JPH08201444A - 高調波信号処理装置 - Google Patents
高調波信号処理装置Info
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- JPH08201444A JPH08201444A JP7011476A JP1147695A JPH08201444A JP H08201444 A JPH08201444 A JP H08201444A JP 7011476 A JP7011476 A JP 7011476A JP 1147695 A JP1147695 A JP 1147695A JP H08201444 A JPH08201444 A JP H08201444A
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- harmonic
- voltage
- phase
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高調波の混入方向を検出するための演算が簡
単で、しかも環境変化による検出誤差が生じにくい高調
波信号処理装置を実現する。 【構成】 電源が発生するアナログ信号の電圧及び電流
をそれぞれデジタル信号に変換８１，８２し、変換した
電圧及び電流の中から高調波成分をデジタルバンドパス
フィルタ８３，８４により取り出す。取り出した電圧の
位相を（９０−α）°だけシフト８５する。位相シフト
された電圧とデジタルバンドパスフィルタを通過後の電
流を掛け算する８６。この掛け算値から求められた瞬時
電力値を一定時間にわたって足し算する８７。足し算値
は、電流の位相が電圧の位相に対してｌａｇα°〜ｌｅ
ａｄ（１８０−α）°の範囲内にあるときは正の値をと
り、この範囲内にないときは負の値をとる。足し算値の
符号をもとに配電線のどちらの方向から高調波が混入し
ているかを検出する８８。
単で、しかも環境変化による検出誤差が生じにくい高調
波信号処理装置を実現する。 【構成】 電源が発生するアナログ信号の電圧及び電流
をそれぞれデジタル信号に変換８１，８２し、変換した
電圧及び電流の中から高調波成分をデジタルバンドパス
フィルタ８３，８４により取り出す。取り出した電圧の
位相を（９０−α）°だけシフト８５する。位相シフト
された電圧とデジタルバンドパスフィルタを通過後の電
流を掛け算する８６。この掛け算値から求められた瞬時
電力値を一定時間にわたって足し算する８７。足し算値
は、電流の位相が電圧の位相に対してｌａｇα°〜ｌｅ
ａｄ（１８０−α）°の範囲内にあるときは正の値をと
り、この範囲内にないときは負の値をとる。足し算値の
符号をもとに配電線のどちらの方向から高調波が混入し
ているかを検出する８８。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源の電力を供給する
配電線の任意の位置に接続され、どちらの方向から配電
線に高調波が混入しているかを検出する高調波信号処理
装置に関するものである。
配電線の任意の位置に接続され、どちらの方向から配電
線に高調波が混入しているかを検出する高調波信号処理
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電源の電力を供給する配電線に高調波が
混入すると、電源が発生する交流電圧や交流電流の波形
が歪む。高調波信号処理装置は、配電線のいくつかの場
所で高調波の検出を行い、配電線に接続されている機器
の中でどの機器が高調波を混入しているかを見つけ出す
ために用いられる装置である。
混入すると、電源が発生する交流電圧や交流電流の波形
が歪む。高調波信号処理装置は、配電線のいくつかの場
所で高調波の検出を行い、配電線に接続されている機器
の中でどの機器が高調波を混入しているかを見つけ出す
ために用いられる装置である。
【０００３】図８は従来における高調波信号処理装置の
構成例を示した図である。図８で、１及び２は配電線か
ら供給されるアナログ信号の電圧及び電流から高調波成
分を取り出すアナログバンドパスフィルタである。３は
アナログバンドパスフィルタ１を通過した後の電圧とア
ナログバンドパスフィルタ２を通過した後の電流がゼロ
の値を同じ方向に通過する時間の差を測り、測った値か
ら位相値を計算する位相検出器である。４は位相検出器
３で検出した位相値から高調波の混入方向を判別する高
調波方向判別器である。この高調波方向判別器４は検出
した位相値に対して、その値がｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲に入っていれば１を、入ってい
なければ０の論理値信号を出力する。検出範囲がｌａｇ
０°〜ｌｅａｄ１８０°でなくｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°となっているのは、配電線、電圧用ト
ランス、電流用トランス等によって生じる位相誤差−α
を補償するためである。
構成例を示した図である。図８で、１及び２は配電線か
ら供給されるアナログ信号の電圧及び電流から高調波成
分を取り出すアナログバンドパスフィルタである。３は
アナログバンドパスフィルタ１を通過した後の電圧とア
ナログバンドパスフィルタ２を通過した後の電流がゼロ
の値を同じ方向に通過する時間の差を測り、測った値か
ら位相値を計算する位相検出器である。４は位相検出器
３で検出した位相値から高調波の混入方向を判別する高
調波方向判別器である。この高調波方向判別器４は検出
した位相値に対して、その値がｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲に入っていれば１を、入ってい
なければ０の論理値信号を出力する。検出範囲がｌａｇ
０°〜ｌｅａｄ１８０°でなくｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°となっているのは、配電線、電圧用ト
