KR101326730B1 - Calibration device for transformer monitoring module - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 AMI(Advacned Metering Infrastructure)용 데이터집중장치(DCU, Data Concentration Unit)에 포함되는 변압기 부하감시 모듈의 보정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기 부하감시 모듈의 측정 정밀도를 보장하기 위하여 오차를 보정하기 위한 변압기 감시모듈 보정장치에 관한 것이다.
To the present invention is to ensure the measurement accuracy of that, more specifically, the transformer load monitoring module according to the calibration apparatus of the transformer load monitoring module included in the data concentrator (DCU, Data Concentration Unit) for AMI (Advacned Metering Infrastructure) error It relates to a transformer monitoring module compensation device for correcting the.
연속신호인 전압과 전류는 전압 및 전류센서에 의해 검출되어 이산 신호열로 변환되는데 이때 소자의 특성 등에 기인한 신호 왜곡 등의 측정 오차가 발생한다. 전류검출은 션트(shunt) 저항, 변류기(CT: Current Transformer) 또는 hall 센서 등을 사용하는데 산업계에서는 절연특성이 우수한 변류기를 많이 사용한다.Voltage and current, which are continuous signals, are detected by the voltage and current sensors and converted into discrete signal strings. At this time, measurement errors such as signal distortion due to characteristics of the device occur. Current detection uses shunt resistors, current transformers (CTs) or hall sensors, and many current transformers with excellent insulation properties are used in industry.
이 중 변류기는 코일의 권선비를 이용하는 것으로 1,2차회로가 절연되는 장점이 있으나 위상오차가 발생하는 단점이 있다. 또한 물리적으로 변류기는 허용입력 전류를 넘어설 경우 포화상태에 이르고 히스테리시스가 발생하는 단점이 있다. 따라서 변류기를 사용할 때는 코일 성분 등에 의해 1차 입력전류와 검출된 2차 출력신호의 위상이 약간 틀어지는 것을 피할 수 없다. 이는 비선형적인 측정 오차를 발생시키므로 단순히 이득을 보정하는 것으로는 해결 할 수 없으며, 적절한 위상보정을 해야 고정밀도의 성능을 얻을 수 있다.Among the current transformers, the winding ratio of the coil is used to insulate the first and second circuits, but a phase error occurs. In addition, the current transformer has a disadvantage that the hysteresis occurs when the current exceeds the allowable input current saturation state. Therefore, when using a current transformer, it is inevitable that the phase of the primary input current and the detected secondary output signal are slightly distorted by the coil component or the like. This causes non-linear measurement error, so it cannot be solved simply by adjusting the gain, and high-precision performance can be obtained by proper phase correction.
데이터집중장치에 포함된 변압기 부하감시 기능은 각 상별 전류, 전압, 유효전력량, 무효전력량, 역률 등의 정보를 계측한 후 상위 서버시스템에 전송함으로써 실시간 변압기 감시진단 시스템의 역할을 수행한다. 이를 위해서는 데이터집중장치에서 측정하는 부하감시 정보에 대한 정밀도가 보장되어야 한다. 일례로 데이터집중장치 규격을 참고하면(GS-5895-0026), 전압(rms)에 있어 측정범위 85[V]~260[V], 측정정밀도 0.5% 이하를 유지하고 전류(rms)에 있어 측정범위 0[A]~760[A], 측정정밀도 1% 또는 1A 이하를 유지하도록 되어 있으며, 유효전력량 및 무효전력량은 CT(Current Transformer)형 저압 전자식전력량계와 동등 혹은 그 이상의 정밀도를 보장토록 규격화 되어 있다.The transformer load monitoring function included in the data concentrator performs the role of a real-time transformer monitoring diagnosis system by measuring information such as current, voltage, active power, reactive power, power factor, etc. for each phase and transmitting it to the upper server system. To this end, the accuracy of the load monitoring information measured by the data intensive system must be guaranteed. As an example, referring to the data concentrator specification (GS-5895-0026), the measurement range is 85 [V] to 260 [V] in voltage (rms), and the measurement accuracy is maintained at 0.5% or less and measured in current (rms). It is designed to maintain the range 0 [A] ~ 760 [A], measuring accuracy less than 1% or 1A, and the effective power and reactive power are standardized to ensure the accuracy equivalent to or higher than that of CT (Current Transformer) low voltage electronic meter. have.
이와 같은 데이터집중장치의 부하감시 정보에 대한 정밀도를 보장하기 위해서는 일반적인 전력량계에서와 같은 보정(calibration) 과정이 필수적으로 요구된다. 이를 위해서는 상기 규격서에 기재된 전압, 전류 측정범위 및 측정정밀도를 모두 만족시키는 교류 정전원(정전류, 정전압, 정주파수) 발생장치가 요구되나, 아직까지 국내외에 존재하지 않는 실정이다.In order to ensure the accuracy of the load monitoring information of such a data intensive device, a calibration process as in a general electricity meter is required. To this end, an AC electrostatic source (constant current, constant voltage, constant frequency) generator that satisfies all of the voltage, current measurement range, and measurement accuracy described in the above specification is required, but it does not exist at home or abroad.
이로 인해 현재는 그 대안으로, 상기 전류측정 범위를 데이터집중장치의 프로브 CT비로 나눈 후, 해당 전류를 CT 2차측에 인가하고 상기 전압측정 범위에 해당하는 전압은 직접 인가토록 설정하여 데이터집중장치를 보정하고 있다Therefore, as an alternative to the current, the current measurement range is divided by the probe CT ratio of the data concentrator, and then the current is applied to the CT secondary side, and the voltage corresponding to the voltage measurement range is set to be applied directly. I am correcting
그러나, 이 방법은 프로브 자체의 오차를 전혀 고려하지 않는 방식이기 때문에 정밀도 오차를 만족시킬 수 없다는 큰 문제점이 있다. 아울러, 상기 전류 및 전압을 데이터집중장치와 매번 직결한 후 보정하는 방식은 데이터집중장치를 양산하는데 있어 매우 번거로운 공정이 되기 때문에 그 생산성까지 매우 저하된다.
However, since this method does not consider the error of the probe itself at all, there is a big problem that precision error cannot be satisfied. In addition, since the current and voltage are directly connected to the data intensive device each time, the method of correcting the current intensive voltage is very troublesome in mass production of the data intensive device, and thus the productivity is very low.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 데이터집중장치에서 취득하는 변압기 부하감시 정보의 정밀도를 보장하기 위하여 프로브 오차를 고려한 보정을 수행할 수 있는 변압기 감시모듈 보정장치를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a transformer monitoring module correction apparatus capable of performing a correction in consideration of the probe error in order to ensure the accuracy of the transformer load monitoring information obtained from the data intensive device.
또한, 한 번의 오차 보정으로 복수개의 변압기 감시모듈의 오차를 보정함으로써 데이터집중장치의 양산성을 향상시킬 수 있는 변압기 감시모듈 보정장치를 제공하는데 있다.
In addition, to provide a transformer monitoring module correction device that can improve the mass productivity of the data intensive device by correcting the errors of the plurality of transformer monitoring module by one error correction.
본 발명의 일 양태에 따르면 AMI(Advanced Metering Infrastructure)용 데이터집중장치에 장착되어 변압기 부하감시 기능을 수행하는 프로브 및 변압기 감시모듈을 보정하기 위한 변압기 감시모듈 보정장치에 있어서, 상기 프로브 및 변압기 감시모듈이 장착되며, 상기 프로브는 전압원으로부터 전압을 인가받고 소정의 전압으로 변환하여 출력하는 전압변환부와 전류원으로부터 전류를 인가받고 권선수에 비례하는 전류를 출력하는 전류변환부를 포함하고, 상기 변압기 감시모듈은 상기 전압인가부의 출력전압 및 상기 전류변환부의 출력전류를 검출하고 상기 프로브의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행하는 변압기 감시모듈 보정장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a transformer monitoring module correction apparatus for calibrating a probe and a transformer monitoring module mounted on an AMI (Advanced Metering Infrastructure) data performing a transformer load monitoring function, the probe and transformer monitoring module Is mounted, the probe includes a voltage conversion unit for receiving a voltage from a voltage source and converting to a predetermined voltage and outputting a current and a current conversion unit for receiving a current from a current source and outputting a current proportional to the number of turns, the transformer monitoring module Provides a transformer monitoring module correction apparatus for detecting an output voltage of the voltage applying unit and an output current of the current converter and performing error correction using a correction value including error information of the probe.
상기 전류변환부는 변류기(CT, Current Transfomer)이며, 1차측은 상기 전류원으로부터 전류를 인가받고, 2차측은 상기 변압기 감시모듈로 전류를 출력할 수 있다.The current converter is a current transformer (CT), the primary side may receive a current from the current source, the secondary side may output the current to the transformer monitoring module.
상기 전류변환부의 권선수는 4 내지 7의 값을 가질 수 있다.The number of turns of the current converter may have a value of 4 to 7.
상기 변압기 감시모듈은 상기 프로브에서 출력한 상기 출력전압 및 출력전류를 이용하여 전류(rms), 전압(rms), 역률을 포함하는 변압기 부하감시 정보를 계산하고 유효 또는 무효 전력량에 비례하는 펄스 출력을 생성하는 미터엔진부; 및 상기 미터엔진부를 제어하고 전력량을 적산하는 계량부를 포함할 수 있다.The transformer monitoring module calculates transformer load monitoring information including current (rms), voltage (rms), and power factor by using the output voltage and output current output from the probe, and generates a pulse output proportional to an effective or reactive power amount. A meter engine unit to generate; And a metering unit controlling the meter engine unit and integrating the amount of power.
상기 미터엔진부는 상기 출력전압 및 출력전류를 디지털 값으로 변환하는 AFE(Analog Front End)회로 및 상기 디지털 값으로 변환된 출력전압 및 출력전류로부터 전류(rms), 전압(rms), 역률, 유효 및 무효전력량을 계산하며 이에 비례하는 펄스 출력을 생성하여 상기 계량부에 전달하는 CE(Compute Engine)로 구성될 수 있다.The meter engine unit includes an analog front end (AFE) circuit for converting the output voltage and the output current into a digital value and the output voltage and output current from the output voltage and the output current converted into the digital value. It may be composed of a CE (Compute Engine) for calculating the amount of reactive power and generates a pulse output proportional to the amount of reactive power and delivers it to the meter.
상기 계량부는 상기 CE에서 계산한 전류, 전압 및 역률을 저장하고, 상기 펄스 출력 값을 이용하여 유효 및 무효 전력량을 적산하며, 상기 프로브의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행하는 MCU(Micro-Controller Unit)와 상기 메모리 및 RTC(Real Time Clock)을 포함할 수 있다.The metering unit stores the current, voltage, and power factor calculated by the CE, integrates the effective and reactive power amounts using the pulse output value, and performs error correction using a correction value including error information of the probe. It may include a micro-controller unit (MCU), the memory and a real time clock (RTC).
상기 프로브를 고정하고 상기 전류변환부의 1차측에 상기 전류원이 권취될 수 있도록 하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.An interface unit may be further included to fix the probe and allow the current source to be wound on a primary side of the current converter.
상기 변압기 감시모듈의 입력단에 연결되며 상기 출력전압 및 출력전류의 급격한 변화를 방지하고, 외부로부터 유입되는 노이즈를 차단하기 위한 서지/노이즈 보호회로를 더 포함할 수 있다.It may further include a surge / noise protection circuit connected to the input terminal of the transformer monitoring module to prevent a sudden change in the output voltage and output current, and to block the noise flowing from the outside.
상기 변압기 감시 모듈 및 프로브는 탈착 가능할 수 있다.
The transformer monitoring module and the probe may be removable.
본 발명인 변압기 감시모듈 보정장치는 데이터집중장치 규격에 제시된 변압기 부하감시 계측정보의 정밀도를 보장하기 위하여 프로브 오차를 고려한 보정을 수행할 수 있다.The inventors of the transformer monitoring module correction apparatus of the present invention can perform the correction considering the probe error in order to ensure the accuracy of the transformer load monitoring measurement information presented in the data concentrator standard.
또한, 한 번의 오차 보정으로 복수개의 전자식 전력량계 보정장치의 오차를 보정함으로써 데이터집중장치의 양산성을 향상시킬 수 있다.
In addition, the mass productivity of the data intensive device can be improved by correcting the errors of the plurality of electronic wattmeter correction devices with one error correction.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전류변환부의 회로도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈의 구성도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치와 오차 시험대의 결선도, 및
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치와 오차 시험대의 결선도이다.1 is a block diagram of a transformer monitoring module correction device according to an embodiment of the present invention,
2 is a circuit diagram of a current converter according to an embodiment of the present invention;
3 is a configuration diagram of a transformer monitoring module according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a connection diagram of the transformer monitoring module correction device and the error test bench according to an embodiment of the present invention, and
5 is a connection diagram of a transformer monitoring module correcting apparatus and an error test bench according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치(100)의 구성도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치(100)는 전압원으로부터 전압을 인가받고 소정의 전압으로 변환하여 출력하는 전압변환부와 전류원으로부터 전류를 인가받고 권선수에 비례하는 전류를 출력하는 전류변환부를 포함하는 프로브(10), 전압인가부의 출력전압 및 전류변환부의 출력전류를 검출하고 보정용 단말장치(300)의 보정 명령으로 오차 보정을 수행하는 변압기 감시모듈(40)을 포함한다.1 is a block diagram of a transformer monitoring
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈(40)의 구성도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈(40)은 출력전압 및 출력전류를 디지털 값으로 변환하는 AFE회로(42)(Analog Front End) 및 디지털 값으로 변환된 출력전압과 출력전류로부터 전류, 전압, 역률, 유효 및 무효전력량을 계산하며 이에 비례하는 펄스 출력을 생성시킴과 동시에 그 결과를 상기 계량부(45)에 전달하는 CE(43)(Compute Engine), 펄스 출력 값을 이용하여 유효 및 무효 전력량을 적산하고, 프로브(10)의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행하는 MCU(46)(Micro Control Unit)와 메모리(47) 및 RTC(48)(Real Time Clock)를 포함한다.3 is a block diagram of a
전압변환부는 3상의 경우 각상에 대하여 동일한 회로가 사용되며 구성 방식에 따라 저항분압 방식과 절연트랜스 방식으로 구분될 수 있다.In the three-phase voltage converter, the same circuit is used for each phase, and may be classified into a resistive voltage divider and an isolation transformer according to a configuration.
저항분압 방식의 경우 전압원으로부터 인가된 전압은 저항 분압회로의 저항비에 따라 분압된 출력 전압을 얻게 되고, 여기서 얻어진 출력 전압이 AFE회로(42)로 인가되어 전류신호와 함께 전력을 계산하는데 사용된다. 이 방식은 AFE회로(42)입력에 적합한 전압신호로 변환하기 위하여 널리 사용하는 방식이며 저항의 선형특성이 우수하여 신호의 왜곡이나 위상 오차가 적어 간단한 회로 구성으로 적합한 신호 변환 특성을 얻을 수 있다.In the case of the resistance divider method, the voltage applied from the voltage source obtains the divided output voltage according to the resistance ratio of the resistance divider circuit, and the obtained output voltage is applied to the
절연트랜스 방식은 고전압에 직접 연결되는 1차측과 2차측 회로 간에 절연 트랜스를 사용하여 1-2차 권선비를 조절하여 원하는 신호로 변환하므로 외부의 노이즈 및 서지를 차단하기 용이하다.Insulated transformer system uses isolation transformer between primary side and secondary side circuit which is directly connected to high voltage to control desired 1 ~ 2 turns and converts into desired signal, so it is easy to block external noise and surge.
전류변환부는 전류원으로부터 인가되는 전류를 권선수에 비례한 전류값으로 변환하여 출력할 수 있다. 전류변환부는 도 2에서 보는 바와 같이 변류기 일 수 있으며, 전류원으로부터 입력 전류(I1)을 인가받고, 권선수 N에 반비례하는 출력전류 (I2)를 출력할 수 있다. 출력전류(I2)는 병렬연결된 저항 R의 양단전압을 측정하여 검출할 수 있다. 전류변환부의 저항 R 양단전압은 AFE회로(42)에 인가되어 전력을 계산하기 위한 전류신호로 사용된다. 전압변환부의 분압저항과 전류변환부의 권선수는 전력량계에서 측정하고자 하는 전압값 및 전류값의 범위에 따라 달리할 수 있다. 예를 들면, 변압기의 부하 감시 기능을 수행하는 데이터집중장치의 경우 전압 측정범위는85~260[V]이고, 전류 측정범위는 0~760[A]로 규격화 되어 있다. 따라서, 데이터집중장치가 상기 규격화된 전압 및 전류 측정범위 내에서 측정 오차가 어느 정도인지 산출하고, 이를 통하여 오차 보정 기능을 수행하기 위하여서는 측정범위 및 정밀도를 만족하는 전압 및 전류를 출력할 수 있는 전압원 및 전류원이 연결되어야 한다. 그러나 전류원의 경우, 상기 정밀도를 시험할 수 있는 장비의 최대 출력 전류가 약 200[A] 정도이므로 전류변환부의 입력측 권선수를 4 내지 7로 함으로써 상기 규격화된 전류 측정범위를 만족할 수 있도록 조절할 수 있다. 전압원의 경우 상기 규격화된 전압 측정범위를 만족하는 전압을 출력할 수 있으므로 입력 전압을 그대로 출력할 수 있도록 회로를 구성함이 바람직하다.The current converter may convert the current applied from the current source into a current value proportional to the number of turns and output the current value. As shown in FIG. 2, the current converter may be a current transformer and may receive an input current I1 from a current source and output an output current I2 inversely proportional to the number of turns N. FIG. The output current I2 can be detected by measuring the voltage across the resistor R connected in parallel. The voltage across the resistor R of the current converter is applied to the
인터페이스부(20)는 각 상의 프로브(10)를 고정하고, 전류원이 전류변환부의 입력측에 권취될 수 있도록 한다. 또한, 인터페이스부(20)는 프로브(10)의 출력단을 고정시켜 서지/노이즈 보호회로(30) 또는 변압기 감시모듈(40)에 안정적으로 연결될 수 있도록 한다.The
서지/노이즈 보호회로(30)는 변압기 감시모듈(40)로 유입되는 서지 전압 또는 전류를 차단하고, 외부로부터의 노이즈 유입을 억제할 수 있다. 서지/노이즈 보호회로(30)는 예를 들면 필름 캐패시터와 과전압 보호소자(Varistor)를 조합한 회로로 구성될 수 있으며, 데이터집중장치의 변압기 보호감시 기능을 수행하기 위한 경우에는 데이터집중장치의 메인보드에 설치되어 있는 소자 및 회로와 동일하게 구성할 수 있다.The surge /
변압기 감시모듈(40)은 크게 프로브(10)에서 출력한 출력전압 및 출력전류를 이용하여 전류, 전압, 역률 등의 부하감시 정보를 계산하고 유효 및 무효 전력량에 비례하는 펄스 출력을 발생시키는 미터엔진부(41)와 상기 미터엔진부를 제어하고 전력량을 적산하는 계량부(45)를 포함한다.The
미터엔진부(41)는 출력전압 및 출력전류를 디지털 값으로 변환하는 AFE회로(42)(Analog Front End) 및 디지털 값으로 변환된 출력전압 및 출력전류로부터 전류, 전압, 역률, 유효 및 무효전력량을 계산하며 이에 비례하는 펄스 출력을 생성함과 동시에 그 결과를 계량부(45)에 전달하는 CE(43)(Compute Engine)로 구성된다.The
AFE회로(42)는 전압변환부 및 전류변환부를 거쳐 일정한 비율로 감쇄된 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하여 디지털 소프트웨어 방식에 의한 전력계측 및 승산을 할 수 있다. AFE회로(42)는 신호변환시의 레퍼런스(Vref)전압에 따라 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있으며 변환하고자 하는 신호의 특성에 따라 레퍼런스 전압을 달리 설정할 수 있다. AFE회로(42)는 전력량계의 특성에 큰 영향을 미치는 부분으로 회로설계 및 부품배치에 세심한 고려가 있어야 하며, 신호변환시의 레퍼런스(Vref)전압의 안정도에 따라 특성이 크게 변할 수 있으므로 안정된 레퍼런스 전압을 공급함이 바람직하다.The
CE(43)(Compute Engine)는AFE회로(42)에서 디지털로 변환된 전압 및 전류신호로부터 전류, 전압, 역률, 유효 및 무효 전력량을 계산하며 이에 비례하는 펄스 출력을 생성시킴과 동시에 그 계측 결과를 직렬 또는 병렬통신 인터페이스를 통하여 계량부(45)에 전달할 수 있다.The CE 43 (Compute Engine) calculates the current, voltage, power factor, effective and reactive power amount from the voltage and current signal digitally converted in the
미터엔진부(41)는 고성능 DSP(Digital Signal Processor) 기반의 하드웨어에 계측알고리즘 및 필요기능을 소프트웨어로 구현하여 사용하므로 하드웨어의 변경 없이 AFE회로(42) 및 CE(43)가 수행하는 다양한 기능을 구현하기가 용이 하다. 또한, 미터엔진부는 전력량계 전용 칩을 이용하여 구성할 수도 있다.The
계량부(45)는 계측된 전력정보를 저장하거나 연속적으로 적산하는 기능을 수행하며, 회로 구성은 MCU(46)와 메모리(47) 및 시간동기를 위한 RTC(48)회로로 구분할 수 있다.The
MCU(46)는 변압기 감시모듈의 전체적인 동작을 관리하고 미터엔진부(41)에서 계측된 각종 전력정보를 수신하여 유효/무효 전력량, 최대수요전력, 시간대별 구분계량, 역률 등을 포함하는 계량데이터를 생성하고 프로그램 메모리(47)에 미리 설정된 프로그램 내용에 따라 동작한다.The
또한, MCU(46)는 프로브(10)의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행할 수 있는데 도 4에서 설명하기로 한다.In addition, the
메모리(47)는 시간대별 요금적용을 위한 프로그램 및 계량데이터를 보관하며, 비휘발성 메모리(47) 혹은 SRAM에 배터리를 부착하여 정전 시에도 데이터를 보존할 수 있다. 메모리(47)는 바람직하게는 정전시에 배터리에 의존하지 않고, 데이터 보존 특성이 우수하며 무제한 메모리(47) 읽기/쓰기가 가능한 FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)으로 구성될 수 있다.The
RTC(48)(Real Time Clock)는 계기의 동작시 필요한 시간 날짜 등의 데이터 유지와 시간대별 계량스케쥴 관리, 요금주기(billing period)의 변화, 불규칙 공휴일의 적용, 윤년의 계산 등을 위한 기준 시간을 생성함으로써 전력량계의 시간동기화를 수행한다.RTC 48 (Real Time Clock) is a reference time for maintaining data such as time required for the operation of the instrument, managing the weighing schedule according to time zone, changing billing period, applying irregular holidays, calculating leap year, etc. Time synchronization of the electricity meter is performed by generating.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치와 오차 시험대간의 결선도이다.Figure 4 is a connection diagram between the transformer monitoring module correction device and the error test bench according to an embodiment of the present invention.
오차 시험대는 전압원 및 전류원을 포함하는 전력량계 시험장비(200)와 보정용 단말장치(300)를 포함한다.The error test bench includes a power
전압원의 출력 용량은 1,000[VA], 2,000[VA], 4,000[VA] 등이 있으며 형태는 19인치 랙에 장착 가능한 구조이다. 전압원은 가변되는 전압을 발생시키고 트랜스포머가 결합되어 있지 않다. 출력전압은 진폭, 위상각 그리고 신호 왜곡에 대하여 내부의 피드백 루프와 디지털 제어 루프에 의해서 안정화 되어 있다. 하모닉(harmonics)과 리플(ripple)제어는 기본 파형에 부가될 수 있으며, 내부의 보호회로는 과부하, 출력개방, 주전원 차단 그리고 피드백 전류로부터 전원을 보호한다. 소스의 제어는 광시리얼 인터페이스를 통하여 이루어지며, 링 버스 시스템과 동기화 신호 인터페이스는 다상시스템에 여러 개의 소스 연결을 가능하게 한다. 출력전압은 30 ∼ 300 [V]까지 공급 가능하며 분해능은 0.01[%]임이 바람직하다.The output capacity of the voltage source is 1,000 [VA], 2,000 [VA], 4,000 [VA], etc., and it can be mounted in a 19-inch rack. The voltage source produces a varying voltage and no transformer is coupled. The output voltage is stabilized by internal feedback loops and digital control loops for amplitude, phase angle and signal distortion. Harmonics and ripple control can be added to the basic waveform, and internal protection circuitry protects the power supply from overload, open output, mains disconnect and feedback current. Source control is achieved via the optical serial interface, and the ring bus system and synchronization signal interface allow multiple source connections to a multiphase system. The output voltage can be supplied from 30 to 300 [V], and the resolution is preferably 0.01 [%].
전류원의 출력 용량은 1,000[VA], 2,000[VA] 등이 있으며 형태는 19인치 랙에 장착 가능한 구조이다. 전류원은 가변되는 전류를 발생시키고 트랜스포머가 결합되어 있지 않다. 출력전류는 진폭, 위상각 그리고 신호 왜곡에 대하여 내부의 피드백 루프와 디지털 제어 루프에 의해서 안정화 되어있다. 하모닉은 기본 파형에 부가될 수 있으며, 내부의 보호회로는 과부하, 출력개방, 주전원 차단 그리고 에너지 복구로부터 전원을 보호한다. 출력 전류는 1 [mA] ∼ 200 [A]까지 공급 가능하며 분해능은 0.01[%]임이 바람직하다.The output capacity of the current source is 1,000 [VA], 2,000 [VA], etc., and it is a structure that can be mounted in a 19-inch rack. The current source generates a varying current and the transformer is not coupled. The output current is stabilized by internal feedback loops and digital control loops for amplitude, phase angle and signal distortion. Harmonics can be added to the basic waveforms, and internal protection circuitry protects the power supply from overload, open output, mains shutdown and energy recovery. The output current can be supplied from 1 [mA] to 200 [A], and the resolution is preferably 0.01 [%].
보정용 단말장치(300)는 오차 시험대에 연결된 변압기 감시모듈 보정장치(100)의 오차 보정을 실행하기 위한 명령을 입력하거나 각종 동작상태를 모니터링한다.The
변압기 감시모듈(40)의 MCU(46)는 보정용 단말장치(300)로부터 수신한 보정 명령으로부터 변압기 감시모듈에 대한 오차 보정을 시작한다. 오차 보정에 대한 알고리즘은 예를들면, 보정값을 계산하기 위해 전압측정과 함께 2개 이상의 위상각에서 전력량을 측정한 데이터를 이용할 수 있으며, 계기의 양방향 계량을 고려한 정밀보정 값을 계산하기 위해 각 상의 전압-전류 위상각을 0˚, 60˚, 180˚, 300˚에서 측정된 전력량 오차를 이용하여 보정값을 계산할 수 있다.The
상기 보정이 완료된 후, 해당 보정값에 대한 정보는 변압기 감시모듈의 메모리(47)에 저장되어, 이후 해당 모듈에 대하여 지속적으로 보정이 이루어질 수 있도록 한다.After the correction is completed, the information on the correction value is stored in the
이와 같이 정전원을 이용하여 전력량계를 보정하는 방식을 Accurate Source Method라 하는데, 본 발명의 일실시예에서는 이를 이용하여 전력량계의 오차를 보정할 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 본 발명의 본질에서 벗어나는 것이므로 생략하기로 한다.As described above, a method of calibrating a wattmeter using an electrostatic source is called an Accurate Source Method. In an embodiment of the present invention, an error of the wattmeter can be corrected using the same. It will be omitted.
다만, 본 발명의 일실시예에서는 전류원을 전류변환부의 1차측에 인가하고, 측정하고자 하는 전류 범위를 권선수에 비례하여 조정함으로써 변압기 감시모듈은 전류변환부 자체, 즉 프로브(10) 자체의 오차를 고려하여 보정값을 생성할 수 있다. 따라서, 변압기 감시모듈(40)의 MCU(46)는 보정값을 이용하여 프로브(10) 자체의 오차가 반영된 오차 보정을 수행할 수 있다.However, in one embodiment of the present invention by applying a current source to the primary side of the current converter, and adjusts the current range to be measured in proportion to the number of windings, the transformer monitoring module is the error of the current converter itself, that is, the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기 감시모듈 보정장치와 오차 시험대간의 결선도이다.5 is a connection diagram between the transformer monitoring module correction device and the error test bench according to another embodiment of the present invention.
복수개의 변압기 감시모듈 보정장치(100)가 오차시험대에 각각 장착될 수 있으며, 각각의 변압기 감시모듈 보정장치(100)의 변압기 감시모듈(40) 및 프로브(10)는 하나의 세트로 간주되어 오차 보정이 수행될 수 있다. 오차 보정이 완료된 변압기 감시모듈(40) 및 프로브(10)는 변압기 감시모듈 보정장치 (100)로부터 탈거되며, 새로운 변압기 감시모듈(40)과 프로브(10)가 장착되어 오차 보정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 1회의 오차 보정 수행으로 복수개의 변압기 감시모듈(40)에 대한 오차 보정이 수행될 수 있으며, 변압기 감시모듈(40)과 프로브(10)가 탈거 가능하게 설계되어 있으므로, 오차 보정 수행시마다 결선을 해야 하는 과정을 생략할 수 있다.
A plurality of transformer monitoring
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.As used in this embodiment, the term " portion " refers to a hardware component such as software or an FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that
10: 프로브
20: 인터페이스부
30: 서지/노이즈 보호회로
40: 변압기 감시모듈
41: 미터엔진부
42: AFE (Analog Front End)회로
43: CE (Compute Engine)
45: 계량부
46: MCU (Micro Control Unit)
47: 메모리
48: RTC (Real Time Clock)
100: 전자식 전력량계 보정장치
200: 전력량계 시험장비
300: 보정용 단말장치10: Probe
20: interface unit
30: Surge / noise protection circuit
40: transformer monitoring module
41: meter engine
42: AFE (Analog Front End) Circuit
43: CE (Compute Engine)
45: metering unit
46: microcontrol unit (MCU)
47: memory
48: RTC (Real Time Clock)
100: electronic wattmeter correction device
200: power meter test equipment
300: terminal device for correction
Claims (9)
상기 프로브 및 변압기 감시모듈이 장착되며,
상기 프로브는 전압원으로부터 전압을 인가받고 소정의 전압으로 변환하여 출력하는 전압변환부와 전류원으로부터 전류를 인가받고 권선수에 비례하는 전류를 출력하는 전류변환부를 포함하고,
상기 변압기 감시모듈은 상기 전압변환부의 출력전압 및 상기 전류변환부의 출력전류를 검출하고 상기 프로브의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행하는 변압기 감시모듈 보정장치.
In the transformer monitoring module correction device for calibrating the probe and transformer monitoring module mounted on the data concentration device for AMI (Advanced Metering Infrasturcture) to perform the transformer load monitoring function,
The probe and transformer monitoring module is mounted,
The probe includes a voltage converter that receives a voltage from a voltage source and converts the voltage into a predetermined voltage and outputs a current that is applied from a current source and outputs a current proportional to the number of turns,
The transformer monitoring module detects an output voltage of the voltage converter and an output current of the current converter, and performs an error correction using a correction value including error information of the probe.
상기 전류변환부는 변류기(CT, Current Transfomer)이며, 1차측은 상기 전류원으로부터 전류를 인가받고, 2차측은 상기 변압기 감시모듈로 전류를 출력하는 변압기 감시모듈 보정장치.
The method of claim 1,
The current transformer is a current transformer (CT, Current Transfomer), the transformer is applied to the transformer monitoring module module for outputting the current to the transformer monitoring module, the secondary side is the current source.
상기 전류변환부의 권선수는 4 내지 7의 값을 갖는 변압기 감시모듈 보정장치.
3. The method of claim 2,
The number of windings of the current converter is transformer monitoring module correction device having a value of 4 to 7.
상기 프로브에서 출력한 상기 출력전압 및 출력전류를 이용하여 전류, 전압 및 역률값을 계산하고 유효 및 무효전력량에 비례하는 펄스 출력을 생성하는 미터엔진부; 및
상기 미터엔진부를 제어하고 전력량을 적산하는 계량부를 포함하는 변압기 감시모듈 보정장치.
The method of claim 1, wherein the transformer monitoring module
A meter engine unit configured to calculate a current, a voltage, and a power factor using the output voltage and the output current output from the probe and to generate a pulse output proportional to an effective and reactive power amount; And
Transformer monitoring module correction device including a metering unit for controlling the meter engine unit and integrating the amount of power.
상기 출력전압 및 출력전류를 디지털 값으로 변환하는 AFE(Analog Front End)회로 및 상기 디지털 값으로 변환된 출력전압 및 출력전류로부터 전류, 전압, 역률값을 계산하고 유효 및 무효전력량에 비례하는 펄스 출력을 생성하여 상기 계량부에 전달하는 CE(Compute Engine)로 구성되는 변압기 감시모듈 보정장치.
The method of claim 4, wherein the meter engine unit
AFE (Analog Front End) circuit for converting the output voltage and the output current into a digital value and a pulse output that calculates the current, voltage, power factor value from the output voltage and output current converted into the digital value and is proportional to the amount of effective and reactive power Transformer monitoring module correction device composed of a CE (Compute Engine) to generate and deliver to the metering unit.
상기 CE에서 계산한 전류, 전압, 역률값을 저장하고 상기 펄스 출력 값을 이용하여 유효 및 무효 전력량을 적산하며, 상기 프로브의 오차 정보를 포함하는 보정값을 이용하여 오차 보정을 수행하는 MCU(Micro Control Unit)와 메모리 및 RTC(Real Time Clock)를 포함하는 변압기 감시모듈 보정장치.
The method of claim 5, wherein the metering unit
MCU (Micro for storing current, voltage, and power factor values calculated by CE, integrating effective and reactive power amounts using the pulse output value, and performing error correction using a correction value including error information of the probe. Transformer supervisory module compensator including control unit and memory and real time clock.
상기 프로브를 고정하고 상기 전류변환부의 1차측에 상기 전류원이 권취될 수 있도록 하는 인터페이스부를 더 포함하는 변압기 감시모듈 보정장치.
3. The method of claim 2,
Fixing the probe and the transformer monitoring module correction device further comprises an interface unit for allowing the current source to be wound on the primary side of the current converter.
상기 변압기 감시모듈의 입력단에 연결되며 상기 출력전압 및 출력전류의 급격한 변화를 방지하고, 외부로부터 유입되는 노이즈를 차단하기 위한 서지/노이즈 보호회로를 더 포함하는 변압기 감시모듈 보정장치.
3. The method of claim 2,
And a surge / noise protection circuit connected to an input terminal of the transformer monitoring module to prevent a sudden change in the output voltage and the output current and to block noise introduced from the outside.
상기 변압기 감시모듈 및 프로브는 탈착 가능한 변압기 감시모듈 보정장치.The method of claim 1,
The transformer monitoring module and the probe is removable transformer monitoring module correction device.
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