JPS606877A - 無効電力の検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は無効電力の検出方法及び装置に関し、特に測定
誤差が少ない無効電力検１１」方法及び装置に関する。

従来技術 電力系統の無効電力潮流を正確に検出することが省エネ
ルギー、安定電圧の確保、電力設備のイ〕゛効利用など
の立場から強く要請されている。しかし、従来は回路素
子定数や周波数に変動がないことを条件に原理的には誤
差のカい無効電力測定装置が使われているものの、現実
には無効電力測定用の移相回路定数及び系統周波数の変
動などのため約１係程度の測定誤差を許容するのが普通
であった０ 従来技術の一例を示す第１図を茶器してこの測定誤差を
検討するに、例えば電圧回路に９０の移相回路ＳＨを挿
入して入力電圧ｅ１と入力電流Ｉとの間に９０°の移相
処理を加えた後これらの入力を内部位相角９０°の電力
検出手段ＶＩに加える。

「内部位相角」とは、力率１における電圧磁束と電流磁
束との相差角である。移相回路ＳＲには、電圧回路の代
りに電流回路を接続してもよいことは当業者には明らか
である。電力検出手段ＶＩの入力瑞における電圧及び電
流をｅ２及びｉとすれば、上記手段ＶＩはｅ　２ｉ　ｃ
ｏｓθ（θはｅ２とｊとの間の相差角）を与え、入力電
圧ｅ１と入力電流ｉとの間の相差角をφとすればθ−φ
＋９００であるから、上記手段ＶＩの出力Ｑは次の様に
所要の無効電力を力える。

Ｑ＝ｅ２ｉｃｏｓθ ＝＝ｅ１ｉｃｏｓ（φ＋９０　） 二ｅ１ｉｓｉｎφ 移相回路ＳＨとして、例えば第２Ａ図にしめす様な抵抗
Ｒ１、Ｒ２、及び静電容量Ｃを含む回路が使用されるが
、この回路の等何回路は第２Ｂ図の如くでありその伝達
関数Ｔは測定すべき交流回路の周波数ｆ及び角周波数ω
などの関数として次の様にめられる。なお、第２Ｂ図に
おいてＧは増幅度を示す。

従って、第２Ａ図の回路の利得は一定値１となり、その
位相特性Ｔ（φ）は次の様になる。

ここで　ａ＝ωｏ＝２πｆＯ、ω＝２πｆ　とすると、
第２Ａ図の移相回路と第１図の電力検出手段Ｖｌを用い
て例えば２電力計法により三相回路の無効電力Ｑ３を測
定したときの誤差εをめる。

但し、正相電圧及び逆相電圧をＥ、、Ｒ２とし、正相電
流及び逆相電流をＩ＋、　１２とし、有効電力及び無効
電力の真値をＰｔ　、　ＱｔとしＥｌと■１との相差角
をφ１１とし、Ｒ２と■２との相差角をφ２２とする。

Ｑ３＝３　（Ｅｔ　Ｉ＋Ｃ０３（φ１１−φ（１＜）　
）　＋Ｅ　２　Ｉ　２ＣＯ３（φ２２−φ（旧）〕＝　
ｃｏｓφ（ｋ）　Ｘ　３　（ＥＩ　ｌＩＣＯ５φ１１＋
Ｅ２Ｉ２ＣＯ３φ２２）＋　ｓｉｎφ（ｋ）Ｘ　３　ｆ
ＥＩＩ＋　ｓｉｎφｕ＋ＥｚＩ２ｓ石φ２２　）ε＝Ｑ
３　Ｑ［ ＝　Ｑａ　３　（Ｅｔｈ　ｓｉｎφ１１　＋　Ｅ２■２
ｓｉｎφ２２）以上の結果から誤差εは有効電力及び無
効電力の両者の影響を受けることがわかる。また、ｋ−
１でφ＝９０　となるので、力率１のときに１（がｋ　
＝　１からに＝１＋Δｋまで微小変化したときの誤差ε
が上式から近似的にε中Δにとなることは当業者には明
らかである。第３図はこのΔにと誤差εとの関係を示す
グラフである。

以上の計算過程から明らかなように、上記の微小変化量
Δには近似的に抵抗、静電容量、及び周波数の変動分△
Ｒ１△Ｃ１△ｆなどの代数オ［１である。

従って、従来技術には移相回路の定数の変動や交流回路
の周波数変動などによＶ数パーセントにも達する比較的
大きな誤差が発生しゃすい欠点がある。

発明の目的 本発明の目的は、従来技術の上記欠点を解決するため誤
差が少ない無効電力検出方法及び装置を提供するにある
。

発明の構成 上記目的を達成するため種々研究の結果、木発明者は」
二重のように無効電力の測定誤差εの計算式に有効電力
の項と無効電力の項とがあり、前者が１次項であるのに
対し後者が・２次項であることに着目した。本発明にお
いては入力電圧と入力電流をそれぞれ電圧移相回路と電
流移相回路とに接続して両者を相対的に９００移相した
後それらを内部位相角９０°の′電力検出手段に加える
と共に、上記両移相回路の回路定数を適当に選定して無
効電力の測定誤差εの式から有効電力の項を除去する。

従って、」二重誤差の式は無効電力に上る２次項のみと
なり、測定誤差を著しく低下させることができる。

実施例 以下、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。本発
明の一実施例の回路図を示す第４図において、入力電圧
及び入力電流はそれぞれ電圧移相回路１および電流移相
回路２を介して内部位相角９０°の電力検出手段３に加
えられる。この電力検出手段３の実現には各種方法が可
能であり、その−例は時分割掛は算器である。電圧移相
回路１は静電容量ＣＩと抵抗Ｒ１との直列回路を有し、
電流移相回路２は静電容量Ｃ２と抵抗Ｒ２との並列回路
を有する。電圧移相回路１及び電流移相回路２がそれぞ
れ適当な移相を行い両移相回路の総合で電圧と電流とを
相対的に９０移相することが必要であり、好ましく（ｄ
１電圧移相回路１及び電流移相回路２がそれぞれ４５　
の移相を行う。電圧移相回路１の振幅利得■（ｋｌ）、
位相特性φ（Ｖ）、及び電流移相回路２の振幅利得１（
ｋｚ）、位相特性φ（ｉ）は次の様になる。ノ乞だし、
これらの移相回路の回路定数Ｒ１、Ｒ２＋　Ｃｔ　＋　
Ｃ２（ハ）電力検出手段３０入力インピーダンスをも考
慮した値とする。

ｋｌ−２πｆｃ＋Ｒ＋ に２＝　２πｆ　Ｃ２Ｒ２ とこで、ｋｘ”ｋｚ”ｋ、ｋ−ω／ω、＝ｆ／ｆ、。

ωｏ　＝　１　／　ＣＲとすると、所要の三相無効電力
Ｑ３は次の様になる。ただし、ゐは実数部を示す。

＋　Ｅ　２　■２　（：ＯＳ　（φ２２　（φ（ｖ）−
φｃｉ）＞）Ｊ＋　ｓｉｎ　φｔｔｓｉｎ（φ（ｖ）　
−φ（ｉ　））　）＋Ｅ２Ｉ２（ＣＯ３φｚｚＣＯ３（
φ（ｖ）−φ（ｉ　））＋　ｍφ１１　ｓｉｎ　（φ（
ｖ）−φ（ｉ））であるから ｃｏｓ　（φ（い−φ（ｉ））＝ＣＯ３φ（ｖ）　ｃｏ
ｓφ（ｉ　）４−　ｓｉｎφ（ｖ）　ｓｉｎφ（ｉ）＝
Ｏｓｉｎ（φ（ｖ）−φ（ｉ））＝ｓｉｎφ（ｙ）　ｔ
：Ｏ５φ（ｉ）−ｃｏｓφ（ｖ）ｓｉｎφ（ｉ）＝１無
効電力の真値Ｑｔを減算して測定誤差εをめる。

ε−Ｑ３−　Ｑｔ ここにめた測定誤差εは、明らかに有効電力の影響を受
けず、無効電力が一定である限り力率の影響を受けない
。

□）〕　第５図は、本発明装置における測定誤差εを示
すグラフであり、従来技術の同様な誤差を示す第３図と
比較すれば顕著な向上が認められる。

第６図は、第４図の実施例の移相回路においてＣ１＝　
Ｃ２’＝　０．１　／ｌＦとした場合の測定誤差εの実
測値を示すグラフである。例えば、周波数のみが１．７
係低下したときの測定誤差εの実測値は０．０６係であ
り、ε幸△ｆの従来技術の誤差に比して約１：２８の割
合で誤差が減少していることが認められる。

発明の詳細 な説明した様に、本発明による無効電力測定方法及び装
置では電圧移相回路と電流移相回路とを使用して入力電
圧と入力電流を相対的に９０移相するので、無効電力測
定における誤差の著しい低減が実現された。従って本発
明の無効電力検出方法及び装置の使用により電力系統の
省エネルギー、電圧の安定化、設備の有効利用を実現す
る顕著な効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の回路図、第２Ａ、２Ｂ、及び３図は
従来装置の説明図、第４図は本発明の実施例の回路図、
第５図はその誤差特性の説明図、第６図（は測定結果の
説明図である。 １、電圧移相回路、　２　電流移相回路。 ３　電力検出手段。 特許出願人 大倉電気株式会社 特許出願代理人 弁理士市東祷次部 第１図 第２Ａ図　第２Ｂ図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電圧移相回路及び電流移相回路により入力端子及
   び入力電流を相対的に９０移相し、移相後の上記電圧及
   び電流を内部位相角９０　の電力検出手段に加えて無効
   電力を検出し、且つ上記両移相回路の定数変動及び入力
   周波数変動による無効電力測定誤差を当該変動及び入力
   無効電力のみの関数となる如く上記両移相回路定数を選
   定してなる無効電力検出方法。
2. （２）内部位相角９０　の電力検出手段、静電容量ＣＩ
   と抵抗Ｒ１との直列回路からなり且つ入力電圧に竣続さ
   れた入力端と上記電力検出手段に接続され。 た出力端を有する電圧移相回路、及び静電容量Ｃ２と抵
   抗Ｒ２との並列回路からなり且つ入力電流に接続された
   入力端と上記電力検出手段に接続された出力端を有する
   電流移相回路を備え、入力周波数ｆに対しｆ　：Ｃ１＆
   　＝　Ｃ２Ｒ２としてなる無効電力検出装置。