KR100882727B1 - Apparatus for measuring current using rogowski sensor - Google Patents

Apparatus for measuring current using rogowski sensor Download PDF

Info

Publication number
KR100882727B1
KR100882727B1 KR1020070095919A KR20070095919A KR100882727B1 KR 100882727 B1 KR100882727 B1 KR 100882727B1 KR 1020070095919 A KR1020070095919 A KR 1020070095919A KR 20070095919 A KR20070095919 A KR 20070095919A KR 100882727 B1 KR100882727 B1 KR 100882727B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
output voltage
sensor
rogowski
integrator
Prior art date
Application number
KR1020070095919A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080034765A (en
Inventor
박병철
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Publication of KR20080034765A publication Critical patent/KR20080034765A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100882727B1 publication Critical patent/KR100882727B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145—Indicating the presence of current or voltage
    • G01R19/15—Indicating the presence of current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/30—Structural combination of electric measuring instruments with basic electronic circuits, e.g. with amplifier
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/58—Testing of lines, cables or conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only

Abstract

본 발명은 선로의 정격전류에 관계없이 동일한 권선수의 로고스키 센서를 사용하되, 분압저항을 통해 출력전압을 정밀하게 조절함에 따라 생산성과 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치에 관한 것으로, 이를 위하여 선로에 흐르는 정격전류에 관계없이 동일한 코일 권선수로 이루어지며, 선로에서 검출한 전류를 미분하여 전압을 유도하는 로고스키 센서와, 상기 로고스키 센서로부터 유도된 전압을 분압 저항을 통해 출력전압을 조절하는 출력전압조절부를 구비한다.The present invention uses Rogowski sensor of the same number of windings regardless of the rated current of the line, current measurement using Rogowski sensor that can improve productivity and product reliability by precisely adjusting the output voltage through the voltage divider resistance The present invention relates to a device comprising a Rogowski sensor for inducing a voltage by differentiating a current detected in a line, and a voltage derived from the Rogowski sensor. An output voltage control unit for controlling the output voltage through the resistor is provided.

차단기, 로고스키, 분압저항, 전류 Circuit breaker, Rogowski, voltage divider, current

Description

로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING CURRENT USING ROGOWSKI SENSOR}Current measuring device using Rogowski sensor {APPARATUS FOR MEASURING CURRENT USING ROGOWSKI SENSOR}

본 발명은 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전류 차단기에 있어서 정격전류에 관계없이 권선수가 일정한 전류센서(로고스키 센서)를 사용하되 분압저항을 통해 원하는 전압을 획득함에 따라 생산성을 향상시킬 수 있는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a current measuring device using a Rogowski sensor, and more particularly, to use a current sensor (Logosky sensor) having a constant number of turns regardless of the rated current in the current breaker, but to obtain a desired voltage through a voltage divider resistor. Accordingly, the present invention relates to a current measuring device using Rogowski sensors that can improve productivity.

일반적으로 전류를 측정하는 방법은 변류기(current transformer), 분류기(shunt), 홀 센서(hall sensor), 로고스키 센서(rogowski sensor)를 이용하는 등 다양한 방법이 있다.In general, there are various methods of measuring current, such as using a current transformer, a shunt, a hall sensor, a Rogowski sensor, and the like.

상기 로고스키 센서는 코일 타입의 전류센서로서, 로고스키 센서는 균일하게 감은 코일의 한쪽 끝을 코일 내부로 관통시켜 제작되며, 전류에 의해 유기되는 유도전압을 적절한 적분회로를 통하여 적분함으로써 전류를 측정하게 된다.The Rogowski sensor is a coil type current sensor, and Rogowski sensor is manufactured by passing one end of the coil wound uniformly into the coil, and measuring the current by integrating the induced voltage induced by the current through an appropriate integrating circuit. Done.

상기 로고스키 센서는 반도체의 개폐 등 다양한 영역에서 측정센서로 사용될 수 있고, 동일한 크기로 100A 내지 100kA의 대전류를 측정할 수 있으며, 1차 측과 분리되어 있어 절연성이 우수하고, 자성물질을 포함하고 있지 않아 선형성이 우수하며, 관통형 변류기와 달리 내부 철심이 없어(air-core) 철심포화에 따른 과전류 손상을 입지 않는 장점이 있다. The Rogowski sensor can be used as a measuring sensor in various areas such as opening and closing of a semiconductor, and can measure large currents of 100A to 100kA with the same size, and are separated from the primary side, and have excellent insulation and include magnetic materials. It does not have excellent linearity, and unlike through-flow current transformers, there is no internal iron core (air-core), which does not cause overcurrent damage due to iron core saturation.