ランス、電流用トランス等によって生じる位相誤差−α
を補償するためである。
【０００４】図８のような構成の場合、位相値を求める
ことにより混入方向を検出しているため、検出のための
演算が面倒になるという問題点があった。また、位相値
はアナログ信号で与えられるため、温度変化などの環境
変化による検出誤差が生じやすい。
ことにより混入方向を検出しているため、検出のための
演算が面倒になるという問題点があった。また、位相値
はアナログ信号で与えられるため、温度変化などの環境
変化による検出誤差が生じやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した問題
点を解決するためになされたものであり、デジタル回路
で求めた電力値の符号から高調波の混入方向を検出する
という検出方式をとることにより、高調波の混入方向を
検出するための演算が簡単で、しかも環境変化による検
出誤差が生じにくい検出方式になった高調波信号処理装
置を実現することを目的とする。
点を解決するためになされたものであり、デジタル回路
で求めた電力値の符号から高調波の混入方向を検出する
という検出方式をとることにより、高調波の混入方向を
検出するための演算が簡単で、しかも環境変化による検
出誤差が生じにくい検出方式になった高調波信号処理装
置を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は次のとおりの構
成になった高調波信号処理装置である。 （１）電源の電力を供給する配電線の任意の位置に接続
され、配電線にどちらの方向から高調波信号が混入して
いるかを検出する高調波信号処理装置において、配電線
から供給されるアナログ信号の電圧及び電流をそれぞれ
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変
換器で変換した電圧及び電流に含まれる高調波成分を取
り出すデジタルバンドパスフィルタと、このデジタルバ
ンドパスフィルタを通過した後の電圧の位相を（９０−
α）°（ただし、αはアナログ信号の電圧及び電流に生
じる位相誤差の補正量）だけシフトする位相シフタと、
この位相シフタを通過した後の電圧と前記デジタルバン
ドパスフィルタを通過した後の電流を掛け算する掛け算
器と、この掛け算器の掛け算値から求められた瞬時電力
値を一定時間にわたって足し算し、電流の位相が電圧の
位相に対してｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°の
範囲内にあるときは正の値をとり、この範囲内にないと
きは負の値をとる足し算値を算出する積分器と、この積
分器で求めた足し算値の符号をもとに配電線のどちらの
方向から高調波信号が混入しているかを検出する方向検
出手段と、を具備したことを特徴とする高調波信号処理
装置。 （２）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれるｎ次
高調波成分（ただし、ｎは整数）を取り出すｎ次バンド
パスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含
まれるｍ次高調波成分（ただし、ｍは整数）を取り出す
ｍ次バンドパスフィルタと、前記ｎ次バンドパスフィル
タで取り出したｎ次高調波成分の実効値を算出する第１
の実効値算出手段と、前記ｍ次バンドパスフィルタで取
り出したｍ次高調波成分の実効値を算出する第２の実効
値算出手段と、を具備したことを特徴とする（１）記載
の高調波信号処理装置。 （３）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれる基本
波成分を取り出す基本波抽出用バンドパスフィルタと、
前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧から基本波成分を除去
する基本波除去用ハイパスフィルタと、前記基本波抽出
用バンドパスフィルタで取り出した基本波成分の実効値
を算出する第１の実効値算出手段と、前記基本波除去用
ハイパスフィルタを通過した基本波成分を除く高調波成
分の実効値を算出する第２の実効値算出手段と、前記第
２の実効値算出手段で算出した実効値を前記第１の実効
値算出手段で算出した実効値で除算して歪率を算出する
除算手段と、を具備したことを特徴とする（１）記載の
高調波信号処理装置。 （４）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれる直流
成分を除去して全高調波成分を取り出す直流成分除去用
ハイパスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧
から基本波成分を除去する基本波除去用ハイパスフィル
タと、前記直流成分除去用ハイパスフィルタを通過した
全高調波成分の実効値を算出する第１の実効値算出手段
と、前記基本波除去用ハイパスフィルタを通過した基本
波成分を除く高調波成分の実効値を算出する第２の実効
値算出手段と、前記第２の実効値算出手段で算出した実
効値を前記第１の実効値算出手段で算出した実効値で除
算して全歪率を算出する除算手段と、を具備したことを
特徴とする（１）記載の高調波信号処理装置。
成になった高調波信号処理装置である。 （１）電源の電力を供給する配電線の任意の位置に接続
され、配電線にどちらの方向から高調波信号が混入して
いるかを検出する高調波信号処理装置において、配電線
から供給されるアナログ信号の電圧及び電流をそれぞれ
デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変
換器で変換した電圧及び電流に含まれる高調波成分を取
り出すデジタルバンドパスフィルタと、このデジタルバ
ンドパスフィルタを通過した後の電圧の位相を（９０−
α）°（ただし、αはアナログ信号の電圧及び電流に生
