JPWO2008114328A1 - 周波数測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1にこの発明の周波数測定装置の構成を示す。図において、1は周波数測定装置、2はPT及びCTの時系列データを入力する電圧電流計測手段、3は時系列のアナログデータを時系列のデジタルデータに変換するA/D変換手段である。なお、時系列のデジタルデータがもらえる場合、上記電圧電流計測手段2、A/D変換手段3を省略することができる。
4は電圧振幅及びその移動平均値算出手段であり、1サイクルの電圧瞬時値データを用いて、積分手法で電圧振幅を計算し、更に1サイクル以上電圧振幅計算結果を用いて、移動平均手法で電圧振幅を平均化するものである。
6は回転位相角及びその移動平均値算出手段であり、弦長と電圧振幅を用いて、回転位相角を計算し、更に1サイクル以上の回転位相角計算結果を用いて、移動平均手法で回転位相角を平均化するものである。
7は静的周波数算出手段であり、回転位相角を用いて、上記(2)式に従って静的周波数を計算する。電圧フリッカなどの影響がある場合、計算された周波数は前述したように一定の誤差が存在する。
11は可変加速係数算出手段で、現時点までの加速或いは減速履歴により、可変加速係数を算出する。可変加速係数は0〜1間の数である(0と1を含む)。12は動的周波数算出手段で、1ステップ前の周波数と現時点の周波数変化分により、動的な周波数を算出するものである。
ステップ101は電圧電流計測手段2により電圧・電流の瞬時値をサンプリングにより計測すると共に、A/D変換手段3によりA/D変換を行うステップである。
周波数計測用の入力電圧量は相電圧(A相電圧、B相電圧、C相電圧)あるいは線間電圧(AB線間電圧、BC線間電圧、AC線間電圧)を使用することができる。以下に説明する電圧は相電圧あるいは線間電圧のいずれを使用してもよい。
上記電圧回転ベクトルは次の実数部と虚数部を分けることができる。
理論的に、回転ベクトル電圧の弦長すなわち回転位相角に面した弦長V2(t) は次の計算式で計算される。
静的周波数は次式で計算される。
これは、現時点で計測された回転位相角と1ステップ前に計測した回転位相角により、次の式から回転ベクトル回転加速度を求めるものである。
これは現時点で計測された回転位相角と1ステップ前に計測した回転位相角により、現時点の周波数と1ステップ前の周波数の差分を求めるものである。
すなわち、強制的に式(16)で計算された静的周波数を動的周波数測定結果とする。
これはノイズによる周波数測定結果の振動を小さくするため、移動平均計算を行うものである。ここは1サイクルの時間で行われるが、スパンが長いほうが安定性がある。
ステップ201は周波数変化率が設定値df SET1より大きいかどうかを判定するステップである。
これには先ず、1ステップごとの周波数変化率を次式で求める。
周波数変化分は零より小さい場合、減速モードとなり、ステップ207へ進む。
電圧フリッカデータを判別し、可変加速係数プラスアカウントNfp、可変加速係数マイナスカウントNfn、可変加速係数Nfを零とする。
図5は位相変動(電圧フリッカ)がある場合における静的周波数と動的周波数測定結果を示すもので、入力周波数の理論値は60Hzにおいて、0.1111111秒時点で2度(0.03490659radian)の電圧位相変動をさせた場合の静的周波数と動的周波数を測定したものである。静的周波数測定結果(細線)は大きな変動を生じたが、動的周波数測定結果(太線)の変動は小さいものであった。
入力周波数は0.043056秒時点で、0.6Hz/sの速度で加速していき、0.208333秒時点で周波数変化を停止している。このように、実際の系統周波数に追随して、本発明は高精度のリアルタイム周波数測定結果を得ている。
なお、周波数が変化しているとき、周波数測定値は理論値に対して後方へシフトしているのは回転ベクトル測定法による周波数演算の応答遅れによるものである。
図6と対比して分かるように、一定の応答遅れがあるが、周波数変化率も正しく測定されている。なお、周波数変化率は3サイクル前後の周波数差分より計算されたものである。
Claims (7)
- 電圧回転ベクトルの振幅、弦長及び回転位相角を積分手法により算出する手段と、上記回転ベクトル回転加速度を算出する手段と、上記回転ベクトル回転加速度変化率を算出する手段と、上記回転位相角変化分を用いて周波数変化分を算出する手段と、1ステップ前の周波数と現時点の周波数との変化分により動的な周波数を算出する手段とを備えたことを特徴とする周波数測定装置。
- 上記動的周波数算出手段には、周波数変化率に応じてその値が変化する可変加速係数Nf を導入し、周波数変化率が所定のしきい値以上である場合、電圧フリッカデータと判別して周波数をラッチし、周波数変化率が小さい場合、加速或いは減速の初期のサイクルで可変加速係数を小さくするようにした可変加速係数算出手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の周波数測定装置。
- 上記回転位相角を用いて静的周波数を計算する静的周波数算出手段と、上記回転ベクトル回転加速度変化率が小さいとき電圧フリッカなどの影響がないと判別し、動的周波数を静的周波数計算結果に一致させる周波数同定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の周波数測定装置。
- 上記可変加速係数Nfは0〜1間の数である(0と1を含む) ことを特徴とする請求項2に記載の周波数測定装置。
- 上記動的周波数の計算結果を1サイクル以上用いて移動平均手法により動的周波数を平均化する周波数移動平均値算出手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の周波数測定装置。
- 上記動的周波数算出手段により測定された動的周波数が所定のしきい値以上あるいは以下であるときに、電力系統の遮断器CBをトリップし系統保護を実施することを特徴とする請求項1に記載の周波数測定装置。
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