(57)【要約】      （修正有）【課題】鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置を提供する。【解決手段】電力供給先及び負荷側に各々設置されて、電圧と電流値を検出する電圧検出部６，１２及び電流検出部８，１４と、印加された信号の入力を受ける信号入力部１６と、印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部１８と、リアルタイムで受信されたデータを保存するデータ保存部２６と、収集されたデータを記録するデータ記録部２４からなるメモリーと、モニタリングされたデータを画面出力する表示部３２と、電力供給先及び負荷側で各々検出された電流と電圧値の印加をリアルタイムで受けて、その変動推移をモニタリングして、電力の流れ、供給電力量を保存して、通信モジュール２８を介して、遠隔地に該当情報を送信処理する制御部２０と、を備えることを特徴とする、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２が提供される。【選択図】図１
2013135605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給先及び負荷側に各々設置されて、電圧と電流値を検出する電圧検出部及び電流検出部と、
前記電圧検出部及び電流検出部から印加された信号の入力を受ける信号入力部と、
前記信号入力部から印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、
リアルタイムで受信されたデータを保存するデータ保存部と、
収集されたデータを記録するデータ記録部からなるメモリーと、
モニタリングされたデータを画面出力する表示部と、
電力供給先及び負荷側で各々検出された電流と電圧値の印加をリアルタイムで受けて、その変動推移をモニタリングして、電力の流れ、供給電力量を保存して、通信モジュールを介して、遠隔地に該当情報を送信処理する制御部と、
を備えることを特徴とする、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項２】
前記制御部は、ＴＭＳ３２０ｃ３２−６０（ＤＳＰ）からなる演算部を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項３】
入出力信号の絶縁を行うためにＴＬＰ６２０−４と命名されたフォトカプラをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項４】
前記電圧検出部は、ＤＣＰＴ  ２５１６であることを特徴とする、請求項１に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＴＭＳ３２０Ｃ３２に対する回路と電源監視回路（リセット回路）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項６】
前記電源監視回路は、ＤＳ１２３２からなり、３番ピン（ＴＯＬ）が、ＶＣＣに連結する場合、電源が４．５［Ｖ］以下のときにリセット信号を出力し、ＧＮＤに連結する場合、４．７５［Ｖ］以下に落ちるときにリセット信号を出力することを特徴とする、請求項５に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【請求項７】
前記制御部は、７番ピン（ＳＴ）にパルスが入力されない場合、リセットを出力することによって、ＣＰＵのプログラムが正しく動作しているかを監視するウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈ  ｄｏｇ）機能を具現し、
前記ウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈ  ｄｏｇ）機能は、２番ピン（ＴＤ）がＶＣＣに連結している時は１．２秒間、ＧＮＤに連結している時は１５０ミリ秒間、オープン（ｏｐｅｎ）の場合５００ミリ秒間のパルスが入力されなければリセット信号を出力するものであることを特徴とする、請求項５に記載の鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置に関し、より詳細には種々の産業分野のＡＣ及びＤＣ電源側の電圧と電流センサーを利用してエネルギーの流れ及び電力量を計算して記録するもので、交流の場合は電圧電流の位相を検知し、直流の場合は電流の方向を検知して、消費電力を求め、保存されたデータを分析する鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、各産業分野で使われる慣性が大きいモーター負荷という特性のために一般韓電（韓国電力公社）の常用ラインとは異なる。
【０００３】
瞬く間に多くの電力を消耗したり逆にスマートグリッド分野及び鉄道電力システム分野では、韓電電力を供給したりもするため、韓電が供給する電源環境を大きく変動させる。このようにエネルギー源が変動するほどの多くの電力量が流れる負荷に設備やシステムを設置しようとすると必ずその位置の電気的環境や電力流れの様子を確認する作業を先行して行う必要がある。
【０００４】
鉄道電力システムの場合には、韓電から１２相整流器に供給される変電所の平常電圧が１６２０［Ｖ］のＤＣ架線ラインが、電車の電動機が電力を消耗する逆行時には、実際電圧が１５８０［Ｖ］以下に落ち、電気制動で電動機が発電機として動作する回生時には、電圧が１８００［Ｖ］まで上昇する。この時流れる電流は数百アンペアに達する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような環境に置かれるシステムの容量を決めて、電力品質分析のためには一定期間の電力データを収集、記録、分析する必要がある。これは、電源供給源の変電所だけでなく負荷である列車でも同様である。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、各産業分野のＡＣ及びＤＣ電源側の電圧と電流センサーを利用して、エネルギーの流れ及び電力量を計算して記録するもので、交流の場合は電圧電流の位相を検知し、直流の場合は電流の方向を検知して、消費電力を求めて保存データを分析する鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電力供給先及び負荷側に各々設置されて、電圧と電流値を検出する電圧検出部及び電流検出部と、前記電圧検出部及び電流検出部から印加された信号の入力を受ける信号入力部と、前記信号入力部から印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部と、リアルタイムで受信されたデータを保存するデータ保存部と、収集されたデータを記録するデータ記録部からなるメモリーと、モニタリングされたデータを画面出力する表示部と、電力供給先及び負荷側で各々検出された電流と電圧値の印加をリアルタイムで受けて、その変動推移をモニタリングして、電力の流れ、供給電力量を保存して、通信モジュールを介して、遠隔地に該当情報を送信処理する制御部と、を備えることを特徴とする、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置が提供される。
【０００８】
前記制御部は、ＴＭＳ３２０ｃ３２−６０（ＤＳＰ）からなる演算部を更に含んでいてもよい。
【０００９】
上記鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置は、入出力信号の絶縁を行うためにＴＬＰ６２０−４と命名されたフォトカプラをさらに備えていてもよい。
【００１０】
前記電圧検出部は、ＤＣＰＴ  ２５１６であってもよい。
【００１１】
前記制御部は、ＴＭＳ３２０Ｃ３２に対する回路と電源監視回路（リセット回路）を含んでいてもよい。
【００１２】
前記電源監視回路は、ＤＳ１２３２からなり、３番ピン（ＴＯＬ）が、ＶＣＣに連結する場合、電源が４．５［Ｖ］以下のときにリセット信号を出力し、ＧＮＤに連結する場合、４．７５［Ｖ］以下に落ちるときにリセット信号を出力してもよい。
【００１３】
前記制御部は、７番ピン（ＳＴ）にパルスが入力されない場合、リセットを出力することによって、ＣＰＵのプログラムが正しく動作しているかを監視するウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈ  ｄｏｇ）機能を具現し、前記ウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈ  ｄｏｇ）機能は、２番ピン（ＴＤ）がＶＣＣに連結している時は１．２秒間、ＧＮＤに連結している時は１５０ミリ秒間、オープン（ｏｐｅｎ）の場合５００ミリ秒間のパルスが入力されなければリセット信号を出力するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置は、ＡＣライン及び負荷である列車側の電圧と電流をリアルタイムでモニタリングすることによって、その変動推移及び消費電力量、電力の流れをグラフィックやテキストとして出力でき、これによって架線環境を全体的に簡単に把握できる長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置の構成を示したブロック構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置を示した写真である。
【図３】本発明の一実施形態に係る信号変換部を示した回路図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るフォトカプラを示したブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る絶縁ＡＭＰを示した回路図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るモニターＰＣＢを示したブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る電源監視回路を示した回路図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るＣＰＵの要部を示した回路図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るメモリーの要部を示した回路図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るＦＰＧＡの要部を示した回路図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る直列通信制御部を示した回路図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るＲＳ  ２３２ドライバーを示した回路図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るＲＳ４８５通信回路を示した回路図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るアナログ絶縁回路を示した回路図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るデジタル入力回路を示した回路図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るＰＣＭＣＩＡカードコネクター回路を示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置の構成を示したブロック構成図、図２は、本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置を示した図である。
【００１８】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２は、リアルタイムデータ収集のためのモニタリング装置は、（株）ウジン産電製であり、内部試験によって検証された。主演算を実行するデジタル信号処理器は、ＴＳＭ３２０ｃ３２であり、５ミリ秒でサンプリングしてデータ値を収集する。サンプリングデータは、ＣＦカードに記録して、記録データをＰＣ分析用プログラムによって分析及びグラフ表示を行う。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２の詳細仕様は表１の通りである。
【００２０】
【表１】
2013135605.tif 000003
【００２１】
本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２は、電力供給先４及び負荷１０側に各々設置されて、電圧と電流値を検出する電圧検出部６、１２及び電流検出部８、１４と、電圧検出部６、１２及び電流検出部８、１４から印加された信号の入力を受ける信号入力部１６と、信号入力部１６から印加されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換部１８と、リアルタイムで受信されたデータを保存するデータ保存部２６と、収集されたデータを記録するデータ記録部２４からなるメモリー２２と、モニタリングされたデータを画面出力する表示部３２と、表示部３２を駆動する表示駆動部３０と、電力供給先及び負荷側で各々検出された電流と電圧値の印加をリアルタイムで受けて、その変動推移をモニタリングして、電力の流れ、供給電力量を保存して、通信モジュール２８を介して、遠隔地で該当情報を送信処理する制御部２０で構成される。
【００２２】
より詳細には、制御部２０は、ＴＭＳ３２０ｃ３２−６０（ＤＳＰ）の演算部が含まれるため、アナログ信号のデジタル変換、カード記録、データ演算及び処理を行うデジタル信号処理器で３２ビットの浮動小数点演算が可能であり、高精度のデータ加工に適し、その特徴は表２の通りである。
【００２３】
【表２】
2013135605.tif 000004
【００２４】
表示部３２と表示駆動部３０は、モジュール形態で提供されるが、Ｇｒａｐｈｉｃ  ＬＣＤモジュールとして設計され、一般にＬＣＤモジュールの内部にはインターフェース部、制御部、表示部、バックライト部等で構成される。ＬＣＤモジュールだけでなく、これの核心素子に該当するＣｈａｒａｃｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ＲＯＭ、Ｃｈａｒａｃｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ  ＲＡＭ、Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄａｔａ  ＲＡＭ等を内蔵したＬＳＩが日本で初めて開発されたため、ＣＧ  ＲＯＭには日本語文字を表す機能を有している。
【００２５】
ＬＣＤモジュールをＣＰＵに接続するための信号や電源は、１４ピンの端子になっており、ここにバックライト機能を行うために１５番と１６番ピンが追加された。表３は、ＬＣＤ  Ｄｉｓｐｌａｙ機能部のピンアサインを示す。
【００２６】
【表３】
2013135605.tif 000005
【００２７】
信号変換部１８は、ＡＤ７８９１ＡＳ−１（Ａ／Ｄ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）が採用され、電流及び電圧、応荷重のようなアナログ信号の入力及びデジタル値への変換を行うために使われ、図３にその回路図を示す。またＡＤ７８９１ＡＳ−１は以下のような特徴を有する。
【００２８】
・Ｆａｓｔ  １２−Ｂｉｔ  ＡＤＣ  ｗｉｔｈ  １．６  ｍｓ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｔｉｍｅ
・Ｅｉｇｈｔ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｅｎｄｅｄ  Ａｎａｌｏｇ  Ｉｎｐｕｔ  Ｃｈａｎｎｅｌｓ
・Ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｅａｃｈ  Ｃｈａｎｎｅｌ
・Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｐｕｔ  Ｒａｎｇｅｓ：  ±５  Ｖ、  ±１０  Ｖ  ｆｏｒ  ＡＤ７８９１−１
・Ｐａｒａｌｌｅｌ  ａｎｄ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ
・Ｏｎ−Ｃｈｉｐ  Ｔｒａｃｋ／Ｈｏｌｄ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ
・Ｏｎ−Ｃｈｉｐ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
・Ｓｉｎｇｌｅ  Ｓｕｐｐｌｙ、Ｌｏｗ  Ｐｏｗｅｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  （８５  ｍＷ  ｍａｘ）
【００２９】
一方、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２には、ＴＬＰ６２０−４（フォトカプラ）がさらに含まれるが、ＴＬＰ６２０−４（フォトカプラ）は、入出力信号の絶縁を行うために使われ、Ｐ（１１）、Ｂ０（２７）、Ｂ１（２８）、Ｂ２（２９）、Ｄｏｏｒ（１４５）信号のようなＤＣ１００Ｖ  Ｌｅｖｅｌ信号の入力に使われる。図４にその回路図を示す。また表４にフォトカプラの電気的特性を示す。
【００３０】
【表４】
2013135605.tif 000006
【００３１】
一方、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２には、ＡＤ２０２ＪＹ（アイソレーションアンプ）がさらに含まれるが、応荷重及びノッチ入力信号は、ＶＶＶＦ制御装置の制御に使われる主要因子で、インターフェースする過程においてモニタリング装置からの影響を最小化するために入力と出力を絶縁する用途としてＡＤ２０２ＪＹ（アイソレーションアンプ）がさらに構成され、図５の回路図がこれに該当する。またＡＤ２０２ＪＹは以下のような特徴を有する。
【００３２】
・Ｓｍａｌｌ  Ｓｉｚｅ：４Ｃｈａｎｎｅｌｓ／ｌｎｃｈ
・Ｈｉｇｈ  ＣＭＲ：１３０ｄＢ（Ｇａｉｎ＝１００Ｖ／Ｖ）
・Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：５ｋＨｚ  Ｆｕｌｌ−Ｐｏｗｅｒ
・Ｈｉｇｈ  ＣＭＶ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：±２０００Ｖ  ｐｋ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
・Ｉｓｏｌａｔｅｄ  Ｐｏｗｅｒ  Ｏｕｔｐｕｔｓ
【００３３】
また、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２には、ＤＳ１２ｃ８８７（時計ＩＣ）がさらに含まれるが、ＤＳ１２ｃ８８７（時計ＩＣ）は、記録装置（ＣＦ  Ｃａｒｄ）に保存される時間を設定するために使われ、制御電源がＯｆｆになっても内部のバッテリーが内蔵されているため、時間は持続的に進む。またＤＳ１２ｃ８８７（時計ＩＣ）は以下のような特徴を有する。
【００３４】
・Ｔｏｔａｌｌｙ  ｎｏｎｖｏｌａｔｉｌｅ  ｗｉｔｈ  ｏｖｅｒ  １０  ｙｅａｒｓ  ｏｆ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｂｓｅｎｃｅ  ｏｆ  ｐｏｗｅｒ
・Ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ  ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ  ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｌｉｔｈｉｕｍ，ｑｕａｒｔｚ、ａｎｄ  ｓｕｐｐｏｒｔ  ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ．
・Ｃｏｕｎｔｓ  ｓｅｃｏｎｄｓ，ｍｉｎｕｔｅｓ、ｈｏｕｒｓ、ｄａｙｓ、ｄａｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｗｅｅｋ，ｄａｔｅ，ｍｏｎｔｈ，ａｎｄ  ｙｅａｒ  ｗｉｔｈ  ｌｅａｐ  ｙｅａｒ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｖａｌｉｄ  ｕｐ  ｔｏ  ２１００
・Ｂｉｎａｒｙ  ｏｒ  ＢＣＤ  ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｉｍｅ  ａｎｄ  ｃａｌｅｎｄａｒ
・１５  ｂｙｔｅｓ  ｏｆ  ｃｌｏｃｋ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｒｅｇｉｓｔｅｒｓ
・１１３  ｂｙｔｅｓ  ｏｆ  ｇｅｎｅｒａｌ  ｐｕｒｐｏｓｅ  ＲＡＭ
【００３５】
また、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２に構成された電圧検出部６、１２は電圧センサー（ＤＣＰＴ  ２５１６）を使う。ＤＣＰＴ  ２５１６は以下のような特徴を有する。
【００３６】
・Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｃａｌｅ：３０００Ｖ／１０Ｖ