じる位相誤差の補正量）だけシフトする位相シフタと、
この位相シフタを通過した後の電圧と前記デジタルバン
ドパスフィルタを通過した後の電流を掛け算する掛け算
器と、この掛け算器の掛け算値から求められた瞬時電力
値を一定時間にわたって足し算し、電流の位相が電圧の
位相に対してｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°の
範囲内にあるときは正の値をとり、この範囲内にないと
きは負の値をとる足し算値を算出する積分器と、この積
分器で求めた足し算値の符号をもとに配電線のどちらの
方向から高調波信号が混入しているかを検出する方向検
出手段と、を具備したことを特徴とする高調波信号処理
装置。 （２）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれるｎ次
高調波成分（ただし、ｎは整数）を取り出すｎ次バンド
パスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含
まれるｍ次高調波成分（ただし、ｍは整数）を取り出す
ｍ次バンドパスフィルタと、前記ｎ次バンドパスフィル
タで取り出したｎ次高調波成分の実効値を算出する第１
の実効値算出手段と、前記ｍ次バンドパスフィルタで取
り出したｍ次高調波成分の実効値を算出する第２の実効
値算出手段と、を具備したことを特徴とする（１）記載
の高調波信号処理装置。 （３）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれる基本
波成分を取り出す基本波抽出用バンドパスフィルタと、
前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧から基本波成分を除去
する基本波除去用ハイパスフィルタと、前記基本波抽出
用バンドパスフィルタで取り出した基本波成分の実効値
を算出する第１の実効値算出手段と、前記基本波除去用
ハイパスフィルタを通過した基本波成分を除く高調波成
分の実効値を算出する第２の実効値算出手段と、前記第
２の実効値算出手段で算出した実効値を前記第１の実効
値算出手段で算出した実効値で除算して歪率を算出する
除算手段と、を具備したことを特徴とする（１）記載の
高調波信号処理装置。 （４）前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれる直流
成分を除去して全高調波成分を取り出す直流成分除去用
ハイパスフィルタと、前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧
から基本波成分を除去する基本波除去用ハイパスフィル
タと、前記直流成分除去用ハイパスフィルタを通過した
全高調波成分の実効値を算出する第１の実効値算出手段
と、前記基本波除去用ハイパスフィルタを通過した基本
波成分を除く高調波成分の実効値を算出する第２の実効
値算出手段と、前記第２の実効値算出手段で算出した実
効値を前記第１の実効値算出手段で算出した実効値で除
算して全歪率を算出する除算手段と、を具備したことを
特徴とする（１）記載の高調波信号処理装置。
【０００７】
【作用】第１の発明では、電源が発生するアナログ信号
の電圧及び電流をそれぞれデジタル信号に変換し、変換
した電圧及び電流の中から高調波成分をデジタルバンド
パスフィルタにより取り出す。取り出した電圧の位相を
（９０−α）°だけシフトする。位相シフトされた電圧
とデジタルバンドパスフィルタを通過後の電流を掛け算
する。この掛け算値から求められた瞬時電力値を一定時
間にわたって足し算する。足し算値は、電流の位相が電
圧の位相に対してｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）
°の範囲内にあるときは正の値をとり、この範囲内にな
いときは負の値をとる。足し算値の符号をもとに配電線
のどちらの方向から高調波が混入しているかを検出す
る。第２の発明では、Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含
まれるｎ次高調波成分とｍ次高調波成分を取り出し、こ
れらの実効値を求める。第３の発明では、基本波成分を
取り出し、この実効値を求める。また、基本波成分を除
く高調波成分を取り出し、この実効値を求める。そし
て、後者の実効値を前者の実効値で除算して歪率を求め
る。第４の発明では、直流成分を除去して全高調波成分
を取り出し、この実効値を求める。また、基本波成分を
除く高調波成分を取り出し、この実効値を求める。そし
て、後者の実効値を前者の実効値で除算して全歪率を求
める。
の電圧及び電流をそれぞれデジタル信号に変換し、変換
した電圧及び電流の中から高調波成分をデジタルバンド
パスフィルタにより取り出す。取り出した電圧の位相を
（９０−α）°だけシフトする。位相シフトされた電圧
とデジタルバンドパスフィルタを通過後の電流を掛け算
する。この掛け算値から求められた瞬時電力値を一定時
間にわたって足し算する。足し算値は、電流の位相が電
圧の位相に対してｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）
°の範囲内にあるときは正の値をとり、この範囲内にな
いときは負の値をとる。足し算値の符号をもとに配電線
のどちらの方向から高調波が混入しているかを検出す
る。第２の発明では、Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含
まれるｎ次高調波成分とｍ次高調波成分を取り出し、こ
れらの実効値を求める。第３の発明では、基本波成分を
取り出し、この実効値を求める。また、基本波成分を除
く高調波成分を取り出し、この実効値を求める。そし
て、後者の実効値を前者の実効値で除算して歪率を求め
る。第４の発明では、直流成分を除去して全高調波成分
を取り出し、この実効値を求める。また、基本波成分を
除く高調波成分を取り出し、この実効値を求める。そし
て、後者の実効値を前者の実効値で除算して全歪率を求
める。
【０００８】
【実施例】以下、図面を用いて本発明を説明する。図１
は本発明の一実施例を示した構成図である。図１におい
て、５は電源の電力を供給する配電線、６は配電線５か
ら電圧を検出する電圧用トランス（以下、ＰＴとい
う）、７は配電線５から電流を検出する電流用トランス
（以下、ＣＴという）である。８はＡ／Ｄ変換器とデジ
タル信号処理回路を有する電力演算回路である。この電
力演算回路８は、例えばモノリシック集積回路で構成さ
れる。９は電力演算回路８を動作させるための演算プロ
グラムを格納したメモリである。このメモリ９は、例え
ばＲＯＭで構成される。
は本発明の一実施例を示した構成図である。図１におい
て、５は電源の電力を供給する配電線、６は配電線５か
ら電圧を検出する電圧用トランス（以下、ＰＴとい
う）、７は配電線５から電流を検出する電流用トランス
（以下、ＣＴという）である。８はＡ／Ｄ変換器とデジ
タル信号処理回路を有する電力演算回路である。この電
力演算回路８は、例えばモノリシック集積回路で構成さ
れる。９は電力演算回路８を動作させるための演算プロ
グラムを格納したメモリである。このメモリ９は、例え
ばＲＯＭで構成される。
【０００９】このように構成した方向検出装置で、ＰＴ
６とＣＴ７は配電線５から電圧、電流をアナログ信号と
して検出し電力演算回路８に出力する。電力演算回路８
は内蔵しているＡ／Ｄ変換器によって、入力された電
圧、電流をそれぞれデジタル信号に変換する。さらに、
電力演算回路８はアドレスを指定することによってメモ
リ９から演算プログラムを読み出し、その動作を繰り返
すことにより演算プログラムの実行を進め、高調波の混
入方向を表す論理値信号を出力する。このように、必要
な演算をすべてメモリ９中の演算プログラムとすること
により、回路構成の簡素化だけでなく、信頼性の向上、
誤差の減少、調整時間の節約という効果も実現できる。
６とＣＴ７は配電線５から電圧、電流をアナログ信号と
して検出し電力演算回路８に出力する。電力演算回路８
は内蔵しているＡ／Ｄ変換器によって、入力された電
圧、電流をそれぞれデジタル信号に変換する。さらに、
電力演算回路８はアドレスを指定することによってメモ
リ９から演算プログラムを読み出し、その動作を繰り返
すことにより演算プログラムの実行を進め、高調波の混
入方向を表す論理値信号を出力する。このように、必要
な演算をすべてメモリ９中の演算プログラムとすること
により、回路構成の簡素化だけでなく、信頼性の向上、
誤差の減少、調整時間の節約という効果も実現できる。
【００１０】図２は図１の電力演算回路８の具体的構成
例を示した図である。図２で、８１及び８２はＡ／Ｄ変
換器であり、それぞれＰＴ６及びＣＴ７によって検出し
た電圧及び電流をデジタル信号に変換する。８３及び８
４はＡ／Ｄ変換器８１及び８２によってデジタル信号に
変換された電圧及び電流に含まれる高調波成分を取り出
すデジタルバンドパスフィルタである。８５はバンドパ
スフィルタ８３を通過後の電圧の位相を（９０−α）°
（ただし、αは電圧及び電流に生じる位相誤差の補正
量）だけ進める位相シフタである。８６は位相シフタ８
５により位相を進めた電圧とバンドパスフィルタ８４を
通過後の電流を掛け算して瞬時電力を計算する掛け算器
である。８７は掛け算器８６で計算した瞬時電力を一定
時間にわたって足し算して電力を計算する積分器であ
る。ここでいう一定時間とは、電圧または電流の周期の
整数倍の時間である。８８は積分器８７で計算した電力
の符号ビットを取り出し、この符号ビットから高調波の
混入方向を検出し、検出結果を混入方向を表す論理値信
号として出力する方向検出手段である。
例を示した図である。図２で、８１及び８２はＡ／Ｄ変
換器であり、それぞれＰＴ６及びＣＴ７によって検出し
た電圧及び電流をデジタル信号に変換する。８３及び８
４はＡ／Ｄ変換器８１及び８２によってデジタル信号に
変換された電圧及び電流に含まれる高調波成分を取り出
すデジタルバンドパスフィルタである。８５はバンドパ
スフィルタ８３を通過後の電圧の位相を（９０−α）°
（ただし、αは電圧及び電流に生じる位相誤差の補正
量）だけ進める位相シフタである。８６は位相シフタ８
５により位相を進めた電圧とバンドパスフィルタ８４を
通過後の電流を掛け算して瞬時電力を計算する掛け算器
である。８７は掛け算器８６で計算した瞬時電力を一定
時間にわたって足し算して電力を計算する積分器であ
る。ここでいう一定時間とは、電圧または電流の周期の
整数倍の時間である。８８は積分器８７で計算した電力
の符号ビットを取り出し、この符号ビットから高調波の
混入方向を検出し、検出結果を混入方向を表す論理値信
号として出力する方向検出手段である。
【００１１】位相シフタ８５により電圧の位相を（９０
−α）°進めるのは、電圧と電流の位相差がｌａｇα°
〜ｌｅａｄ（１８０−α）°のときに積分器８７の出力
である電力値が正となるように補正するためである。検
出範囲をｌａｇ０°〜ｌｅａｄ１８０°でなくｌａｇα
°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°とするのは、配電線、電
圧用トランス、電流用トランスによって生じる位相誤差
−αを補償するためである。
−α）°進めるのは、電圧と電流の位相差がｌａｇα°
〜ｌｅａｄ（１８０−α）°のときに積分器８７の出力
である電力値が正となるように補正するためである。検
出範囲をｌａｇ０°〜ｌｅａｄ１８０°でなくｌａｇα
°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°とするのは、配電線、電
圧用トランス、電流用トランスによって生じる位相誤差
−αを補償するためである。
【００１２】ＰＴ６とＣＴ７によって検出した電圧の位
相と電流の位相の差は、配電線に混入された高調波に応
じて変化する。ところで、配電線に接続された高調波信
号処理装置は、配電線、電圧用トランス及び電流用トラ
ンスを介して電圧と電流を得ている。これらの配電線、
電圧用トランス及び電流用トランスも負荷となり、電圧
Ｖと電流ｉとの間に位相誤差−αを生じさせる。この位
相誤差−αは、高調波とは無関係に生じる位相誤差であ
る。
相と電流の位相の差は、配電線に混入された高調波に応
じて変化する。ところで、配電線に接続された高調波信
号処理装置は、配電線、電圧用トランス及び電流用トラ
ンスを介して電圧と電流を得ている。これらの配電線、
電圧用トランス及び電流用トランスも負荷となり、電圧
Ｖと電流ｉとの間に位相誤差−αを生じさせる。この位
相誤差−αは、高調波とは無関係に生じる位相誤差であ
る。
【００１３】ここで、検出範囲をｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°に設定した理由を説明する。図３は電
圧と電流のベクトル図である。ＰＴ６及びＣＴ７によっ
て検出した電圧及び電流ををあらわすベクトルをＶ及び
ｉとする。いま、電圧Ｖの位相が図の位置にあるとす
る。配電線、電圧用トランス及び電流用トランスの影響
により、電圧Ｖと電流ｉとの間に位相誤差−αが生じ
る。電圧Ｖから位相をα°だけずらした軸をｌとする。
位相シフタ８５は電圧Ｖの位相を（９０−α）°だけ進
める。位相を進めた電圧をＶ′とする。電圧Ｖ′がある
軸ｍの方向は軸ｌと直交する方向になる。掛け算器８６
は電圧Ｖ′と電流ｉとを掛ける。掛け算によって得られ
た電流ｉの軸ｍへの写影は次のとおりになる。 電圧Ｖと電流ｉの位相差が、ｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲内にあれば正になる。 電圧Ｖと電流ｉの位相差が、ｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲内になければ負になる。 ここで、軸ｌを境にしてｂ側（電圧Ｖ′と同一側）を
正、ｃ側（電圧Ｖ′と逆側）を負とする。このことか
ら、検出範囲をｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°
に設定した。
（１８０−α）°に設定した理由を説明する。図３は電
圧と電流のベクトル図である。ＰＴ６及びＣＴ７によっ
て検出した電圧及び電流ををあらわすベクトルをＶ及び
ｉとする。いま、電圧Ｖの位相が図の位置にあるとす
る。配電線、電圧用トランス及び電流用トランスの影響
により、電圧Ｖと電流ｉとの間に位相誤差−αが生じ
る。電圧Ｖから位相をα°だけずらした軸をｌとする。
位相シフタ８５は電圧Ｖの位相を（９０−α）°だけ進
める。位相を進めた電圧をＶ′とする。電圧Ｖ′がある
軸ｍの方向は軸ｌと直交する方向になる。掛け算器８６
は電圧Ｖ′と電流ｉとを掛ける。掛け算によって得られ
た電流ｉの軸ｍへの写影は次のとおりになる。 電圧Ｖと電流ｉの位相差が、ｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲内にあれば正になる。 電圧Ｖと電流ｉの位相差が、ｌａｇα°〜ｌｅａｄ
（１８０−α）°の範囲内になければ負になる。 ここで、軸ｌを境にしてｂ側（電圧Ｖ′と同一側）を
正、ｃ側（電圧Ｖ′と逆側）を負とする。このことか
ら、検出範囲をｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°
に設定した。
【００１４】このようにして検出した高調波の混入方向
により高調波が図１のＡ方向から混入されているかＢ方
向から混入されているかを判別できる。
により高調波が図１のＡ方向から混入されているかＢ方
向から混入されているかを判別できる。
【００１５】図２のデジタルバンドパスフィルタの特性
を説明する。図２で、デジタルバンドパスフィルタ８
３，８４の次数をＮ、フィルタの特性を決める係数列を
Ａｎ，Ｂｎ、デジタルバンドパスフィルタ８３，８４の
ｎサンプリング周期前の入出力値をＸｎ，Ｙｎとする
と、デジタルバンドパスフィルタの今回のサンプリング
周期の出力値Ｙ０は(1)式で表される。 (1)式において、Ａｎ，Ｂｎを適切に設定することによ
り、バタワース、チェビシェフ、逆チェビシェフ、また
は連立チェビシェフのＮ次デジタルバンドパスフィルタ
を構成することができる。
を説明する。図２で、デジタルバンドパスフィルタ８
３，８４の次数をＮ、フィルタの特性を決める係数列を
Ａｎ，Ｂｎ、デジタルバンドパスフィルタ８３，８４の
ｎサンプリング周期前の入出力値をＸｎ，Ｙｎとする
と、デジタルバンドパスフィルタの今回のサンプリング
周期の出力値Ｙ０は(1)式で表される。 (1)式において、Ａｎ，Ｂｎを適切に設定することによ
り、バタワース、チェビシェフ、逆チェビシェフ、また
は連立チェビシェフのＮ次デジタルバンドパスフィルタ
を構成することができる。
【００１６】図２の位相シフタの特性を説明する。位相
シフタ８５の位相シフト量を決める定数をＣ、位相シフ
タ８５の前回のサンプリングの入出力値をＸ１，Ｙ１、
今回のサンプリング周期の入力値をＸ０とすると、位相
シフタ８５の今回のサンプリング周期の出力値Ｙ０は
(2)式で表される。 Ｙ０＝Ｃ（Ｙ１＋Ｘ０）−Ｘ１ (2) (2)式において、Ｃの値を適切に設定することにより、
振幅を変えずに対象とする周波数の信号の位相を９０°
進める位相シフタを構成することができる。
シフタ８５の位相シフト量を決める定数をＣ、位相シフ
タ８５の前回のサンプリングの入出力値をＸ１，Ｙ１、
今回のサンプリング周期の入力値をＸ０とすると、位相
シフタ８５の今回のサンプリング周期の出力値Ｙ０は
(2)式で表される。 Ｙ０＝Ｃ（Ｙ１＋Ｘ０）−Ｘ１ (2) (2)式において、Ｃの値を適切に設定することにより、
振幅を変えずに対象とする周波数の信号の位相を９０°
進める位相シフタを構成することができる。
【００１７】なお、図４に示すようにメモリ９を電力演
算回路８に内蔵した構成にしてもよい。
算回路８に内蔵した構成にしてもよい。
【００１８】図５は本発明の他の実施例の要部構成図で
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図５
に示す回路を付加して特定の高調波のレベルを測定でき
る構成にした高調波信号処理装置である。図５で、１０
は図１のＡ／Ｄ変換器８１で変換した電圧に含まれるｎ
次高調波成分（ただし、ｎは整数）を取り出すｎ次バン
ドパスフィルタ、１１はＡ／Ｄ変換器８１で変換した電
圧に含まれるｍ次高調波成分（ただし、ｍは整数）を取
り出すｍ次バンドパスフィルタである。１３はｎ次バン
ドパスフィルタ１０で取り出したｎ次高調波成分の実効
値を算出する実効値算出手段、１４はｍ次バンドパスフ
ィルタ１１で取り出したｍ次高調波成分の実効値を算出
する実効値算出手段である。このようにして特定の高調
波を取り出してその実効値を算出する。図５の高調波信
号処理装置は次のような場合に使用する。例えば、モー
タの駆動回路に用いる進相コンデンサに対して５次高調
波、７次高調波等は悪影響を及ぼす。これにより、進相
コンデンサが十分な進相を行わなくなる。この結果、無
効電力が増えてモータの発熱量が多くなり、火災や爆発
につながることがある。図５の高調波信号処理装置で
は、５次高調波、７次高調波等を抽出し、その実効値を
測定することにより、５次高調波、７次高調波等がフォ
トダイオードに対してどれだけ影響を及ぼすかをチェッ
クできる。
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図５
に示す回路を付加して特定の高調波のレベルを測定でき
る構成にした高調波信号処理装置である。図５で、１０
は図１のＡ／Ｄ変換器８１で変換した電圧に含まれるｎ
次高調波成分（ただし、ｎは整数）を取り出すｎ次バン
ドパスフィルタ、１１はＡ／Ｄ変換器８１で変換した電
圧に含まれるｍ次高調波成分（ただし、ｍは整数）を取
り出すｍ次バンドパスフィルタである。１３はｎ次バン
ドパスフィルタ１０で取り出したｎ次高調波成分の実効
値を算出する実効値算出手段、１４はｍ次バンドパスフ
ィルタ１１で取り出したｍ次高調波成分の実効値を算出
する実効値算出手段である。このようにして特定の高調
波を取り出してその実効値を算出する。図５の高調波信
号処理装置は次のような場合に使用する。例えば、モー
タの駆動回路に用いる進相コンデンサに対して５次高調
波、７次高調波等は悪影響を及ぼす。これにより、進相
コンデンサが十分な進相を行わなくなる。この結果、無
効電力が増えてモータの発熱量が多くなり、火災や爆発
につながることがある。図５の高調波信号処理装置で
は、５次高調波、７次高調波等を抽出し、その実効値を
測定することにより、５次高調波、７次高調波等がフォ
トダイオードに対してどれだけ影響を及ぼすかをチェッ
クできる。
【００１９】図５の実施例によれば、ＦＦＴ（高速フー
リエ変換）演算を行う高価なシステムを用いることな
く、安価で簡略な回路で特定の高調波の信号レベルをチ
ェックできる。
リエ変換）演算を行う高価なシステムを用いることな
く、安価で簡略な回路で特定の高調波の信号レベルをチ
ェックできる。
【００２０】図６は本発明の他の実施例の要部構成図で
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図６
に示す回路を付加して歪率を測定できる構成にした高調
波信号処理装置である。図６で、１４はＡ／Ｄ変換器８
１で変換した電圧に含まれる基本波成分を取り出す基本
波抽出用バンドパスフィルタ、１５はＡ／Ｄ変換器８１
で変換した電圧から基本波成分を除去する基本波除去用
ハイパスフィルタである。１６は基本波抽出用バンドパ
スフィルタ１４で取り出した基本波成分の実効値を算出
する実効値算出手段、１７は基本波除去用ハイパスフィ
ルタ１５を通過した基本波成分を除く高調波成分の実効
値を算出する実効値算出手段である。１８は実効値算出
手段１７で算出した実効値を実効値算出手段１６で算出
した実効値で除算して歪率を算出する除算手段である。
除算手段１８は次式の演算を行う。
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図６
に示す回路を付加して歪率を測定できる構成にした高調
波信号処理装置である。図６で、１４はＡ／Ｄ変換器８
１で変換した電圧に含まれる基本波成分を取り出す基本
波抽出用バンドパスフィルタ、１５はＡ／Ｄ変換器８１
で変換した電圧から基本波成分を除去する基本波除去用
ハイパスフィルタである。１６は基本波抽出用バンドパ
スフィルタ１４で取り出した基本波成分の実効値を算出
する実効値算出手段、１７は基本波除去用ハイパスフィ
ルタ１５を通過した基本波成分を除く高調波成分の実効
値を算出する実効値算出手段である。１８は実効値算出
手段１７で算出した実効値を実効値算出手段１６で算出
した実効値で除算して歪率を算出する除算手段である。
除算手段１８は次式の演算を行う。
【数１】 Ｅ1：基本波の振幅、Ｅi：ｉ次高調波の振幅、Ｎ：整数
【００２１】図６の実施例によれば、ＦＦＴ演算を行う
高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な回路で
高調波の歪率を測定できる。
高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な回路で
高調波の歪率を測定できる。
【００２２】図７は本発明の他の実施例の要部構成図で
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図７
に示す回路を付加して全歪率を測定できる構成にした高
調波信号処理装置である。図７で、１９はＡ／Ｄ変換器
８１で変換した電圧に含まれる直流成分を除去して全高
調波成分を取り出す直流成分除去用ハイパスフィルタ、
２０はＡ／Ｄ変換器８１で変換した電圧から基本波成分
を除去する基本波除去用ハイパスフィルタである。２１
は直流成分除去用ハイパスフィルタ１９を通過した全高
調波成分の実効値を算出する実効値算出手段、２２は基
本波除去用ハイパスフィルタ２０を通過した基本波成分
を除く高調波成分の実効値を算出する実効値算出手段で
ある。２３は実効値算出手段２２で算出した実効値を実
効値算出手段２１で算出した実効値で除算して全歪率を
算出する除算手段である。除算手段２３は次式の演算を
行う。
ある。この実施例は、図１の高調波信号処理装置に図７
に示す回路を付加して全歪率を測定できる構成にした高
調波信号処理装置である。図７で、１９はＡ／Ｄ変換器
８１で変換した電圧に含まれる直流成分を除去して全高
調波成分を取り出す直流成分除去用ハイパスフィルタ、
２０はＡ／Ｄ変換器８１で変換した電圧から基本波成分
を除去する基本波除去用ハイパスフィルタである。２１
は直流成分除去用ハイパスフィルタ１９を通過した全高
調波成分の実効値を算出する実効値算出手段、２２は基
本波除去用ハイパスフィルタ２０を通過した基本波成分
を除く高調波成分の実効値を算出する実効値算出手段で
ある。２３は実効値算出手段２２で算出した実効値を実
効値算出手段２１で算出した実効値で除算して全歪率を
算出する除算手段である。除算手段２３は次式の演算を
行う。
【数２】
【００２３】図７の実施例によれば、ＦＦＴ演算を行う
高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な回路で
高調波の全歪率を測定できる。
高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な回路で
高調波の全歪率を測定できる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば次の効果が得られる。 図１の実施例では次の効果が得られる。従来例では、
アナログ回路で位相値を求め、求めた位相値が所定の範
囲に入っているかいないかによって高調波の混入方向を
検出していた。このため、検出のための演算が面倒にな
る。また、アナログ回路で求めた位相値は、温度等の環
境変化による誤差が生じやすい。これに対して本発明で
は、デジタル回路で電力値を求め、求めた電力値の符号
から高調波の混入方向を検出している。この検出方式に
よれば、わざわざ位相値を求めることなく、電力値の符
号だけで判別している。このため、従来例に比べて方向
検出のための演算が簡単になる。また、従来例のような
アナログ信号の位相値から検出するのではなく、デジタ
ル信号の電力値の符号から検出しているため、環境変化
による検出誤差が生じにくくなる。すなわち、本発明
は、アナログ信号処理で方向検出をしていた従来例をデ
ジタル信号処理に変えただけでなく検出方式も異なるも
のである。これらのことから本発明によれば、高調波の
混入方向を検出するための演算が簡単で、しかも環境変
化による検出誤差が生じにくい検出方式になった方向検
出装置を実現できる。 図５、図６および図７の実施例によれば、ＦＦＴ演算
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で特定の高調波の信号レベルのチェックと、高調波
の歪率及び全歪率の測定を行うことができる。
アナログ回路で位相値を求め、求めた位相値が所定の範
囲に入っているかいないかによって高調波の混入方向を
検出していた。このため、検出のための演算が面倒にな
る。また、アナログ回路で求めた位相値は、温度等の環
境変化による誤差が生じやすい。これに対して本発明で
は、デジタル回路で電力値を求め、求めた電力値の符号
から高調波の混入方向を検出している。この検出方式に
よれば、わざわざ位相値を求めることなく、電力値の符
号だけで判別している。このため、従来例に比べて方向
検出のための演算が簡単になる。また、従来例のような
アナログ信号の位相値から検出するのではなく、デジタ
ル信号の電力値の符号から検出しているため、環境変化
による検出誤差が生じにくくなる。すなわち、本発明
は、アナログ信号処理で方向検出をしていた従来例をデ
ジタル信号処理に変えただけでなく検出方式も異なるも
のである。これらのことから本発明によれば、高調波の
混入方向を検出するための演算が簡単で、しかも環境変
化による検出誤差が生じにくい検出方式になった方向検
出装置を実現できる。 図５、図６および図７の実施例によれば、ＦＦＴ演算
を行う高価なシステムを用いることなく、安価で簡略な
回路で特定の高調波の信号レベルのチェックと、高調波
の歪率及び全歪率の測定を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】図１の装置の要部構成図である。
【図３】図１の装置に供給される電圧と電流のベクトル
図である。
図である。
【図４】本発明の他の実施例の構成図である。
【図５】本発明の他の実施例の要部構成図である。
【図６】本発明の他の実施例の要部構成図である。
【図７】本発明の他の実施例の要部構成図である。
【図８】従来における高調波信号処理装置の構成例を示
した図である。
した図である。
５ 配電線 １０ ｎ次バンドパスフィルタ １１ ｍ次バンドパスフィルタ １２，１３，１６，１７，２１，２２ 実効値算出手段 １４ 基本波抽出用バンドパスフィルタ １５，２０ 基本波除去用ハイパスフィルタ １８，２３ 除算手段 １９ 直流成分除去用ハイパスフィルタ ８１，８２ Ａ／Ｄ変換器 ８３，８４ デジタルバンドパスフィルタ ８５ 位相シフタ ８６ 掛け算器 ８７ 積分器 ８８ 方向検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内池 久幸 福島県原町市高見町２丁目24番地 横河エ レクトロニクス株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 電源の電力を供給する配電線の任意の位
