(57)【要約】【課題】サージ電圧を確実に検出し得る電圧測定装置を提供する。【解決手段】交流信号Ｓ０の高周波成分を除去するローパスフィルタ２１、ローパスフィルタ２１を通過した交流信号Ｓ１をサンプリングして電圧演算用データＤｗを出力するＡ／Ｄコンバータ２２、および電圧演算用データＤｗに基づいて交流信号Ｓ０の電圧を測定する測定回路２３を有する電圧測定部２と、交流信号Ｓ０をサンプリングしてサージ電圧検出用データＤ０を出力するＡ／Ｄコンバータ３１、サージ電圧検出用データＤ０からサージ電圧に対応するサージ電圧データＤｎを生成するハイパスフィルタ３２、およびサージ電圧データＤｎで示されるサージ電圧の電圧と基準値とを比較してサージ電圧の電圧が基準値を超えるときにパルス信号Ｓｐを出力する検出測定回路３３を有するサージ電圧検出測定部３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ、当該ローパスフィルタを通過した信号をサンプリングして電圧演算用データを出力するＡ／Ｄコンバータ、および前記電圧演算用データに基づいて前記入力信号の電圧を測定する測定回路を有する電圧測定部と、
前記入力信号をサンプリングしてサージ電圧検出用データを出力するＡ／Ｄコンバータ、前記サージ電圧検出用データから前記入力信号に重畳しているサージ電圧に対応するサージ電圧データを生成するハイパスフィルタ、および前記サージ電圧データで示される前記サージ電圧の電圧と基準値とを比較して当該サージ電圧の電圧が当該基準値を超えるときに検出信号を出力する検出回路を有するサージ電圧検出部とを備えている電圧測定装置。
【請求項２】
第１の記憶部と、
前記検出回路から前記検出信号が出力されたときにその出力時点前後における所定時間分の前記サージ電圧データを前記第１の記憶部に記憶させる制御部とを備えている請求項１記載の電圧測定装置。
【請求項３】
第２の記憶部と、
前記検出回路から前記検出信号が出力されたときにその出力時点前後における所定時間分の前記電圧演算用データを前記第２の記憶部に記憶させる制御部とを備えている請求項１または２記載の電圧測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号の電圧を測定する電圧測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電圧測定装置として、出願人は、電力ラインの電圧測定器を特開２００２−９０３９７号公報に開示している。この電圧測定器は、低速Ａ／Ｄ変換回路、高速Ａ／Ｄ変換回路、制御部およびメモリを備え、電力ラインの電圧波形と突発的なインパルス波形（サージ電圧）とを同時に測定可能に構成されている。この電圧測定器では、低速Ａ／Ｄ変換回路が、商用電源ラインから入力してローパスフィルタによってノイズが除去されたアナログの電圧波形を、１波当り２５６または５１２の遅いサンプリング周期でディジタル変換する。この際に、制御部が、低速Ａ／Ｄ変換回路によってディジタル変換された低速変換データをメモリ内の第１メモリ領域に書き込む。
【０００３】
一方、低速Ａ／Ｄ変換回路によるディジタル変換と並行して、高速Ａ／Ｄ変換回路が、例えば２ＭＨｚ程度の高速サンプリングクロックで電圧波形をディジタル変換する。この際に、制御部は、高速Ａ／Ｄ変換回路から出力される高速変換データを入力する毎に、この高速変換データと低速Ａ／Ｄ変換回路から出力される低速変換データとの差を演算して、この差が所定のトリガレベルを超えたときにインパルス波形の発生を検出する。この際に、制御部は、インパルス波形が発生したと判別した時点の前後の高速変換データをメモリ内の第２メモリ領域に書き込む。これにより、電力ラインの電圧波形とインパルス波形とが同時に測定される。
【特許文献１】特開２００２−９０３９７号公報（第３−４頁、第３−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この電圧測定器には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、この電圧測定器では、低速Ａ／Ｄ変換回路から出力される低速変換データおよび高速Ａ／Ｄ変換回路から出力される高速変換データの差を演算することにより、インパルス波形（サージ電圧）を検出している。しかしながら、低速Ａ／Ｄ変換回路に接続されたローパスフィルタで除去しきれなかったサージ電圧が低速変換データに重畳されているときには、この重畳された分が低速変換データと高速変換データとの差分値に測定誤差として含まれることとなる。したがって、この測定誤差に起因して、サージ電圧の検出漏れなどの誤検出が生じるおそれがあり、これを改善するのが好ましい。また、演算した差分値に基づいて、この差分値が所定のトリガレベルを超えている期間をサージ電圧の信号長（パルス幅）とし、かつ差分値が所定のトリガレベルを超えている期間のうちの差分値の最大値をサージ電圧のピーク値とするときには、この差分値に含まれる測定誤差に起因して、サージ電圧の信号長およびサージ電圧のピーク値に測定誤差が含まれるため、これを改善するのが好ましい。
【０００５】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、サージ電圧を確実に検出し得る電圧測定装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく請求項１記載の電圧測定装置は、入力信号の高周波成分を除去するローパスフィルタ、当該ローパスフィルタを通過した信号をサンプリングして電圧演算用データを出力するＡ／Ｄコンバータ、および前記電圧演算用データに基づいて前記入力信号の電圧を測定する測定回路を有する電圧測定部と、前記入力信号をサンプリングしてサージ電圧検出用データを出力するＡ／Ｄコンバータ、前記サージ電圧検出用データから前記入力信号に重畳しているサージ電圧に対応するサージ電圧データを生成するハイパスフィルタ、および前記サージ電圧データで示される前記サージ電圧の電圧と基準値とを比較して当該サージ電圧の電圧が当該基準値を超えるときに検出信号を出力する検出回路を有するサージ電圧検出部とを備えている。
【０００７】
また、請求項２記載の電圧測定装置は、請求項１記載の電圧測定装置において、第１の記憶部と、前記検出回路から前記検出信号が出力されたときにその出力時点前後における所定時間分の前記サージ電圧データを前記第１の記憶部に記憶させる制御部とを備えている。
【０００８】
また、請求項３記載の電圧測定装置は、請求項１または２記載の電圧測定装置において、第２の記憶部と、前記検出回路から前記検出信号が出力されたときにその出力時点前後における所定時間分の前記電圧演算用データを前記第２の記憶部に記憶させる制御部とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の電圧測定装置によれば、ローパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータおよび測定回路を有する電圧測定部が入力信号の電圧を測定し、Ａ／Ｄコンバータ、ハイパスフィルタおよび検出回路を有するサージ電圧検出部が、サージ電圧に対応するサージ電圧データを生成して、サージ電圧データで示されるサージ電圧の電圧と基準値とを比較してサージ電圧の電圧が基準値を超えるときに検出信号を出力することにより、入力信号の電圧を正確に測定しつつ、サージ電圧に対応して直接的に生成されるサージ電圧データに上記した測定誤差が含まれないため、サージ電圧を確実に検出することができる。また、この生成したサージ電圧データに基づいてサージ電圧の信号長やサージ電圧のピーク値を正確に測定することもできる。
【００１０】
また、請求項２記載の電圧測定装置によれば、制御部が検出回路から検出信号が出力された出力時点前後における所定時間分のサージ電圧データを第１の記憶部に記憶させることにより、サージ電圧の検出時点前後におけるサージ電圧の信号波形の変化を確実に記録することができる。したがって、測定者は、この記録した信号波形の変化を例えば表示部に表示させたり、第１の記憶部に記憶させたサージ電圧データを信号処理したりすることにより、サージ電圧の発生要因を正確に解析することができる。
【００１１】
また、請求項３記載の電圧測定装置によれば、制御部が検出回路から検出信号が出力された出力時点前後における所定時間分の電圧演算用データを第２の記憶部に記憶させることにより、入力信号を比較的長い時間に亘って記録することができるため、サージ電圧が発生した時間の入力信号に対する時間的な位置関係を確実に記録することができる。したがって、測定者は、この記録した入力信号の信号波形と、信号波形に対するサージ電圧の発生位置とを例えば表示部に表示させたり、第２の記憶部に記憶させた電圧演算用データを信号処理したりすることにより、サージ電圧の発生要因を正確に解析することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電圧測定装置の最良の形態について説明する。
【００１３】
最初に、本発明を適用した電圧測定装置１の構成について説明する。電圧測定装置１は、図１に示すように、電圧測定部２、サージ電圧検出測定部３、制御部４、電圧演算用データ記憶部５、サージ電圧データ記憶部６および表示部７を備えて構成されている。電圧測定部２は、ローパスフィルタ２１、Ａ／Ｄコンバータ２２および測定回路２３を備えている。ローパスフィルタ２１は、アンチエイリアシングフィルタ（折り返し防止フィルタ）であって、例えば、商用電源ラインを介して供給される交流信号Ｓ０（本発明における入力信号の一例。図２参照）を入力して、Ａ／Ｄコンバータ２２に用いられているサンプリングクロックの１／２以下の低い周波数成分を通過させる。Ａ／Ｄコンバータ２２は、ローパスフィルタ２１を通過した商用電源周波数の交流信号Ｓ１（図３参照）を例えば１５３６０Ｈｚのやや遅い（低速の）サンプリング周期でアナログ−ディジタル変換して電圧演算用データＤｗを生成して測定回路２３および制御部４に出力する。測定回路２３は、制御部４の制御に従い、電圧演算用データＤｗに基づいて交流信号Ｓ０の電圧（実効電圧、平均電圧およびピーク電圧など。一例として実効電圧Ｖｅとする。）を測定する。
【００１４】
サージ電圧検出測定部３は、本発明におけるサージ電圧検出部であって、図１に示すように、Ａ／Ｄコンバータ３１、ハイパスフィルタ３２および検出測定回路３３を備えている。Ａ／Ｄコンバータ３１は、上記の商用電源ラインを介して供給される交流信号Ｓ０を例えば２ＭＨｚの速い（Ａ／Ｄコンバータ２２よりも高速の）サンプリング周期でアナログ−ディジタル変換してサージ電圧検出用データＤ０（図４参照）を生成してハイパスフィルタ３２に出力する。ハイパスフィルタ３２は、ディジタル信号処理によってハイパスフィルタとして機能するディジタルハイパスフィルタであって、Ａ／Ｄコンバータ３１によって出力されたサージ電圧検出用データＤ０から商用電源周波数（この例では、６０Ｈｚ）を超える高い周波数成分（ノイズやサージ電圧）に対応するサージ電圧データＤｎ（図５参照）を検出測定回路３３および制御部４に出力する。検出測定回路３３は、本発明における検出回路であって、制御部４の制御に従い、サージ電圧データＤｎに基づいて、サージ電圧データＤｎによって示されるサージ電圧の絶対値が所定の基準値Ｖｒ（同図参照）を超えたときに、ハイレベルのパルス信号Ｓｐ（同図参照）を出力する。また、検出測定回路３３は、サージ電圧データＤｎによって示されるサージ電圧の絶対値が基準値Ｖｒを連続して超えている期間を検出することにより、例えば図５に示すサージ電圧の信号長Ｔ２（以下、サージ電圧信号長Ｔ２ともいう）を測定する。また、検出測定回路３３は、基準値Ｖｒを連続して超えるサージ電圧の最大値を検出することにより、例えば図５に示すサージ電圧のピーク電圧Ｖｐ（以下、サージ電圧ピーク値Ｖｐともいう）を測定する。
【００１５】
制御部４は、電圧測定部２を制御して測定対象としての交流信号Ｓ０の例えば実効電圧Ｖｅを測定させる。また、制御部４は、電圧測定部２から出力された電圧演算用データＤｗを電圧演算用データ記憶部５のバッファ５１に一時的に記憶させる。また、制御部４は、サージ電圧検出測定部３から出力されたサージ電圧データＤｎをサージ電圧データ記憶部６のバッファ６１に一時的に記憶させる。また、制御部４は、サージ電圧検出測定部３の検出測定回路３３を制御してパルス信号Ｓｐを検出させると共に、検出されたパルス信号Ｓｐに基づいて交流信号Ｓ０に対するサージ電圧の重畳を検出する。また、制御部４は、検出測定回路３３を制御してサージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを測定させると共に、測定されたサージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値ＶｐをＲＡＭ６２に記憶させる。さらに、制御部４は、検出測定回路３３からパルス信号Ｓｐが出力されたとき、つまりサージ電圧が検出されたときには、測定開始時点（この例では、実効電圧Ｖｅの測定開始時点）からパルス信号Ｓｐの出力時点（サージ電圧の検出時点）までの時間（以下、「サージ電圧検出時間Ｔ１」ともいう。図５参照）を電圧演算用データ記憶部５のＲＡＭ５２に記憶させると共に、バッファ５１に記憶されている電圧演算用データＤｗのうちのパルス信号Ｓｐの出力時点前後における所定時間分（例えば、出力時点を中心として±１０ｍＳ分）の電圧演算用データＤｗをＲＡＭ５２に記憶させる。さらに、制御部４は、検出測定回路３３からパルス信号Ｓｐが出力されたときに、バッファ６１に記憶されているサージ電圧データＤｎのうちのパルス信号Ｓｐの出力時点前後における所定時間分（例えば、出力時点を中心として−１００μＳ〜＋２００μＳ分）のサージ電圧データＤｎをＲＡＭ６２に記憶させる。
【００１６】
電圧演算用データ記憶部５は、バッファ５１、および本発明における第２の記憶部に相当するＲＡＭ５２を備えている。バッファ５１は、制御部４から転送される電圧演算用データＤｗを一時的に記憶する。ＲＡＭ５２は、制御部４から転送される実効電圧Ｖｅ、サージ電圧検出時間Ｔ１およびサージ電圧信号長Ｔ２を記憶すると共に、バッファ５１に記憶されている電圧演算用データＤｗを制御部４の制御に従い記憶する。サージ電圧データ記憶部６は、バッファ６１、および本発明における第１の記憶部に相当するＲＡＭ６２を備えている。バッファ６１は、制御部４から転送されるサージ電圧データＤｎを一時的に記憶する。この場合、バッファ６１は、制御部４の制御下で、所定の記録領域に上書きしつつ、入力したサージ電圧データＤｎのうちの最新のデータを記憶する。ＲＡＭ６２は、制御部４から転送されるサージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを記憶すると共に、バッファ６１に記憶されているサージ電圧データＤｎを制御部４の制御に従い記憶する。表示部７は、例えば、ＬＣＤパネルで構成され、制御部４の制御下で、電圧演算用データＤｗに基づく入力信号（この例では、交流信号Ｓ１）の信号波形、サージ電圧データＤｎに基づくサージ電圧の信号波形、実効電圧Ｖｅ、サージ電圧検出時間Ｔ１、サージ電圧信号長Ｔ２、サージ電圧ピーク値Ｖｐおよびサージ電圧の発生位置を表示する。
【００１７】
次に、電圧測定装置１の全体的な動作について説明する。
【００１８】
まず、電圧測定部２のローパスフィルタ２１が、商用電源ラインを介して供給される例えば６０Ｈｚの交流信号Ｓ０（図２参照）を入力して、Ａ／Ｄコンバータ２２に用いられているサンプリングクロックの１／２を超える周波数成分を除去して交流信号Ｓ１（図３参照）を出力する。次いで、Ａ／Ｄコンバータ２２が、交流信号Ｓ１を例えば１５３６０Ｈｚのサンプリングクロックに同期してアナログ−ディジタル変換した電圧演算用データＤｗを測定回路２３および制御部４に出力する。続いて、測定回路２３が、制御部４の制御に従い、電圧演算用データＤｗに基づいて交流信号Ｓ１（つまり交流信号Ｓ０）の実効電圧Ｖｅを測定して制御部４に出力する。また、制御部４が、電圧演算用データＤｗを電圧演算用データ記憶部５のバッファ５１に記憶させると共に、測定回路２３から出力された実効電圧Ｖｅを電圧演算用データ記憶部５のＲＡＭ５２に記憶させる。
【００１９】
一方、サージ電圧検出測定部３のＡ／Ｄコンバータ３１は、ローパスフィルタ２１と並行して交流信号Ｓ０を入力して、交流信号Ｓ０を例えば２ＭＨｚのサンプリングクロックに同期してアナログ−ディジタル変換したサージ電圧検出用データＤ０をハイパスフィルタ３２に出力する。次いで、ハイパスフィルタ３２が、サージ電圧検出用データＤ０によって示される周波数成分から主として交流信号Ｓ０の周波数以下の周波数成分を除去してサージ電圧のみに対応するサージ電圧データＤｎ（図５参照）を生成して出力する。続いて、検出測定回路３３が、サージ電圧データＤｎによって示されるサージ電圧の絶対値と基準値Ｖｒとを比較する。この場合、検出測定回路３３は、サージ電圧の絶対値が基準値Ｖｒを超えているときにハイレベルのパルス信号Ｓｐを制御部４に出力する。この際に、制御部４は、パルス信号Ｓｐの入力に基づいて、交流信号Ｓ０に対するサージ電圧の重畳を検出して、実効電圧Ｖｅの測定開始時点からパルス信号Ｓｐの出力時点までのサージ電圧検出時間Ｔ１を電圧演算用データ記憶部５のＲＡＭ５２に記憶させると共に、電圧演算用データ記憶部５のバッファ５１に記憶されている電圧演算用データＤｗのうちからパルス信号Ｓｐの出力時点前後における上記の所定時間分の電圧演算用データＤｗをＲＡＭ５２に記憶させる。また、制御部４は、パルス信号Ｓｐの入力に基づいて、サージ電圧データ記憶部６のバッファ６１に記憶されているサージ電圧データＤｎのうちからパルス信号Ｓｐの出力時点前後における上記の所定時間分のサージ電圧データＤｎをＲＡＭ６２に記憶させる。続いて、検出測定回路３３は、サージ電圧の絶対値が基準値Ｖｒを連続して超えている期間をサージ電圧信号長Ｔ２（図５参照）として測定し、制御部４に出力すると共に、サージ電圧信号長Ｔ２の期間中におけるサージ電圧の絶対値の最大値を検出し、その最大値を示すサージ電圧データＤｎをサージ電圧ピーク値Ｖｐとして制御部４に出力する。これに応じて、制御部４は、サージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐをサージ電圧データ記憶部６のＲＡＭ６２に記憶させる。
【００２０】
一方、図示しない操作部の操作によって波形表示が指示されたときには、制御部４は、ＲＡＭ５２から電圧演算用データＤｗ、サージ電圧検出時間Ｔ１および実効電圧Ｖｅを読み出すと共にＲＡＭ６２からサージ電圧データＤｎ、サージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを読み出して、表示部７に出力する。これに応じて、表示部７が、電圧演算用データＤｗに基づく交流信号Ｓ１の信号波形、実効電圧Ｖｅ、およびサージ電圧検出時間Ｔ１に基づくサージ電圧の発生位置を例えばＬＣＤパネルの下半分に表示すると共に、サージ電圧データＤｎに基づくサージ電圧の信号波形、サージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを例えばＬＣＤパネルの上半分に表示する。この場合、サージ電圧の発生位置に関しては、交流信号Ｓ１の信号波形に対してサージ電圧の発生位置が把握できるように、例えば、交流信号Ｓ１の信号波形上にサージ電圧の発生位置を直接示すことができるし、信号波形の所定部位からの時間を信号波形とは別個に表示することもできる。これにより、測定者は、交流信号Ｓ０の実効電圧Ｖｅ、サージ電圧の発生した前後の比較的長い時間に亘る交流信号Ｓ１の信号波形、およびその信号波形とサージ電圧との位置関係を把握することができると共に、比較的短い時間幅のサージ電圧の詳細な信号波形、サージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを把握することができる。したがって、測定者は、サージ電圧の発生した時点の前後に亘る交流信号Ｓ１の信号波形を確認すると共に、詳細なサージ電圧の波形を確認することで、サージ電圧の発生要因を解析することが可能となる。
【００２１】
このように、この電圧測定装置１によれば、ローパスフィルタ２１、Ａ／Ｄコンバータ２２および測定回路２３を備えた電圧測定部２が制御部４の制御下で交流信号Ｓ０の実効電圧Ｖｅを測定し、Ａ／Ｄコンバータ３１、ハイパスフィルタ３２および検出測定回路３３を備えたサージ電圧検出測定部３が、サージ電圧に対応するサージ電圧データＤｎを生成して、サージ電圧データＤｎで示されるサージ電圧の電圧と基準値Ｖｒとを比較してサージ電圧の電圧が基準値Ｖｒを超えるときにパルス信号Ｓｐを出力することにより、交流信号Ｓ０の電圧（この例では実効電圧Ｖｅ）を正確に測定しつつ、サージ電圧に対応して直接的に生成されるサージ電圧データＤｎに上記した測定誤差が含まれないため、サージ電圧を確実に検出することができる。また、この生成したサージ電圧データＤｎに基づいてサージ電圧信号長Ｔ２およびサージ電圧ピーク値Ｖｐを正確に測定することもできる。
【００２２】
また、この電圧測定装置１によれば、制御部４が検出測定回路３３からパルス信号Ｓｐが出力された出力時点前後における所定時間分のサージ電圧データＤｎをサージ電圧データ記憶部６のＲＡＭ６２に記憶させることにより、サージ電圧の検出時点前後におけるサージ電圧の信号波形の変化を確実に記録することができる。したがって、測定者は、この記録した信号波形の変化を例えば表示部７に表示させたり、ＲＡＭ６２に記憶させたサージ電圧データＤｎを信号処理したりすることにより、サージ電圧の発生要因を正確に解析することができる。
【００２３】
また、この電圧測定装置１によれば、制御部４が検出測定回路３３からパルス信号Ｓｐが出力された出力時点前後における所定時間分の電圧演算用データＤｗを電圧演算用データ記憶部５のＲＡＭ５２に記憶させることにより、交流信号Ｓ１を比較的長い時間に亘って記録することができるため、サージ電圧が発生した時間の交流信号Ｓ１に対する時間的な位置関係を確実に記録することができる。したがって、測定者は、この記録した交流信号Ｓ１の信号波形と、信号波形に対するサージ電圧の発生位置とを例えば表示部７に表示させたり、ＲＡＭ５２に記憶させた電圧演算用データＤｗを信号処理したりすることにより、サージ電圧の発生要因を正確に解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電圧測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】交流信号Ｓ０の信号波形を示す波形図である。
【図３】ローパスフィルタ２１を通過した交流信号Ｓ１の信号波形を示す波形図である。
【図４】交流信号Ｓ０の信号波形と、Ａ／Ｄコンバータ３１によって生成されたサージ電圧検出用データＤ０のサンプリング位置とを示す波形図である。
【図５】サージ電圧の信号波形と、サージ電圧データＤｎのサンプリング位置と、パルス信号Ｓｐとを示す波形図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  電圧測定装置
２  電圧測定部
３  サージ電圧検出測定部
４  制御部
５  電圧演算用データ記憶部
６  サージ電圧検出用データ記憶部
２１  ローパスフィルタ
２２，３１  Ａ／Ｄコンバータ
２３  測定回路
３２  ハイパスフィルタ
３３  検出測定回路
Ｄ０  サージ電圧検出用データ
Ｄｎ  サージ電圧データ
Ｄｗ  電圧演算用データ
Ｓ０，Ｓ１  交流信号
Ｓｐ  パルス信号
Ｖｅ  実効電圧
Ｖｒ  基準値
【図１】
2005345335.tif 000003
【図２】
2005345335.tif 000004
【図３】
2005345335.tif 000005
【図４】
2005345335.tif 000006
【図５】
2005345335.tif 000007