JPH077025B2 - 周波数検出装置 - Google Patents
周波数検出装置Info
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- JPH077025B2 JPH077025B2 JP699389A JP699389A JPH077025B2 JP H077025 B2 JPH077025 B2 JP H077025B2 JP 699389 A JP699389 A JP 699389A JP 699389 A JP699389 A JP 699389A JP H077025 B2 JPH077025 B2 JP H077025B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は電力系統の交流電気量を一定周期でサンプリ
ングし、ディジタル変換後の前記サンプリング値列に基
づいて電気量演算処理を実行し、前記交流電気量の周波
数を検出する周波数検出装置に関するものである。
ングし、ディジタル変換後の前記サンプリング値列に基
づいて電気量演算処理を実行し、前記交流電気量の周波
数を検出する周波数検出装置に関するものである。
第３図は例えば特開昭57−133362号公報に示された従来
の周波数検出装置のブロック接続図である。図におい
て、１は一定周期Ｔにてサンプリングされた第１から第
４までの４個のサンプリング値、２は第１のサンプリン
グ値から第４のサンプリング値を減算する第１の減算
器、３は第２のサンプリング値から第３のサンプリング
値を減算する第２の減算器、４は第１の減算器２の出力
を第２の減算器３の出力で除算する除算器、14は上記各
演算機器より構成される演算処理手段、15は前記演算処
理手段14の最終的な出力の逆三角関数に基づいて周波数
の絶対値を出力する逆三角関数演算手段である。
の周波数検出装置のブロック接続図である。図におい
て、１は一定周期Ｔにてサンプリングされた第１から第
４までの４個のサンプリング値、２は第１のサンプリン
グ値から第４のサンプリング値を減算する第１の減算
器、３は第２のサンプリング値から第３のサンプリング
値を減算する第２の減算器、４は第１の減算器２の出力
を第２の減算器３の出力で除算する除算器、14は上記各
演算機器より構成される演算処理手段、15は前記演算処
理手段14の最終的な出力の逆三角関数に基づいて周波数
の絶対値を出力する逆三角関数演算手段である。
次に動作について説明する。
説明の都合上、交流電気量は交流電圧とし、最大値を
Ｖ、瞬時値をｖ、周波数をｆ、サンプリング周期をＴと
する。
Ｖ、瞬時値をｖ、周波数をｆ、サンプリング周期をＴと
する。
また、所定時刻ｔから周期Ｔずつ離れた時の各サンプリ
ング時刻ｔ−nT（ｎ＝0,1,2,…）とした時の各電圧のサ
ンプリング値をｖ（nT）（ｎ＝0,1,2,…）と表現する。
ング時刻ｔ−nT（ｎ＝0,1,2,…）とした時の各電圧のサ
ンプリング値をｖ（nT）（ｎ＝0,1,2,…）と表現する。
ここで演算処理手段14の入力となる４個のサンプリング
値１を時刻t,t−T,t−3T,t−4Tにおいて、ｖ（０）,v
（Ｔ）,v（3T）,v（4T）とすると第１の減算器２の出力
は｛ｖ（０）−ｖ（4T）｝、第２の減算器３の出力は、
｛ｖ（Ｔ）−ｖ（3T）｝となり、除算器４により、演算
処理手段14の出力Ｙは となり、各サンプリング時刻毎に前記電気量Ｙを求め、
これを逆三角関数を解く逆三角関数演算手段15により、
周波数ｆを求めることが出来る。
値１を時刻t,t−T,t−3T,t−4Tにおいて、ｖ（０）,v
（Ｔ）,v（3T）,v（4T）とすると第１の減算器２の出力
は｛ｖ（０）−ｖ（4T）｝、第２の減算器３の出力は、
｛ｖ（Ｔ）−ｖ（3T）｝となり、除算器４により、演算
処理手段14の出力Ｙは となり、各サンプリング時刻毎に前記電気量Ｙを求め、
これを逆三角関数を解く逆三角関数演算手段15により、
周波数ｆを求めることが出来る。
従来の周波数検出装置は以上のように構成されているの
で、当該時刻の電気量Ｙを得るためには、サンプリング
周期Ｔの５倍の時間が必要である。
で、当該時刻の電気量Ｙを得るためには、サンプリング
周期Ｔの５倍の時間が必要である。
一般に電力系統で使用される周波数検出装置のサンプリ
ング周期Ｔは、交流電気量の基本周波数f0に対して、30
度サンプリング、即ち、1/（12・f0）に選ばれる事が多
く（電力系統の分野では、30度サンプリングと呼ぶ。30
度＝π/6ラジアン。）、周波数検出のための演算処理時
間は、f0＝50Hzの場合には、 5T＝5/（12・f0）＝0.0083秒 を必要とし、周波数検出に時間がかかるという問題点が
あった。
ング周期Ｔは、交流電気量の基本周波数f0に対して、30
度サンプリング、即ち、1/（12・f0）に選ばれる事が多
く（電力系統の分野では、30度サンプリングと呼ぶ。30
度＝π/6ラジアン。）、周波数検出のための演算処理時
間は、f0＝50Hzの場合には、 5T＝5/（12・f0）＝0.0083秒 を必要とし、周波数検出に時間がかかるという問題点が
あった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、電気量の演算処理手段において、入力する
サンプリング値を３個に減少させ、従来の演算処理手段
と比べて、周波数検出のための演算処理時間を3/5倍に
高速化した周波数検出装置を得ることを目的とする。
れたもので、電気量の演算処理手段において、入力する
サンプリング値を３個に減少させ、従来の演算処理手段
と比べて、周波数検出のための演算処理時間を3/5倍に
高速化した周波数検出装置を得ることを目的とする。
この発明に係る周波数検出装置は、演算処理手段におい
て、第１から第３までの３個のサンプリング値を入力と
し、第２のサンプリング値を第１の２乗器で２乗して定
数４で乗算する定数乗算器の出力から、第１及び第３の
サンプリング値を加算し２乗した第２の２乗器の出力で
減算する減算器の出力を、前記定数乗算器の出力で除算
し、さらに逆三角関数演算手段により交流電気量の周波
数を検出するようにしたものである。
て、第１から第３までの３個のサンプリング値を入力と
し、第２のサンプリング値を第１の２乗器で２乗して定
数４で乗算する定数乗算器の出力から、第１及び第３の
サンプリング値を加算し２乗した第２の２乗器の出力で
減算する減算器の出力を、前記定数乗算器の出力で除算
し、さらに逆三角関数演算手段により交流電気量の周波
数を検出するようにしたものである。
この発明における周波数検出装置の演算処理手段は、交
流電気量の３個のサンプリング値を使用して、高速度に
演算出力を得るようにしたものである。
流電気量の３個のサンプリング値を使用して、高速度に
演算出力を得るようにしたものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は、この発明の周波数検出装置の演算処理手段及び逆
三角関数演算手段を示したブロック接続図であり、図に
おいて、５は、所定時刻ｔの交流電圧のサンプリング値
をｖ（０）、前記当該時刻より周期T,2T前のサンプリン
グ値をそれぞれｖ（Ｔ）,v（2T）とする第１から第３ま
での３個のサンプリング値、６は第１及び第３のサンプ
リング値を加算する加算器、７は第２のサンプリング値
を２乗する第１の２乗器、８は前記加算器６の出力を２
乗する第２の２乗器、９は第１の２乗器７の出力を定数
倍する定数乗算器、10は前記定数乗算器９の出力から第
２の２乗器８の出力を減算する減算器、11は前記減算器
10の出力を前記定数乗算器９の出力で除算する除算器、
12は前記除算器11の出力の逆三角関数から周波数を検出
する逆三角関数演算手段、13は３個のサンプリング値を
入力とする演算処理手段である。
図は、この発明の周波数検出装置の演算処理手段及び逆
三角関数演算手段を示したブロック接続図であり、図に
おいて、５は、所定時刻ｔの交流電圧のサンプリング値
をｖ（０）、前記当該時刻より周期T,2T前のサンプリン
グ値をそれぞれｖ（Ｔ）,v（2T）とする第１から第３ま
での３個のサンプリング値、６は第１及び第３のサンプ
リング値を加算する加算器、７は第２のサンプリング値
を２乗する第１の２乗器、８は前記加算器６の出力を２
乗する第２の２乗器、９は第１の２乗器７の出力を定数
倍する定数乗算器、10は前記定数乗算器９の出力から第
２の２乗器８の出力を減算する減算器、11は前記減算器
10の出力を前記定数乗算器９の出力で除算する除算器、
12は前記除算器11の出力の逆三角関数から周波数を検出
する逆三角関数演算手段、13は３個のサンプリング値を
入力とする演算処理手段である。
次に動作について説明する。
第１及び第３のサンプリング値を加算し、第２の２乗器
８により２乗すると｛ｖ（０）＋ｖ（2T）｝2となり、
又第２のサンプリング値を第１の２乗器７により２乗さ
れ定数４により定数倍すると4v（Ｔ）2となる。ここ
で、定数乗算器９の出力を第２の２乗器８で減算する減
算器10の出力〔4v（Ｔ）2−｛ｖ（０）＋ｖ（2T）｝2〕
を定数乗算器９の出力4v（Ｔ）2で除算し、演算処理手
段13の出力Ｙを得る。つまり ｖ（nT）＝Ｖ・sin（θ−nT）（ｎ＝0,1,2,…）で三角
関数の公式で展開すると、 この演算処理手段13の出力Ｙ（第４式）から逆三角関数
演算手段12により、周波数ｆを求めることができる。
８により２乗すると｛ｖ（０）＋ｖ（2T）｝2となり、
又第２のサンプリング値を第１の２乗器７により２乗さ
れ定数４により定数倍すると4v（Ｔ）2となる。ここ
で、定数乗算器９の出力を第２の２乗器８で減算する減
算器10の出力〔4v（Ｔ）2−｛ｖ（０）＋ｖ（2T）｝2〕
を定数乗算器９の出力4v（Ｔ）2で除算し、演算処理手
段13の出力Ｙを得る。つまり ｖ（nT）＝Ｖ・sin（θ−nT）（ｎ＝0,1,2,…）で三角
関数の公式で展開すると、 この演算処理手段13の出力Ｙ（第４式）から逆三角関数
演算手段12により、周波数ｆを求めることができる。
第１式は、電圧ｖの大きさＶには全く関係なく、サンプ
リング周期Ｔの関数である。
リング周期Ｔの関数である。
この発明における周波数検出時間は、f0＝50Hzの場合に
は、 3T＝3/（12・f0）＝0.005秒となる。
は、 3T＝3/（12・f0）＝0.005秒となる。
ここで、サンプリング周期Ｔは角度の単位で表現されて
おり、一般に電圧ｖの基本周波数f0に対して、1/（12・
f0）に選ばれたとして（30度サンプリング）、従って、
Ｔ＝（２・π・ｆ）／（12・f0）ラジアンであり、求め
る周波数ｆは逆三角関数演算手段12により、第５式の様
にして求められる。
おり、一般に電圧ｖの基本周波数f0に対して、1/（12・
f0）に選ばれたとして（30度サンプリング）、従って、
Ｔ＝（２・π・ｆ）／（12・f0）ラジアンであり、求め
る周波数ｆは逆三角関数演算手段12により、第５式の様
にして求められる。
第２図は、この発明の周波数検出装置20のハードウェア
構成図例であり、図に於て、21は電力系統、22は電流変
成器、23は電圧変成器、24は電力系統の電流及び電圧処
理容易な値に変換する入力変換器、25は前記電流及び電
圧に含まれる高調波の内、サンプリング周波数の1/2以
上の周波数成分を除去するフィルタ、26はサンプリング
値を次のサンプリング周期まで保持するサンプルホール
ド、27はサンプルホールド26の出力を順時切り替えてア
ナログ／ディジタル変換器28に伝達するマルチプレク
サ、29はメモリー30にあらかじめ収納されているプログ
ラムを利用して演算処理手段と逆三角関数演算手段を実
施し、その出力を出力回路31から、端子32に出力させる
マイクロプロセッサであり、前記符号24〜32を付した各
部に依って、前記周波数検出装置20を構成している。
構成図例であり、図に於て、21は電力系統、22は電流変
成器、23は電圧変成器、24は電力系統の電流及び電圧処
理容易な値に変換する入力変換器、25は前記電流及び電
圧に含まれる高調波の内、サンプリング周波数の1/2以
上の周波数成分を除去するフィルタ、26はサンプリング
値を次のサンプリング周期まで保持するサンプルホール
ド、27はサンプルホールド26の出力を順時切り替えてア
ナログ／ディジタル変換器28に伝達するマルチプレク
サ、29はメモリー30にあらかじめ収納されているプログ
ラムを利用して演算処理手段と逆三角関数演算手段を実
施し、その出力を出力回路31から、端子32に出力させる
マイクロプロセッサであり、前記符号24〜32を付した各
部に依って、前記周波数検出装置20を構成している。
なお、前記実施例では、周波数ｆを求める手段として、
演算処理手段の電気量出力から、逆三角関数演算手段に
よる第５式を用いた逆三角関数（sin-1）の計算で求め
るとしたが、一般に使用されている電気量の演算処理手
段の出力をアドレスとして、逆三角関数のテーブルを参
照する方法であってもよい。
演算処理手段の電気量出力から、逆三角関数演算手段に
よる第５式を用いた逆三角関数（sin-1）の計算で求め
るとしたが、一般に使用されている電気量の演算処理手
段の出力をアドレスとして、逆三角関数のテーブルを参
照する方法であってもよい。
また、前記実施例では、電圧をサンプリングし、そのサ
ンプリング値を入力とする演算処理手段により電気量を
出力し、逆三角関数演算手段により周波数を求めるとし
たが、サンプリングする交流電気量は電流であっても同
様の効果を奏する。
ンプリング値を入力とする演算処理手段により電気量を
出力し、逆三角関数演算手段により周波数を求めるとし
たが、サンプリングする交流電気量は電流であっても同
様の効果を奏する。
以上のように、この発明によれば交流電気量の振幅値の
演算処理のため、３個のサンプリング値を入力として実
現しているので、高速度に演算出力を得られるという効
果がある。
演算処理のため、３個のサンプリング値を入力として実
現しているので、高速度に演算出力を得られるという効
果がある。
第１図はこの発明の周波数検出装置の演算処理手段を示
すブロック図、第２図はこの発明の演算処理手段を実現
する周波数検出装置のハードウェア構成を示すブロック
図、第３図は従来の周波数検出装置の演算処理手段を示
すブロック図である。 図において、５は３個のサンプリング値、６は加算器、
７は第１の２乗器、８は第２の２乗器、９は定数乗算
器、10は減算器、11は除算器、12は逆三角関数演算手
段、13は演算処理手段である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
すブロック図、第２図はこの発明の演算処理手段を実現
する周波数検出装置のハードウェア構成を示すブロック
図、第３図は従来の周波数検出装置の演算処理手段を示
すブロック図である。 図において、５は３個のサンプリング値、６は加算器、
７は第１の２乗器、８は第２の２乗器、９は定数乗算
器、10は減算器、11は除算器、12は逆三角関数演算手
段、13は演算処理手段である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の交流電気量を、一定の周期Ｔで
サンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリン
グされたアナログ値をディジタル値に変換するアナログ
／ディジタル変換手段と、ディジタル変換されたサンプ
リング値に基づき演算処理して、前記交流電気量の周波
数を検出する演算処理手段とを有する周波数検出装置に
おいて、前記サンプリング手段によりサンプリングされ
た第１から第３の３個のサンプリング値を入力とし、第
１及び第３のサンプリング値を加算し、２乗して出力す
る加算器及び第２の２乗器と、第２のサンプリング値を
２乗して定数倍して出力する第１の２乗器及び定数乗算
器と、前記定数乗算器の出力から第２の２乗器の出力を
減算する減算器と、前記減算器の出力を前記定数乗算器
の出力で除算する除算器から構成される演算処理手段
と、前記演算処理手段の出力の逆三角関数に基づいて、
前記交流電気量の周波数の絶対値を検出する逆三角関数
演算手段とを備えたことを特徴とする周波数検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP699389A JPH077025B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 周波数検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP699389A JPH077025B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 周波数検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02187668A JPH02187668A (ja) | 1990-07-23 |
| JPH077025B2 true JPH077025B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=11653658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP699389A Expired - Fee Related JPH077025B2 (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 周波数検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077025B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06123749A (ja) * | 1992-10-12 | 1994-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | 交流計測装置 |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP699389A patent/JPH077025B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02187668A (ja) | 1990-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |