JPH0664098B2 - Digital phase meter - Google Patents
Digital phase meterInfo
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- JPH0664098B2 JPH0664098B2 JP61110293A JP11029386A JPH0664098B2 JP H0664098 B2 JPH0664098 B2 JP H0664098B2 JP 61110293 A JP61110293 A JP 61110293A JP 11029386 A JP11029386 A JP 11029386A JP H0664098 B2 JPH0664098 B2 JP H0664098B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、一定の周波数をもった電圧や電流等の交流電
気量の位相差を測定してディジタル値で表示するための
ディジタル位相計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a digital phase meter for measuring a phase difference of AC electric quantities such as voltage and current having a constant frequency and displaying the result as a digital value. .
(従来の技術) 従来、この種の位相測定方法としては、リサジュー図を
利用したブラウン管法、2現象形オシロスコープに比較
する両波形を描かせる2現象ブラウン管法、2つの正弦
波を方形波に整形してその時間的な重なりに相当する方
形波を生成し、平均して位相差を求める方形波法、その
他計数法、ベクトルメータ法(同期整流法)等が知られ
ている。(Prior Art) Conventionally, as a phase measurement method of this kind, a cathode ray tube method using a Lissajous diagram, a two-phenomenon cathode ray tube method that draws both waveforms compared to a two-phenomenon type oscilloscope, and two sine waves are shaped into a square wave. Then, a square wave method that generates a square wave corresponding to the temporal overlap and averages the phase difference, other counting method, vector meter method (synchronous rectification method), and the like are known.
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これらの方法には要求する位相差そのも
のを直接算出してディジタル表示できるものが少なく、
それぞれの測定値を数式等により種々加工しなくては位
相差を求めることができないため、多くの労力や時間が
必要であった。また、データの読み取り誤差による測定
ミス等が生じるおそれもあった。(Problems to be Solved by the Invention) However, few of these methods can directly calculate the required phase difference and digitally display it,
A lot of labor and time are required because the phase difference cannot be obtained without variously processing each measured value by a mathematical formula or the like. Further, there is a possibility that a measurement error or the like may occur due to a data reading error.
更に、これらの方法においては専用の位相計を必要と
し、電力系統の交流電気量の位相差を測定するにあたっ
てはかかる位相計を電気所等に持参して対象に接続しな
くてはならない煩雑さを伴っていた。加えて、位相計の
構成部品の経年変化による性能低下等が測定精度を悪化
させる原因となる場合もあった。Furthermore, these methods require a dedicated phase meter, and when measuring the phase difference of the AC electricity of the power system, such a phase meter must be brought to an electric station or the like and connected to the target. Was accompanied by. In addition, deterioration of performance due to secular change of components of the phase meter may cause deterioration of measurement accuracy.
本発明は上記の問題点を解決するべく提案されたもの
で、その目的とするところは、2つの交流電気量の瞬時
値を示すディジタルデータを使用して種々の演算および
処理を行い、もって両電気量の位相差を算出することに
より、位相差を正確、簡便かつ直接的に測定可能とし、
しかもディジタルリレーと共通のハードウェアを使用可
能としてコストの低減および測定作業の簡素化を図った
ディジタル位相計を提供することにある。The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to perform various calculations and processes by using digital data indicating the instantaneous values of two AC electric quantities, and By calculating the phase difference of the amount of electricity, the phase difference can be measured accurately, easily and directly,
Another object of the present invention is to provide a digital phase meter in which hardware common to the digital relay can be used to reduce the cost and simplify the measurement work.
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため、本発明は、同一周波数で位相
の異なる2つの交流電気量の複数の瞬時値をそれぞれサ
ンプリングし、これらの瞬時値をA/D変換して得たデ
ィジタルデータに基づき前記2つの交流電気量の位相差
を求めるディジタル位相計において、ディジタルデータ
を用いて前記2つの交流電気量の位相差の正弦値及び余
弦値を算出する手段と、0゜から45゜までの仮想位相角
とこれらの仮想位相角の正弦値に係数を乗じた値とをそ
れぞれ対応させて記憶した正弦値テーブルと、算出され
た前記正弦値及び余弦値の絶対値をとり、これらの絶対
値の大小を比較して小さい方の値に基づき前記正弦値テ
ーブルを参照して仮想位相角を求める手段と、算出され
た前記正弦値及び余弦値の符号から判定される位相差の
帰属象限に応じて、仮想位相角を真の位相差に変換する
手段とを備えたものである。(Means for Solving Problems) In order to achieve the above object, the present invention samples a plurality of instantaneous values of two alternating-current electric quantities having the same frequency but different phases, and A / D these instantaneous values. In a digital phase meter for obtaining the phase difference between the two AC electric quantities based on the digital data obtained by the conversion, means for calculating the sine value and cosine value of the phase difference between the two AC electric quantities using digital data. , A sine value table storing virtual phase angles from 0 ° to 45 ° and values obtained by multiplying the sine values of these virtual phase angles by a coefficient, respectively, and the absolute values of the calculated sine value and cosine value. Taking a value, comparing the magnitudes of these absolute values, referring to the sine value table based on the smaller value, means for obtaining a virtual phase angle, and judging from the sign of the calculated sine value and cosine value Depending on the attribution quadrant of phase difference, in which a means for converting the virtual phase angle to the true phase difference.
(作用) 本発明においては、まず2つの交流電気量の複数の瞬時
値をそれぞれサンプリングし、A/D変換によってディ
ジタルデータを得る。次いで、ディジタルリレーにおけ
る演算原理の積加算方式を応用して位相差の正弦値およ
び余弦値を算出する。(Operation) In the present invention, first, a plurality of instantaneous values of two AC electric quantities are sampled, respectively, and digital data is obtained by A / D conversion. Next, the sine value and cosine value of the phase difference are calculated by applying the product-add method of the operation principle in the digital relay.
そして、これらの正弦値および余弦値に対応する仮想位
相角を正弦値テーブルから求める。しかる後に、正弦値
および余弦値の符号から判定される真の位相差の帰属象
限に応じて、所定の変換式により仮想位相角を真の位相
差に変換し、以後、周知の手段によってこの位相差をデ
ィジタル表示するものである。Then, the virtual phase angle corresponding to these sine value and cosine value is obtained from the sine value table. After that, the virtual phase angle is converted into a true phase difference by a predetermined conversion formula according to the belonging quadrant of the true phase difference determined from the sign of the sine value and the cosine value, and thereafter this position is converted by a well-known means. The phase difference is digitally displayed.
(実施例) 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。この実
施例は、電力系統から電圧および電流を入力してその位
相差を求めるものであり、第1図に示す如く、まず系統
の電圧vおよび電流iを処理ブロック1内に入力する。
ここで、同一周波数の交流電圧vと電流iとは、電流i
が電圧vよりもθ゜だけ位相が遅れているとすれば、一
般に次式で表わすことができる。(Example) An example of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, a voltage and a current are input from a power system to obtain a phase difference between them, and as shown in FIG.
Here, the AC voltage v and the current i having the same frequency are the current i
If the phase lags the voltage v by θ °, it can be generally expressed by the following equation.
v=Vmsin(ωt) ……(1) i=Rmsin(ωt−θ) ……(2) また、これらの波形は第2図に示すとおりである。v = Vmsin (ωt) (1) i = Rmsin (ωt−θ) (2) Further, these waveforms are as shown in FIG.
処理ブロック1では、vおよびiに対して系統周波数の
12倍の周波数にてサンプリングし(サンプリング間隔30
゜)、これをA/D変換してvおよびiの瞬時値にかか
るディジタルデータ列vn,in(n=0,1,2,3,……)を得
る。これらのデータ順序を第2図に示すように規定する
と、例えば、 v0=Vmsin(ωt) v1=Vmsin(ωt+π/6) v2=Vmsin(ωt+2π/6) : : i0=Imsin(ωt−θ) i1=Imsin(ωt−θ+π/6) i2=Imsin(ωt−θ+2π/6) : : となり、一般に vn=Vmsin(ωt+nπ/6) ……(3) in=Imsin(ωt−θ+nπ/6) ……(4) となる。In processing block 1, for v and i
Sampling at 12 times frequency (sampling interval 30
.Degree.), And A / D-converts this to obtain a digital data string vn, in (n = 0,1,2,3, ...) Related to the instantaneous values of v and i. If these data orders are defined as shown in FIG. 2, for example, v 0 = Vmsin (ωt) v 1 = Vmsin (ωt + π / 6) v 2 = Vmsin (ωt + 2π / 6) :: i 0 = Imsin (ωt −θ) i 1 = Imsin (ωt−θ + π / 6) i 2 = Imsin (ωt−θ + 2π / 6) :: In general, vn = Vmsin (ωt + nπ / 6) (3) in = Imsin (ωt−θ + nπ) / 6) ... (4).
いま、ディジタルリレーの演算原理としての積加算式に
より、1/4周期隔てた各データの間では、 Vm2=(Vn)2+(vn− 3)2 Im2=(in)2+(in− 3)2 すなわち であり、また、 vn・in+vn− 3・in− 3=Vm・Imcosθ ……(7) vn・in− 3+vn− 3・in=Vm・Imsinθ ……(8) の関係があることが知られている。従って、(5)〜
(8)式から、 となる。このcosθ,sinθを求める(9)式,(10)式
の演算は、第1図における処理ブロック2において行な
われるが、|cosθ|≦1,|sinθ|≦1であるから固定小
数点演算しかできないマイクロコンピュータでは演算結
果が0になってしまうため、実際には28cosθ,28sin
θの値を計算する。Now, according to the product addition formula as the operation principle of the digital relay, Vm 2 = (Vn) 2 + (vn − 3 ) 2 Im 2 = (in) 2 + (in − 3 ) 2 ie It is also known that there is a relation of vn ・ in + vn − 3・ in − 3 = Vm ・ Imcosθ …… (7) vn ・ in − 3 + vn − 3・ in = Vm ・ Imsinθ …… (8) ing. Therefore, (5)-
From equation (8), Becomes The calculation of the equations (9) and (10) for obtaining cos θ and sin θ is performed in the processing block 2 in FIG. 1, but since | cos θ | ≦ 1 and | sin θ | ≦ 1, only fixed point arithmetic can be performed. Since the calculation result is 0 in a microcomputer, it is actually 2 8 cos θ, 2 8 sin
Calculate the value of θ.
こうしてcosθおよびsinθの値を求めた後、処理ブロッ
ク3にて|cosθ|,|sinθ|に対応する仮想位相角θ′
(0゜≦θ′≦45゜)を求める。すなわち、cosθおよ
びsinθの間には、周知のように 1) sinθ=cos(90゜−θ)=cosθ″ (なお、0゜≦θ≦360゜) 2) 0゜≦θ≦45゜の範囲では cosθ>sinθ≧0 θ=45゜では cosθ=sinθ 45゜<θ≦90゜の範囲では 0≦cosθ<sinθ という関係がある。つまり、cosθ,sinθがいかなる値
でも、|cosθ|,|sinθ|は0゜≦θ′≦45゜の範囲にお
ける仮想位相角θ′の余弦cosθ′または正弦sinθ′の
値によって表わすことができるから、処理ブロック2に
て求めたcosθ,sinθ(28cosθ,28sinθ)をcosθ′
(28cosθ′)またはsinθ′(28sinθ′)とおい
てこれに対応するθ′を求め、次いでcosθ,sinθの符
号に応じた変換式によりθ′から真の位相差θを算出す
ればよい。After the values of cos θ and sin θ are obtained in this way, the virtual phase angle θ ′ corresponding to | cos θ |, | sin θ |
Calculate (0 ° ≦ θ ′ ≦ 45 °). That is, as is well known, 1) sin θ = cos (90 ° −θ) = cos θ ″ (where 0 ° ≦ θ ≦ 360 °) 2) 0 ° ≦ θ ≦ 45 ° between cos θ and sin θ If cosθ> sinθ ≧ 0 θ = 45 °, then there is a relation of 0 ≦ cosθ <sinθ within the range of cosθ = sinθ 45 ° <θ ≦ 90 °, that is, | cosθ |, | sinθ Since | can be represented by the value of cosine cos θ ′ or sine sin θ ′ of the virtual phase angle θ ′ in the range of 0 ° ≦ θ ′ ≦ 45 °, cos θ, sin θ (2 8 cos θ, 2 8 sin θ) to cos θ ′
If (2 8 cos θ ') or sin θ' (2 8 sin θ ') is found, the corresponding θ'is obtained, and then the true phase difference θ is calculated from θ'by a conversion formula according to the sign of cos θ, sin θ. Good.
この際、θ′を求めるためのテーブルは、以下の第1表
のように46組の数値からなるものでよい。At this time, the table for obtaining θ ′ may be composed of 46 sets of numerical values as shown in Table 1 below.
しかして、cosθまたはsinθの値から位相差θを求める
場合には、|cosθ|,|sinθ|を比較して小さい方の値を
使ってテーブルサーチする。すなわち、|sinθ|を使う
場合には、この|sinθ|の値を表1における28sin
θ′=28cosθ″の欄の上の値から比較していき、|si
nθ|の値の方が大きくなった時点の何番目かの角度が
θ′となる。また、|cosθ|を使う場合には同様にして
求めたθ″を90゜から引いてθ′を求める。 Then, when the phase difference θ is obtained from the value of cos θ or sin θ, | cos θ | and | sin θ | are compared and a table search is performed using the smaller value. That, | sin [theta | when using, the | sinθ | 2 8 sin values in Table 1
Compare from the upper value in the column of θ ′ = 2 8 cos θ ″, | si
At some point when the value of nθ | becomes larger, θ'is some angle. When using | cosθ |, θ'is obtained by subtracting θ ″ similarly obtained from 90 °.
一方、(9)式,(10)式の演算を行なう際にcosθ,si
nθの符号を認識しており、処理ブロック4では第3図
に基づいてθの属する象限を判定すると共に、次の第2
表における各象限毎の変換式により位相角度処理を実行
し、仮想位相角θ′から真の位相差θ(0゜≦θ≦360
゜)を求める。On the other hand, cosθ, si is used when performing the calculations of equations (9) and (10).
The sign of nθ is recognized, and the processing block 4 determines the quadrant to which θ belongs based on FIG.
The phase angle processing is executed by the conversion formula for each quadrant in the table, and the true phase difference θ (0 ° ≤ θ ≤ 360
゜) is asked.
こうして算出された位相差θは、第1図の処理ブロック
5により周知のディジタル表示器を介して表示されるこ
ととなる。 The phase difference θ calculated in this way is displayed by the processing block 5 of FIG. 1 via a well-known digital display.
この実施例によれば、正弦値テーブルとして仮想位相角
θ′の0゜〜45゜分をもつだけで0゜〜360゜の範囲の
位相差θを測定することができるから、マイクロコンピ
ュータのプログラム容量が少なくて済むという利点があ
る。According to this embodiment, the phase difference θ in the range of 0 ° to 360 ° can be measured only by having the virtual phase angle θ ′ of 0 ° to 45 ° as the sine value table. There is an advantage that the capacity is small.
(発明の効果) 以上詳述したように本発明によれば、ディジタルデータ
に基づいて位相差を算出して表示するものであるため、
位相差の迅速な測定および表示が可能であり、測定に要
する労力や時間を大幅に削減することができる。(Effect of the invention) As described in detail above, according to the present invention, the phase difference is calculated and displayed based on the digital data.
Since the phase difference can be measured and displayed quickly, the labor and time required for the measurement can be significantly reduced.
また、位相差の直読が可能であるから読み取り誤差を生
じる余地がなく、構成部品の経年変化等による誤差が発
生する可能性も極めて少ないため、常に正常な測定を行
なうことができる。Further, since the phase difference can be directly read, there is no room for a reading error, and there is very little possibility of an error due to aging of component parts or the like, so that normal measurement can always be performed.
更に、本発明はその原理上、ディジタルリレーと共通の
ハードウェアを使用できるため、別個に位相計を用意す
る必要がなくコストの低減が可能であると共に、既設の
ディジタルリレーを利用すれば、位相差測定の度に電力
系統に接続するような煩雑な作業からも開放されるとい
う利点を有する。Furthermore, since the present invention can use the hardware common to the digital relay in principle, it is not necessary to prepare a separate phase meter and the cost can be reduced. It has an advantage that it is free from the complicated work of connecting to the power system every time the phase difference is measured.
また、本発明では、仮想位相角の0゜〜45゜分の正弦値
テーブルを持ち、このテーブルを参照して簡単な演算を
行うだけで0゜〜360゜の範囲の位相差θを直接測定す
ることができると共に、固定小数点方式のマイクロコン
ピュータを用いた場合でも位相差を正確に測定すること
ができる。Further, in the present invention, the sine value table for the virtual phase angle of 0 ° to 45 ° is provided, and the phase difference θ in the range of 0 ° to 360 ° is directly measured by referring to this table and performing a simple calculation. In addition, the phase difference can be accurately measured even when a fixed-point type microcomputer is used.
図は本発明の一実施例を示すもので、第1図はデータ処
理手順を示すブロック図、第2図は測定対象たる電圧お
よび電流の波形図、第3図は正弦値および余弦値の符号
に応じた位相差の帰属象限を示す説明図である。 1〜5……処理ブロックFIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing a data processing procedure, FIG. 2 is a waveform diagram of voltage and current to be measured, and FIG. 3 is a sign of sine value and cosine value. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a quadrant belonging to a phase difference according to FIG. 1-5 ... Processing block
Claims (1)
量の複数の瞬時値をそれぞれサンプリングし、これらの
瞬時値をA/D変換して得たディジタルデータに基づき
前記2つの交流電気量の位相差を求めるディジタル位相
計において、 ディジタルデータを用いて前記2つの交流電気量の位相
差の正弦値及び余弦値を算出する手段と、 0゜から45゜までの仮想位相角とこれらの仮想位相角の
正弦値に係数を乗じた値とをそれぞれ対応させて記憶し
た正弦値テーブルと、 算出された前記正弦値及び余弦値の絶対値をとり、これ
らの絶対値の大小を比較して小さい方の値に基づき前記
正弦値テーブルを参照して仮想位相角を求める手段と、 算出された前記正弦値及び余弦値の符号から判定される
位相差の帰属象限に応じて、仮想位相角を真の位相差に
変換する手段と、 を備えたことを特徴とするディジタル位相計。1. A plurality of instantaneous values of two alternating-current electric quantities having the same frequency and different phases are sampled, respectively, and based on digital data obtained by A / D converting these instantaneous values, the two alternating-current electric quantities are calculated. In a digital phase meter for obtaining a phase difference, means for calculating the sine value and cosine value of the phase difference between the two AC electric quantities by using digital data, a virtual phase angle from 0 ° to 45 °, and these virtual phases The sine value table that stores the values obtained by multiplying the sine value of the angle by a coefficient, respectively, and the calculated absolute values of the sine value and cosine value are compared, and the smaller of these absolute values is compared. Means for obtaining a virtual phase angle by referring to the sine value table based on the value of, and a virtual phase angle of true according to the quadrant belonging to the phase difference determined from the signs of the calculated sine value and cosine value. Rank Digital phase meter, characterized in that it comprises means for converting the difference, the.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61110293A JPH0664098B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Digital phase meter |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61110293A JPH0664098B2 (en) | 1986-05-14 | 1986-05-14 | Digital phase meter |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS62266472A JPS62266472A (en) | 1987-11-19 |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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Family Cites Families (5)
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| JPS50108542A (en) * | 1974-01-31 | 1975-08-27 | ||
| US4294937A (en) * | 1979-06-18 | 1981-10-13 | Shell Oil Company | Impact polymers |
| FR2510264A1 (en) * | 1981-07-24 | 1983-01-28 | Thomson Csf | DEVICE FOR MEASURING THE PHASE ANGLE BETWEEN A SINUSOIDAL SIGNAL AND A PERIODIC LOGIC SIGNAL OF THE SAME FREQUENCY |
-
1986
- 1986-05-14 JP JP61110293A patent/JPH0664098B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPS62266472A (en) | 1987-11-19 |
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