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KR101300789B1 - 전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법 - Google Patents

전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법 Download PDF

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KR101300789B1
KR101300789B1 KR1020110141623A KR20110141623A KR101300789B1 KR 101300789 B1 KR101300789 B1 KR 101300789B1 KR 1020110141623 A KR1020110141623 A KR 1020110141623A KR 20110141623 A KR20110141623 A KR 20110141623A KR 101300789 B1 KR101300789 B1 KR 101300789B1
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current transformer
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Abstract

본 발명은 전력량을 계측하고 있는 상태에서 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 변류비 오차를 측정할 수 있는 전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것으로서, 전력량계와 변류기가 결선되어 있는 활선(活線) 상태에서 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 변류기의 1차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 1차측 전류 검출수단과; 상기 변류기의 2차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 2차측 전류 검출수단과; 상기 1차측 및 2차측 전류 검출수단에서 검출된 신호의 위상차를 계산하고, 상기 위상차에 따라 상기 1차측 전류의 파형과 대응하는 2차측 전류의 파형의 값과 상기 1차측 전류에서 검출된 파형의 값의 비인 변류비를 계산하며, 상기 계산된 변류비와 상기 변류기의 공칭 변류비와의 오차를 계산하는 마이크로 콘트롤러 유니트와; 상기 위상차 및 비오차 값을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법은 활선상태의 변류기에 대한 비오차의 측정 응답이 매우 빠른 효과와 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는다.

Description

전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법{Instrument and method to obtain ratio error of current transformer for watt-hour-meter}
본 발명은 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 적산전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것으로서, 특히 전력량을 계측하고 있는 상태에서 변류기의 1차와 2차간의 변류비 오차를 측정할 수 있고 전압선과 계기용 변류기와의 상이 정상 또는 역상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 전력량계용 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법에 관한 것이다.
고압이상의 전압이나 대 전류를 사용하는 수용가의 사용 전력량은 계기용 변압기와 계기용 변류기로 이루어진 변성기를 통하여 공급되는 전압 및 전류에 의해 전력량계로 전력량을 계측하고 있다. 이때에 계기용 변성기의 결함이나 계기용 변성기로부터 이어지는 배선의 단선, 계기용 변성기로부터 전력량계로 공급되는 전압 및 전류의 역상 등을 점검하기 위해서는 계기용 변성기와 전력량계를 전기적으로 분리하여 그 상태를 점검하여야 하므로 그 점검이 대단히 어렵다.
이하에서는 3상 4선식 저압 수용가의 전력량 계측 회로에 관하여 설명한다.
도 1은 전력량 계측 회로도이다.
도 1에 있어서, 도면부호 10은 전원, 20은 부하, 40은 대 전류를 공급하는 저압 전원(10)에서 부하(20)로 흐르는 전류를 일정 변류비로 변환하여 출력하는 계기용 변류기(CT)들이다.
또한, 도 1에 있어서, 도면부호 60은 전력량계로서 각 상별로 도시되지 않은 제 1 내지 제 3의 전압코일과 역시 도시되지 않은 제 1 내지 제 3의 전류코일을 포함하고 있다.
도 1에 있어서, R, S, T는 전원의 각 상을 나타내고, N은 접지된 중성선을 나타낸다.
1S는 R상에 흐르는 전류를 계기용 변류기(40) CT1에 의해 일정 변류비로 변환하여 출력된 전류가 전력량계(60)로 입력되는 소오스(Source)이고, 1L은 1S로부터 입력된 전류가 전력량계(60)의 제 1의 전류코일을 거쳐 계기용 변류기(40) CT1으로 귀환되는 로드(Load)이다.
P1은 중성선 N에 대한 R상의 전압을 입력받아 전력량계의 제 1의 전압코일에 공급되는 전압이고, R상을 지칭하기도 한다.
2S는 S상에 흐르는 전류를 계기용 변류기(40) CT2에 의해 일정 변류비로 변환하여 출력된 전류가 전력량계(60)로 입력되는 소오스(Source)이고, 2L은 2S로부터 입력된 전류가 전력량계(60)의 제 2의 전류코일을 거쳐 계기용 변류기(40) CT2로 귀환되는 로드(Load)이다.
P2는 중성선 N에 대한 S상의 전압을 입력받아 전력량계의 제 2의 전압코일에 공급되는 전압이고, S상을 지칭하기도 한다.
3S는 T상에 흐르는 전류를 계기용 변류기(40) CT3에 의해 일정 변류비로 변환하여 출력된 전류가 전력량계(60)로 입력되는 소오스(Source)이고, 3L은 3S로부터 입력된 전류가 전력량계(60)의 제 3의 전류코일을 거쳐 계기용 변류기(40) CT3으로 귀환되는 로드(Load)이다.
P3은 중성선 N에 대한 T상의 전압을 입력받아 전력량계의 제 3의 전압코일에 공급되는 전압이고, T상을 지칭하기도 한다.
P0는 접지되는 중성선(N)이다.
이와 같이 구성된 전력량 계측 시스템에 있어서, 전력량계는 "계량에관한법률"의 규정에 의하면 검정유효기간이 7년이므로 7년마다 재검정을 받아 교체하고, 전력량계(60)나 계기용 변류기(40)에 이상이 발생하여도 교체하게 된다.
하지만, 이 검정유효기간이 만료되기 전에 계기용 변류기(40)에 이상이 발생되어 전류의 비오차가 검정오차를 벗어난 경우에, 이를 확인하기 위해서는 변류기에 공급되는 전류를 차단하여 전력량의 계측을 중단하고 비오차를 측정하여야 한다.
이와 같이 비오차를 측정하는 기술은 하기의 특허문헌 1에 개시되어 있다.
즉, 특허문헌 1은 전류 변성기의 비오차와 위상오차에 영향을 주는 인자(Gm, Bm, R2, X2)를 독립적으로 측정하여, 피측정 전류 변성기를 정확하게 평가할 수 있는 전류 변성기의 비오차와 위상오차의 평가시스템 및 그 평가방법에 관한 것으로서, 기준 전류 변성기와 기준 전류 변성기의 1차측에 인가되는 전류와 동일한 전류를 1차측으로 인가받는 피측정 전류 변성기를 포함하고, 기준 전류 변성기와 피측정 전류 변성기의 2차측 전류를 비교하여 비오차와 위상오차를 출력하는 전류 비교기가 구비되어 있으며, 기준 전류 변성기의 2차측에는 직렬로 기준 전류 변성기용 부담이 연결되고, 피측정 전류 변성기의 2차측에는 직렬로 피측정 전류 변성기용 부담이 연결된 것이다.
그러나 이와 같은 전류 변성기의 비오차와 위상오차의 평가시스템의 경우에는 전력공급회사와 수용가 사이에 비오차를 측정하는 동안 수용가의 과거의 최대 사용 전력량을 기준으로 협정계약을 체결하여 비오차 측정시간 동안의 전력요금을 청구할 수 있지만, 이러한 규정이 제대로 지켜지지 않는 경우가 많을 뿐만 아니라, 전력공급회사가 최대 사용 전력량을 기준으로 협정하고자 하는데 대하여 수용가는 평균 사용 전력량을 기준으로 협정할 것을 요구하는 등의 분쟁과 또한, 교체시간에 대해 전력공급회사와 수용가 사이에 분쟁이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
또한, 전원(10)과 부하(20) 사이에 계기용 변류기(40)들과 전력량계(60)의 결선이 복잡하기 때문에 색상을 갖는 전선으로 구분하여 결선을 하고는 있으나 R, S, T 상간의 착오나 계기용 변류기(40)들의 결선의 착오 등으로 역상으로 결선되는 문제가 발생되기도 한다.
한국 공개특허공보 10-2010-0039089호(2010. 04. 15. 공개)
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 변성기가 활선(活線) 상태에서 변류기의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 비오차의 측정 응답속도가 매우 빠른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 비오차의 측정 응답이 매우 빨라도 측정 오차를 줄일 수 있는 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 변류기의 비오차를 측정하면서 측정하고 있는 상의 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치는 전력량계와 변류기가 결선되어 있는 활선(活線) 상태에서 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 변류기의 1차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 1차측 전류 검출수단과; 상기 변류기의 2차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 2차측 전류 검출수단과; 상기 1차측 및 2차측 전류 검출수단에서 검출된 신호의 위상차를 계산하고, 상기 위상차에 따라 상기 1차측 전류의 파형과 대응하는 2차측 전류의 파형의 값과 상기 1차측 전류에서 검출된 파형의 값의 비인 변류비를 계산하며, 상기 계산된 변류비와 상기 변류기의 공칭 변류비와의 오차를 계산하는 마이크로 콘트롤러 유니트와; 상기 위상차 및 비오차 값을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 1차측 및 2차측 전류 검출수단은 제로 크로싱 픽업를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 1차측 및 2차측 전류의 파형의 크기는 실효값(RMS 값)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 1차측 전류와 2차측 전류의 검출은 클램프형 변류기로 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 클램프형 변류기에서 검출된 신호는 입력 필터를 거쳐 증폭기에서 증폭되고, 그 증폭된 신호는 회로 내부에서 발생되는 잡음을 제거하는 출력 필터를 거쳐 마이크로 콘트롤러 유니트로 입력되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 방법은 활선 상태에서 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 방법에 있어서, 상기 변류기의 1차측 전류와 2차측 전류의 위상차를 마이크로 콘트롤러 유니트에서 검출하는 전류 위상차 검출단계; 상기 전류 위상차 검출단계에서 기준이 된 1차측 전류 파형의 값과 상기 1차측 전류 파형과 동일 파형을 갖는 2차측 전류 파형의 값을 상기 마이크로 콘트롤러 유니트에서 비교하여 계산하는 변류비 계산단계; 상기 변류기의 공칭 변류비에 대해 상기 변류비 계산단계에서 계산된 변류비의 오차를 상기 마이크로 콘트롤러 유니트에서 계산하는 비오차 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 방법에 있어서, 상기 위상차는 상기 변류기의 1차측 전류와 2차측 전류의 신호를 동일시각에서 제로 크로싱 신호로부터 계산되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 장치는 활선 상태에서 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서, 상기 변류기의 1차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 1차측 전류 검출수단과; 상기 전압선의 전압 위상 신호를 검출하는 전압 검출수단과; 상기 1차측 전류 검출수단과 상기 전압 검출수단에서 검출된 신호의 위상차를 계산하고, 상기 위상의 차이가 동상의 범위인 경우에는 표시부에 그 동상인 범위내에서의 위상차의 값 또는 "정상"으로 표시부에 표시하고, 위상의 차이가 동상의 범위를 초과한 경우에는 상기 표시부에 그 동상의 범위를 초과한 위상차의 값 또는 "역상"으로 표시하도록 명령하는 마이크로 콘트롤러 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 방법은 활선 상태에서 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 방법에 있어서, 상기 변류기의 1차측 전류와 전압선의 전압 위상 신호의 위상차를 마이크로 콘트롤러 유니트에서 검출하는 전압·전류 위상차 검출단계; 상기 전압·전류 위상차 검출단계에서 검출된 위상의 차이가 동상의 범위인 경우에는 동상인 범위내에서의 위상차의 값 또는 "정상"으로 표시부에 표시하고, 그 검출된 위상의 차이가 동상의 범위를 초과한 경우에는 그 위상차의 값 또는 "역상"으로 상기 표시부에 표시하도록 명령하는 위상차 표시단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법은 전력량계와 변류기가 결선된 활선(活線) 상태에서 변류기의 비오차를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법은 비오차의 측정 응답이 매우 빠른 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법은 비오차의 측정 응답이 매우 빨라도 측정 오차를 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 1은 전력량 계측 회로도
도 2는 본 발명에서 적용하는 위상차에 대한 개념을 설명하기 위한 파형도
도 3은 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 개념을 설명하는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 블록도
도 5는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 동작 흐름도
본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 개념을 도 2의 파형도와 도 3의 블록도를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에서 적용하는 위상차에 대한 개념을 설명하기 위한 파형도이고, 도 3은 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 개념을 설명하는 블록도이다.
계기용 변류기(40)에서 1차측 전류와 2차측 전류는 코일과 코어의 특성상 도 2에서 보는 바와 같이 위상차(θ)를 갖는다.
이와 같이 위상차를 갖는 계기용 변류기(40)의 1차측 전류와 2차측 전류의 크기를 비교하기 위해 긴 시간동안 예를 들어 10초 동안 1차측 전류의 실효값과 2차측 전류의 실효값을 측정하여 변류비를 산출할 수 있지만 변류비를 측정하는 데에 많은 시간이 소요되고, 1차측 전류와 2차측 전류의 위상차에 따른 오차를 포함하게 된다.
