电气量测定装置及电气量测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电气量测定装置及电气量测定方法。频率系数计算部以规定的数据收集采样频率对作为测定对象的交流电压进行采样,从而得到电压瞬时值数据，并以比数据收集采样频率小且在该交流电压的频率以上的计量采样频率，从上述电压瞬时值数据中提取出连续的至少4点电压瞬时值数据，在表示该连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据(v21、v22、v23)中，利用中间时刻的差分电压瞬时值(v22)对中间时刻以外的差分电压瞬时值之和(v21+v23)的平均值((v21+v23)/2)进行归一化，计算出归一化后的值((v21+v23)/(2v22))作为频率系数(fC)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电气量测定装置及电气量测定方法
本专利技术涉及电气量测定装置及电气量测定方法。
技术介绍
近年来，随着电力系统内的潮流日益复杂，要求高可靠性且高品质的电力供应，特别是提高用于测定电力系统的电气量(交流电气量)的交流电气量测定装置的性能的必要性变得越来越高。以往，作为这种交流电气量测定装置，具有例如下述专利文献1、2所示的装置。在专利文献1(广域保护控制测量系统)及专利文献2(保护控制测量系统)中，揭示了将相位角的变化分量(微分分量)作为偏离额定频率(50Hz或60Hz)的变化量来求得实际系统的频率的方法。在这些文献中，揭示了以下公式作为求得实际系统的频率的计算式，下述非专利文献1中也示出了这些计算式。f(Hz)＝60+Δf另外，下述专利文献3为本申请专利技术人的在先专利专利技术，该专利技术的内容将在后文中适当进行叙述。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2009-65766号公报专利文献2：日本专利特开2009-71637号公报专利文献3：日本专利第4874438号公报非专利文献非专利文献1：非专利文献1：″IEEEStandardforPowerSynchrophasorsforPowerSystems″第30页，IEEEStdC37.118-2005
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题如上所述，专利文献1、2及非专利文献1中所示的方法是通过对相位角的变化分量进行微分计算来求得频率的方法。然而，实际系统的频率瞬时值的变化既频繁又复杂，微分计算非常不稳定。因此，存在以下问题，即对于例如频率测定，无法得到足够的计算精度。此外，由于上述方法将额定频率(50Hz或60Hz)作为初始值来进行计算，因此存在以下问题：即，在计算开始时，对于测定对象在偏离系统额定频率的状态下动作的情况，会产生测定误差，对于偏离系统额定频率的程度较大的情况，测定误差会变得非常大。另一方面，本申请专利技术人发现了交流电压/交流电流的对称性，从而提出了将对称性理论的群论导入交流系统的方案，并在日本得到了专利授权(上述专利文献3)。另外，该专利文献3中，揭示了交流电气量的测定方法，但不仅是交流电气量，还希望测定与交流电气量重叠的直流电气量。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种电气量测定装置及电气量测定方法，即使是测定对象在偏离系统额定频率的状态下进行动作的情况，也可以进行高精度的电气量(交流电气量及直流电气量)的测定。解决技术问题所采用的技术方案为了解决上述技术问题，达到目的，本专利技术包括：旋转相位角计算部，该旋转相位角计算部以规定的第1采样频率对作为测定对象的交流电压进行采样，从而得到电压瞬时值数据，并以比所述第1采样频率小且在所述交流电压的频率以上的第2采样频率，从所述电压瞬时值数据中提取出连续的至少4点电压瞬时值数据，在表示连续的所述至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据中，利用中间时刻的差分电压瞬时值对中间时刻以外的差分电压瞬时值之和的平均值进行归一化，并计算出归一化后的值的反余弦值以作为相邻的电压瞬时值数据间的旋转相位角；以及频率计算部，该频率计算部使用所述第2采样频率和所述旋转相位角来计算所述交流电压的频率。专利技术效果根据本专利技术，具有如下效果：即，即使测定对象在偏离系统额定频率的状态下进行动作时，也可以进行高精度的电气量测定。附图说明图1是用于说明旋转相位角与实时频率之间的对称性的图。图2是表示使用正数旋转相位角的复平面上的计量电压群的图。图3是表示使用负数旋转相位角的复平面上的计量电压群的图。图4是在复平面上表示计量电压群的矢量积元素的图。图5是对计量采样周期T和数据收集采样周期T1的关系进行说明的图。图6是表示复平面上的旋转电压群的图。图7是在复平面上表示旋转电压群的矢量积元素的图。图8是表示使用正数旋转相位角的复平面上的计量差分电压群的图。图9是表示使用负数旋转相位角的复平面上的计量差分电压群的图。图10是在复平面上表示计量差分电压群的矢量积元素的图。图11是表示由计量电压和计量差分电压构成的特性三角形的图。图12是表示复平面上的旋转差分电压群的图。图13是在复平面上表示旋转差分电压群的矢量积元素的图。图14是表示具有直流分量时的复平面上的计量电压群的图。图15是计量采样频率200Hz下的频率系数的频率特性图。图16是计量采样频率200Hz下的旋转相位角的频率特性图。图17是计量采样频率200Hz下的电压振幅测定值的频率增益特性图。图18是计量采样频率200Hz下的频率测定值的频率增益特性图。图19是表示实施方式1所涉及的实时频率测定装置的功能结构的图。图20是表示实施方式1的实时频率测定装置中的处理流程的流程图。图21是表示案例1下的电压瞬时值波形的图。图22是表示案例1下的频率系数的测定结果的图。图23是表示案例1下的旋转相位角的测定结果的图。图24是表示案例1下的实时频率的测定结果的图。图25是表示案例2下的电压瞬时值波形的图。图26是表示案例2下的频率系数的测定结果的图。图27是表示案例2下的旋转相位角的测定结果的图。图28是表示案例2下的实时频率的测定结果的图。图29是表示案例3下的第1电压瞬时值波形的图。图30是表示案例3下的第2电压瞬时值波形的图。图31是表示案例3下的频率系数的测定结果的图。图32是表示案例3下的旋转相位角的测定结果的图。图33是表示案例3下的实时频率的测定结果的图。图34是表示实施方式2所涉及的电压测定装置的功能结构的图。图35是表示实施方式2的电压测定装置中的处理流程的流程图。图36是表示案例4下的电压瞬时值波形及重叠有直流电压的交流电压振幅的测定结果的图。图37是表示案例4下的交流电压振幅的测定结果的图。图38是表示案例4下的直流电压的测定结果的图。图39是表示案例5下的电压瞬时值波形及重叠有直流电压的交流电压振幅的测定结果的图。图40是表示案例5下的交流电压振幅的测定结果的图。图41是表示案例5下的直流电压的测定结果的图。具体实施方式下面，参照附图，对本专利技术的实施方式所涉及的电气量测定装置及电气量测定方法进行说明。此外，本专利技术并不局限于以下示出的实施方式。(用语的含义)在对本实施方式所涉及的电气量测定装置及电气量测定方法进行说明之前，先对本申请说明书中所使用的用语进行说明。·复数：用实数a、b和虚数单位j以a+jb的形式表达的数。由于在电气工学中，i是电流符号，因此，虚数单位用来表示。本申请中，用复数来表达旋转矢量。·复平面：将复数作为二维平面上的点，以实部(Re)为横轴，以虚部(Im)为纵轴，利用直角坐标来表示复数的平面。·旋转矢量：在与电力系统的电气量(电压或电流)相关的复平面上逆时针旋转的矢量。旋转矢量的实数部是瞬时值。·差分旋转矢量：采样频率一个周期前后的2个旋转矢量的差分矢量。差分旋转矢量的实数部是采样频率一个周期前后的2个瞬时值的差分。·对称群：在复平面上旋转的具有对称性的群。·不变量：在对称群旋转的前后不发生变化的参数。本申请中的不变量有旋转相位角、频率系数、计量电压、计量差分电压等。另外，了解了不变量，也就了解了对称群的特性。·矢量群表：以对称群中的规定成员(矢量变量)彼此的积(相乘)来表示的表(table)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气量测定装置，其特征在于，包括：旋转相位角计算部，该旋转相位角计算部以规定的第1采样频率对作为测定对象的交流电压进行采样，从而得到电压瞬时值数据，并以比所述第1采样频率小且在所述交流电压的频率以上的第2采样频率，从所述电压瞬时值数据中提取出连续的至少4点电压瞬时值数据，在表示该连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据中，利用中间时刻的差分电压瞬时值对中间时刻以外的差分电压瞬时值之和的平均值进行归一化，计算出归一化后的值的反余弦值以作为相邻的电压瞬时值数据间的旋转相位角；以及频率计算部，该频率计算部使用所述第2采样频率和所述旋转相位角来计算所述交流电压的频率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电气量测定装置，其特征在于，包括：旋转相位角计算部，该旋转相位角计算部以规定的第1采样频率对作为测定对象的交流电压进行采样，从而使用在复平面上的电压旋转矢量的实数部或虚数部来作为采样得到的电压瞬时值数据，并以比所述第1采样频率小且在所述交流电压的频率以上的第2采样频率，从所述电压瞬时值数据中提取出连续的至少4点电压瞬时值数据，在表示该连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据所分别对应的电压旋转矢量间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据中，利用中间时刻的差分电压瞬时值对中间时刻以外的差分电压瞬时值之和的平均值进行归一化，计算出归一化后的值的反余弦值以作为相邻的电压瞬时值数据间的旋转相位角；以及频率计算部，该频率计算部使用所述第2采样频率和所述旋转相位角来计算所述交流电压的频率。2.如权利要求1所述的电气量测定装置，其特征在于，在所述交流电压的频率小于所述第2采样频率的1/2的情况下，所述旋转相位角取正值，在所述交流电压的频率大于所述第2采样频率的1/2且小于所述第2采样频率的情况下，所述旋转相位角取负值。3.如权利要求2所述的电气量测定装置，其特征在于，在所述旋转相位角取零值时，计算出所述交流电压的频率为所述第2采样频率的1/2。4.如权利要求1所述的电气量测定装置，其特征在于，还包括交流电压振幅计算部，该交流电压振幅计算部在表示连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据所分别对应的电压旋转矢量间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据中，对中间时刻的差分电压瞬时值的二次方值和中间时刻以外的差分电压瞬时值积之间的差进行平均化，计算出平均化后的值作为计量差分电压，并且使用所述旋转相位角和所述计量差分电压，计算所述交流电压的振幅，所述连续的至少4点电压瞬时值数据包含计算所述旋转相位角时所使用的3点差分电压瞬时值数据。5.如权利要求4所述的电气量测定装置，其特征在于，还包括直流电压计算部，该直流电压计算部基于所述旋转相位角和计算该旋转相位角时所使用的4点电压瞬时值数据中的连续3点电压瞬时值数据，计算出重叠于所述交流电压的直流电压。6.如权利要求1所述的电气量测定装置，其特征在于，还包括交流电压振幅计算部，该交流电压振幅计算部基于所述旋转相位角和计算该旋转相位角时所使用的4点电压瞬时值数据中的连续2点电压瞬时值数据，计算出所述交流电压的振幅。7.如权利要求1所述的电气量测定装置，其特征在于，还包括交流电压振幅计算部，该交流电压振幅计算部基于所述旋转相位角和计算该旋转相位角时所使用的4点电压瞬时值数据中的连续3点差分电压瞬时值数据，计算出所述交流电压的振幅。8.如权利要求1所述的电气量测定装置，其特征在于，还包括对称性破坏判别部，该对称性破坏判别部使用基于第1电压振幅和第2电压振幅之间的偏差的判定指标，来判定所述交流电压的波形对称性的破坏，该第1电压振幅利用能计算出所述交流电压的振幅的第1计算式来计算，该第2电压振幅利用与所述第1计算式不同的第2计算式来计算，所述第1计算式和所述第2计算式分别对应以下3种计算方法中的任意2种不同的方法：在表示连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据所分别对应的电压旋转矢量间的前端间距离的3点差分电压瞬时值数据中，对中间时刻的差分电压瞬时值的二次方值和中间时刻以外的差分电压瞬时值积之间的差进行平均化，计算出平均化后的值作为计量差分电压，并且使用所述旋转相位角和所述计量差分电压，计算所述交流电压的振幅，所述连续的至少4点电压瞬时值数据包含计算所述旋转相位角时所使用的3点差分电压瞬时值数据；基于所述旋转相位角、和计算该旋转相位角时所使用的4点电压瞬时值数据中的连续2点电压瞬时值数据，计算出所述交流电压的振幅；以及基于所述旋转相位角、和计算该旋转相位角时所使用的4点电压瞬时值数据中的连续3点差分电压瞬时值数据，计算出所述交流电压的振幅。9.一种电气量测定装置，其特征在于，包括：频率系数计算部，该频率系数计算部以规定的第1采样频率对作为测定对象的交流电压进行采样，从而使用在复平面上的电压旋转矢量的实数部或虚数部来作为采样得到的电压瞬时值数据，并以比所述第1采样频率小且在所述交流电压的频率以上的第2采样频率，从所述电压瞬时值数据中提取出连续的至少4点电压瞬时值数据，在表示该连续的至少4点电压瞬时值数据中的相邻2点电压瞬时值数据所分别对应的电压旋转矢量间的前端间距离的3点差分电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：关建平，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP