專利名稱：功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)功率(有功、無功)、電能(有功、無功)中的至少一個(gè)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量裝置(下文稱為功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置)，涉及具有提高測(cè)量精度的校正功能的這種測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
已有的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置具有利用升頻采樣頻率分別對(duì)電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行量化的Δ-∑ AD調(diào)制器、利用數(shù)字濾波器分別對(duì)量化后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)平均的移動(dòng)平均處理手段、在每一采樣頻率將移動(dòng)平均處理后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)相乘的乘法手段、以及去除相乘值的高頻分量的數(shù)字低通濾波器。
還具有使從利用所述升頻采樣頻率進(jìn)行量化的Δ-∑ AD調(diào)制器到后級(jí)的移動(dòng)平均手段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移定時(shí)可變并調(diào)整電壓信號(hào)-電流信號(hào)間的相位的移位寄存器相位校正手段以及調(diào)整各相功率關(guān)聯(lián)量的均衡的均衡校正手段(專利文獻(xiàn)1專利第3080207號(hào)公報(bào))。
又，調(diào)整各相的電壓信號(hào)-電流信號(hào)間的相位和各相功率關(guān)聯(lián)量的均衡，抑制電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段產(chǎn)生的信號(hào)偏差，從而達(dá)到要求的測(cè)量精度(專利文獻(xiàn)2專利第3330519號(hào)公報(bào))。
電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段產(chǎn)生的信號(hào)偏差取決于要檢測(cè)的電壓和電流的大小、要檢測(cè)的電壓和電流的頻率、運(yùn)算中的溫度。溫度也影響AD變換器的變換特性。也就是說，要檢測(cè)的電壓和電流的大小、頻率、運(yùn)算中的溫度一旦發(fā)生變化，電壓信號(hào)輸入手段、電流信號(hào)輸入手段和AD變換器產(chǎn)生的信號(hào)的偏差就變化。
然而，已有的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置在裝置出廠時(shí)按常溫校正額定電壓、額定電流和額定頻率，該校正值固定。即，除初始設(shè)定外，測(cè)量中不能根據(jù)電壓、電流、頻率或溫度校正運(yùn)算值。
因此，為了得到在大輸入范圍、大溫度范圍能滿足的精度，需要采用要檢測(cè)的電壓和電流的大小、頻率以及運(yùn)算中的溫度等造成的誤差變動(dòng)小而且精度高的電壓信號(hào)輸入手段、電流信號(hào)輸入手段和AD變換器，因而造價(jià)高。
本發(fā)明是為解決該問題而完成的，其目的是得到受要檢測(cè)的電壓和電流的大小、頻率、運(yùn)算中的溫度影響小的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置具有對(duì)裝載在電力線上的電流傳感器和電壓傳感器檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字變換的AD變換電路、在從所述AD變換電路的輸出求所述電壓頻率的同時(shí)根據(jù)所述AD變換電路的輸出運(yùn)算所述電力線的功率關(guān)聯(lián)量的功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部、以及將所述電壓、電流和頻率中的至少任意一個(gè)作為參數(shù)校正所述功率關(guān)聯(lián)量的校正手段。
又，該功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置還具有對(duì)裝載在電力線上的CT和PT檢測(cè)到的電流和電壓分別進(jìn)行數(shù)字變換的AD變換電路、裝在所述CT、PT和AD變換電路中的至少一個(gè)的溫度檢測(cè)器、在從所述AD變換電路的輸出求所述電壓的頻率的同時(shí)根據(jù)所述AD變換電路的輸出運(yùn)算所述電力線的功率關(guān)聯(lián)量的功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部、以及將所述溫度作為參數(shù)校正所述功率關(guān)聯(lián)量的校正手段。


圖1是示出本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置的組成的圖。
圖2是圖1的部分詳圖。
圖3是校正前后的功率矢量圖。
圖4是示出校正的流程的圖。
圖5是說明CT電流探測(cè)中頻率與相位的關(guān)系和校正線性的特性圖。
圖6是說明校正線性的圖。
圖7是說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)5的CT電流探測(cè)中頻率與相位的關(guān)系和校正線性的圖。
附圖中，101、103是電壓信號(hào)，121、123、221、223是Δ-∑ AD變換器，141、143、241、243是電壓有效值運(yùn)算手段，161、163、261、263是電流有效值運(yùn)算手段，191、193、291、293是希耳伯特變換手段，201、203是電流信號(hào)，301、303是乘法手段，321、323是數(shù)字低通濾波器手段，341、343是乘法手段，361、363是數(shù)字低通濾波器手段，54是電源頻率運(yùn)算手段，56是溫度測(cè)量手段，W_in_N是校正前的功率，W_out_N是校正后的功率，var_in_N是校正前的無功功率，var_out_N是校正后的無功功率，Vrms_1、Vrms_3是電壓有效值，Irms_1、Irms_3是電流有效值，F(xiàn)req是電源頻率，Temp是溫度。
具體實(shí)施形態(tài)實(shí)施形態(tài)1下面，根據(jù)圖1、圖2說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置的組成。圖1、圖2中，為了使圖便于理解，僅示出1相和3相的情況，省略2相時(shí)的圖。
以下的說明中，尤其對(duì)符號(hào)，在申請(qǐng)手續(xù)方面，未按大小字符嚴(yán)密區(qū)分記載。
圖1中，對(duì)各信號(hào)設(shè)置的Δ-∑ AD變換器(下文稱為AD變換器)121、123、221、223利用升頻取樣頻率分別對(duì)裝載在圖中未示出的電力線的電壓傳感器(下文有時(shí)稱為PT)檢測(cè)出的電力線電壓信號(hào)101、103和所述電力線上裝載的圖中未示出的電流傳感器(下文有時(shí)稱為CT)檢測(cè)出的電流信號(hào)201、203進(jìn)行量化后，將其輸入功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部100。頻率運(yùn)算手段54從AD變換器的電壓輸出求頻率，又由溫度檢測(cè)手段56求出各AD變換器的溫度，將其輸入功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部100。
圖2示出功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部100的詳況。圖2中，未示出的移動(dòng)平均處理手段利用數(shù)字濾波器分別對(duì)量化的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行移動(dòng)平均后，將其輸入乘法手段301、303。乘法手段301、303在每一采樣周期對(duì)移動(dòng)平均處理后的電壓信號(hào)和電流信號(hào)進(jìn)行相乘。數(shù)字低通濾波器手段321、323濾除所述相乘值的高頻分量。該濾波器手段321、323的輸出稱為校正前的功率W_in_N(N＝1、2、3)。W_in_N在電力接收時(shí)為正值，而在發(fā)送時(shí)為負(fù)值。
圖中雖然未具體示出，但圖1的AD變換器121、123、221、223進(jìn)行AD變換后的部分，其處理可以全部由軟件或硬件來處理。
由希耳伯特變換(正交相)191(193)和希耳伯特變換(同相)291(293)組成的希耳伯特變換手段191、193、291、293將電壓信號(hào)-電流信號(hào)間的相位旋轉(zhuǎn)90度。乘法手段341、343在每一采樣頻率將希耳伯特變換手段輸出的電壓信號(hào)和電流信號(hào)相乘。數(shù)字低通濾波器手段361、363濾除相乘值的高頻分量。該手段361、363的輸出稱為校正前的無功功率var_in_N(N＝1、2、3)。var_in_N在電力接收遲后且發(fā)送超前時(shí)為正值，而電力接收超前且發(fā)送遲后時(shí)為負(fù)值。
振幅相位校正矩陣運(yùn)算手段381、383將校正前的功率W_in_N和無功功率var_in_N作為輸入，進(jìn)行后文說明的校正運(yùn)算。其輸出稱為校正后的功率W_out_N(N＝1、2、3)、校正后的無功功率var_out_N(N＝1、2、3)。式(1)表示振幅相位校正矩陣運(yùn)算手段381、383的校正運(yùn)算。
W_out_NVar_out_N-Gain_N×cos(θ_N)-sin(θ_N)sin(θ_N)cos(θ_N)W_in_Nvar_in_N]]>····(式1)Gain_N-|B|/|A| …(式2)式(1)、式(2)中，N(N＝1、2、3)表示各相。式(1)、式(2)在θ_N為正時(shí)，進(jìn)行左旋轉(zhuǎn)，因而θ_N為正時(shí)，進(jìn)行遲后方向的旋轉(zhuǎn)，而其為負(fù)時(shí)，進(jìn)行超前方向的旋轉(zhuǎn)。為了幫助理解，圖3示出此關(guān)系。
在額定電壓、額定電流、額定頻率、常溫下，求上述式(1)、式(2)的矩陣中的Gain_N和θ_N，本發(fā)明的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置在初始調(diào)整時(shí)，根據(jù)這些式(1)、式(2)，進(jìn)行電壓信號(hào)-電流信號(hào)間的相位調(diào)整、各相功率關(guān)聯(lián)量的均衡調(diào)整。除調(diào)整時(shí)外，初始調(diào)整時(shí)決定的Gain_N和θ_N不變，與實(shí)際運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣分開，作為初始調(diào)整時(shí)的振幅相位校正矩陣預(yù)先存儲(chǔ)。
初始調(diào)整時(shí)的振幅相位校正矩陣Gain_N×cos(θ_N)-sin(θ_N)sin(θ_N)cos(θ_N)]]>圖4示出本發(fā)明的校正流程。圖5示出對(duì)電源頻率變化造成的相位變化量進(jìn)行校正的概念。圖5是說明CT在電流探測(cè)中頻率與相位的關(guān)系和校正直線的說明圖。圖5(a)是橫軸為頻率(40Hz～70Hz)、縱軸為相位誤差(-1度～+0.4度)時(shí)的特性圖，示出CT的實(shí)際特性90和用一次方程(下文稱為一次直線)對(duì)實(shí)際特性90進(jìn)行近似的校正用一次直線91。圖5(b)用與圖5(a)相同橫軸、縱軸示出利用校正用一次直線91校正頻率后各頻率的相位誤差的誤差量，表明45Hz～60Hz范圍中落入0.1度的誤差內(nèi)。
實(shí)施例1從有效值電壓運(yùn)算手段161、163取得當(dāng)前的電壓有效值Vrms_1、Vrms_3，利用校正用的一次直線算出電壓有效值的振幅校正率(振幅變化率的倒數(shù))和相位變化量。電壓的振幅校正率和相位變化量校正用的一次直線都與圖5(a)、圖5(b)所示的頻率誤差率類似，因而省略圖示其特性。下面進(jìn)一步詳細(xì)說明校正式。下面的說明中，N表示各相。即，N＝1、2、3。設(shè)電壓有效值Vrms_1、Vrms_3的振幅校正率為Gain_Vrms_N，相位變化量為Phase_Vrms_N，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_Vrms，截距為B_Gain_Vrms，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_Vrms，截距為B_Phase_Vrms，當(dāng)前的電壓有效值為Vrms_N，則校正式可表示如下。
Gain_Vrms_N＝A_Gain_Vrms×Vrms_N+B_Gain_Vrms…(V1)Phase_Vrms_N＝A_Phase_Vrms×Vrms_N+B_Phase_Vrms …(V2)預(yù)先決定振幅校正率Gain_Vrms_N，使其在電壓有效值是初始調(diào)整時(shí)的電壓的情況下為1。又設(shè)定Phase_Vrms_N，使其在電壓有效值是初始調(diào)整時(shí)的電壓的情況下為0，超前方向的變化量為正，遲后方向的變化量為負(fù)。這里的初始調(diào)整時(shí)的電壓是指進(jìn)行調(diào)整時(shí)定為基準(zhǔn)(即不需要校正)的電壓，未必限于實(shí)際調(diào)整時(shí)的電壓。為了幫助理解，圖6示出上述式(V1)、式(V2)。
可以預(yù)先存儲(chǔ)所述額定電壓，從額定電壓和直線的斜率自動(dòng)換算并求出截距，這時(shí)可省略截距的設(shè)定。也可自由設(shè)定或更改一次直線的斜率和截距。
因此，更改電壓信號(hào)輸入手段的電路組成時(shí)(例如從PT電路改為電阻分壓電路等)，可僅改變所述校正用的一次直線的斜率和截距的值。
實(shí)施例2從電流有效值運(yùn)算手段261、263取得當(dāng)前的電流有效值Irm_1、Irm_3，利用一次直線算出電流有效值的振幅校正率(振幅變化率的倒數(shù))和相位變化量。
設(shè)電流有效值Irm_1、Irm_3的振幅校正率為Gain_Irms_N，
相位變化量為Phase_Irms_N，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_Irms，截距為B_Gain_Irms，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_Irms，截距為B_Phase_Irms，當(dāng)前的電流有效值為Irms_N，則校正式可表示如下。
Gain_Irms_N＝A_Gain_Irms×Irms_N+B_Gain_Irms…(I1)Phase_Irms_N＝A_Phase_Irms×Irms_N+B_Phase_Irms …(I2)設(shè)定Gain_Irms_N，使其在當(dāng)前的電流有效值為初始調(diào)整時(shí)的電流的情況下為1。又設(shè)定Phase_Irms_N，使其在當(dāng)前的電流有效值是初始調(diào)整時(shí)的電流的情況下為0，超前方向的變化量為正，遲后方向的變化量為負(fù)。因此，也可預(yù)先存儲(chǔ)初始調(diào)整時(shí)的電流，從當(dāng)前的電流值和直線斜率換算截距，這時(shí)能減少截距的設(shè)定量。還可自由設(shè)定或更改一次直線的斜率和截距。因此，更改電流信號(hào)輸入手段的電路組成時(shí)(例如從CT電路改變?yōu)榉致沸虲T電路)，可僅改變一次直線的斜率和直線的值。式(I1)、式(I2)特性圖與圖6類似，因而省略圖示說明。
實(shí)施例3從電源頻率運(yùn)算手段54取得當(dāng)前的電源頻率Freq，利用校正用的一次直線算出電源頻率的電壓信號(hào)輸入和電流信號(hào)輸入的振幅校正率(振幅變化率的倒數(shù))和相位變化量。
設(shè)電源頻率的電壓信號(hào)輸入的振幅校正率為Gain_FreqV，相位變化量為Phase_，F(xiàn)reqV，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_FreqV，截距為B_Gain_FreqV，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_FreqV，截距為B_Phase_FreqV，電源頻率的電流信號(hào)輸入的振幅校正率為Gain_FreqI，相位變化量為Phase_，F(xiàn)reqI，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_FreqI，截距為B_Gain_FreqI，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_FreqI，
截距為B_Phase_FreqI，當(dāng)前的電源頻率Freq，則校正的一次直線可表示如下。
Gain_FreqV＝A_Gain_FreqV×Freq+B_Gain_FreqV…(FV1)Gain_FreqI＝A_Gain_FreqI×Freq+B_Gain_FreqI…(FI1)Phase_FreqV＝A_Phase_FreqV×Freq+B_Phase_FreqV …(FV2)Phase_FreqI＝A_Phase_FreqI×Freq+B_Phase_FreqI …(FI2)設(shè)定一次直線的斜率和截距，使Gain_FreqV和Gain_FreqI在當(dāng)前的電源頻率是初始調(diào)整時(shí)的電源頻率的情況下為1。又設(shè)定一次直線的斜率和截距，使Phase_FreqV和Phase_FreqI在當(dāng)前的電源頻率是初始調(diào)整時(shí)的電源頻率的情況下為0，超前方向的變化量為正，遲后方向的變化量為負(fù)。于是，可預(yù)先存儲(chǔ)初始調(diào)整時(shí)的電源頻率，從當(dāng)前的頻率和直線斜率換算截距，這時(shí)能減少截距的設(shè)定量。還可自由設(shè)定或更改一次直線的斜率和截距。因此，改變電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段的電路組成時(shí)(例如從PT電路改變?yōu)殡娮璺謮弘娐?，從CT電路改變?yōu)榉致沸虲T電路)，可僅改變一次直線的斜率和截距的值。校正式(FV1)、(FI1)、(FV2)、(FI2)特性均與圖6類似，因而省略圖示說明。
又，使電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段合計(jì)的振幅校正率為Gain_Freq，相位變化量為Phase_Freq，并且Gain_Freq＝(A_Gain_FreqV+A_Gain_FreqI)×Freq+B_Gain_FreqV+B_Gain_FreqIPhase_Freq＝(A_Phase_FreqV+A_Phase_FreqI)×Freq+B_Gain_FreqV+B_Phase_FreqI則可減少運(yùn)算量以及直線斜率和截距的設(shè)定量。
實(shí)施例4從溫度測(cè)量手段56取得當(dāng)前AD變換器的溫度Temp(這里假設(shè)任何AD變換器溫度均大致相同)，利用一次直線算出溫度的電壓信號(hào)輸入和電流信號(hào)輸入以及AD變換器的振幅校正率(振幅變化率的倒數(shù))和相位變化量。
(1)對(duì)溫度的電壓信號(hào)輸入的校正，設(shè)振幅校正率為Gain_TempV，其相位變化量為Phase_TempV，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_TempV，截距為B_Gain_TempV，
相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_TempV，截距為B_Phase_TempV；(2)對(duì)溫度的電流信號(hào)輸入的校正，設(shè)振幅校正率為Gain_TempI，其相位變化量為Phase_TempI，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_TempI，截距為B_Gain_TempI，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_TempI，截距為B_Phase_TempI；(3)對(duì)溫度的AD變換器的校正，設(shè)振幅校正率為Gain_TempAD，其相位變化量為Phase_TempAD，振幅校正率的一次直線斜率為A_Gain_TempAD，截距為B_Gain_TempAD，相位變化量的一次直線斜率為A_Phase_TempAD，截距為B_Phase_TempAD，又設(shè)當(dāng)前溫度為Temp；則校正式如下。
Gain_TempV＝A_Gain_TempV×Temp+B_Gain_TempV …(TV1)Gain_TempI＝A_Gain_TempI×Temp+B_Gain_TempI …(TI1)Gain_TempAD＝A_Gain_TempAD×Temp+B_Gain_TempAD…(TA1)Phase_TempV＝A_Phase_TempV×Temp+B_Phase_TempV…(TV2)Phase_TempI＝A_Phase_TempI×Temp+B_Phase_TempI…(TI2)Phase_TempAD＝A_Phase_TempAD×Temp+B_Phase_TempAD …(TA2)設(shè)定一次直線的斜率和截距，使Gain_TempV、Gain_TempI和Gain_TempAD在當(dāng)前溫度是初始調(diào)整時(shí)的溫度的情況下為1。而且，設(shè)定一次直線的斜率和截距，使Gain_TempV、Gain_TempI和Gain_TempAD的超前方向變化量為正，遲后方向變化量為負(fù)，在當(dāng)前溫度是初始調(diào)整時(shí)的溫度的情況下為0。于是，可預(yù)先存儲(chǔ)初始調(diào)整時(shí)的溫度，從當(dāng)前的溫度和直線斜率換算截距，這時(shí)能減少截距的設(shè)定量。還可自由設(shè)定或更改一次直線的斜率和截距。因此，改變電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段的電路組成時(shí)(例如從PT電路改變?yōu)殡娮璺謮弘娐?，從CT電路改變?yōu)榉致沸虲T電路)，可僅改變一次直線的斜率和截距的值。
又，使電壓信號(hào)輸入手段和電流信號(hào)輸入手段以及AD變換器合計(jì)的振幅校正率為Gain_Temp，相位變化量為Phase_Temp，并且
Gain_Temp＝(A_Gain_TempV+A_Gain_TempI+A_Gain_TempAD)×Temp+B_Gain_TempV+B_Gain_TempI+B_Gain_TempADPhase_Temp＝(A_Phase_TempV+A_Phase_TempI+A_Phase_TempAD)×Temp+B_Gain_TempV+B_Phase_TempI+B_Phase_TempAD則可減少運(yùn)算量以及直線斜率和截距的設(shè)定量。
為了使功率、無功功率的運(yùn)算反映上述算出的振幅校正率和相位變化量，初始調(diào)整時(shí)的振幅相位校正矩陣(上述)乘以振幅校正率和相位變化量校正矩陣。其結(jié)果為實(shí)際運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣。
總振幅校正率和相位變化量為，從電壓有效值、電流有效值、電源頻率和溫度中任意選擇希望校正的參數(shù)，所選擇的參數(shù)的綜合影響。選擇全部參數(shù)時(shí)，設(shè)總振幅校正率為Gain_all_N，總相位變化量為Phase_all_N，則成為式(3)。
Gain_all_N＝Gain_Vrms_N×Gain_Irms_N×Gain_Freq×Gain_TempPhase_all_N＝Phase_Vrms_N+Phase_Irms_N+Phase_Freq+Phase_Temp …(式3)因此，實(shí)際運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣為以下的式(4)。
運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣＝Gain_all_N×調(diào)整時(shí)的振幅相位校正矩陣×cos(Phase_all_N)-sin(Phase_all_N)sin(Phase_all_N)cos(Phase_all_N)]]>…(式4)使電壓有效值、電流有效值反映上述算出的振幅校正率和相位變化量時(shí)，有效值與相位無關(guān)，因而可將電壓有效值Vrms-N、電流有效值Irms-N的振幅校正率乘以初始調(diào)整時(shí)的變換系數(shù)181、183、281、283所得的結(jié)果作為實(shí)際運(yùn)算中使用的變換系數(shù)。
實(shí)際運(yùn)算中使用的相位振幅校正矩陣系數(shù)的計(jì)算不是每一采樣頻率都進(jìn)行，而是可以在每一識(shí)別諸如各有效值、溫度的變化出現(xiàn)顯著誤差的時(shí)間間隔(例如每0.5秒～幾秒)進(jìn)行計(jì)算，并更新結(jié)果。因此，僅在更新時(shí)增加運(yùn)算量不增加平時(shí)運(yùn)算功率關(guān)聯(lián)量的運(yùn)算量，運(yùn)算負(fù)荷不增加。
如以上那樣，在測(cè)量功率關(guān)聯(lián)量時(shí)，利用檢測(cè)的電壓有效值、電流有效值、電源頻率和AD變換器的溫度進(jìn)行校正，因而總能高精度地測(cè)量功率關(guān)聯(lián)量。雖然說明了利用電壓有效值、電流有效值、頻率和溫度進(jìn)行校正的例子，但也可利用其中至少任一個(gè)參數(shù)進(jìn)行校正，這一點(diǎn)在實(shí)施形態(tài)2說明。
由于利用旋轉(zhuǎn)矩陣校正相位、能在短時(shí)間內(nèi)校正。
又因?yàn)檫m用于具有使相對(duì)于電流的電壓相位和相對(duì)于電壓的電流相位變換90°相位的90°相位變換手段、利用90°相位變換手段的輸出求無功功率的無功功率運(yùn)算手段以及從電流和電壓求有功功率的有功功率運(yùn)算手段的裝置，能兼用取得調(diào)整時(shí)振幅相位校正矩陣用的旋轉(zhuǎn)矩陣運(yùn)算功能和上述校正用的旋轉(zhuǎn)矩陣運(yùn)算功能。
實(shí)施形態(tài)1對(duì)設(shè)溫度為AD變換器的溫度進(jìn)行了說明，但也可采用進(jìn)行以上說明的運(yùn)算用的運(yùn)算裝置的溫度。
實(shí)施形態(tài)2上述實(shí)施形態(tài)1用電壓有效值、電流有效值、電源頻率和AD變換器的溫度等4個(gè)參數(shù)計(jì)算7個(gè)振幅校正率和7個(gè)相位變化量，但也可僅選擇其中的任一項(xiàng)目進(jìn)行計(jì)算。例如，僅電流信號(hào)輸入的相位變化量對(duì)電流有效值和電源頻率依賴大時(shí)，因而希望僅對(duì)其校正，則可僅計(jì)算Phase_Irms_N、Phase_FreqI。其他項(xiàng)目也相同。
實(shí)施形態(tài)3上述實(shí)施形態(tài)2僅選擇任意項(xiàng)目進(jìn)行計(jì)算，但選擇全部項(xiàng)目后，特別對(duì)不要校正的項(xiàng)目按以下那樣設(shè)定其校正用的一次直線的斜率和截距，也能實(shí)現(xiàn)同樣的運(yùn)作。
即，不要的項(xiàng)目的振幅校正率將一次直線的斜率設(shè)定為0，截距設(shè)定為1。不要的項(xiàng)目的相位變化量將一次直線的斜率設(shè)定為0，截距設(shè)定為0。
實(shí)施形態(tài)4也可用浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算計(jì)算實(shí)際運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣的系數(shù)后，在更新振幅相位校正矩陣時(shí)，從浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)變換并設(shè)定為固定小數(shù)點(diǎn)。由此，平時(shí)的運(yùn)算僅作固定小數(shù)點(diǎn)的乘法和加法，運(yùn)算速度提高。
實(shí)施形態(tài)5
上述實(shí)施形態(tài)4在更新振幅相位校正矩陣時(shí)取為固定小數(shù)點(diǎn)，但也可用固定小數(shù)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣系數(shù)的計(jì)算。
實(shí)際上，將一次直線的斜率和截距設(shè)定為固定小數(shù)點(diǎn)。又用固定小數(shù)點(diǎn)取得計(jì)算振幅校正率和相位變化量時(shí)的電壓有效值、電流有效值、電源頻率和溫度等參數(shù)。由此，計(jì)算振幅校正率和相位變化量時(shí)，僅作固定小數(shù)點(diǎn)的乘法和加法。
由于去除運(yùn)算相位變化量校正矩陣時(shí)所需正弦值、余弦值的浮動(dòng)小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算量，可按固定小數(shù)點(diǎn)的默認(rèn)預(yù)先具有例如0.01度左旋矩陣、0.1度左旋矩陣、1度左旋矩陣的系數(shù)，并且在計(jì)算相位變化量后乘以所述左旋矩陣，從而計(jì)算相位變化量校正矩陣。
上述例子中，相位變化量為1.24度(超前)時(shí)，可通過運(yùn)算1度左旋矩陣×(0.1度左旋矩陣)2×(0.01度左旋矩陣)4，算出相位變化量校正矩陣。
實(shí)施形態(tài)6如分路型CT那樣要檢測(cè)的電流大小的相位變化量為非線性，難以用一次直線校正時(shí)，通過設(shè)定2條或3條等斜率和截距不同的多條一次直線，并且切換以直線的交點(diǎn)為邊界計(jì)算校正量的一次直線，進(jìn)行校正。
例如，以在電流信號(hào)輸入中采用分路CT，并且要檢測(cè)的電流大小的相位變化量為非線性時(shí)作為例子進(jìn)行說明。圖7(a)示出一例這時(shí)的特性95。圖7(a)的特性95中，將負(fù)荷的約10％為邊界，輕于該邊界的負(fù)荷與重于該邊界的部分相比，相位誤差急劇加大。這時(shí)，準(zhǔn)備例如2條計(jì)算相位變化量Phase_Irms_N的一次直線。使計(jì)算相位變化量用的第1條一次直線96的斜率為A1_Phase_Irms，截距為B1_Phase_Irms，第2條一次直線97的斜率為A2_Phase_Irms，截距為B2_Phase_Irms。在設(shè)定2條一次直線的時(shí)刻，計(jì)算直線96和直線97的交點(diǎn)。
直線交點(diǎn)的Irms=B2_Phase_Irms-B1_Phsae_IrmsA1_Phase_Irms-A2_Phase_Irms]]>因此，當(dāng)前的Irms_N為直線交點(diǎn)的Irms以上時(shí)，使用第1條一次直線96，設(shè)Phase_Irms_N＝A1_Phase_Irms×Irms_N+B1_Phase_Irms
而當(dāng)前的Irms_N為不到直線交點(diǎn)的Irms時(shí)，使用第2條一次直線97，設(shè)Phase_Irms_N＝A2_Phase_Irms×Irms_N+B2_Phase_Irms這樣，如圖7(b)所示的相位誤差98那樣，能以較高的精度測(cè)量功率關(guān)聯(lián)量。
當(dāng)然可結(jié)合特性95的曲線，使用更多的直線。
本發(fā)明的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置即使要檢測(cè)的電壓和電流的大小、頻率、運(yùn)算中的AD變換器的溫度造成電壓信號(hào)輸入手段、電流信號(hào)輸入手段和AD變換器各自的特性變化，也能運(yùn)算量少、存儲(chǔ)容量小且高速地對(duì)其進(jìn)行校正，總是高精度地進(jìn)行測(cè)量，因而能精度較高地測(cè)量功率關(guān)聯(lián)量。
權(quán)利要求
1.一種功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，具有對(duì)裝載在電力線上的電流傳感器和電壓傳感器檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字變換的AD變換電路、在求所述電壓信號(hào)的頻率的同時(shí)根據(jù)所述AD變換電路的輸出運(yùn)算所述電力線的功率關(guān)聯(lián)量的功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部、以及將所述電壓信號(hào)、電流信號(hào)和頻率中的至少一個(gè)作為參數(shù)校正所述功率關(guān)聯(lián)量的校正手段。
2.一種功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，具有對(duì)裝載在電力線上的電流傳感器和電壓傳感器檢測(cè)到的電流信號(hào)和電壓信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字變換的AD變換電路、檢測(cè)所述AD變換電路的溫度的溫度檢測(cè)器、在求所述電壓信號(hào)的頻率的同時(shí)根據(jù)所述AD變換電路的輸出運(yùn)算所述電力線的功率關(guān)聯(lián)量的功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部、以及將所述溫度作為參數(shù)校正所述功率關(guān)聯(lián)量的校正手段。
3.如權(quán)利要求1或2所述的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，所述校正手段校正所述功率關(guān)聯(lián)量的振幅或相位。
4.如權(quán)利要求3所述的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，根據(jù)初始調(diào)整時(shí)的振幅、相位校正矩陣，利用按旋轉(zhuǎn)矩陣運(yùn)算表示的以下公式進(jìn)行所述校正手段的所述功率關(guān)聯(lián)量的相位校正。 ×cos(Phase_all_N)-sin(Phase_all_N)sin(Phase_all_N)cos(Phase_all_N)×W_in_NVar_in_N]]>W_out_N校正后的有功功率Var_out_N 校正后的無功功率Phase_all_N從參數(shù)得到的應(yīng)校正相位W_in_N 校正前的有功功率Var_in_N 校正前的無功功率
5.如權(quán)利要求1或2所述的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，功率關(guān)聯(lián)量運(yùn)算部具有從所述AD變換電路輸出的所述電流信號(hào)和電壓信號(hào)求有功功率的有功功率運(yùn)算手段、使所述電壓信號(hào)相對(duì)于所述電流信號(hào)的相位或所述電流信號(hào)相對(duì)于所述電壓信號(hào)的相位變換90度相位的90度相位變換手段、以及根據(jù)所述90度相位變換手段變換后的相位輸出求無功功率的無功功率運(yùn)算手段。
6.如權(quán)利要求4所述的功率關(guān)聯(lián)量測(cè)量裝置，其特征在于，所述校正公式在所述參數(shù)預(yù)定的每一規(guī)定范圍決定。
全文摘要
電壓信號(hào)輸入、電流信號(hào)輸入和AD變換器受要檢測(cè)的電壓和電流的大小、要檢測(cè)的電壓和電流的頻率、工作溫度的影響時(shí)，在功率關(guān)聯(lián)量的運(yùn)算上產(chǎn)生誤差。本發(fā)明按一次直線預(yù)先設(shè)定將電壓有效值Vrms_1、電流有效值Irms_1、電源頻率作為參數(shù)的電壓信號(hào)輸入、電流信號(hào)輸入的特性變化和將AD變換器的溫度作為參數(shù)的AD變換器特性變化，并且按一定時(shí)間間隔更新平時(shí)運(yùn)算中使用的振幅相位校正矩陣的系數(shù)，從而校正上述特性變化。
文檔編號(hào)G01R21/00GK1517715SQ0315778
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者黑田淳文, 新士井賢, 近藤桂州, 州, 賢 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社