JPH041578A - 角速度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、時々刻々と変化する電圧波形の角速度を時々
刻々と測定するための角速度測定方法に関する。

（従来の技術） 一般に、発電機の回転数の検出は、通常、ロータに取付
けた電磁ピックアップ等を用いれば行なうことができる
。しかし通常、発電機には回転数を高精度に検出できる
電磁ピックアップ等は取付けられていない。このような
発電機の回転数の変化を精度良く測定するには、発電機
近くの場所で測定できる電気量、例えば電圧、電流など
から回転数を検出することが必要となる。この場合、測
定した電圧波形の零点を検出し、その時間差から周期を
算出すればよい。そして、事故時に発電機の動揺を観測
して脱調を予測する場合に、この種の測定器の必要性が
あり、開発が強く望まれている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、発電機の回転数と、発電機の掻く近くで測定
した電圧の角速度は、定常状態であれば一致する。しか
し、系統に三相短絡、−線地絡などの事故が発生すると
、電圧は位相が急変したり、あるいは他の発電機の動揺
の影響のために、波形が歪み、角速度の検出がむずかし
くなる。

即ち、第３図（ａ）は定常時の電圧波形であるが、これ
が事故後には第３図（ｂ）に示すように正方向に偏移し
た波形となることもある。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、波形歪や
ノイズ等の影響を極力除去し、電圧波形の角速度を時々
刻々と検出し得る角速度測定方法を提供することを目的
としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は交流波形を高速にサ
ンプリング測定して、前記測定した交流波形に最も良く
一致する関数のパラメータを決定し、その関数が極大値
となる時刻を検出して前回の極大値時刻との差分を求め
、この時間差から交流波形の周期を決定するようにした
。

（作　用） 周期の求め方を示す第４図によって説明すると、電圧波
形の角速度は波形のピーク点ｔ３とｔｌの差分をΔｔ＝
ｔ３　　ｔｌとすれば、 ω＝２π／Δｔとして求められる。したがって、時々刻
々とピーク点を求めていけば、その時間の角速度を求め
ることができる。

また、最大値と最小値の時刻ｔ３　、ｔ２を用いれば、
角速度はω＝π／（ｔ３　ｔｚ）としても求められる。

ここて、第２図を用いて本発明の原理を示す。

電圧の瞬時値を高速にサンプリングした値を第２図（ａ
）の・点で示す。サンプリングする区間はＴｓからＴＥ
とし、その間で、測定した値に最も一致するように関数
の係数を求める。電圧は正弦波に近いため、Ｔｓ〜ＴＥ
を１サイクルの１７２以下とすると、関数は例えば ｆ（ｔ）＝ａｔ３＋ｂｔ２＋ｃｔ十ｄ　　　−・−（１
）の３次の多項式を用いて高精度に表わせる。

ここで、Ｔｓを原点としてｔを定義すると、各ｔｔ時点
の測定値ｖｔが得られれば、（ｔ＝ＴＴｓ） （１）式の係数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、ｎ個の点と、関数を
用いて計算した値のズレの最小自乗値を最小にする値と
して求められて、（３）式の解として得られる。

最大値または最小値は、ｆ（ｔ）＝Ｏの点であり、ｆｆ
ｔ）＝３ａｔ２＋２ｂｔ＋ｃ＝Ｏ＝・（６）を満足する
ｔとして得られる。

すなわち、ａ＞Ｏのときは ＩＩ　　　　　　　　　　　　ＩＩ　　　　　　ＩＩＡ
　　　　　　　　　　　　ｘ　　　　　　ｂここで、簡
単のため Ａ−ｘ＝ｆｏ　　　　　　　　　　　　　　　・・・・
・・（４）で表わすと Ｘ　＝　Ａ　−１１１）　　　　　　　　　　　　　　
・・・・・・（５）となり、Ａ”は定数であるため、−
度計算しておけばよい０時々刻々と変化しているのは、
Ｖｌの値であるのでｂのみ更新することになる。予め計
算しておいたＡ”と時々刻々と測定して得たｖ４を用い
たｂの積としてＸを得る。

ａ、ｂ、ｃ、ｄが求められれば、関数ｆ　（ｔ）のでｆ
　（ｔ）は極大、ａ＜０のときは でｆ　（ｔ）は極小となる。

今、関数はＴｓからＴＭ時点の間の測定値を用いて計算
しているため、その区間の精度は高いが、ｔ　＜　Ｔｓ
　、　ＴＥ　＜　ｔの範囲では誤差が大きくなる可能性
がある。

（ｉ）ａ＞Ｏのとき、Ｔｓ＜ＴＭ（Ｔさならば、ＴＭ時
点で極大値になる（第５図（ａ））。

ＴＨＡｘ−ＴＭとする。

（ｉｉ）ａ　＜　Ｏのとき、Ｔｓ　＜ＴＭ（ＴＥならば
、’ｒｒ、を時点で極小値になる。

ＴＭＩＮ　”ＴＭとする。

（ｉｉｉ）その他、すなわちＴＭ　＜ＴＳやＴＥくＴＭ
の場合はＴｓとＴの間には極大値、極小値がないことを
示す（第５図（ｂＬ（ｃ）　）。

このとき、角速度ωは今回求めたＴＨＡＸと前回求めた
τ　　の差分をΔＴ＝ＴＨＡＸ　　”ＨＡＸとす４ＡＸ ると、 ω＝２π／ΔＴ＝２π／（ＴＨＡｘ−τ１４ＡＸ　）・
・・（９） として得られる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明よる角速度測定方法を説明するための構
成側図である。

第１図において、１は系統からのサンプリングによって
電圧を測定するための測定部、２は測定された電圧波形
を関数で表現したときのパラメータの推定部、３は関数
として表現した電圧波形が最大値（ｉ＆小値ンとなる時
刻の検出部、４は結果としての角速度の検出部である。

測定部は例えば５０Ｈｚ系統では１周期は２０ｍ５ｅｃ
　。

６０Ｈ２系統では１６．７ｍ５ｅｃであるため、サンプ
リング周期か１００μｓｅｃの場合、５叶ｌ系統では１
周期に２０ｍ　ＳｅＣ／　１００　Ｂ　Ｓｅｃ　＝　２
００個のデータが測定できる。したがって、測定区間（
Ｔｓ〜ＴＥ）が８　ｍ　ｓｅｃ　とすれは、８ｍ５ｅｃ
　／１００　μｓｅｃ　＝８０個のデータが測定できる
ことになる。

次に、関数の推定部では前記した（３）〜（５）式を用
いて、（５）式から係数ｘ＝　（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を求
める。次に、最大値または最小値になる時刻ＴＭを（７
）マたは（８）式で求める。次いで角速度検出部にて、
（９）式を用いて角速度を計算する。

以上の計算を周期的に行ない、得たＴ、の平均値を求め
れば精度は一層向上する。

発電機の近くで測定した電圧波形から求めた角速度は、
発電機の回転数にほぼ等しいため、その時々刻々の変化
を観測すれば発電機の動揺を観測したことになり、安定
度の判定に有効である。

上記実施例によれば電圧波形をもとに角速度を得るよう
にしたが、これに限定されるものではなく、電流波形を
用いてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば発電機の近くで測
定した交流量の波形をもとに角速度を判定するようにし
たので、発電機の軸に歯車等の器具を取付けることなく
、簡単な手段で角速度の測定が可能であると同時に、安
定度の判定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による角速度測定方法を説明する構成側
図、第２図は本発明の詳細な説明する図、第３図は電圧
波の定常時ならびに偏移したときの波形図、第４図は周
期の求め方を示す図、第５図は極大値の存在範囲を示す
図である。 １・・・測定部 ２・・・波形の回転数の推定部 ３・・・最大値（最小値）になる時刻の検出部４・・・
角速度の検出部 特許出願人　　株式会社　東　芝 代理人弁理士　　石　井　　　紀　男 第１図 ／ Ｔｓ （ａ） Ｅ 最大値となる時点 □１ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流波形を高速にサンプリング測定して、前記測定した
   交流波形に最も良く一致する関数のパラメータを決定し
   、その関数が極大値となる時刻を検出して前回の極大値
   時刻との差分を求め、この時間差から交流波形の周期を
   決定することを特徴とする角速度測定方法。