따라서, 1차측 전류와 2차측 전류의 위상차에 따른 오차를 제거하기 위해 1차측의 전류 파형과 2차측의 전류 파형이 동일하게 되는 구간의 변류비를 측정하면 된다. 즉, 도 2에서와 같은 파형을 갖는 변류기에서 1차측의 전류 파형(1주기인 경우 S1의 실효치)과 대응되는 2차측의 전류 파형(1주기인 경우 S2의 실효치)에 해당되는 값의 실효값을 비교하면 1차측 전류와 2차측 전류의 위상차(θ)에 따른 오차가 완전히 제거된다.
이하에서는 이와 같은 관점하에 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 대한 개념을 우선 설명한다.
도 3에 있어서, 도면부호 110, 120은 도 1에 도시된 전력량 계측 회로의 계기용 변류기(40, (CT1, CT2, CT3))의 1차측 전류 신호와 2차측 전류 신호를 검출하기 위한 1차측 클램프형 변류기 및 2차측 클램프형 변류기이다.
1차측 클램프형 변류기(110, C-CT1)와 2차측 클램프형 변류기(120, C-CT2)는 활선중의 전류를 측정하기 위한 후크 미터와 유사하게 집게 형태의 코어를 가진 전류 검출기로서 집게 형태의 코어를 계기용 변류기(40, (CT1, CT2, CT3))의 1차측과 2차측에 각각 클램프한다.
클램프된 1차측 클램프형 변류기(110, C-CT1)와 2차측 클램프형 변류기(120, C-CT2)에서 발생된 신호는 유선인 경우에는 외부로부터의 노이즈와 차폐되도록 도시하지 않은 차폐 케이블을 통하여 1차측 위상 검출부(130) 및 2차측 위상 검출부(140)에 각각 입력된다.
1차측의 위상 검출부(130)와 2차측의 위상 검출부(140)에서 검출된 신호는 동기부(135)에서 동기화하고, 위상차 검출부(160)에서는 계기용 변류기(40)의 1차측 위상을 기준으로 1차측과 2차측 신호의 위상차(θ)를 검출한다.
또한, 1차측 클램프형 변류기(110, C-CT1)에서 발생된 신호는 1차측 전류 검출부(150)에서 1차측 전류의 크기에 해당하는 신호(S1의 실효치)를 얻고, 2차측 클램프형 변류기(120, C-CT1)에서 발생된 신호는 2차측 전류 검출부(170)에서 2차측 전류의 크기에 해당하는 신호(S2의 실효치)를 얻게 된다. 여기서 2차측 전류의 크기에 해당하는 신호는 상술한 바와 같이 1차측 전류 신호와 2차측 전류 신호의 위상차(θ)를 갖는 즉, 1차측의 전류 파형과 대응되는 2차측의 전류 파형에 해당되는 전류의 크기에 해당하는 신호(S2의 실효치)를 얻는다.
이와 같이 얻어진 1차측 전류의 크기에 해당하는 1주기의 실효치와 2차측 전류의 크기에 해당하는 1주기의 실효치를 변류비 연산부(180)에서 계산하여 1차측 전류와 2차측 전류의 비를 계산하여 변류비 표시부(210)에 표시된다.
또한, 비오차 계산부(190)는 입력부(220)를 통하여 입력된 계기용 변류기(40)의 공칭 변류비와 변류비 연산부(180)에서 계산된 변류비에 의해 계기용 변류기(40)의 변류비 비오차를 계산하고, 그 계산된 변류비 비오차의 값은 비오차 표시부(230)에 표시된다.
이하에서는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치에 대해 도 4의 블록도를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 블록도이다.
도 4에 있어서, 도면 부호 310 및 410은 상술한 바와 같이 전력량 계측 회로의 계기용 변류기(40, (CT1, CT2, CT3))의 1차측 전류 신호와 2차측 전류 신호를 검출하기 위한 1차측 클램프형 변류기 및 2차측 클램프형 변류기로부터 차폐 케이블 등을 통하여 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치로 입력하는 1차측 신호 입력부 및 2차측 신호 입력부(410)이다.
또한, 도면 부호 320 및 420은 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 외부적 요인에 의해 계기용 변류기(40)의 1차측 신호와 2차측 신호에 포함되는 노이즈를 제거하는 입력 필터부들이고, 도면 부호 330 및 430은 1차측 입력 필터부(320) 및 2차측 입력 필터부(420)에서 필터링된 신호를 마이크로 콘트롤러 유니트의 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 처리할 수 있는 신호의 크기로 증폭하는 증폭기이며, 도면 부호 340 및 440은 1차측 증폭기(330) 및 2차측 증폭기(430)로부터 출력된 신호에 회로 내부적인 요인으로 발생되어 포함된 노이즈를 제거하기 위한 1차측 출력 필터부 및 2차측 출력 필터부이고, 도면 부호 350 및 450은 사인파 신호(sinusoidal signal)가 영 전위를 지날 때 전압 신호(디지털 신호)를 출력하는 1차측 제로 크로싱 픽업부 및 2차측 제로 크로싱 픽업부이다.
또한, 도면 부호 370 및 470은 출력 필터부(340)(440)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부들이고, 도면 부호 500은 제로 크로싱 픽업부(350)(450)들로부터 입력된 신호들로부터 1차측 위상을 기준으로 1차측과 2차측 신호의 위상차(θ)를 검출(1차측측 신호와 2차측 신호의 지연시간 검출)하고, 상술한 변류비 연산부(180)와 비오차 계산부(190)의 기능을 담당하며, 계산된 변류비와 비오차를 표시부(210)(230)로 출력하고, 사용자가 입력부(220)를 통하여 입력하는 정보를 받아들이는 마이크로 콘트롤러 유니트이다.
이하에서는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 동작을 도 4 및 도 5에 따라 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치의 동작 흐름도이다.
본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치는 사용자에 의해 전원을 "ON"시키고(S10), 측정하고자 하는 계기용 변류기(40)의 공칭 변류비를 입력부(220)를 통하여 입력한다(S20).
그리고 사용자는 1차측 클램프형 변류기(110, C-CT1)의 클램프를 계기용 변류기(40)의 1차측 전선에, 2차측 클램프형 변류기(120, C-CT1)의 클램프를 계기용 변류기(40)의 2차측 전선에 각각 체결한다(S30).
이와 같이 1차측 신호 입력부(310) 및 2차측 신호 입력부(410)에 입력된 각각의 신호는 1차측 입력 필터부(320) 및 2차측 입력 필터부(420)에서 각각 노이즈가 제거되어 1차측 증폭기(330) 및 2차측 증폭기(430)로 입력된다.
1차측 증폭기(330) 및 2차측 증폭기(430)에서 증폭된 각각의 신호로부터 영 전위를 검출하여 마이크로 콘트롤러 유니트(500)로 보내고, 마이크로 콘트롤러 유니트(500)에서는 2차측 신호의 위상차(θ) 즉, 지연시간을 계산한다(S50).
마이크로 콘트롤러 유니트(500)는 1차측 신호의 1주기와 1차측 신호와 θ의 위상차를 갖는 2차측 신호의 1주기에 해당되는 신호들을 검출(S60)하고, 단계 S60에서 검출된 각각의 값으로부터 변류비를 계산하여(S70) 표시부(210)에 표시하고, 단계 S20에서 입력부(220)를 통하여 입력된 공칭 변류비에 대해 단계 S70에서 계산된 변류비의 오차를 계산하여 표시부(230)에 표시한다.
상기에서 마이크로 콘트롤러 유니트(500)에 입력되는 1차측 신호와 2차측 신호는 증폭기(330)(430)에서 증폭된 신호들을 출력 필터부(340)(440)에 의해 회로 내부에서 포함된 노이즈를 제거시킨 후, 아날로그-디지털 변환부(370)(470)에서 디지털 신호로 변환된 신호들이다.
상기 실시예에서 파형의 주기를 1주기로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니고, 변류비 계산의 오차를 줄이기 위해 다수의 주기(예를 들어 10주기)에 대한 변류비를 계산할 수도 있다. 하지만 긴 시간동안(0.5초 이상)의 주기에 대하여 변류비를 계산하는 것은 위상차(θ)를 보상하는 본 발명의 목적과는 배치되는 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 장치의 동작을 도 3 및 도 5에 따라 설명한다.
계기용 변류기(40)의 비오차 측정에서 기준으로 하는 임의 전압선에서 전류를 검출하는 1차측 클램프형 변류기(110, CT1)의 출력 전류 위상각에 시각을 동기하여 계량단자 인입 전압단자에서 프로브(310)로 직접 접촉하거나 절연전선 위에서 전계검출기 또는 자계검출기로 전계 또는 자계를 검출하여 얻어진 전압 위상각 값을 1차측 클램프형 변류기(110, CT1)의 전류 위상각과 비교한다.
1차측 클램프형 변류기(110)와 프로브(310)간의 신호의 위상차 범위가 동상의 범위(예로 ±1°이내)에서 1차측 클램프형 변류기(110)가 클램프된 상과 전압선간의 동상유무를 판단할 수 있다.
즉, 변류기의 비오차 측정과 동시에 상간 오결선 유무를 확인할 수 있다.
그 방법으로서 저압 3상 4선식 전력량 계측 회로의 R상에 부착된 계기용 변류기(40, CT1)의 상간 오결선 여부를 측정하는 경우를 예를 들어 설명한다.
1) R상 계기용 변류기(40, CT1)의 K 단자에 1차측 클램프형 변류기(110, C-CT1)와 계기용 변류기(40, CT1)의 k 단자에 2차측 클램프형 변류기(120, C-CT2)가 단계 S30에서 체결되어 전류의 위상을 검출(S40)하고 있다.
2) 전력량계(60)의 P1 단자에 접속된 전압선에 전압 프로브(V. Probe)(310)를 접촉(S130)하여 전압선에서 신호를 검출한다(320)(S140).
3) 상기 단계 S40에서 검출된 R상 계기용 변류기(40, CT1)의 전류의 검출신호와 그 신호의 위상기준에 동기(S150)하는 때에 해당하는 상기 단계 S140에서 검출된 전압신호의 위상을 마이크로 컨트롤러 유니트(500)에서 그 위상차를 계산한다(S160).
4) 단계 S160에서 계산된 위상이 동상의 범위인 경우에는 표시부에 그 동상인 범위내에서의 위상차의 값 또는 "정상"으로 표시부에 표시하고, 위상의 차이가 동상의 범위를 초과한 경우에는 표시부에 그 동상의 범위를 초과한 위상차의 값 또는 "역상"으로 표시부에 표시한다(S 170). 여기서 위상의 차이가 동상의 범위를 초과하는 경우에는 대략 +120° 또는 - 120°정도의 차이가 나게 된다.
상기 실시예에 있어서 전압 신호와 계기용 변류기(40)의 1차(k 단자) 전류의 신호를 비교하는 것은 사용중의 계기용 변류기(40)가 불량인 경우도 있기 때문에 계기용 변류기(40)에서 출력하는 2차 전류를 기준으로 비교하는 것은 오류가 발생할 수 있기 때문이다.
본 발명에 따른 변류기의 비오차 측정 장치 및 그 측정 방법은 전력량계용 변류기의 비오차나 기타 다른 계기용 변류기의 오차를 활선상태에서도 측정하는데 이용될 수 있다.
10 : 전원 20 : 부하
30 : 계기용 변압기 40 : 계기용 변류기
50 : 시험단자대 60 : 전력량계
310 : 변류기의 1차 신호 입력부 320, 420 : 입력 필터부
330, 430 : 증폭부 340, 440 : 출력 필터부
410 : 변류기의 2차 신호 입력부 350, 450 : 제로 크로싱 픽업부
500 : 마이크로 콘트롤러 유니트

Claims (9)

  1. 전력량계와 변류기가 결선되어 있는 활선(活線) 상태에서 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서,
    제1의 제로 크로싱 픽업부를 포함하고, 상기 변류기의 1차측 전류의 크기를 검출하며 상기 제1의 크로싱 픽업부에 의해 상기 1차측 전류의 위상 신호를 검출하는 1차측 전류 검출수단과;
    제2의 제로 크로싱 픽업부를 포함하고, 상기 변류기의 2차측 전류의 크기를 검출하며 상기 제2의 크로싱 픽업부에 의해 상기 2차측 전류의 위상 신호를 검출하는 2차측 전류 검출수단과;
    상기 1차측 전류 검출수단으로부터 공급받는 1차측 전류의 위상 신호와 상기 2차측 전류 검출수단으로부터 공급받는 2차측 전류의 위상 신호에 의해 1차측 및 2차측 전류의 위상차를 계산하고, 상기 위상차에 따라 상기 1차측 전류의 파형과 대응하는 2차측 전류의 파형의 값과 상기 1차측 전류에서 검출된 파형의 값의 비인 변류비를 계산하며, 상기 계산된 변류비와 상기 변류기의 공칭 변류비와의 오차를 계산하는 마이크로 콘트롤러 유니트와;
    상기 위상차 및 비오차 값을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1차측 및 2차측 전류의 파형의 크기는 실효값(RMS 값)인 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 1차측 전류와 2차측 전류의 검출은 클램프형 변류기로 검출하는 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 클램프형 변류기에서 검출된 신호는 입력 필터를 거쳐 증폭기에서 증폭되고, 그 증폭된 신호는 회로 내부에서 발생되는 잡음을 제거하는 출력 필터를 거쳐 마이크로 콘트롤러 유니트로 입력되는 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 장치.
  6. 활선(活線) 상태에 있는 변류기의 1차측 전류와 2차측 전류의 신호를 검출하는 1차측 및 2차측 전류 검출수단과 상기 전류 검출수단들로부터 공급받는 신호들로부터 상기 변류기의 비오차를 계산하는 마이크로 콘트롤러를 포함하는 변류기의 비오차 측정 장치에서의 비오차 측정 방법에 있어서,
    상기 변류기의 1차측 전류의 크기를 검출하며 상기 1차측 전류 검출수단에 포함되어 있는 제1의 크로싱 픽업부에 의해 상기 1차측 전류의 위상 신호를 검출하는 단계;
    상기 변류기의 2차측 전류의 크기를 검출하며 상기 2차측 전류 검출수단에 포함되어 있는 제2의 크로싱 픽업부에 의해 상기 2차측 전류의 위상 신호를 검출하는 단계;
    상기 변류기의 1차측 전류의 위상 신호와 2차측 전류의 위상 신호에 의해 상기 1차측 및 2차측 전류의 위상차를 마이크로 콘트롤러 유니트에서 검출하는 전류 위상차 검출단계;
    상기 위상차에 따라 상기 1차측 전류의 파형과 이에 대응하는 상기 2차측 전류의 파형으로부터 상기 1차측 전류 파형의 값에 대한 2차측 전류 파형의 값의 비를 상기 마이크로 콘트롤러 유니트에서 비교하여 계산하는 변류비 계산단계;
    상기 변류기의 공칭 변류비에 대해 상기 변류비 계산단계에서 계산된 변류비의 오차를 상기 마이크로 콘트롤러 유니트에서 계산하는 비오차 계산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 위상차는 상기 변류기의 1차측 전류와 2차측 전류의 각각의 제로 크로싱 신호로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 변류기의 비오차 측정 방법.
  8. 활선 상태에서 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 장치에 있어서,
    상기 변류기의 1차측 전류의 크기 및 위상 신호를 검출하는 1차측 전류 검출수단과;
    상기 전압선의 전압 위상 신호를 검출하는 전압 검출수단과;
    상기 1차측 전류 검출수단과 상기 전압 검출수단에서 검출된 신호의 위상차를 계산하고, 상기 위상의 차이가 동상의 범위인 경우에는 표시부에 그 동상인 범위내에서의 위상차의 값 또는 "정상"으로 표시부에 표시하고, 위상의 차이가 동상의 범위를 초과한 경우에는 상기 표시부에 그 동상의 범위를 초과한 위상차의 값 또는 "역상"으로 표시하도록 명령하는 마이크로 콘트롤러 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 장치.
  9. 활선 상태에서 전압선과 계기용 변류기간의 상이 정상으로 결선되었는지를 판별할 수 있는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 1차 전류와 2차 전류의 비오차를 측정하는 변류기의 비오차 측정 방법에 있어서,
    상기 변류기의 1차측 전류와 전압선의 전압 위상 신호의 위상차를 마이크로 콘트롤러 유니트에서 검출하는 전압·전류 위상차 검출단계;
    상기 전압·전류 위상차 검출단계에서 검출된 위상의 차이가 동상의 범위인 경우에는 동상인 범위내에서의 위상차의 값 또는 "정상"으로 표시부에 표시하고, 그 검출된 위상의 차이가 동상의 범위를 초과한 경우에는 그 위상차의 값 또는 "역상"으로 상기 표시부에 표시하도록 명령하는 위상차 표시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 판별 기능을 갖는 변류기의 비오차 측정 방법.
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