電子式変流器の誤差評価装置
【課題】ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２を満足する電子式変流器の誤差評価装置を提供する。
【解決手段】パルス信号及びサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、試験電流を発生させる電流発生手段と、参照変流器と、参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記サンプリングトリガー信号に基づきＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、前記参照サンプリング情報をフーリエ変換する周波数変換手段と、前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、サンプリング番号を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、前記被検査サンプリング情報を抽出するサンプリング情報抽出手段と、前記被検査サンプリング情報をフーリエ変換する周波数変換手段と、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、を有する。
【解決手段】パルス信号及びサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、試験電流を発生させる電流発生手段と、参照変流器と、参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、前記サンプリングトリガー信号に基づきＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、前記参照サンプリング情報をフーリエ変換する周波数変換手段と、前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、サンプリング番号を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、前記被検査サンプリング情報を抽出するサンプリング情報抽出手段と、前記被検査サンプリング情報をフーリエ変換する周波数変換手段と、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２に基づく電子式変流器の誤差評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子式変流器（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＥＣＴ）には、光ファイバ電流センサおよびロゴスキーコイル電流センサを代表として、その測定原理および構造から広ダイナミックレンジ・軽量化に優れ、従来の変流器に置き換わる電流センサとして期待されている。また、スマートグリッドに関する開発研究が大きく注目されており、電力設備の保護・制御・計測システムのデジタル化へのニーズが高まり始めている。このような背景から、デジタル出力型電子式変流器は、スマートグリッド研究における中核的な研究分野として、その開発が国内外で進められている。
【０００３】
このデジタル出力型電子式変流器を実現するための課題として、国際規格に準拠するデジタル出力装置の開発とともに、その性能を評価するための試験方法の確立がある。現在、デジタル出力の性能評価に関する既存の国際規格としては、電子式変流器についての要求仕様を規定しているＩＥＣ６００４４−８があり、その中に、電子式変流器における評価試験方法についての記載がある。また、デジタル出力の信号伝達規約に関する規格として、変電所内の通信ネットワークシステムを規定しているＩＥＣ６１８５０がある。
【０００４】
デジタル出力型電子式変流器の開発課題には、これらの規格の概念を十分満足した性能評価試験手法を確立し、この手法に基づいて評価される性能が前記規格の要求する仕様を満足させることが含まれる。
しかしながら、前記規格には、前記評価試験手法のガイドラインが示されているものの、実際に前記評価試験手法を実施するために必要な技術は開示されておらず、その実施手法の一部に関連する提案がされるに留まっている（特許文献１参照）。
特に、前記規格のうちＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２については、具体的な実施手法が提案されておらず、今後の開発に委ねられているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１５３０３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２の規格を満足する電子式変流器の誤差評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 入力された基準クロックに基づき、１ＰＰＳのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、前記試験電流を変流して２次試験電流を発生させる参照変流器と、前記２次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、イーサネットを介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。
＜２＞ サンプラーが、被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う前記＜１＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜３＞ 電流発生手段が信号発生手段から送信されるパルス信号に基づき、前記パルス信号及びサンプルトリガー信号に同期した試験電流を発生させる前記＜１＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜４＞ 参照側周波数変換手段及び被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜５＞ 参照変流器、電流電圧変更手段及びサンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜６＞ 参照側周波数変換手段、誤差補正手段、被検査サンプリング情報抽出手段、被検査側周波数変換手段及び誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される前記＜５＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜７＞ パーソナルコンピュータがサンプリング番号に対応する被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、イーサネットとのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、マージングユニットで生成されるパケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う前記＜６＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜８＞ パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのＩＰパケットのうち、サンプルバリューパケット以外のＩＰパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う前記＜６＞から＜７＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２の規格を満足する電子式変流器の誤差評価装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置（非同期試験電流）の概要を示す図である。
【図２】サンプリングデータのサンプル状況を示す図である。
【図３】電子式変流器の誤差評価装置における誤差評価手法を示すフローチャート図である。
【図４ａ】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、電流値の誤差評価結果を示す図である。
【図４ｂ】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、位相値の誤差評価結果を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置（同期試験電流）の概要を示す図である。
【図６ａ】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、電流値の誤差評価結果を示す図である。
【図６ｂ】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、位相値の誤差評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図１を用いて説明する。
この電子式変流器の誤差評価装置は、信号発生手段としての２ｃｈ信号発生器２と、商用電源３を含む電流発生装置と、参照変流器６（ＣＴ６）と、電流電圧変換手段としてのシャント７と、電子式変流器８（ＥＣＴ８）と、サンプラーとしてのデジタル電圧計１１（ＤＶＭ１１）と、参照側周波数変換手段としての離散フーリエ変換器１３（ＤＦＴ１３）と、誤差補正部１５と、マージングユニット２０（ＭＵ２０）と、被検査サンプリング情報抽出手段として、ネットワークカード２２（ＮＩＣ２２）、パケットフィルタ２３及びサンプリングデータ抽出部２５と、被検査側周波数変換手段としての高速フーリエ変換器２７（ＦＦＴ２７）と、誤差算出手段としての電流誤差・位相誤差計算部３０とを有して構成される。
この電子式変流器の誤差評価装置は、基準となる参照変流器６を含む参照側系列で算出した電流値及び位相値と、検査の対象となる電子式変流器８を含む被検査側系列で算出した電流値及び位相値とを比較し、電子式変流器８の誤差を評価することを基本的な構成とする。
【００１１】
２ｃｈ信号発生器２は、基準クロック１の入力に基づき、パルス信号１０及びサンプルトリガー信号９を発生させる。パルス信号１０は、ＩＥＣ６１８５０−９−２に従い、１ＰＰＳとする。サンプルトリガー信号９は、後述するデジタル電圧計１１に対して、パルス信号１０に同期して該パルス信号１０の立ち上がり時にサンプル情報の生成をスタートさせるようにする。
【００１２】
商用電源３は、電流を発生させ、スライダック及びトランス４を介して変圧・増幅された交流電流としての試験電流５を発生させる。
【００１３】
試験電流５は、参照変流器６と、電子式変流器８とに入力される。
先ず、（１）参照変流器６を含む参照側系列について説明する。
参照変流器６は、試験電流５を１次電流として、所定の変流比で変流された２次電流としての２次試験電流を発生させる。この参照変流器６としては、アナログタイプの変流器が用いられる。
該２次試験電流は、シャント７により参照電圧に変換される。
【００１４】
該参照電圧は、交流電圧信号としてデジタル電圧計１１で測定され、サンプリングトリガー信号９に基づきＡ／Ｄ変換されるため、そのサンプリング情報は、パルス信号１０と同期して生成される。即ち、デジタル電圧計１１では、サンプルトリガー信号９の入力に基づき、１つのパルス信号１０の立ち上がりから次のパルス信号が到来するまでの区間において、前記サンプリング情報を生成し、これを参照サンプリング情報（サンプリングデータ１２）として取得する。なお、このサンプルタイミングの詳細については、別途図２を用いて後述する。
【００１５】
離散フーリエ変換器１３は、サンプリングデータ１２を離散フーリエ変換し、サンプリング周波数成分ごとのデジタル電圧信号として参照周波数スペクトラム情報（スペクトラムデータ１４）を生成する。
【００１６】
誤差補正部１５は、予め参照変流器６、シャント７及びデジタル電圧計１１が有する誤差情報が記録されており、スペクトラムデータ１４に含まれる誤差を補正する。
【００１７】
電流誤差・位相誤差計算部３０は、補正された参照周波数スペクトラム情報（補正データ１６）に基づき、前記試験電流の電流値及び位相値を算出する。この電流値及び位相値の情報は、後述する電子式変流器８が有すべき変流特性を評価するための基準情報となる。
なお、離散フーリエ変換器１３、誤差補正部１５及び電流誤差・位相誤差計算部３０における各制御は、パーソナルコンピュータの演算処理部により実施されることが好ましい。
【００１８】
次に、（２）電子式変流器８を含む被検査側系列について説明する。
電子式変流器８は、参照変流器６と異なり、試験電流５をファラデー効果などの様々な電流検出原理に基づき電圧信号に変換することができる。
この電子式変流器８は、誤差評価の試験対象とされ、本発明では、光ファイバ電流センサ方式の電子式変流器やロゴスキーコイル電流センサ方式の電子式変流器など、前記機能を有する電子式変流器を対象とすることができる。
【００１９】
マージングユニット２０は、パルス信号１０及び前記電圧信号をパルス信号１０に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づいて、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次のパルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケットデータ２１を生成する。
なお、前記被検査サンプリング情報は、電子式変流器８及びマージングユニット２０の少なくともいずれかに付属するＡ／Ｄ変換部により生成される。このときのサンプリングレートは、ＩＥＣ６１８５０−９−２に基づき、４ｋＨｚ又は１２．８ｋＨｚである。
【００２０】
本実施形態においては、２ｃｈ信号発生器２と商用電源３とは独立して構成されており、試験電流５は、パルス信号１０と同期していない。このタイプの誤差評価装置を非同期試験電流型の誤差評価装置と呼ぶこととする。
【００２１】
この非同期試験電流型の誤差評価装置においては、大電流での試験が可能である一方、非同期であることと各電力系統による影響により、試験電流５の位相角が変動しかつ周波数も変動する。試験電流の位相角が変動しても後述する位相誤差評価に大きな影響を与えないが、周波数変動については、注意を要する。即ち、マージングユニット２０とデジタル電圧計１１のサンプリング周波数が試験電流５の周波数に同期しない状況では、前記周波数変動が起こると、非同期のサンプリングとなり、スペクトル リーケージと呼ばれる、測定対象信号に存在しないはずの周波数成分がＤＦＴ後に現れること、またはその程度によってサンプリング計測の精度が著しく低下する。
そのため、デジタル電圧計１１では、前記被検査サンプリング情報と同じくＩＥＣ６１８５０−９−２で規定されたサンプリングレートでサンプリングデータが生成される必要がある。即ち、デジタル電圧計１１と電子式変流器８との間で同じサンプリングレートを維持させておけば、両者の非同期サンプリングで発生するサンプリング誤差も同じとなり、最終的な誤差の比較計算上では、両者のサンプリング誤差を相殺させることができる。
【００２２】
前記被検査サンプリング情報を含むパケットデータ２１は、イーサネット（登録商標）を介してパーソナルコンピュータ側の被検査サンプリング情報抽出手段に送信される。
本例では、前記被検査サンプリング情報抽出手段が、パーソナルコンピュータに実装されたネットワークカード２２とパケットフィルタ２３とサンプリングデータ抽出部２５で構成される。
【００２３】
パケットデータ２１は、イーサネットを介してパーソナルコンピュータ側に送信されるため、サンプリング番号でナンバリングされた前記被検査サンプリング情報が格納されたパケット情報（ここでは、このパケット情報をサンプルバリューパケット２４（ＳＶパケット２４）と呼ぶ）以外に、不要なＩＰパケットを含む。
そのため、ネットワークカード２２では、マージングユニット２０で生成されるパケットデータ２１のうち、ＳＶパケット２４の送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズするように制御される。
【００２４】
パケットフィルタ２３は、ＳＶパケット２４に格納された固有の情報（ヘッダ情報等）に基づき、パケットデータ２１からＳＶパケット２４のみを取り込むようにフィルタリングを行う。
【００２５】
サンプリングデータ抽出部２５では、ＳＶパケット２４に格納されたサンプリング番号に基づき、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次のパルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報として、サンプリングデータ２６を抽出する。即ち、サンプリング番号が０とされるサンプリングデータからサンプリングデータを抽出し、所定の数のサンプリングデータを取得後、サンプリングデータの抽出を終了して、サンプリングデータ２６を取得する。
【００２６】
サンプリングデータ２６の抽出が終了すると、ネットワークをクローズするようにネットワークカード２２が制御される。なお、前記被検査サンプリング情報抽出手段の制御を含む具体的な制御手順については、別途図３を用いて後述する。
【００２７】
高速フーリエ変換器２７は、サンプリングデータ２６をフーリエ変換して、前記１ＰＰＳのパルス信号１０の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報（スペクトラムデータ２８）を生成する。
【００２８】
電流誤差・位相誤差計算部３０は、スペクトラムデータ２８に基づき、電流値及び位相値を算出する。この被検査側系列で算出した電流値及び位相値に対し、参照側系列で算出した基準情報となる電流値及び位相値との差分を算出する。
これにより、参照変流器６と比較した電子式変流器８の誤差を評価する。
【００２９】
電子式変流器８の電流誤差（振幅誤差）及び位相誤差は、各電子式変流器の電流検出原理及びサンプリングに利用されるＡ／Ｄ変換の性能に依存する。
電子式変流器８の電流誤差（振幅誤差）及び位相誤差を適切に評価するためには、参照変流器６による試験電流５の電流測定も同じ測定期間中に行わなければならない。
そのため、前記実施形態においては、１ＰＰＳのパルス信号１０と、該パルス信号１０のパルスタイミングと同期したサンプルトリガー信号９を用いて同時測定を行うように制御をしている。
しかしながら、この同時測定を実施するためには、更に、参照側系列で取得されるサンプリングデータ１２と、被検査側系列で取得されるサンプリングデータ２６とを比較可能なサンプリングタイミングで取得して測定を行う必要がある。
この様子を図２、図３を用いて説明する。
【００３０】
図２に示すように、先ず、マージングユニット２０を先に測定スタートさせて、ＳＶパケット２４をイーサネット経由でパーソナルコンピュータに取り込む。ここで、マージングユニット２０から出力される各サンプリング情報は、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次のパルス信号の立ち上がり時までのサンプリング情報（図２中の４，０００個のサンプリング情報）に限らず、測定スタート後、順次サンプリングされるサンプリング情報を含んでいる。
デジタル電圧計１１では、マージングユニット２０の測定スタート後、パルス信号１０の最初のパルス信号の立ち上がり時まで、サンプリング動作を待機している。この最初のパルス信号の立ち上がり時に、パルス信号１０と同期したサンプルトリガー信号に基づき、サンプリング動作を開始するとともに、次のパルス信号の立ち上がり時にサンプリング動作を終了し、サンプリング情報（図２中の４，０００個のサンプリング情報）を取得する。取得後は、次のサンプリング動作まで待機する。
ここでは、マージングユニット２０とデジタル電圧計１１のそれぞれで同じサンプリングレートが維持され、両者の各サンプリング情報を比較可能とされるが、更にマージングユニット２０のサンプリング情報からデジタル電圧計１１のサンプリング情報と比較すべきサンプリング情報を抽出するように制御する必要がある。
【００３１】
この制御手順を図３のフローチャートを用いて説明する。
先ず、マージングユニット２０からＳＶパケット２４を含むパケットデータ２１の送信が開始されると、ネットワークカード２２がオープン状態に制御され、パケットフィルタ２３のフィルタリングにより、不要なＩＰパケットが除去され、ＳＶパケット２４のみが取得される。この時、サンプリングデータ抽出部２５では、ＳＶパケット２４を受信してサンプリング番号をチェックする。サンプリング番号は、マージングユニット２０に送信されるパケット信号１０に基づき、パルス立ち上がり時のサンプリング番号が「０」となるようナンバリングされている。
【００３２】
デジタル電圧計１１（標準ＤＶＭ）では、前述の通り、マージングユニット２０の測定スタート後、パルス信号１０と同期したサンプルトリガー信号に基づき、パルス信号１０の最初のパルス信号の立ち上がり時からサンプリング動作を開始する。同時に、サンプリングデータ抽出部２５（ＰＣ）では、サンプリング番号０のサンプリング情報から保存を開始する。
これにより、サンプリングデータ抽出部２５で最初のサンプリング情報が保存されるタイミングと同時のタイミングで、デジタル電圧計１１で最初のサンプリング情報が取得され、以降のサンプリング情報も同タイミングで取得、保存される。
【００３３】
パルス信号の次の立ち上がり時に、デジタル電圧計１１では、サンプルトリガー信号９に基づきサンプリング動作がストップされるとともに、サンプリングデータ抽出部２５では、必要な数のサンプリングデータを確認し保存を終了する。また、この保存終了時にネットワークカード２２をクローズするように制御する。
これにより、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次の立ち上がり時までのタイミングで、同期されたサンプリング情報が、デジタル電圧計１１とサンプリングデータ抽出部２５のそれぞれで取得、保存される。
【００３４】
次いで、デジタル電圧計１１で取得されたサンプリング情報に対して、例えば離散フーリエ変換器１３（ＤＦＴ１３）によるフーリエ変換処理が行われるとともに、サンプリングデータ抽出部２５で保存されたサンプリング情報に対して、例えば高速フーリエ変換器２７（ＦＦＴ２７）によるフーリエ変換処理が行われ、それぞれのスペクトラムデータ１４，２８に基づき、電流誤差・位相誤差計算部３０では、試験電流５の電流値及び位相値を系列ごとにそれぞれ算出する。なお、参照側のスペクトラムデータ１４は、参照情報として正確性が求められるため、誤差補正部１５による誤差補正が行われる。
【００３５】
そして、電流誤差・位相誤差計算部３０では、系列ごとに算出された試験電流５の２つの電流値及び位相値の間で差分をとり、この差を電子式変流器８（ＥＣＴ８）の誤差として算出する。
【００３６】
ここで、測定を終了してもよいし、次の測定を開始させてもよく、その選択にしたがった情報を入力する。
測定の終了が選択されると、マージングユニット２０のＳＶパケット２４の送信がストップされる。
【００３７】
以上の制御により、本実施形態に係る非同期試験電流型の誤差評価装置を用いて、実際に評価を行った結果を図４ａ及び図４ｂに示す。なお、図４ａは、電流値の誤差を示すグラフであり、図４ｂは、位相値の誤差を示すグラフである。両図では、試験電流の大きさごとの評価結果がプロットされている。また、両図で上下対称に示される折れ線は、ＩＥＣ６００４４−８で定められている確度階級０．２Ｓの電流値誤差及び位相値誤差に関する限度値である。
【００３８】
これら図４ａ及び図４ｂに示されるように、評価結果は、確度階級０．２Ｓの誤差限度以内に収まっていることが確認できる。なお、この測定においては、電子式変流器８として光ファイバ電流センサタイプの電子式変流器の誤差を評価している。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図５を用いて説明する。
第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置においては、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と異なり、試験電流まで、信号発生手段から発生される１ＰＰＳのパルス信号と同期させるように構成されている。
即ち、信号発生手段を３ｃｈ信号発生器２’で構成して、パルス信号１０と同期させた試験電流信号３’を発生させ、この試験電流信号３’を電流アンプ４’（Ｖ／Ｉアンプ４’）で増幅させて試験電流５とする。なお、これ以外の構成は、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と同様であるため、説明を省略する。また、第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置を同期試験電流型の誤差測定装置と呼ぶ。
【００４０】
この第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差測定装置では、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と比較して、試験電流５の大電流化に一定の制限がかかるものの、常に試験電流５の位相角を変化させることなく、また、試験電流５の周波数変動を非常に小さくすることができる。よって、測定時の位相変動は、３ｃｈ信号発生器２’と電流アンプ４’の影響だけであり、繰り返し試験を行っても試験結果で得られる位相角は非常に安定である。また、３ｃｈ信号発生器２’による周波数変動は、１ＰＰＳのパルス信号１０及びサンプルトリガー信号９の周波数変動と同期しているため、常時の同期サンプリング計測が実現できる。
したがって、第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差評価装置では、周波数変動の影響を相殺するために参照側と被検査側のサンプリング周波数を同一にする必要があったが、第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差測定装置ではその必要がなくなり、それぞれ異なるサンプリング周波数でのサンプリングが可能である。
【００４１】
第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差評価装置を用いて、実際に評価を行った結果を図６ａ及び図６ｂに示す。なお、図６ａは、電流値の誤差を示すグラフであり、図６ｂは、位相値の誤差を示すグラフである。両図では、試験電流の大きさごとの評価結果がプロットされている。また、両図で上下対称に示される折れ線は、ＩＥＣ６００４４−８で定められている確度階級０．２Ｓの電流値誤差及び位相値誤差に関する限度値である。
【００４２】
これら図６ａ及び図６ｂに示されるように、評価結果は、確度階級０．２Ｓの誤差限度以内に収まっていることが確認できる。なお、この測定においては、電子式変流器８として光ファイバ電流センサタイプの電子式変流器の誤差を評価している。
【００４３】
以上の通り、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２に対応して、有効な誤差評価試験を実施することができる。
なお、本明細書では、第１の実施形態及び第２の実施形態に基づき、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を説明したが、本発明の技術的思想に則る限り、このほかの手段を適宜採用して、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を構成することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：基準クロック、２：２ｃｈ信号発生器、２’：３ｃｈ信号発生器、３：商用電源、３’：試験電流信号３’、４：スライダック及びトランス、４’：電流アンプ（Ｖ／Ｉアンプ）、５：試験電流、６：参照変流器（ＣＴ）、７：シャント、８：電子式変流器（ＥＣＴ）、９：サンプルトリガー信号、１０：パルス信号（１ＰＰＳ）、１１：デジタル電圧計（ＤＶＭ）、１２：サンプリングデータ、１３：離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）、１４：スペクトラムデータ、１５：誤差補正部、１６：補正データ、２０：マージングユニット（ＭＵ）、２１：パケットデータ、２２：ネットワークカード（ＮＩＣ）、２３：パケットフィルタ、２４：サンプルバリューパケット（ＳＶパケット）、２５：サンプリングデータ抽出部、２６：サンプリングデータ、２７：高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）、２８：スペクトラムデータ、３０：電流誤差・位相誤差計算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２に基づく電子式変流器の誤差評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子式変流器（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＥＣＴ）には、光ファイバ電流センサおよびロゴスキーコイル電流センサを代表として、その測定原理および構造から広ダイナミックレンジ・軽量化に優れ、従来の変流器に置き換わる電流センサとして期待されている。また、スマートグリッドに関する開発研究が大きく注目されており、電力設備の保護・制御・計測システムのデジタル化へのニーズが高まり始めている。このような背景から、デジタル出力型電子式変流器は、スマートグリッド研究における中核的な研究分野として、その開発が国内外で進められている。
【０００３】
このデジタル出力型電子式変流器を実現するための課題として、国際規格に準拠するデジタル出力装置の開発とともに、その性能を評価するための試験方法の確立がある。現在、デジタル出力の性能評価に関する既存の国際規格としては、電子式変流器についての要求仕様を規定しているＩＥＣ６００４４−８があり、その中に、電子式変流器における評価試験方法についての記載がある。また、デジタル出力の信号伝達規約に関する規格として、変電所内の通信ネットワークシステムを規定しているＩＥＣ６１８５０がある。
【０００４】
デジタル出力型電子式変流器の開発課題には、これらの規格の概念を十分満足した性能評価試験手法を確立し、この手法に基づいて評価される性能が前記規格の要求する仕様を満足させることが含まれる。
しかしながら、前記規格には、前記評価試験手法のガイドラインが示されているものの、実際に前記評価試験手法を実施するために必要な技術は開示されておらず、その実施手法の一部に関連する提案がされるに留まっている（特許文献１参照）。
特に、前記規格のうちＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２については、具体的な実施手法が提案されておらず、今後の開発に委ねられているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／０１５３０３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２の規格を満足する電子式変流器の誤差評価装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 入力された基準クロックに基づき、１ＰＰＳのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、前記試験電流を変流して２次試験電流を発生させる参照変流器と、前記２次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、イーサネットを介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。
＜２＞ サンプラーが、被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う前記＜１＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜３＞ 電流発生手段が信号発生手段から送信されるパルス信号に基づき、前記パルス信号及びサンプルトリガー信号に同期した試験電流を発生させる前記＜１＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜４＞ 参照側周波数変換手段及び被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜５＞ 参照変流器、電流電圧変更手段及びサンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜６＞ 参照側周波数変換手段、誤差補正手段、被検査サンプリング情報抽出手段、被検査側周波数変換手段及び誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される前記＜５＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜７＞ パーソナルコンピュータがサンプリング番号に対応する被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、イーサネットとのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、マージングユニットで生成されるパケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う前記＜６＞に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
＜８＞ パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのＩＰパケットのうち、サンプルバリューパケット以外のＩＰパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う前記＜６＞から＜７＞のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２の規格を満足する電子式変流器の誤差評価装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置（非同期試験電流）の概要を示す図である。
【図２】サンプリングデータのサンプル状況を示す図である。
【図３】電子式変流器の誤差評価装置における誤差評価手法を示すフローチャート図である。
【図４ａ】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、電流値の誤差評価結果を示す図である。
【図４ｂ】第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、位相値の誤差評価結果を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置（同期試験電流）の概要を示す図である。
【図６ａ】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、電流値の誤差評価結果を示す図である。
【図６ｂ】第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置を用いて行った評価試験の結果のうち、位相値の誤差評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図１を用いて説明する。
この電子式変流器の誤差評価装置は、信号発生手段としての２ｃｈ信号発生器２と、商用電源３を含む電流発生装置と、参照変流器６（ＣＴ６）と、電流電圧変換手段としてのシャント７と、電子式変流器８（ＥＣＴ８）と、サンプラーとしてのデジタル電圧計１１（ＤＶＭ１１）と、参照側周波数変換手段としての離散フーリエ変換器１３（ＤＦＴ１３）と、誤差補正部１５と、マージングユニット２０（ＭＵ２０）と、被検査サンプリング情報抽出手段として、ネットワークカード２２（ＮＩＣ２２）、パケットフィルタ２３及びサンプリングデータ抽出部２５と、被検査側周波数変換手段としての高速フーリエ変換器２７（ＦＦＴ２７）と、誤差算出手段としての電流誤差・位相誤差計算部３０とを有して構成される。
この電子式変流器の誤差評価装置は、基準となる参照変流器６を含む参照側系列で算出した電流値及び位相値と、検査の対象となる電子式変流器８を含む被検査側系列で算出した電流値及び位相値とを比較し、電子式変流器８の誤差を評価することを基本的な構成とする。
【００１１】
２ｃｈ信号発生器２は、基準クロック１の入力に基づき、パルス信号１０及びサンプルトリガー信号９を発生させる。パルス信号１０は、ＩＥＣ６１８５０−９−２に従い、１ＰＰＳとする。サンプルトリガー信号９は、後述するデジタル電圧計１１に対して、パルス信号１０に同期して該パルス信号１０の立ち上がり時にサンプル情報の生成をスタートさせるようにする。
【００１２】
商用電源３は、電流を発生させ、スライダック及びトランス４を介して変圧・増幅された交流電流としての試験電流５を発生させる。
【００１３】
試験電流５は、参照変流器６と、電子式変流器８とに入力される。
先ず、（１）参照変流器６を含む参照側系列について説明する。
参照変流器６は、試験電流５を１次電流として、所定の変流比で変流された２次電流としての２次試験電流を発生させる。この参照変流器６としては、アナログタイプの変流器が用いられる。
該２次試験電流は、シャント７により参照電圧に変換される。
【００１４】
該参照電圧は、交流電圧信号としてデジタル電圧計１１で測定され、サンプリングトリガー信号９に基づきＡ／Ｄ変換されるため、そのサンプリング情報は、パルス信号１０と同期して生成される。即ち、デジタル電圧計１１では、サンプルトリガー信号９の入力に基づき、１つのパルス信号１０の立ち上がりから次のパルス信号が到来するまでの区間において、前記サンプリング情報を生成し、これを参照サンプリング情報（サンプリングデータ１２）として取得する。なお、このサンプルタイミングの詳細については、別途図２を用いて後述する。
【００１５】
離散フーリエ変換器１３は、サンプリングデータ１２を離散フーリエ変換し、サンプリング周波数成分ごとのデジタル電圧信号として参照周波数スペクトラム情報（スペクトラムデータ１４）を生成する。
【００１６】
誤差補正部１５は、予め参照変流器６、シャント７及びデジタル電圧計１１が有する誤差情報が記録されており、スペクトラムデータ１４に含まれる誤差を補正する。
【００１７】
電流誤差・位相誤差計算部３０は、補正された参照周波数スペクトラム情報（補正データ１６）に基づき、前記試験電流の電流値及び位相値を算出する。この電流値及び位相値の情報は、後述する電子式変流器８が有すべき変流特性を評価するための基準情報となる。
なお、離散フーリエ変換器１３、誤差補正部１５及び電流誤差・位相誤差計算部３０における各制御は、パーソナルコンピュータの演算処理部により実施されることが好ましい。
【００１８】
次に、（２）電子式変流器８を含む被検査側系列について説明する。
電子式変流器８は、参照変流器６と異なり、試験電流５をファラデー効果などの様々な電流検出原理に基づき電圧信号に変換することができる。
この電子式変流器８は、誤差評価の試験対象とされ、本発明では、光ファイバ電流センサ方式の電子式変流器やロゴスキーコイル電流センサ方式の電子式変流器など、前記機能を有する電子式変流器を対象とすることができる。
【００１９】
マージングユニット２０は、パルス信号１０及び前記電圧信号をパルス信号１０に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づいて、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次のパルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケットデータ２１を生成する。
なお、前記被検査サンプリング情報は、電子式変流器８及びマージングユニット２０の少なくともいずれかに付属するＡ／Ｄ変換部により生成される。このときのサンプリングレートは、ＩＥＣ６１８５０−９−２に基づき、４ｋＨｚ又は１２．８ｋＨｚである。
【００２０】
本実施形態においては、２ｃｈ信号発生器２と商用電源３とは独立して構成されており、試験電流５は、パルス信号１０と同期していない。このタイプの誤差評価装置を非同期試験電流型の誤差評価装置と呼ぶこととする。
【００２１】
この非同期試験電流型の誤差評価装置においては、大電流での試験が可能である一方、非同期であることと各電力系統による影響により、試験電流５の位相角が変動しかつ周波数も変動する。試験電流の位相角が変動しても後述する位相誤差評価に大きな影響を与えないが、周波数変動については、注意を要する。即ち、マージングユニット２０とデジタル電圧計１１のサンプリング周波数が試験電流５の周波数に同期しない状況では、前記周波数変動が起こると、非同期のサンプリングとなり、スペクトル リーケージと呼ばれる、測定対象信号に存在しないはずの周波数成分がＤＦＴ後に現れること、またはその程度によってサンプリング計測の精度が著しく低下する。
そのため、デジタル電圧計１１では、前記被検査サンプリング情報と同じくＩＥＣ６１８５０−９−２で規定されたサンプリングレートでサンプリングデータが生成される必要がある。即ち、デジタル電圧計１１と電子式変流器８との間で同じサンプリングレートを維持させておけば、両者の非同期サンプリングで発生するサンプリング誤差も同じとなり、最終的な誤差の比較計算上では、両者のサンプリング誤差を相殺させることができる。
【００２２】
前記被検査サンプリング情報を含むパケットデータ２１は、イーサネット（登録商標）を介してパーソナルコンピュータ側の被検査サンプリング情報抽出手段に送信される。
本例では、前記被検査サンプリング情報抽出手段が、パーソナルコンピュータに実装されたネットワークカード２２とパケットフィルタ２３とサンプリングデータ抽出部２５で構成される。
【００２３】
パケットデータ２１は、イーサネットを介してパーソナルコンピュータ側に送信されるため、サンプリング番号でナンバリングされた前記被検査サンプリング情報が格納されたパケット情報（ここでは、このパケット情報をサンプルバリューパケット２４（ＳＶパケット２４）と呼ぶ）以外に、不要なＩＰパケットを含む。
そのため、ネットワークカード２２では、マージングユニット２０で生成されるパケットデータ２１のうち、ＳＶパケット２４の送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズするように制御される。
【００２４】
パケットフィルタ２３は、ＳＶパケット２４に格納された固有の情報（ヘッダ情報等）に基づき、パケットデータ２１からＳＶパケット２４のみを取り込むようにフィルタリングを行う。
【００２５】
サンプリングデータ抽出部２５では、ＳＶパケット２４に格納されたサンプリング番号に基づき、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次のパルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報として、サンプリングデータ２６を抽出する。即ち、サンプリング番号が０とされるサンプリングデータからサンプリングデータを抽出し、所定の数のサンプリングデータを取得後、サンプリングデータの抽出を終了して、サンプリングデータ２６を取得する。
【００２６】
サンプリングデータ２６の抽出が終了すると、ネットワークをクローズするようにネットワークカード２２が制御される。なお、前記被検査サンプリング情報抽出手段の制御を含む具体的な制御手順については、別途図３を用いて後述する。
【００２７】
高速フーリエ変換器２７は、サンプリングデータ２６をフーリエ変換して、前記１ＰＰＳのパルス信号１０の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報（スペクトラムデータ２８）を生成する。
【００２８】
電流誤差・位相誤差計算部３０は、スペクトラムデータ２８に基づき、電流値及び位相値を算出する。この被検査側系列で算出した電流値及び位相値に対し、参照側系列で算出した基準情報となる電流値及び位相値との差分を算出する。
これにより、参照変流器６と比較した電子式変流器８の誤差を評価する。
【００２９】
電子式変流器８の電流誤差（振幅誤差）及び位相誤差は、各電子式変流器の電流検出原理及びサンプリングに利用されるＡ／Ｄ変換の性能に依存する。
電子式変流器８の電流誤差（振幅誤差）及び位相誤差を適切に評価するためには、参照変流器６による試験電流５の電流測定も同じ測定期間中に行わなければならない。
そのため、前記実施形態においては、１ＰＰＳのパルス信号１０と、該パルス信号１０のパルスタイミングと同期したサンプルトリガー信号９を用いて同時測定を行うように制御をしている。
しかしながら、この同時測定を実施するためには、更に、参照側系列で取得されるサンプリングデータ１２と、被検査側系列で取得されるサンプリングデータ２６とを比較可能なサンプリングタイミングで取得して測定を行う必要がある。
この様子を図２、図３を用いて説明する。
【００３０】
図２に示すように、先ず、マージングユニット２０を先に測定スタートさせて、ＳＶパケット２４をイーサネット経由でパーソナルコンピュータに取り込む。ここで、マージングユニット２０から出力される各サンプリング情報は、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次のパルス信号の立ち上がり時までのサンプリング情報（図２中の４，０００個のサンプリング情報）に限らず、測定スタート後、順次サンプリングされるサンプリング情報を含んでいる。
デジタル電圧計１１では、マージングユニット２０の測定スタート後、パルス信号１０の最初のパルス信号の立ち上がり時まで、サンプリング動作を待機している。この最初のパルス信号の立ち上がり時に、パルス信号１０と同期したサンプルトリガー信号に基づき、サンプリング動作を開始するとともに、次のパルス信号の立ち上がり時にサンプリング動作を終了し、サンプリング情報（図２中の４，０００個のサンプリング情報）を取得する。取得後は、次のサンプリング動作まで待機する。
ここでは、マージングユニット２０とデジタル電圧計１１のそれぞれで同じサンプリングレートが維持され、両者の各サンプリング情報を比較可能とされるが、更にマージングユニット２０のサンプリング情報からデジタル電圧計１１のサンプリング情報と比較すべきサンプリング情報を抽出するように制御する必要がある。
【００３１】
この制御手順を図３のフローチャートを用いて説明する。
先ず、マージングユニット２０からＳＶパケット２４を含むパケットデータ２１の送信が開始されると、ネットワークカード２２がオープン状態に制御され、パケットフィルタ２３のフィルタリングにより、不要なＩＰパケットが除去され、ＳＶパケット２４のみが取得される。この時、サンプリングデータ抽出部２５では、ＳＶパケット２４を受信してサンプリング番号をチェックする。サンプリング番号は、マージングユニット２０に送信されるパケット信号１０に基づき、パルス立ち上がり時のサンプリング番号が「０」となるようナンバリングされている。
【００３２】
デジタル電圧計１１（標準ＤＶＭ）では、前述の通り、マージングユニット２０の測定スタート後、パルス信号１０と同期したサンプルトリガー信号に基づき、パルス信号１０の最初のパルス信号の立ち上がり時からサンプリング動作を開始する。同時に、サンプリングデータ抽出部２５（ＰＣ）では、サンプリング番号０のサンプリング情報から保存を開始する。
これにより、サンプリングデータ抽出部２５で最初のサンプリング情報が保存されるタイミングと同時のタイミングで、デジタル電圧計１１で最初のサンプリング情報が取得され、以降のサンプリング情報も同タイミングで取得、保存される。
【００３３】
パルス信号の次の立ち上がり時に、デジタル電圧計１１では、サンプルトリガー信号９に基づきサンプリング動作がストップされるとともに、サンプリングデータ抽出部２５では、必要な数のサンプリングデータを確認し保存を終了する。また、この保存終了時にネットワークカード２２をクローズするように制御する。
これにより、パルス信号１０の１つのパルス信号の立ち上がり時から次の立ち上がり時までのタイミングで、同期されたサンプリング情報が、デジタル電圧計１１とサンプリングデータ抽出部２５のそれぞれで取得、保存される。
【００３４】
次いで、デジタル電圧計１１で取得されたサンプリング情報に対して、例えば離散フーリエ変換器１３（ＤＦＴ１３）によるフーリエ変換処理が行われるとともに、サンプリングデータ抽出部２５で保存されたサンプリング情報に対して、例えば高速フーリエ変換器２７（ＦＦＴ２７）によるフーリエ変換処理が行われ、それぞれのスペクトラムデータ１４，２８に基づき、電流誤差・位相誤差計算部３０では、試験電流５の電流値及び位相値を系列ごとにそれぞれ算出する。なお、参照側のスペクトラムデータ１４は、参照情報として正確性が求められるため、誤差補正部１５による誤差補正が行われる。
【００３５】
そして、電流誤差・位相誤差計算部３０では、系列ごとに算出された試験電流５の２つの電流値及び位相値の間で差分をとり、この差を電子式変流器８（ＥＣＴ８）の誤差として算出する。
【００３６】
ここで、測定を終了してもよいし、次の測定を開始させてもよく、その選択にしたがった情報を入力する。
測定の終了が選択されると、マージングユニット２０のＳＶパケット２４の送信がストップされる。
【００３７】
以上の制御により、本実施形態に係る非同期試験電流型の誤差評価装置を用いて、実際に評価を行った結果を図４ａ及び図４ｂに示す。なお、図４ａは、電流値の誤差を示すグラフであり、図４ｂは、位相値の誤差を示すグラフである。両図では、試験電流の大きさごとの評価結果がプロットされている。また、両図で上下対称に示される折れ線は、ＩＥＣ６００４４−８で定められている確度階級０．２Ｓの電流値誤差及び位相値誤差に関する限度値である。
【００３８】
これら図４ａ及び図４ｂに示されるように、評価結果は、確度階級０．２Ｓの誤差限度以内に収まっていることが確認できる。なお、この測定においては、電子式変流器８として光ファイバ電流センサタイプの電子式変流器の誤差を評価している。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価装置の概略を図５を用いて説明する。
第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置においては、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と異なり、試験電流まで、信号発生手段から発生される１ＰＰＳのパルス信号と同期させるように構成されている。
即ち、信号発生手段を３ｃｈ信号発生器２’で構成して、パルス信号１０と同期させた試験電流信号３’を発生させ、この試験電流信号３’を電流アンプ４’（Ｖ／Ｉアンプ４’）で増幅させて試験電流５とする。なお、これ以外の構成は、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と同様であるため、説明を省略する。また、第２の実施形態に係る電子式変流器の誤差評価測定装置を同期試験電流型の誤差測定装置と呼ぶ。
【００４０】
この第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差測定装置では、前記第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差測定装置と比較して、試験電流５の大電流化に一定の制限がかかるものの、常に試験電流５の位相角を変化させることなく、また、試験電流５の周波数変動を非常に小さくすることができる。よって、測定時の位相変動は、３ｃｈ信号発生器２’と電流アンプ４’の影響だけであり、繰り返し試験を行っても試験結果で得られる位相角は非常に安定である。また、３ｃｈ信号発生器２’による周波数変動は、１ＰＰＳのパルス信号１０及びサンプルトリガー信号９の周波数変動と同期しているため、常時の同期サンプリング計測が実現できる。
したがって、第１の実施形態に係る非同期試験電流型の誤差評価装置では、周波数変動の影響を相殺するために参照側と被検査側のサンプリング周波数を同一にする必要があったが、第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差測定装置ではその必要がなくなり、それぞれ異なるサンプリング周波数でのサンプリングが可能である。
【００４１】
第２の実施形態に係る同期試験電流型の誤差評価装置を用いて、実際に評価を行った結果を図６ａ及び図６ｂに示す。なお、図６ａは、電流値の誤差を示すグラフであり、図６ｂは、位相値の誤差を示すグラフである。両図では、試験電流の大きさごとの評価結果がプロットされている。また、両図で上下対称に示される折れ線は、ＩＥＣ６００４４−８で定められている確度階級０．２Ｓの電流値誤差及び位相値誤差に関する限度値である。
【００４２】
これら図６ａ及び図６ｂに示されるように、評価結果は、確度階級０．２Ｓの誤差限度以内に収まっていることが確認できる。なお、この測定においては、電子式変流器８として光ファイバ電流センサタイプの電子式変流器の誤差を評価している。
【００４３】
以上の通り、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置は、ＩＥＣ６００４４−８及びＩＥＣ６１８５０−９−２に対応して、有効な誤差評価試験を実施することができる。
なお、本明細書では、第１の実施形態及び第２の実施形態に基づき、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を説明したが、本発明の技術的思想に則る限り、このほかの手段を適宜採用して、本発明の電子式変流器の誤差評価測定装置を構成することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：基準クロック、２：２ｃｈ信号発生器、２’：３ｃｈ信号発生器、３：商用電源、３’：試験電流信号３’、４：スライダック及びトランス、４’：電流アンプ（Ｖ／Ｉアンプ）、５：試験電流、６：参照変流器（ＣＴ）、７：シャント、８：電子式変流器（ＥＣＴ）、９：サンプルトリガー信号、１０：パルス信号（１ＰＰＳ）、１１：デジタル電圧計（ＤＶＭ）、１２：サンプリングデータ、１３：離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）、１４：スペクトラムデータ、１５：誤差補正部、１６：補正データ、２０：マージングユニット（ＭＵ）、２１：パケットデータ、２２：ネットワークカード（ＮＩＣ）、２３：パケットフィルタ、２４：サンプルバリューパケット（ＳＶパケット）、２５：サンプリングデータ抽出部、２６：サンプリングデータ、２７：高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）、２８：スペクトラムデータ、３０：電流誤差・位相誤差計算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された基準クロックに基づき、１ＰＰＳのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、
交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、
前記試験電流を変流して２次試験電流を発生させる参照変流器と、
前記２次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、
１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、
前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、
前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、
前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、
イーサネットを介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、
前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、
前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、
を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項２】
サンプラーが、被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う請求項１に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項３】
電流発生手段が信号発生手段から送信されるパルス信号に基づき、前記パルス信号及びサンプルトリガー信号に同期した試験電流を発生させる請求項１に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項４】
参照側周波数変換手段及び被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う請求項１から３のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項５】
参照変流器、電流電圧変更手段及びサンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する請求項１から４のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項６】
参照側周波数変換手段、誤差補正手段、被検査サンプリング情報抽出手段、被検査側周波数変換手段及び誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される請求項５に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項７】
パーソナルコンピュータがサンプリング番号に対応する被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、イーサネットとのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、
被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、マージングユニットで生成されるパケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う請求項６に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項８】
パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、
該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのＩＰパケットのうち、サンプルバリューパケット以外のＩＰパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う請求項６から７のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項１】
入力された基準クロックに基づき、１ＰＰＳのパルス信号及び該パルス信号に同期したサンプルトリガー信号を発生させる信号発生手段と、
交流電流として試験電流を発生させる電流発生手段と、
前記試験電流を変流して２次試験電流を発生させる参照変流器と、
前記２次試験電流を電圧情報として参照電圧に変換する電流電圧変換手段と、
１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間において、前記参照電圧の電圧波形信号を前記サンプルトリガー信号に基づいてＡ／Ｄ変換して参照サンプリング情報を生成するサンプラーと、
前記参照サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの参照周波数スペクトラム情報を得る参照側周波数変換手段と、
前記試験電流を電圧信号に変換する電子式変流器と、
前記パルス信号及び前記電圧信号を前記パルス信号に同期したサンプリング周波数に基づきＡ／Ｄ変換して生成される被検査サンプリング情報に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がり時を０として前記被検査サンプリング情報のサンプリングごとに順番をカウントし、次の前記パルス信号の立ち上がり時に０に戻すようにサンプリング番号を決定し、前記各サンプリング番号に対応する前記被検査サンプリング情報を含むパケット情報を生成するマージングユニットと、
イーサネットを介して送信される前記パケット情報から、前記サンプリング番号に基づき、１つの前記パルス信号の立ち上がりから次の前記パルス信号が到来するまでの区間における前記被検査サンプリング情報を抽出する被検査サンプリング情報抽出手段と、
前記抽出された被検査サンプリング情報をフーリエ変換して、前記パルス信号の周期で決定される周波数分解能ごとの被検査周波数スペクトラム情報を得る被検査側周波数変換手段と、
前記参照周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出するとともに、前記被検査周波数スペクトラム情報から前記試験電流の電流値及び位相値を算出して、前記電子式変流器における電流値及び位相値の誤差を算出する誤差算出手段と、
を有することを特徴とする電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項２】
サンプラーが、被検査サンプリング情報と同じサンプリングレートでサンプリングを行う請求項１に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項３】
電流発生手段が信号発生手段から送信されるパルス信号に基づき、前記パルス信号及びサンプルトリガー信号に同期した試験電流を発生させる請求項１に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項４】
参照側周波数変換手段及び被検査側周波数変換手段の少なくともいずれかが、高速フーリエ変換によるフーリエ変換を行う請求項１から３のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項５】
参照変流器、電流電圧変更手段及びサンプラーが有する固有の誤差情報を予め測定しておき、誤差を含む状態の参照周波数スペクトラム情報に対し、前記誤差情報に基づき、前記誤差の補正を行う誤差補正手段を更に有する請求項１から４のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項６】
参照側周波数変換手段、誤差補正手段、被検査サンプリング情報抽出手段、被検査側周波数変換手段及び誤差算出手段における制御がパーソナルコンピュータの演算処理部で実施される請求項５に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項７】
パーソナルコンピュータがサンプリング番号に対応する被検査サンプリング情報を含むサンプルバリューパケットの送信状況に応じて、イーサネットとのネットワークをオープン及びクローズするネットワークカードを有し、
被検査サンプリング情報抽出手段は、前記ネットワークカードに対して、マージングユニットで生成されるパケット情報のうち、前記サンプルバリューパケットの送信に基づき、前記イーサネットとのネットワークをオープンし、前記被検査サンプリング情報を抽出後、前記ネットワークをクローズする制御を行う請求項６に記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【請求項８】
パーソナルコンピュータがパケットフィルタ部を有し、
該パケットフィルタ部が、前記パーソナルコンピュータが受信する全てのＩＰパケットのうち、サンプルバリューパケット以外のＩＰパケットを取り込まないようにするフィルタリングを行う請求項６から７のいずれかに記載の電子式変流器の誤差評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図２】
【図３】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【公開番号】特開２０１３−５３８５５（Ｐ２０１３−５３８５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０１０７（Ｐ２０１１−１９０１０７）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００２２０９０７）東光電気株式会社 (73)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【出願人】（０００２２０９０７）東光電気株式会社 (73)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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