JPH08211112A - 交流電力系統用の電気装置 - Google Patents

交流電力系統用の電気装置

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JPH08211112A
JPH08211112A JP7294863A JP29486395A JPH08211112A JP H08211112 A JPH08211112 A JP H08211112A JP 7294863 A JP7294863 A JP 7294863A JP 29486395 A JP29486395 A JP 29486395A JP H08211112 A JPH08211112 A JP H08211112A
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sampling
sampling rate
samples
waveform
electric device
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JP7294863A
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Robert T Elms
トレイシー エルムズ ロバート
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Eaton Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133—Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G01R21/1331—Measuring real or reactive component, measuring apparent energy
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調波ひずみ解析を内部で実行できると共に種
々のモニタ機能を実行できる交流電力系統のためのディ
ジタルモニタ／解析器を提供する。 【解決手段】 交流電力系統（３）用のディジタルモニ
タ／解析器（１）が、電力系統の波形の検出手段（７，
９）と、検出手段により検出された波形を選択的に第１
のサンプリングレート及びその整数倍である第２のサン
プリングレートでディジタルサンプリングするアナログ
−ディジタル変換器（13）と、第１のサンプリングレー
トで得られたサンプルから波形の第１のパラメータ値を
求めると共に第２のサンプリングレートで得られたサン
プルから波形の第２のパラメータ値を求めるディジタル
プロセッサ（15）とを有する。ディジタルプロセッサ
は、第２のサンプリングレートで得られたサンプルから
第１のサンプリングレートでサンプルを抽出して第１の
パラメータ値が連続的に求められるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、データ収集及び計測機
能を実行すると共に電力系統中の波形の高調波ひずみ分
析を実行できるディジタル装置における当該データの処
理に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】交流電
力系統のための最新式モニタは、種々の電気的パラメー
タ、例えば、ｒｍｓ（二乗平均）電流及び電圧、ピーク
電流及び電圧、電力、エネルギ、力率等を計算するため
のマイクロコンピュータを装備している。典型的には、
マイクロプロセッサへの入力のために電力系統のアナロ
グ波形をディジタル化するサンプリングレート又はサン
プル化率は、精度向上のために望ましい高サンプリング
レートと、マイクロプロセッサが出力として望ましい種
々の電気的パラメータを計算するのに必要な時間を計算
する上での必要条件としての低サンプリングレートとの
妥協の産物である。
【０００３】波形解析器は交流電力系統中の波形のオシ
ログラフによる分析に用いられ、また、これを使用して
波形の高調波成分を求めることができる。周知のナイキ
ストの定理によれば、検出すべき最も高い振動数の二倍
の振動数で信号をサンプリングする必要がある。かくし
て、抽出すべき最も高い調波の振動数の二倍の振動数で
波形をサンプリングしなければならない。たとえば、第
５０番目の調波を抽出するためには、少なくとも６ＫHz
で６０Hzの交流信号をサンプリングする必要がある。こ
の高いサンプリングレートにより、マイクロコンピュー
タに負担がかかる。事実、一モニタ／解析器では、例え
ば、種々の電圧及び電流、電力等の計算のようなモニタ
機能だけを、ディジタル装置のマイクロコンピュータで
実行する。生のディジタル波形データを、高調波分析を
実行するための計算速度が一層大きな遠隔コンピュータ
に送る。
【０００４】最新式の回路遮断器も又、引外しユニット
内にマイクロコンピュータを利用している。かかるディ
ジタル引外しユニットは、保護機能に加えてモニタ機能
を実行できる。これら回路遮断器の中には、マイクロプ
ロセッサに過大の負担をかけないで精度を向上させる等
価なサンプリング技術として知られるものを採用する回
路遮断器がある。等価なサンプリング技術では、交流波
形のサンプリングを、一周期の一部（何分の一か）の遅
れを伴って一サイクル当たり選択された回数実施し、そ
の後に別のサンプル周期を同一のサンプリング速度で得
る。かくして、サンプリング時点は、一周期の選択され
た一部だけ周期毎に「バンプ（bump）」される。次に、
かる「バンプ」された周期の数にわたって収集されたデ
ータを用いて種々のパラメータを計算する。たとえば、
もし、使用するサンプリングレートが一周期につき１６
個のサンプルであれば、一周期についてサンプリングを
行い、一周期の１／６４の遅れをとり、次に一サイクル
当たり１６個のサンプルという速度で別の１６個のサン
プルを抽出することにより一サイクル当たり６４個のサ
ンプルという有効速度をグ実現できる。データの４つの
周期が蓄積されるまでこれを繰り返し実施するが、この
データを生じさせるためには４1/16周期が必要である。
かくして、これは同調サンプリングではないが、モニタ
機能及び保護機能を実行するためには同調サンプリング
は不要である。
【０００５】しかしながら、高調波ひずみの計算に用い
られるフーリエ解析の実行のためにサンプリングは同期
方式でなければならない。同期サンプリングとは、一サ
イクルにつき整数個のサンプルを抽出することをいう。
さらに、上述のように、高調波分析を行うのに必要なフ
ルレンジの高調波情報を検出するには、高いサンプリン
グレートが必要である。同時に、そのデータのフーリエ
解析は、相当長い計算時間を必要とする。その結果、特
に多岐にわたるモニタリングをもディジタル装置で実行
する場合、非常に大きな負担がマイクロコンピュータに
加わることになる。
【０００６】したがって、高調波ひずみ解析を内部で実
行できると共に種々のモニタ機能を実行できる交流電力
系統のためのディジタルモニタ／解析器が要望されてい
る。特に、全高調波ひずみ分析について必要なデータを
得るのに充分に高い速度で交流波形をサンプリングで
き、それと同時に、その分析を実施すると共に種々のモ
ニタ計算を実行するのに充分な計算時間をもつ改良型デ
ィジタルモニタ／解析器が要望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記要望及び他の要望
は、交流波形のサンプリングを、モニタ又は保護機能の
ためのデータを収集するために第１の低速のサンプリン
グレートで実施し、高調波ひずみ分析のために波形をデ
ィジタル化するよう第２の、それよりも高いサンプリン
グレートで実施する交流電力系統用の本発明の電気装置
で満たされる。等価なサンプリングの形態を低速サンプ
リングのために用い、一方、同期サンプリングを高速サ
ンプリング中に用いて波形の高調波成分のフーリエ解析
のための要件を満たすようにする。通常はサンプリング
を低速で実施するが、高速度での瞬時のサンプリング
を、マニュアルコマンドで、或いは特定の時間に特定の
事象の発生時に自動的に実行できる。
【０００８】２つのサンプリングレートを、サンプリン
グをサンプリングフレームに組織化することを通じて具
体化し、サンプリングフレームは各々、一周期の一部の
遅れを伴う選択された数の周期について所定数のサンプ
リング繰返し部分を含む。高速度におけるサンプリング
を、サンプリングフレーム中に、選択された数の周期の
二以上の繰返し部分で実施する。かくして、等価なサン
プリングがサンプリングフレーム中に低速度でサンプリ
ングを実施するために用いられ、高速サンプリングが、
もしフレーム中に用いられた場合にはそれと同期して実
施される。好ましくは、高速サンプリングを低速度の整
数倍である速度で実施し、したがってモニタされた電気
的パラメータの連続計算のために低速データを高速デー
タから抽出できるようにする。
【０００９】本発明の例示の実施形態では、サンプリン
グフレームは、一サイクル当たり３２個の標本で２つの
周期について４つのサンプリング繰返し部分を含み、繰
返し部分間において一周期の１／１２８というほんの少
しの遅れを伴う。かくして、一フレームには８1/32の周
期が必要であり、一周期当たり１２８個のサンプルとい
う等価なサンプリングレートが得られる。高速サンプリ
ングを、低速サンプリングレートの４倍である一周期あ
たり１２８個のサンプルで実施し、これにより一周期あ
たり３２個という速度でサンプルを高速データから抽出
できる。
【００１０】上述したように、波形の高調波成分のフー
リエ解析について相当長い計算時間が必要である。本発
明の別の特徴によれば、マイクロコンピュータにより実
行されるタスクは、高調波ひずみ分析のための計算時間
が得られるようにすると共に依然として充分な計算時間
をモニタ機能にあててパラメータのフルスペクトルを追
跡できるようにするために割当てが行われる。また、サ
ンプリングを開始する周期的な割込みは、マイクロコン
ピュータにより実行される計算の性能を調節する。サン
プリングフレーム全体にわたり特定の割込みで実行され
るよう特定のタスクが指定される。フーリエ解析による
計算は、サンプリングフレーム中に奇数番目又は偶数番
目の割込みのいずれか一方の各々について実行される一
層小さなステップに細分化される。マイクロコンピュー
タにより実行される他の機能の全ては、奇数番目又は偶
数番目の割込みのうち他方に割り当てられる。一サンプ
リングフレーム中に収集されるデータは、次のサンプリ
ングフレーム中に処理される。一周期あたり３２個のサ
ンプルがあるので、高調波計算のために各周期中に利用
できる割込みの数は１６であり、他の機能、例えばモニ
タ及び／又は保護機能の実行のために利用できる割込み
の数は１６である。各サンプリングフレーム内で利用で
きる保証周期は６であり、そのサンプリングフレーム中
にタスクを実行できる（高速サンプリングを２つの周期
中に実行できる）。かくして、一周期あたりに実行され
るタスク数が１６の場合、９６の互いに異なるタスクス
ロットを利用できる。本発明によれば、実行されるべき
タスクは、サンプリングフレーム中に利用できるこれら
９６のタスクスロットに区分される。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明のモニ
タ／解析器１は、交流電力系統３、例えば配電システム
の監視及び解析に用いられる。図示の配電システム３
は、３つの相導体５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、中性導体５Ｎ、及
び接地導体５Ｇを有する。変流器７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７
Ｎ，７Ｇが各導体中を流れる電流を検出し、計器用変圧
器９Ａ，９Ｂ，９Ｃが相−中性導体間電圧を検出し、計
器用変圧器９Ｎによって中性−接地導体間電圧が得られ
る。レンジング回路（ranging circuit)１１が電流信号
及び−１０〜０ボルトの電圧信号を＋１０ボルト信号に
変換し、これをアナログ−ディジタル変換器１３（以
下、「Ａ／Ｄ変換器」という）で変換してディジタルプ
ロセッサ１５に入力できるようにする。Ａ／Ｄ変換器１
３は、ディジタルプロセッサ１５により生じる割込み信
号（以下単に「割込み」という場合がある）で決まるサ
ンプリングレートでアナログ電圧及び電流をサンプリン
グする。これら割込み信号は、第１の低速サンプリング
レート又は第２の高速サンプリングレートで選択的に発
生する。例示の装置では、低速サンプリングレートは一
周期当たり３２個の標本であり、高速サンプリングレー
トは一周期当たり１２８個の標本である。低速サンプリ
ング中、Ａ／Ｄ変換器１３は、全部で５つの電流及び全
部で４つの電圧をサンプリングする。高速サンプリング
に関しては、再度全ての電流をサンプリングするが、相
電圧を３つだけディジタル化してディジタルプロセッサ
に入力する。これら電流及び電圧の各々を各割込み毎に
サンプリングする。
【００１２】ディジタルプロセッサ１５はこれらディジ
タル標本により得られたデータを利用して二組の電気的
パラメータの値を生じさせる。第１の組のパラメータは
モニタ機能と関連していて、計測されたパラメータ、例
えば、ｒｍｓ電流、ｒｍｓ電圧、ピーク電流、ピーク電
圧、最小電流、最小電圧、力率、ワット値、バール値
（Vars）、ボルトアンペア値、全高調波係数、Ｋファク
ター、ＣＢＭＥＡデレーティングファクター等を含む。
ディジタルプロセッサ１５により計算される第２の組の
パラメータは、個々の調波係数である。本発明は、デー
タ収集及び処理を組織化して最大数のパラメータを連続
的に監視すると共に高調波成分を同時計算できるように
する。
【００１３】ディジタルプロセッサ１５は入力／出力装
置（Ｉ／Ｏ）１７を有し、これによりフロントパネル１
９に接続されている。フロントパネル１９は、ユーザー
とのインタフェースとして役立つ。ユーザーがモニタ／
解析器１の動作を制御して交流電力系統３を監視できる
のはこのフロントパネルによる。入力／出力装置１７は
又、ディジタル入力を介してディジタルプロセッサ１５
を接点入力とインタフェースさせる。また、リレー出力
及びアナログ出力が入力／出力装置１７により得られ
る。ディジタルプロセッサ１５は又、通信リンク２１を
介して遠隔プロセッサと連絡する。この通信リンク２１
を通じて、モニタ／解析器１は遠隔プロセッサ（図示せ
ず）への情報を提供できると共に、或いはこの遠隔プロ
セッサにより制御可能となる。
【００１４】図２は図１に示すモニタ／解析器１のデー
タ流れ図２３である。検出されたアナログ電圧及び電流
をディジタル信号に変換してデータ収集及び処理機能２
５に入力し、ここでデータをフロントパネル制御装置２
７からの設定値に従って処理する。かかる設定値をフロ
ントパネル押しボタンにより制御装置２７に入力する。
また、これら押しボタンを用いると、データを要求で
き、そしてデータを収集して利用時にはフロントパネル
上に表示できるようになる。データ収集及び処理を、フ
ロントパネルから設定できるリアルタイムクロック２９
により得られる時間データを用いて実施する。例えば接
点閉成のような外部入力の処理も行われる。フロントパ
ネル上での表示のための情報提供に加え、通信リンク、
例えば、インコム（Incom:登録商標）ネットワーク３１
又は他の任意適当な通信リンクを介して遠隔コンピュー
タとデータ交換できる。これにより、モニタ／解析器１
は、フロントパネルとインタフェースするのと同一の方
法で遠隔ユニットとインタフェースできる。フロントパ
ネルへの出力の提供、及び通信リンクを介する遠隔ユニ
ットへの出力の提供に加え、リレー出力も発生させるこ
とができる。
【００１５】図３は、本発明に従って利用されるサンプ
リング技術を示している。上述のように、２つのサンプ
リングレートが用いられている。さらに、精度向上のた
めに等価サンプリングが低速サンプリングと共に採用さ
れている。選択可能な高速サンプリングと共に低速等価
サンプリングが、フレーム内サンプリングにより実行さ
れる。各サンプリングフレーム３５は、遅れδ（これは
一周期の一部である）を伴う選択された数の周期につい
て３７1 〜３７4 のサンプリング繰返し部分から成る。
例示のシステムでは、選択された周期の数は２であり、
フレームは、遅れδを伴う２つの周期について３７1 〜
３７4 サンプリングの４つの繰返し部分で構成される。
かくして、例示のフレーム３５は、８周期＋４δに等し
い。例示のシステムでは、低速サンプリングレートは一
周期当たり３２個の標本であり、δは一周期の１／１２
８に等しくされ、従って、サンプリングフレーム３５は
基本波形３３の８1/32に等しい。これにより一周期当た
り１２８個の標本の等価サンプリングレートが得られ
る。
【００１６】高速サンプリングを、サンプリングフレー
ム３５中、繰返し部分３７1 〜３７4 のうち任意の一つ
（ただし、一つだけ）で実施できる。かくして、例え
ば、例示の装置では、高速サンプリング（要求された場
合）は、フレーム３５中の第３の繰返し部分３７3 で実
施される。フレーム３５の任意の一つを高速サンプリン
グのために使用できるが、これは常に同一の繰返し部分
である。高速サンプリングが一つだけの繰返し部分につ
いて行われるので、サンプリングは同期であるのが良
く、これにより波形の高調波成分のフーリエ解析の要件
を満たすことができる。同期という用語は、一周期毎に
整数個の標本を抽出することを意味する。遅れδが繰返
し部分の最後にきても、これが一つだけの繰返し部分の
間に実施される同期サンプリングを妨害することはな
い。高速サンプリングは、低サンプリングレートの整数
倍である速度で実施される。例示の実施例では、高速サ
ンプリングレートは、一周期当たり１２８個の標本であ
り、これは低速サンプリングレートの４倍である。これ
により、低速データを高速データから抽出でき、したが
って、連続データを、低速サンプリングを用いて実施さ
れる計算に利用できるようになる。
【００１７】各繰返し部分３７における選択された数の
周期は例示の実施例では２であるが、他の周期数を使用
しても良い。しかしながら、各繰返し部分について選択
された周期数は、フレーム中に収集できる高速データの
最大周期数を定める。２つの周期により或る程度の平均
化が行われ、これはもし高速データの一つだけの周期を
収集した場合には利用できない。他方、もし選択された
数の周期が２つよりも大きい場合、フレームの長さを伸
ばし、それにより、モニタ機能に適切な波形の振幅の変
化に対する応答を減少させることができる。フレーム３
５中の異なる数の繰返し部分３７を使用できるが、少な
い繰返し部分数は等価サンプリングの分解能を減少さ
せ、繰返し部分数の増大により振幅変化に対する計算応
答時間が減少する。
【００１８】高速でのサンプリングを交流配電システム
３における種々の条件、例えば、過電流条件、引外し条
件、低電圧条件等に応答して自動的に実施できる。さら
に、高速サンプリングをフロントパネルを介して、或い
は通信リンクを介して遠隔的に命令することができる。
また、高速サンプリングをタイマーにより開始すること
ができる。いずれの場合においても、特に異常状態に対
する自動的な応答の場合、高速サンプリングを、次々に
並ぶ一連のサンプリングフレーム内で、例示のシステム
では最高７つの次々に並ぶフレーム内で実施できる。
【００１９】フーリエ解析の実行のために、マイクロプ
ロセッサで利用可能な計算時間の半分をその機能の実行
に割り当てる。これら計算（分析された波形についての
基本振動の百分率として個々の調波についての値を発生
する）は、低速サンプリング中にのみ実施される。かく
して、一つおきの割込み、例えば奇数番目の割り込み
は、アナログ−ディジタル変換を開始させ、またフーリ
エ解析についての計算動作をトリガする。残りのタスク
は、偶数番目の割込みに割り当てられ、かかる割込みも
アナログ−ディジタル変換を開始させる。以下に示す表
１は、偶数番目の割込みに対するタスクの例示の割り当
てを示している。低速サンプリングレートは一周期あた
り３２個の標本なので、１６個の偶数番目の割込みがあ
り、これにタスクを割り当てることができる。フレーム
中には８つの周期があるので、これら周期の６つだけを
タスク遂行に利用できるものとして保証する。というの
は、他の２つの周期は高速サンプリングに利用可能でな
ければならないからである。したがって、フレーム中に
常時使用できるタスクスロットの数は１６×６＝９６個
である。もしフレーム中に高速サンプリングが行われな
い場合、利用できるタスクスロットの数は１６×２＝３
２個である。重要度の低い、又は更新の必要頻度の少な
いタスクを、上記の追加のタスクスロットに割り当て
る。例示のシステムでは、高速サンプリングをフレーム
中の第３番目の繰返し部分３７3 の間に実行するが、高
速サンプリングフレームの間に除外されるのは、最後の
繰返し部分３７4 に割り当てられているタスクスロット
である。かくして、偶数番目の割込みに割り当てられて
いるタスクの実行は、高速サンプリングにより遅れを生
じ、その代わりに、通常は第３番目の繰返し部分３７3
の間に実行されるタスクが第４番目の繰返し部分３７4
の間に実行される。図４から注目されることは、実行さ
れるタスクは、全高調波ひずみ（ＴＨＤ）の計算を含
む。これら計算は偶数番目の割込みで実行する。という
のは、低速サンプリングより得られるデータを必要とす
るに過ぎない単純な計算であり、任意のフレーム中に実
行されるタスクは先のフレームから収集されたデータを
利用するからである。
【００２０】
【表１】 しかしながら、低速サンプリングのための割込み毎に実
行される或る特定の処理がある。この処理は、ｒｍｓ値
の計算のために電流及び電圧を自乗し、得られた値を合
計することを含む。同様に、電力計算のためにその電圧
と電流を互いに乗算して合計する。所与の割込みの際に
収集されたデータセットを、このようにして次の割込み
の際に処理する。次に、各フレーム中のこの前処理によ
り得られた結果を累積したものを、次のフレーム中にか
かるデータを必要とするタスクの実行の際使用するため
に保持する。かくして、例えば、偶数番目の割込みで実
行されるタスクのうちの一つは、先のフレーム中に累計
された二乗値の合計の平方根を得ることによりｒｍｓ電
流値を求めることにある。
【００２１】低速サンプリングを１周期当たりサンプル
１２８個という等価サンプリングレートで実行している
間、事実上、各周期に抽出されるサンプルは３２個だけ
であり、その後、量δだけ遅れて次の周期のサンプルが
抽出される。一方、高速サンプリング時には１周期当た
り間違いなく１２８個のサンプルが抽出される。このサ
ンプリングレートは低いサンプリングレートの整数倍な
ので、低速サンプリングデータを高速データから抽出す
る。高速割込み毎に、電流と電圧の生の値をサンプリン
グして記憶する。電流及び電圧の自乗及び総計だけを、
高速サンプリング中に４番目のサンプルごとに抽出され
たサンプルについて実行する。しかしながら、全ての処
理を割込み毎に完了させる必要は無いので、二乗値の合
計を求めるための電流及び電圧の処理を４つの割込みに
わたって配分する。
【００２２】偶数番目の割込みで実行されるタスクのう
ち１つは、相回転を求めることである。これは、相−中
性電圧から相間電圧のうちの２つを計算することにより
達成される。これらの相間電圧のうちの１つは、９０°
位相がずれている。この位相ずれした相間電圧及び他の
相間電圧を互いに乗算する。その結果得られたものの極
性が相回転を決定する。
【００２３】同期サンプリングは調波成分の測定に用い
られるフーリエ解析にとって必要なので、交流電力の周
期を周期的に計算して、もし同期サンプリングの実行が
必要な場合にはサンプリングインターバルを調節できる
ようにする。サンプリングインターバルのかかる調節
は、その結果のゆがみを避けるために高速サンプリング
中には行わない。
【００２４】図４は、ディジタルプロセッサ１５により
実行されるタイマー割込みルーチン３９の流れ図であ
る。このルーチンを呼び出すごとに、電流及び電圧のア
ナログ−ディジタル変換がブロック４１で開始される。
サンプリングが低速で実行されていることがブロック４
３で判定されると、次の低速割込みのための時間間隔が
セットされ、低速データを記憶するためのポインタがブ
ロック４５でセットされる。次に、先のサンプルからの
電流及び電圧が二乗され、先のサンプルからの電力計算
がブロック４７で実行される。次に、ブロック４９で電
力計算結果をエネルギ合計に加える。８つの周期の完了
がブロック５１で判定されると、このフレームに関する
処理値がブロック５３で保持される。次に、この割込み
時にＡ／Ｄ変換器で生じた電流及び電圧のディジタル値
をブロック５５で保持する。これらは、電力及びｒｍｓ
値を計算するために次の低速割込み時にブロック４７で
使用されることになる値である。もしこれが偶数番目の
サンプル（割込み）であることがブロック５７で判定さ
れると、表１のタスク表からの適当なタスクがブロック
５９で実行される。他方、もしこれが奇数番目の割込み
であれば、調波データセットの計算がブロック６１で実
行される。いずれの場合においても、ブロック６３でル
ーチンから出る。
【００２５】高速サンプリング中であることがブロック
４３で判定されると、次の高速割込みのための時間及び
高速データを記憶するためのポインタがブロック６５で
セットされる。ブロック６７でポインタを増分させてチ
ェックし、４番目ごとの高速割込み時に低速データを保
持する。高速割込み毎に、高速データを保持して当初の
処理、例えば電流又は電圧の自乗を実行する。もし、高
速データの２つの周期分が収集されたことがブロック６
９で判定されると、ＦＡＳＴ ＤＡＴＡフラッグがブロ
ック７１でリセットされ、タイマー割込みルーチン３９
が次に呼び出されると、低速サンプリングを再開され
る。
【００２６】本発明の特定の実施形態を詳細に説明した
が、当業者であれば開示内容に照らしてかかる細部の種
々の設計変更及び改造を想到できるので、開示した特定
の構成は、例示であって本発明の範囲を限定するもので
はなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載の事項
及びその均等範囲に基づいて定められる。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるモニタ／解析器のブロック線図で
ある。
【図２】図１に示す装置に関するデータ流れ図である。
【図３】本発明に従って交流電力波形をサンプリングす
る方法を示す線図である。
【図４】図１に示す装置のマイクロコンピュータのため
のタイマー割込みルーチンの流れ図である。
【符号の説明】
３ 電力系統 ５ 導体 ７ 変流器 ９ 変圧器 １１ レンジング回路 １３ Ａ／Ｄ変換器 １５ ディジタルプロセッサ １７ 入／出力装置 １９ フロントパネル ２１ 通信リンク
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｇ０６Ｆ 17/14 Ｈ０２Ｊ 3/00 Ｄ 9470−5Ｇ (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 交流電力系統用の電気装置であって、 電力系統中の波形の検出手段と、 検出手段により検出された波形を選択的に第１のサンプ
    リングレート及びその整数倍である第２のサンプリング
    レートでディジタルサンプリングするサンプリング手段
    と、 第１のサンプリングレートで得られたサンプルから波形
    の第１のパラメータ値を求めると共に第２のサンプリン
    グレートで得られたサンプルから波形の第２のパラメー
    タ値を求めるディジタル処理手段とを有し、 ディジタル処理手段は、第２のサンプリングレートで得
    られたサンプルから第１のサンプリングレートのサンプ
    ルを抽出して第１のパラメータ値が連続的に求められる
    ようにすることを特徴とする交流電力系統用の電気装
    置。
  2. 【請求項２】 ディジタル処理手段は、 １つのサンプルセットを、次のサンプルセットが第１の
    サンプリングレートで得られる間に処理する手段と、 第２のサンプリングレートで得られたサンプルから第１
    のサンプリングレートで抽出されたサンプルセット中の
    互いに異なる一連のサンプルを、別のサンプルセットを
    第１のサンプリングレートで抽出する前に次の複数の各
    サンプルが第２のサンプリングレートで得られる時に処
    理する手段とを含むことを特徴とする請求項２記載の電
    気装置。
  3. 【請求項３】 交流電力系統用の電気装置であって、 電力系統中の波形の検出手段と、 サンプリングフレーム中の波形をディジタルサンプリン
    グするサンプリング手段とを有し、 各サンプリングフレームは選択された数の交流波形周期
    とそれに続く交流波形周期の１少部分である遅れとの間
    サンプリングされる所定数のサンプリング繰返し部分か
    ら成り、 サンプリング手段は、前記選択された数の周期を第１の
    サンプリングレート及びこれよりも高い第２のサンプリ
    ングレートで選択的にサンプリングするが、第２のサン
    プリングレートは前記選択された数の周期につきサンプ
    リングフレーム中に一度だけ用いられ、 ディジタル処理手段が、各サンプリングフレーム全体に
    わたり第１のサンプリングレートで得られたサンプルを
    用いて前記波形の第１のパラメータ値を求めると共に第
    ２のサンプリングレートで得られたサンプルを用いて前
    記波形の第２パラメータ値を求めることを特徴とする交
    流電力系統用の電気装置。
  4. 【請求項４】 前記第２のパラメータ値は、調波成分パ
    ラメータを含むことを特徴とする請求項３記載の電気装
    置。
  5. 【請求項５】 交流波形周期の前記選択された数は２で
    あることを特徴とする請求項４記載の電気装置。
  6. 【請求項６】 繰返し部分の前記所定数は４であること
    を特徴とする請求項５記載の電気装置。
  7. 【請求項７】 第２のサンプリングレートは、第１のサ
    ンプリングレートの整数倍であることを特徴とする請求
