JPH1038935A - 高調波分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高調波の測定分析を連続的かつ簡単に行うこ
とが可能な高調波分析装置を提供する。 【解決手段】 電圧，電流波形を取り込んでサンプリン
グを行う入力チャネル毎に、２つのデータ格納領域を設
け、ＤＭＡコントローラによって、一方のデータ格納領
域に入力チャネルからのデジタルデータを転送させ（11
0,120）、データ格納領域に１秒間分のデータが取り込ま
れると（130ーY）、ＤＭＡコントローラがデータ転送する
エリアを他方のデータ格納領域に切り換え（140）、高調
波の実効値を算出する高調波分析処理を起動する(150)
。これによりサンプリングしたデータの蓄積と、蓄積
されたデータの解析とが並列に行われ、しかも蓄積用と
解析用とでのデータ格納領域が１秒毎に交互に切り換え
られるため、連続的にデータを取り込んで、そのデータ
に基づいて連続的な分析結果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力の送電線
に重畳される高調波を測定分析する高調波分析装置に関
し、特に電気鉄道用の送電線での測定に適した高調波分
析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気鉄道車両では、主電動機とし
て誘導電動機が使用され、可変電圧・可変周波数（ＶＶ
ＶＦ：Variable Voltage, Variable Frequency）制御に
よって、これを駆動するようにされている。

【０００３】そして、電気鉄道車両には、誘導電動機駆
動用の可変電圧・可変周波数の交流電力を発生させるた
めに、電車線を介して供給される２５ＫＶの交流を直流
に変換するＰＷＭコンバータと、ＰＷＭコンバータによ
り得られた直流電力を所望電圧，所望周波数の交流に再
変換するＰＷＭインバータとが備えられている。

【０００４】ところで、ＰＷＭコンバータ，及びＰＷＭ
インバータは、ＧＴＯサイリスタ等のスイッチング素子
を用いて構成され電流を断続制御するため、その動作時
にノイズ（高調波）を発生させる。この高調波は、電車
線を介して伝送され、き電設備や電気鉄道用変電所にお
いて継電器等の機器を誤動作させたり発熱させたり、ま
た送電線に接続された力率改善用コンデンサを破壊した
りして、いわゆる高調波障害を引き起こす原因となる。

【０００５】このような高調波発生の実体を把握して的
確な対策等を施すために、送電線に重畳される高調波を
測定分析する必要があり、従来より、送電線の電圧，電
流波形を、基本波で１〜数個分だけ、１波当り１２８な
いし５１２サンプリング（Ａ／Ｄ変換）してメモリに蓄
積した後、サンプリングしたデータを用いて高速フーリ
エ変換（ＦＦＴ）を行うことにより高調波の実効値を求
め、更に実効値から高調波の歪率等を算出した後、これ
ら高調波の実効値や歪率の演算結果をプリントアウトす
る装置（例えば日新電機製、型番ＨＷＡ−１００形）が
知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置で
は、電圧，電流波形をサンプリングした後、演算処理、
プリントアウト処理を順次行っているため、次の測定を
開始するまでに少なくとも１分の時間間隔を要し、連続
的な測定を行うことができなかった。

【０００７】その結果、ノッチの切換や車両の移動によ
るき電距離の変化によって、運転状態に適した交流電力
の電圧・電流がめまぐるしく変化し、これに応じてＰＷ
Ｍコンバータのスイッチングタイミングが変化すること
により、高調波の発生状態が秒単位程度の短時間で著し
く変化する電気鉄道負荷の測定分析を行った場合、演算
処理やプリントアウト中に発生した有害な高調波を見落
としてしまうなど、その測定分析結果から高調波の発生
傾向を正確に把握することができないという問題があっ
た。

【０００８】そこで、従来は、電圧，電流波形を予め磁
気テープ等にアナログ的に記録し、小刻みにテープを再
生と分析装置の起動とを行うことにより、連続的なデー
タを得ることも行われていたが、この場合、測定分析に
大変な手間を要するという問題があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するために、
高調波の測定分析を連続的かつ簡単に行うことが可能な
高調波分析装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた本発明の請求項１に記載の高
調波分析装置では、ＡＤ変換器が、交流電力を送電する
電線の電圧，電流波形を、所定の変換タイミング毎にサ
ンプリングしてデジタルデータに変換し、このデジタル
データをデータ転送手段が、第１の記憶手段のデータ格
納領域に順次転送して蓄積する。

