JPH0650783Y2 - 高調波分離用トランスデューサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電力系統の電圧，電流の検出電圧信号などの
交流電圧信号の高調波成分を演算処理によつてデジタル
的に分離抽出し、高調波の次数別歪波形のアナログ信号
などの複数のアナログ検出信号を出力する高調波分離用
トランスデューサに関する。

〔従来の技術〕

従来、電力系統の監視装置などに設けられる高調波分離
用トランスデューサは、多くの場合、変成器などから出
力された電力交流の電圧又は電流の検出電圧信号，すな
わち交流電圧信号をフイルタ処理するアナログフイルタ
からなり、該フイルタによつて交流電圧信号に含まれた
高調波成分を分離抽出し、全高調波あるいは特定次数の
高調波のアナログ検出信号を出力している。

この場合、フイルタの精度などにもとづき、分離抽出が
精度よく行えず、しかも、複数の次数の高調波を分離抽
出して各次数の高調波の歪波形を測定し、高調波解析な
どを行う際には、トランスデューサを複数台用いる必要
がある。

そこで、マイクロプロセッサを用いて高調波分離用トラ
ンスデューサを形成することが考案され、該トランスデ
ューサの場合は、交流電圧信号がA/D変換器によつて時
系列のデジタルデータに変換されるとともに、該デジタ
ルデータのフーリェ変換処理などのフイルタ演算処理に
もとづき、交流電圧信号の高調波成分が次数別にデジタ
ル分離抽出され、たとえば各次数の高調波と基本波との
演算にもとづき、高調波の次数別歪波形の精度のよい検
出データが得られ、該各検出データのアナログ変換によ
り、各次数の高調波の歪波形の精度のよいアナログ検出
信号が１台のトランスデューサで得られる。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、前記系統電力は正常時の電圧，電流の変動が
少なく、正常時にトランスデューサに入力される交流電
圧信号は、ほぼ高調波成分に応じてその電圧波形が歪
む。

しかし、事故，試験などによつて系統の遮断器などが動
作し、電圧レベルが低下すると、変成器の電磁誘導など
にもとづき、交流電圧信号が大きく歪む。

このとき、マイクロプロセッサを用いた従来の高調波分
離用トランスデューサは、交流電圧信号の大きな歪みに
もとづくフイルタ演算処理結果により、非常に大きな高
調波成分が含まれているとみなし、たとえば大レベルの
歪波形のアナログ検出信号を誤出力する。

すなわち、マイクロプロセッサを用いた従来のトランス
デューサの場合、高調波成分を精度よく次数分離して抽
出することができ、アナログフイルタ構成のトランスデ
ューサより優れた性能を有するが、系統が遮断器などが
動作した場合、交流電圧信号が低下し、誘導電圧などの
影響を受けて波形が歪むと、高調波成分を誤検出して出
力する問題点があり、トランスデューサの出力信号にも
とづく高調波成分などが誤つて行われる。

本考案は、系統電力の検出電圧信号などの交流電圧信号
の高調波成分をマイクロプロセッサの演算処理によつて
デジタル的に分離抽出するとともに、系統の遮断器など
が動作し、交流電圧信号が外乱によつて低下したときの
高調波成分の誤検出出力を防止するようにした高調波分
離用トランスデューサを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するための手段を、以下に説明する。

本考案は、交流電圧信号を周期的にサンプリングしてデ
ジタルデータに変換するA/D変換器と、 前記A/D変換器の出力データをフイルタ演算処理して前
記交流電圧信号に含まれた高調波成分を次数分離し，前
記高調波成分の各次数の歪率に関する複数の分離検出デ
ータを出力するマイクロプロセッサと、 前記各分離検出データそれぞれをアナログ信号に変換し
て出力する複数のD/A変換器とを備え、 かつ、前記プロセッサに、前記出力データのレベル判定
にもとづき前記交流電圧信号の基準電圧以下の低下を検
出する電圧低下検出手段と、前記低下の検出により前記
各分離検出データの代わりにゼロレベルデータを前記各
D/A変換器に出力する出力制御手段とを設けた高調波分
離用トランスデューサを提供するものである。

〔作用〕

したがつて、A/D変換器の出力データにもとづくマイク
ロプロセッサのフイルタ演算処理により、交流電圧信号
に含まれた高調波成分がデジタル的に分離抽出され、次
数別歪波の検出データなどの高調波成分の各次数の歪率
に関する複数の分離検出データがプロセッサから各D/A
変換器に出力され、精度よく次数分離された高調波成分
の複数のアナログ検出信号が得られるとともに、外乱に
よつて交流電圧信号の電圧が基準電圧以下に低下する
と、各分離検出データの代わりにゼロレベルデータが各
D/A変換器に出力され、外乱による高調波成分の誤検出
出力が防止される。

〔実施例〕

つぎに、本考案を、その１実施例を示した第１図及び第
２図とともに詳細に説明する。

第１図において、（１）は検出電圧信号生成用の補助変
成器であり、電力系統に挿入された変成器の２次側出力
電圧が１次巻線の両端間に印加され、２次巻線の両端間
に、電力系統の電圧又は電流の検出電圧信号，すなわち
交流電圧信号が発生する。

