JPS63188775A - 実効値及び電力検出方式 - 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、電圧、電流の瞬時サンプリング値より実効値
及び電力を求める方式に係り、特に、周波数の変化に対
しても、高精度で実効値及び電力を求めるに好適な方式
に関する。

〔従来の技術〕

従来の電力系統における電圧、電流等の実効値の算出は
、文献に示したように、サンプリング値を一定サンプル
数積算し、この値に係数を乗じて求めていた。この方式
では、系統の周波数が変化した場合には、正確な値が求
まらないという欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、前述の通り、系統周波数の変化に対す
る配慮がなされておらず、系統周波数が変化した場合に
は、算出された実効値に大きな誤差が含まれるという欠
点があった。

本発明の目的は、系統周波数の変化にもかかわらず、精
度のよい実効値を算出する方式を提案することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来の実効値及び電力算出方式は、系統周波数の１／２
サイクル又は１サイクルのサンプリング値を用いており
、このため周波数変動の影響をうけるものである６周波
数変動の影響をうけないようにするためには、実効値算
出に用いるサンブリングの数を少なくする必要がある。

このため、２又は３サンプリングのデータより実効値又
は電力を求めようとするものである。このようにするこ
とにより１周波数変動時の誤差の低減をはかり、更に簡
単な手法により、周波数変動分の補正を行うことにより
、周波数±２土の変動に対して、±１．０％以内の誤差
として、実効値及び電力の算出が可能となり、上記目的
を達成できる。

〔作用〕

本発明は時系列的な２個のサンプリングデータより、実
効値、有効電力及び無効電力を算出するため、多数のサ
ンプリングデータを用いる方式に比べ、周波数変化に対
する誤差は少なく、更に周波数変動分に対しては、簡単
な方式で補正を行うため、精度の低下することがない。

〔実施例〕

以下に、瞬時値データより実効値及び電力を求める場合
の実施例を示す。

電圧、電流のサンプリングを とする。ここで、Ｖ、Ｉ：ｆｆｉ圧、電流の最大値。

ω＝２πｆ、ｆ：周波数、ｏ：位相角、ｔ：時間（１）
よりΔを後の瞬時値をｖ２．１２とすると。

となる。（１）、　（２）式より、電圧、電流の実効値
はとなる。（３）式により、電圧、電流の実効値を求め
る場合に、周波数が変化した場合には、ｓｉｎωΔｔ　
、　ｃｏＳωΔｔを時々刻々の周波数で求めて、実効値
を求めればよいが、現実には不可能である。′このため
、次のようにする。

すなわち、サンプリング周波数として５ｏｏｒｈ。

商用周波数５０Ｈｚの場合には、 となる。更に周波数がΔω変化した場合には、と近以的
における。この値を（３）式に代入すると、 とおける。ここで、 とすることにより、電圧及び電流の実効値を周波数の変
化に対しても、高精度で求めることができる。有効電力
Ｐ、無効電力Ｑの算出についても、連続２サンプルのデ
ータを用いることにより、として求められ、上式に（５
）式の関係を代入することにより、 として求められる。

次に本願の概要につき、第２図により説明する。

第２図のブロック１００で電圧、電流のサンプリング値
を取り込み、ブロック１５０で、電圧、電流に重置する
高調波をたとえば、時系列的なデータの差をとる差分フ
ィルタの考え、あるいは時系列的なデータの和を求める
積分フィルタ等の考えにより除去する。ブロック２００
でたとえば時系列的なデータの符号の変化を判定し、符
号の変化時点から変化時点までの間隔を測定して、周波
数の変化分を算出する。ブロック３００では、ブロック
１５０の出力及び、前述の（６）、（８）式により実効
値及び有効及び無効電力を算出する。

高調波の除去は次のようにすればよい。すなわち、（１
）式で示した電圧よりサンプルあとのデータをＶ、とじ
、ｖｌｌトｖ工の差を求めるとＶｍ−ｖ　ｔ＝Ｖ　　（
ｓｉｎ　　ｎ　（（Ｌ）ｔ　＋ｍΔ　ｔ　）　−５ｉｎ
　　ｎω　ｔ　）＝Ａ　ｊＶ　５ｊｎ（ｎ　（Ｊ　ｔ　
＋　ｏ　ｔ）　　　　　　　−（９）Ａ＝ｆ　１−ｃｏ
ｓｎｍＡ　ｔとする。

従って、１−ｃｏｓｎｍＡ１＝０となるような、ｎ、ｍ
の関係を選べば、いわゆる差分フィルタによりｎ次調波
を除去できることになる。

次に、周波数の変化分算出方法について記す。

第３図は第２図のブロック２００の内容を詳細に示した
ものであり、ブロック２０１は第２図のブロック１００
で取り込んだデータを周波数変化分の算出に用いるため
に、ａｌに格納する。ブロック２０２では、１サンプル
前のデータａｔと８２との積を求めて、サンプリング値
の符号の反転を検出する。符号が反転している場合には
、ブロック２０３で符号が正から負へ反転した場合が否
かの判定を行い、負から正に反転した場合にはブロック
２０４で反転後の時間の割合０１を求める。正から負に
反転した場合にはブロック２０５で反転前の時間の割合
０２を求める。ブロック２ｏ２の判定が正の場合には判
定結果が正となる連続回数Ｎをブロック２０９で求める
。ブロック２０６では、０１．ｏｘ、Ｎ及びサンプリン
グ間隔Δｔより、周波ｆを求め、ブロック２０７ではブ
ロック２０７の出力より基準周波数ｆｏを差し引きΔｆ
を求め。

ブロック２０８では次の計測のため、ＮをＯにセットし
、ブロック２１０では、ａｌをａｌへ格納する。

第１図は無効電力の算出方法について詳細に示したもの
であり、ブロック３０１，３０２では各各、ｉｌとｖ２
及びｖＩと１２の積を求め、ブロック３０３では、ブロ
ック３０１の出力より、ブロック３０２の出力を差し引
き、ｖｚｉｔ−ｉｚｖｘを求める。ブロック３０４では
、ΔｆをｆＯで除し、ブロック３０５，３０６，３０７
では各々ブロック３０４，３０５，３０６の出力を１／
２する。

ブロック３０８では、ブロック３０５，３０６゜３０７
の出力を加算し、ブロック３０９ではブロック３０８の
出力に１を加え、ブロック３１０ではブロック３０９の
出力を１／２し、ｓｉｎωΔｔをうる。ブロック３１１
では、ブロック３０３の出力をブロック３１０の出力で
ねり、無効電力Ｑをうる６　第４図は、実効値の算出方
法について示したものである。ブロック３２１，３２２
ではｖｔ及びｖ２の２乗を求め、ブロック３２３ではＶ
ｌとｖ２の積を求め、ブロック３２４では、ブロック３
２３の出力に２を乗する。ブロック３２５では、Δｆを
ｆｏで割り、ブロック３２６ではブロック３２５の出力
を１／２倍する。ブロック３２７．３２８．ｇ３ｏ、３
３１は各々ブロック３２６．３２７，３２６，３３０の
出力を、１／４．１／２．ｌ／２．１／２倍する。ブロ
ック３２７はブロック３２６の出力よりブロック３２７
．３２８の出力を減じ、ブロック３３３では１．０より
ブロック３２９の出力を差し引き。

ブロック３３５ではブロック３３３の出力に０．８６６
を乗じ、ｃｏｓ　（１１Δｔをうる。

ブロック３３２はブロック３２６，３３０゜３３１の出
力を加え、ブロック３３４ではブロック３３２の出力に
１を加え、ブロック３３６ではブロック３３４の出力に
０．５を乗じ、ｓｉｎωΔｔをうる。

ブロック３３７ではブロック３２４の出力にブロック３
３５の出力を乗じ、ブロック３３８ではブロック３２１
及び３２２の出力を加え、この結果よりブロック３３７
の出力を減じ、ブロック３３９ではブロック３３８の出
力の平方根を求め、ブロック３４０ではブロック３３９
の出力をブロック３３６の出力で割り、電圧の実効値Ｖ
をつる６電流の実効値についても電流のサンプリング値
を用いれば、同様に求まることはいうまでもない。

第５図は有効電力の算出方法について示したものであり
、ｃｏｓωΔｔ、ｓｉｎωΔｔの算出は同一である。ブ
ロック３６０，３６１，３６２，３６４では各々Ｖｌと
ｉｔ、ｖｚとｉ２．ｖｚとｉｌ、ｖｌ　とｊ２の積を求
め、ブロック３６３，３６５では、各々ブロック３６０
と３６１．ブロック３６２と３６４の出力の和を求め、
ブロック３６６ではブロック３３５の出力ｃｏｓωΔｔ
とブロック３６５の出力を掛け、ブロック３６７ではブ
ロック３６３の出力よりブロック３６６の出力を差し引
く、ブロック３６８ではブロック３３６の出力の２乗を
求め、ブロック３６９ではブロック３６７の出力をブロ
ック３６８の出力で割り有効電力Ｐを得る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の方式では実現不可能であった。

系統周波数変動時の電圧、電流の実効値を高精度で求め
られるため、経済的効果及びシステム上の倍積度上の効
果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第］−図は本発明の一実施例の方式による無効電力＃出
側を示すブロック図、第２図は同じく算出例の概要を示
す説明図、第３図は周波数変化分の算出例を示す説明図
、第４図は本発明の方式による実効値算出例を示すブロ
ック図、第５図は同じく有効電力算出例を示すブロック
図である。 ｉｒ、　ｉ２・・・電流のサンプリング値、　Ｖｌ、　
Ｖ２・・・電圧のサンプリング値、Δｆ・・・周波数変
化分、　ｆ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一定サンプリング間隔でサンプリングされた電圧及
   び電流の瞬時値情報より電圧、電流の実効値及び有効、
   無効電力を算出する方式において、電圧あるいは電流の
   サンプリング値をもとに、周波数の変化分を求める第１
   の手段及び、第１の手段の出力及び連続する電圧、電流
   の各各のサンプルのデータより電圧及び電流の実効値及
   び有効、無効電力を求めることを特徴とした実効値及び
   電力算出方式。