【００１１】そして、データ格納領域に所定数のデジタ
ルデータが蓄積されると、演算手段が、この蓄積された
所定数のデジタルデータに基づき、所定次数の高調波の
大きさを求める分析処理を実行し、その演算結果を第２
の記憶手段に格納する。このとき、データ転送手段は、
演算手段が使用中のものとは異なるデータ格納領域に、
所定の変換タイミング毎に、ＡＤ変換器が生成するデジ
タルデータを格納し続けており、即ち、データ転送手段
と演算手段とは並列に処理を実行する。

【００１２】そして、演算手段が処理を終了すると演算
結果が第２の記憶手段に格納され、使用していたデータ
格納領域は空になるので、データ転送手段によるデジタ
ルデータの蓄積に再使用することが可能になる。従っ
て、本発明の高調波分析装置によれば、分析処理を実行
する際に、電線の電圧，電流波形をサンプリングする動
作を中断することなく、連続的にデータを収集して分析
処理を行うことができる。

【００１３】なお、第２の記憶手段に格納された分析結
果は、外部に出力するようにしてもよいし、別の演算装
置を設けて、更なる演算処理を施すようにしてもよい。
次に、請求項２に記載の高調波分析装置では、ＡＤ変換
器，第１及び第２の記憶手段，演算手段は、共通の内部
バスを介して互いに接続されていると共に、上記データ
転送手段は、上記ＡＤ変換器が生成するデジタルデータ
を、上記メモリへＤＭＡ転送するＤＭＡ制御手段からな
る。そして、バス調停手段が、ＤＭＡ制御手段によるＤ
ＭＡ転送の間、演算手段の処理を中断させＤＭＡ制御手
段に内部バスを占有させる。

【００１４】つまり、内部バスを共用しているので、デ
ータ転送手段と演算手段とが同時に内部バスを使用する
ことができないが、データ転送手段により所定の変換タ
イミング毎に行われるＤＭＡ転送では、１回の転送当り
にバスを占有する期間が短いため、それ以外の殆どの期
間は、演算手段により使用されることになる。

【００１５】従って、本発明の高調波分析装置によれ
ば、バスが共有されていても、十分に演算手段の処理時
間を確保しつつ、データ転送手段を並列に実行すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図面と共
に説明する。図１は、実施例の高調波分析装置の全体構
成を表すブロック図である。図１に示すように、本実施
例の高調波分析装置２は、入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して
送電線から電圧波形及び電流波形を取り込み、これら電
圧，電流波形に含まれる基本波及び２〜４９次の高調波
の実効値を求める高調波検出部４，６と、装置の動作状
態や高調波の分析処理結果等を表示するための液晶ディ
スプレイからなる表示部８、及び表示部８の表示内容を
操作するためのキーボード１０を駆動する入出力制御部
１２と、外部機器とのシリアルデータ通信を制御するシ
リアル通信制御部１４と、ＣＰＵ（メインＣＰＵと呼
ぶ）１６ａ，ＲＯＭ１６ｂ，ＲＡＭ１６ｃ，タイマ１６
ｄ等からなる周知のマイクロコンピュータとして構成さ
れ、シリアル通信制御部１４を介して接続されるホスト
コンピュータＨからの指令に従って、指定された期間内
に高調波検出部４，６から得られる高調波の実効値を用
いて各種処理を実行するメイン演算処理部１６と、高調
波検出部４，６、入出力制御部１２、シリアル通信制御
部１４、メイン演算処理部１６を相互に接続するメイン
バス１８とにより構成されている。なお、本実施例で
は、入力端子Ｔ１から電圧波形を、入力端子Ｔ２から電
流波形を取り込むようにされている。

【００１７】図２は、高調波検出部４の構成を表すブロ
ック図である。なお、もう一方の高調波検出部６は、こ
れと全く同じ構成をしているので、ここでは、高調波検
出部４についてのみ説明する。高調波検出部４は、図２
に示すように、入力端子Ｔ１，Ｔ２を介して信号を取り
込むための２つの入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２と、入力
チャネルＣＨ１，ＣＨ２を介して検出された電圧波形及
び電流波形のサンプリングデータに基づいて高調波の実
効値を求めるローカル演算処理部２０と、ローカル演算
処理部２０にて求めた演算値をメイン演算処理部１６へ
供給するために設けられたデュアルポートＲＡＭ（ＤＰ
ＲＡＭ）２２と、入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２、ローカ
ル演算処理部２０、ＤＰＲＡＭ２２を相互に接続するロ
ーカルバス２４と、各入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２から
供給される基準信号Ｗ１，Ｗ２に基づいて後述するタイ
ミング信号ＴＭを生成する信号処理部２６とにより構成
されている。

