JPH09211038A - 位相・振幅検出装置の診断装置、位相検出装置、振幅検出装置、周波数検出装置、位相・振幅・周波数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速且つ高精度に三相交流の位相、振幅を検
出すること。 【解決手段】 三相交流電気量のサンプリング値と、下
記数式とを用いて演算を行うことで、瞬時位相値に相当
するθ、振幅に相当するＡが得られる。 θ＝tan^-1（（２Ｖ₁−（Ｖ₂＋Ｖ₃））／√３（Ｖ₃−
Ｖ₂）） Ａ＝√（（２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３）²＋（（Ｖ₃
−Ｖ₂）／√３）²） 但し、Ｖ₁：第１相についての三相交流電気量のサンプ
リング値 Ｖ₂：第２相についての三相交流電気量のサンプリング
値 Ｖ₃：第３相についての三相交流電気量のサンプリング
値

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電気量の瞬時
位相角、振幅、周波数をリアルタイムに検出する位相検
出装置、振幅検出装置、周波数検出装置、さらには、こ
れら各検出装置の異常を発見する診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交流電力の位相差を検出する技術は、電
力系統安定化制御に必要な動揺情報を得るために必須の
技術である。

【０００３】交流電力の位相差を検出する技術として
は、例えば、特開昭５９−１６９３９３号公報に開示さ
れている“発電機の制御方式“がある。この技術は、該
公報の（８）式に示されているように、Ｐ，Ｑの演算値
を用いて、発電機端子電圧Ｖｔのベクトルと、系統電圧
Ｖ0のベクトルとの位相差を検出する方式である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、交流信号波形の位相そのものを検出する事はでき
なかった。また上記従来技術ではＰ，Ｑの検出遅れから
δの検出遅れが生じ、高速検出ができないなどの不具合
があった。

【０００５】本発明は、交流の位相、振幅、周波数を高
速・高精度に検出可能な位相検出装置、振幅検出装置、
周波数検出装置を提供することを目的とする。

【０００６】本発明は、位相検出装置等の異常を発見す
る診断装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その第１の態様としては、
三相交流電気量をサンプリングするサンプリング手段
と、上記サンプリング手段によるサンプリング値
（Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃）を下記数３に代入演算し、その演算
結果（θ）を、上記サンプリングを行った時点での三相
交流の瞬時位相角とみなして出力する演算手段と、を有
することを特徴とする三相交流の位相検出装置が提供さ
れる。

【０００８】

【数３】θ＝tan^-1（（２Ｖ₁−（Ｖ₂＋Ｖ₃））／√３
（Ｖ₃−Ｖ₂）） Ｖ₁：第１相についての三相交流電気量のサンプリング
値 Ｖ₂：第２相についての三相交流電気量のサンプリング
値 Ｖ₃：第３相についての三相交流電気量のサンプリング
値 第１の態様の作用を説明する。

【０００９】演算手段は、サンプリング値（Ｖ₁，Ｖ₂，
Ｖ₃）を数３（＝数１）に代入演算することで、サンプ
リングを行った時点での三相交流の瞬時位相角に相当す
る演算結果（θ）を得る。なお、該数３の理論的根拠に
ついては、後ほど第１の実施形態の説明において述べ
る。

【００１０】本発明の第２の態様としては、三相交流電
気量を測定するサンプリング手段と、上記サンプリング
手段によるサンプリング値を下記数４に代入演算し、そ
の結果（Ａ）を、当該サンプリング値を測定した時点で
の三相交流の振幅値とみなして出力する演算手段と、を
有することを特徴とする三相交流の振幅検出装置が提供
される。

【００１１】

【数４】Ａ＝√（（２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３）²＋
（（Ｖ₃−Ｖ₂）／√３）²） Ｖ₁：第１相についての三相交流電気量のサンプリング
値 Ｖ₂：第２相についての三相交流電気量のサンプリング
値 Ｖ₃：第３相についての三相交流電気量のサンプリング
値 第２の態様の作用を説明する。

【００１２】演算手段は、サンプリング値を数４（＝数
２）に代入し演算することで、当該サンプリング値を測
定した時点での三相交流の振幅値に相当する演算結果
（Ａ）を得る。

【００１３】なお、該数４（＝数２）の理論的根拠につ
いては、後ほど第１の実施形態の説明において述べる。

【００１４】本発明の第３の態様としては、位相角に基
づいて交流の周波数を検出する周波数検出装置におい
て、時刻ｔおよび時刻ｔ−Ｈにおける交流の位相角を入
力され、時刻ｔにおける位相角から時刻ｔ−Ｈにおける
位相角を減算する減算器と、上記減算器による減算結果
に１／（２πＨ）を積算し、該積算結果を上記交流の周
波数とみなして出力する積算器とを有することを特徴と
する周波数検出装置が提供される。

【００１５】第３の態様の作用を説明する。

【００１６】減算器は、時刻ｔにおける位相角から時刻
ｔ−Ｈにおける位相角を減算する。積算器は、減算器に
よる減算結果に１／（２πＨ）を積算する。そして、こ
の積算結果を交流の周波数とみなして出力する。

【００１７】本発明の第４の態様としては、別途測定さ
れた三相交流電気量を入力され、該入力された三相交流
電気量に基づいて三相交流の位相、振幅及び周波数を検
出するとともに、該検出した位相および振幅と上記測定
された三相交流電気量とに基づいて三相交流電気量を演
算によって求め、該演算によって求めた三相交流電気量
と上記入力された三相交流電気量との相ごとの偏差の２
乗和を求める、少なくとも２個の検出回路と、一の上記
検出回路の求めた周波数と、他の上記検出回路の求めた
周波数との差の絶対値を求める演算手段と、上記検出回
路の求めた偏差の２乗和および上記演算手段の求めた差
の絶対値の大きさを判定し、上記偏差の２乗和があらか
じめ定められた第１の基準値以上であり、且つ、上記差
の絶対値があらかじめ定められた第２の基準値以上であ
った場合、該判定の対象とされた偏差の２乗和を出力し
た検出回路は異常であると判定する判定手段と、を有す
ることを特徴とする位相・振幅・周波数検出装置が提供
される。

【００１８】第４の態様の作用を説明する。

【００１９】検出回路は、別途測定された三相交流電気
量を入力されている。該検出回路は、入力された三相交
流電気量に基づいて三相交流の位相、振幅及び周波数を
検出する。また、検出した位相および振幅と上記測定さ
れた三相交流電気量とに基づいて三相交流電気量を演算
によって求める。そして、この演算によって求めた三相
交流電気量と、入力された三相交流電気量との相ごとの
偏差の２乗和を求めている。

【００２０】演算手段は、一の検出回路の求めた周波数
と、他の検出回路の求めた周波数との差の絶対値を求め
る。

【００２１】判定手段は、検出回路の求めた偏差の２乗
和および演算手段の求めた差の絶対値の大きさを判定す
る。この判定の結果、下記のａ），ｂ）の両方が成立し
ていた場合には、該判定の対象とされた偏差の２乗和を
出力した検出回路は異常であると判定する。

【００２２】ａ）偏差の２乗和があらかじめ定められた
第１の基準値以上である。

【００２３】ｂ）差の絶対値があらかじめ定められた第
２の基準値以上である。

【００２４】本発明の第５の態様としては、別途測定さ
れた三相交流電気量を入力され該入力された三相交流電
気量に基づいて三相交流の位相及び振幅を検出する位相
・振幅検出器における異常の発生を検出する、位相・振
幅検出器の診断装置において、一の上記位相・振幅検出
器の検出した位相及び振幅を用いて、上記三相交流の各
相の三相交流電気量を演算によって求める第１の三相交
流電気量演算手段と、上記第１の三相交流電気量演算手
段の求めた三相交流電気量と、上記一の位相・振幅検出
器に入力されている三相交流電気量との偏差を、各相ご
とに求める第１の偏差算出手段と、他の上記位相・振幅
検出器の検出した位相及び振幅を用いて、上記三相交流
の各相の三相交流電気量を演算によって求める第２の三
相交流電気量演算手段と、上記第２の三相交流電気量演
算手段の求めた三相交流電気量と、上記他の上記位相・
振幅検出器に入力されている三相交流電気量との偏差
を、各相ごとに求める第２の偏差算出手段と、上記第１
の偏差算出手段の求めた偏差と、上記第２の偏差算出手
段の求めた偏差との差の絶対値（以下“判定値”とい
う）を各相ごとに求める判定値算出手段と、上記判定値
があらかじめ定められた基準値以上であるか否かを判定
し、いずれか一つの相でも該基準値以上であった場合に
は、異常が生じているとする判定手段と、を有すること
を特徴とする位相・振幅検出装置の診断装置が提供され
る。

【００２５】第５の態様の作用を説明する。

【００２６】第１の三相交流電気量演算手段は、一の位
相・振幅検出器の検出した位相及び振幅を用いて、三相
交流の各相の三相交流電気量を演算によって求める。第
１の偏差算出手段は、第１の三相交流電気量演算手段の
求めた三相交流電気量と、上記一の位相・振幅検出器に
入力されている三相交流電気量との偏差を、各相ごとに
求める。

【００２７】第２の三相交流電気量演算手段、第２の偏
差算出手段も同様にして、他の位相・振幅検出器の検出
結果に基づいて偏差を求める。

【００２８】判定値算出手段は、第１の偏差算出手段の
求めた偏差と、第２の偏差算出手段の求めた偏差との差
の絶対値（判定値）を各相ごとに求める。

【００２９】判定手段は、判定値があらかじめ定められ
た基準値以上であるか否かを判定する。その結果、いず
れか一つの相でも該基準値以上であった場合には、異常
が生じていると診断する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。

【００３１】本発明の第１の実施形態である、位相検出
回路および振幅検出回路を説明する。

【００３２】まず、位相検出回路を説明する。

【００３３】位相検出回路は、ある時刻ｔにおける３相
交流電気量のサンプリング値Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃を入力とし
て、その時の実際の瞬時位相角θを推定するものであ
る。本実施形態では、まず、各相のサンプリング値
Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ₃と各相の理想モデル値（注：これは振幅
（Ａ）および位相角（θ）の関数として表現される）と
の偏差の２乗和を求める。そして、この２乗和が最小と
なる時のθを求め、これを実際の瞬時位相角θとして扱
っている（推定している）。θを求めるために実際に行
う計算は、下記数５（＝数１，数３）で示される。

【００３４】

【数５】θ＝tan^-1（（２Ｖ₁−（Ｖ₂＋Ｖ₃））／√３
（Ｖ₃−Ｖ₂）） 以下数５（＝数１，数３）の導出過程を詳細に説明す
る。

【００３５】三相交流電流の第１相の理想モデル（真
値）をＡsinθとすると、第２相及び第３相の理想モデ
ルはそれぞれＡsin(θ−２π/３）、Ａsin(θ−４π/
３）となる。

【００３６】第１相の理想モデルから第１相のサンプリ
ング値Ｖ₁を減算することで、サンプリング値と真値と
の偏差ε₁が求められる（数６参照）。同様に、第２相
の理想モデルと第２相のサンプリング値との偏差ε₂、
第３相の理想モデルと第３相のサンプリング値との偏差
ε₃が求められる（数６参照）。

【００３７】

【数６】ε₁＝Ａsinθ−Ｖ₁ ε₂＝Ａsin(θ−２π/３）−Ｖ₂ ε₃＝Ａsin(θ−４π/３）−Ｖ₃ 続いて、偏差ε₁，ε₂，ε₃をそれぞれ２乗する（数７
参照）。

【００３８】

【数７】ε₁₂ ＝（Ａsinθ−Ｖ₁)² ε₂₂ ＝（Ａsin(θ−２π/３）−Ｖ₂)² ε₃₂ ＝（Ａsin(θ−４π/３）−Ｖ₃)² このε₁₂，ε₂₂，ε₃₂を加算することで、サンプリング
値と真値との偏差の２乗和Ｊ(Ａ,θ)が求められる（数
８参照）。なお、本明細書及び図面中、このＪ(Ａ,θ)
を単に“Ｊ”と記すことがある。

【００３９】

【数８】Ｊ(Ａ,θ)＝（Ａsinθ−Ｖ₁)²＋（Ａsin(θ−
２π/３）−Ｖ₂)²＋（Ａsin(θ−４π/３）−Ｖ₃)² ここで、Ｊ(Ａ,θ)を、Ａ、θそれぞれについて偏微分
する。そして、この偏微分によって得られた式（∂J／
∂Ａ、∂J／∂θ）の値が０となるような方程式（下記
数９参照）をたてる。

【００４０】

【数９】∂J／∂Ａ＝０ ∂J／∂θ＝０ この数９をＡsinθおよびＡcosθについて解くと、下記
数１０が得られる。

【００４１】

【数１０】Ａsinθ＝２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３ Ａcosθ＝（Ｖ₃−Ｖ₂）／√３ 次に、このＡcosθで、Ａsinθを除することで、下記数
１１が得られる。

【００４２】

【数１１】Ａsinθ／Ａcosθ ＝ tanθ＝（２Ｖ₁−（Ｖ
₂＋Ｖ₃））／√３（Ｖ₃−Ｖ₂） 最後に上記数１１について逆三角関数（tanθ^-1）を演
算することで、上述の数５が得られる。

【００４３】次に振幅検出回路を説明する。

【００４４】本実施形態の振幅検出回路は、ある時刻ｔ
における３相交流電気量のサンプリング値Ｖ₁、Ｖ₂、Ｖ
₃を入力として、実際の振幅Ａを推定するものである。
本実施形態では、まず、各相のサンプリング値Ｖ₁、
Ｖ₂、Ｖ₃と各相の理想モデル値（注：これは振幅（Ａ）
および位相角（θ）の関数として表現される）との偏差
の２乗和を求める。そして、この２乗和が最小となる時
のＡを求め、これを実際の振幅Ａとして扱っている（推
定している）。

【００４５】Ａを求めるための実際の計算は、下記数１
２（＝数２，数４）で示される。

【００４６】

【数１２】Ａ＝√（（２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３）²
＋（（Ｖ₃−Ｖ₂）／√３）²） 以下、数１２（＝数２，数４）の導出過程を詳細に説明
する。

【００４７】上記数１０を求めるまでの過程は、同様で
ある。

【００４８】ところで、三角関数には下記数１３のよう
な関係式が成立している。

【００４９】

【数１３】 (Ａsinθ)²＋(Ａcosθ)² ＝Ａ²（sin²θ＋cos²θ） ＝Ａ² 従って、上述の数１０を上記数１３に代入すると、下記
数１４が得られる。

【００５０】

【数１４】Ａ²＝（２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３）²＋
（（Ｖ₃−Ｖ₂）／√３）² 最後に、数１４の両辺の平方根を求めることで上述の数
１２が得られる。

【００５１】該第１の実施形態の位相検出回路、振幅検
出回路は、上述した数５、数１２の演算を行う演算回路
と、三相交流電気量をサンプリングするためのサンプリ
ング装置（例えば、電圧測定装置）と、で構成可能であ
る。但し、数５，数１２の演算をそのまま実行する代わ
りに、数５，数１２の導出過程の説明で述べた演算を、
サンプリングを行う度ごとに逐次に行うような装置とし
て構成することも可能である。この場合には、図１に示
したような装置構成をとることになる。

【００５２】特許請求の範囲第１項において述べた位相
検出装置がここで述べた位相検出回路に、また、第２項
において述べた振幅検出装置がここで述べた振幅検出回
路に相当する。

【００５３】本発明の第２の実施形態である周波数検出
回路を説明する。

【００５４】周波数検出回路２−１は、下記数１５で示
される演算を実行することでこの周波数を求めている。

【００５５】

【数１５】ｆ＝（θ₂−θ₁）／（２πＨ） θ₂：ある時刻ｔにおける位相角 θ₁：ある時刻ｔ−Ｈにおける位相角 Ｈ：サンプリング間隔 周波数検出回路２−１は、図２に示すとおり、減算器１
７と、徐算器１８とで構成可能である。減算器１７によ
って θ₂−θ₁ を求める。そして、徐算器１８は、この
減算結果を、２πＨで割る（言い換えれば、１／（２π
Ｈ）を掛ける）。

【００５６】周波数検出回路２−１への入力値（数１５
に代入する位相角θ₁，θ₂に相当）としては、位相検出
回路１５，１６の検出結果を用いる。位相検出回路１５
は、時刻ｔにおけるサンプリング値Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃に基
づいて、位相角θ₁を求める。位相検出回路１６は、時
刻ｔ−Ｈにおけるサンプリング値Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃に基づ
いて、位相角θ₂を求める。位相検出回路１６へのサン
プリングデータの入力は、適当な時間だけ遅延させた上
で行っている。これは、位相検出回路１５が位相角θ₁
を示す信号を出力するタイミングと、位相検出回路１６
が位相角θ₂を示す信号を出力するタイミングと、をそ
ろえるためである。位相検出回路１５、１６は、第１の
実施形態で示した演算（数５）を実行することで位相角
θ₁，θ₂を求めるものであってもよい。

【００５７】特許請求の範囲第３項において言う周波数
検出装置が、ここで述べた周波数検出回路に相当する。
特許請求の範囲第３項における“減算器”は、減算器１
７に相当する。“積算器”は、積算器１８に相当する。

【００５８】本発明の第３の実施形態を説明する。

【００５９】該第３の実施形態は、測定によって得られ
た三相交流電気量と演算によって得られた三相交流電気
量との偏差ε₁，ε₂，ε₃の２乗和Ｊと、異なる複数カ
所での周波数ｆの検出結果と、に基づいて異常を検出す
る機能を備えた位相・周波数検出装置である。本実施形
態では、異常であるか否かの判定条件として下記の、
を採用している。そして、判定条件の両方が成立
しているときのみ異常とみなしている。判定条件のみ
が成立している場合は、系統の事故によるアンバランス
と考えて、装置の異常とはみなさない。

【００６０】判定条件 偏差ε₁，ε₂，ε₃の２乗和
Ｊがあらかじめ定められた基準値α以上 判定条件 検出周波数の偏差の絶対値｜ｆ₁−ｆ₂｜が
あらかじめ定められた基準値β以上 以下、本実施形態の異常検出機能を備えた位相・周波数
検出装置回路を、図３を用いて具体的に説明する。

【００６１】位相および周波数検出回路１９は、三相交
流電気量のサンプリング値Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₁₃に基づい
て、サンプリング値の偏差εの２乗和Ｊと、周波数とを
求めるものである。

【００６２】偏差εの２乗和Ｊは、下記数１６を演算す
ることで求められる。なお、この数１６は、上述の数８
と同じものである。

【００６３】

【数１６】Ｊ(Ａ,θ)＝（Ａsinθ−Ｖ₁)²＋（Ａsin(θ
−２π/３）−Ｖ₂)²＋（Ａsin(θ−４π/３）−Ｖ₃)² ここで数１６（＝数８）に基づいてＪを求めるには、サ
ンプリング値Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₁₃のみならず、該サンプリ
ングを行った時点での位相角θおよび振幅Ａも必要とな
る。本実施形態の位相および周波数検出回路１９は、第
１の実施形態で述べた演算（数５，数１２）を実行する
ことで、該数１６に代入するための位相角θおよび振幅
Ａを求めている。但し、これ以外の方法を用いて位相角
θおよび振幅Ａを求めても構わない。

【００６４】位相および周波数検出回路２０は、位相お
よび周波数検出回路１９とまったく同じものである。但
し、入力されるサンプリング値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃は、位
相および周波数検出回路１９に入力されるサンプリング
値Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₁₃とは、別の箇所で測定したものであ
る。

【００６５】異常検出回路３−１，３−２は、位相およ
び周波数検出回路１９，２０の出力値（偏差の２乗和Ｊ
₁，Ｊ₂、周波数ｆ₁，ｆ₂）に基づいて、上述の異常判定
を行うものである。異常検出回路３−２は、異常検出回
路３−１と同じ構成を有するため、ここでは異常検出回
路３−１についてのみ説明する。

【００６６】異常検出回路３−１は、図３に示すとお
り、減算器２１、絶対値演算器２３、判定器２５からな
る。異常検出回路３−１には、位相および周波数検出回
路１９の求めたＪ₁，ｆ₁と、位相および周波数検出回路
２０の求めたｆ₂とが入力されている。

【００６７】減算器２１は、ｆ₁からｆ₂を減算すること
で、周波数の偏差を求める。続いて、絶対値演算器２３
は、この偏差の絶対値｜ｆ₁−ｆ₂｜を求める。

【００６８】判定器２５は、異常であるか否かの判定基
準となる基準値α、基準値βを備えている。判定器２５
は、入力されたＪ₁が基準値α以上であるか否か（判定
条件）を判定する。また、同様に、絶対値演算器２３
からの入力値が基準値β以上であるか否か（判定条件
）を判定する。そして、判定条件が両方とも成立して
いれば、異常を検出したことを外部へ出力する。

【００６９】異常検出回路３−２には、位相および周波
数検出回路２０の求めたＪ₂，ｆ₂と、位相および周波数
検出回路１９の求めたｆ₁と、が入力されている。異常
検出回路３−２は、減算器２２、絶対値演算器２３、判
定器２５からなり、これらは異常検出回路３−１の減算
器２１等と同様に動作する。

【００７０】特許請求の範囲第４項における“位相・振
幅・周波数検出装置”が、該第３の実施形態に相当す
る。特許請求の範囲第４項において言う“検出回路”と
は、位相および周波数検出回路１９，２０に相当する。
“演算手段”とは、減算器２１、絶対値演算器２３に相
当する。“判定手段”とは、異常検出回路３−１，３−
２に相当する。

【００７１】本発明の第４の実施形態である異常検出回
路を説明する。

【００７２】該第４の実施形態は、複数カ所でのサンプ
リングデータに基づいて得られた三相交流の振幅Ａおよ
び位相角θの推定値に基づいて、位相検出装置等の異常
を検出する異常検出回路である。本実施形態では、推定
値に基づいて逆算された三相交流電気量と、該推定値を
求めるのに使用された三相交流電気量のサンプリング値
と、の偏差を各相毎に求める。そして、ある箇所での偏
差と別の箇所での偏差との差を求め、その差が基準値γ
以上である場合には、異常であると判定している。な
お、３つの相のうちいずれか一つの相でも該基準値γ以
上であった場合には、異常と判定している。

【００７３】以下、本実施形態の異常検出回路４−１
を、図４を用いて具体的に説明する。図４は、異常検出
回路４−１への入力データを作成するための位相および
振幅検出回路２７，２８を含めた異常検出システムとし
て描いている。

【００７４】位相および振幅検出回路２７，２８は、第
１の実施形態の説明で述べた演算（数５、数１２）を実
行するものである。位相および振幅検出回路２７は、三
相交流電気量のサンプリング値Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₁₃を入力
値として、振幅Ａ₁および位相角θ₁を求めている。一
方、位相および振幅検出回路２８は、別の場所でサンプ
リングされたサンプリング値Ｖ₂₁，Ｖ₂₂，Ｖ₂₃を入力値
として、振幅Ａ₂および位相角θ₂を求めている。但し、
振幅Ａおよび位相角θは、他の方法によって求めても構
わない。

【００７５】異常検出回路４−１は、加算器２９〜３
２、定数乗算器３９，４０、乗算器４１〜４６、減算器
４７〜５２、減算器５３〜５５、絶対値演算器５６〜５
８、判定器５９から構成されている。

【００７６】異常検出回路４−１は、入力された振幅Ａ
および位相角θに基づいて、各相での三相交流電気量を
求める。すなわち、減算器２９は入力された位相角θ₁
から２π／３を減算することで、第２相の位相角（θ₁
−２π／３）を求める。同様に、減算器３０は入力され
た位相角θから４π／３を減算することで、第３相の位
相角（θ₁−４π／３）を求める。三角関数演算手段３
３〜３５は、各相の位相角についての正弦を求め出力す
る。一方、これと並行して定数乗算器３９は、入力され
た振幅Ａ₁に√２を乗算し出力する。乗算器４１〜４３
は、三角関数演算手段３３〜３５の出力値のそれぞれに
対し、定数乗算器３９の出力値（√２・Ａ₁）を乗算し
出力する。この乗算器４１〜４３の出力値が、入力値
（θ₁、Ａ₁）に基づいて算出された三相交流電気量とな
っている。

【００７７】この後段に配置された減算器４７〜４９
は、乗算器４１〜４３の出力値から、それぞれに対応す
る相の三相交流電気量のサンプリング値（Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，
Ｖ₁₃）を減算することで、各相の偏差ε₁₁，ε₁₂，ε₁₃
を求める。三角関数演算手段３６〜３８、定数乗算器４
０、乗算器４４〜４６、減算器５０〜５２は、同様にし
て、入力値（θ₂，Ａ₂）に対応する偏差ε₂₁，ε₂₂，ε
₂₃を求める。

【００７８】減算器５３は、このようにして求められた
偏差ε₁₁から偏差ε₂₁を減算することで、偏差の差を求
める。さらに、絶対値演算器５６は、この差の絶対値｜
ε₁₁−ε₂₁｜を求め、判定器５９に出力する。減算器５
４，５５、絶対値演算器５７，５８も同様にして、偏差
の差の絶対値｜ε₁₂−ε₂₂｜，｜ε₁₃−ε₂₃｜を求め、
判定器５９に出力する。

【００７９】判定器５９は、あらかじめ定められた基準
値γを内部に備えている。そして、この基準値γと、入
力された偏差の差の絶対値｜ε₁₁−ε₂₁｜，｜ε₁₂−ε
₂₂｜，｜ε₁₃−ε₂₃｜とを比較することで、異常か否か
を判定する。そして、いずれか一つの相でも、偏差の差
が基準値γ以上であった場合には、異常であると判定す
る。なお、図面上明らかではないが、判定器５９はその
判定結果を外部へ出力している。

【００８０】特許請求の範囲第５項は、該第４の実施形
態に相当する。“第１の三相交流電気量演算手段”と
は、加算器２９〜３０、定数乗算器３９、乗算器４１〜
４３に相当する。“第１の偏差算出手段”とは、減算器
４７〜４９に相当する。“第２の三相交流電気量演算手
段”とは、加算器３１〜３２、定数乗算器４０、乗算器
４４〜４６に相当する。“第２の偏差算出手段”とは、
減算器５０〜５２に相当する。“判定値算出手段“と
は、減算器５３〜５５、絶対値演算器５６〜５８に相当
する。“判定手段“とは、判定器５９に相当する。“判
定値”とは、絶対値演算器５６〜５８の出力する｜ε₁₁
−ε₂₁｜，｜ε₁₂−ε₂₂｜，｜ε₁₃−ε₂₃｜に相当す
る。

【００８１】なお、以上述べてきた各実施形態を組み合
わせることで、図５のごとく位相、振幅、周波数、異常
の有無をすべて検出するシステムを構成することも容易
に可能である。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば、あ
る時刻ｔにおける３個（＝サンプリング１回×３相）の
サンプリング値を用いて、非定常な３相交流電気量にお
ける瞬時位相角及び振幅を検出可能である。また、時刻
ｔおよび時刻ｔ−Ｈにおける合計６個（＝サンプリング
２回×３相）のサンプリング値を用いて周波数を検出可
能である。さらにまた、これと同時に、異常検出も可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】位相検出回路１−１及び振幅検出回路１−２を
示すブロック図である。

【図２】周波数検出回路２−１の構成を示すブロック図
である。

【図３】位相および周波数に基づいて異常を検出する異
常検出回路３−１，３−２を示すブロック図である。

【図４】位相および振幅に基づいて異常を検出する異常
検出回路４−１，４−２を示すブロック図である。

【図５】位相検出装置等を組み合わせたシステム構成例
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１−１：位相検出回路 １−２：振幅検出回路 ２−１：周波数検出回路 ３−１：異常検出回路 ３−２：異常検出回路 ４−１：異常検出回路 ５−１：位相検出装置 ４１〜４６：乗算器 ４〜６,１１〜１２：２乗器 １〜３,１７，２１，２２，２９〜３２，４７〜５５：
減算器 ９：除算器 １８,３９,４０：定数乗算器 ７,１３：加算器 １４,４０：平方根演算器 １０：逆三角関数演算手段 ３３〜３８：三角関数演算手段 ８：偏微分演算器 １５，１６：位相検出回路 １９，２０：位相及び周波数検出回路 ２３，２４，５６〜５８：絶対値演算器 ２５，２６，５９：判定器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三相交流電気量をサンプリングするサンプ
   リング手段と、 上記サンプリング手段によるサンプリング値（Ｖ₁，
   Ｖ₂，Ｖ₃）を下記数１に代入演算し、その演算結果
   （θ）を、上記サンプリングを行った時点での三相交流
   の瞬時位相角とみなして出力する演算手段と、 【数１】θ＝tan^-1（（２Ｖ₁−（Ｖ₂＋Ｖ₃））／√３
   （Ｖ₃−Ｖ₂）） Ｖ₁：第１相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 Ｖ₂：第２相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 Ｖ₃：第３相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 を有することを特徴とする三相交流の位相検出装置。
2. 【請求項２】三相交流電気量を測定するサンプリング手
   段と、 上記サンプリング手段によるサンプリング値を下記数２
   に代入演算し、その結果（Ａ）を、当該サンプリング値
   を測定した時点での三相交流の振幅値とみなして出力す
   る演算手段と、 【数２】Ａ＝√（（２Ｖ₁／３−（Ｖ₂＋Ｖ₃）／３）²＋
   （（Ｖ₃−Ｖ₂）／√３）²） Ｖ₁：第１相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 Ｖ₂：第２相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 Ｖ₃：第３相についての三相交流電気量のサンプリング
   値 を有することを特徴とする三相交流の振幅検出装置。
3. 【請求項３】位相角に基づいて交流の周波数を検出する
   周波数検出装置において、 時刻ｔおよび時刻ｔ−Ｈにおける交流の位相角を入力さ
   れ、時刻ｔにおける位相角から時刻ｔ−Ｈにおける位相
   角を減算する減算器と、 上記減算器による減算結果に１／（２πＨ）を積算し、
   該積算結果を上記交流の周波数とみなして出力する積算
   器と、 を有することを特徴とする周波数検出装置。
4. 【請求項４】別途測定された三相交流電気量を入力さ
   れ、該入力された三相交流電気量に基づいて三相交流の
   位相、振幅及び周波数を検出するとともに、該検出した
   位相および振幅と上記測定された三相交流電気量とに基
   づいて三相交流電気量を演算によって求め、該演算によ
   って求めた三相交流電気量と上記入力された三相交流電
   気量との相ごとの偏差の２乗和を求める、少なくとも２
   個の検出回路と、 一の上記検出回路の求めた周波数と、他の上記検出回路
   の求めた周波数との差の絶対値を求める演算手段と、 上記検出回路の求めた偏差の２乗和および上記演算手段
   の求めた差の絶対値の大きさを判定し、上記偏差の２乗
   和があらかじめ定められた第１の基準値以上であり、且
   つ、上記差の絶対値があらかじめ定められた第２の基準
   値以上であった場合、該判定の対象とされた偏差の２乗
   和を出力した検出回路は異常であると判定する判定手段
   と、 を有することを特徴とする位相・振幅・周波数検出装
   置。
5. 【請求項５】別途測定された三相交流電気量を入力され
   該入力された三相交流電気量に基づいて三相交流の位相
   及び振幅を検出する位相・振幅検出器における異常の発
   生を検出する、位相・振幅検出器の診断装置において、 一の上記位相・振幅検出器の検出した位相及び振幅を用
   いて、上記三相交流の各相の三相交流電気量を演算によ
   って求める第１の三相交流電気量演算手段と、 上記第１の三相交流電気量演算手段の求めた三相交流電
   気量と、上記一の位相・振幅検出器に入力されている三
   相交流電気量との偏差を、各相ごとに求める第１の偏差
   算出手段と、 他の上記位相・振幅検出器の検出した位相及び振幅を用
   いて、上記三相交流の各相の三相交流電気量を演算によ
   って求める第２の三相交流電気量演算手段と、 上記第２の三相交流電気量演算手段の求めた三相交流電
   気量と、上記他の上記位相・振幅検出器に入力されてい
   る三相交流電気量との偏差を、各相ごとに求める第２の
   偏差算出手段と、 上記第１の偏差算出手段の求めた偏差と、上記第２の偏
   差算出手段の求めた偏差との差の絶対値（以下“判定
   値”という）を各相ごとに求める判定値算出手段と、 上記判定値があらかじめ定められた基準値以上であるか
   否かを判定し、いずれか一つの相でも該基準値以上であ
   った場合には、異常が生じていると診断する判定手段
   と、 を有することを特徴とする位相・振幅検出装置の診断装
   置。