상기 로고스키 센서는 상기와 같은 장점에 기인하여 현재 휴대용으로 널리 사용되고 있는 자성체 코어에 에나멜 코일을 감은 관통형 변류기를 이용한 집게식 전류 측정기(후크메타)보다 우수한 특성을 제공한다.Due to the above-mentioned advantages, the Rogowski sensor provides superior characteristics to a clamp-type current meter (hook meter) using a through-type current transformer wound around an enameled coil on a magnetic core which is widely used in portable use.

이하에서는 종래 기술에 따른 전류 차단장치용 전류 측정 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a current measuring device for a current interruption device according to the prior art will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

도 1은 종래의 전류 차단기용 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing a current measuring device using a Rogowski sensor for a conventional current circuit breaker.

도 1을 참조하여 로고스키 센서를 이용한 전류 측정 원리를 개략적으로 설명한다. Referring to Figure 1 schematically illustrates the current measurement principle using a Rogowski sensor.

로고스키 센서(11)는 선로(1)에 흐르는 전류에 대하여 v = Mdi(t)/dt(여기서, M은 상호 인덕턴스이고, i는 선로에 흐르는 전류임)의 관계식에 의한 전압(v)을 유기한다. 상기 유기된 전압은 흐르는 전류의 미분 형태이므로 원 파형을 복원하기 위해 적분기(13)를 사용한다. Rogowski sensor 11 measures the voltage v according to the relation of v = Mdi (t) / dt (where M is mutual inductance and i is current flowing in the line) with respect to the current flowing in the line 1. Organic. Since the induced voltage is a derivative of the flowing current, an integrator 13 is used to restore the original waveform.

그리고, 신호처리부(15)를 통해 디지털 회로에 알맞도록 진폭과 오프셋(Off-Set)을 조정하는 신호처리를 하게 되고, 신호처리된 아날로그 신호는 ADC(17; Analog to Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환되어 마이크로프로세 서(19; CPU 또는 DSP)로 입력된다. Then, the signal processing unit 15 performs signal processing to adjust the amplitude and offset (Off-Set) to suit the digital circuit, and the signal processed analog signal is a digital signal through the ADC (Analog to Digital Converter) 17 Is converted into a microprocessor 19 (CPU or DSP).

마이크로프로세서(19)는 입력된 디지털 신호를 가공하여 적절한 처리 및 제어를 하게 된다. The microprocessor 19 processes the input digital signal for proper processing and control.

도 1의 전류측정 장치가 과전류 계전기에 적용될 경우에는, 로고스키 센서(11)를 통해 검출한 전류가 과전류이면 소정의 차단기 제어부가 마이크로프로세서(19)의 제어에 따라 차단기의 차단동작을 수행하여 선로와 부하를 보호하게 된다.When the current measuring device of FIG. 1 is applied to an overcurrent relay, if a current detected through the Rogowski sensor 11 is an overcurrent, a predetermined circuit breaker control unit performs a block operation of the circuit breaker under the control of the microprocessor 19. And protect the load.

여기서, 상기 유도된 미분 파형을 원 신호로 복원하는 적분기(13)는 도 2a에 도시된 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 구성된 수동(passive) 적분기로 구현하거나 또는 도 2b와 같이 연산증폭기(Operational Amplifier)를 사용한 능동(active) 적분기로 구현하는 것이 가능하다.Here, the integrator 13 for restoring the derived differential waveform to the original signal may be implemented as a passive integrator composed of the resistor R1 and the capacitor C1 shown in FIG. 2A, or as shown in FIG. 2B. It is possible to implement it as an active integrator using Operational Amplifier.

도 3a 내지 도 3c는 종래의 전류 측정장치에 적용되는 다양한 로고스키 센서를 나타낸 예시도로서, 선로(1)에 흐르는 정격전류에 따라 로고스키 센서(11)의 코일 권선수는 달라진다.3A to 3C are diagrams illustrating various Rogowski sensors applied to a conventional current measuring device, and the number of coil turns of the Rogowski sensor 11 varies according to the rated current flowing in the line 1.

일반적으로 선로(1)에 흐르는 정격전류는 수십 암페어(A)에서 수천 암페어(A)까지 다양한 데, 종래의 전류 측정장치(10)는 각각의 정격전류에 대하여 신호처리 부분을 동일하게 하기 위해 로고스키 센서(11)를 상기 정격전류에 맞추어 코일 권선수를 각각 달리하여 설계함에 따라 상기 각각의 로고스키 센서(11)의 출력을 정격전류에 대해 동일한 출력전압이 검출되도록 설계 제작되었다. In general, the rated current flowing in the line (1) varies from tens of amps (A) to thousands of amps (A), the conventional current measuring device 10 is a logo to equalize the signal processing portion for each rated current As the ski sensor 11 is designed by varying the number of coil windings in accordance with the rated current, the output of each Rogowski sensor 11 is designed to detect the same output voltage with respect to the rated current.

예컨대, 선로(1)에 흐르는 정격전류에 관계없이 로고스키 센서(11)를 통해 검출하는 출력전압이 신호처리 부분(13∼19)을 고려하여 1V로 고정되어 있을 경우 선로에 정격전압이 높으면 높을수록 권선수를 적게 하여 설계하여야 한다. For example, if the output voltage detected through the Rogowski sensor 11 is fixed at 1V in consideration of the signal processing parts 13 to 19, regardless of the rated current flowing in the line 1, the higher the rated voltage in the line is, the higher it is. As the number of windings gets smaller, it should be designed.

만일, 로고스키 센서(11)의 권선수를 동일하게 할 경우, 선로(1)에 200A가 흐를 때 로고스킨 센서(11)의 출력전압이 1V라면, 선로(1)에 1600A가 흐를 경우에는 로고스키 센서(11)는 8V를 출력하게 된다. 따라서, 선로에 1600A에 흐를 경우에는 200A보다 로고스키 센서(11)의 코일 권선수를 1/8로 줄여야 로고스키 센서(11)의 출력전압이 동일하게 된다.If the number of turns of the Rogowski sensor 11 is the same, if the output voltage of the LogoSkin sensor 11 is 1 V when 200 A flows in the line 1, the logo is applied if 1600 A flows in the line 1. The ski sensor 11 outputs 8V. Therefore, when the line flows at 1600 A, the number of coil turns of the Rogowski sensor 11 is reduced to 1/8 of 200 A rather than 200 A, so that the output voltage of the Rogowski sensor 11 is the same.

이는 선로의 정격전류에 따라 로고스키 센서의 코일 권선수를 달리해야 하므로 생산성이 떨어지게 되며, 실제로 로고스키 센서의 코일 권선수를 정격전류에 따라 정밀하게 조절하기가 쉽지 않아 제조비용을 상승시키게 되며, 제품의 신뢰성을 저하시키는 원인으로 작용하게 된다. This reduces productivity because the number of coil turns of Rogowski sensor must be changed according to the rated current of the line, and in fact, it is not easy to precisely adjust the number of turns of coils of Rogowski sensor according to the rated current, which increases the manufacturing cost. It acts as a cause to lower the reliability of the product.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 선로의 정격전류에 관계없이 동일한 권선수의 로고스키 센서를 사용하되, 분압저항을 통해 출력전압을 정밀하게 조절함에 따라 생산성과 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치를 제공하는 데 있다. The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, but an object of the present invention is to use Rogowski sensors having the same number of turns regardless of the rated current of the line, and precisely control the output voltage through the voltage divider resistance. Therefore, it is to provide a current measuring device using Rogowski sensor that can improve productivity and product reliability.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전류 측정장치는, 선로에 흐르는 정격전류에 관계없이 동일한 코일 권선수로 이루어지며, 선로에서 검출한 전류를 미분하여 전압을 유도하는 로고스키 센서; 및 상기 로고스키 센서로부터 유도된 전압을 분압 저항을 통해 출력전압을 조절하는 출력전압조절부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The current measuring device of the present invention for achieving the above object is made of the same number of coil windings irrespective of the rated current flowing in the line, Rogowski sensor for inducing voltage by differentiating the current detected in the line; And an output voltage adjusting unit configured to adjust the output voltage through the voltage divider resistor derived from the Rogowski sensor.

상기 분압 저항은 복수의 저항으로 구성되며, 상기 복수의 저항 중 제1 저항과 제2 저항의 공통노드에 적분기가 연결된 것을 특징으로 하며, 상기 복수의 저항 중 제1 저항 값은 고정하고, 제2 저항값을 조절함에 따라 일정 출력전압을 획득하는 것을 특징으로 한다.The voltage divider may include a plurality of resistors, and an integrator may be connected to a common node of a first resistor and a second resistor among the plurality of resistors, and the first resistor value of the plurality of resistors may be fixed and the second resistor may be fixed. It is characterized by obtaining a constant output voltage by adjusting the resistance value.

상기 제2 저항의 저항값은 아래 수학식에 의해 결정되며, R1과 Z1은 고정된 값인 것을 특징으로 한다.The resistance value of the second resistor is determined by the following equation, and R1 and Z1 are fixed values.

수학식Equation

Figure 112007068354973-pat00001
Figure 112007068354973-pat00001

단, Vout는 적분기의 출력전압이고, Vin은 로고스키 센서의 출력전압이고, R1은 제1 저항값이고, R2는 제2 저항값이며, Z1은 제2 저항과 병렬로 연결된 적분기의 임피던스임.Where Vout is the output voltage of the integrator, Vin is the output voltage of the Rogowski sensor, R1 is the first resistance value, R2 is the second resistance value, and Z1 is the impedance of the integrator connected in parallel with the second resistor.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치 장치는 입력전류의 범위에 따라 로고스키 센서를 변경하지 않고 동일한 로고스키 센서를 사용하여 광범위한 입력전류에 대하여 전류를 측정함으로써, 별개의 로고스키 센서에 대한 제조공정 편차로 인한 오류도 제거할 수 있으며, 로고스키 센서 대신 저항값을 변경하여 기중 차단기 또는 누전차단기 등의 제조 효율의 상승 및 비용을 절감할 수 있다.As described in detail above, the current measuring device using the Rogowski sensor uses a same Rogowski sensor to measure current for a wide range of input currents without changing the Rogowski sensor according to the range of the input current. Errors due to manufacturing process deviations for the ski sensor can be eliminated, and the resistance value can be changed instead of the logo ski sensor to increase manufacturing efficiency and reduce costs such as an air circuit breaker or an earth leakage breaker.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예에서는, 로고스키 센서의 출력전압을 코일의 권선수로 조절하는 것이 아니라 분압 저항을 통해 조절함으로써, 선로에 흐르는 정격전류에 관계없이 한 종류의 로고스키 센서를 적용할 수 있는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치에 대해 설명한다.In the embodiment of the present invention, by adjusting the output voltage of the Rogowski sensor not by the number of windings of the coil, but through the voltage divider resistance, a logo that can be applied to one type of Rogowski sensor regardless of the rated current flowing in the line The electric current measuring device using ski sensor is demonstrated.

도 4는 본 발명에 따른 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치를 나타낸 블록도로서, 전류 측정장치(100)는 로고스키 센서(110), 출력전압조절부(130), 적분기(150), 신호처리부(170) 및 마이크로프로세서(190)를 포함하여 이루어져 있다. 4 is a block diagram showing a current measuring device using a Rogowski sensor according to the present invention, the current measuring device 100 is a Rogowski sensor 110, an output voltage adjusting unit 130, an integrator 150, a signal processing unit And a microprocessor 190.

로고스키 센서(110)는 선로(1)에 흐르는 정격전류에 관계없이 동일한 코일 권선수로 이루어지며, 선로(1)에서 검출한 전류를 미분하여 전압을 유도하는 코일 타입의 전류센서이다.Rogowski sensor 110 is made of the same number of coil windings irrespective of the rated current flowing in the line (1), and is a coil-type current sensor to induce voltage by differentiating the current detected in the line (1).

출력전압조절부(130)는 상기 로고스키 센서(110)로부터 유도된 전압을 분압 저항(R1, R2)을 통해 출력전압을 조절하도록 구성되어 있다.The output voltage adjusting unit 130 is configured to adjust the output voltage through the voltage divider resistors R1 and R2 derived from the Rogowski sensor 110.

적분기(150)는 상기 출력전압조절부(130)의 출력전압에 따라 상기 미분된 전류를 적분하여 복원하도록 구성되어 있다. 상기 적분기(150)는 저항과 커패시터로 구성되는 수동형 적분기 또는 저항, 커패시터 및 연산증폭기로 구성되는 능동형 적분기로 구현되는 것이 가능하다.The integrator 150 is configured to integrate and restore the differentiated current according to the output voltage of the output voltage adjusting unit 130. The integrator 150 may be implemented as a passive integrator composed of a resistor and a capacitor or an active integrator composed of a resistor, a capacitor, and an operational amplifier.

신호처리부(170)는 상기 적분기(150)의 출력전류를 디지털 신호처리에 적합하도록 진폭을 조절하도록 구성되어 있다. 상기 신호처리부(170)는 입력신호의 크기를 디지털 신호로 변환하는데 적합하도록 증폭하는 증폭부와, 입력신호의 크기를 입력신호의 크기를 디지털 신호로 변환하는데 적합하도록 감소시키는 감소부를 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 신호처리부(170)는 입력신호의 크기를 증폭 또는 감소시킬 수 있는 저역통과 필터로 구현된다.The signal processor 170 is configured to adjust the amplitude of the output current of the integrator 150 to be suitable for digital signal processing. The signal processing unit 170 may include an amplifier for amplifying the signal to be suitable for converting the size of the input signal into a digital signal, and a reducing unit for reducing the size of the input signal to be suitable for converting the magnitude of the input signal into a digital signal. The signal processor 170 may be implemented as a low pass filter capable of amplifying or reducing the magnitude of an input signal.

마이크로프로세서(190)는 신호처리부(170)에서 입력된 디지털 신호를 가공하여 적절한 처리 및 제어를 수행하도록 구성되어 있다.The microprocessor 190 is configured to process the digital signal input from the signal processor 170 to perform appropriate processing and control.

상기에서 출력전압조절부(130)의 분압 저항은 복수의 제1 및 제2 저항(R1, R2)으로 구성되며, 상기 복수의 저항(R1, R2)의 연결노드(Nd1)에 적분기(150)가 연결되어 있다.The voltage divider of the output voltage adjusting unit 130 is composed of a plurality of first and second resistors R1 and R2, and an integrator 150 is connected to the connection node Nd1 of the plurality of resistors R1 and R2. Is connected.

상기 출력전압조절부(130)의 분압 저항에서 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 각 저항값을 선로의 정격전류에 따라 모두 변경하는 것 보다는 제1 저항(R1)의 저항값은 고정하고, 제2 저항(R2)의 저항값만을 정격전류에 따라 적절하게 조절하는 것이 설계와 생산효율 측면에서 더 바람직하다.The resistance value of the first resistor R1 is fixed rather than changing each resistance value of the first and second resistors R1 and R2 in accordance with the rated current of the line in the voltage divider of the output voltage adjusting unit 130. In addition, it is more preferable in terms of design and production efficiency to appropriately adjust only the resistance value of the second resistor R2 according to the rated current.

한편, 기존의 로고스키 센서(11)는 신호처리 부분과는 별도로 단일 제품으로 패키징하게 되는 데, 상기 출력전압조절부(130)는 적분기(150) 측의 회로기판상에 설치하는 것이 아니라 로고스키 센서(110)와 함께 몰드를 통해 패키징하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the existing logo ski sensor 11 is packaged as a single product separately from the signal processing portion, and the output voltage adjusting unit 130 is not installed on the circuit board on the integrator 150 side, but logo logo is installed. It is preferable to package through a mold together with the sensor 110.

상기에서 선로의 정격전류에 따라 분압 저항의 제1 및 제2 저항(R1, R2)의 각 저항값을 조절하여 원하는 출력전압을 얻게 되는 데, 제2 저항(R2) 측에 적분기(150)가 연결되어 있을 경우 상기 로고스키 센서(110)에서 발생된 신호는 단순히 전압분배 법칙에 따라 상기 출력전압조절부(130)의 저항에 의하여 식(R2/(R1+R2))에 의해서만 처리할 수 없다. The desired output voltage is obtained by adjusting the resistance values of the first and second resistors R1 and R2 of the divided resistors according to the rated current of the line. The integrator 150 is formed on the side of the second resistor R2. When connected, the signal generated by the Rogowski sensor 110 cannot be processed only by the formula (R2 / (R1 + R2)) by the resistance of the output voltage adjusting unit 130 according to the voltage division law. .

왜냐하면, 도 5와 같이 출력전압조절부(130)의 분압 저항과 병렬로 연결된 적분기(150)의 임피던스(Z1)와 신호처리부(170)의 임피던스(Z2)가 존재하기 때문이며, 이 경우에는 임피던스의 매칭이 필요하다. 아울러, 도 5는 분압 저항 측에서 보았을 때 직렬 임피던스는 무한대의 저항값을 가지므로 단선(open)된 것으로 간주하여 무시하고, 병렬 임피던스 성분만 나타낸 것이다.This is because the impedance Z1 of the integrator 150 and the impedance Z2 of the signal processing unit 170 connected in parallel with the voltage divider resistance of the output voltage adjusting unit 130 as shown in FIG. 5 exist. Matching is required. In addition, FIG. 5 is regarded as open because the series impedance has an infinite resistance value when viewed from the voltage divider side, and is ignored, and only parallel impedance components are shown.

특히, 신호처리부(170)의 임피던스(Z2)는 주파수에 따라 임피던스가 가변되므로 고조파 신호를 왜곡할 수 있다.In particular, the impedance Z2 of the signal processor 170 may distort harmonic signals because the impedance is changed according to a frequency.

그러므로, 상기 신호처리부(170)에서 출력되는 전압은 아래의 수학식1에 의한 계산으로 얻어진다. Therefore, the voltage output from the signal processor 170 is obtained by the calculation according to Equation 1 below.

수학식1Equation 1

Figure 112007068354973-pat00002
Figure 112007068354973-pat00002

여기서, Vout는 신호처리부의 출력전압이고, Vin은 로고스키 센서의 출력전압이고, R1은 제1 저항 값이고, R2는 제2 저항 값이며, Z1은 제2 저항과 병렬로 연결된 적분기의 임피던스이며, Z2는 제2 저항과 병렬로 연결된 신호처리부의 임피던스임. Where Vout is the output voltage of the signal processor, Vin is the output voltage of the Rogowski sensor, R1 is the first resistor value, R2 is the second resistor value, and Z1 is the impedance of the integrator connected in parallel with the second resistor. , Z2 is the impedance of the signal processor connected in parallel with the second resistor.

한편, 상기에서 신호처리부(170)의 입력 임피던스가 상기 적분기(150)의 입력 임피던스보다 상당히 클 경우에는 신호처리부(170)의 입력 임피던스는 단선(open)된 것으로 간주하여 무시한다. 따라서, 적분기(150)의 출력전압은 아래의 수학식2에 의하여 계산된다.On the other hand, when the input impedance of the signal processing unit 170 is significantly larger than the input impedance of the integrator 150, the input impedance of the signal processing unit 170 is regarded as disconnected (open) and ignored. Therefore, the output voltage of the integrator 150 is calculated by Equation 2 below.

즉, 신호처리부(170)의 임피던스(Z2)가 적분기(150)의 임피던스(Z1)와 구분되도록 또는 적분기(150)의 임피던스에 영향을 주지 않도록 무한대 크기의 임피던스이면, 아래의 수학식2가 도출될 수 있다. 이때, 신호처리부(170)의 입력 임피던스(Z2)는 적분기(150)의 입력 임피던스(Z1)보다 적어도 10배 이상인 입력 임피던스를 가져야 한다. That is, if the impedance Z2 of the signal processing unit 170 is an impedance of infinite magnitude so as to be distinguished from the impedance Z1 of the integrator 150 or not to affect the impedance of the integrator 150, Equation 2 below is derived. Can be. In this case, the input impedance Z2 of the signal processor 170 should have an input impedance that is at least 10 times greater than the input impedance Z1 of the integrator 150.

수학식2Equation 2

Figure 112007068354973-pat00003
Figure 112007068354973-pat00003

단, Vout는 적분기의 출력전압이고, Vin은 로고스키 센서의 출력전압이고, R1은 제1 저항값이고, R2는 제2 저항값이며, Z1은 제2 저항과 병렬로 연결된 적분기의 임피던스이다. However, Vout is the output voltage of the integrator, Vin is the output voltage of the Rogowski sensor, R1 is the first resistance value, R2 is the second resistance value, and Z1 is the impedance of the integrator connected in parallel with the second resistor.

여기서, 제1 저항(R1)의 저항값과 제2 저항(R2)과 병렬로 연결된 적분기(150)의 임피던스(Z1)가 고정되어 있다면, 로고스키 센서(110)의 출력전압(Vin)과 적분기(150)의 출력전압(Vout)에 따라 제2 저항(R2)의 저항값을 결정할 수가 있다. Here, if the resistance value of the first resistor R1 and the impedance Z1 of the integrator 150 connected in parallel with the second resistor R2 are fixed, the output voltage Vin and the integrator of Rogowski sensor 110 are fixed. The resistance value of the second resistor R2 may be determined according to the output voltage Vout of 150.

따라서, 제1 저항(R1)의 저항값을 고정시킬 경우 상기 수학식2에 기초하여 제2 저항(R2)의 저항값을 계산하여 결정함으로써, 신호 크기를 조절하고 적분기(150)의 특성을 그대로 유지할 수 있다.Therefore, when the resistance value of the first resistor R1 is fixed, the resistance value of the second resistor R2 is calculated and determined based on Equation 2 to adjust the signal size and maintain the characteristics of the integrator 150 as it is. I can keep it.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치 장치는 입력전류의 범위에 따라 로고스키 센서를 변경하지 않고 동일한 로고스키 센서를 사용하여 광범위한 입력전류에 대하여 전류를 측정할 수 있다.As described in detail above, the current measuring device using the Rogowski sensor can measure the current for a wide range of input current using the same Rogowski sensor without changing the Rogowski sensor according to the range of the input current.

한편, 상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 청구범위 내에서 다양한 수정, 변경 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.On the other hand, the preferred embodiment of the present invention is disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention will be capable of various modifications, changes and additions within the spirit and claims of the present invention, such modifications Changes, changes, and additions should be considered to be within the scope of the following claims.

도 1은 종래 기술에 따른 전류 차단기용 로고스키 센서를 이용한 전류 측정 장치를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a current measuring device using a Rogowski sensor for a current circuit breaker according to the prior art.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 전류 측정장치에 사용되는 수동형 적분기와 능동형 적분기를 각각 나타낸 회로도이다.2A and 2B are circuit diagrams showing a passive integrator and an active integrator, respectively, used in the current measuring apparatus according to the prior art.

도 3a 내지 도 3c는 종래의 전류 측정장치에 적용되는 다양한 로고스키 센서를 나타낸 예시도이다.3A to 3C are exemplary views showing various Rogowski sensors applied to a conventional current measuring device.

도 4는 본 발명에 따른 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치를 나타낸 블록도이다.Figure 4 is a block diagram showing a current measuring device using a Rogowski sensor according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치의 임피던스를 나타낸 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing the impedance of the current measuring device using a Rogowski sensor according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100: 전류측정장치 110: 로고스키 센서100: current measuring device 110: Rogowski sensor

130: 출력전압조절부 150: 적분기130: output voltage controller 150: integrator

170: 신호처리부 190: 마이크로프로세서170: signal processor 190: microprocessor

R1: 제1 저항 R2: 제2 저항R1: first resistor R2: second resistor

Z1: 제2 저항과 병렬로 연결된 적분기의 임피던스Z1: Impedance of integrator connected in parallel with the second resistor

Z2: 제2 저항과 병렬로 연결된 신호처리부의 임피던스Z2: Impedance of the signal processor connected in parallel with the second resistor

Claims (6)

선로에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정장치에 있어서,In the current measuring device for measuring the current flowing in the line, 선로에 흐르는 정격전류에 관계없이 동일한 코일 권선수로 이루어지며, 선로에서 검출한 전류를 미분하여 전압을 유도하는 로고스키 센서; 및Rogoski sensor made of the same number of coil windings regardless of the rated current flowing in the line, inducing voltage by differentiating the current detected in the line; And 상기 로고스키 센서로부터 유도된 전압을 분압 저항을 통해 출력전압을 조절하는 출력전압조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.An output voltage adjusting unit for adjusting the output voltage through the voltage divider resistance derived from the Rogowski sensor; Current measuring device using a Rogowski sensor. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 분압 저항은 복수의 저항으로 구성되며, 상기 복수의 저항 중 제1 저항과 제2 저항의 공통노드에 적분기가 연결된 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.The voltage dividing resistor includes a plurality of resistors, and an integrator is connected to a common node of a first resistor and a second resistor among the plurality of resistors. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 상기 복수의 저항 중 제1 저항 값은 고정하고, 제2 저항값을 조절함에 따라 일정 출력전압을 획득하는 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.The first resistance value of the plurality of resistors is fixed, the current measuring device using a Rogowski sensor, characterized in that to obtain a constant output voltage by adjusting the second resistance value. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, The method according to claim 2 or 3, 상기 제2 저항의 저항값은 아래 수학식에 의해 결정되며, R1과 Z1은 고정된 값인 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.The resistance value of the second resistor is determined by the following equation, R1 and Z1 is a current measuring device using a Rogowski sensor, characterized in that the fixed value. 수학식Equation
Figure 112007068354973-pat00004
Figure 112007068354973-pat00004
 단, Vout는 적분기의 출력전압이고, Vin은 로고스키 센서의 출력전압이고, R1은 제1 저항값이고, R2는 제2 저항값이며, Z1은 제2 저항과 병렬로 연결된 적분기의 임피던스임. Where Vout is the output voltage of the integrator, Vin is the output voltage of the Rogowski sensor, R1 is the first resistance value, R2 is the second resistance value, and Z1 is the impedance of the integrator connected in parallel with the second resistor. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 전류 측정장치는 The current measuring device 상기 출력전압조절부의 출력전압에 따라 상기 미분된 전류를 적분하여 복원하는 적분기; 및 상기 적분기의 출력전류를 디지털 신호처리에 적합하도록 진폭을 조절하는 신호처리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.An integrator for integrating and restoring the differentiated current according to the output voltage of the output voltage adjusting unit; And a signal processor configured to adjust an amplitude of the output current of the integrator to be suitable for digital signal processing. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 출력전압조절부는 로고스키 센서와 함께 패키징되는 것을 특징으로 하는 로고스키 센서를 이용한 전류 측정장치.The output voltage control unit is a current measuring device using a Rogowski sensor, characterized in that is packaged together with the Rogowski sensor.
KR1020070095919A 2006-10-17 2007-09-20 Apparatus for measuring current using rogowski sensor KR100882727B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20060101067 2006-10-17
KR1020060101067 2006-10-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080034765A KR20080034765A (en) 2008-04-22
KR100882727B1 true KR100882727B1 (en) 2009-02-06

Family

ID=39574058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070095919A KR100882727B1 (en) 2006-10-17 2007-09-20 Apparatus for measuring current using rogowski sensor

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100882727B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10256804B2 (en) 2016-02-19 2019-04-09 Lsis Co., Ltd. Fault detector for anti-parallel thyristor
KR101984073B1 (en) 2018-06-15 2019-05-31 주식회사 엘피에스코리아 Impulse current measurement device using rogowski coil
KR102162207B1 (en) 2019-09-30 2020-10-07 동명대학교산학협력단 DC current measurement device employing rogowski coil

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101021242B1 (en) * 2009-07-22 2011-03-11 제이앤디전자(주) Apparatus for current measurement
KR101462139B1 (en) * 2013-09-02 2014-11-21 재단법인 포항산업과학연구원 Apparatus for monitoring breakage of electrode bar and Method for the same
KR101476819B1 (en) * 2013-10-28 2014-12-29 (주) 트랜스온 Current sensing device using rogowski coil
CN104569545A (en) * 2014-12-11 2015-04-29 许继集团有限公司 Wide-range measurement control circuit for Rogowski-coil-based current transformer
KR102295097B1 (en) * 2017-12-15 2021-08-31 한국전자기술연구원 Rogowski Coil and Power Current Transformer with Improved Linearity
AT521868A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-15 Egston System Electronics Eggenburg Gmbh SIGNAL PROCESSING CIRCUIT
US11422203B1 (en) * 2019-02-15 2022-08-23 Maxim Integrated Products, Inc. Current sensing line fault detector

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050014932A (en) * 2003-08-01 2005-02-21 한국전력공사 A new measurement equipment for the shieth currents of grounding power cables
KR20050091517A (en) * 2004-03-12 2005-09-15 엘에스전선 주식회사 Detecting device for overhead transmission line fault location
KR20050091519A (en) * 2004-03-12 2005-09-15 엘에스전선 주식회사 Detecting device for overhead transmission line fault location

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050014932A (en) * 2003-08-01 2005-02-21 한국전력공사 A new measurement equipment for the shieth currents of grounding power cables
KR20050091517A (en) * 2004-03-12 2005-09-15 엘에스전선 주식회사 Detecting device for overhead transmission line fault location
KR20050091519A (en) * 2004-03-12 2005-09-15 엘에스전선 주식회사 Detecting device for overhead transmission line fault location

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10256804B2 (en) 2016-02-19 2019-04-09 Lsis Co., Ltd. Fault detector for anti-parallel thyristor
KR101984073B1 (en) 2018-06-15 2019-05-31 주식회사 엘피에스코리아 Impulse current measurement device using rogowski coil
KR102162207B1 (en) 2019-09-30 2020-10-07 동명대학교산학협력단 DC current measurement device employing rogowski coil

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080034765A (en) 2008-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100882727B1 (en) Apparatus for measuring current using rogowski sensor
JP6304647B2 (en) Current detector
US10436821B2 (en) Apparatus for detecting AC components in a DC circuit and use of the apparatus
US7615989B2 (en) Method and apparatus for DC integrated current sensor
JP4245236B2 (en) Current detection circuit
Xie et al. Giant-magnetoresistance-based galvanically isolated voltage and current measurements
CN110546519B (en) Current measuring method and current measuring device
JP2008547155A (en) Device including circuit breaker with attached sensor unit
CN102298084A (en) Current sensor
EP3182141A1 (en) Compensation signal circuit for compensating magnetisation errors in current transformers
US8970224B2 (en) Circuit breaker and method for checking a Rogowski converter in a circuit breaker
CN108732414B (en) Current sensor and circuit breaker
CN113517122B (en) PCB type current transformer with correction function
EP2737324A1 (en) Current sensor
JP2005055300A (en) Electric current sensor
Liu et al. Offset error reduction in Open Loop Hall Effect current sensors powered with single voltage source
JP6298581B2 (en) Current detection device and substation equipment provided with the same
CN104849532B (en) Precise current sensor
JP2012233718A (en) Current detection device
Huang et al. Self-calibration method for coreless Hall effect current transformer
KR101021242B1 (en) Apparatus for current measurement
EP3116001A1 (en) Impedance-compensated current transformer
Ziegler et al. Investigation into static and dynamic performance of the copper trace current sense method
CN210982711U (en) Three-phase current detection circuit and electric energy metering chip
CN108732415B (en) AC sensor and circuit breaker

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121221

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131218

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150106

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170201

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180201

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190121

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200102

Year of fee payment: 12