【００１８】なお、ＤＰＲＡＭ２２は、ローカルバス２
４だけでなくメインバス１８にも接続されており、ロー
カルバス２４の使用状態とは無関係に、メインＣＰＵ１
６ａからのアクセスが可能なようにされている。ここ
で、入力チャネルＣＨ１は、入力端子Ｔ１を介して取り
込まれる信号をインピーダンス変換する入力バッファ２
８と、入力バッファ２８を介して取り込まれた信号を所
定の信号レベルまで増幅する可変増幅器３０と、不必要
な信号成分を除去する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３２
と、タイミング信号ＴＭに応じてＬＰＦ３２からの信号
をサンプリングし、その信号レベルを１２ビットのデジ
タルデータに変換すると共に、ローカル演算処理部２０
にデータの読出を要求する読出要求信号ＤＱ１を出力す
るＡＤ変換器３４とにより構成されている。そして、Ｌ
ＰＦ３２の出力が基準信号Ｗ１として信号処理部２６へ
供給され、ＡＤ変換器３４にて生成されたデジタルデー
タは、ローカルバス２４を介してローカル演算処理部２
０に供給されるようにされている。

【００１９】一方、入力チャネルＣＨ２は、入力チャネ
ルＣＨ１と全く同様に構成されており、入力端子Ｔ２か
ら信号を取り込んで、読出要求信号ＤＱ２及び基準信号
Ｗ２を出力するようにされている。また、信号処理部２
６は、基準信号Ｗ１，Ｗ２のいずれかを選択するセレク
タ３６と、セレクタ３６からの供給される基準信号Ｗｉ
（ｉ＝１又は２）の周波数を測定する周波数測定回路４
４と、同じくセレクタ３６から供給される基準信号Ｗｉ
の周波数を逓倍（本実施例では１２８倍）するＰＬＬ回
路３８と、逓倍された信号に基づき、内部タイミング信
号ＩＴＭを生成するタイミング生成回路４０と、内部タ
イミング信号ＩＴＭ、及びクロック入力端子ＣＩから入
力される外部タイミング信号ＥＴＭのいずれかを各入力
チャネルＣＨ１，ＣＨ２のＡＤ変換器３４及びクロック
出力端子ＣＯに供給するセレクタ４２とにより構成され
ている。

【００２０】つまり、信号処理部２６では、基準信号Ｗ
ｉの周波数を測定してその測定値ＦＱをローカル演算処
理部２０に供給すると共に、基準信号Ｗｉの基本波（本
実施例では６０Ｈｚ）を例えば１２８サンプリングする
ような内部タイミング信号ＩＴＭを生成するようにされ
ている。

【００２１】また、図１に示すように、一方の高調波検
出部４のクロック出力端子ＣＯが他方の高調波検出部６
のクロック入力端子ＣＩに接続され、高調波検出部６の
クロック出力端子ＣＯが高調波検出部４のクロック入力
端子ＣＩに接続されており、セレクタ４２の設定に応じ
て、各高調波検出部４，６の内部で生成された内部タイ
ミング信号ＩＴＭ、或はクロック入力端子ＣＩを介して
入力される他方の高調波検出部にて生成された外部タイ
ミング信号ＥＴＭのいずれかを、タイミング信号ＴＭと
して用いるか選択することができ、また、内部タイミン
グ信号ＩＴＭを用いる場合には、セレクタ３６の設定に
応じて、いずれの入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２からの基
準信号Ｗ１，Ｗ２に基づいて内部タイミング信号ＩＴＭ
を生成するかを選択することができる。

【００２２】なお、セレクタ３６，４２の設定は、ロー
カル演算処理部２０から出力される図示しない設定信号
によって行われる。次に、ローカル演算処理部２０は、
図２に示すように、高調波検出部４内部の各部を制御す
るとともに各種演算処理を実行するコントローラ４６
と、コンローラが実行する処理手順を示すプログラムが
格納されたＲＯＭ４８と、各入力チャネルＣＨ１，ＣＨ
２から転送されてくるデジタルデータを格納するための
ＲＡＭ５０とを備え、コントローラ４６，ＲＯＭ４８，
ＲＡＭ５０は、ローカルバス２４を介して互いに接続さ
れている。

