(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に供給される交流電源の電流入力波形をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含む入力部と、同入力部から出力される波形データを記憶する第１のメモリと、上記波形データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し所定次数までの高調波成分の測定データを求める信号処理部と、その測定データを記憶する第２のメモリと、上記測定データに基づいて各次数ごとに限度値を算出するとともに、その限度値と上記測定データとを比較して波形判定などを行なう制御手段と、同制御手段からの指示に基づいて種々の表示を行なうディスプレイおよび上記制御手段に操作上の指示を与える操作部とを含み、
所定時間を１測定単位とする変動測定モードが繰り返して連続的に行なわれる場合において、上記入力波形のｍ周期分の波形を１ウィンドウとするとともに、上記１測定単位時間に相当するｎウィンドウ（ｍ，ｎはともに正の整数で、ｍ＜ｎ）のそれぞれについて、各次数ごとに測定データを算出して上記第２のメモリに保持する高調波電流解析装置において、
上記ディスプレイに上記各次数ごとのピーク値を表示するにあたって、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード中に発生したものである場合にはそのピーク値が発生したウィンドウ番号を合わせて表示し、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード以前に発生したものであるときにはそのピーク値に特定の識別手段を持たせることを特徴とする高調波電流解析装置。
【請求項２】
上記ディスプレイに上記変動測定モードによる所定次数の変動グラフが表示されている場合において、上記制御手段は上記操作部からのピーク値指示信号に基づいて、カーソルを変動グラフ上のピーク位置に移動させることを特徴とする請求項１に記載の高調波電流解析装置。
【請求項３】
上記ディスプレイに所定ウィンドウ番号に属する次数のバーグラフが表示されている場合において、上記制御手段は上記操作部からの特定次数についてのピーク値指示信号に基づいて、上記ディスプレイ中の所定表示領域に、その特定次数のピーク値とその発生ウィンドウ番号を表示させることを特徴とする請求項１に記載の高調波電流解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高調波電流解析装置に関し、さらに詳しく言えば、例えばＩＥＣ規格に準拠した変動測定モードで高調波解析を行なうようにした高調波電流解析装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高調波による障害が増加の傾向を見せており、その対策として、電子機器の高調波電流の発生抑制が電気・電子機器の分野において大きな課題となっている。すなわち、発電所から送られてくる商用電源の電流波形は本来きれいな正弦波であるが、テレビジョンやパーソナルコンピュータなどに使用されているスイッチング電源やインバータを採用した空気調和機、蛍光灯などに流れる電流は正弦波ではなく、例えばパルス状にひずんだ電流波形となっている。
【０００３】
この種の電子機器の普及にともない、高調波電流の総量が多くなると、電力供給の送電線のインピーダンスはゼロでないため、高調波電流による電圧降下により、商用電源の電圧波形のひずみが大きくなり、例えば高調波に起因する過電流による電力用コンデンサや変圧器の異常加熱、焼損、異音発生などの問題が生ずる。また、高調波に起因する電圧波形ひずみによるブレーカ、漏電遮断器もしくは制御機器などの誤動作、さらには高調波に起因する誘導障害による電子回路の誤動作やノイズ発生などの障害が問題とされる。
【０００４】
このような背景から、ＩＥＣ（国際電気標準会議）より、一般低電圧電源に接続される入力電流１６Ａ以下の電子機器を対象とした電源高調波規格案（ＩＥＣ５５５−２、現在のものはその改訂案）が出されており、その中の一つに２．５分間変動測定モードが定められている。
【０００５】
この測定モードは高調波電流の過渡状態を捕らえることを意図したもので、測定ウィンドウ幅は入力波形の４〜３０サイクル分を含まなければならないとされ、これを１ウィンドウとしてＦＦＴ（高速フーリエ変換）演算処理し、２．５分間連続して測定を行なう。例えば、電源周波数が５０Ｈｚで、１ウィンドウ中に１６サイクルを含むとすると、２．５分間では４６９ウィンドウとなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これにより、２．５分間をとおして全次数についての測定データが得られるとともに、演算部（ＣＰＵ）にてその限度値などが設定され、図７にはこれらの測定データがディスプレイ上に例えばバーグラフとして表示された状態が示されている。
【０００７】
マウスなどを操作して、この画面から種々の情報を引き出すことができるが、例えばピーク値を知りたい場合には、カーソルを所望とする次数（例えば１１次）のバーグラフ位置に移動させてピーク指示をクリックすると、この例ではディスプレイの所定表示領域に子画面が開かれ、１１次のピーク値（０．０４０Ａ）とともにその限度値（０．０３０Ａ）が表示される。
【０００８】
このようにして、ピーク値を知ることができるが、従来装置ではそのピーク値が時間的にいつ発生、すなわち何番目のウィンドウで発生したかまでは分からない。特に、上記の２．５分間変動測定モードを繰り返し連続的に行なう変動連続測定時にあっては、データを解析するうえでピーク値はもとより、その発生時刻（発生ウィンドウ番号）は重要な解析要因である。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情にかんがみなされたもので、その目的は、各次数のピーク値について、その発生時刻に関する時間情報をピーク値とともに表示するようにした高調波電流解析装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明では、負荷に供給される交流電源の電流入力波形をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含む入力部と、同入力部から出力される波形データを記憶する第１のメモリと、上記波形データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し所定次数までの高調波成分の測定データを求める信号処理部と、その測定データを記憶する第２のメモリと、上記測定データに基づいて各次数ごとに限度値を算出するとともに、その限度値と上記測定データとを比較して波形判定などを行なう制御手段と、同制御手段からの指示に基づいて種々の表示を行なうディスプレイおよび上記制御手段に操作上の指示を与える操作部とを含み、所定時間を１測定単位とする変動測定モードが繰り返して連続的に行なわれる場合において、上記入力波形のｍ周期分の波形を１ウィンドウとするとともに、上記１測定単位時間に相当するｎウィンドウ（ｍ，ｎはともに正の整数で、ｍ＜ｎ）のそれぞれについて、各次数ごとに測定データを算出して上記第２のメモリに保持する高調波電流解析装置において、上記ディスプレイに上記各次数ごとのピーク値を表示するにあたって、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード中に発生したものである場合にはそのピーク値が発生したウィンドウ番号を合わせて表示し、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード以前に発生したものであるときにはそのピーク値に特定の識別手段を持たせることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２の発明は上記請求項１の発明に含まれる好ましい態様として、上記ディスプレイに上記変動測定モードによる所定次数の変動グラフが表示されている場合において、上記制御手段は上記操作部からのピーク値指示信号に基づいて、カーソルを変動グラフ上のピーク位置に移動させることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３の発明は上記請求項１の発明に含まれる好ましい別の態様として、上記ディスプレイに所定ウィンドウ番号に属する次数のバーグラフが表示されている場合において、上記制御手段は上記操作部からの特定次数についてのピーク値指示信号に基づいて、上記ディスプレイ中の所定表示領域に、その特定次数のピーク値とその発生ウィンドウ番号を表示させることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の技術的思想をよりよく理解するうえで、図面を参照しながらその実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は、この高調波電流解析装置の概略的なブロック線図であり、これによると、同装置は図示しない負荷に供給される交流電源ラインからの電流が入力される入力部１０を備えている。同入力部１０はその入力電流をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を含み、この例においては三相４線まで対応し得るように４つの入力部１０が用意されている。
【００１５】
また、この高調波電流解析装置は、入力部１０にてディジタルに変換された波形データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して例えば４０次までの高調波データを求める信号処理部１１と、各種条件でトリガを発生させるトリガ制御部１２と、各入力部１０のサンプリングなどを同期制御するＰＬＬ制御部１３と、入力部１０からの波形データを記憶するストレージメモリ１４と、中央制御ユニットとしてのＣＰＵ１５と、同ＣＰＵ１５の制御プログラムなどが書き込まれているＲＯＭ１６と、信号処理部１１にて演算された高調波の測定データが格納されるＲＡＭからなるメモリ１７と、測定時間の時間管理に用いられる時計手段１８と、外部記憶手段としてのフロッピィディスク装置１９と、表示手段としてのディスプレイ２０と、ＣＰＵ１５に種々の動作指示を与えるマウスなどを含む操作部２１と、外部コンピュータと接続するためのＧＰ−ＩＢインターフェイス２２と、印字手段としてのプリンタ２３とを備えている。
【００１６】
ＩＥＣ規格によると、測定ウィンドウ幅は基本周波数の４〜３０サイクル分を含まなければならないとされているため、この例では図２に示されているように、１ウィンドウに基本周波数の１６サイクル（周期）を含ませている。したがって、基本周波数が５０Ｈｚの場合、２．５分間変動測定モード時おける全ウィンドウ数は４６９であり、６０Ｈｚの場合の全ウィンドウ数は５６３となる。
【００１７】
信号処理部１１でのＦＦＴ演算は各ウィンドウごとに行なわれ、その演算によって得られた１次〜４０次までの測定データはウィンドウ番号とともにメモリ１７に書き込まれるが、メモリ１７の記憶容量は有限であるため、この実施例では現在測定中の２．５分間の測定データのみを保持し、それ以前の測定データ（ただし、ピーク値は除く）は古いものから順次捨てていく、いわゆるＦＩ−ＦＯ（ファーストイン−ファーストアウト）方式を採用している。
【００１８】
図３には、２．５分間変動測定モードを繰り返し連続的に行なう変動連続測定の場合の時間経過が示されているが、ＣＰＵ１５は各次数についてそのピーク値を監視し、最終的に全測定時間をとおしてのピーク値を例えばメモリ１７の所定領域に保持する。
【００１９】
例えば、現在測定中に発生したピーク値がＢ、それ以前の測定期間に発生したピーク値がＡであるとすると、Ａ≦Ｂの場合はＢをピーク値として保持し、Ａ＞Ｂの場合はそのままＡをピーク値として保持する。なお、このような現在測定中以前に発生したピーク値Ａに関しては、その発生ウィンドウ番号までは保持されず不確定状態とされる。また、ＣＰＵ１５は、この他に各次数についての平均値や実効値などを演算するとともに、比較判定基準としての限度値を設定する。
【００２０】
２．５分間変動測定モードによる測定終了後、操作部２１にてピークボタンを選択することにより、ディスプレイ２０上に図４に示されているようなピーク値表示のリスト画面が現われる。同図には作図の都合上、基本次数から１２次までのデータしか示されていないが、実際には全次数（この例では４０次まで）のデータが表示される。
【００２１】
これによると、次数番号、ピーク値、限度値に続いて、そのピーク値が発生したウィンドウ番号が表示される。例えば、３次に着目すると、そのピーク値が１６．７８３Ａ、限度値が３．９６０Ａで、ピーク発生ウィンドウ番号が２４１番目であることが分かる。
【００２２】
なお、７次のデータを見ると、そのウィンドウ番号は「−−−」となっている。これはそのピーク値（７．１９４Ａ）が測定終了時点の２．５分間測定モード以前に発生したものであることを意味し、このことをより明確に表示するため、この例では７次の行を他の行とは異なる色で表示するようにしている。例えば、他の表示色が緑であるのに対して黄色で表示するようにしている。なお、これとは別に、そのデータなどにアンダーラインや記号などを付して他の次数のデータと識別し得るようにしてもよい。
【００２３】
このように、この表示画面によると、ピーク値がどのウィンドウで発生したかが容易に分かるが、この例では、さらに平均値、全ウィンドウ数中限度値０．８倍を超えるのもの、１倍を超えるのものおよび１．５倍を超えるのものの数を併せて表示し、判定に役立てられるようにしている。
【００２４】
図５（ａ）には、図４のリスト画面を切り替えて変動グラフ表示画面とした例が示されている。なお、同図（ｂ）は本来その変動グラフ表示画面（親画面）中の所定表示領域に開かれる子画面であるが、作図の都合上別々に示している。この例では、操作部２１にて５つまでの任意の次数を指定することができ、これにより変動グラフ表示画面中に、それらの各高調波電流の波形がそれぞれ色分けして表示される。なお、煩雑さを避けるため、図面にはその内の２つの波形のみが示されている。
【００２５】
この場合、その子画面中には、表示されている次数番号およびカーソル読取り値、それに測定値選択ボタンとピーク選択ボタンとが表示されており、ここで、マウスにより所望とする次数（例えば３次）のピーク選択ボタンをクリックすると、カーソルＣが瞬時にその次数の変動波形中のピーク値を示している箇所に移動し、その読取り値（５．４１８Ａ）が子画面に表示されるとともに、親画面のウィンドウＮｏ．欄にその発生ウィンドウ番号が（１６５／４６９）のように表示される。
【００２６】
変動グラフ表示画面の縦軸は対数スケールであるため、同グラフ上でピーク値を判定する場合、その差がわずかであるとどちらが最大値であるか微妙な問題が生ずるが、上記のようにカーソルを自動的にそのピーク値箇所に飛ばすようにしたことにより、その判定が容易に行なえ、しかもその発生ウィンドウ番号も併せて表示されるため、波形を解析するうえで頗る便利である。
【００２７】
図６（ａ）にはディスプレイ２０の表示画面をバーグラフ表示画面とした状態が示されており、同図（ｂ）は本来そのバーグラフ表示画面（親画面）中の所定表示領域に開かれる子画面であるが、上記と同様な理由により別々の画面として示している。このバーグラフ表示においては、各ウィンドウごとに全次数（１〜４０次）のバーグラフが表示され、図６（ａ）の親画面には例として１番目のウィンドウに属する各次数のバーグラフが示されている。
【００２８】
本発明によると、このバーグラフ表示画面からも所望とする次数についてのピーク値とその発生ウィンドウ番号を知ることができる。すなわち、操作部２１のマウスを操作してそのカーソル（この場合、逆三角印で示されている）を例えば３次のバーグラフ上に位置させクリックした後、カーソルにてピーク表示ボタンを選択してクリックすると、ＣＰＵ１５が例えば全ウィンドウにわたって３次のピーク値を検索する。なお場合によっては、先に説明した図４のリストデータ内から３次のピーク値を拾い出すことも可能である。
【００２９】
そして、図６（ｂ）に示されているように、その子画面内にその次数（３次）の現在表示されている１番目のウィンドウについての測定値（５．４１６Ａ）およびその限度値（３．９６０Ａ）とともに、３次のピーク値が（５．４２２Ａ）と表示され、また、その隣りにそのピーク発生ウィンドウ番号（１６５）が表示される。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、例えば２．５分間の変動測定モードが繰り返して連続的に行なわれる場合において、ディスプレイに各次数ごとのピーク値を表示するにあたって、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード中に発生したものである場合にはそのピーク値が発生したウィンドウ番号が合わせて表示されるため、より多角度的にピーク値を解析することができる。また、上記ピーク値が現在測定中の変動測定モード以前に発生したものであるときにはそのピーク値に特定の識別手段を持たせるようにしたことにより、そのピーク値がストレージ範囲内か否かを容易に判断することが可能となる。
【００３１】
また、ディスプレイに変動測定モードによる所定次数の変動グラフが表示されている場合において、操作部からのピーク値指示信号に基づいて、カーソルを変動グラフ上のピーク位置に移動させるようにした請求項２の発明によれば、同変動グラフ上でピーク値を判定する場合、その判定が容易に行なえ、しかもその発生ウィンドウ番号も併せて表示されるため、波形を解析するうえで頗る便利である。
【００３２】
また、ディスプレイに所定ウィンドウ番号に属する次数のバーグラフが表示されている場合において、上記操作部からの特定次数についてのピーク値指示信号に基づいて、ディスプレイ中の所定表示領域に、その特定次数のピーク値とその発生ウィンドウ番号を表示させるようにした請求項３の発明によれば、特にそのバーグラフ画面を切り替えることなく、所望とする次数のピーク値とその発生ウィンドウ番号を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高調波電流解析装置の一実施例に係る概略的なブロック線図。
【図２】１ウィンドウ中に含まれる波形を例示した波形図。
【図３】変動連続測定時の１単位時間当たりの変動測定モードと全測定時間との関係を例示した時間経過図。
【図４】本発明によるピーク値表示リスト画面を示したディスプレイの画面図。
【図５】本発明による変動グラフ表示画面の親画面と子画面とを示したディスプレイの画面図。
【図６】本発明によるバーグラフ表示画面の親画面と子画面とを示したディスプレイの画面図。
【図７】従来装置によるバーグラフ表示画面を示したディスプレイの画面図。
【符号の説明】
１０  入力部
１１  ＦＦＴ信号処理部
１４  ストレージメモリ
１５  ＣＰＵ
１７  メモリ（ＲＡＭ）
２０  ディスプレイ
２１  操作部（マウス）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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