JPH10311852A - 高調波計測方法及び計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力信号の計測値が予め決められた設定値を
超えたとき、予め決定した演算値を出力させる。 【解決手段】 計測対象回路８の電気量を入力信号と
し、入力信号を１サイクル毎に所定の回数サンプリング
計測して、計測した計測値を入力信号記憶手段２７に記
憶させ、今回の１サイクルにおけるサンプリングの計測
値が予め決定された所定値を超えたとき、予め決定され
た演算値を高調波演算手段２８から出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回路の電圧、電
流等の電気量を計測する高調波計測方法及び計測装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高調波計測装置は、例えば回路の
電圧、電流等の電気量である入力信号を所定の計測可能
なアナログの電圧信号に変換した後、Ａ／Ｄ変換器でデ
ジタル信号に変換し、さらにマイクロコンピュータでフ
ーリエ変換して、その結果を数字表示器等で表示してい
た。

【０００３】図１１は高調波を含む信号の波形を示す説
明図である。図１１において、１は基本波、２は第３次
高調波、３は基本波１と第３次高調波２とを合成した合
成波形である。図１１に示すように、基本波１と同位相
の第３次高調波２とを合成した合成波形３は、矩形波に
近づくことが周知されている。

【０００４】ところで、従来の高調波計測装置では、回
路の電圧、電流等を所定の計測可能な電圧信号に変換
し、その電圧信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換
する。この際に、電圧信号がＡ／Ｄ変換器の入力可能な
最大電圧よりも大きくなった場合には、Ａ／Ｄ変換器で
は変換できないため、Ａ／Ｄ変換された値が飽和した状
態になる。即ち、みかけ上では図１２に示すようにＡ／
Ｄ変換器に入力された電圧信号が飽和したようになる。
図１２において、４はＡ／Ｄ変換器に入力された電圧信
号で、正弦波である。５はＡ／Ｄ変換器が変換可能な最
大電圧Ｖ（ｍａｘ）の電圧信号、６はＡ／Ｄ変換器で計
測するタイミングである。

【０００５】図１２に示す電圧信号５の波形をＡ／Ｄ変
換し、その値をもとにフーリエ変換すると、実際には電
圧信号４のように歪みのない正弦波であるにもかかわら
ず、Ａ／Ｄ変換器では電圧信号５の波形とみなしてＡ／
Ｄ変換する。このため、フーリエ変換した結果は高調波
を多く含んだ計測値となる。これは、図１１に示す合成
波形３を電圧信号としてＡ／Ｄ変換し、その値をもとに
フーリエ変換した結果と類似する。即ち、入力された電
圧信号がＡ／Ｄ変換器の入力可能な最大電圧よりも大き
くなった場合には高調波が正しく計測できず、実際の回
路に含まれた高調波よりもはるかに大きな値を計測値と
することになる。

【０００６】図１３は図１２の場合とは逆に、入力され
た電圧信号が小さい場合を示す。図１３において、７は
入力された電圧信号である。Ａ／Ｄ変換器の入力可能な
最大電圧に比べ、きわめて小さい値であり、Ａ／Ｄ変換
された値も小さいので、この値を用いてフーリエ変換を
行うとＡ／Ｄ変換された値の離散値が影響する。即ち、
入力された電圧信号の各離散値間の増減に対してＡ／Ｄ
変換された値の離散値が相対的に大きくなり、実際の入
力電圧信号は歪みのない正弦波であるにもかかわらず、
フーリエ変換の結果そのスペクトルではきわめて大きな
高調波を含んだ計測値となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近来、高調波は高調波
障害の防止や抑制のために計測監視したいという要求が
高まっている。ところが、高調波はその日の負荷の稼働
状況や時間帯によって発生量が多かったり少なかったり
するので、常時監視する必要があるために計測値を記録
計などで連続記録したり、計測値に対して警報装置を備
えて高調波の計測値が一時的にでもこの警報値を超える
と警報を発生させる。

【０００８】しかるに、例えば回路の電圧や電流などの
高調波計測対象の入力信号がモータの起動電流などのよ
うに極端に大きくなったり、逆にきわめて軽負荷になっ
た場合に高調波含有率の計測値が極端に大きな値にな
り、それが記録計などで記録されたり、警報を発生させ
たりする。しかも、それがあたかも実際に回路の計測対
象に高調波が多く発生したかのように誤った判断を与え
てしまうという問題点があった。

【０００９】また、高調波計測をサンプリング計測した
値をもとに演算する場合、計測対象の周波数に同期して
１サイクルあたり所定の回数のサンプリングを行わない
と計測誤差を生じるため、例えば５０Ｈｚと６０Ｈｚで
は計測時に周波数を設定しなければならないという問題
点があった。

【００１０】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、入力信号の計測値が予め決めら
れた設定値を超えたとき、又は予め決められた所定値以
下のとき、予め決定した演算値を出力するようにした高
調波計測方法及び計測装置を提供することを目的とした
ものである。

【００１１】また、計測対象回路の入力信号の周波数を
自動判別して、サンプリングを実行するようにした高調
波計測装置を提供することを目的としたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
高調波計測方法は、計測対象回路の電気量を入力信号と
し、入力信号に基づいて高調波を演算して出力する高調
波計測方法において、入力信号の今回の計測値が予め決
定された設定値を超えたとき、予め決定した演算値を出
力するようにしたものである。

【００１３】請求項２の発明に係わる高調波計測方法
は、演算値を１サイクル前の入力信号の計測値による高
調波の演算結果の値としたものである。

【００１４】請求項３の発明に係わる高調波計測装置
は、計測対象回路の電気量を入力信号とし、入力信号の
高調波を演算して出力するようにした高調波計測装置に
おいて、入力信号を１サイクル毎に所定の回数サンプリ
ング計測して、計測した計測値を入力信号記憶手段に記
憶させ、今回の１サイクルにおけるサンプリングの計測
値が予め決定された所定値を超えたとき、予め決定され
た演算値を出力する高調波演算手段を備えたものであ
る。

【００１５】請求項４の発明に係わる高調波計測装置
は、計測対象回路の電気量を入力信号とし、入力信号の
高調波を演算して出力するようにした高調波計測装置に
おいて、入力信号を１サイクル毎に所定の回数サンプリ
ング計測して、１サイクル分の計測値を入力信号記憶手
段に記憶させ、今回の１サイクルにおけるサンプリング
の各計測値のうち少なくとも一つの計測値が予め決定さ
れた設定値を超えたとき、予め決定された演算値を出力
する高調波演算手段を備えたものである。

【００１６】請求項５の発明に係わる高調波計測装置
は、計測対象回路の電気量を入力信号とし、入力信号の
高調波を演算して出力するようにした高調波計測装置に
おいて、入力信号を１サイクル毎に所定の回数サンプリ
ング計測して、１サイクル分の計測値を入力信号記憶手
段に記憶させ、今回の１サイクルにおける各計測値の全
てが予め決定された設定値以下であるとき、予め決定さ
れた演算値を出力する高調波演算手段を備えたものであ
る。

【００１７】請求項６の発明に係わる高調波計測装置
は、演算値を前回の１サイクルにおけるサンプリング計
測での計測値による高調波の演算結果の値としたもので
ある。

【００１８】請求項７の発明に係わる高調波計測装置
は、入力信号の第１の周波数に同期した矩形波を作成す
る波形整形回路と、第１の周波数より高い第２の周波数
を発振する発振回路と、第１の周波数の１サイクル分に
対応した発振回路の発振波形の計数値を、第１の周波数
の１サイクル当たりのサンプリング回数で除算した値か
ら１を減じた値を初期値とし、初期値から発振回路の発
振波形を減算計数し、計数値が０になると割り込み信号
を出力する割り込みタイマとを備え、この割り込みタイ
マに初期値を設定し、割り込みタイマから出力される割
込信号によりサンプリングを実行するようにしたもので
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明に係る高調波計測装置のブ
ロック図である。図１において、８は計測対象回路で、
交流三相回路の例を示す。９は計測対象回路８の電圧を
計測するための基準電圧、例えば交流１１０Ｖに変換す
る計器用変圧器で、三相回路の相間に２個接続する。１
０は計測対象回路８の電流を計測するための基準電流、
例えば交流５Ａに変換する計器用変流器で、三相回路の
二つの相に各１個接続する。

【００２０】１１〜１３は計器用変圧器９の二次側信号
を入力する端子、１４〜１７は計器用変流器１０の二次
側信号を入力する端子である。１８，１９は端子１１〜
１３を介して計器用変圧器９に接続された変圧器で、基
準電圧例えば交流１１０Ｖを電子回路に入力可能な電圧
に降圧する。変圧器１８は１相と２相間の電圧を降圧
し、変圧器１９は２相と３相間の電圧を降圧する。２
０，２１は端子１４〜１７を介して計器用変流器１０に
接続された変流器で、基準電流例えば交流５Ａを電子回
路に入力可能な電流に変換する。変流器２０は１相の電
流を変換し、変流器２１は３相の電流を変換する。２２
はＡＣ／ＡＣレベル変換回路で、変圧器１８，１９及び
変流器２０，２１の出力信号を後述のＡ／Ｄ変換回路２
６で計測するための入力信号に増幅変換する。

【００２１】２３は全体の制御を行う制御手段で、ホー
ルド信号２３ａ、選択信号２３ｂ、Ａ／Ｄ変換開始信号
２３ｃ、データ読み込み信号２３ｄ及び演算開始信号２
３ｅが出力され、後述のＡ／Ｄ変換終了信号２６ａ、演
算終了信号２８ａ及び周波数設定信号３０ａが入力され
る。２４はサンプルアンドホールド回路で、制御手段２
３からのホールド信号２３ａにより入力信号Ｖ₁₂、
Ｖ₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ をサンプリングしてホールドする。即
ち、変圧器１８，１９及び変流器２０，２１の出力をＡ
Ｃ／ＡＣレベル変換回路２２で電圧信号に変換し、ホー
ルド信号２３ａにより同時に保持する。これにより、同
じ位相のときの各相の信号を後述のＡ／Ｄ変換回路２６
でディジタル変換して計測できるので、位相のずれによ
る計測誤差が発生するのを防止できる。

【００２２】２５はセレクタ回路で、サンプルアンドホ
ールド回路２４のうちいずれか一回路に対応するホール
ドされた入力信号を制御手段２３の選択信号２３ｂによ
り選択し、後述のＡ／Ｄ変換回路２６の入力信号として
出力する。２６はアナログ信号である入力信号Ｖ₁₂、Ｖ
₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回
路で、制御手段２３のＡ／Ｄ変換開始信号２３ｃにより
Ａ／Ｄ変換を開始し、Ａ／Ｄ変換終了時にＡ／Ｄ変換終
了信号２６ａを制御手段２３に返す。Ａ／Ｄ変換された
入力信号は、制御手段２３のデータ読み込み信号２３ｄ
により後述の入力信号記憶手段２７に記憶される。２７
は入力信号記憶手段で、Ａ／Ｄ変換された入力信号を記
憶する。

【００２３】２８は高調波演算手段で、制御手段２３か
らの演算開始信号２３ｅにより、入力信号記憶手段２７
にあるＡ／Ｄ変換された入力信号をもとに高調波の各次
数のスペクトル値を演算し、演算終了信号２８ａを出力
する。この場合、高調波演算手段２８は、今回の１サイ
クルにおけるサンプリングの計測値が予め決定された設
定値、例えばＡ／Ｄ変換回路２６でＡ／Ｄ変換が可能な
飽和値を超えた飽和状態のとき、前回の１サイクルにお
けるサンプリングの計測値による高調波の演算結果を出
力する。２９は高調波データ記憶手段で、高調波演算手
段２８で算出した演算結果である高調波の各次数のスペ
クトル値を記憶する。３０は計測対象回路の周波数を設
定して周波数設定信号３０ａを出力する周波数設定手段
で、高調波演算手段２８での１サイクルの演算単位とな
る。３１は表示手段で、高調波演算手段２８で算出され
た演算結果を表示する。３２〜３４はＤ／Ａ変換回路
で、算出された高調波の各次数のスペクトル値をそれぞ
れデジタル信号からアナログ信号に変換する。３５〜３
７は出力回路である。なお、Ｄ／Ａ変換回路３２〜３４
及び出力回路３５〜３７を増やすことで、アナログ出力
チャンネルを増やすことができる。

【００２４】次に動作について説明する。図１におい
て、ＡＣ／ＡＣレベル変換回路２２で変圧器１８，１９
及び変流器２０、２１の出力信号をＡ／Ｄ変換回路２６
で計測するのに適切な入力信号Ｖ₁₂、Ｖ₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃
に増幅変換する。制御手段２３が次のサンプリングのタ
イミングにおいてホールド信号２３ａを出すことによ
り、サンプルアンドホールド回路２４が入力信号Ｖ_1
2 、Ｖ₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ を、例えば１サイクル当たり６４
回サンプリング計測してホールドする。このサンプリン
グ計測は入力信号の１サイクル、即ち一波長において、
等間隔に例えば６４回行われ、その結果を順次入力信号
記憶手段２７に記憶する。セレクタ回路２５では制御手
段２３からの選択信号２３ｂにより入力信号Ｖ_{1 2} 、Ｖ
₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ をのうちいずれかの一回路に対応する入
力信号を選択し、Ａ／Ｄ変換回路２６へ出力する。

【００２５】Ａ／Ｄ変換回路２６では制御手段２３から
のＡ／Ｄ変換開始信号２３ｃによりＡ／Ｄ変換を開始
し、Ａ／Ｄ変換が終了したらＡ／Ｄ変換終了信号２６ａ
を制御手段２３へ返す。Ａ／Ｄ変換された入力信号は、
制御手段２３のデータ読み込み信号２３ｄにより入力信
号記憶手段２７に記憶される。同様にして、サンプルア
ンドホールド回路２４に保持された入力信号をすべてＡ
／Ｄ変換して、入力信号記憶手段２７に記憶させる。

【００２６】入力信号記憶手段２７に記憶された入力信
号のＡ／Ｄ変換値は、制御手段２３からの演算開始信号
２３ｅにより高調波演算手段２８に入力される。高調波
演算手段２８ではフーリエ変換の演算を行って、高調波
の各次数のスペクトル値を算出する。高調波演算手段２
８において高調波演算が終了すると、制御手段２３へ演
算終了信号２８ａを出力する。制御手段２３で演算終了
信号２８ａを認識することにより、一連の高調波の計測
を終了する。なお、高調波の次数のスペクトル値を検出
する方法は、フーリエ変換に限定することなく他の方法
であっても同様に適用することができる。

【００２７】高調波演算手段２８において算出された高
調波の各次数のスペクトル値は高調波データ記憶手段２
９に記憶されると共に、表示手段３１に表示される。表
示方法については、各次数のスペクトル値を選択表示す
るとか、複数の表示手段により各次数毎に表示する等の
構成にしてもよい。また、高調波演算手段２８において
算出された高調波の各次数のスペクトル値は、各次数に
対応したＤ／Ａ変換回路３２〜３４でアナログ信号に変
換される。そして、出力回路３５〜３７において、例え
ば計器標準信号である直流のＤＣ４ｍＡ〜２０ｍＡの電
流信号に変換して、外部機器の記録計やコンピュータに
入力され、高調波のトレンドの記録や監視に使用され
る。この場合、Ｄ／Ａ変換回路３２〜３４及び出力回路
３５〜３７を増設することにより、アナログ出力チャン
ネルを増やすことができるので、種々の用途に利用する
ことができる。また、高調波演算手段２８のデジタル出
力をアナログ値に変換しないで、デジタル値として利用
することもできる。

【００２８】次に、入力電圧が過大になりＡ／Ｄ変換さ
れた値が、予め決められた飽和値を超えた飽和状態にな
った場合の処理について図２のフローチャートで説明す
る。図１及び図２において、まず電圧信号Ｖ₁₂を計測す
る（ステップＳ₁ ）。その結果が上限値の飽和値を超え
ているか飽和状態を判定する（ステップＳ₂ ）。超え
ていない場合は、次に電圧信号Ｖ₂₃を計測する（ステッ
プＳ₃ ）。その結果が飽和値を超えた飽和状態であるか
を判定する（ステップＳ₄ ）。超えていない場合は、次
に電流信号Ｉ₁ を計測する（ステップＳ₅ ）、その結果
が飽和値を超えた飽和状態であるかを判定する（ステッ
プＳ₆ ）。超えていない場合は、次に電流信号Ｉ₃ を計
測する（ステップＳ₇ ）。その結果が飽和値を超えた飽
和状態かを判定する（ステップＳ₈ ）。

【００２９】入力信号の電圧信号Ｖ₁₂、Ｖ₂₃及び電流信
号Ｉ₁ 、Ｉ₃ の計測が終了し、しかも各入力信号が飽和
状態でない場合は、各計測値が入力信号記憶手段２７に
記憶される。そして、サンプリング計測の回数を「１」
加算し、かつ６４回実行したかを判定する（ステップＳ
₉ ）。６４回のサンプリング計測を実行していない場合
は、次の計測サンプリングに戻る。６４回のサンプリン
グ計測を実行した場合は、高調波演算手段２８において
入力信号記憶手段２７に記憶された計測データをもとに
高調波の演算を行うと共に、算出された高調波の各次数
のスペクトル値を高調波データ記憶手段２９に記憶する
（ステップＳ₁₀）。さらに、算出された高調波の各次数
のスペクトル値は、表示手段３１及びＤ／Ａ変換回路３
２〜３４に出力される（ステップＳ₁₁）。

【００３０】入力信号の電圧信号Ｖ₁₂電圧信号Ｖ₂₃、電
流信号Ｉ₁ 及び電流信号Ｉ₃ の計測値のいずれかが飽和
状態にある場合は、そのサンプリング計測の計測値は採
用しない。即ち、今回の１サイクルでサンプリング計測
の値は採用しない。即ち、今回の１サイクルでサンプリ
ング計測した計測値による高調波の演算は実行しない
（ステップＳ₁₂）。そして、前回の計測サイクルにおけ
る計測値を使用して高調波演算手段２８で演算して算出
された高調波の各次数のスペクトル値を、高調波データ
記憶手段２９から読み出して出力する（ステップ
Ｓ₁₃）。

【００３１】今回の１サイクルでサンプリング計測した
計測値による演算を実行しなかった場合に出力する演算
値は、前回の計測サイクルで算出された高調波の各次数
のスペクトル値の他に次の演算値を採用してもよい。即
ち、前々回の高調波の演算結果とか、複数回分の平均値
とか、装置の製作時において所定値を設定するとか、予
め決定された値を演算値として出力する。

【００３２】以上のように、計測対象回路の電圧、電流
等の高調波を計測しようとする対象の計測値が、モータ
の起動電流等のように極端に大きくなって設定値を超え
た場合には、今回の１サイクル分の高調波の計測をしな
いで前回の計測サイクルで、演算して算出した１サイク
ル分の高調波の各次数のスペクトル値を出力するため、
高調波の計測値が大きな値になって記録計に記録された
り、警報を出したりするのを防止することができる。ま
た、入力信号Ｖ₁₂、Ｖ₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ の計測値の飽和状
態を、マイコンの一機能を形成する高調波演算手段２８
により実現することにより、飽和状態の検出手段をコン
パクトに形成することができる。

【００３３】実施の形態２．図３は実施の形態２の構成
を示すブロック図である。図３において、８〜２２、２
４〜２７、２９〜３７は実施の形態１のものと同様のも
のである。３８は全体の制御を行う制御手段で、ホール
ド信号３８ａ、選択信号３８ｂ、Ａ／Ｄ変換開始信号３
８ｃ及びデータ読み込み信号３８ｄが出力され、Ａ／Ｄ
変換終了信号２６ａ及び周波数設定信号３０ａが入力さ
れる。さらに、制御手段３８はＡ／Ｄ変換終了信号２６
ａを受けると、データ読み込み信号３８ｄを出して入力
信号記憶手段２７からＡ／Ｄ変換された入力信号をもと
に、高調波の各次数のスペクトル値を演算する。この場
合、制御手段３８は今回の１サイクルにおけるサンプリ
ングの計測値が予め決定された設定値を超えた飽和状態
のとき、前回の１サイクルにおけるサンプリングの計測
値による高調波の演算結果を演算値として出力する。

【００３４】上記構成において、制御手段３８が実施の
形態１の高調波演算手段２８と同様の機能を有するの
で、入力電圧が過大になりＡ／Ｄ変換された値が、予め
決定された飽和値を超えた飽和状態になった場合の処理
は、実施の形態１の図２で示したフローチャートと同様
である。なお、今回の１サイクルでサンプリング計測し
た計測値による演算を実行しなかった場合に出力する値
は、前回の計測サイクルで算出された高調波の各次数の
スペクトル値の他に次の演算値を採用してもよい。即
ち、前々回の高調波の演算結果とか、複数回分の平均値
とか、装置の製作時において所定値を設定するとか、所
定の手続きにより決定した値を演算値として出力する。

【００３５】以上のように、計測対象回路の電圧、電流
等の高調波を計測しようとする対象の計測値が、モータ
の起動電流等のように極端に大きくなって設定値を超え
た場合には、今回の１サイクル分の高調波の計測をしな
いで前回の計測サイクルで、演算して算出した１サイク
ル分の高調波の各次数のスペクトル値を出力するため、
高調波の計測値が大きな値になって記録計に記録された
り、警報を出したりするのを防止することができる。

【００３６】実施の形態３．図４は実施の形態３の処理
を示すフローチャートである。なお、構成は実施の形態
１の図１と同様である。図１及び図４において、まず、
入力信号の電圧信号Ｖ₁₂を計測して入力信号記憶手段２
７に記憶する（ステップＳ₁ ）、続いて、電圧信号Ｖ_2
3 （ステップＳ₂ ）、電流信号Ｉ₁ （ステップＳ₃ ）及
び電流信号Ｉ₃ （ステップＳ₄ ）を計測して、それぞれ
入力信号記憶手段２７に記憶する。そして、サンプリン
グ計測の回数を「１」加算し、かつ６４回実行したかど
うかを判定する（ステップＳ₅ ）。

【００３７】サンプリング計測が６４回行われていない
場合（ステップＳ₅ ）は、次のサンプリング計測に戻る
（ステップＳ₁ ）。６４回のサンプリング計測を実行し
た場合（ステップＳ₅ ）は、その結果が上限値を超えた
飽和状態にあるかのチェックを行う（ステップＳ₆ ）。
そして、その結果を判定する（ステップＳ₇ ）。飽和状
態でない場合は、高調波演算手段２８が入力信号記憶手
段２７に記憶された計測データをもとに高調波の演算を
行うと共に、算出された高調波の各次数のスペクトル値
を高調波データ記憶手段２９に記憶する（ステップＳ
₈ ）。さらに、算出された高調波の各次数のスペクトル
値は、表示手段３１及びＤ／Ａ変換回路３２〜３４に出
力される（ステップＳ₉ ）。

【００３８】入力信号の電圧信号Ｖ₁₂、電圧信号Ｖ₂₃、
電流信号Ｉ₁ 、及び電流信号Ｉ₃ の各計測値のいずれか
が飽和状態にある場合は、そのサンプリング計測の計測
値は採用しない。即ち、今回の１サイクルでサンプリン
グ計測した計測値による高調波の演算は実行しない（ス
テップＳ₁₀）。そして、前回の計測サイクルにおける計
測値を使用して高調波演算手段２８で演算して算出され
た高調波の各次数のスペクトル値を、高調波データ記憶
手段２９から読み出して出力する（ステップＳ₁₁）。

【００３９】今回の１サイクルでサンプリング計測した
計測値による演算を実行しなかった場合に出力する値
は、前回の計測サイクルで算出された高調波の各次数の
スペクトル値の他に次の値を演算値として採用してもよ
い。即ち、前々回の高調波の演算結果とか、複数回分の
平均値とか、装置の製作時において所定値を設定すると
か、所定の手続きにより決定した所定値を出力する。

【００４０】以上のように、計測対象回路の電圧、電流
等の高調波を計測しようとする対象の計測値が、モータ
の起動電流等のように極端に大きくなって設定値を超え
た場合には、今回の１サイクル分の高調波の計測をしな
いで前回の計測サイクルで、演算して算出した１サイク
ル分の高調波の各次数のスペクトル値を出力するため、
高調波の計測値が大きな値になって記録計に記録された
り、警報を出したりするのを防止することができる。

【００４１】また、１サイクル分の計測、即ち６４回の
サンプリング計測が終わってから、計測対象回路の電
圧、電流等の計測値のいずれかが、モータの起動電流の
ように極端に大きくなって飽和状態にあるかどうかを一
括して判定するので、演算処理の時間を短縮することが
できる。

【００４２】実施の形態４．図５は実施の形態４の処理
を示すフローチャートである。なお、構成は実施の形態
１の図１と同様である。図１及び図５において、まず、
入力信号の電圧信号Ｖ₁₂を計測して入力信号記憶手段２
７に記憶する（ステップＳ₁ ）、続いて、電圧信号Ｖ_2
3 （ステップＳ₂ ）、電流信号Ｉ₁ （ステップＳ₃ ）及
び電流信号Ｉ₃ （ステップＳ₄ ）を計測して、それぞれ
入力信号記憶手段２７に記憶する。そして、サンプリン
グ計測の回数を「１」加算し、かつ６４回実行したかど
うかを判定する（ステップＳ₅ ）。

【００４３】サンプリング計測が６４回行われていない
場合（ステップＳ₅ ）は、次のサンプリング計測に戻る
（ステップＳ₁ ）。６４回のサンプリング計測を実行し
た場合は、その結果が設定値よりも小さいか、即ち、計
測値が定められた設定値以下かどうかのチェックを行う
（ステップＳ₆ ）。計測した値が設定された設定値以上
の場合は、高調波演算手段２８において入力信号記憶手
段２７に記憶された計測データをもとに高調波の演算を
行うと共に、算出された高調波の各次数のスペクトル値
を高調波データ記憶手段２９に記憶する（ステップＳ
₈ ）。さらに、算出された高調波の各次数のスペクトル
値は、表示手段３１及びＤ／Ａ変換回路３２〜３４に出
力される（ステップＳ₉ ）。

【００４４】入力信号の電圧信号Ｖ₁₂、電圧信号Ｖ₂₃、
電流信号Ｉ₁ 、及び電流信号Ｉ₃ のすべての計測値が、
軽負荷時等における下限値の設定値以下の場合は、今回
の１サイクルでサンプリング計測した計測値は採用しな
い。即ち、今回の１サイクルでサンプリング計測した計
測値による高調波の演算は実行しない（ステップＳ₁₀）
で、前回分出力を継続して高調波「０」を出力する（ス
テップＳ₁₁）。

【００４５】以上のように、計測対象回路の電圧、電流
等の高調波を計測しようとする対象の計測値が、軽負荷
時等における下限値の設定値以下の場合には、今回の１
サイクル分の高調波の計測をしないで、前回の計測サイ
クルで演算して算出した１サイクル分の高調波の各次数
のスペクトル値を出力するため、高調波の計測値が大き
な値になって記録計に記録されたり、警報を出したりす
るのを防止することができる。

【００４６】また、１サイクル分の計測、即ち６４回の
サンプリング計測が終わってから、計測対象回路の電
圧、電流等の計測値のすべてが、軽負荷時における下限
値の設定値以下であるかどうかを一括して判定するの
で、演算処理の時間を短縮することができる。

【００４７】実施の形態５．図６は実施の形態５の構成
を示すブロック図である。図６において、８〜３７は実
施の形態１のものと同様のものである。３９は計測対象
回路が軽負荷になった場合に高調波の演算を実行しない
下限値となる設定値を設定する下限値設定手段で、入力
信号の電圧信号Ｖ₁₂、Ｖ_{2 3} 及び電流信号Ｉ₁ 、Ｉ₃ の
各計測値の下限値を任意に設定できる。

【００４８】次に動作について説明する。高調波演算手
段２８は図４のステップＳ₆ において、下限値設定手段
３９で設定された設定値と各入力信号の計測値とを比較
する。そして、各計測値の全てが設定値以下の場合は、
今回の１サイクルでサンプリング計測した計測値は採用
しない。なお、下限値となる設定値を設定して各計測値
と比較する以外は、実施の形態４と同様の動作を行う。

【００４９】以上のように、下限値設定手段を設けて下
限値となる設定値を設定するように構成したので、入力
信号の下限値を使用条件に応じて任意に設定することが
できる。

【００５０】実施の形態６．図７は実施の形態６の構成
を示すブロック図である。図７において、８〜２２、２
４〜３７は実施の形態１ものと同様のものである。４０
はコンパレータで、セレクタ回路２５から出力される電
圧信号Ｖ₁₂、Ｖ₂₃及び電流信号Ｉ₁ 、Ｉ₃ の入力信号と
設定値とを比較する。設定値はモータの起動電流等でＡ
／Ｄ変換回路２６が飽和状態にならないＡ／Ｄ変換可能
な上限の入力信号を最大入力信号とし、軽負荷時等にお
ける下限の入力信号を最小入力信号とする。そして、コ
ンパレータ４０への入力信号が最大入力信号を超えたと
き、又は最小入力信号以下のときに計測不能指令信号４
０ａを出力する。４１は全体の制御を行う制御手段で、
ホールド信号４１ａ、選択信号４１ｂ、Ａ／Ｄ変換開始
信号４１ｃ、データ読み込み信号４１ｄ及び演算開始信
号４１ｅが出力され、Ａ／Ｄ変換信号２６ａ、演算終了
信号２８ａ、周波数設定信号３０ａ及び計測不能指令信
号４０ａが入力される。

【００５１】次に動作について説明する。図７におい
て、制御手段４１からの選択信号４１ｂにより入力信号
Ｖ₁₂、Ｖ₂₃、Ｉ₁ 、Ｉ₃ のうちいずれかの一回路に対応
する入力信号が選択されて、コンパレータ４０へ入力さ
れる。コンパレータ４０では入力された入力信号が、設
定値の最大入力信号を超えているか又は最小入力信号以
下のときに計測不能指令信号４０ａを制御手段４１に出
力する。計測不能指令信号４０ａを受け取った制御手段
４１では、該当する今回の１サイクル分の高調波の演算
を実行しない。そして、前回の１サイクルにおける計測
値を使用して、高調波演算手段２８で演算により算出し
た高調波の各次数のスペクトル値を演算値として、高調
波データ記憶手段２９から読み出して表示手段３１及び
Ｄ／Ａ変換回路３２〜３４へ出力する。

【００５２】以上のように、計測対象の回路の電圧、電
流等の入力信号と最大入力信号及び最小入力信号の各設
定値とをコンパレータで比較し、入力信号が最大入力信
号を超えたとき、又は最小入力信号以下のときには、今
回の１サイクル分の高調波演算を実行しないで、前回の
計測サイクルで演算した高調波の各次数のスペクトル値
を演算値として出力するので、高調波の計測値が大きな
値になって記録計に記録されたり、警報を出すのを防止
することができる。

【００５３】上記構成のように、Ａ／Ｄ変換回路２６に
入力される入力信号をチェックするものであっても、実
施の形態１及び実施の形態３から実施の形態５に記載し
たように高調波演算手段２８において入力信号をチェッ
クするものであっても、同様の機能を果たすことができ
る。

【００５４】実施の形態７．図８は実施の形態７の構成
を示すブロック図、図９は図８の要部を示すブロック図
である。図８及び図９において、８〜２２、２４〜３７
は実施の形態１のものと同様のものである。４２は計測
対象回路の周波数の逆数、即ち１サイクルの周期を計測
して後述の制御手段５０へ出力する周期計測回路で、後
述の４３〜４９で構成されている。

【００５５】４３は入力端子で、ＡＣ／ＡＣレベル変換
回路２２から出力された図１０（ａ）に示す電圧信号Ｖ
₁₂の正弦波信号４３ａが入力される。４４は波形整形回
路で、電圧信号Ｖ₁₂を半波整流して図１０（ｂ）に示す
ように矩形波信号４４ａを出力する。４５はフリップフ
ロップ回路で、図（ｃ）に示すように矩形波信号４４ａ
の例えば最初の立ち上がりで動作し、次の立ち上がりで
出力が反転する矩形波信号４５ａを出力する。４６は発
振回路で、図１０（ｄ）に示すように例えば１．９２Ｍ
Ｈｚで発振した周波数の発振波信号４６ａを出力する。
４７はアンドゲートで、矩形波信号４５ａが高レベルの
ときゲートが開状態になり、発振波信号４６ａを通過さ
せる。従って、アンドゲート４７の出力波形は図１０
（ｅ）に示すような矩形波列４７ａとなる。４８はカウ
ンタ回路で、矩形波列４７ａの矩形波数を計数し、計数
信号４８ａを出力する。４９は割込信号４９ａを出力す
る割込タイマ回路で、プリセッタブル減算カウンタで構
成されている。

【００５６】５０は全体の制御を行う制御手段で、ホー
ルド信号５０ａ、選択信号５０ｂ、Ａ／Ｄ変換開始信号
５０ｃ、データ読み込み信号５０ｄ、演算開始信号５０
ｅ及び割込設定信号５０ｆが出力され、Ａ／Ｄ変換終了
信号２６ａ、演算終了信号２８ａ、矩形波信号４５ａ、
計数信号４８ａ及び割込信号４９ａが入力される。

【００５７】次に動作について説明する。図８〜図１０
において、入力端子４３から電圧信号Ｖ₁₂の正弦波信号
４３ａが入力されると、波形整形回路４４で波形整形さ
れて矩形波信号４４ａが出力される。さらに、フリップ
フロップ回路４５で矩形波信号４５ａとされて、アンド
ゲート４７及び制御手段５０へ入力される。一方、発振
回路４６で発振された発振波信号４６ａはアンドゲート
４７及び割込タイマ回路４９へ入力される。アンドゲー
ト４７に入力された発振波信号４６ａは、矩形波信号４
５ａが高レベルのときのみ通過して矩形波列４７ａとし
て出力される。そして、カウンタ回路４８において矩形
波列４７ａの矩形波数を計数されて、計数信号４８ａが
制御手段５０へ出力される。

【００５８】制御手段５０では矩形波信号４５ａが入力
されると、矩形波信号４５ａの立ち上がりを検出するこ
とにより、カウンタ回路４８が矩形波列４７ａの矩形波
数の計数を完了したことを認識する。制御手段５０が計
数の完了を認識すると、カウンタ回路４８が計数した矩
形波数を計数信号４８ａとして読み取る。計数信号４８
ａは、例えば発振回路４６の発振周波数を１．９２ＭＨ
ｚとし、電圧信号Ｖ₁₂の周波数を５０Ｈｚとすれば、１
サイクルの間のカウンタ回路４８の計数値として、Ａ＝
１．９２ＭＨｚ／５０Ｈｚ＝３８，４００となる。そこ
で、１サイクル当たり６４回のサンプリング計測を実行
すると、Ａの値を６４で除算すると、Ｂ＝Ａ／６４＝３
８，４００／６４＝６００となる。そして、このＢ＝６
００の値から「１」を減じた値を割込タイマ回路４９に
設定する。

【００５９】割込タイマ回路４９は、Ａ＝６００から
「１」を減じた「５９９」を初期値として、それ以降の
発振回路４６の発振波信号４６ａの発振波数を減算計数
し、計数値が「０」になると割込信号４９ａを制御手段
５０へ出力する。制御手段５０は割込信号４９ａを受け
てサンプリング計測を実行する。

【００６０】なお、電圧信号Ｖ₁₂の周波数を６０Ｈｚと
した場合には、１サイクルの間のカウンタ回路４８の計
数値は、Ａ＝１．９２ＭＨｚ／６０Ｈｚ＝３２，０００
となる。１サイクル当たり６４回のサンプリング計測を
実行すると、Ｂ＝３２，０００／６４＝５００となる。
この値から「１」を減じた値である「４９９」を割込タ
イマ回路４９にプリセットすることにより、サンプリン
グ計測を１サイクル当たり６４回の均等な時間間隔で実
行できる。

【００６１】以上のように、１サイクル当たりのカウン
タ回路４８の計数値を１／６４にした値で割込タイマ回
路４９の初期値をプリセットするので、サンプリング計
測を１サイクル当たり６４回の均等な時間間隔で実行す
ることができる。

【００６２】割込タイマ回路４９により６４回のサンプ
リング計測のラッチ指令を発生するタイミングを決定す
ることができるので、入力信号の周波数に応じて高調波
の計測を行うことができるため、高調波の検出精度を向
上させることができる。特に、計測対象回路８の周波数
変動が発生するときに有効に作用する。

【００６３】なお、上記においては５０Ｈｚ及び６０Ｈ
ｚに適用した場合について説明したが、例えば、４５Ｈ
ｚとか５５Ｈｚとか、その他の任意の周波数において
も、例えば上記のように必ず１サイクル当たり６４回の
均等な時間間隔でサンプリング計測を実行することがで
きる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、入力信号の今
回の計測値が予め決定された設定値を超えたとき、予め
決定された演算値を出力するようにしたことにより、入
力信号が設定値を超えて高調波の計測値が大きな値にな
って記録されたり、警報が発せられたりするのを防止す
ることができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、入力信号の今回
の計測値が予め決定された設定値を超えたとき、１サイ
クル前の入力信号の計測値による高調波の演算結果の値
を出力することにより、入力信号が設定値を超えて高調
波の計測値が大きな値になって記録されたり、警報が発
せられたりするのを防止することができる。

【００６６】請求項３の発明によれば、入力信号の今回
の１サイクルにおけるサンプリングの計測値が予め決定
された設定値を超えたとき、予め決定された演算値を出
力することにより、入力信号が設定値を超えて高調波の
計測値が大きな値になって記録されたり、警報が発せら
れたりするのを防止することができる。

【００６７】請求項４の発明によれば、入力信号の今回
の１サイクル分におけるサンプリングの各計測値のうち
少なくとも一つの計測値が予め決定された設定値を超え
たとき、予め決定された演算値を出力することにより、
入力信号が設定値を超えて高調波の計測値が大きな値に
なって記録されたり、警報が発せられるのを防止するこ
とができる。

【００６８】請求項５の発明によれば、入力信号の今回
の１サイクル分における各計測値のすべてが予め決定さ
れた設定値以下であるとき、予め決定された演算値を出
力することにより、入力信号のすべてが設定値以下で高
調波の計測値が大きな値になって記録されたり、警報を
発するのを防止することができる。

【００６９】請求項６の発明によれば、予め決定された
演算値を前回の１サイクルにおけるサンプリング計測で
の高調波の演算結果の値としたことにより、前回の高調
波の値を引き続き継続して出力するので、構成を容易に
することができる。

【００７０】請求項７の発明によれば、入力信号の第１
の周波数の１サイクル分に対応した第１の周波数より高
い第２の周波数の計数値から初期値を算出して割込タイ
マ回路に設定し、割込タイマ回路から出力される割込信
号によりサンプリングを実行するので、サンプリング計
測を均等な時間間隔で実行できるため、計測誤差を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 図１の動作を示すフローチャートである。

【図３】 この発明の実施の形態２の構成を示すブロッ
ク図である。

【図４】 この発明の実施の形態３の動作を示すフロー
チャートである。

【図５】 この発明の実施の形態４の動作を示すフロー
チャートである。

【図６】 この発明の実施の形態５の構成を示すブロッ
ク図である。

【図７】 この発明の実施の形態６の構成を示すブロッ
ク図である。

【図８】 この発明の実施の形態７の構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】 図８の要部を示すブロック図である。

【図１０】 図８の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【図１１】 高調波を含む信号波形を示す説明図であ
る。

【図１２】 入力信号の飽和状態を示す説明図である。

【図１３】 入力信号が軽負荷時等で小さい状態を示す
説明図である。

【符号の説明】

８ 計測対象回路、２７ 入力信号記憶手段、 ２８
高調波演算手段。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象回路の電気量を入力信号とし、
   上記入力信号に基づいて高調波を演算して出力する高調
   波計測方法において、上記入力信号の今回の計測値が予
   め決定された設定値を超えたとき、予め決定された演算
   値を出力するようにしたことを特徴とする高調波計測方
   法。
2. 【請求項２】 演算値は１サイクル前の入力信号の計測
   値による高調波の演算結果の値であることを特徴とする
   請求項１に記載の高調波計測方法。
3. 【請求項３】 計測対象回路の電気量を入力信号とし、
   上記入力信号の高調波を演算して出力するようにした高
   調波計測装置において、上記入力信号を１サイクル毎に
   所定の回数サンプリング計測して、計測した計測値を入
   力信号記憶手段に記憶させ、今回の１サイクルにおける
   上記サンプリングの計測値が予め決定された設定値を超
   えたとき、予め決定された演算値を出力する高調波演算
   手段を備えたことを特徴とする高調波計測装置。
4. 【請求項４】 計測対象回路の電気量を入力信号とし、
   上記入力信号の高調波を演算して出力するようにした高
   調波計測装置において、上記入力信号を１サイクル毎に
   所定の回数サンプリング計測して、１サイクル分の計測
   値を入力信号記憶手段に記憶させ、今回の１サイクルに
   おける上記サンプリングの各計測値のうち少なくとも一
   つの計測値が予め決定された設定値を超えたとき、予め
   決定された演算値を出力する高調波演算手段を備えたこ
   とを特徴とする高調波計測装置。
5. 【請求項５】 計測対象回路の電気量を入力信号とし、
   上記入力信号の高調波を演算して出力するようにした高
   調波計測装置において、上記入力信号を１サイクル毎に
   所定の回数サンプリング計測して、１サイクル分の計測
   値を入力信号記憶手段に記憶させ、今回の１サイクルに
   おける上記各計測値の全てが予め決定された設定値以下
   であるとき、予め決定された演算値を出力する高調波演
   算手段を備えたことを特徴とする高調波計測装置。
6. 【請求項６】 演算値は前回の１サイクルにおけるサン
   プリング計測での計測値による高調波の演算結果の値で
   あることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか
   一項に記載の高調波計測装置。
7. 【請求項７】 入力信号の第１の周波数に同期した矩形
   波を作成する波形整形回路と、上記第１の周波数より高
   い第２の周波数を発振する発振回路と、上記第１の周波
   数の１サイクル分に対応した上記発振回路の発振波形の
   計数値を、上記第１の周波数の１サイクル当たりのサン
   プリング回数で除算した値から１を減じた値を初期値と
   し、上記初期値から上記発振回路の発振波形を減算計数
   し、計数値が０になると割り込み信号を出力する割り込
   みタイマとを備え、上記割り込みタイマに上記初期値を
   設定し、割り込みタイマから出力される割り込み信号に
   よりサンプリングを実行するようにしたことを特徴とす
   る請求項３から請求項６のいずれか一項記載の高調波計
   測装置。