【００２３】このうちコントローラ４６は、読出要求信
号ＤＱ１に従って、入力チャネルＣＨ１のＡＤ変換器３
４にてサンプリングされたデジタルデータをＲＡＭ５０
に転送するＤＭＡコントローラ４６ａと、読出要求信号
ＤＱ２に従って、入力チャネルＣＨ２のＡＤ変換器３４
にてサンプリングされたデジタルデータをＲＡＭ５０に
転送するＤＭＡコントローラ４６ｂと、ＡＤ変換器３４
やＤＭＡコントローラ４６ａ，４６ｂの設定、及びＲＡ
Ｍ５０に格納されたデジタルデータの解析処理等を実行
するＣＰＵ（以下、ローカルＣＰＵと呼ぶ）４６ｄと、
ＤＭＡコントローラ４６ａ，４６ｂからの要求に応じ
て、ローカルＣＰＵ４６ｄの処理を中断させてローカル
バス２４を解放し、ＤＭＡ転送が終了するとローカルＣ
ＰＵ４６ｄの処理を再開させるといった、いわゆるバス
調停制御を行うバスアービタ４６ｃと、を備えている。

【００２４】そして、周波数測定回路４４からの測定値
ＦＱの入力、及びセレクタ３６，４２への設定信号の出
力は、図示しないＩＯポートを介してＣＰＵ４６ｄが行
うようにされている。またＤＭＡコントローラ４６ａ，
４６ｂには、優先順位があり、同時に読出要求信号ＤＱ
１，ＤＱ２が発生した場合は、常に、入力チャネルＣＨ
１側を制御するＤＭＡコントローラ４６ａを優先するよ
うにされている。なお、本実施例では、コントローラ４
６を、日本電気製の汎用マイクロプロセッサであるＶ５
０を用いて１チップで構成している。

【００２５】ＲＡＭ５０には、図３に示すように、ＤＭ
Ａコントローラ４６ａにより転送される入力チャネルＣ
Ｈ１からのデジタルデータを格納するためのデータ格納
領域Ａ１１，Ａ１２と、ＤＭＡコントローラ４６ｂによ
り転送される入力チャネルＣＨ２からのデジタルデータ
を格納するためのデータ格納領域Ａ２１，Ａ２２と、Ｃ
ＰＵ４６ｄが各種処理に使用するワークエリアとが設け
られている。

【００２６】そして、各データ格納領域Ａ１１，Ａ１
２，Ａ２１，Ａ２２には、１データ当り２ｂｙｔｅ（Ａ
Ｄ変換器３４は、１２ｂｉｔのデジタルデータを生成）
を使用し、基本波（６０Ｈｚ）を１２８サンプリングし
て１秒間分のデータ（２×１２８×６０）を蓄積可能な
ように、１６Ｋｂｙｔｅずつの記憶容量が割り当てられ
ている。

【００２７】次に、ローカルＣＰＵ４６ｄが実行するデ
ータ検出処理及び高調波分析処理を、図４に示すフロー
チャートに沿って説明する。なお、ローカルＣＰＵ４６
ｄでは、複数の処理を同時に実行するマルチタスク処理
が行われており、各入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に、
データ検出処理、高調波分析処理が動作する。ここで
は、入力チャネルＣＨ１での処理について説明するが、
入力チャネルＣＨ２での処理とは、使用するＤＭＡコン
トローラ４６ａ（４６ｂ）、及びデータ格納領域Ａ１
１，Ａ１２（Ａ２１，Ａ２２）が異なるだけで、他は全
く同様である。

【００２８】まず、図４（ａ）に示すデータ検出処理
は、電源投入後、コントローラ４６内部のペリフェラル
の設定、ＲＡＭ５０のクリア、セレクタ３６，４２の設
定等を行う初期化処理が実行された後に起動される。本
処理が起動されると、まずステップ１１０にて、ＤＭＡ
コントローラ４６ａの転送先アドレスをデータ格納領域
Ａ１１に設定すると共に、その動作モードをシングルモ
ードに設定し、続くステップ１２０では、ＡＤ変換器３
４を起動する。

【００２９】以後、ＡＤ変換器３４は、タイミング信号
ＴＭが入力される毎にＬＰＦ３２からの信号をサンプリ
ングすると共に読出要求信号ＤＱ１を出力し、この読出
要求信号ＤＱ１に従ってＤＭＡコントローラ４６ａは、
ＡＤ変換器３４がサンプリングしたデジタルデータをＲ
ＡＭ５０の指定されたデータ格納領域Ａ１１又はＡ１２
に順次転送する。

【００３０】なお、シングルモードに設定されたＤＭＡ
コントローラ４６ａは、読出要求信号ＤＱ１が入力され
ると、バスアービタ４６ｃに要求を出して、ローカルＣ
ＰＵ４６ｄにローカルバス２４を解放させ、１データ
（２ｂｙｔｅ）を転送する間だけローカルバス２４を占
有し、その後直ちにローカルバス２４を解放するように
動作する。

【００３１】続くステップ１３０では、１秒間分（１２
８×６０個）のデータ取込を完了したか否かを判断し、
データ取込を完了していればステップ１４０に移行し、
データの取込を完了していなければ、同ステップを繰り
返し実行することにより、データ取込が完了するまで待
機する。

【００３２】なお、本実施例では、ＤＭＡコントローラ
４６ａがＤＭＡ転送を終了してローカルバス２４をロー
カルＣＰＵ４６ｄに返還する処理を行う際に、転送数を
表すカウンタをインクリメントするように構成されてお
り、このカウント値により１秒間分のデータ取込を終了
したか否かを判断する。

【００３３】ステップ１４０では、ＤＭＡコントローラ
４６ａの転送先アドレスを切り換える。即ち、今までデ
ータ格納領域Ａ１１へ転送するように設定されていたの
であれば、データ格納領域Ａ１２へ転送するように切り
換え、逆に、今までデータ格納領域Ａ１２へ転送するよ
うに設定されていたのであれば、データ格納領域Ａ１１
へ転送するように切り換える。

【００３４】続くステップ１５０では、高調波分析処理
を起動してステップ１３０に戻り、ステップ１３０〜１
５０の処理を繰り返し実行する。なお、ステップ１３０
にて、データの取込が完了していない場合は、同処理を
繰り返し実行する前に、本処理を中断して他の処理（高
調波分析処理、又は入力チャネルＣＨ２に対するデータ
検出処理及び高調波分析処理）に制御を移行させること
により、マルチタスク処理を実現している。

【００３５】次に、図４（ｂ）は高調波分析処理を表す
フローチャートである。データ検出処理のステップ１５
０が実行されることにより、本処理が起動されると、ま
ずステップ１６０では、データ格納領域Ａ１１又はＡ１
２に格納された１秒間分のデジタルデータに対して、高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）の演算処理を実行し、基本波
及び２〜４９次までの高調波の実効値を算出する。

【００３６】続くステップ１７０では、算出した実効値
をＤＰＲＡＭ２２上の所定領域に転送して本処理を終了
する。次に、図５（ａ）は、各入力チャネルＣＨ１，Ｃ
Ｈ２毎に上述のデータ検出処理及び高調波分析処理を実
行した場合における、ＤＭＡコントローラ４６ａ，４６
ｂ及びローカルＣＰＵ４６ｄの動作状態、図５（ｂ）
は、ローカルバス２４の使用状態を表す説明図である。

【００３７】図５（ａ）に示すように、各入力チャネル
ＣＨ１，ＣＨ２のＡＤ変換器３４では、ほぼ同時にサン
プリングが開始されるため、ＤＭＡコントローラ４６
ａ，４６ｂによる１秒間分のデータの取込の完了、延い
てはデータ格納領域の切換（Ａ１１←→Ａ１２，Ａ２１
←→Ａ２２）も、１秒間隔でほぼ同時に行われる。ま
た、ローカルＣＰＵ４６ｄでは、一方のデータ格納領域
にデータの蓄積が行われる単位期間（１ｓｅｃ）の間
に、前の単位期間でデータ格納領域に蓄積されたデジタ
ルデータについて、各入力チャネルＣＨ１，ＣＨ２毎に
高調波分析処理が順番に行われる。

【００３８】そして、ＡＤ変換器３４からの読出要求信
号ＤＱ１，ＤＱ２の発生間隔は、基本波（６０Ｈｚ）を
１２８サンプリングするように構成されているので、約
１３０μ（＝１／(６０×１２８)）ｓｅｃであり、これ
らはほぼ同時に発生する。そして、入力チャネルＣＨ１
用のＤＭＡコントローラ４６ａが入力チャネルＣＨ２用
のＤＭＡコントローラ４６ｂよりも優先的に動作するた
め、図５（ｂ）に示すように、読出要求信号ＤＱ１，Ｄ
Ｑ２が発生すると、入力チャネルＣＨ１での転送に続い
て入力チャネルＣＨ２でのＤＭＡ転送が行われる。な
お、ＤＭＡコントローラ４６ａ，４６ｂによる転送は、
例えばローカルＣＰＵ４６ｄの動作クロックを１６ＭＨ
ｚ，ＤＭＡ転送に１０クロックが必要であるとしても数
百ｎｓｅｃで終了する。その後、次の読出要求信号ＤＱ
１，ＤＱ２が発生するまでの間は、ローカルＣＰＵ４６
ｄの処理（即ちデータ検出処理及び高調波分析処理）の
ために使用されることになる。

【００３９】なお、データ検出処理は、データ取込が完
了していなければ、他の処理に制御が移るが、高調波分
析処理は、起動されると、ＤＭＡ転送で中断される以外
は、連続的に最後まで処理が行われる。このため単位期
間の前半では入力チャネルＣＨ１からのデジタルデータ
に基づいた高調波分析処理が連続的に行われ、単位期間
の後半では入力チャネルＣＨ２からのデジタルデータに
基づいた高調波分析処理が連続的に行われる。そして、
これら高調波分析処理が終了すると、データ検出処理が
行われる。

【００４０】なお、ローカルＣＰＵ４６ｄでは、上述の
データ検出処理、高調波検出処理以外に、周期的に周波
数測定回路４４の測定値ＦＱを読み込んで、測定対象と
なる信号の基本波の周波数が測定範囲（５５Ｈｚ〜６５
Ｈｚ）内にあるか否かを判定し、測定値ＦＱが測定範囲
外である場合には、ＤＰＲＡＭ２２を介して、その旨を
メインＣＰＵ１６ａに伝える監視処理等も行っている。

【００４１】次に、メインＣＰＵ１６ａが実行するメイ
ン処理及びタイマ割込処理を、図６に示すフローチャー
トに沿って説明する。本処理は、電源投入後に起動さ
れ、まずステップ２１０にて、メインバス１８を介して
接続された入出力制御部１２やシリアル通信制御部１４
等を初期設定する初期化処理を行う。なお初期化処理で
は、更に、タイマ１６ｄを設定して、メインＣＰＵ１６
ａに対して１秒間隔で割込信号（タイマ割込）を発生さ
せると共に、メインＣＰＵ１６ａ自身がこのタイマ割込
の受付を禁止する設定を行う。

【００４２】続くステップ２２０では、シリアル通信制
御部１４を介してホストコンピュータＨからコマンドを
受信したか否かを判断し、コマンドを受信したのであれ
ばステップ２３０に移行し、コマンドを受信していなけ
れば、同ステップを繰り返し実行して、コマンドを受信
するまで待機する。

【００４３】ステップ２３０では、受信したコマンドが
測定期間設定コマンドであるか否かを判断し、測定期間
設定コマンドであればステップ２５０に移行し、測定期
間設定コマンドでなければステップ２４０に移行して、
そのコマンドに応じたコマンド対応処理を実行した後、
ステップ２２０に戻る。

【００４４】ステップ２５０では、受信した測定期間設
定コマンドに示された測定期間（秒単位で設定）に応じ
て、測定期間を計測するために設けられた測定期間カウ
ンタの値を設定し、続くステップ２６０では、タイマ割
込の受付を許可して、後述するタイマ割込処理を実行可
能にする。

【００４５】続くステップ２７０では、測定期間が終了
したか否かを、測定期間カウンタのカウント値がゼロに
なったか否かにより判断し、測定期間が終了していなけ
れば、同ステップを繰り返し実行することにより、測定
期間が終了するまで待機する。

【００４６】一方、ステップ２７０にて測定期間が終了
したと判断された場合、ステップ２８０に移行して、タ
イマ割込の受付を禁止して、タイマ割込処理を実行不能
にした後、ステップ２２０に戻る。次に、図６（ｂ）
は、タイマ割込処理を表すフローチャートである。

【００４７】本処理は、メイン処理のステップ２６０に
てタイマ割込の受付が許可されると、タイマ割込が発生
する毎に、即ち１秒間隔で起動される。そして、本処理
が起動されると、まずステップ３１０では、高調波検出
部４，６のＤＰＲＡＭ２２に設定された基本波及び２〜
４９次の高調波の実効値を読み込んで、各次の高調波毎
に歪率（＝(高調波の実効値)／(基本波の実効値)）を算
出する。

【００４８】続くステップ３２０では、ステップ３１０
にて算出された歪率を、ＲＡＭ１６ｃの所定領域に格納
すると共に、ＲＡＭ１６ｃに格納した値を表示部８に表
示させる記録・表示処理を行う。続くステップ３３０で
は、測定期間カウンタをデクリメントして、本処理を終
了する。

【００４９】即ち、本処理は、タイマ割込が許可されて
いる間、１秒毎に起動されるため、測定期間カウンタの
カウント値は、１秒間隔で減少し、測定期間がｎ秒であ
るとすると、タイマ割込処理はｎ回起動される。また、
高調波検出部４，６がＤＰＲＡＭ２２上に設定する高調
波の実行値も、上述したように１秒間隔で書き換えられ
るため、本処理が実行されることにより、設定された測
定期間中に発生する１秒毎の高調波の実効値や歪率が、
連続的に得られることになる。

【００５０】なお、ＲＡＭ１６ｃに記憶された分析結果
は、ホストコンピュータＨからの要求に応じて、表示部
８に表示させたり、シリアル通信制御部１４を介してホ
ストコンピュータＨに転送し、ホストコンピュータＨに
て更なる解析処理を行わせるために用いることもでき
る。

【００５１】また、高調波検出部４，６のローカルＣＰ
Ｕ４６ｄがＤＰＲＡＭ２２を介してメインＣＰＵ１６ａ
に伝える監視処理の結果が、測定対象となる信号の基本
波の周波数が測定範囲外にある旨を表している時には、
タイマ割込処理にて歪率の算出を行うことなく、高調波
検出部４，６が求めた高調波の実効値を破棄するように
してもよい。

【００５２】以上説明したように、本実施例の高調波分
析装置２において、測定信号をサンプリングして高調波
の実効値を求める高調波検出部４，６では、各入力チャ
ネルＣＨｎ（ｎ＝１，２）毎に、夫々２つのデータ格納
領域Ａｎ１，Ａｎ２を設け、ＤＭＡコントローラ４６
ａ，４６ｂが一方のデータ格納領域Ａｎ１（又はＡｎ
２）に入力チャネルＣＨｎからのデジタルデータを書き
込んでいる間に、ローカルＣＰＵ４６ｄが他方のデータ
格納領域Ａｎ２（又はＡｎ１）に既に格納されているデ
ジタルデータに対してＦＦＴ処理を行い、即ちサンプリ
ングしたデジタルデータの蓄積処理と、蓄積されたデジ
タルデータの解析処理とを並列に行い、しかも所定時間
間隔（本実施例では１秒間）毎に、蓄積処理用のデータ
格納領域と、解析処理用のデータ格納領域とを交互に切
り換えて使用するようにされている。

【００５３】従って、本実施例の高調波分析装置２によ
れば、入力チャネルＣＨｎがサンプリングするデジタル
データを連続的に取り込むと共に、この取り込んだデジ
タルデータに基づいて、所定時間間隔毎の高調波の実効
値を連続的に求めることができる。

【００５４】しかも、ここで得られる高調波の実効値
は、所定時間間隔内の全期間に渡ってサンプリングした
デジタルデータに基づいて算出されるものであるため、
その期間内に発生した高調波を正しく反映したものとな
り、電気鉄道負荷のように、高調波の発生状態が短時間
で著しく変化する場合であっても、その高調波の発生傾
向を正確に把握することができる。

【００５５】また、本実施例の高調波分析装置２によれ
ば、サンプリングデータを分析処理した結果である基本
波及び２〜４９次の高調波の実効値及び歪率を記憶する
ようにされており、１秒当りに記憶すべきデータ量が少
ないため、比較的長い時間の測定したデータを、大容量
の外部記憶装置を用いることなく、内部メモリだけで格
納することができ、装置を小型に構成できる。

【００５６】更に、本実施例では、各入力チャネルＣＨ
１，ＣＨ２のＡＤ変換器３４からＲＡＭ５０へのデータ
転送と、ＲＡＭ５０に蓄積されたデータを用いて解析処
理を行うローカルＣＰＵ４６ｄとで、ローカルバス２４
が共用されているが、データ転送をＤＭＡで行い、デー
タ転送に必要な短期間だけ、ローカルＣＰＵ４６ｄにロ
ーカルバス２４を解放させ、ＤＭＡコントローラ４６
ａ，４６ｂにローカルバス２４を使用させるようにして
いるので、ローカルバス２４が共用されているにも拘ら
ず、データ転送と解析処理とを並列に行うことができ
る。

