JPH03274470A - Power measuring apparatus - Google Patents

Power measuring apparatus

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Publication number
JPH03274470A
JPH03274470A JP7588890A JP7588890A JPH03274470A JP H03274470 A JPH03274470 A JP H03274470A JP 7588890 A JP7588890 A JP 7588890A JP 7588890 A JP7588890 A JP 7588890A JP H03274470 A JPH03274470 A JP H03274470A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
values
sampling
power
measured
Prior art date
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Pending
Application number
JP7588890A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Kashiwabara
柏原 幸男
Hidekazu Goto
英一 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
Priority to JP7588890A priority Critical patent/JPH03274470A/en
Publication of JPH03274470A publication Critical patent/JPH03274470A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To measure power with a reduced error by sampling voltage and current analogue input signals at a predetermined cycle possible to set variably to convert the same to digital data and removing the max. and min. values from the digital data before averaging said data. CONSTITUTION:The clock signal generated from a clock signal generating circuit 3 is altered to successively variably set the sampling cycles of the first and second analogue/digital converters 12, 22 and the analogue instantaneous values of the AC voltage and AC current of a terminal to be measured sampled at a plurality of the variably set cycles are converted to digital values by the converters 12, 22 to be inputted to an operation circuit 4 and power is operated and stored. The max. and min. values are removed from the stored digital values and the average value of the residual values is calculated to be displayed on a display device 5 as a power measured value. In this case, a measuring error up to 500 kHz in the frequency of an input signal is within the range of +0.01% and, even with respect to an input signal having a cycle within a range not satisfying a sampling theorem, power can be measured with a reduced error and it is unnecessary to use an expensive high speed sampling A/D converter and cost can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、交流電力の測定に利用する。特に、所定の周
期でサンプリングしたアナログ入力電圧および入力電流
の瞬時値をディジタル変換した値を用いて交流電力を演
算する電力測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is used for measuring alternating current power. In particular, the present invention relates to a power measuring device that calculates AC power using digitally converted instantaneous values of analog input voltage and input current sampled at a predetermined period.

〔概要〕〔overview〕

本発明は、所定の周期でサンプリングしたアナログ入力
端子および入力端子の瞬時値をディジタル変換した値を
用いて交流電力を演算する電力測定装置において、 所定のサンプリング周期を可変に設定することにより、 高周波数入力の測定をこの周波数に見合うサンプリング
定理を満足する周波数により低い周波数でサンプリング
しても測定誤差を小さくすることができるようにしたも
のである。
The present invention provides a power measurement device that calculates AC power using digitally converted instantaneous values of analog input terminals and input terminals sampled at a predetermined period, and by setting the predetermined sampling period variably. This makes it possible to reduce the measurement error even if the frequency input is sampled at a lower frequency that satisfies the sampling theorem corresponding to this frequency.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の電力測定装置の従来例では、サンプリング周期
が入力の周期の二分の一以上になる範囲すなわちサンプ
リング定理を満足しないサンプリングが行われる範囲が
生じて測定誤差が大きくなる。これを防止するには、ア
ナログディジタル変換器のサンプリング周期を入力信号
成分の最大周期より高速にしなければならなかった。
In conventional examples of this type of power measuring device, there is a range in which the sampling period is one-half or more of the input period, that is, a range in which sampling is performed that does not satisfy the sampling theorem, resulting in large measurement errors. To prevent this, the sampling period of the analog-to-digital converter must be made faster than the maximum period of the input signal component.

第3図の黒丸は、アナログディジタル変換器のサンプリ
ング周期TAJと入力の周期Tinの二分の−の周期と
が一致する箇所すなわち測定誤差が大きくなる箇所を示
す。この箇所は、アナログディジタル変換器のサンプリ
ング周波数f5と入力の周波数fihとの関係がサンプ
リング定理f、〉2・fin を満たさない領域であり、この箇所の近傍で測定誤差が
1〜0の範囲で振動して不安定になる。
The black circles in FIG. 3 indicate locations where the sampling period TAJ of the analog-to-digital converter coincides with a period equal to -2/2 of the input period Tin, that is, a portion where the measurement error becomes large. This area is an area where the relationship between the sampling frequency f5 of the analog-to-digital converter and the input frequency fih does not satisfy the sampling theorem f, 〉2・fin, and the measurement error is in the range of 1 to 0 near this area. It vibrates and becomes unstable.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、このような従来例では、使用を余儀無くされた
高速サンプリング用アナログディジタル変換器は高価で
あり、かつ、このアナログディジタル変換器で可能なサ
ンプリング周期(市販のアナログディジタル変換器のサ
ンプリング周期に上限がある。)で測定できる入力の周
波数範囲が定まる欠点がある。
However, in such conventional examples, the analog-to-digital converter for high-speed sampling that has been forced to be used is expensive, and the sampling period that is possible with this analog-to-digital converter (the sampling period of commercially available analog-to-digital converters) is expensive. The disadvantage is that the frequency range of the input that can be measured is determined by the upper limit (there is an upper limit).

本発明は、このような欠点を除去するもので、高速サン
プリング用アナログディジタル変換器を使用せずに許容
誤差内で測定ができる電力測定装置を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention aims to eliminate such drawbacks and to provide a power measuring device that can measure within tolerance without using a high-speed sampling analog-to-digital converter.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、被測定端の交流の電圧を表すアナログ信号を
入力する第一の入力回路と、前記被測定端の交流の電流
を表すアナログ信号を入力する第二の入力回路と、前記
二つの入力回路に入力した値から、前記被測定端の電力
を演算する演算回路とを備えた電力測定装置において、
前記二つの入力回路には、それぞれ、入力するアナログ
信号を所定周期でサンプリングしてディジタルデータに
変換するアナログ・ディジタル変換回路を含み、前記所
定周期を可変に設定する手段を備えたことを特徴とする
The present invention comprises: a first input circuit into which an analog signal representing an alternating current voltage at the end to be measured is input; a second input circuit into which an analog signal representing an alternating current at the end to be measured is input; A power measuring device comprising: an arithmetic circuit that calculates the power of the end to be measured from a value input to an input circuit;
Each of the two input circuits includes an analog-to-digital conversion circuit that samples an input analog signal at a predetermined period and converts it into digital data, and includes means for variably setting the predetermined period. do.

また、前記演算回路は、前記入力した値から最大値およ
び最小値を除いた値について平均値を演算する手段を含
むことができる。
Further, the arithmetic circuit may include means for calculating an average value of the input values excluding the maximum value and the minimum value.

〔作 用〕[For production]

サンプリング定理を満足しないサンプリングが行われる
と、測定誤差が大きくなるが、この誤差が大きくなる範
囲を挟んで異なるサンプリング周期でサンプリングを実
行する。もし、異常点が出れば、この測定値から最大値
および最小値を除いた値の平均値を求め、この値をもっ
て測定値とする。
If sampling that does not satisfy the sampling theorem is performed, the measurement error will increase, but sampling is performed at different sampling periods across the range in which this error increases. If an abnormal point is found, the average value of the measured values excluding the maximum and minimum values is calculated, and this value is used as the measured value.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

まず、この実施例の構成を第1図に基づき説明する。こ
の実施例は、第1図に示すように、被測定端の周期T 
i nの交流電圧を表すアナログ信号を入力する第一入
力回路1と、この被測定端の周期T、。の交流電流を表
すアナログ信号を入力する第二入力回路2とを備え、こ
こで、第一入力回路1は、電圧信号入力回路11と、電
圧信号入力回路11に入力するアナログ信号を与えられ
るクロック信号に相応のサンプリング周期TAIllで
サンプリングしてディジタルデータに変換する第一アナ
ログディジタル変換器12とを備え、また、第二入力回
路2は、電流信号入力回路21と、電流信号入力回路2
1に入力するアナログ信号を与えられるクロック信号に
相応のサンプリング周期TAl:lでサンプリングして
ディジタルデータに変換する第一アナログディジタル変
換器22とを備え、さらに、この実施例は、第一アナロ
グディジタル変換器12のサンプリング周期および第一
アナログディジタル変換器22のサンプリング周期TA
nを複数個のサンプリング周期TAtl(1)、TAD
(2)、 、TAD(n)の順に可変設定できるクロッ
ク信号を発生するクロック信号発生回路3と、第一アナ
ログディジタル変換器12の出力値と第一アナログディ
ジタル変換器22の出力値とに基づき被測定端の交流電
力を演算する演算回路4と、この演算回路4の演算結果
を表示する表示器5とを備える。
First, the configuration of this embodiment will be explained based on FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the period T of the end to be measured is
a first input circuit 1 into which an analog signal representing an AC voltage of in is input, and a period T of this end to be measured. The first input circuit 1 includes a voltage signal input circuit 11 and a clock to which the analog signal input to the voltage signal input circuit 11 is applied. The second input circuit 2 includes a first analog-to-digital converter 12 that samples the signal at a sampling period TAIll and converts it into digital data, and the second input circuit 2 includes a current signal input circuit 21 and a current signal input circuit 2.
1, and a first analog-to-digital converter 22 for sampling the analog signal input to the first analog-to-digital converter 22 at a sampling period TAl:l corresponding to the clock signal applied thereto, and converting the analog signal into digital data. The sampling period of the converter 12 and the sampling period TA of the first analog-to-digital converter 22
n is a plurality of sampling periods TAtl(1), TAD
(2) Based on the clock signal generation circuit 3 that generates a clock signal that can be variably set in the order of , TAD(n), the output value of the first analog-to-digital converter 12, and the output value of the first analog-to-digital converter 22. It includes an arithmetic circuit 4 that calculates the AC power at the end to be measured, and a display 5 that displays the calculation results of the arithmetic circuit 4.

ただし、複数個のサンプリング周期TAD(1)、TA
I+(2)、 、TAD(n)の範囲は、誤差が大きく
なる範囲より広くかつ二つ以上の誤差が大きくなる範囲
を同時に測定しない。
However, multiple sampling periods TAD(1), TA
The range of I+(2), , TAD(n) is wider than the range where the error becomes large, and two or more ranges where the error becomes large are not measured at the same time.

次に、この実施例の動作を第1図および第2図に基づき
説明する。
Next, the operation of this embodiment will be explained based on FIGS. 1 and 2.

クロック信号発生回路3が発生するクロック信号を変更
して第一アナログディジタル変換器12および第二アナ
ログディジタル変換器22のサンプリング周期TADを
サンプリング周期TAII(1) 、TAD(2)、 
、TAD(n)の順に可変設定する(ステップSl)。
The clock signal generated by the clock signal generation circuit 3 is changed to change the sampling period TAD of the first analog-to-digital converter 12 and the second analog-to-digital converter 22 to the sampling period TAII(1), TAD(2),
, TAD(n) (step Sl).

この複数個のサンプリング周期でサンプリングした被測
定端の交流電圧および交流電流のアナログ瞬時値を第一
アナログディジタル変換器12および第二アナログディ
ジタル変換器22でディジタル値に変換しくステップS
2)、この変換されたディジタル値で電力を演算し演算
回路4の記憶部に格納される(ステップS3)。この動
作をすべてのTAl)について行う。測定値の表示を行
う場合には(ステップS4)、演算回路4は、その記憶
部に格納されたディジタル値のうちの最大値および最小
値を除去しくステップS5)、残余のディジタル値の平
均値を演算する(ステップS6)。これが電力測定値と
なるこの電力値を表示器5に与えて表示する(ステップ
S7)。
In step S, the analog instantaneous values of the AC voltage and AC current at the end to be measured sampled at the plurality of sampling periods are converted into digital values by the first analog-digital converter 12 and the second analog-digital converter 22.
2) Power is calculated using this converted digital value and stored in the storage section of the calculation circuit 4 (step S3). This operation is performed for all TAl). When displaying the measured values (step S4), the arithmetic circuit 4 removes the maximum and minimum values of the digital values stored in the storage section (step S5), and calculates the average value of the remaining digital values. is calculated (step S6). This power value, which becomes the power measurement value, is given to the display 5 and displayed (step S7).

サンプリング周波数を90KH2,100K[Iz 、
110KHzとしたときの測定誤差をシミュレーション
した結果では、入力信号の周波数が500 KHzまで
の測定誤差が±0.01%の範囲以内にある。
Set the sampling frequency to 90KH2, 100K[Iz,
The results of simulating the measurement error when the input signal frequency is 110 KHz show that the measurement error is within the range of ±0.01% up to an input signal frequency of 500 KHz.

〔発明の効果] 本発明は、以上説明したように、サンプリング周期がサ
ンプリング定理を満足しない範囲の周期をもつ入力信号
でも、誤差の少ない電力測定が行える効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, the present invention has the effect that power measurement with less error can be performed even for an input signal whose sampling period does not satisfy the sampling theorem.

また、高価な高速サンプリング用アナログディジタル変
換器を使用しなくても高周波数の交流電力を測定するこ
とができるので、製品コストを低減することができる。
Further, since high-frequency AC power can be measured without using an expensive analog-to-digital converter for high-speed sampling, product costs can be reduced.

さらに、入力信号の周波数(f、わ)を測定しなくても
n−fl、の値に等しいサンプリング周波数を演算段階
で排除できるので、測定手順を簡単化することができる
効果がある。
Furthermore, even without measuring the frequency (f, wa) of the input signal, the sampling frequency equal to the value of n-fl can be eliminated at the calculation stage, which has the effect of simplifying the measurement procedure.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明実施例の構成を示すブロック構成図。 第2図は、本発明実施例の動作を示すフローチャート。 第3図は、測定誤差が大きくなる箇所を示す図面。 1・・・第一入力回路、2・・・第二入力回路、3用り
ロック信号発生回路、4・・・演算回路、5・・・表示
器、11・・・電圧信号入力回路、12・・・第一アナ
ログディジタル変換器、21・・・電流信号入力回路、
22・・・第二アナログディジタル変換器。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing locations where measurement errors become large. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First input circuit, 2... Second input circuit, lock signal generation circuit for 3, 4... Arithmetic circuit, 5... Display device, 11... Voltage signal input circuit, 12 ... first analog-digital converter, 21 ... current signal input circuit,
22...Second analog-to-digital converter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、被測定端の交流の電圧を表すアナログ信号を入力す
る第一の入力回路と、前記被測定端の交流の電流を表す
アナログ信号を入力する第二の入力回路と、前記二つの
入力回路に入力した値から、前記被測定端の電力を演算
する演算回路とを備えた電力測定装置において、前記二
つの入力回路には、それぞれ、入力するアナログ信号を
所定周期でサンプリングしてディジタルデータに変換す
るアナログ・ディジタル変換回路を含み、前記所定周期
を可変に設定する手段を備えたことを特徴とする電力測
定装置。 2、前記演算回路は、前記入力した値から最大値および
最小値を除いた値について平均値を演算する手段を含む
特許請求の範囲1に記載の電力測定装置。
[Claims] 1. A first input circuit into which an analog signal representing an alternating current voltage at the end to be measured is input, and a second input circuit into which an analog signal representing an alternating current at the end to be measured is input. and an arithmetic circuit that calculates the power at the end to be measured from the values input to the two input circuits, each of which receives an input analog signal at a predetermined period. A power measuring device comprising: an analog-to-digital conversion circuit that samples and converts the data into digital data; and means for variably setting the predetermined period. 2. The power measuring device according to claim 1, wherein the calculation circuit includes means for calculating an average value of the input values excluding the maximum value and the minimum value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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