・Ｒａｔｅｄ  Ｖｏｌｔａｇｅ：１８００Ｖｄｃ
・Ｐｏｌａｒｉｔｙ：Ｕｎｉｐｏｌａｒ
・Ｐｕｒｐｏｓｅ：Ｖｏｌｔａｇｅ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｆｉｌｔｅｒ  ｃａｐａｃｉｔｏｒ
【００３７】
一方、鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２に構成された電流検出部８、１４は、電流センサー（ＫＬＬ３．０Ｋ−１０ＶＤ）である。ＫＬＬ３．０Ｋ−１０ＶＤは以下のような特徴を有する。
【００３８】
・Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｃａｌｅ：３０００Ａ／１０Ｖ
・Ｐｏｌａｒｉｔｙ：Ｂｉｐｏｌａｒ
・Ｐｕｒｐｏｓｅ：Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｖｅｒｔｅｒ  ａｎｄ  ＳＩＶ
【００３９】
より詳細には、本発明の一実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２の中の制御部２０は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のリアルタイムＦｌｏａｔｉｎｇ  ｐｏｉｎｔ演算が可能なＴＭＳ３２０ｃ３２−６０  ＤＳＰが取り付けられており、主制御部と、制御電源を供給するＤＣ  ｐｏｗｅｒ、およびアナログ入出力絶縁のためのＡ／Ｄボードで構成される。
【００４０】
制御部２０を示した制御ボードのブロック図は、図６同様、状態データモニター、データ収集及び記録、ＰＣとのＲＳ２３２Ｃ通信を介した時間設定等を行う。
【００４１】
より詳細には、制御部２０は、ＴＭＳ３２０Ｃ３２に対する回路及び電源監視回路（リセット回路）を含むが、図７に示された回路図が電源監視回路図である。
【００４２】
図７の回路は、ＣＰＵとその他回路にリセット信号を作る回路である。
【００４３】
ＤＳ１２３２は、３番ピン（ＴＯＬ）ＶＣＣに連結する場合電源が４．５［Ｖ］以下の場合、にリセット信号を出力し、ＧＮＤに連結する場合、４．７５［Ｖ］以下になる場合、リセット信号を出力する（電源監視）。
【００４４】
また、ＣＰＵのプログラムが正しく動作しているかを監視するウォッチドッグ（Ｗａｔｃｈ  ｄｏｇ）機能を有するが、これは７番ピン（ＳＴ）にパルスが入力されない場合、リセットを出力する機能である。これは２番ピン（ＴＤ）がＶＣＣに連結している時、１．２秒間、ＧＮＤに連結している時には１５０ミリ秒間、オープン（ｏｐｅｎ）の場合５００ミリ秒間のパルスが入力されなければリセットが出力される。１番ピン（ＰＢＲＳＴ）ではプッシュボタンを利用して手動でリセットできるようになっている。
【００４５】
図８は、ＣＰＵ部分の回路を示す説明図である。
【００４６】
上記で説明したＤＳＰについてより詳細に説明すると、ＴＭＳ３２０Ｃ３２は回路図から分かるように基本的に１個のバスで２４ビットアドレスと３２ビットデータバスを有する。また、１個の直列ポートは、プログラムデータのダウンロードとプログラムモニターとしてコンネクトを介してＰＣと連結が可能で、３２ビット２チャンネルのタイマーは周期的なデータ処理が可能にする。電源電圧は、ＤＣ５Ｖであり、動作クロックは、６０ＭＨｚの水晶振動子が使われる。
【００４７】
メモリー２２は、基本的にＲＯＭとＲＡＭを必要とする。８ビットＲＯＭと１６ビットＲＡＭを使った。図９は、メモリーを示した回路図である。
【００４８】
ＲＯＭは、基本的に反復記録が可能なフラッシュＲＯＭを使い、ＲＡＭはプログラム演算のためＳＲＡＭと故障データを保存するために非揮発性のＮＶＳＲＡＭ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＳＲＡＭ）を使う。
【００４９】
各々のメモリーチップは、アドレスバス入力の部分があって、データ入力の部分がある。なお、各チップの選択のためのチップセレクト信号（ＣＳ、またはＣＥピン）を有し、ＲＤ、ＷＲ等の入力ピンがある。チップセレクト信号は、各チップを選択する信号であり、アドレスデコーディングを介してＦＰＧＡのロジック回路で作られる。
【００５０】
ＦＰＧＡ部分は、図１０に示され、ＦＰＧＡはロジック回路をプログラムできるチップであり、モニターＰＣＢで各チップのアドレスデコーディング、デジタル入力と出力を制御するロジック回路を構成する。
【００５１】
ＦＰＧＡでは、アドレスデコーディングをしなければならないため、当然アドレスバスは入力されなければならない。また、シーケンス制御や故障処理をしなければならないため、デジタル入力とデジタル出力がＦＰＧＡのピンと連結しなければならない。そして、各チップのチップセレクト信号が連結しており、ＣＰＵのデータバスが連結する。
【００５２】
通信モジュール２８を調べると、主制御ボードの通信は、二つのチャンネルを持つように設計された。一つはＲＳ２３２通信で、ＰＣとデータをやりとりするための目的で設計され、これはＺ８５Ｃ３０という直列通信コントローラーを使った。図１１と図１２にＺ８５Ｃ３０の回路とＲＳ２３２ドライバー回路を示した。
【００５３】
他の一つはＲＳ４８５通信で、これは追加的な通信の連結のために構成したものであり、この時の通信ポートはＺ８５Ｃ３０の二番目のチャンネルの通信ポートを使い、この信号をＲＳ４８５方式に変換される回路は図１３に示した。
【００５４】
信号入力部１６は、アナログ信号及びデジタル信号を入力する入力部であり、主制御ボードは、アナログ入力で電流と電圧を有する。応荷重及びノッチ値は制御信号に使われるため、主制御ボードとは電気的に絶縁されていなければ安全性を保障することができない。従って、別のアナログ絶縁ボードを設計して追加する。
【００５５】
図１４に示されたアナログ絶縁回路を調べると、この回路の入力電圧は抵抗として分圧されてフィルターを経た後、アイソレーションアンプであるＡＤ２０２の入力端に連結した。この時、分圧抵抗は特に高精度を持っているべきで、高圧が印加される部分であるため、適宜の容量でなければならない。ＡＤ２０２の出力端でフィルターとバッファーを経てＣＰＵで入力される。
【００５６】
図１５は、本発明の一実施形態に係るデジタル入力回路を示した回路図である。図１５からデジタル信号入力を調べると、主制御ボードはＤＣ１００Ｖ  Ｌｅｖｅｌの信号を、フォトカプラを介して入力が受けられるデジタル入力信号が１２チャンネルある。そのうち現在使用中のチャンネルは逆行信号（Ｐ）、制動信号（Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２）とノッチ入力、出入口信号が入力される。
【００５７】
本実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置２を構成する主制御ボードは、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード（ＣＦカードという）を挿入できるＰＣＭＣＩＡ  ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ（図１６参照）を有し、その値は２ギガバイトまで読み込めるように設計される。
【００５８】
各Ｐｉｎは、アドレスとデータバスが結線されており、ＣＦカード制御する制御ピンがＦＰＧＡを介してＤＳＰとインターフェースするようになる。ＣＦカードの記録最小単位は、セクタで５１２バイトを一度に記録するようになっており、アナログ値及びデジタル入力値は臨時メモリーに保存されて最小単位のメモリー大きさに保存されると、この時その値をＣＦカードに記録するようになる
【００５９】
また、ＣＦカードに記録されたデータは、ヘッダ、ボディー及び測定されたデータで演算された電力計算部に分れる。６４×１，０２４バイトを一つのブロックで記録し、最大ブロックの大きさは３０，７２０個で構成されており、全容量は２ギガバイトとなる。一つのブロックを記録する場合、一つのブロック当たり一つのヘッダと１，８２０個のボディーを含み、表５と表６は、ヘッダとボディーのメモリーマップに対する構成を示す。
【００６０】
【表５】
2013135605.tif 000007
【００６１】
【表６】
2013135605.tif 000008
【００６２】
ここで、ｎはＢｌｏｃｋの数として、０から３０，７１９までを示した。
【００６３】
一つのメモリーブロックを記録するのに必要とする時間は、サンプリング周期５ミリ秒を１，８２０回記録する時間で、９．１秒の時間を示した。従って、２ギガバイトのメモリー全体を記録するのに必要とする時間は３０，７２０［ブロック］×９．１［秒］＝２７９，５５２［秒］を記録でき、これは７７．６５時間を示す。記録されたデータは、この時間範囲を越えるようになると、初期状態のブロックで記録して、以前のデータを上書きするようになる。
【００６４】
一方、本発明の実施形態に係る鉄道電力システムにおける電力品質モニタリング装置は、単に上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を離脱しない範囲内で多様な変更が可能である。
【００６５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６６】
２      電力品質モニタリング装置
４      電力供給先
６、１２      電圧検出部
８、１４      電流検出部
１０      負荷
１６      信号入力部
１８      信号変換部
２０      制御部
２２      メモリー
２４      データ記録部
２６      データ保存部
２８      通信モジュール
３０      表示駆動部
３２      表示部
【図１】
2013135605.tif 000009
【図２】
2013135605.tif 000010
【図３】
2013135605.tif 000011
【図４】
2013135605.tif 000012
【図５】
2013135605.tif 000013
【図６】
2013135605.tif 000014
【図７】
2013135605.tif 000015
【図８】
2013135605.tif 000016
【図９】
2013135605.tif 000017
【図１０】
2013135605.tif 000018
【図１１】
2013135605.tif 000019
【図１２】
2013135605.tif 000020
【図１３】
2013135605.tif 000021
【図１４】
2013135605.tif 000022
【図１５】
2013135605.tif 000023
【図１６】
2013135605.tif 000024