交流电量测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术使用已测量的高精度的实时频率，用最小二乘法来求出各相分量电压电流瞬时值时间序列估计数据。使用这些电压电流瞬时值时间序列估计数据，来求出各相分量及对称分量的电压有效值、电流有效值、有功功率瞬时值、无功功率瞬时值、有功功率有效值、无功功率有效值。将已测量的交流电量应用于所有电力系统控制保护装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用根据动态频率测量方法所得到的实时频率和最小二乘法的交流电量测量装置。
技术介绍
近年来，随着电力系统内的趋势日益复杂，要求高可靠性且高品质的电力供应，特别是提高电力系统的控制保护装置所必要的三相电路、单相电路、任意多相电路中的交流电量测量装置的性能，变得越来越有必要。 本专利技术人已经提出了使用复平面上的旋转向量的处理方法用于提高电力系统的控制及保护性能是有用的。这基于将交流电压及交流电流作为在复平面上逆时针方向旋转的向量来表达的基本方法。例如，如专利文献1中所记载，以将基准波的一个周期4N(N为正整数)等分的定时来测量电力系统的电压，求出具有以此测量电压作为实部坐标、以在90度后测量的电压作为虚部坐标的终点的电压旋转向量，算出将所述电压旋转向量的终点与前一个电压旋转向量的终点相连结的弦的弦长，根据在一个定时与基准波的一个周期前的期间所测量的电压来求电压有效值，根据基于上述弦长的相加值和上述电压有效值所算出的电压旋转向量的相角来算出电力系统的频率。非专利文献1虽然提出了各种交流电量的计算公式，但在计算各个交流电量时仍使用系统额定频率(50Hz或60Hz)。现状下，在系统频率偏离额定频率的情况下，通过用频率一增益特性曲线进行修正或用傅立叶变换提取基波等来处理。无论哪种情况都需要很长的计算时间，或者会产生大的误差。 图3是在复平面上表示出的电压旋转向量图，将电力系统的电压瞬时值v作为以复平面上的原点O为中心逆时针方向旋转的向量表示出来。将基准波1周期的时间分割成4N份(N为整数)、1步的步长时间为(例如，60Hz系统，每电角度30度采样(1周期采样12点)，秒)。1步的旋转相角可以计算如下。 在此，V(t)为电压振幅、V2(t)为旋转相角面对的弦长。 使用1周期瞬时值数据，用积分运算得到各个振幅和弦长，再按下式计算频率。 在此，ψ(t)为1周期时间的电压旋转向量的旋转相角。 f0为基准波频率(50Hz或60Hz)。 但是，由于电压闪烁等相位波动导致在电压振幅和弦长中产生误差，所以式(2)的频率测量结果中也含有一定的误差。如上所述，式(2)是所谓的静态频率测量方法，虽然在稳定状态(正弦波)下测量精度良好，但是在因电压闪烁等相位波动的情况下，不能避免误差的发生。作为对此的处理方法，现在一般被实施的是，通过取得长时间的频率测量结果的平均值(平均化处理)，来消除电压闪烁的影响。因此，用这样的频率测量装置不能进行实时频率测量，在高速高精度地测量交流电量中会产生故障。 专利文献1日本国专利特开2004-361124号公报 专利文献2国际申请号WO-PCT/JP2007/052967 非专利文献1“用于测量单和多相位网络中RMS有功和无功功率的积分方法的发展”P.250-255，CEPSI 2002，福冈，日本。(″Development of IntegralMethod for Measuring RMS Active and Reactive Power in Single-andMultiphase Networks″pages 250-255，CEPSI 2002，Fukuoka，Japan.)
技术实现思路
上述以往的交流电量测量技术为静态交流电量测量方法，因而，成为测量对象的电力系统的波形是正弦波，由于用平均化处理等来应对因频率变动及相位波动(电压闪烁)等产生的误差，所以不能高速且高精度地测量交流电量。 本专利技术者为了处理此问题，已经提出了使用下式的实测实时频率测量方法(参考专利文献2)。 在此，f(t)为当前时刻的频率，f(t-T)为1步之前测量的频率，δ(t)为当前时刻所计算的旋转相角，δ(t-T)为1步之前所计算的旋转相角。 再在式(3)的频率变化部分之前添加可变加速系数Nf，提出了以下动态频率计算公式。 本专利技术的目的在于，获得一种交流电量测量装置，该交流电量测量装置能够使用以上述动态频率测量方法所测量的实时频率，不受高次谐波及闪烁(相位波动)影响地高精度地算出除频率之外的交流电量。 本专利技术的交流电量测量装置，其特征在于，具有电压/电流测量单元，该电压/电流测量单元测量系统电压/电流相关的时间序列数据；频率算出单元，该频率算出单元根据用上述电压/电流测量单元所获得的时间序列数据，以积分方法求出电压旋转向量的振幅、弦长及旋转相角，通过判别每一步的频率变化率来算出实时频率；以及各相分量电压/电流瞬时值时间序列估计数据计算单元，该各相分量电压/电流瞬时值时间序列估计数据计算单元使用上述实时频率和各相分量的电压/电流瞬时值时间序列数据，用最小二乘法算出正弦波的各相分量电压/电流瞬时值时间序列估计数据，上述实测电压/电流瞬时值时间序列数据的采样步长按照固定设计频率设定，各相分量电压/电流瞬时值时间序列估计数据的采样步长按照实测频率设定。 使用上述各相分量电压/电流瞬时值时间序列估计数据，能够算出除频率之外的各种交流电量，例如各相分量电压有效值、对称分量电压有效值、各相分量电流有效值、对称分量电流有效值、各相分量有功功率瞬时值、对称分量有功功率瞬时值、各相分量无功功率瞬时值、对称分量无功功率瞬时值、各相分量有功功率有效值、各相分量无功功率有效值、对称分量有功功率有效值、对称分量无功功率有效值，通过高速/高精度地测量存在噪声或电压闪烁的电力系统的交流电量，能够有助于提高电力系统控制保护装置的性能。另外，电压/电流瞬时值时间序列估计数据并不是实测值，而是根据最小二乘法所计算的正弦波的数据，而且由于是用实测频率算出的采样步长，所以测量到的交流电量为高精度的交流电量。另外，由于根据低精度的实测瞬时值数据获得高精度的交流电量，所以通过利用低精度的便宜的A/D转换装置等，也有力图降低电力系统控制保护装置的成本等附带效果。 附图说明 图1是示出了构成本专利技术的交流电量测量装置的构成。 图2是说明本专利技术的交流电量测量装置的动作的流程图。 图3是说明复平面上的电压旋转向量的旋转相角的图。 图4是示出了本专利技术的实施方式1的模型系统图。 图5是示出了本专利技术的实施方式1的A相、B相电压瞬时值与有效值波形的关系的图。 图6是示出了本专利技术的实施方式1的A相、B相电流瞬时值与有效值波形的关系的图。 图7是示出了本专利技术的实施方式1的A相有功功率瞬时值与有功功率有效值波形的关系的图。 图8是示出了本专利技术的实施方式1的A相无功功率瞬时值与无功功率有效值波形的关系的图。 图9是示出了本专利技术的实施方式1的正相反相电压瞬时值与有效值波形的关系的图。 图10是示出了本专利技术的实施方式1的零相电压瞬时值与有效值波形的关系的图。 图11是示出了本专利技术的实施方式1的正相反相电流瞬时值与有效值波形的关系的图。 图12是示出了本专利技术的实施方式1的零相电流瞬时值与有效值波形的关系的图。 图13是示出了本专利技术的实施方式1的正相有功功率瞬时值与有功功率有效值波形的关系的图。 图14是示出了本专利技术的实施方式1的正相无功功率瞬时值与无功功率有效值波形的关系的图。 图15是示出了本专利技术的实施方式1的反相有功功率瞬时值与有功功率有效值波形的关系的图。 图16是示出了本专利技术的实施方式1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流电量测量装置，其特征在于，具有：　电压／电流测量单元，该电压／电流测量单元测量系统的电压／电流相关的时间序列数据；　频率计算单元，该频率计算单元根据用所述电压／电流测量单元所获得的时间序列数据，以积分方法来求出电压旋转向 量的振幅、弦长及旋转相角，通过判别每一步的频率变化率来算出实时频率；以及　各相分量电压／电流瞬时值时间序列估计数据计算单元，该各相分量电压／电流瞬时值时间序列估计数据计算单元使用所述实时频率和各相分量的电压／电流瞬时值时间序列数据，用 最小二乘法来算出正弦波的各相分量电压／电流瞬时值时间序列估计数据，　所述实测电压／电流瞬时值时间序列数据的采样步长按照固定频率设定，各相分量电压／电流瞬时值时间序列估计数据的采样步长由实测频率设定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【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：JP[日本]