置に接続され、配電線にどちらの方向から高調波信号が
混入しているかを検出する高調波信号処理装置におい
て、 配電線から供給されるアナログ信号の電圧及び電流をそ
れぞれデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器で変換した電圧及び電流に含まれる高
調波成分を取り出すデジタルバンドパスフィルタと、 このデジタルバンドパスフィルタを通過した後の電圧の
位相を（９０−α）°（ただし、αはアナログ信号の電
圧及び電流に生じる位相誤差の補正量）だけシフトする
位相シフタと、 この位相シフタを通過した後の電圧と前記デジタルバン
ドパスフィルタを通過した後の電流を掛け算する掛け算
器と、 この掛け算器の掛け算値から求められた瞬時電力値を一
定時間にわたって足し算し、電流の位相が電圧の位相に
対してｌａｇα°〜ｌｅａｄ（１８０−α）°の範囲内
にあるときは正の値をとり、この範囲内にないときは負
の値をとる足し算値を算出する積分器と、 この積分器で求めた足し算値の符号をもとに配電線のど
ちらの方向から高調波信号が混入しているかを検出する
方向検出手段と、を具備したことを特徴とする高調波信
号処理装置。 - 【請求項２】 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含ま
れるｎ次高調波成分（ただし、ｎは整数）を取り出すｎ
次バンドパスフィルタと、 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含まれるｍ次高調波
成分（ただし、ｍは整数）を取り出すｍ次バンドパスフ
ィルタと、 前記ｎ次バンドパスフィルタで取り出したｎ次高調波成
分の実効値を算出する第１の実効値算出手段と、 前記ｍ次バンドパスフィルタで取り出したｍ次高調波成
分の実効値を算出する第２の実効値算出手段と、を具備
したことを特徴とする請求項１記載の高調波信号処理装
置。 - 【請求項３】 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含ま
れる基本波成分を取り出す基本波抽出用バンドパスフィ
ルタと、 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧から基本波成分を除去
する基本波除去用ハイパスフィルタと、 前記基本波抽出用バンドパスフィルタで取り出した基本
波成分の実効値を算出する第１の実効値算出手段と、 前記基本波除去用ハイパスフィルタを通過した基本波成
分を除く高調波成分の実効値を算出する第２の実効値算
出手段と、 前記第２の実効値算出手段で算出した実効値を前記第１
の実効値算出手段で算出した実効値で除算して歪率を算
出する除算手段と、を具備したことを特徴とする請求項
１記載の高調波信号処理装置。 - 【請求項４】 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧に含ま
れる直流成分を除去して全高調波成分を取り出す直流成
分除去用ハイパスフィルタと、 前記Ａ／Ｄ変換器で変換した電圧から基本波成分を除去
する基本波除去用ハイパスフィルタと、 前記直流成分除去用ハイパスフィルタを通過した全高調
波成分の実効値を算出する第１の実効値算出手段と、 前記基本波除去用ハイパスフィルタを通過した基本波成
分を除く高調波成分の実効値を算出する第２の実効値算
出手段と、 前記第２の実効値算出手段で算出した実効値を前記第１
の実効値算出手段で算出した実効値で除算して全歪率を
算出する除算手段と、を具備したことを特徴とする請求
項１記載の高調波信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011476A JPH08201444A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 高調波信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011476A JPH08201444A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 高調波信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201444A true JPH08201444A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11779126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7011476A Withdrawn JPH08201444A (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 高調波信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201444A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102866295A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 无锡物联网产业研究院 | 电力信号感应系统 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP7011476A patent/JPH08201444A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102866295A (zh) * | 2011-07-06 | 2013-01-09 | 无锡物联网产业研究院 | 电力信号感应系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |