JPH0243150B2 - - Google Patents
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- JPH0243150B2 JPH0243150B2 JP14932584A JP14932584A JPH0243150B2 JP H0243150 B2 JPH0243150 B2 JP H0243150B2 JP 14932584 A JP14932584 A JP 14932584A JP 14932584 A JP14932584 A JP 14932584A JP H0243150 B2 JPH0243150 B2 JP H0243150B2
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 34
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、所定の周期でサンプリングして得
られた交流電気量の大きさをデイジタル演算する
電気量計測装置に関するものである。
られた交流電気量の大きさをデイジタル演算する
電気量計測装置に関するものである。
第１図は例えば「保護継電工学」（電気学会発
行、昭和56年７月20日）に示された従来の整流加
算方式の演算式Ｓ＝5 〓n=0 ｜x-o｜を図で表わしたも
のである。図において、イは、x(T)＝sinθの交流
電気量をサンプル間隔Ｔ＝０、−１、−２…でサン
プリングして、絶対値を得た状態を示しており、
Ｔをサンプリングの間隔とすれば、 x0＝sinθ x-1＝sin（θ−T） x-2＝sin（θ−2T） 〓 x-o＝sin（θ−nT） が得られる。ロは、サンプリング間隔Ｔで繰り返
えされるサンプリングパルス列である。
行、昭和56年７月20日）に示された従来の整流加
算方式の演算式Ｓ＝5 〓n=0 ｜x-o｜を図で表わしたも
のである。図において、イは、x(T)＝sinθの交流
電気量をサンプル間隔Ｔ＝０、−１、−２…でサン
プリングして、絶対値を得た状態を示しており、
Ｔをサンプリングの間隔とすれば、 x0＝sinθ x-1＝sin（θ−T） x-2＝sin（θ−2T） 〓 x-o＝sin（θ−nT） が得られる。ロは、サンプリング間隔Ｔで繰り返
えされるサンプリングパルス列である。
次に動作について説明する。前記、整流加算の
演算式Ｓ＝5 〓n=0 ｜x-o｜の示す意味は、ロで示した
サンプリング標本点x0から、x-5までの総和をと
ることであり、間隔Ｔを乗ずれば、斜線をほどこ
した面積に等しくなる。これが、期間T(0-5)のＳ
の値でありS0とすれば、同様に期間T(-1-6)は、
x-1からx-6までの総和に間隔Ｔを乗じたもので
S-1とすることができる。同様に、S-2、S-3、…
として面積が求められるが、これをハに示す。そ
こで、 交流電気量ｘ＝sinθをその半周期分にわたつて
積分して面積を求めると、 S〓＝｜∫〓0sinθdθ｜＝2.0 ……(1) となるが、サンプリングして面積を計算した場合
は誤差が発生して、その値は、サンプリング間隔
と、サンプリング位相によつて変つてくる。第１
図は、サンプリング間隔Ｔを、交流電気量の30゜
相当時間、サンプリング位相を0゜−30゜×ｎ（ｎ＝
０、１、２…）とした場合であり、S0＝S-1＝S-2
＝…＝1.954となる。サンプリング位相を移して
計算すると、位相15゜−30゜×ｎ（ｎ＝０、１、２
…）では、S0＝S-1＝S-2＝…＝2.023となり、最
大値を示す。これを、第１図ハに実線で示した
が、サンプリング位相によつて、最小と最大の繰
り返しが、30゜毎の周期関数として表われてくる。
演算式Ｓ＝5 〓n=0 ｜x-o｜の示す意味は、ロで示した
サンプリング標本点x0から、x-5までの総和をと
ることであり、間隔Ｔを乗ずれば、斜線をほどこ
した面積に等しくなる。これが、期間T(0-5)のＳ
の値でありS0とすれば、同様に期間T(-1-6)は、
x-1からx-6までの総和に間隔Ｔを乗じたもので
S-1とすることができる。同様に、S-2、S-3、…
として面積が求められるが、これをハに示す。そ
こで、 交流電気量ｘ＝sinθをその半周期分にわたつて
積分して面積を求めると、 S〓＝｜∫〓0sinθdθ｜＝2.0 ……(1) となるが、サンプリングして面積を計算した場合
は誤差が発生して、その値は、サンプリング間隔
と、サンプリング位相によつて変つてくる。第１
図は、サンプリング間隔Ｔを、交流電気量の30゜
相当時間、サンプリング位相を0゜−30゜×ｎ（ｎ＝
０、１、２…）とした場合であり、S0＝S-1＝S-2
＝…＝1.954となる。サンプリング位相を移して
計算すると、位相15゜−30゜×ｎ（ｎ＝０、１、２
…）では、S0＝S-1＝S-2＝…＝2.023となり、最
大値を示す。これを、第１図ハに実線で示した
が、サンプリング位相によつて、最小と最大の繰
り返しが、30゜毎の周期関数として表われてくる。
従つて、誤差を考えると、下記の如くなる。す
なわち、 1.954−2.0／2.0×100＝−2.3％ 2.023−2.0／2.0×100＝＋1.15％ となり、リツプル分で表現すると±1.7％となる。
なわち、 1.954−2.0／2.0×100＝−2.3％ 2.023−2.0／2.0×100＝＋1.15％ となり、リツプル分で表現すると±1.7％となる。
従来の電気量検出装置は、以上のように構成さ
れているのでその原理からも理解されるように交
流電気量の180゜相当の時間分のサンプリング値の
総和を得ているため、検出可能な所要時間は、少
なくとも180゜相当時間と、変化を見のがす最小時
間Ｔとの和で、6T＋Ｔ＝7T＝210゜時間が必要で
あり、高速度の検出ができないという欠点があつ
た。
れているのでその原理からも理解されるように交
流電気量の180゜相当の時間分のサンプリング値の
総和を得ているため、検出可能な所要時間は、少
なくとも180゜相当時間と、変化を見のがす最小時
間Ｔとの和で、6T＋Ｔ＝7T＝210゜時間が必要で
あり、高速度の検出ができないという欠点があつ
た。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、所定のサンプリン
グ間隔で得られる連続した２個のサンプリング値
の和と差の演算に基づいて得られた２個の演算式
を導出し、これらをCPU（中央演算処理装置）に
より演算することにより、アナログ電気量の計測
を行うもので従来の計測精度は低下させないで、
高速度の検出が可能となる電気量計測装置を提供
することを目的としている。
去するためになされたもので、所定のサンプリン
グ間隔で得られる連続した２個のサンプリング値
の和と差の演算に基づいて得られた２個の演算式
を導出し、これらをCPU（中央演算処理装置）に
より演算することにより、アナログ電気量の計測
を行うもので従来の計測精度は低下させないで、
高速度の検出が可能となる電気量計測装置を提供
することを目的としている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図において、イは、x(T)＝sinθの交流電
気量をサンプリング間隔Ｔ＝０、−１、−２、…で
サンプリングし、x0、x-1、x-2、…としている。
よつて x0＝sinθ x-1＝sin（θ−T） x-2＝sin（θ−2T） 〓 x-o＝sin（θ−nT） が得られるが、それぞれ１サンプル前と後のサン
プリング値を加算し、その絶対値を求め、定数
１／2cos（Ｔ／２）を乗じたものが、第２図ロの黒点印
で ある。
る。第２図において、イは、x(T)＝sinθの交流電
気量をサンプリング間隔Ｔ＝０、−１、−２、…で
サンプリングし、x0、x-1、x-2、…としている。
よつて x0＝sinθ x-1＝sin（θ−T） x-2＝sin（θ−2T） 〓 x-o＝sin（θ−nT） が得られるが、それぞれ１サンプル前と後のサン
プリング値を加算し、その絶対値を求め、定数
１／2cos（Ｔ／２）を乗じたものが、第２図ロの黒点印
で ある。
y0＝１／2cos（Ｔ／２）｜（x0＋x-1）｜
y-1＝１／2cos（Ｔ／２）｜（x-1＋x-2）｜
〓
y-o＝１／2cos（Ｔ／２）｜（x-o＋x-(o+1)）｜
また、それぞれ、１サンプル前の後とサンプリ
ング値を減算し、その絶対値を求め、定数
１／2sin（Ｔ／２）を乗じたものが、ハで示した黒丸に
な る。
ング値を減算し、その絶対値を求め、定数
１／2sin（Ｔ／２）を乗じたものが、ハで示した黒丸に
な る。
Z0＝１／2sin（Ｔ／２）｜（x0−x-1）｜
Z-1＝１／2sin（Ｔ／２）｜（x-1−x-2）｜
〓
Z-o＝１／2sin（Ｔ／２）｜（x-o−x-(o+1)）｜
これらは、
x0＋x-1＝sinθ＋sin（θ−T）＝2cos
（Ｔ／２）sin（θＴ／２） ∴｜sin（θ−Ｔ／２）｜＝１／2cos（Ｔ／２）｜（x0
＋x-1）｜x0−x-1＝sinθ−sin（θ−T）＝2sin（Ｔ／
２）cos（θ−Ｔ／２） ∴｜cos（θ−Ｔ／２）｜＝１／2sin（Ｔ／２）｜（x0
−x-1）｜ の式から、それぞれ、元の波形をＴ／２遅らせた波 形と、元の波形を（90゜−Ｔ／２）進ませた波形上の 点であることを示している。
（Ｔ／２）sin（θＴ／２） ∴｜sin（θ−Ｔ／２）｜＝１／2cos（Ｔ／２）｜（x0
＋x-1）｜x0−x-1＝sinθ−sin（θ−T）＝2sin（Ｔ／
２）cos（θ−Ｔ／２） ∴｜cos（θ−Ｔ／２）｜＝１／2sin（Ｔ／２）｜（x0
−x-1）｜ の式から、それぞれ、元の波形をＴ／２遅らせた波 形と、元の波形を（90゜−Ｔ／２）進ませた波形上の 点であることを示している。
今ここで、３サンプリング分の面積を求めてみ
る。期間T(0-2)、T(-1-3)、T(-2-4)…のそれぞれの
面積は S0＝2 〓n=0 ｜y-o｜＋2 〓n=0 ｜Z-o｜＝y0＋y-1＋y-2＋Z0＋Z-1＋Z-2 ＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x0＋x-1｜＋｜x-1＋x-
2｜＋｜x-2＋x-3｜｝ ＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x0−x-1｜＋｜x-1−x-
2｜ ＋｜x-2−x-3｜｝ ……(2) S-1＝3 〓n=1 ｜y-o｜＋3 〓 〓n=1 ｜Z-o｜＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x-1＋x-2｜＋｜x-
2＋x-3｜ ＋｜x-3＋x-｜｝＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x-1−
x-2｜＋｜x-2−x-3｜＋｜x-3−x-4｝……(3) S-2＝4 〓n=2 ｜y-o｜＋4 〓 〓n=2 ｜Z-o｜＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x-2＋x-3｜＋｜x-
3＋x-4｜ ＋｜x-4＋x-5｜｝＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x-2
−x-3｜＋｜x-3−x-4｜＋｜x-3−x-5｜｝……(4) として計算でき、これを第２図ニに黒丸印で示し
た。この値は、サンプリング位相によつて周期的
に変化し、サンプリング位相を、0゜−30゜×ｎ＝
０、１、２、…）としたときが、最大値2.023を
示し、15゜−30゜×ｎ（ｎ＝０、１、２…）のとき
が、最小値1.954を示し、誤差は 1.954−2.0／2.0×100＝−2.3％ 2.023−2.0／2.0×100＝＋1.15％ となる。従つて、誤差については、従来の電気量
計測装置のものと全く同一である。
る。期間T(0-2)、T(-1-3)、T(-2-4)…のそれぞれの
面積は S0＝2 〓n=0 ｜y-o｜＋2 〓n=0 ｜Z-o｜＝y0＋y-1＋y-2＋Z0＋Z-1＋Z-2 ＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x0＋x-1｜＋｜x-1＋x-
2｜＋｜x-2＋x-3｜｝ ＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x0−x-1｜＋｜x-1−x-
2｜ ＋｜x-2−x-3｜｝ ……(2) S-1＝3 〓n=1 ｜y-o｜＋3 〓 〓n=1 ｜Z-o｜＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x-1＋x-2｜＋｜x-
2＋x-3｜ ＋｜x-3＋x-｜｝＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x-1−
x-2｜＋｜x-2−x-3｜＋｜x-3−x-4｝……(3) S-2＝4 〓n=2 ｜y-o｜＋4 〓 〓n=2 ｜Z-o｜＝１／2cos（Ｔ／２）｛｜x-2＋x-3｜＋｜x-
3＋x-4｜ ＋｜x-4＋x-5｜｝＋１／2sin（Ｔ／２）｛｜x-2
−x-3｜＋｜x-3−x-4｜＋｜x-3−x-5｜｝……(4) として計算でき、これを第２図ニに黒丸印で示し
た。この値は、サンプリング位相によつて周期的
に変化し、サンプリング位相を、0゜−30゜×ｎ＝
０、１、２、…）としたときが、最大値2.023を
示し、15゜−30゜×ｎ（ｎ＝０、１、２…）のとき
が、最小値1.954を示し、誤差は 1.954−2.0／2.0×100＝−2.3％ 2.023−2.0／2.0×100＝＋1.15％ となる。従つて、誤差については、従来の電気量
計測装置のものと全く同一である。
しかし、第２図に図示の通り、連続した４個の
サンプリング値から被計測電気量の面積を計算す
ることができるため、検出の速度は少くとも30゜
×３＝90゜相当時間と、変化を見のがす最小時間
Ｔとの和で、3T＋Ｔ＝4T＝120゜相当の時間があ
れば可能であり、従来のものより7T−4T＝3T＝
90゜相当時間だけ高速度で検出できることになる。
サンプリング値から被計測電気量の面積を計算す
ることができるため、検出の速度は少くとも30゜
×３＝90゜相当時間と、変化を見のがす最小時間
Ｔとの和で、3T＋Ｔ＝4T＝120゜相当の時間があ
れば可能であり、従来のものより7T−4T＝3T＝
90゜相当時間だけ高速度で検出できることになる。
以上の説明では、所定サンプリング間隔として
Ｔを電気角30゜としたが、交流電気量の180゜相当
時間を、偶数個に分割できるサンプリング間隔を
例えば、Ｔ＝180゜／８、180°／10、180゜／12、…で
あれば同 様の効果を奏する。
Ｔを電気角30゜としたが、交流電気量の180゜相当
時間を、偶数個に分割できるサンプリング間隔を
例えば、Ｔ＝180゜／８、180°／10、180゜／12、…で
あれば同 様の効果を奏する。
第３図は、この発明の演算を実行するデジタル
計算機の構成例を示すブロツク図である。図にお
いて１は交流電気量が印加される端子、２は一定
のサンプリング間隔Ｔでサンプリングして、デジ
タル値に変換するＡ／Ｄ変換器、３は信号のバ
ス、４はCPUで、前記の諸式の演算をする。５
はRAMで、Ａ／Ｄ変換された数値データや演算
途中の数値または演算結果を一時的に格納する。
６は、ROMで、演算式を予じめ記憶している。
７はＤ／Ｏで、デジタル演算結果を、外部端子８
に出力する。また第４図はCPU４における演算
アナリゴズムを図式的に示したものである。尚第
１及び第２の演算回路のうち前者を構成する絶対
値回路を第１絶対値回路、後者を構成する絶対値
回路を第２絶対値回路とする。
計算機の構成例を示すブロツク図である。図にお
いて１は交流電気量が印加される端子、２は一定
のサンプリング間隔Ｔでサンプリングして、デジ
タル値に変換するＡ／Ｄ変換器、３は信号のバ
ス、４はCPUで、前記の諸式の演算をする。５
はRAMで、Ａ／Ｄ変換された数値データや演算
途中の数値または演算結果を一時的に格納する。
６は、ROMで、演算式を予じめ記憶している。
７はＤ／Ｏで、デジタル演算結果を、外部端子８
に出力する。また第４図はCPU４における演算
アナリゴズムを図式的に示したものである。尚第
１及び第２の演算回路のうち前者を構成する絶対
値回路を第１絶対値回路、後者を構成する絶対値
回路を第２絶対値回路とする。
なお、上記実施例では、相隣る２個のサンプリ
ング値同志を順番に加算し、又は減算し、その絶
対値を得たＮ個の演算値の総和に、定数を乗じる
アナログ電気量の計測例について説明したが相隣
る２個のサンプリング値同志を加算又は減算し、
その絶対値を得たもの個々に定数を乗じた演算値
をＮ個加算する等の式の運用上の変更をすること
は差しつかえない。
ング値同志を順番に加算し、又は減算し、その絶
対値を得たＮ個の演算値の総和に、定数を乗じる
アナログ電気量の計測例について説明したが相隣
る２個のサンプリング値同志を加算又は減算し、
その絶対値を得たもの個々に定数を乗じた演算値
をＮ個加算する等の式の運用上の変更をすること
は差しつかえない。
また、上記実施例では交流電圧を測定するもの
として説明したが、周期的に正弦波で変化する波
形であれば同様の応用が可能である。
として説明したが、周期的に正弦波で変化する波
形であれば同様の応用が可能である。
また、上記実施例では、第１、第２の定数をそ
れぞれ１／2cos｛Ｔ／２）、１／2sin（Ｔ／２）として
説明した が、計算の処理速度を速くするため、近似的な整
数（例えば、Ｔ＝30゜の場合１／2cos（Ｔ／２）＝１／
２、 １／2sin（Ｔ／２）＝２とすれば1/2は右シフト命令、
２ は左シフト命令で処理できる）にすることも可能
で、精度は低下するが、演算処理時間を短縮でき
る。
れぞれ１／2cos｛Ｔ／２）、１／2sin（Ｔ／２）として
説明した が、計算の処理速度を速くするため、近似的な整
数（例えば、Ｔ＝30゜の場合１／2cos（Ｔ／２）＝１／
２、 １／2sin（Ｔ／２）＝２とすれば1/2は右シフト命令、
２ は左シフト命令で処理できる）にすることも可能
で、精度は低下するが、演算処理時間を短縮でき
る。
以上のように、この発明によればアナログ電流
量の測定に当り所定のサンプリング間隔でサンプ
リングした現サンプリング値とその現サンプリン
グ値の１つ前のデータを入力信号として交流電気
量をCPUにより演算して測定するように演算ア
ルゴリズムを構成したので、サンプリング間隔を
任意に選択でき、かつ高速度で高精度の電気量の
測定ができる効果がある。
量の測定に当り所定のサンプリング間隔でサンプ
リングした現サンプリング値とその現サンプリン
グ値の１つ前のデータを入力信号として交流電気
量をCPUにより演算して測定するように演算ア
ルゴリズムを構成したので、サンプリング間隔を
任意に選択でき、かつ高速度で高精度の電気量の
測定ができる効果がある。
第１図は従来の電気量計測装置の原理を示す波
形図、第２図はこの発明の一実施例を示す電気量
計測装置の原理を示す波形図、第３図はデジタル
計算機の構成図、第４図は演算アルゴリズム図で
ある。 １……端子、２……Ａ／Ｄ変換器、３……バ
ス、４……CPU、５……RAM、６……ROM、
７……Ｄ／Ｏ、８……端子。
形図、第２図はこの発明の一実施例を示す電気量
計測装置の原理を示す波形図、第３図はデジタル
計算機の構成図、第４図は演算アルゴリズム図で
ある。 １……端子、２……Ａ／Ｄ変換器、３……バ
ス、４……CPU、５……RAM、６……ROM、
７……Ｄ／Ｏ、８……端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 交流アナログ電気量を所定のサンプリング間
隔で得られる連続したＮ個のサンプリング値のう
ち、 隣接する２個のサンプリング値同志を順次加算
回路によつて加算し、その加算結果の絶対値を絶
対値回路によつて得るようにしたＮ個の第１の演
算値及び 前記Ｎ個の第１の演算値の総和を得て、第１の
定数を定数乗算回路によつて乗じるようにした第
１の演算回路と、 前記隣接する２個のサンプリング値同志を順次
減算回路によつて減算し、その減算結果の絶対値
を絶対値回路によつて得たＮ個の第２の演算値及
び 前記Ｎ個の第２の演算値の総和を得て、第２の
定数を乗じるようにした第２の演算回路と、 前記第１及び第２の演算回路の和を得るように
した加算器とを備えた電気量計測装置。 ２ サンプリング間隔をＴ度としたとき前記第１
の定数を１／2cos（Ｔ／２）とし、また第２の定数を １／2sin（Ｔ／２）としたことを特徴とする特許請求の
範 囲第１項記載の電気量計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14932584A JPS6128872A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 電気量計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14932584A JPS6128872A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 電気量計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6128872A JPS6128872A (ja) | 1986-02-08 |
| JPH0243150B2 true JPH0243150B2 (ja) | 1990-09-27 |
Family
ID=15472643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14932584A Granted JPS6128872A (ja) | 1984-07-20 | 1984-07-20 | 電気量計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6128872A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH661333A5 (en) * | 1983-05-19 | 1987-07-15 | Sulzer Ag | Pressure-operated valve device |
-
1984
- 1984-07-20 JP JP14932584A patent/JPS6128872A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6128872A (ja) | 1986-02-08 |
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