（２）は変換器（１）の交流電圧信号を周期的にサンプ
リングしてデジタルデータに変換するA/D変換器、
（３）は信号バス（４）を介して変換器（２）に接続さ
れたマイクロプロセッサであり、変換器（２）の出力デ
ータを取込むとともに、高調波変換処理のプログラムに
もとづく電圧低下検出手段，フイルタ演算手段，出力制
御手段などの動作により、交流電圧信号の正常時には総
合歪率波形の検出データ及び次数別歪率波形の検出デー
タからなる複数の分離検出データを出力する。

（5a），（5b），（5c），（5d），…はバス（４）を介
したプロセッサ（３）の各分離検出データそれぞれを正
規化してアナログ信号に変換する複数のD/A変換器であ
り、変換器（5a）から出力端子（6a）に総合歪率波形の
アナログ信号が出力され、変換器（5b），（5c），（5
d），…から出力端子（6b），（6c），（6d），…に３
次,5次,7次，…の歪率波形のアナログ信号それぞれが出
力される。

そして、変換器（２）のデジタルデータ（A/D変換デー
タ）は、第２図に示すプロセッサ（３）の高調波処理に
もとづき、順次にプロセッサ（３）に取込まれるととも
に、電圧低下検出手段により、たとえば、系統電力のゼ
ロクロス位相のデータあるいは最新の１周期の平均デー
タと予め設定された通常電圧レベルの限界値データとの
比較にもとづき、交流電圧信号の電圧（平均電圧）が低
下検出の基準電圧以下に低下したか否かがくり返し検出
される。

このとき、系統の遮断器などが動作せず、交流電圧信号
が正常に入力されて電圧低下が検出されなければ、取込
まれたデータがフーリエ変換処理などによつてデジタル
的にフイルタ演算処理され、該演算にもとづき、交流電
圧信号が基本波及び各次数の高調波に分離して抽出さ
れ、たとえば系統電圧の基本波及び各次数の高調波の大
きさがサンプリング毎に求められる。

さらに、歪率演算手段により、各次数の高調波を基本波
で除する演算から各次数の歪率波形のデータ及び全高調
波の歪率波形のデータが求められる。

そして、求められた各歪率波形のデータが複数の分離検
出データそれぞれとして各変換器（5a）〜（5d），…に
伝送され、出力端子（6a）〜（6d），…に各歪率波形の
アナログ検出信号が出力される。

このとき、プロセッサ（３）のフイルタ演算処理にもと
づき、基本波及び各次数の高調波が精度よく分離抽出さ
れ、出力端子（6a）〜（6d），…の検出信号にもとづ
き、１台のトランスデューサを用いて精度よく高調波分
析などが行える。

一方、系統の遮断器などが動作し、外乱によつて交流電
圧信号が大きく歪み、その電圧レベルが低下するときに
は、電圧低下検出手段によつて交流電圧信号の電圧低下
が検出される。

このとき、プロセッサ（３）はフイルタ演算処理を行わ
ず、出力制御手段により、各分離検出データの代わりに
ゼロレベルデータを各変換器（5a）〜（5d），…に出力
する。

したがつて、外乱によつて交流電圧信号の電圧レベルが
低下し、変成器（１）の電磁誘導などにもとづき、高調
波成分が大きくなつたと誤検出されるときには、自動的
に歪率ゼロのデータがプロセッサ（３）から各変換器
（5a）〜（5d），…に出力され、各変換器（5a）〜（5
d），…の入力データがゼロにロックされて高調波成分
の誤検出出力が防止され、高調波分析の誤動作などが防
止される。

なお、高調波の分離次数などは必要に応じて設定すれば
よく、分離した基本波及び各高調波のデータをそのまま
各変換器（5a）〜（5d），…に伝送してもよいのは勿論
である。

また、前記実施例では系統電力の検出電圧信号を交流電
圧信号としたが、種々の交流波形の電圧信号を交流電圧
信号としてよいのも勿論である。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案の高調波分離用トランスデューサ
によると、マイクロプロセッサを用いたフイルタ演算処
理にもとづき、交流電圧信号に含まれた高調波成分の精
度のよい次数分離が行え、系統電圧などの各次数の高調
波を１台のトランスデューサで精度よく検出することが
できるとともに、系統の遮断器などが動作し、外乱によ
つて交流電圧信号の電圧が低下するときには、各分離検
出データの代わりにゼロレベルデータを各D/A変換器に
出力し、各D/A変換器の入力データをゼロにロックして
高調波成分の誤検出出力を防止することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の高調波分離用トランスデューサの１実
施例のブロック図、第２図は第１図のマイクロプロセッ
サの動作説明用のフローチャートである。 （２）…A/D変換器、（３）…マイクロプロセッサ、（5
a）〜（5d）…D/A変換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】交流電圧信号を周期的にサンプリングして
   デジタルデータに変換するA/D変換器と、 前記A/D変換器の出力データをフイルタ演算処理して前
   記交流電圧信号に含まれた高調波成分を次数分離し，前
   記高調波成分の各次数の歪率に関する複数の分離検出デ
   ータを出力するマイクロプロセッサと、 前記各分離検出データそれぞれをアナログ信号に変換し
   て出力する複数のD/A変換器とを備え、 かつ、前記プロセッサに、前記出力データのレベル判定
   にもとづき前記交流電圧信号の基準電圧以下の低下を検
   出するで電圧低下検出手段と、前記低下の検出により前
   記各分離検出データの代わりにゼロレベルデータを前記
   各D/A変換器に出力する出力制御手段とを設けた高調波
   分離用トランスデューサ。