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JPS5819068B2 - Denshiki Denryokuriyokei - Google Patents
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JPS5819068B2 - Denshiki Denryokuriyokei - Google Patents

Denshiki Denryokuriyokei

Info

Publication number
JPS5819068B2
JPS5819068B2 JP50137949A JP13794975A JPS5819068B2 JP S5819068 B2 JPS5819068 B2 JP S5819068B2 JP 50137949 A JP50137949 A JP 50137949A JP 13794975 A JP13794975 A JP 13794975A JP S5819068 B2 JPS5819068 B2 JP S5819068B2
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JP
Japan
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waveform
sampling
voltage
current
current waveform
Prior art date
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JP50137949A
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Japanese (ja)
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JPS5262068A (en
Inventor
雨宮洋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication of JPS5819068B2 publication Critical patent/JPS5819068B2/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力量計に係り、特に簡易な構成で高精度な測
定を行ない得る電子式電力量計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a watt-hour meter, and particularly to an electronic watt-hour meter that can perform highly accurate measurements with a simple configuration.

商用電力の電力量の測定には、現在誘導形などの積算電
力計が多く用いられているが、寿命の点で問題があり、
定期的に計器を交換する必要があった。
Currently, inductive type and other integrated wattmeters are often used to measure the amount of commercial power, but they have problems in terms of lifespan.
Instruments had to be replaced periodically.

そこで高寿命化の要求に対し電力量計の電子化が考えら
れている。
Therefore, in response to the demand for longer lifespan, electronic watt-hour meters are being considered.

この電子式電力量計の一方式としては、電圧波形と電流
波形とをアナログ的に掛算し、これをディジクル化し積
算する方式がまず考えられる。
One possible method for this electronic watt-hour meter is a method in which a voltage waveform and a current waveform are multiplied in an analog manner, converted into digits, and integrated.

しかしながらこの方式はアナログ掛算器として高精度な
ものが得られないため、実用には供し難い欠点があった
However, this method has the disadvantage that it cannot be put to practical use because it cannot provide a highly accurate analog multiplier.

本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、安価な構
成で高精度に電力量を算出できるようにした電子式電力
量計を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to provide an electronic watt-hour meter that is inexpensive and capable of calculating the amount of electric power with high accuracy.

ン まず、本発明の原理について述べる。First, the principle of the present invention will be described.

電圧をV、電流をIとすると、電力PはP=VIであり
、電力量Qは次式のようにその時間積分値で表わされる
When the voltage is V and the current is I, the electric power P is P=VI, and the electric energy Q is expressed by its time integral value as shown in the following equation.

ここで電圧波形および電流波形の周波数fV、fIはそ
の基本波周波数をfとすると、 の成分を含んでいる。
Here, the frequencies fV and fI of the voltage waveform and current waveform include the following components, where f is the fundamental frequency.

但し、mf、nfは電圧波形。および電流波形の最高次
周波数である。
However, mf and nf are voltage waveforms. and the highest frequency of the current waveform.

一方、電力波形の周波数f、は、 fp:f、2f、3f、・・・、(m十〇)f・・・(
4)となる。
On the other hand, the frequency f of the power waveform is fp:f, 2f, 3f,...,(m10)f...(
4).

サンプリング定理によれば、ある波形についての情報を
完全に把えるには、その波形に含まれる最高次周波数の
2倍より高い周波数でサンプリングを行なえばよい。
According to the sampling theorem, in order to completely obtain information about a certain waveform, sampling should be performed at a frequency higher than twice the highest order frequency included in the waveform.

したがって、電力波形につい才は2(m+n)fより高
い周波数でサンプリングを行なえばよいが、電力波形を
得るには前述したようにアナログ的な掛算器が必要とな
る。
Therefore, it is sufficient to sample the power waveform at a frequency higher than 2(m+n)f, but an analog multiplier is required as described above to obtain the power waveform.

これを避けるため、本発明では電圧波形および電流波形
を個々にサンプリングする。
To avoid this, the present invention samples the voltage and current waveforms individually.

(1)式に示した電力量Qを得るには、上記サンプリン
グによって得られた電圧波形のサンプル値と電流波形の
サンプル値とを掛算し、その掛算値を積算すればよい。
In order to obtain the power amount Q shown in equation (1), it is sufficient to multiply the sample value of the voltage waveform obtained by the above sampling by the sample value of the current waveform, and then integrate the multiplied values.

なお、この掛算を直接性なうとアナログ掛算器を必要と
するので、実際には上記各サンプル値をディジタル値に
変換してから掛算を行なう。
Note that if this multiplication were to be performed directly, an analog multiplier would be required, so in reality, each sample value is converted into a digital value before multiplication is performed.

この演算を式で示すと次のようになる。Q−ΣVI・Δ
T二ΔTΣVI ・・・(5)ここにΔTは
サンプリング周期で である。
This calculation is expressed as follows. Q-ΣVI・Δ
T2ΔTΣVI (5) Here, ΔT is the sampling period.

以下ΔTを次のように表わす。但し、bは2より大きい
数(整数でなくともよい)である。
Hereinafter, ΔT will be expressed as follows. However, b is a number larger than 2 (does not have to be an integer).

前記電圧波形のサンプル値と電流波形のサンプル値のA
DD変換操作および掛算操作は、次のサンプリングを行
なう前に終了しなければならない。
A of the sample value of the voltage waveform and the sample value of the current waveform
The DD conversion and multiplication operations must be completed before the next sample is taken.

つまりΔTより短い時間内に終了しなければならない。In other words, it must be completed within a time shorter than ΔT.

ここで(力式におけるb (m+n )は最小でも4よ
り太きいから、例えばf = 50Hzの場合、ΔTは
5msより短くなる。
Here, b (m+n) in the force equation is at least larger than 4, so for example, when f = 50 Hz, ΔT is shorter than 5 ms.

したがって、A/D変換速度および掛算速度は非常に速
いことが要求される。
Therefore, A/D conversion speed and multiplication speed are required to be very fast.

特に、掛算器はディジタルなものであっても高価である
ことにかわりはないから、例えば三相電力の測定の場合
は、各相の電力量の測定に掛算器を共用することが望ま
しいが、その場合にはA/D変換速度および掛算速度は
単相の場合に比べて3倍の速度が必要となる。
In particular, multipliers are expensive even if they are digital, so when measuring three-phase power, for example, it is desirable to use a multiplier in common for measuring the power amount of each phase. In that case, the A/D conversion speed and multiplication speed need to be three times faster than in the single-phase case.

また多数の電力系統の電力量を別々に求める際にも、掛
算器を共用するためには、それだけ高速度のものを用い
なければならない。
Furthermore, in order to share the multiplier when calculating the electric energy of a large number of power systems separately, it is necessary to use a multiplier with a correspondingly high speed.

このような高速動作のめ変換器や掛算器は現在の技術で
は実現困難であり、また実現できたとしても非常に高価
なものとなってしまう。
Converters and multipliers that operate at such high speeds are difficult to implement with current technology, and even if they could be implemented, they would be extremely expensive.

本発明は電圧波形および電流波形のサンプリングを(力
式に示した間隔より長い特定の時間間隔で行なうことに
より、A/D変換器や掛算器に要求される動作速度を下
げようとするものである。
The present invention attempts to reduce the operating speed required of A/D converters and multipliers by sampling voltage and current waveforms at specific time intervals longer than the intervals shown in the equation. be.

すなわち電力系統において、電圧および電流の波形は比
較的短い時間内ではほとんどの場合同一波形で繰返され
ると考えてよい。
That is, in a power system, it can be considered that voltage and current waveforms are almost always the same and repeated within a relatively short period of time.

この場合、サンプリングの時間間隔は次のように選ぶこ
とができる。
In this case, the sampling time interval can be chosen as follows.

但し、aは1以上の整数で。However, a is an integer of 1 or more.

ある。ここでa−1のときは基本波周波数fの1サイク
ルにつき1回ずつサンプリングし、その位置を順次ΔT
ずつずらせることを意味する。
be. Here, when a-1, sampling is performed once per cycle of the fundamental wave frequency f, and the positions are sequentially ΔT
It means to shift by increments.

またa = 2以上のときは、2サイクル以上のサイク
ルごとにサンプリングを11ない、同様にその位置を順
次ΔTずつずらせることを意味する。
Further, when a = 2 or more, it means that sampling is performed 11 times every two cycles or more, and similarly, the positions are sequentially shifted by ΔT.

この場合電力量QはQ−ΣVI(−+ΔT)−(−+Δ
T)ΣVI・・・(9)f で表わされるが、これはサンプリング回数が減っただけ
で、実質的には(5)式と同−量吉なる。
In this case, the electric energy Q is Q-ΣVI(-+ΔT)-(-+Δ
T) ΣVI... (9) f This is expressed as f, which is substantially the same as the equation (5), just by reducing the number of samplings.

(7)式を(8)式と比較すると、 (−+ΔT)=(a−b(m+n)+1)ΔTで、サン
プリングの時間間隔は(a−b(m+0)+1)倍とな
っている。
Comparing equation (7) with equation (8), (-+ΔT)=(ab(m+n)+1)ΔT, and the sampling time interval is (ab(m+0)+1) times larger.

b(m十口)は前述したように4より大きいから、a−
1としても、サンプリング時間間隔は少なくとも5倍と
なる。
Since b (m 10 units) is larger than 4 as mentioned above, a-
1, the sampling time interval will be at least 5 times larger.

すなわちA/D変換器および掛算器の動作速度を上に下
げることができる。
That is, the operating speed of the A/D converter and multiplier can be lowered.

a、bの値を大きくすればさらに動作速度を下げること
ができることはもちろんである。
Of course, the operating speed can be further reduced by increasing the values of a and b.

サンプリングの時間間隔は とすることもできる。The sampling time interval is It is also possible to do this.

この場合サンプリングの位置はサンプリングごとにΔT
ずつ前にずれることになる。
In this case, the sampling position is ΔT for each sampling.
It will gradually shift forward.

このようにしても同様な効果が得られる。以下図面を参
照して本発明の一実施例を説明する。
Similar effects can also be obtained in this manner. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において1は電圧検出器で、所望の電力系統にお
ける電圧またはそれを分圧した電圧を検出し、第2図■
に示すような電圧波形信号を発生する。
In Fig. 1, 1 is a voltage detector that detects the voltage in the desired power system or the voltage obtained by dividing it.
Generates a voltage waveform signal as shown in .

2は電流検出器で、上記電力系統における電流またはそ
れを分流した電流を電圧として検出し、第2図■に示す
ような電流波形信号を発生する。
Reference numeral 2 denotes a current detector which detects the current in the power system or a current obtained by branching it as a voltage, and generates a current waveform signal as shown in FIG.

これら電圧検出器1および電流検出器2の出力はそれぞ
れサンプリングホールド回路3,4に導かれる。
The outputs of voltage detector 1 and current detector 2 are led to sampling and hold circuits 3 and 4, respectively.

5はサンプリングパルス発生回路で(8)式に示した時
間間隔のサンプリングパルスを発生し、サンプリングホ
ールド回路3,4に供給する。
Reference numeral 5 denotes a sampling pulse generation circuit which generates sampling pulses at time intervals shown in equation (8) and supplies them to sampling and hold circuits 3 and 4.

例えば(8)式においてa == 1とするさ、サンプ
リン/7”パルスは第2図SPに示すようになる。
For example, if a == 1 in equation (8), the sample/7'' pulse will be as shown in FIG. 2 SP.

サンプリングホールド回路3,4はこのサンプリングパ
ルスを受けて、検出器1,2からの電圧波形信号および
電流波形信号をサンプリングし、かつ次段のVD変換器
の変換動作が終了するまで一定時間ホールドする。
Sampling and holding circuits 3 and 4 receive this sampling pulse, sample the voltage waveform signal and current waveform signal from detectors 1 and 2, and hold them for a certain period of time until the conversion operation of the next stage VD converter is completed. .

このサンプルホールド回路3.4の出力すなわちサンプ
リングはそれぞれNΦ変換器6,7でディジタル値に変
換されたのち、掛算器8で掛は合わされる。
The outputs of the sample and hold circuits 3.4, ie, the samplings, are converted into digital values by NΦ converters 6 and 7, respectively, and then multiplied by a multiplier 8.

この掛算器8で算出された掛算値は刻々の電力Pを表わ
す。
The multiplied value calculated by this multiplier 8 represents the instantaneous power P.

そこでこの掛算値を積算器9で積算していくことにより
、電力量Qに応じたディジタル値が得られる。
Therefore, by integrating this multiplication value with an integrator 9, a digital value corresponding to the amount of electric power Q can be obtained.

この積算器9の出力値はディジタル表示器10で表示さ
れる。
The output value of this integrator 9 is displayed on a digital display 10.

このような構成であれば掛算器8としてディジクル掛算
器を用いているため、電圧波形と電流波形とを直接アナ
ログ的に掛は合せる方式に比べ、高精度に電力量を求め
ることができる。
With this configuration, since a digital multiplier is used as the multiplier 8, the electric power amount can be determined with higher precision than in a method in which the voltage waveform and the current waveform are directly multiplied in an analog manner.

また電圧波形および電流波形のサンプリングを長い時間
間隔で行なっているため、A/D変換器6,7および掛
算器8として動作速度の遅い安価なものを使用できる利
点がある。
Further, since the voltage waveform and current waveform are sampled at long time intervals, there is an advantage that inexpensive A/D converters 6, 7 and multiplier 8 that operate at low speeds can be used.

なお、サンプリングの時間間隔は(8)式または10式
を満足する範囲で種々変更できることはいうまでもない
Note that it goes without saying that the sampling time interval can be changed in various ways within the range that satisfies equation (8) or equation (10).

また本発明は単相電力のみならず三相電力あるいは多数
の電力系統における電力量の測定にも応用することがで
き、その場合に掛算器を共用できることは前述した通り
である。
Furthermore, the present invention can be applied not only to single-phase power but also to measurement of three-phase power or the amount of power in multiple power systems, and as described above, the multiplier can be shared in this case.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例を示す構成説明図、第2図
は第1図の動作を説明するための波形図である。 1・・・・・・電圧検出器、2・・・・・・電流検出器
、3,4・・・・・・サンプリングホールド回路、5・
・・・・・サンプリングパルス発生回路、6,7・・・
・・・VD変換器、8・・・・・・ディジクル掛算器、
9・・・・・・積算器、10・・・・・・ディジクル表
示器。
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 1. 1... Voltage detector, 2... Current detector, 3, 4... Sampling hold circuit, 5.
...Sampling pulse generation circuit, 6, 7...
...VD converter, 8...Digicle multiplier,
9... Totalizer, 10... Digicle display.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 電圧波形および電流波形をそれぞれ は電圧波形および電流波形の基本波周波数、mfはシミ
圧波形の最高次周波数、nfは電流波形の最高次周波数
、aは1以上の整数、bは2より大きい数)なる時間間
隔で同時にサンプリングする手段と、この手段により得
られた電圧波形および電流波形の各サンプル値をディジ
タル値に変換する手シ段と、この手段により得られた電
圧波形に対応するディジタル値と電流波形に対応するデ
ィジタル値とを掛算する手段と、この手段により得られ
た掛算値を積算して電力量を求める手段とを具備するこ
とを特徴とする電子式電力量計。
[Claims] 1 Voltage waveform and current waveform, respectively, are the fundamental wave frequencies of the voltage waveform and current waveform, mf is the highest frequency of the stain pressure waveform, nf is the highest frequency of the current waveform, and a is an integer of 1 or more. , b is a number larger than 2), means for converting each sample value of the voltage waveform and current waveform obtained by this means into a digital value, and An electronic system characterized by comprising means for multiplying a digital value corresponding to a voltage waveform by a digital value corresponding to a current waveform, and a means for calculating electric energy by integrating the multiplied values obtained by this means. Electric energy meter.
JP50137949A 1975-11-17 1975-11-17 Denshiki Denryokuriyokei Expired JPS5819068B2 (en)

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JPS5262068A JPS5262068A (en) 1977-05-23
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