【００５７】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施
することができる。例えば、上記実施例では、６０Ｈｚ
の基本波を１２８サンプリングして、１秒間隔でＦＦＴ
処理を施すように構成したが、ローカルＣＰＵの処理能
力に応じて、サンプリング回数やデータの蓄積時間は、
これより長くしてもよいし、短くしてもよい。また、測
定対象となる信号の基本波は６０Ｈｚに限らず、５０Ｈ
ｚであってもよいし、また、異なった周波数を有する複
数の基本波について測定可能なように構成してもよい。

【００５８】更に上記実施例では、入力チャネルＣＨｎ
（ｎ＝１，２）毎に、２個ずつデータ格納領域Ａｎ１，
Ａｎ２を設けたが、３個以上ずつ設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の高調波分析装置の全体構成を表すブ
ロック図である。

【図２】 高調波検出部の構成を表すブロック図であ
る。

【図３】 ＲＡＭに設けられたデータ格納領域の構成を
表す説明図である。

【図４】 ローカルＣＰＵが行うデータ検出処理及び高
調波分析処理を表すフローチャートである。

【図５】 ＣＰＵ及びＤＭＡコントローラの動作状態及
びローカルバスの使用状態を表す説明図である。

【図６】 メインＣＰＵが行うメイン処理及びタイマ割
込処理を表すフローチャートである。

【符号の説明】

２…高調波分析装置 ４，６…高調波検出部
８…表示部 １０…キーボード １２…入出力制御部 １４…シ
リアル通信制御部 １６…メイン演算処理部 １６ａ…メインＣＰＵ
１６ｂ…ＲＯＭ １６ｃ…ＲＡＭ １６ｄ…タイマ １８…メインバ
ス ２０…ローカル演算処理部 ２２…ＤＰＲＡＭ ２
４…ローカルバス ２６…信号処理部 ２８…入力バッファ ３０…可
変増幅器 ３２…低域通過フィルタ（ＬＰＦ） ３４…ＡＤ変換
器 ３６，４２…セレクタ ３８…ＰＬＬ回路 ４０…
タイミング生成回路 ４４…周波数測定回路 ４６…コントローラ ４６ａ，４６ｂ…ＤＭＡコントローラ ４６ｃ…バス
アービタ ４６ｄ…ローカルＣＰＵ ４８…ＲＯＭ ５０…Ｒ
ＡＭ Ａ１１，Ａ１２，Ａ２１，Ａ２２…データ格納領域 ＣＨ１，ＣＨ２…入力チャネル Ｔ１，Ｔ２…入力端
子 ＣＩ…クロック入力端子 ＣＯ…クロック出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 惠一郎 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 成塚 好孝 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 金成 剛 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 渡辺 宗義 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 菊地原 豊 神奈川県相模原市北里２丁目９−９ 昭和 電子工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電力を送電する電線の電圧，電流波
   形を、所定の変換タイミング毎にサンプリングしてデジ
   タルデータに変換するＡＤ変換器と、 該ＡＤ変換器を介して取り込まれるデジタルデータを蓄
   積するための第１の記憶手段と、 上記ＡＤ変換器が生成するデジタルデータを上記第１の
   記憶手段に順次転送するデータ転送手段と、 該データ転送手段により、上記第１の記憶手段に所定数
   のデジタルデータが蓄積されると、該所定数のデジタル
   データに基づき、所定次数の高調波の大きさを求める分
   析処理を実行する演算手段と、 を備えた高調波分析装置において、 上記演算手段での演算結果を記憶するための第２の記憶
   手段を設けると共に、上記第１の記憶手段に、上記所定
   数のデータを蓄積可能なデータ格納領域を少なくとも２
   つ設け、上記データ転送手段と上記演算手段とは、互い
   に異なるデータ格納領域を用いて並列に処理を実行する
   ことを特徴とする高調波分析装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高調波分析装置におい
   て、 上記ＡＤ変換器，第１及び第２の記憶手段，演算手段
   は、共通の内部バスを介して互いに接続されていると共
   に、上記データ転送手段は、上記ＡＤ変換器が生成する
   デジタルデータを、上記メモリへＤＭＡ転送するＤＭＡ
   制御手段からなり、 更に、上記ＤＭＡ制御手段によるＤＭＡ転送の間、上記
   演算手段の処理を中断させ上記ＤＭＡ制御手段に上記内
   部バスを占有させるバス調停手段を備えたことを特徴と
   する高調波分析装置。