JP6453556B2 - 交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法に関する。

例えば、同期機の出力電圧を制御する自動電圧調整装置（Automatic Voltage Regulator：ＡＶＲ）や同期機の駆動を行うサイリスタモータ装置（Load Commutated Inverter：ＬＣＩ）などの励磁制御装置では、同期機の出力電気量を測定している。

励磁制御装置の出力電気量を測定では、アナログ信号の段階で直流信号に変換し正規化する正規化演算方式や、同期機の出力電気量を瞬時値入力とＡ／Ｄ変換処理によりディジタル信号化し、その信号より電圧の振幅を演算する振幅演算方式、積分値を演算する積分演算方式があり、その複数の演算結果の切り替えや重みづけ加算することで精度の良い電気量検出を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２８５９９８号公報

しかしながら、特許文献１に記載される従来の技術では、周波数が定格周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）の５０％以下や１５０％以上となる場合、すなわち、定格周波数に対する誤差が５０％以上となる場合、リップル（脈動）や誤差が大きくなる特性があり、励磁制御装置等の装置に適用可能な許容限界を超えてしまう。つまり、特許文献１に記載される従来の方法では、適用できる周波数範囲が、リップルや誤差が励磁制御装置等の装置に適用可能な許容限界を超えない範囲内、すなわち、定格周波数に対して±５０％未満の範囲内に限定されている。

従って、特許文献１に記載される従来の方法では、周波数が変動する範囲が定格周波数に対して５０％以上となる場合などの広範囲にわたって周波数が変動する場合には対応しきれず、精度の良い電気量検出を行うことができないという課題がある。

また、特許文献１に記載される従来の技術では、複数の異なる演算方式による演算結果を切り替える等することによって精度の良い電気量検出を行っているが、特許文献１に記載される何れの演算方式でも、瞬時値入力した値を電気量検出する過程において連続したデータによる演算が必要になる。そのため、一過性の故障や異常が発生する等してデータが途絶えた場合（連続したデータが得られない状況となった場合）、正常に復帰して一定時間が経過するまでの間（演算可能な量のデータが得られるまでの間）、どの演算方式による演算結果に切り替えたとしても精度の良い電気量検出を行うことができなくなってしまうという課題がある。

さらに、特許文献１に記載される演算方式とは異なる他の演算方式を採用することによって、装置に適用可能な許容限界を超えてリップルや誤差が大きくなる周波数範囲（特許文献１に記載される従来の技術では定格周波数に対して５０％以上となる周波数範囲）においても、リップルや誤差を装置に適用可能な許容限界を超えない範囲内に抑えることができる可能性がある。

例えば、演算方式の一つとして、全波整流回路における全波整流の作用をソフトウェア的に実現する演算方式、すなわち、ディジタル化した信号から全波整流の最大値の平均値を求め、求まる平均値から出力電圧を求める全波整流演算方式では、多くの周波数範囲でリップルを装置に適用可能な許容限界を超えない範囲内に抑えることができることが知られている。

しかしながら、全波整流演算方式では、特定の周波数（ｎを自然数とし、定格周波数の１／ｎの周波数）で長周期のリップルが発生する特性があり、当該周波数においては励磁制御装置等の装置に適用可能な許容限界を超えてしまい、精度の良い電気量検出を行うことができないという課題がある。

一方、同期機や誘導機等のいわゆる回転電機の回転数は周波数に比例するため、その回転を制御するために入力される電気量の周波数を変化させる場合がある。この場合、より細かく回転を制御しようとすれば、より広範囲に周波数を変化させる必要があるため、より広範囲な周波数に対して電気量を精度良く検出できることが好ましい。

また、特許文献１に記載される従来の技術では、一過性の故障や異常が発生してデータが途絶えた場合には再度データを初めから蓄積する必要が生じるため、一過性の故障等による影響も少なくない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、従来よりも大きな範囲で周波数が変動したとしても、精度の良い電気量検出可能な交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る交流電気信号検出装置は、上述した課題を解決するため、入力した三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理部と、前記ディジタル信号を振幅演算方式による演算処理を実行することによって算出される前記交流電気量の振幅に基づいて前記交流電気量の電気量検出信号である第１の電気量検出信号を求める第１の演算処理部と、前記振幅演算方式とは異なる演算方式による演算処理を実行することによって、前記第１の電気量検出信号とは異なる第２の電気量検出信号を求める第２の演算処理部と、前記ディジタル信号を用いて前記交流電気量の周波数を求め、求まる前記交流電気量の周波数が設定される条件を満たしているか否かを判定し、判定結果を示す信号を第１の選択信号として生成する周波数判定部と、前記周波数判定部から受け取る前記第１の選択信号に基づいて、前記第１の演算処理部から受け取る前記第１の電気量検出信号および前記第２の演算処理部から受け取る前記第２の電気量検出信号から選択される１個の電気量検出信号を出力する切替部と、を具備し、自装置内に異常が生じているか否かを判定し、判定結果を示す信号を第２の選択信号として生成し、前記切替部へ出力する動作状態判定部をさらに備え、前記切替部は、前記周波数判定部から受け取る前記第１の選択信号と前記動作状態判定部から受け取る前記第２の選択信号とに基づいて、前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号から選択される１個の電気量検出信号を出力することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る交流電気信号検出方法は、上述した課題を解決するため、入力した三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理部と、前記ディジタル信号をそれぞれ異なる第１の演算方式および第２の演算方式による演算処理を実行することによって、２種類の異なる前記交流電気量の電気量検出信号である第１の電気量検出信号および第２の電気量検出信号を得る演算処理部と、入力される信号に基づいて、前記演算処理部で得られる前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号の何れか一方を出力する信号として選択する切替部と、を具備する交流電気信号検出装置を用いた交流電気信号の検出方法であり、前記Ａ／Ｄ変換処理部が、入力される三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するステップと、前記演算処理部が、前記ディジタル信号を振幅演算方式による演算処理を実行することによって算出される前記交流電気量の振幅に基づいて前記第１の電気量検出信号を求める一方、前記振幅演算方式とは異なる演算方式による演算処理を実行することによって前記第２の電気量検出信号を求めるステップと、前記切替部が、前記第１の電気量検出信号と前記第２の電気量検出信号と周波数判定部が前記ディジタル信号を用いて求まる前記交流電気量の周波数が設定される条件を満たしているか否かを判定した結果を示す周波数状態判定信号と動作状態判定部が前記ディジタル信号に基づいて装置内に異常が生じているか否かを判定した結果を示す動作状態判定信号との４つの信号を受け取り、前記周波数状態判定信号および前記動作状態判定信号の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号から選択される一方を出力するステップと、を具備することを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、従来よりも大きな範囲で周波数が変動したとしても、精度良く電気量を検出することができる。

第１の実施形態に係る交流電気信号検出装置の装置構成を概略的に示す構成図。 実施形態に係る交流電気信号検出装置において振幅演算処理部が行う振幅演算方式の周波数特性を示す説明図。 第２の実施形態に係る交流電気信号検出装置の装置構成を概略的に示す構成図。 第２の実施形態に係る交流電気信号検出装置の周波数に対する電圧検出信号の関係を示す説明図。 第３の実施形態に係る交流電気信号検出装置の装置構成を概略的に示す構成図。 第４の実施形態に係る交流電気信号検出装置の装置構成を概略的に示す構成図。

以下、本発明の実施形態に係る交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法について、図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る交流電気信号検出装置の一例である交流電気信号検出装置１０Ａの装置構成を概略的に示す構成図である。

交流電気信号検出装置１０Ａは、例えば、入力される三相（Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相）の交流電気量の瞬時値を後段の演算処理手段において演算処理可能な状態に信号処理する入力処理手段としてのＡ／Ｄ変換処理部１１と、入力処理手段から得られる信号に基づいて演算処理を行って交流電気量の検出信号を得る演算処理手段としての振幅演算処理部（第１の演算処理部）１３、実効値演算処理部（第２の演算処理部）１４、切替部１５、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａとを具備する。

Ａ／Ｄ変換処理部１１は、アナログ信号である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）を入力として受け取り、ディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）へ変換し、変換後のディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を後段の演算処理手段（より詳細には、振幅演算処理部１３、実効値演算処理部１４、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａ）へ出力する。

振幅演算処理部１３は、複数回分のディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を使用し、三相の電気量の一例である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）の振幅に比例する振幅演算結果を第１の電気量検出信号としての第１の電圧検出信号Ｖａとして得る。第１の電圧検出信号Ｖａは、例えば、各相の交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）を、それぞれ、振幅二乗演算し、調整係数を乗じた値を平均演算（重み付けを変更する場合を含む）することで求められる。

例えば、サンプリングの周期が三相交流電圧の周期の１／１２倍であり、各相の交流電圧のディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）から得られる各振幅演算結果（Ｂｒ，Ｂｓ，Ｂｔ）の重み付けを一定（１：１：１）とする場合、第１の電圧検出信号Ｖａは、下記式（１）を演算することで求められる。

交流電気信号検出装置１０Ａにおいて、実効値演算処理部１４の出力は、振幅演算処理部１３の出力が有効でない場合、すなわち、第１の電圧検出信号Ｖａの信頼性が低下する（誤差が大きくなる）周波数変動が大きくなる場合に採用される。これは、実効値演算処理部１４で実行される実効値演算方式が、波形歪みによる影響、換言すれば、周波数の範囲（周波数変動）による影響を受けにくい特徴があることを活用したものである。

また、実効値演算処理部１４で実行される実効値演算方式では、１回の演算で第２の電気量検出信号Ｖｂを生成することができるため、複数回の演算結果を利用することが必須となる振幅演算方式を補完する方式としても有意義である。例えば、Ａ／Ｄ変換処理部１１に何らかの異常が生じて再度データを初めから蓄積することが必要となった場合にも、実効値演算処理部１４の出力は、振幅演算処理部１３の出力の代わりに採用される。

切替部１５は、出力する電気量検出信号（ここでは、電圧検出信号Ｖ１）を切り替える機能を有する。切替部１５は、入力される第１，２の選択信号Ｓ１，Ｓ２に応じて、演算処理結果として入力される二つの電気量検出信号の一例である第１，２の電圧検出信号Ｖａ，Ｖｂのうち何れか一方を選択し、電気量検出信号の一例として電圧検出信号Ｖ１を出力する。

動作状態判定部１６および周波数判定部１７Ａは、演算処理手段における選択信号生成手段として機能し、動作状態判定部１６および周波数判定部１７Ａで生成される第１，２の選択信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。

動作状態判定部１６は、入力処理手段から入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に基づいて、交流電気信号検出装置１０Ａ内、すなわち、自装置内において、通常通りの処理が実行されているか否か、すなわち、自装置内における異常の有無を判定する機能と、当該判定結果に応じて第１の選択信号Ｓ１を生成する機能とを有する。

動作状態判定部１６は、ディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、交流電気信号検出装置１０Ａ内の異常有無を判定し、当該判定結果に応じて第１の選択信号Ｓ１を生成する。第１の選択信号Ｓ１は、例えば、ローレベル（Ｌ）とハイレベル（Ｈ）の二値の信号であり、動作状態判定部１６が自装置内に異常が生じている（通常通りの処理が実行されていない）と判定した場合にはＬ、通常通りの処理が実行されている（異常が生じていない）と判定した場合にはＨを出力する。

従って、例えば、Ａ／Ｄ変換処理部１１におけるＡ／Ｄ変換処理に一過性の異常が生じた場合、当該異常が検出されている期間における第１の選択信号Ｓ１は、異常と判定した旨を示すＬの信号となり、当該異常が生じる前、および当該異常から正常に復帰した後の期間における第１の選択信号Ｓ１は、当該異常が生じていない旨を示すＨの信号となる。

このようにして生成される第１の選択信号Ｓ１を受け取った切替部１５は、第１の選択信号Ｓ１がローレベル（Ｌ）である場合、すなわち、例えば、Ａ／Ｄ変換処理部１１におけるＡ／Ｄ変換処理に異常が生じていると判定されている場合には、実効値演算処理部１４から受け取る第２の電圧検出信号Ｖｂを電圧検出信号Ｖ１として出力する。一方、第１の選択信号Ｓ１がハイレベル（Ｈ）である場合、切替部１５は、振幅演算処理部１３から受け取る第１の電圧検出信号Ｖａを電圧検出信号Ｖ１として出力する。

周波数判定部１７Ａは、入力処理手段から入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に基づいて、交流電気信号検出装置１０Ａに入力される三相の交流電気量の周波数を検出する機能と、検出する周波数が予め設定される条件を満たしているか否かを判定する機能と、判定結果に応じて第２の選択信号Ｓ２を生成する機能とを有する。ここで、予め設定される条件としては、例えば、振幅演算方式を採用した場合にリップルや誤差が大きくならない、すなわち、振幅演算方式が有効とされる周波数の範囲である。

周波数判定部１７Ａは、入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて交流電気信号検出装置１０Ａに入力される三相の交流電気量の周波数を検出し、検出する周波数が予め設定される条件を満たしているか否かを判定し、当該判定結果に応じた第２の選択信号Ｓ２を生成する。第２の選択信号Ｓ２は、例えば、ローレベル（Ｌ）とハイレベル（Ｈ）の二値の信号であり、周波数判定部１７Ａによって検出される周波数が予め設定される条件を満たしていないと判定した場合にはＬ、満たしていると判定した場合にはＨを出力する。

予め設定される条件は、例えば、周波数判定部１７Ａによって検出される周波数が、前記式（１）〜（４）が成立する周波数（基準周波数Ｆ０）を中心として一定範囲内（例えば、基準周波数Ｆ０±５０％の範囲内）にあること等である。

このようにして生成される第２の選択信号Ｓ２を受け取った切替部１５は、第２の選択信号Ｓ２がハイレベル（Ｈ）の場合、すなわち、交流電気信号検出装置１０Ａに入力される三相の交流電気量の周波数が基準周波数Ｆ０に対して一定範囲内にある場合（振幅演算方式が有効な場合）、振幅演算方式によって演算され生成された第１の電気量検出信号としての第１の電圧検出信号Ｖａを、出力する電圧検出信号Ｖ１として選択し、第２の選択信号Ｓ２がローレベル（Ｌ）の場合、すなわち、交流電気信号検出装置１０Ａに入力される三相の交流電気量の周波数が基準周波数Ｆ０に対して一定範囲内にない場合、実効値演算方式によって演算され生成された第２の電気量検出信号としての第２の電圧検出信号Ｖｂを、出力する電圧検出信号Ｖ１として選択する。

ここで、振幅演算処理部１３の出力である第１の電圧検出信号Ｖａの周波数特性（周波数と電圧検出信号Ｖ１との関係）について説明する。

図２は、実施形態に係る交流電気信号検出装置で適用される振幅演算方式の周波数特性、すなわち、振幅演算処理部１３の出力である第１の電圧検出信号Ｖａの周波数特性を示す説明図（グラフ）である。

図２に例示されるように、振幅演算処理部１３の出力である第１の電圧検出信号Ｖａは、前記式（１）〜（４）が成立する周波数（基準周波数Ｆ０）で最大であり、変動量（基準周波数Ｆ０からの周波数のずれ量）が大きくなるに従って電圧検出信号Ｖ１の電圧が低下する特性がある。つまり、基準周波数Ｆ０からの周波数のずれ量がある一定範囲を超えてしまうと、電圧検出信号Ｖ１の電圧ずれ量も大きくなり、電圧検出信号Ｖ１を他装置の制御に使用することが許容できない程に電圧ずれ量が大きく（許容範囲外に）なってしまう。

そこで、交流電気信号検出装置１０Ａでは、歪による影響を受けにくく、周波数の範囲に影響を受けにくい特徴があり、１回の演算で電圧検出信号を求めることができる実効値演算方式による演算結果、すなわち、実効値演算処理部１４の出力を、基準周波数Ｆ０からの周波数のずれ量がある一定範囲を超える範囲で採用することで、基準周波数Ｆ０からの周波数のずれ量がある一定範囲を超える範囲（例えば、定格周波数に対する誤差が５０％以上となる場合）においても、精度の良い電気量の検出が可能となる。

また、交流電気信号検出装置１０Ａでは、動作状態判定部１６が交流電気信号検出装置１０Ａ内に異常が生じている（通常通りの処理が実行されていない）と判定した場合にも、実効値演算処理部１４の出力を採用する。このような切替部１５の信号選択動作により、交流電気信号検出装置１０Ａ（自装置）内に異常が生じている状況下においても、精度の良い電気量の検出が可能となる。

続いて、実施形態に係る交流電気信号検出装置の一例である交流電気信号検出装置１０Ａの作用について説明する。

交流電気信号検出装置１０Ａでは、Ａ／Ｄ変換処理部１１により、入力されるアナログ信号である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）がディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に変換され、後段の振幅演算処理部１３、実効値演算処理部１４、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａへ与えられる。

入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、振幅演算処理部１３では第１の電圧検出信号Ｖａが、実効値演算処理部１４では第２の電圧検出信号Ｖｂが、それぞれ、生成されて切替部１５に与えられる。

また、動作状態判定部１６では、入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、交流電気信号検出装置（自装置）１０Ａ内において、通常通りの処理が実行されているか否かが判定されて当該判定結果に応じた第１の選択信号Ｓ１が生成される。動作状態判定部１６で生成された第１の選択信号Ｓ１は、動作状態判定部１６から切替部１５に与えられる。

さらに、周波数判定部１７Ａでは、入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、交流電気信号検出装置（自装置）１０Ａに入力される三相の交流電気量の周波数が検出され、検出される周波数が予め設定される条件を満たしているか否かが判定されて当該判定結果に応じた第２の選択信号Ｓ２が生成される。周波数判定部１７Ａで生成された第２の選択信号Ｓ２は、周波数判定部１７Ａから切替部１５に与えられる。

続いて、切替部１５は、入力される第１，２の選択信号Ｓ１，Ｓ２に応じて、演算処理結果として入力される第１，２の電圧検出信号Ｖａ，Ｖｂのうち何れか一方を選択し電圧検出信号Ｖ１として出力する。交流電気信号検出装置１０Ａでは、通常時、すなわち、動作状態判定部１６によって異常が検出されておらず、周波数判定部１７Ａによって基準周波数Ｆ０に対して周波数が一定範囲内にある場合には、第１の電圧検出信号Ｖａが優先的に選択される。

一方、動作状態判定部１６によって異常が検出された動作状態の異常時、または周波数判定部１７Ａによって基準周波数Ｆ０に対して周波数が一定範囲外となっている周波数の異常時の場合には、切替部１５は、第１の電圧検出信号Ｖａではなく、第２の電圧検出信号Ｖｂを電圧検出信号Ｖ１として出力する。

上述したように、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ａが振幅演算処理部１３の出力と、周波数の範囲に影響を受けにくい特徴がある実効値演算方式による演算結果を求める実効値演算処理部１４の出力とを切り替えることができるので、周波数が基準周波数Ｆ０を中心とした所定範囲内にある場合には振幅演算処理部１３の出力を選択し、周波数が基準周波数Ｆ０からを中心とした所定範囲内にない（所定範囲外にある）場合には、周波数の範囲に影響を受けにくい実効値演算処理部１４の出力を選択することで、従来よりも大きな範囲で周波数が変動したとしても、適切な電圧検出信号Ｖ１を得ること、すなわち、精度の良い電気量検出が可能となる。

故に、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法によれば、従来よりも広範な周波数範囲において精度の良く電気量を検出できるので、従来の交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法では適用が困難な程に大きな周波数変動が生じる場合においても、電気量検出信号の誤差範囲をＡＶＲやＬＣＩなどの励磁制御装置等への適用が可能な範囲内に収めることができる。

また、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ａが振幅演算処理部１３の出力と実効値演算処理部１４の出力とを切り替えることができるので、１回の演算で電圧検出信号を求めることができる実効値演算処理部１４が、電圧検出信号Ｖ１を求めるために複数回の演算結果を利用することが必須となる振幅演算処理部１３を補完することができる。

従って、一過性等の軽微な異常発生した場合においても、交流電気信号検出装置１０Ａ内で電圧検出信号Ｖ１を求める演算処理を停止させることなく、精度の良い電気量検出を継続することができる。また、一過性等の軽微な異常発生した場合においても、従来の交流電気信号検出装置のように電圧検出信号の出力を停止させない（システムダウンを生じさせない）ため、システムダウンの平均故障間隔（Mean Time Between Failure：ＭＴＢＦ）が長くなり、ＭＴＢＦを向上させることができる。

［第２の実施形態］
図３は、第２の実施形態に係る交流電気信号検出装置の一例である交流電気信号検出装置１０Ｂの装置構成を概略的に示す構成図である。

交流電気信号検出装置１０Ｂは、交流電気信号検出装置１０Ａに対し、振幅演算処理部１３、実効値演算処理部１４、および周波数判定部１７Ａの代わりに、振幅演算処理部１３Ｂ、全波整流演算処理部１９、および周波数判定部１７Ｂを具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明するとともに、交流電気信号検出装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

交流電気信号検出装置１０Ｂは、例えば、入力処理手段としてのＡ／Ｄ変換処理部１１と、Ａ／Ｄ変換処理部１１から得られる信号に基づいて演算処理を行って交流電気量の検出信号を得る演算処理手段としての振幅演算処理部（第１の演算処理部）１３Ｂ、全波整流演算処理部（第２の演算処理部）１９、切替部１５、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ｂとを具備する。

振幅演算処理部１３Ｂは、交流電気信号検出装置１０Ａが具備する振幅演算処理部１３の基準周波数Ｆ０の１／ｎ（ｎは自然数）に対応した複数の振幅演算処理部１３−１，…，１３−ｎを備える。

すなわち、振幅演算処理部１３Ｂは、例えば、ｎ＝４の場合、基準周波数Ｆ０である入力に対して振幅演算方式による演算処理を行う振幅演算処理部１３−１と、基準周波数が周波数Ｆ０の１／２倍（＝Ｆ０／２）である入力に対して振幅演算方式による演算処理を行う振幅演算処理部１３−２と、基準周波数が周波数Ｆ０の１／３倍（＝Ｆ０／３）である入力に対して振幅演算方式による演算処理を行う振幅演算処理部１３−３と、基準周波数が周波数Ｆ０の１／４倍（＝Ｆ０／４）である入力に対して振幅演算方式による演算処理を行う振幅演算処理部１３−４と、を備える。

なお、個々の振幅演算処理部１３−１，…，１３−ｎの機能は、振幅演算方式による演算処理を行う周波数がそれぞれ異なる点以外は共通であり、それぞれ、交流電気信号検出装置１０Ａが具備する振幅演算処理部１３と同様に、振幅二乗演算し、調整係数を乗じた値を平均演算（重み付けを変更する場合を含む）を行って、第１の電気量検出信号としての第１の電圧検出信号Ｖａ１，…，Ｖａｎを得る。第１の電圧検出信号Ｖａ１，…，Ｖａｎは、切替部１５に入力される。

全波整流演算処理部１９は、全波整流回路における全波整流の作用をソフトウェア的に実現する演算処理を実行する機能を有する。全波整流演算処理部１９が実行する全波整流演算方式による演算処理は、長周期のリップルが発生すること伴い、特定の周波数（基準周波数Ｆ０に対して１／ｎとなる周波数。但し、ｎは自然数。）では誤差が大きくなるもののその他の周波数では誤差を小さく抑えることができる。そこで、交流電気信号検出装置１０Ｂでは、上記特定の周波数では振幅演算処理部１３Ｂの出力を選択し、その他の場合には全波整流演算処理部１９の出力を選択するように切替部１５を設定する。

全波整流演算処理部１９は、入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に基づいて、全波整流の最大値の平均値を求め、求まる平均値から第２の電気量検出信号としての第２の電圧検出信号Ｖｃを得る。全波整流演算処理部１９は、得られた第２の電圧検出信号Ｖｃを切替部１５へ与える。

周波数判定部１７Ｂは、周波数判定部１７Ａと同様の機能を有するが、周波数の設定条件（検出する周波数の個数）が異なる。具体的に説明すると、周波数判定部１７Ｂは、検出される周波数がｎ個の基準周波数Ｆ０／ｎ，…，Ｆ０（ｎは自然数）の何れかに合致することを判定条件とし、この判定条件を満たすか否かを判定し、判定結果を示す第２の選択信号Ｓ２を生成する。周波数判定部１７Ｂでは、ｎ個の基準周波数Ｆ０／ｎ，…，Ｆ０（ｎは自然数）に対して条件判定を行うため、第２の選択信号Ｓ２は、例えば、ｎビットの信号として生成される。

第２の選択信号Ｓ２は、例えば、最も右側に位置するビット（最下位ビット）を第１のビットとし、最も左側（右からｎ番目）に位置するビット（最上位ビット）を第ｎのビットとして、右からｋ番目（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす自然数）のビットがハイレベル（Ｈ）となっている場合には検出される周波数が基準周波数Ｆ０／ｋであることを示すようにすることができる。従って、ｎ個の全ビット（第１〜ｎのビット）がローレベル（Ｌ）である場合には周波数判定部１７Ｂにより検出される周波数は、Ｆ０／ｎ，…，Ｆ０（ｎは自然数）の何れにも該当しないことを示すことができ、第ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎを満たす自然数）のビットがハイレベル（Ｈ）となっている場合には周波数判定部１７Ｂにより検出される周波数がＦ０／ｋであることを示すことができる。

このようにして生成される第２の選択信号Ｓ２を受け取った切替部１５は、第２の選択信号Ｓ２が、例えば、第ｋのビットがハイレベル（Ｈ）であり、周波数判定部１７Ｂで検出される周波数がＦ０／ｋに合致することを示している場合、すなわち、周波数判定部１７Ｂで検出される周波数が長周期のリップルが発生する周波数である場合、振幅演算方式によって演算され生成された第１の電気量検出信号としての第１の電圧検出信号Ｖａ（ここでは、振幅演算処理部１３−ｋから出力される第１の電圧検出信号Ｖａｋ）を、出力する電圧検出信号Ｖ１として選択する。

一方、第２の選択信号Ｓ２が、ｎ個の全ビット（第１〜ｎのビット）がローレベル（Ｌ）である場合、すなわち、周波数判定部１７Ｂで検出される周波数が長周期のリップルが発生しない周波数である場合、全波整流演算方式によって演算され生成された第２の電気量検出信号としての第２の電圧検出信号Ｖｃを、出力する電圧検出信号Ｖ１として選択する。

ここで、交流電気信号検出装置１０Ｂに入力される三相の交流電気量（例えば、三相交流電圧）の周波数Ｆと、交流電気信号検出装置１０Ｂから出力される電圧検出信号Ｖ１（第１の電圧検出信号Ｖａ１〜Ｖａｎまたは第２の電圧検出信号Ｖｃ）との関係について説明する。

図４は、交流電気信号検出装置１０Ｂの周波数Ｆに対する電圧検出信号Ｖ１（第１の電圧検出信号Ｖａ１〜Ｖａｎまたは第２の電圧検出信号Ｖｃ）の関係を示す説明図である。

全波整流演算結果、すなわち、全波整流演算処理部１９から出力される第２の電圧検出信号Ｖｃは、長周期のリップルを含むことに起因する誤差が特定の周波数（基準周波数Ｆ０に対して１／ｎとなる周波数。但し、ｎは自然数。）で大きくなる特徴がある。そこで、交流電気信号検出装置１０Ｂでは、図４に例示されるように、検出される周波数が上記特定の周波数である場合には振幅演算処理部１３Ｂの出力である第１の電圧検出信号Ｖａ１〜Ｖａｎを電圧検出信号Ｖ１として出力し、検出される周波数が上記特定の周波数以外の周波数ある場合には全波整流演算処理部１９の出力である第２の電圧検出信号Ｖｃを電圧検出信号Ｖ１として出力する。

続いて、交流電気信号検出装置１０Ｂの作用について説明する。
交流電気信号検出装置１０Ｂでは、Ａ／Ｄ変換処理部１１により、入力されるアナログ信号である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）がディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に変換され、後段の振幅演算処理部１３、全波整流演算処理部１９、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ｂへ与えられる。

入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、振幅演算処理部１３では第１の電圧検出信号Ｖａ１〜Ｖａｎが、全波整流演算処理部１９では第２の電圧検出信号Ｖｃが、それぞれ、生成されて切替部１５に与えられる。

交流電気信号検出装置１０Ａと同様に、動作状態判定部１６では、第１の選択信号Ｓ１が生成され切替部１５に与えられる。

周波数判定部１７Ｂでは、入力されるディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を用いて、交流電気信号検出装置（自装置）１０Ｂに入力される三相の交流電気量の周波数が検出され、検出される周波数が予め設定される条件を満たしているか否かが判定されて当該判定結果に応じた第２の選択信号Ｓ２が生成される。周波数判定部１７Ｂで生成された第２の選択信号Ｓ２は、周波数判定部１７Ｂから切替部１５に与えられる。

続いて、切替部１５は、入力される第１，２の選択信号Ｓ１，Ｓ２に応じて、演算処理結果として入力される第１の電圧検出信号Ｖａ（Ｖａ１〜Ｖａｎの何れか）または第２の電圧検出信号Ｖｃを選択し、電圧検出信号Ｖ１として出力する。交流電気信号検出装置１０Ｂでは、通常時、すなわち、動作状態判定部１６によって異常が検出されておらず、周波数判定部１７Ｂによって検出される周波数が、振幅演算処理部１３−１の基準周波数Ｆ０に対して１／ｎ（ｎは自然数）に該当しない場合、第２の電圧検出信号Ｖｃが優先的に選択される。

一方、動作状態判定部１６によって異常が検出された動作状態の異常時、または周波数判定部１７Ｂによって検出される周波数が振幅演算処理部１３−１の基準周波数Ｆ０に対して１／ｎ（ｎは自然数）に該当する場合には、切替部１５は、第２の電圧検出信号Ｖｃではなく、第１の電圧検出信号Ｖａ（Ｖａ１〜Ｖａｎの何れか）を電圧検出信号Ｖ１として出力する。例えば、周波数判定部１７Ｂによって検出される周波数がＦ０／ｋの場合、出力する電圧検出信号Ｖ１として選択されるのは、第１の電圧検出信号Ｖａｋである。

交流電気信号検出装置１０Ｂおよび交流電気信号検出装置１０Ｂを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ｂが振幅演算処理部１３Ｂの出力と、特定の周波数で長周期のリップルを含むために誤差が大きくなるもののその他の周波数では誤差を小さく抑えることができる全波整流演算処理部１９の出力とを切り替えることができるので、前記特定の周波数では振幅演算処理部１３Ｂの出力を選択し、その他の周波数では全波整流演算処理部１９の出力を選択することで、従来よりも大きな範囲で周波数が変動したとしても、適切な電圧検出信号Ｖ１を得ること、すなわち、精度の良い電気量検出が可能となる。

また、交流電気信号検出装置１０Ｂおよび交流電気信号検出装置１０Ｂを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ｂが振幅演算処理部１３Ｂの出力と全波整流演算処理部１９の出力とを切り替えることができるので、１回の演算で電圧検出信号を求めることができる全波整流演算処理部１９が、電圧検出信号Ｖ１を求めるために複数回の演算結果を利用することが必須となる振幅演算処理部１３Ｂを補完することができる。

故に、交流電気信号検出装置１０Ｂおよび交流電気信号検出装置１０Ｂを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法と同様に、従来よりも広範な周波数範囲において精度の良い電気量を検出が可能となるので、従来の交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法では適用が困難な程に大きな周波数変動が生じる場合においても、電気量検出信号の誤差範囲をＡＶＲやＬＣＩなどの励磁制御装置等への適用が可能な範囲内に収めることができる。

また、一過性等の軽微な異常発生した場合においても、交流電気信号検出装置１０Ｂ内で電圧検出信号Ｖ１を求める演算処理を停止させることなく、精度の良い電気量検出を継続することができ、システムダウンの平均故障間隔ＭＴＢＦを向上させることができる。

［第３の実施形態］
図５は、第３の実施形態に係る交流電気信号検出装置の一例である交流電気信号検出装置１０Ｃの装置構成を概略的に示す構成図である。

交流電気信号検出装置１０Ｃは、交流電気信号検出装置１０Ａに対し、入力処理手段と演算処理手段が分離した構成となる点、すなわち、入力処理手段の後段に伝送出力部２１をさらに設け、演算処理手段の前段に伝送入力部２２をさらに設け、伝送出力部２１と伝送入力部２２とを信号伝送可能な伝送路２５によって接続する構成としている点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明するとともに、交流電気信号検出装置１０Ａと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

交流電気信号検出装置１０Ｃは、交流電気信号検出装置１０Ａと同様に、入力処理手段と演算処理手段とを具備しており、例えば、入力処理手段として、Ａ／Ｄ変換処理部１１と伝送出力部２１とを備え、演算処理手段として、伝送入力部２２と、振幅演算処理部（第１の演算処理部）１３と、実効値演算処理部（第２の演算処理部）１４と、切替部１５、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａとを備える。

また、交流電気信号検出装置１０Ｃでは、伝送出力部２１と伝送入力部２２とが信号伝送可能な伝送路２５を介して接続される。伝送路２５は有線、無線を問わず選択することができる。

続いて、交流電気信号検出装置１０Ｃの作用について説明する。
交流電気信号検出装置１０Ｃでは、交流電気信号検出装置１０Ａと同様にして、Ａ／Ｄ変換処理部１１により、入力されるアナログ信号である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）がディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に変換され、伝送出力部２１に与えられる。伝送出力部２１はディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を受け取ると、これを伝送入力部２２へ伝送する。

伝送入力部２２がディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を受け取ると、これを振幅演算処理部１３、実効値演算処理部１４、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａへ与える。振幅演算処理部１３、実効値演算処理部１４、動作状態判定部１６、および周波数判定部１７Ａがディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を受け取った後の信号処理については、交流電気信号検出装置１０Ａと同様に行われ、最終的に電圧検出信号Ｖ１が出力される。

交流電気信号検出装置１０Ｃおよび交流電気信号検出装置１０Ｃを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法と同様の効果を奏する。

また、交流電気信号検出装置１０Ｃおよび交流電気信号検出装置１０Ｃを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ｃを、入力処理手段の後段に伝送出力部２１を設け、演算処理手段の前段に伝送入力部２２を設け、伝送出力部２１と伝送入力部２２とを信号伝送可能な伝送路２５によって接続することで、入力処理手段と演算処理手段とを分離して構成することができる。すなわち、装置設置の自由度をより高めることができる。

さらに、交流電気信号検出装置１０Ｃを入力処理手段と演算処理手段とを分離した構成とすることで、一過性等の軽微な異常発生した場合にも、測定遅延を短くすることができ、システムダウン防止することができる。

［第４の実施形態］
図６は、第４の実施形態に係る交流電気信号検出装置の一例である交流電気信号検出装置１０Ｄの装置構成を概略的に示す構成図である。

交流電気信号検出装置１０Ｄは、実効値演算処理部１４および動作状態判定部１６の代わりに、それぞれ、実効値演算処理部３４および動作状態判定部３６を具備する点で相違するが、その他の点では実質的に相違しない。そこで、本実施形態の説明では、上記相違点を中心に説明する。

なお、図６に例示される交流電気信号検出装置１０Ｄは、交流電気信号検出装置１０Ｃに対し、実効値演算処理部１４および動作状態判定部１６の代わりに、それぞれ、実効値演算処理部３４および動作状態判定部３６を具備する例であり、以下の説明では、交流電気信号検出装置１０Ｃと実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

交流電気信号検出装置１０Ｄは、例えば、入力処理手段として、Ａ／Ｄ変換処理部１１と伝送出力部２１とを備え、演算処理手段として、伝送入力部２２と、振幅演算処理部（第１の演算処理部）１３と、実効値演算処理部（第２の演算処理部）３４と、切替部１５、動作状態判定部３６、および周波数判定部１７Ａとを備える。また、交流電気信号検出装置１０Ｄでは、伝送出力部２１と伝送入力部２２とが伝送路２５を介して接続される。

実効値演算処理部３４は、実効値演算処理部１４と同様に実効値演算を行い、その結果を電圧検出信号Ｖｂとして出力する点では共通しているが、入力される三相（Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相）から２相を抽出した場合の全組合せ（Ｒ相とＳ相、Ｓ相とＴ相、Ｔ相とＲ相）に対して、実効値演算を行う点で相違する。

実効値演算処理部３４は、瞬時値入力の３相の和が０になることに着目し、２相の入力から他の１相については計算により求めた値を採用し、それぞれ得られた三相の交流電圧から実効値を前記式（５）により計算する。すなわち、実効値演算処理部３４は、第１の組み合わせとしてＲ相およびＳ相を抽出し、Ｒ相およびＳ相の入力電圧値と当該入力電圧値から算出されるＴ相の電圧値を前記式（５）に代入して三相交流電圧の実効値を計算する。

実効値演算処理部３４では、Ｓ相およびＴ相の組み合わせ（第２の組み合わせ）と、Ｔ相およびＲ相の組み合わせ（第３の組み合わせ）についても、第１の組み合わせ（Ｒ相およびＳ相の組み合わせ）と同様にして、三相交流電圧の実効値が計算される。実効値演算処理部３４は、計算結果を第２の電気量検出信号としての第２の電圧検出信号Ｖｂとして切替部１５に与える。

動作状態判定部３６は、動作状態判定部１６が有する機能（自装置内における異常の有無を判定する機能、および当該判定結果に応じて第１の選択信号Ｓ１を生成する機能）に加えて、さらに、実効値演算処理部３４の各組み合わせの演算結果に基づいて三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に対して異常の有無を判定する機能を有する。

動作状態判定部３６は、動作状態判定部１６と同様にして自装置（ここでは、交流電気信号検出装置１０Ｄ）内の異常の有無を示す情報に加えて、三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に対して異常の有無を判定した結果に基づき、実効値演算処理部３４が演算して得た何れの演算結果を選択するべきかを示す情報が含まれる第１の選択信号Ｓ１を生成して切替部１５に与える。

動作状態判定部３６は、実効値演算処理部３４から与えられる３個の実効演算結果が全て同等の場合には各相の入力は正常と判定し、実効値演算処理部３４から与えられる実効演算結果を第２の電圧検出信号Ｖｂとして選択する第１の選択信号Ｓ１を生成して切替部１５に与える。

一方、実効値演算処理部３４から与えられる３個の実効演算結果のうち、２個が同じで１個が異なる場合、異常な相が１相の場合、３個の組み合わせのうち当該異常な相を含まない組み合わせは１個になる。そこで、動作状態判定部３６では、他の２個とは異なる１個の組み合わせが異常な相を含んでいないとみなして、異なる１個の演算結果を第２の電圧検出信号Ｖｂとして選択する第１の選択信号Ｓ１を生成して切替部１５に与える。

なお、動作状態判定部３６が出力する第１の選択信号Ｓ１は、例えば、４ビットの信号とすれば、自装置（ここでは、交流電気信号検出装置１０Ｄ）内の異常の有無を示す情報と実効値演算処理部３４が演算して得た何れの演算結果を選択するべきかを示す情報とを含む１個の選択信号とすることができるが、第１の選択信号Ｓ１は、必ずしも１個の信号でなくても良い。例えば、自装置（ここでは、交流電気信号検出装置１０Ｄ）内の異常の有無を示す情報が含まれる選択信号と、実効値演算処理部３４が演算して得た何れの演算結果を選択するべきかを示す情報が含まれる選択信号とを別々に生成して出力するようにしても良い。

続いて、交流電気信号検出装置１０Ｄの作用について説明する。
交流電気信号検出装置１０Ｄでは、交流電気信号検出装置１０Ｃと同様にして、Ａ／Ｄ変換処理部１１により、入力されるアナログ信号である三相交流電圧の瞬時値（Ｖｒ０，Ｖｓ０，Ｖｔ０）がディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）に変換され、伝送出力部２１に与えられる。伝送出力部２１は、与えられたディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を伝送路２５を介して接続される伝送入力部２２へ伝送する。

伝送入力部２２は、ディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を受け取ると、これを振幅演算処理部１３、実効値演算処理部３４、動作状態判定部３６、および周波数判定部１７Ａへ与える。

実効値演算処理部３４は、入力される三相（Ｒ相、Ｔ相、Ｓ相）から２相を抽出した場合の全組合せ（Ｒ相とＳ相、Ｓ相とＴ相、Ｔ相とＲ相）に対して、実効値演算を行い、各演算結果を第２の電圧検出信号Ｖｂとして切替部１５に与える。

また、動作状態判定部３６は、自装置（ここでは、交流電気信号検出装置１０Ｄ）内の異常の有無を示す情報に加えて、三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に対して異常の有無を判定した結果に基づき、実効値演算処理部３４が演算して得た何れの演算結果を選択するべきかを示す情報を含む第１の選択信号Ｓ１を生成して切替部１５に与える。

切替部１５は、入力される第１，２の選択信号Ｓ１，Ｓ２に応じて、演算処理結果として入力される第１，２の電圧検出信号Ｖａ，Ｖｂのうち何れか一方を選択し電圧検出信号Ｖ１として出力する。

切替部１５が電圧検出信号Ｖ１として第２の電圧検出信号Ｖｂを選択して出力する場合には、動作状態判定部３６の三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に対する異常有無判定結果に応じて、選択される第２の電圧検出信号Ｖｂを切り替える。より具体的には、３個の実効演算結果が全て同等の場合には、実効値演算処理部３４から与えられる実効演算結果の何れかが第２の電圧検出信号Ｖｂとして選択する。一方、２個が同じで１個が異なる場合、実効値演算処理部３４から与えられる異なる１個の演算結果が第２の電圧検出信号Ｖｂとして選択される。

なお、ディジタル信号（Ｄｒ，Ｄｓ，Ｄｔ）を受け取った後の振幅演算処理部１３および周波数判定部１７Ａの信号処理は、交流電気信号検出装置１０Ｃと同様である。

交流電気信号検出装置１０Ｄおよび交流電気信号検出装置１０Ｄを用いた交流電気信号検出方法によれば、交流電気信号検出装置１０Ａおよび交流電気信号検出装置１０Ａを用いた交流電気信号検出方法と同様の効果を奏する。

また、交流電気信号検出装置１０Ｄおよび交流電気信号検出装置１０Ｄを用いた交流電気信号検出方法によれば、異常の生じている相が１相以内であれば、交流電気信号検出装置１０Ｄが、異常な相が含まれているか否かの判定と、異常な相が含まれている場合における異常な相の特定とをすることができるので、１相で異常が生じていたとしても、適切な電圧検出信号Ｖ１を得ること、すなわち、精度の良い電気量検出が可能となる。

さらに、交流電気信号検出装置１０Ｄおよび交流電気信号検出装置１０Ｄを用いた交流電気信号検出方法によれば、異常の生じている相が１相以内であれば、異常が生じていたとしても、演算処理を停止させることなく、精度の良い電気量検出を継続することができるので、システムダウンの平均故障間隔ＭＴＢＦを向上させることができる。

なお、上述した交流電気信号検出装置１０Ｄは、交流電気信号検出装置１０Ｃに対して、動作状態判定部１６の代わりに動作状態判定部３６を具備する例であるが、交流電気信号検出装置１０Ｄは、交流電気信号検出装置１０Ａ，１０Ｂに対して、動作状態判定部１６の代わりに動作状態判定部３６を具備していても良い。

以上、交流電気信号検出装置１０Ａ〜１０Ｄおよび交流電気信号検出装置１０Ａ〜１０Ｄを用いた交流電気信号検出方法によれば、従来の交流電気信号検出装置および交流電気信号検出方法では適用が困難な程に大きな周波数変動が生じる場合においても、適切な電圧検出信号Ｖ１を得ること、すなわち、精度の良い電気量検出が可能となり、電気量検出信号の誤差範囲をＡＶＲやＬＣＩなどの励磁制御装置等への適用が可能な範囲内に収めることができる。

また、一過性等の軽微な異常発生した場合においても、交流電気信号検出装置１０Ａ〜１０Ｄ内で電圧検出信号Ｖ１を求める演算処理を停止させることなく、精度の良い電気量検出を継続することができ、システムダウンの平均故障間隔ＭＴＢＦを向上させることができる。

さらに、交流電気信号検出装置１０Ｃ等のように、入力処理手段と演算処理手段とを分離して構成することもできるので、一過性等の軽微な異常発生した場合にも、測定遅延を短くすることができ、システムダウン防止することができる。

また、交流電気信号検出装置１０Ｄのように、動作状態判定部１６の代わりに動作状態判定部３６を具備する場合、異常の生じている相が１相以内であれば、異常な相が含まれているか否かの判定と、異常な相が含まれている場合における異常な相の特定とをすることができるので、異常が生じていたとしても、適切な電圧検出信号Ｖ１を得ること、すなわち、精度の良い電気量検出が可能となる。

さらに、交流電気信号検出装置１０Ｄおよび交流電気信号検出装置１０Ｄを用いた交流電気信号検出方法によれば、異常の生じている相が１相あったとしても、演算処理を停止させることなく、精度の良い電気量検出を継続することができるので、システムダウンの平均故障間隔ＭＴＢＦを向上させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することが可能である。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０Ａ〜１０Ｄ 交流電気信号検出装置
１１ Ａ／Ｄ変換処理部
１３ 振幅演算処理部
１３Ｂ（１３−１〜１３−ｎ） 振幅演算処理部
１４，３４ 実効値演算処理部
１５ 切替部
１６，３６ 動作状態判定部
１７Ａ，１７Ｂ 周波数判定部
１９ 全波整流演算処理部
２１ 伝送出力部
２２ 伝送入力部
２５ 伝送路

Claims (7)

1. 入力した三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理部と、
   前記ディジタル信号を振幅演算方式による演算処理を実行することによって算出される前記交流電気量の振幅に基づいて前記交流電気量の電気量検出信号である第１の電気量検出信号を求める第１の演算処理部と、
   前記振幅演算方式とは異なる演算方式による演算処理を実行することによって、前記第１の電気量検出信号とは異なる第２の電気量検出信号を求める第２の演算処理部と、
   前記ディジタル信号を用いて前記交流電気量の周波数を求め、求まる前記交流電気量の周波数が設定される条件を満たしているか否かを判定し、判定結果を示す信号を第１の選択信号として生成する周波数判定部と、
   前記周波数判定部から受け取る前記第１の選択信号に基づいて、前記第１の演算処理部から受け取る前記第１の電気量検出信号および前記第２の演算処理部から受け取る前記第２の電気量検出信号から選択される１個の電気量検出信号を出力する切替部と、を具備し、
   自装置内に異常が生じているか否かを判定し、判定結果を示す信号を第２の選択信号として生成し、前記切替部へ出力する動作状態判定部をさらに備え、
   前記切替部は、前記周波数判定部から受け取る前記第１の選択信号と前記動作状態判定部から受け取る前記第２の選択信号とに基づいて、前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号から選択される１個の電気量検出信号を出力することを特徴とする交流電気信号検出装置。
2. 前記第２の演算処理部は、前記ディジタル信号を実効値演算方式による演算処理を実行することによって算出される前記交流電気量の実効値に基づいて前記第２の電気量検出信号を求める実効値演算処理部、および前記ディジタル信号を全波整流演算方式による演算処理を実行することによって算出される全波整流の最大値に基づいて前記第２の電気量検出信号を求める全波整流演算処理部の何れか一方であることを特徴とする請求項１記載の交流電気信号検出装置。
3. 前記第２の演算処理部が前記実効値演算処理部である場合、
   前記設定される条件は、前記周波数判定部で求まる交流電気量の周波数が前記交流電気量の定格周波数を中心とする所定範囲内にあること、であり、
   前記切替部は、前記第１の選択信号が前記設定される条件を満たすという判定結果を示す場合には前記第１の演算処理部から受け取る前記第１の電気量検出信号を出力し、前記第１の選択信号が前記設定される条件を満たさないという判定結果を示す場合、または前記第２の選択信号が自装置内に異常が生じている旨の判定結果を示す場合には前記実効値演算処理部から受け取る前記第２の電気量検出信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の交流電気信号検出装置。
4. 前記実効値演算処理部は、前記三相から任意の二相を抽出する場合の各組み合わせについてそれぞれ前記交流電気量の実効値を求めるように構成され、
   前記動作状態判定部は、前記自装置内に異常が生じているか否かを判定した判定結果を示す信号に加えて、前記実効値演算処理部から与えられる、前記各組み合わせについて前記交流電気量の実効値を求めることで得られる３個の前記交流電気量の実効値が全て一致する第１の場合に該当するか、２個が一致するが残りの１個が不一致となる第２の場合に該当するかを判定し、前記第１の場合に該当する場合には前記三相の各相は正常である旨を示す信号をさらに含む前記第２の選択信号を出力する一方、前記第２の場合に該当する場合には不一致となる１個の前記交流電気量の実効値を求める際に使用される二相は正常であり、残りの一相に異常があると判定して当該異常がある一相を示す信号をさらに含む前記第２の選択信号を出力するように構成され、
   前記切替部は、前記第１の選択信号が前記設定される条件を満たすという判定結果を示す場合および前記第２の選択信号が前記三相の各相は正常である旨を示すものである場合、前記第１の電気量検出信号を出力する一方、前記第１の選択信号が前記設定される条件を満たさないという判定結果を示す場合または前記第２の選択信号が自装置内に異常が生じている旨の判定結果を示す場合には前記実効値演算処理部から受け取る前記第２の電気量検出信号を出力し、前記第２の選択信号が異常がある一相を示す信号を含む場合、前記異常がある一相に対する残り二相を抽出して求められる前記交流電気量の実効値を前記第２の電気量検出信号として出力するように構成されることを特徴とする請求項３記載の交流電気信号検出装置。
5. 前記第２の演算処理部が前記全波整流演算処理部である場合、
   前記第１の演算処理部は、ｎおよびｋを、１≦ｋ≦ｎを満たす自然数とし、前記交流電気量の周波数が前記交流電気量の定格周波数に対して１／ｋ倍の周波数となる場合に前記第１の電気量検出信号を求めるように構成されており、
   前記周波数判定部は、前記ディジタル信号を用いて求まる前記交流電気量の周波数の状態を前記定格周波数の１／ｋ倍の周波数となる場合および前記定格周波数の１／ｋ倍の周波数とならない場合の何れに該当するか判定し、判定結果を前記第１の選択信号として出力するように構成されており、
   前記切替部は、前記第１の選択信号が示す前記交流電気量の周波数が前記定格周波数の１／ｋ倍の周波数となる場合には、前記第１の選択信号が示す前記交流電気量の周波数に対応する前記第１の電気量検出信号を出力する一方、前記第１の選択信号が示す前記交流電気量の周波数が前記定格周波数の１／ｋ倍の周波数以外の周波数となる場合または前記第２の選択信号が自装置内に異常が生じている旨の判定結果を示す場合には、前記第２の電気量検出信号を出力するように構成されることを特徴とする請求項２記載の交流電気信号検出装置。
6. 前記Ａ／Ｄ変換処理部から出力される前記ディジタル信号を受け取る伝送出力部と、
   前記伝送出力部と信号伝送可能に構成されており、前記伝送出力部から受け取る前記ディジタル信号を、前記第１の演算処理部、前記第２の演算処理部、前記周波数判定部、および前記動作状態判定部へそれぞれ与える伝送入力部と、をさらに具備することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の交流電気信号検出装置。
7. 入力した三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換処理部と、前記ディジタル信号をそれぞれ異なる第１の演算方式および第２の演算方式による演算処理を実行することによって、２種類の異なる前記交流電気量の電気量検出信号である第１の電気量検出信号および第２の電気量検出信号を得る演算処理部と、入力される信号に基づいて、前記演算処理部で得られる前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号の何れか一方を出力する信号として選択する切替部と、を具備する交流電気信号検出装置を用いた交流電気信号の検出方法であり、
   前記Ａ／Ｄ変換処理部が、入力される三相の交流電気量の瞬時値を所定の周期にディジタル信号に変換するステップと、
   前記演算処理部が、前記ディジタル信号を振幅演算方式による演算処理を実行することによって算出される前記交流電気量の振幅に基づいて前記第１の電気量検出信号を求める一方、前記振幅演算方式とは異なる演算方式による演算処理を実行することによって前記第２の電気量検出信号を求めるステップと、
   前記切替部が、前記第１の電気量検出信号と前記第２の電気量検出信号と周波数判定部が前記ディジタル信号を用いて求まる前記交流電気量の周波数が設定される条件を満たしているか否かを判定した結果を示す周波数状態判定信号と動作状態判定部が前記ディジタル信号に基づいて装置内に異常が生じているか否かを判定した結果を示す動作状態判定信号との４つの信号を受け取り、前記周波数状態判定信号および前記動作状態判定信号の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電気量検出信号および前記第２の電気量検出信号から選択される一方を出力するステップと、を具備することを特徴とする交流電気信号検出方法。

Images