cosine function of the rotational phase angle calculated Calculating a value as a frequency coefficient;
Calculating the real-time frequency of the system using the second sampling frequency and the frequency coefficient;
A method of measuring electricity, comprising:
測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出するステップと、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データおよび3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における第1の差分電圧瞬時値と中間時刻における第1の差分電流瞬時値との第1積から、前記中間時刻よりも進み側の第2の差分電圧瞬時値と遅れ側の第2の差分電流瞬時値との第2積と、前記中間時刻よりも遅れ側の第3の差分電圧瞬時値と進み側の第3の差分電流瞬時値との第3積との平均値を差し引いた値をゲージ差分有効電力として算出するステップと、
前記周波数係数および前記ゲージ差分有効電力に基づいて前記系統の有効電力を算出するステップと、
を含むことを特徴とする電気量測定方法。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points Rotational phase in which the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on a complex plane during one cycle of the second sampling frequency based on the three differential current instantaneous value data corresponding to Calculating a cosine function value of the angle as a frequency coefficient;
Of the three differential voltage instantaneous value data and the three differential current instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the first differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the first differential current instantaneous at the intermediate time A second product of the second differential voltage instantaneous value on the advance side of the intermediate time and the second differential current instantaneous value on the delay side of the intermediate time, and a second product of the delay side of the intermediate time. Calculating a value obtained by subtracting the average value of the third product of the differential voltage instantaneous value of 3 and the third product of the leading third differential current instantaneous value as the gauge differential active power;
Calculating active power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential active power;
A method of measuring electricity, comprising:
測定対象となる系統の交流電圧を所定の第1のサンプリング周波数でサンプリングした電圧瞬時値データの中から、前記第1のサンプリング周波数よりも小さく、且つ前記交流電圧の周波数以上となる第2のサンプリング周波数で抽出した連続する少なくとも4点の電圧瞬時値データにおける隣接する2点の電圧瞬時値データ間の先端間距離を表す3点の差分電圧瞬時値データと、当該3点の差分電圧瞬時値データに対応する3点の差分電流瞬時値データとに基づいて、前記差分電圧瞬時値データもしくは前記差分電流瞬時値データが前記第2のサンプリング周波数の1サイクルの間に複素平面上で回転した回転位相角の余弦関数値を周波数係数として算出するステップと、
前記周波数係数を算出する際に用いた3点の差分電圧瞬時値データおよび3点の差分電流瞬時値データのうち、中間時刻における第1の差分電圧瞬時値と中間時刻における第1の差分電流瞬時値との第1積から、前記中間時刻よりも進み側の第2の差分電圧瞬時値と遅れ側の第2の差分電流瞬時値との第2積を差し引いた値を第1のゲージ差分有効電力として算出すると共に、前記第1積から前記中間時刻よりも遅れ側の第3の差分電圧瞬時値と進み側の第3の差分電流瞬時値との第3積を差し引いた値を第2のゲージ差分有効電力として算出し、これら第1および第2のゲージ差分有効電力の平均値をゲージ差分有効電力として算出するステップと、
前記周波数係数および前記ゲージ差分有効電力に基づいて前記系統の有効電力を算出するステップと、
を含むことを特徴とする電気量測定方法。
Second sampling that is smaller than the first sampling frequency and equal to or higher than the frequency of the AC voltage, from among the voltage instantaneous value data obtained by sampling the AC voltage of the system to be measured at a predetermined first sampling frequency. The differential voltage instantaneous value data of three points representing the tip-to-tip distance between two adjacent voltage instantaneous value data of at least four consecutive voltage instantaneous value data extracted by frequency, and the differential voltage instantaneous value data of the three points Rotational phase in which the differential voltage instantaneous value data or the differential current instantaneous value data is rotated on a complex plane during one cycle of the second sampling frequency based on the three differential current instantaneous value data corresponding to Calculating a cosine function value of the angle as a frequency coefficient;
Of the three differential voltage instantaneous value data and the three differential current instantaneous value data used when calculating the frequency coefficient, the first differential voltage instantaneous value at the intermediate time and the first differential current instantaneous at the intermediate time The value obtained by subtracting the second product of the second differential voltage instantaneous value on the advance side and the second differential current instantaneous value on the delay side from the intermediate time from the first product with the value is the first gauge difference effective A value obtained by subtracting the third product of the third differential voltage instantaneous value lagging from the intermediate time and the third differential current instantaneous value of the leading side from the first product is calculated as the second power. Calculating as gauge difference active power, and calculating an average value of these first and second gauge difference active powers as gauge difference active power;
Calculating active power of the system based on the frequency coefficient and the gauge differential active power;
A method of measuring electricity, comprising:
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