JPH0789130B2

JPH0789130B2 - デ−タ収集装置

Info

Publication number: JPH0789130B2
Application number: JP60064370A
Authority: JP
Inventors: 宣明常盤; 一郎山科
Original assignee: 竹本電機計器株式会社
Priority date: 1985-03-27
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1995-09-27
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPS61221677A; KR860007604A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本説明は、電力の需要状況を把握するためのデータ収集
を効率よく実施する機能に関するもの。

（ロ）従来の技術の説明電力の需要状況を把握するため、電力量の時間的な分布
を調べるためのデータ収集に従来用いられていた一例を
第２図に示した。第２図により、その動作を説明する。
電力線１を流れる電流を電流変成器２で、これに印加さ
れている電圧を電圧変成器３でそれぞれ検出し、この信
号を電力量パルス発生器に入れると、電力量が定められ
た値に達する毎に、電気パルスの形で信号が得られる。
このパルスとタイマ５から発生する一定時間間隔のパル
スとを２チャンネルのアナログ式記録用磁気カセットレ
コーダに記録させる。

データの収集はカセットレコーダに入っている磁気カセ
ットを集めて、読取装置にかけて記録されている時間パ
ルスと電力量パルスを読取り、時間的な分布データを作
成する。

また、上記記録用磁気カセットレコーダに代えて、記録
メモリを備えたコレクターカートリッジを使用した装置
（電力ロードサーベイ装置〔特開昭59−23261号公
報〕）もある。上記第２図に示した方式及び上記公報の
電力ロードサーベイ装置は、検出した電圧と電流の乗算
値をパルス周波数信号に変換し、電力量のみを算出して
いる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記従来の装置は、電力量のみの算出・記録を行なうも
のであり、十分なデータが得られない。

電力線の監視を十分に行なおうとすれば、電力量の他
に、電流、電圧の平均実効値、平均皮相電力、平均力
率、平均無効電力を知る必要がある。このような諸値を
算出しようとすれば、電圧と電流の瞬時値をデジタル量
でサンプリングする必要がある。

この場合は、商用周波のサイクルを単位として、各値を
演算するので、サンプリングは、基本波に同期したタイ
ミングで行うのが通常である。

ここで、問題となるのは、電流と電圧に高調波が重畳し
ていると、電源に対して同期して発生する高調波の高い
部分（複数次数の高調波の合成により大きく歪み非常に
高いピーク値となった部分）を各サンプリング期間舞に
継続して検出する可能性が生じ、この場合測定値に大き
な誤差が生じるという問題が生じる。

そこで、本発明は、電力量以外の電圧、電流、力率、無
効電力などのデータも同時に収集し得るようにするとと
もに、上記高調波の問題をも解決しようとするものであ
る。

（ニ）問題点を解決するための手段第１図は、本考案の全体構成を示す機能ブロック図であ
る。

この図で１は計測すべき電力を供給している電力線を示
し、この電力線を流れる電流を検出するための電流変成
器２、この電力線の線間にかかっている電圧を検出する
電圧変成器３、電流、電圧の瞬時値をそれぞれ同時に独
立に電波周波数に非同期の高速サンプル周波数でサンプ
ルし、その値を保持するサンプルホールド増幅器４、
５、電流、電圧の値のA/D変換器へ入力を切り替えるマ
ルチプレクサ、アナログ信号である電流、電圧信号をデ
ィジタル値に変換するＡ−Ｄ変換器６、演算、データ処
理を行うためのマイクロプロセッサ・プログラムメモリ
・データメモリで構成させるデータ処理部７、タイミン
グ信号を供給するタイマ８、収集されたデータを蓄積
し、記憶するための電池で電源をバックアップしたRAM
メモリで構成された記憶装置９で構成されている。

（ホ）作用電流および電圧の瞬時値入力は、第１図処理部７のマイ
クロプロセッサの働きで、それぞれサンプルホールド増
幅器からマルチプレクサで選ばれ、Ａ−Ｄ変換部でディ
ジタイル値に変換される。この変換は、単一のA/D変換
器を電流と電圧のデジタル化に共用しているので、低コ
スト化が可能である。

また、このサンプルホールドは、電圧、電流の瞬時値を
電源周波数に非同期の高速サンプル周波数で行っている
ので、高調波ノイズの影響を受け難い。すなわち、非同
期でサンプリングを行なうと、仮に１回のサンプリング
期間で、高調波成分のピーク値を検出しても、別のサイ
クルのサンプリング期間ではこれを検出しないことにな
るので、サンプリングされた電圧、電流の瞬時値から平
均値として算出される電力量等の諸データは高調波ノイ
ズの影響を受け難いものとなる。処理部では、前記のデ
ィジタル入力を読み込み、電流および電圧の瞬時値の乗
算を実施し、このサンプル値に対する瞬時電力の算出、
電流の瞬時値の自乗値の算出、電圧の瞬時値の自乗値の
算出の演算を行い、これらのデータを一時的に内部の記
憶装置に格納する。定められたこれらの一連の動作を繰
返し行って、各瞬時のデータを集め、このデータにそれ
ぞれ演算を施すことにより、所要の量についてのデータ
が得られる。

電力量は、瞬時電力を累算し、これにサンプル間隔を乗
算することにより計算でき、電流と電圧の実効値は、瞬
時値の自乗値の一定期間の平均値を出し開平することに
より得られる。

このようにして得られた各データを処理装置からの指令
によって、一定の様式に従って記憶装置に格納する。

（ヘ）実施例（ａ）実施例１第３図は本考案に係る計測記憶装置の構成図である。図
に於て、９は、８ビットマルチチップタイプのマイクロ
コンピュータ（CPU）、10は、プログラムを記憶してい
るリードオンリメモリ（ROM）、11は、データを蓄えた
り、一時的に置いたりするためのRAMである。また、デ
ータのサンプルをCPUとは別のペースで動かすため、デ
ータサンプリングコントローラ７、７とCPUを結びつけ
るためのディジタル入力ポート13を備える。この他の構
成要素については（ホ）作用で説明したものと同一機能
である。

CPU9の動作は第４図に示すフローチャートの如く行わ
れ、電流変成器、電圧変成器で検出された各瞬時値を読
みこみ、瞬時電力、瞬時電流の自乗値（i²）瞬時電圧の
自乗値（v²）を演算する、規定回数だけ読みこんだとこ
ろでこの期間までの電力量、i²、v²の積算を実施してお
く、この演算の目的は、あらかじめ定められた測定時限
内でのデータチェックが必要な場合に備えるためであ
る。

定められた時限になると、これまで蓄積してきたデータ
をもとに、電力量、電流・電圧の平均実効値、平均皮相
電力、平均力率、平均無効電力等を計算し、日付、時刻
を添えて、RAMパックドライバ14によってRAMパック15に
書込む。

（ｂ）実施例２もう一つの実施例として、第５図に計測精度を向上させ
るため、２個のマイクロプロセッサを使用する方式を示
す。

実施例２は、実施例１から、RAMパックドライバ15を除
き、シフトレジスタ（先入れ、先出し形）14を介して、
CPU（Ａ）からCPU（Ｂ）にデータを送れるようにして、
CPUの負担を軽減したものである。各CPUの動作は、第６
図のフローチャートに示される如く行われる。

CPU（Ａ）は、電流、電圧変成器で検出された各瞬時値
を読み込み、瞬時電力、瞬時電流の自乗値（i²）、瞬時
電圧の自乗値（v²）を計算し、RAM11に貯えておく。規
定回数だけ読込んだところでシフトレジスタ14を経由し
て、読みこんだデータをCPU（Ｂ）13に渡し、CPU（Ｂ）
13はこのデータが送り込まれる度に、RAM16に積算して
おく、CPU（Ｂ）13があらかじめ定められた測定時限に
達したことをタイマ（Ｂ）19で検知すると、この時限内
の電力量、電流・電圧の平均実効値、平均皮相電力、平
均力率、平均無効電力等を計算し日付、時刻を添えて、
RAMパックドライバ17を経てRAMパック18に書込む。

以上、実施例１、実施例２は単相回路について述べた
が、単相３線、３相３線、３相４線の各図回路について
も、電流、電圧検出部をその線数、相数に応じて増や
し、また、プログラムも各方式に対応したものとすれば
同様の作用をする測定値記憶装置が実現される。

（ト）効果以上、説明したように、本考案によればマイクロコンピ
ュータを用いて、交流電流、電圧の瞬時値をディジタル
値として扱うことにより、電力量、電流、電圧、力率、
無効電力など、送配線の状況を知るためのデータが、同
時に得られ、また、収集されたデータの読出し後の処理
に要する時間を減少させることができる。

特に本発明は、電圧及び電流のサンプリングを行なう２
つのサンプルホールド回路の出力をマルチプレクサによ
って交互に取出し、単一のA/D変換器に入力させる構成
を採用しているので、高価な部品であるA/D変換器を１
つで済ませることができ製造コストの低減が可能にな
る。

また、サンプリングを電源周波数に非同期の高速サンプ
ル周波数でサンプルホールドするので、高調波ノイズの
影響を受け難くなり、測定値の信頼性を向上することが
できる。

さらに、データ処理部を構成するマイクロプロセッサの
処理を、電圧と電流の読み込み時の瞬時値処理と、記憶
装置に蓄積するデータの演算とに分け、サンプリング数
を増加してもデータ処理がマイクロプロセッサの処理能
力に負担が掛からないようにして行い、デジタル演算の
みによって必要なデータの算出を行うので、上述した多
種類のデータ算出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の全体構成を示したブロック図、第２
図は、従来実施されていた方式を示した図、第３図は、
本考案の実施例１、第４図は、実施例１のマイクロコン
ピュータの動作を示すフローチャート、第５図は、実施
例２、第６図は、実施例２のCPUの動きを示すフローチ
ャートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給された、または消費された電力量等を
時間の経過に応じて記憶するデータ収集装置において、電力線に結合され、電流と電圧の瞬時値を検出する電流
変成器及び電圧変成器と、検出された電流と電圧の瞬時値を、電源周波数に非同期
の高速サンプル周波数で、それぞれ同時に独立してサン
プルホールドする２つのサンプルホールド増幅器と、単一のA/D変換器と、上記２つのサンプルホールド回路の出力を、上記Ａ−Ｄ
変換器に切り替え入力するマルチプレクサと、上記A/D変換器でデジタル化された電圧及び電流を読み
込み、電流及び電圧の瞬時値の乗算による瞬時電力の算
出と、電流の瞬時値の自乗値及び電圧の瞬時値の自乗値
の算出を行い、これらを一時的に内部の記憶装置に格納
し、定められた時限毎に、格納された値に基づき瞬時電
力の累算を行い、この累算値をサンプル間隔で乗算して
電力量を算出し、電流と電圧の各自乗値の一定期間の平
均値を求め開平することによって各実効値を算出して、
電力量、電流・電圧の平均実効値、平均皮相電力、平均
力率、平均無効電力の演算を行なうマイクロプロセッサ
及びメモリから構成されたデータ処理部と、その結果を時間の経過に応じて蓄積する着脱可能な記憶
装置とを具備したことを特徴とするデータ収集装置。