(57)【要約】【課題】Ｄ／Ａ変換のオフセットとゲインの自動調整のためのハードウェアおよびソフトウェアをディジタル制御装置に設けることなく自動調整できる。【解決手段】ディジタル形保護継電装置の保護継電部１０ａ〜１０ｄの自動試験を行う自動試験装置（コンピュータ１１やインターフェース１２）は、保護継電部内のＤ／Ａ変換器の入力として２点のディジタルデータを設定し、このデータ設定に対する保護継電部からのＡ／Ｏとの差からオフセットとゲインの補正値を求め、この補正値で保護継電部内のＤ／Ａ変換器のオフセットとゲインを補正する。オフセットとゲイン補正は、Ｄ／Ａ変換器の入力をスケール変換する変換器の変換特性の補正、またはＤ／Ａ変換器自体のオフセットとゲイン調整をする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル値をＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換して出力するＡ／Ｏ部を搭載したディジタル制御装置において、前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインを自動調整する方式であって、
ディジタル制御装置の自動試験装置は、前記Ｄ／Ａ変換器の入力として２点のディジタルデータを設定し、このデータ設定に対する前記Ａ／Ｏ部の出力のフィードバック値から前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインの補正値を求め、この補正値で前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインを調整しておく手段を備えたことを特徴とするディジタル制御装置の自動調整方式。
【請求項２】
前記Ａ／Ｏ部が前記Ｄ／Ａ変換器の入力データをスケール変換器でスケール変換する構成の場合、前記自動試験装置はオフセットとゲインの補正値で前記スケール変換器の変換特性を調整しておくことを特徴とする請求項１に記載のディジタル制御装置の自動調整方式。
【請求項３】
前記自動試験装置は、オフセットとゲインの補正値で前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲイン設定用の不揮発性メモリの値を調整しておくことを特徴とする請求項１に記載のディジタル制御装置の自動調整方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル制御装置の自動調整方式に係り、特にディジタル制御装置のアナログ出力部（以下、Ａ／Ｏ部と略す）のオフセットとゲインを自動調整する方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機のディジタル制御装置や電力系統のディジタル形保護継電装置では、計測アナログ信号をディジタル値に変換し、このディジタル値を基にしたディジタル処理によって所期の出力を得る。例えば、ディジタル形保護継電装置は、電力系統の電圧、電流などの計測アナログ信号を入力し、これらをＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換し、これらのディジタル信号を使った保護リレー演算結果によって保護対象の保護出力を得る。
【０００３】
この種のディジタル制御装置において、装置からの制御出力をディジタル信号のままとする場合と、ディジタル信号をＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換して出力する場合がある。
【０００４】
例えば、ディジタル形保護継電装置では、保護対象から計測した電圧・電流情報を上位装置に伝送し、上位装置側で系統の電圧・電流のアナログ波形を表示し、その歪み等の監視や管理に供する。この場合、保護継電装置では、計測アナログ信号をＡ／Ｄ変換して保護演算に供したディジタル値を再度Ｄ／Ａ変換してアナログ信号に戻し、上位装置に伝送する。また、電動機のディジタル制御装置では、電動機に供給する電流や印加電圧の制御出力をＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換して出力とする。
【０００５】
上記のようなＡ／Ｏ部をもつディジタル制御装置において、入力ディジタル値に対するアナログ変換には高い精度が要求される。この要求を無調整のＤ／Ａ変換器で実現する事は現時点では不可能である為、チャンネル毎に設けられるＤ／Ａ変換器にはゲインとオフセット調整用ボリュームを設け、ディジタル制御装置を出荷検査する際に試験者（検査係）にて手動調整するようにしている。この手動調整は、出荷時に実施されるほか、装置の性能を維持するためには、保守点検時にも必要となる。
【０００６】
この手動調整では、試験者（検査係）が調整用ボリュームにてチャンネル毎に調整する為、多くの試験工数が必要である。また、試験者（検査係）によって調整精度が異なる為、要求精度を満たしていても実精度にバラッキがある。また、調整する為のハードウェアを実装する必要がある為、コストアップの要因でもある。また、各チャンネルに調整するためのボリュームが必要な為、調整する際全ての調整用ボリュームにアクセス出来なければならない。すなわち、各Ｄ／Ａ変換器を制御装置内部やスロットに実装する際には、全てのボリュームをスロット前面等に設置出来ない為、延長治具等を作成し、調整試験しなければならない。
【０００７】
上記の調整用ボリュームによる手動調整を不要にする方式として、Ｄ／Ａ変換器のゲインとオフセットをソフトウェア的に自動補正するものもある（例えば、特許文献１参照）。この自動補正方式は、図４に示すように、ＣＰＵ１からのディジタル値をＤ／Ａ変換器３でアナログ信号に変換して出力する構成において、Ｄ／Ａ変換器３の出力をアナログ入力とするＡ／Ｄ変換器４を設け、Ｄ／Ａ変換器３とＡ／Ｄ変換器４に対する入出力をタイミング発生回路２により切り替え、自動補正にはＤ／Ａ変換器３の出力をＡ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換し、ＣＰＵ１がＤ／Ａ変換器３に入力するディジタル値を変化させたときのＡ／Ｄ変換器４の各変換ディジタル値との差分からオフセット調整値Ａとゲイン調整値Ｂを求めておき、ＣＰＵ１がＤ／Ａ変換器３に入力しようとするディジタル値ｘをＤ＝Ａ＋Ｂｘで補正処理する。Ｄ／Ａ変換器３が複数チャンネル分ある場合は、ＣＰＵ１は各チャンネル分のオフセット調整値Ａとゲイン調整値Ｂを予め求めて記憶しておき、チャンネルの切り替えごとに補正したディジタル値Ｄを求めて当該Ｄ／Ａ変換器の入力とする。
【特許文献１】特開平６−２０４８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１で提案されるゲインとオフセット自動補正方式をディジタル制御装置のＤ／Ａ変換器に適用する場合、ＣＰＵ１にはディジタル制御装置に搭載するＣＰＵを利用することができるが、少なくとも、Ａ／Ｄ変換器４とタイミング発生回路２を増設する必要がある。
【０００９】
また、ＣＰＵ１にはオフセット調整値Ａとゲイン調整値Ｂを求めるためのプログラムとデータメモリを追加する必要があり、ソフトウェアの複雑化を招く。
【００１０】
さらに、ＣＰＵ１はＡ／Ｏを実行する度に自動補正の演算を行う必要があり、ＣＰＵの負荷増になると共にＡ／Ｏの高速処理を妨げる。
【００１１】
本発明の目的は、Ｄ／Ａ変換のオフセットとゲインの自動調整のためのハードウェアおよびソフトウェアをディジタル制御装置に設けることなく自動調整できるディジタル制御装置の自動調整方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記の課題を解決するため、ディジタル制御装置の自動試験装置がもつ信号入出力処理手段とディジタル処理手段を利用し、自動試験装置からＡ／Ｏ部のＤ／Ａ変換器の入力として２点のディジタルデータを設定し、このデータ設定に対するディジタル制御装置からのＡ／Ｏとの差から自動試験装置側でオフセットとゲインの補正値を求め、この補正値でディジタル制御装置内のＤ／Ａ変換器のオフセットとゲインを調整しておくようにしたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１３】
（１）ディジタル値をＤ／Ａ変換器でアナログ信号に変換して出力するＡ／Ｏ部を搭載したディジタル制御装置において、前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインを自動調整する方式であって、
ディジタル制御装置の自動試験装置は、前記Ｄ／Ａ変換器の入力として２点のディジタルデータを設定し、このデータ設定に対する前記Ａ／Ｏ部の出力のフィードバック値から前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインの補正値を求め、この補正値で前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲインを調整しておく手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
（２）前記Ａ／Ｏ部が前記Ｄ／Ａ変換器の入力データをスケール変換器でスケール変換する構成の場合、前記自動試験装置はオフセットとゲインの補正値で前記スケール変換器の変換特性を調整しておくことを特徴とする。
【００１５】
（３）前記自動試験装置は、オフセットとゲインの補正値で前記Ｄ／Ａ変換器のオフセットとゲイン設定用の不揮発性メモリの値を調整しておくことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上のとおり、本発明によれば、自動試験装置からＡ／Ｏ部のＤ／Ａ変換器の入力として２点のディジタルデータを設定し、このデータ設定に対するディジタル制御装置からのＡ／Ｏとの差から自動試験装置側でオフセットとゲインの補正値を求め、この補正値でディジタル制御装置内のＤ／Ａ変換器のオフセットとゲインを調整しておくようにしたため、Ｄ／Ａ変換のオフセットとゲインの自動調整のためのハードウェアおよびソフトウェアをディジタル制御装置に設けることなく自動調整できる。
【００１７】
また、従来の手動調整に比べて、試験者（検査員）にて調整出荷していたＡ／Ｏ機能確認試験を自動で行うことができ、試験工数の削減、Ｈ／Ｗ回路の削減を実現できる。また、自動で調整できるため、ヒューマンエラーを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態を示す自動試験装置の構成図であり、ディジタル形保護継電装置の自動試験を行う場合である。被試験対象となるディジタル形保護継電装置は、４チャンネルの保護継電部１０ａ〜１０ｄを各スロットに装着可能としている。これら保護継電部１０ａ〜１０ｄは、それぞれ電圧、電流のアナログ（ＡＣ）入力をＡ／Ｄ変換したディジタル値での保護リレー演算を行うと共に、ディジタル出力をＤ／Ａ変換したＡ／Ｏ部を搭載したものとする。
【００１９】
自動試験装置は、試験ソフトウェアを搭載したコンピュータ（パソコン）１１と、このコンピュータ１１とディジタル形保護継電装置側との間の試験信号入出力用インターフェース１２とを備える。また、保護継電部１０ａ〜１０ｄのＡ／Ｏを切り替えてインターフェース１２側に取り込むＡ／Ｏ切替ユニット１３と、保護継電部１０ａ〜１０ｄのＡ／Ｏをそれぞれインターフェース１２側に取り込む補助リレーユニット１４を備える。
【００２０】
さらに、保護継電部１０ａ〜１０ｄへのアナログ（ＡＣ）入力の補正等の処理や計測情報の確認試験を行うための無歪み試験器１５ａ〜１５ｄと、保護継電部１０ａ〜１０ｄおよび無歪み試験器１５ａ〜１５ｄへ電源供給を行う試験用電源装置１６を設ける。
【００２１】
これら保護継電部１０ａ〜１０ｄおよび無歪み試験器１５ａ〜１５ｄとの間はＧＰＩＢバス（データ伝送路）で接続されてインターフェース１２に接続される。また、インターフェース１２から保護継電部１０ａ〜１０ｄへのデータ入力はＲＳ−２３２Ｃケーブルを介して伝送される。
【００２２】
以上の構成になる自動試験装置を利用して、本実施形態では、保護継電部１０ａ〜１０ｄのオフセットとゲインの自動調整をコンピュータ１１に搭載したソフトウェアの実行で可能にする。すなわち、保護継電部１０ａ〜１０ｄにそのオフセットとゲインの自動調整のためのハードウェアおよびソフトウェアの追加を不要にした自動調整を可能にする。
【００２３】
このオフセットとゲインの自動調整には、コンピュータ１１は保護継電部１０ａ〜１０ｄを自動試験用モードに切り替えて強制的に試験データ（ディジタル値）をセットし、これをＤ／Ａ変換したＡ／Ｏ値を読み取り、その計測データを保護継電部１０ａ〜１０ｄにフィードバックし、オフセットとゲインの補正値を求め、この補正値を保護継電部１０ａ〜１０ｄにそれぞれ設定しておく。
【００２４】
図２は、自動試験装置によるディジタル形保護継電装置の自動調整の要部構成を示す。自動試験装置２０は、図１のコンピュータ１１やインターフェース１２、Ａ／Ｏ切替ユニット１３等を有する。保護継電器３０は、図１の保護継電部１０ａ〜１０ｄの１つに相当する被試験装置になる。Ａ／Ｏ計測器４０は、保護継電器３０のＡ／Ｏを取り込んでＡ／Ｄ変換したディジタル値で自動試験装置２０にフィードバックする。
【００２５】
保護継電器３０の構成を説明する。Ａ／Ｄ変換器３１は、電流や電圧のアナログ信号（ＡＣ）が入力されてその実効値に対応するディジタル値に変換する。保護リレー演算部３２は、Ａ／Ｄ変換入力を基に保護リレー演算を行うものであり、内蔵のマイクロコンピュータとソフトウェアで実現される。レジスタ３３はＡ／Ｄ変換入力または保護リレー演算部３２のディジタル出力を一時記憶する。スケール変換器３４はレジスタ３３にセットされたディジタル値をスケール変換する。Ｄ／Ａ変換器３５はスケール変換されたディジタル値をＤ／Ａ変換し、Ａ／Ｏを得る。送受信部３６は、ＲＳ−２３２Ｃケーブルを通して外部装置との間でディジタルデータを送受信する機能構成にされ、これを自動試験装置との間のデータ送受信に利用する。
【００２６】
以上の構成になる保護継電器３０に対して、自動試験装置２０は、Ａ／Ｄ変換器３１に試験用アナログ信号を入力し、保護リレー演算部３２による保護演算結果を送受信部３６から自動試験装置２０に伝送してその保護機能の自動試験を可能にする。また、保護継電器３０のＡ／Ｏを計測器４０を通して自動試験装置２０に取り込み、Ａ／Ｏの自動試験を可能にする。
【００２７】
図２の構成において、Ｄ／Ａ変換器３５のオフセットとゲインの自動調整手順を以下に説明する。なお以下の例では、自動調整対象となる特定の保護継電部を選択済みとする。
【００２８】
（Ｓ１）自動試験装置２０は、それに搭載の自動試験ソフトにより、ＲＳ−２３２Ｃ（送受信部３６）経由で保護継電器３０のマイクロコンピュータにＡ／Ｏ試験モード開始のフラグをセットし、同時に、ＤＣ５ｍＡと２０ｍＡに対応させたＡ／Ｏを指令する。
【００２９】
（Ｓ２）保護継電器３０のマイクロコンピュータは、フラグセットを確認後、Ｄ／Ａ変換器３５の出力を５秒間だけＤＣ５ｍＡを出力、その後、５秒間だけ２０ｍＡを出力するようレジスタ３３の設定値をセットする。
【００３０】
（Ｓ３）自動試験装置２０は、保護継電器３０の電流出力を計測器４０より取込み、取り込んだ計測値データを変換し、保護継電器３０にＲＳ−２３２Ｃ経由で計測値データを出力する。
【００３１】
（Ｓ４）保護継電器３０は、Ａ／Ｏ開始してから３〜５秒までの間に自動試験装置２０から入力された計測値データを平均して５ｍＡ出力のフィードバックデータとする。
【００３２】
（Ｓ５）同様に、保護継電器３０は、出力開始から８〜１０秒までの間に来た計測値データを平均しで２０ｍＡ出力のフィードバックデータとする。
【００３３】
（Ｓ６）自動試験装置２０は、上記の（Ｓ４）、（Ｓ５）によるフィードバックデータからスケール変換器３４のスケール変換特性の補正値を求めることで、Ｄ／Ａ変換器３５のオフセットとゲインの補正値を決定し、この補正値をスケール変換器３４に設定する。この設定は、スケール変換特性を記憶する不揮発性メモリへの上書きとする。
【００３４】
（Ｓ７）上記の（Ｓ６）での補正後、自動試験装置２０は、補正が正常に行われているか確認するモード開始のフラグをＲＳ−２３２Ｃ経由で保護継電器３０にセットする。
【００３５】
（Ｓ８）保護継電器３０は、確認するモード開始フラグを受けて、５ｍＡ，２０ｍＡ出力を５秒間隔で出力する。
【００３６】
（Ｓ９）自動試験装置２０は、計測器４０経由で上記の（Ｓ８）での計測値データを取り込み、Ａ／Ｏが５ｍＡ，２０ｍＡに正しく補正出来ていることを確認する。
【００３７】
上記の（Ｓ６）によるオフセットとゲインの補正は、図３を参照して説明する。まず、保護継電器３０は、自動試験モードに設定されることで、最初にオフセット理想値Ａ（５ｍＡ）の出力データをセットし、この出力に対して計測器４０を介してフィードバックされた値Ａ’（５ｍＡ）を記憶する。同様に、保護継電器３０は、ゲイン理想値Ｂ（２０ｍＡ出力データ）をセットし、この２０ｍＡ出力に対してフィードバック値Ｂ’（２０ｍＡ）を記憶する。これら処理は、図２の補正１の経路で行う。
【００３８】
上記の測定において、理想特性は図３に示すように、Ｙ（実際に出力する電流値）＝Ｘ（セットする電流値）であるが、実際にはオフセットとゲインのずれが存在し、Ｙ＝αＸ＋βとなっている。この式に上記２つのフィードバック値を当てはめると、Ａ’＝αＡ＋β、Ｂ’＝αＢ＋βとなる。これより、α＝（Ｂ’−Ａ’）／（Ｂ−Ａ）、β＝Ａ’−αＡとなり、ゲイン補正分αとオフセット補正分βが求められる。
【００３９】
最後に、保護継電器３０は、スケール変換器３４にオフセットとゲインを補正したスケール変換特性として設定し、これに対するフィードバックされた値から自動試験装置２０がオフセットとゲイン補正を確認する。これらオフセットとゲイン設定は図２の補正２の経路で行う。
【００４０】
以上までに説明した実施形態においては、オフセットとゲインの調整をスケール変換器の変換特性を補正する場合を示すが、この調整をＤ／Ａ変換器自体の設定値とすることができる。例えば、Ｄ／Ａ変換器には前記の手動調整用ボリュームが設けられており、この手動調整用ボリュームに代えた不揮発性メモリの設定値を上書きすることでオフセットとゲインを自動調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を示す自動試験装置の構成図。
【図２】自動調整の要部構成図。
【図３】オフセットとゲインの補正説明図。
【図４】Ｄ／Ａ変換器の自動補正方式（従来）。
【符号の説明】
【００４２】
１０ａ〜１０ｄ  保護継電部
１１  自動試験装置のコンピュータ
１２  自動試験装置のインターフェース
１３  Ａ／Ｏ切替ユニット
２０  自動試験装置
３０  保護継電器
４０  Ａ／Ｏ計測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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