    項３記載の電気装置。
  8. 【請求項８】 ディジタル処理手段は、 得られたサンプルセットを、次のサンプルセットが第１
    のサンプリングレートで得られる間に処理する手段と、 第２のサンプリングレートで得られたサンプルから第１
    のサンプリングレートで抽出されたサンプルセット中の
    互いに異なる一連のサンプルを、別のサンプルセットを
    第１のサンプリングレートで抽出する前に次の複数の各
    サンプルが第２のサンプリングレートで得られる時に処
    理する手段とを含むことを特徴とする請求項３記載の電
    気装置。
  9. 【請求項９】 サンプリング手段は、指定数の一連のサ
    ンプリングフレームの各々につき一度だけ、特定のサン
    プリング繰返し部分の前記選択された数の周期の間、第
    ２のサンプリングレートでサンプリングすることを特徴
    とする請求項３記載の電気装置。
  10. 【請求項１０】 ディジタル処理手段は、先のサンプリ
    ングフレーム中に第１のサンプリングレートで得られた
    サンプルから波形の前記第１のパラメータ値を求めるこ
    とを特徴とする請求項３記載の電気装置。
  11. 【請求項１１】 ディジタル処理手段は、第１のサンプ
    リングレートでサンプリングしながら、第２のサンプリ
    ングレートで先に得られたサンプルを用いて前記第２の
    パラメータ値を求めることを特徴とする請求項１０記載
    の電気装置。
  12. 【請求項１２】 交流電力系統用の電気装置であって、 電力系統中の波形の検出手段と、 反復割込み信号により定まるサンプリングレートで波形
    をディジタルサンプリングするサンプリング手段と、 前記反復割込み信号を所定のレートで発生させ、奇数番
    目及び偶数番目の割込み信号のうちの一方に応答して、
    サンプリング手段で得られた波形サンプルから複数の選
    択された電気的パラメータ値を繰返し求め、前記奇数及
    び偶数番目の割込み信号のうちの他方に応答して、前記
    サンプルから調波成分パラメータ値を繰返し求めるディ
    ジタル処理手段とを含むことを特徴とする交流電力系統
    用の電気装置。
  13. 【請求項１３】 ディジタル処理手段は、第１のサンプ
    リングレート及びその整数倍の第２のサンプリングレー
    トで割込み信号を選択的に発生させ、前記選択された複
    数の電気的パラメータ値は第１のサンプリングレートで
    得られたサンプルから求められ、前記調波成分パラメー
    タ値は第２のサンプリングレートで得られたサンプルか
    ら求められることを特徴とする請求項１２記載の電気装
    置。
  14. 【請求項１４】 ディジタル処理手段は、前記選択され
    た電気的パラメータ値を連続的に求める際に用いるため
    に、前記第２のサンプリングレートで得られたサンプル
    から前記第１のサンプリングレートでサンプルを抽出す
    ることを特徴とする請求項１３記載の電気装置。
  15. 【請求項１５】 前記選択された電気的パラメータ値の
    うち互いに異なるパラメータ値は、奇数番目と偶数番目
    の割込み信号のうち一方の一連の割込み信号に応答して
    反復的な時系列で求められることを特徴とする請求項１
    ３記載の電気装置。
  16. 【請求項１６】 反復的な時系列は、前記波形のうち２
    以上の周期にわたることを特徴とする請求項１５記載の
    電気装置。
  17. 【請求項１７】 ３相交流電力系統用の電気装置であっ
    て、 ３相交流電力系統の電圧を１周期あたり４よりも多いサ
    ンプルが得られるレートで繰返しディジタルサンプリン
    グしてディジタル電圧サンプルを発生させるサンプリン
    グ手段と、 ディジタル電圧サンプルを処理して第１の相間電圧信号
    から９０°位相ずれした第２の相間電圧信号を発生さ
    せ、第１と第２の相間電圧信号を乗算して第１の極性時
    第１の相回転を指示し、第２の極性時第１の相回転とは
    逆の相回転を指示する相回転信号を発生させるディジタ
    ル処理手段とを含むことを特徴とする電気装置。
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