KR101918189B1 - Device and method for measuring electric power - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device for measuring electric power and, more specifically, to a device for measuring electric power and a method thereof capable of measuring active and reactive power actually used in a branch line, synchronizing a phase of an incoming voltage or current signal, and measuring accurate electric power even in the presence of distortion. By the device for measuring electric power and a device thereof according to an embodiment of the present invention, by using a zero-crossing detection signal of an incoming signal, accurate measurement on active and reactive power is possible by solving the phase difference problem when transmitting a measurement voltage, an analog signal value of a current, or a digital signal value, and the device has strong resistance against external noise by using a virtual voltage when instantaneous deformation or distortion of a voltage waveform occurs.

Description

전력 계측 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR MEASURING ELECTRIC POWER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power measuring apparatus,

본 발명은 전력 계측 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지선에서 실제 사용되는 유효 전력과 무효 전력을 측정하되, 인입되는 전압 또는 전류 신호의 위상을 동기화 하고 왜곡이 있는 경우에도 정확한 전력 계측이 가능하도록 한 전력 계측 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a power measuring apparatus, and more particularly, to a power measuring apparatus that measures active power and reactive power actually used in a branch line, synchronizes a phase of an incoming voltage or current signal, And more particularly, to a power measurement apparatus and method.

배전반 또는 분전반은 건물 등의 옥내 배선에 있어서 외부로부터 공급되는 전력을 배분하여 옥내의 각 요소로 공급함과 동시에 전력 공급을 개폐하기 위해 사용되는 장치이다. 이러한, 배전반이나 분전반에서 주선은 메인 배선용 차단기(Molded Case Circuit Breaker; MCCB)를 통해서 복수 개의 지선으로 분기되며, 각 지선에 설치된 서브 배선용 차단기를 통해 다시 각 지선의 부하로 전력이 공급된다. 이 때, 주선과 지선에는 각각 사용 전력을 계측하기 위한 계측 장치가 필요한데, 종래에는 전력의 계측을 위해서 각 계측 장치마다 전압과 전류를 모두 검출하고 전압과 전류를 곱해서 유효 전력을 계산하였다. An electric distribution board or a distribution board is a device used to distribute electric power supplied from outside in indoor wiring such as a building and supply it to each element in the house and to open and close the electric power supply. In this case, in the case of the distribution board or distribution board, the main line is branched to a plurality of branch lines through a molded case circuit breaker (MCCB), and power is supplied to the load of each branch line again through the sub- In this case, a measuring device for measuring the used electric power is required for the main line and the branch line, respectively. Conventionally, both the voltage and the current are detected for each measuring device and the active power is calculated by multiplying the voltage and the current.

이러한 전력 계측을 위한 사전 단계로서 전압과 전류의 검출이 필요한데, 일반적으로 변압기(Potential Transformer; PT)와 변류기(Current Transformer; CT)를 사용하여 전압과 전류를 측정하게 된다. 변류기를 사용하는 방법은 전자기 유도 현상을 이용하는 것으로서, 비교적 정밀도 확보가 용이하나, 전류의 크기가 커지면 변류기가 포화되는 문제가 있고, 대전류의 경우에는 무게가 무거우며, 설치 공간을 많이 차지하게 된다. As a preliminary step for such power measurement, it is necessary to detect voltage and current. Generally, voltage and current are measured using a potential transformer (PT) and a current transformer (CT). The method using a current transformer uses electromagnetic induction phenomenon, and it is easy to ensure relatively high accuracy. However, when the current is large, the current transformer is saturated. In the case of a large current, the weight is heavy.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 각 지선에는 변류기만 설치하고 주선에서 지선의 전력 계측을 위한 장비를 모두 구성하여, 지선에서 측정된 전류 정보를 주선에서 전달받아 전력 계측을 하는 기술이 도입되었다. 그러나, 이러한 경우에 주선에 구비되는 계측 장비에 성능이 우수한 아날로그 디지털 변환기(Analog Digital Converter: ADC)와 연산 성능이 우수한 프로세서를 필요로 하기 때문에 기술적 난이도가 높아지고 비용이 증가하는 문제점이 있었다.In order to solve these problems, a technique of installing only a current transformer in each branch line, constructing all equipment for power measurement of the branch line at the main line, and receiving the current information measured from the branch line and measuring the power. However, in such a case, the measuring equipment provided in the main line requires an analog digital converter (ADC) with excellent performance and a processor with excellent calculation performance, which increases the technical difficulty and increases the cost.

이를 개선하기 위해서, 등록특허공보 제10-1012271호 (효율성 및 간결성을 증대시키는 다중선로 전력 계측 시스템)와, 등록특허공보 제10-1469448호 (효율성 및 간결성을 증대시키는 다중선로 전력 계측 시스템)에서는 주선에 구비되는 전압 계측기에서 계측된 전압값을 RS-485 통신으로 수신하고, 지선에 설치된 각 전류 계측기에서 계측된 전류를 이용하여 전력량을 계산하되, 전압값과 전류값의 생성 시점을 동기화하는 기술을 개시하였다. 그러나, 상기 종래 기술은 양방향 통신에 의한 실시간 계측을 수행하지 못하였기 때문에 전압 및 전류의 검출시점과 전력량 계측시점의 차이(즉 지연에 의한 차이)로 인해 전력량 계측 과정에서 오차 및 위상차가 발생하거나, 위상을 반영하지 않고 유효 전력만 계산하기도 하였다. 또한, 등록특허공보 제 10-1687537 호 (다중선로 전력량 계측장치 및 그 방법)는 지선에 전류계측 모듈을 구비하고, 주선에 위치한 전력계측 게이트웨이로부터 아날로그 전압값을 전달받아 전압위상을 계측하고 이를 이용하여 전력량을 계산하는 방법을 개시하였다. 그러나, 이러한 종래기술의 경우에도 주기적으로 주선의 전압값을 전달받아 전압위상을 계측하는데 시간적인 지연이 발생할 수 있고, 정확한 전압위상을 계측하기 위한 방법이 제시되지 않았으며, 주선의 아날로그 전압값을 전달하는 과정에서 일부 구간에 왜곡이 발생하는 경우에 전력 계측의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.To improve this, Patent Document 10-1012271 (multi-line power measurement system for increasing efficiency and simplicity) and Registered Patent Publication No. 10-1469448 (multi-line power measurement system for increasing efficiency and simplicity) A technique of receiving a voltage value measured by a voltage meter provided on a main line by RS-485 communication and calculating the amount of power by using the current measured by each current meter provided on a branch line, and synchronizing the generation time of the voltage value and the current value Lt; / RTI > However, since the prior art fails to perform real-time measurement by bidirectional communication, errors and phase differences occur in the process of measuring the amount of electric power due to the difference between the detection time of the voltage and current and the time of measuring the amount of electric power (i.e., Only the effective power is calculated without reflecting the phase. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1687537 (multi-line power meter and method thereof) has a current measuring module on a branch line, receives an analog voltage value from a power measuring gateway located on a main line, measures a voltage phase, Thereby calculating a power amount. However, even in such a conventional technique, a time delay may occur in measuring the voltage phase by receiving the voltage value of the main line periodically, and there is no method for measuring the accurate voltage phase. There is a problem that the accuracy of the power measurement is deteriorated when distortion occurs in a certain section in the course of transmission.

등록특허공보 제 10-1012271 호 (2011.02.07)Patent Registration No. 10-1012271 (Feb. 등록특허공보 제 10-1469448 호 (2014.12.08)Patent Registration No. 10-1469448 (Aug. 2014) 등록특허공보 제 10-1687537 호 (2017.01.20)Patent Registration No. 10-1687537 (2017.01.20)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주선 전압에 동기화된 가상 전압을 이용함으로써 효율적이고 정확한 전력량을 계측할 수 있는 전력 계측 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power measuring apparatus and method capable of measuring an efficient and accurate amount of power by using a virtual voltage synchronized with a main line voltage.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 전력 계측 장치는 상기 주선에 설치되어 주선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 주선 계측기와, 상기 지선에 설치되며, 상기 주선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 이용하여 생성한 가상 전압과 지선에서 측정된 전류를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 지선 계측기를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, a power measuring apparatus of the present invention comprises: a main line meter for generating a ground level detection signal from a voltage signal installed on a main line and leading to a main line; And a branch line meter for calculating the power of the branch line by using the virtual voltage generated by using the detected ground potential detection signal and the current measured from the branch line.

상기 영전위 검출 신호는 주선에 인입되는 전압 신호의 극성이 변경되는 영전위에서 발생하는 신호로서, 상기 주선에 인입되는 전압 신호와 동일한 주파수 및 위상을 가지는 구형파일 수 있다.The zero-current detection signal may be a spherical file having the same frequency and phase as the voltage signal input to the main line.

상기 주선 계측기는 상기 주선의 전압을 측정하기 위한 전압 측정부와, 상기 주선의 전류를 측정하기 위한 전류 측정부와, 상기 전압 측정부 및 전류 측정부의 측정 결과를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함할 수 있다.The main line measuring apparatus includes a voltage measuring unit for measuring the voltage of the main line, a current measuring unit for measuring the current of the main line, and a power calculating unit for calculating the power of the main line by using the measurement results of the voltage measuring unit and the current measuring unit. And a calculation unit.

상기 전류 측정부는 변류기 또는 로고스키 코일로 이루어질 수 있다.The current measuring unit may be a current transformer or a Rogowski coil.

상기 전력 계산부는 상기 영전위 검출 신호로부터 주선에 인입되는 전압 및 전류의 위상차를 반영하여, 유효 전력, 무효 전력, 또는 피상 전력을 계산할 수 있다.The power calculator may calculate the active power, the reactive power, or the apparent power by reflecting the phase difference between the voltage and the current drawn into the main line from the electromotive force detection signal.

상기 주선 계측기는 계산된 전력값을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.The coarse measuring instrument may further include a display unit for displaying the calculated power value.

상기 주선 계측기는 상기 영전위 검출 신호를 상기 지선 계측기로 송신하는 송신부를 포함할 수 있다.And the coarse measuring instrument may include a transmitter for transmitting the geomagnetic detection signal to the ground wire measuring instrument.

상기 송신부는 RS-485, RS-232, 및 RS-422 통신 방식 중 하나의 유선 통신 모듈로 이루어질 수 있다.The transmitter may be a wired communication module of one of RS-485, RS-232, and RS-422 communication methods.

상기 송신부는 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(ZigBee), MST(Magnetic Secure Transmission), 비콘(Beacon), 이더넷(Ethernet) 또는 와이파이(WiFi) 중 하나의 무선 통신 모듈로 이루어질 수 있다.The transmitter may be a wireless communication module such as Bluetooth, Near Field Communication (NFC), ZigBee, Magnetic Secure Transmission (MST), Beacon, Ethernet or WiFi have.

상기 주선 계측기는 상기 영전위 검출 신호로부터 상기 주선에 인입되는 전압과 동일한 피크값의 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부를 더 포함할 수 있다.The coarse measuring instrument may further include a virtual voltage generator for generating a virtual voltage having the same peak value as the voltage drawn to the main line from the zero potential detection signal.

상기 전력 계산부는 상기 가상 전압으로부터 주선에 인입되는 전압 및 전류의 위상차를 반영하여, 유효 전력, 무효 전력, 또는 피상 전력을 계산할 수 있다.The power calculation unit may calculate the active power, the reactive power, or the apparent power by reflecting the phase difference between the voltage and the current drawn into the main line from the virtual voltage.

상기 지선 계측기는 상기 지선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 상기 영전위 검출 신호로부터 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부와, 상기 변류기의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함할 수 있다.The branch line measuring device includes a current transformer for measuring the current of the branch line, a virtual voltage generator for generating a virtual voltage from the zero-current detection signal, and a controller for calculating a branch line power using the measured result of the current transformer and the virtual voltage And a power calculation unit.

상기 가상 전압은 주선에 인입되는 전압의 피크값과 동일한 피크값을 가지도록 상기 영전위 검출 신호(Zero Cross Signal)를 증폭한 신호일 수 있다.The virtual voltage may be a signal obtained by amplifying the Zero Cross signal so that the virtual voltage has the same peak value as the peak value of the voltage input to the main line.

상기 가상 전압은 구형파, 정현파, 삼각파, 및 정류파 중 어느 하나의 파형을 가질 수 있다.The virtual voltage may have one of a square wave, a sinusoidal wave, a triangular wave, and a rectified wave.

상기 지선 계측기의 전력 계산부는 상기 가상 전압으로부터 주선에 인입되는 전압 및 전류의 위상차를 반영하여, 유효 전력, 무효 전력, 또는 피상 전력을 계산할 수 있다.The power calculation unit of the branch line measuring instrument may calculate the active power, the reactive power, or the apparent power by reflecting the phase difference between the voltage and the current drawn into the main line from the virtual voltage.

또한, 본 발명의 주선 전력 계측 장치는 상기 주선의 전압을 측정하기 위한 변압기와, 상기 주선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 상기 주선의 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 영전위 검출부와, 상기 변압기와 변류기의 측정 결과를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부와, 상기 영전위 검출부에서 생성된 영전위 검출 신호를 지선에 설치되는 지선 계측기로 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.The coarse power measuring apparatus of the present invention may further include a transformer for measuring the voltage of the coarse line, a current transformer for measuring the coarse current, a coarse detection unit for generating a coarse detection signal from the coarse voltage signal, A power calculation unit for calculating the power of the main line using the measurement results of the transformer and the current transformer and a communication unit for transmitting the geomagnetism detection signal generated in the geomagnetism detection unit to a branch line measuring instrument installed on the branch line.

또한, 본 발명의 지선 전력 계측 장치는 상기 지선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 주선에 설치되는 주선 계측기로부터 영전위 검출 신호를 수신하는 통신부와, 상기 영전위 검출 신호로부터 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부와, 상기 변류기의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함할 수 있다.The branch line power measuring apparatus of the present invention further comprises a current transformer for measuring the current of the branch line, a communication section for receiving the over-current detection signal from the main line meter provided on the main line, And a power calculation unit calculating the power of the branch line using the measurement result of the current transformer and the virtual voltage.

또한, 본 발명의 전력 계측 장치는 상기 지선에 설치되어 지선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 지선 계측기와, 상기 주선에 설치되며, 상기 지선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 이용하여 생성한 가상 전압과 주선에서 측정된 전류를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 주선 계측기를 포함할 수 있다.The power measuring apparatus of the present invention further includes a branch wire measuring instrument provided on the branch wire to generate an over-current detecting signal from a voltage signal inputted to the branch wire, And a main line meter for calculating the power of the main line by using the virtual voltage generated by the main line and the current measured by the main line.

또한, 본 발명의 지선 전력 계측 장치는 상기 지선의 전압을 측정하기 위한 변압기와, 상기 지선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 상기 지선의 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 영전위 검출부와, 상기 변압기와 변류기의 측정 결과를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 전력 계산부와, 상기 영전위 검출부에서 생성된 영전위 검출 신호를 주선에 설치되는 주선 계측기로 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.The branch line power measuring apparatus of the present invention may further include a transformer for measuring the voltage of the branch line, a current transformer for measuring the current of the branch line, a geomagnetism detection unit for generating a geomagnetism detection signal from the voltage signal of the branch line, A power calculation unit for calculating the power of the branch line using the measurement results of the transformer and the current transformer; and a communication unit for transmitting the geomagnetism detection signal generated by the geomagnetism detection unit to a coarse measuring instrument installed on the coarse line.

또한, 본 발명의 주선 전력 계측 장치는 상기 주선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 지선에 설치되는 지선 계측기로부터 영전위 검출 신호를 수신하는 통신부와, 상기 영전위 검출 신호로부터 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부와, 상기 변류기의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함할 수 있다.The main line power measuring apparatus of the present invention further comprises a current transformer for measuring the current of the main line, a communication unit for receiving the ground potential detection signal from the branch line meter installed on the branch line, A voltage generating unit, and a power calculating unit for calculating the power of the main line using the measured result of the current transformer and the virtual voltage.

또한, 본 발명의 전력 계측 방법은 주선에 설치되는 주선 계측기에서 상기 주선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 상기 지선에 설치되는 지선 계측기로 송신하는 단계와, 상기 지선에 설치되는 지선 계측기에서 상기 주선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 수신하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 이용하여 가상 전압을 생성하는 단계와, 상기 가상 전압과 지선에서 측정된 전류를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power measuring method comprising the steps of: generating an over-current detection signal from a voltage signal input to a main line in a main line installed on a main line; The method comprising the steps of: receiving a geomagnetism detection signal transmitted from the coarse measuring instrument at a ground wire measuring instrument installed on the branch line; generating a virtual voltage using the geomagnetism detection signal; And calculating the power of the branch line using the generated current.

또한, 본 발명의 주선 전력 계측 방법은 상기 주선의 전압을 측정하는 단계와, 상기 주선의 전류를 측정하는 단계와, 상기 주선의 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 측정된 전압과 전류를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 지선에 설치되는 지선 계측기로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coarse power measuring method comprising the steps of measuring a voltage of a coarse line, measuring a current of the coarse line, generating a coarse detection signal from the coarse voltage signal, Calculating a power of the main line using the overcurrent, and transmitting the electromotive force detection signal to a branch wire measuring instrument installed on the branch line.

또한, 본 발명의 지선 전력 계측 방법은 상기 지선의 전류를 측정하는 단계와, 주선에 설치되는 주선 계측기로부터 영전위 검출 신호를 수신하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호로부터 가상 전압을 생성하는 단계와, 상기 측정된 전류와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a branch line power measuring method comprising the steps of: measuring current of a branch line; receiving a zero-potential detection signal from a main line meter installed on a main line; generating a virtual voltage from the zero- , And calculating the power of the branch line using the measured current and the virtual voltage.

또한, 본 발명의 전력 계측 방법은 지선에 설치되는 지선 계측기에서 상기 지선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 상기 주선에 설치되는 주선 계측기로 송신하는 단계와, 상기 주선에 설치되는 주선 계측기에서 상기 지선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 수신하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 이용하여 가상 전압을 생성하는 단계와, 상기 가상 전압과 상기 주선에서 측정된 전류를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power measuring method comprising the steps of: generating a ground potential detection signal from a voltage signal input to a branch line in a branch line instrument installed on a branch line; and transmitting the ground potential detection signal to a main line instrument installed in the main line The method comprising the steps of: receiving a ground potential detection signal transmitted from the ground wire measuring instrument at a coaxial measuring instrument provided on the coaxial line; generating a virtual voltage using the coaxial detection signal; And calculating the power of the main line using the measured current.

또한, 본 발명의 지선 전력 계측 방법은 상기 지선의 전압을 측정하는 단계와, 상기 지선의 전류를 측정하는 단계와, 상기 지선의 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계와, 상기 측정된 전압과 전류를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호를 주선에 설치되는 주선 계측기로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.The branch line power measuring method of the present invention further includes the steps of measuring the voltage of the branch line, measuring the current of the branch line, generating a zero-potential detection signal from the branch line voltage signal, Calculating a power of a branch line using an overcurrent, and transmitting the zero-current detection signal to a main line measuring instrument provided on a main line.

또한, 본 발명의 주선 전력 계측 방법은 상기 주선의 전류를 측정하기 단계와, 지선에 설치되는 지선 계측기로부터 영전위 검출 신호를 수신하는 단계와, 상기 영전위 검출 신호로부터 가상 전압을 생성하는 단계와, 상기 측정된 전류와 상기 가상 전압을 이용하여 주선의 전력을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a coarse power measuring method comprising the steps of: measuring a current of a coarse line; receiving a coarse detection signal from a ground line measuring device installed on a coarse line; generating a virtual voltage from the coarse detection signal; , And calculating the power of the main line using the measured current and the virtual voltage.

본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치 및 방법에 의하면, 인입 신호의 영전위(Zero-Crossing) 검출 신호를 이용함으로써, 측정 전압이나 전류의 아날로그 신호값 또는 디지털 신호값을 전달하는 과정에서 전압과의 위상차 문제를 해소하여 유효 전력과 무효 전력에 대한 정확한 계측이 가능하며, 전압 파형의 순간적인 변형이나 왜곡이 발생하더라도 가상 전압을 이용함으로써 외부 노이즈에 내성이 강한 효과가 있다.According to the power measuring apparatus and method according to the embodiment of the present invention, by using the zero-crossing detection signal of the incoming signal, the voltage and / It is possible to accurately measure the active power and the reactive power, and even if the voltage waveform is instantaneously deformed or distorted, the virtual voltage is used so that the resistance against external noise is strong.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치의 전체 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기와 지선 계측기의 세부 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 영전위 검출 신호 및 가상 전압을 생성하는 과정의 신호 파형도,
도 4는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기와 지선 계측기의 양쪽에 모두 가상 전압 발생부를 구비하는 경우의 세부 블록도,
도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기(100)에 가상 전압 발생부를 구비하는 경우의 세부 블록도,
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기와 지선 계측기의 양쪽에 모두 가상 전압 발생부를 구비하되, 지선 계측기(200)에서 영전위를 검출하는 경우를 나타낸 블록도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 방법에 대한 흐름도이다.
1 is an overall block diagram of a power measuring apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed block diagram of a line measuring instrument and a ground line measuring instrument in the power measuring apparatus according to the embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a signal waveform diagram of a process of generating a zero-potential detection signal and a virtual voltage in the power measuring apparatus according to the embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a detailed block diagram of a power measuring apparatus according to another embodiment of the present invention, in which a virtual voltage generating unit is provided on both the coarse measuring instrument and the ground measuring instrument.
5 is a detailed block diagram of a power measuring apparatus according to another embodiment of the present invention in a case where a virtual voltage generating unit is provided in a coaxial measuring instrument 100,
6 is a block diagram showing a case in which a ground voltage measuring unit 200 includes a virtual voltage generating unit in both the coarse measuring instrument and the ground measuring instrument in the power measuring apparatus according to another embodiment of the present invention, ,
7 is a flowchart of a power measurement method according to an embodiment of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.

이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치의 전체 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 주선에 설치되는 주선 계측기(100)와 지선에 설치되는 지선 계측기(200)로 이루어질 수 있다. 주선 계측기(100)는 합선이나 과부하 등의 경우에 발생하는 과전류를 차단하기 위한 메인 배선용 차단기(10)에 연결되어 설치될 수 있으며, 지선 계측기(200)는 지선에 구비되는 서브 배선용 차단기(20)에 연결되어 설치될 수 있다. 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 주선 계측기(100)에서 인입되는 신호의 영전위(Zero-Crossing)를 검출하고 검출된 신호(Zx)를 지선 계측기(200)에 전달한다. 영전위 검출 신호(Zx)는 인입 신호의 위상과 동일한 위상 및 동일한 진폭을 가지는 신호가 될 것이다. 영전위를 검출하기 위한 신호는 인입 전압이 될 수도 있고 인입 전류가 될 수도 있다. 1 is an overall block diagram of a power measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the power measuring apparatus 300 of the present invention may include a main line meter 100 installed on a main line and a branch line meter 200 installed on a branch line. The main measuring instrument 100 may be connected to a main wiring breaker 10 for cutting off an overcurrent generated in the event of a short circuit or an overload. The ground wire measuring instrument 200 may include a sub- As shown in FIG. The power measuring apparatus 300 of the present invention detects the zero crossing of a signal input from the coarse measuring instrument 100 and transmits the detected signal Zx to the branch measuring instrument 200. The zero potential detection signal Zx will be a signal having the same phase and the same amplitude as the phase of the incoming signal. The signal for detecting the electric potential may be a pull-in voltage or a pull-in current.

전력은 부하(load)에서 일을 하는데 사용되는 유효 전력(active power)과 에너지를 소비하지 않고 방출되는 무효 전력(reactive power)으로 구분될 수 있다. 인입 전압과 인입 전류의 위상이 동일한 경우에는 무효 전력이 0이 되어 소비 전력은 인입 전압(V) * 인입 전류(I)가 되지만 인입 전압과 인입 전류의 위상이 다른 경우에는 인입 전압과 인입 전류의 위상차(

Figure 112017046555726-pat00001
)에 의해 무효 전력이 발생하고 유효 전력은 인입 전압(V) * 인입 전류(I) * cos
Figure 112017046555726-pat00002
가 된다. 본 발명의 전력 계측 장치(300)에서는 인입 신호의 영전위를 검출하여 인입 전압 또는 인입 전류의 위상을 알 수 있고, 이를 이용하여 인입 전압과 인입 전류의 위상차(
Figure 112017046555726-pat00003
)를 확인할 수 있기 때문에, 전력 기기에 의해서 실제 사용되는 유효 전력을 계산하는 것도 가능하다.Power can be divided into active power, which is used to work in a load, and reactive power, which does not consume energy. If the phases of the input voltage and the input current are the same, the reactive power becomes 0 and the power consumption becomes the input voltage (V) * the input current (I). However, when the input voltage and the input current have different phases, Phase difference
Figure 112017046555726-pat00001
) And reactive power is generated by the incoming voltage (V) * incoming current (I) * cos
Figure 112017046555726-pat00002
. In the power measuring apparatus 300 of the present invention, it is possible to know the phase of the incoming voltage or the incoming current by detecting the electric potential of the incoming signal. By using the phase difference of the incoming voltage and the incoming current
Figure 112017046555726-pat00003
, It is also possible to calculate the actual power actually used by the power device.

지선 계측기(200)는 주선 계측기(100)로부터 수신된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용해서 인입 전압과 위상이 동일한 가상 전압을 생성하고 이를 이용해서 지선의 전력을 계측한다. 인입 전압으로부터 영전위를 검출하는 경우에는 이를 이용하여 가상 전압을 생성하고, 인입 전류로부터 영전위를 검출하는 경우에는 이를 이용하여 가상 전류를 생성할 수도 있을 것이다.The branch line measuring instrument 200 generates a virtual voltage having the same phase as the lead-in voltage using the over-current detection signal Zx received from the coarse measuring instrument 100 and measures the power of the branch line using the generated virtual voltage. When detecting a superposition voltage from an input voltage, a virtual voltage is generated using the superposition voltage, and when a superposition voltage is detected from an input current, a virtual current may be generated using the superposition voltage.

이와 같이, 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 주선 계측기(100)로부터 측정된 전압값을 지선 계측기(200)로 전달하는 과정을 거치지 않고, 인입 전압의 영전위를 이용하여 지선 계측기(200)에서 동일한 위상의 가상 전압을 직접 생성하기 때문에 주선 계측기(100)로부터 인입 전압의 전압값을 전달하는데 따른 지연이 발생하지 않는다. 또한, 주선 계측기(100)에서 측정된 인입 전압값을 지선 계측기(200)로 전달하지 않고 지선 계측기(200)에서 가상 전압을 직접 생성하기 때문에, 주선에서 인입 전압의 왜곡이 발생하는 경우에도 왜곡된 값이 지선 계측기(200)에 전달되지 않는다. 그 결과, 주선에서 인입 전압의 왜곡이 있더라도 지선 계측기(200)에서는 자체적으로 생성한 가상 전압에 따라 전력을 계산할 수 있으므로 인입 전압의 왜곡과 상관없이 정확한 전력 계측이 가능하다.The power measurement apparatus 300 of the present invention can measure the ground voltage of the ground wire measuring instrument 200 using the ground potential of the input voltage without passing the voltage value measured from the grounding measuring instrument 100 to the ground wire measuring instrument 200, Since the virtual voltage of the same phase is directly generated from the coarse measuring instrument 100, there is no delay in transferring the voltage value of the lead voltage from the coarse measuring instrument 100. In addition, since the virtual voltage is directly generated in the branch wire measuring instrument 200 without transmitting the input voltage value measured by the coaxial measuring instrument 100 to the branch wire measuring instrument 200, even when distortion of the inlet voltage occurs in the main line, The value is not transmitted to the branch line measuring instrument 200. As a result, even if there is distortion of the incoming voltage in the main line, the line measuring device 200 can calculate the power according to the virtual voltage generated by itself, and accurate power measurement is possible regardless of the distortion of the incoming voltage.

한편, 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 주선 계측기(100)와 지선 계측기(200)를 결합된 하나의 제품으로 구성할 수도 있고, 영전위 검출 기능을 포함한 주선 계측기(100)와 영전위 검출 신호를 이용하여 가상 전압을 생성하는 지선 계측기(200)를 개별적인 제품으로 구성할 수도 있다.The power measuring apparatus 300 of the present invention may be constituted by a single product in which the coarse measuring instrument 100 and the ground measuring instrument 200 are combined and may be constituted by a coarse measuring instrument 100 including an electrostatic potential detecting function, The branch line measuring device 200 that generates a virtual voltage using a signal may be configured as an individual product.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기(100)와 지선 계측기(200)의 세부 블록도를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 주선 계측기(100)는 변압기(110)와 변류기(120), 영전위 검출부(130), 전력 계산부(140), 제어부(150), 표시부(160), 및 통신부(190)를 포함할 수 있다. 2 is a detailed block diagram of the coarse measuring instrument 100 and the ground measuring instrument 200 in the power measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. 2, the coarse measuring instrument 100 includes a transformer 110, a current transformer 120, a ground potential detector 130, a power calculator 140, a controller 150, a display 160, and a communication unit 190 ).

변압기(110)는 주선에 인입되는 전압을 측정하는 부분이며, 변류기(120)는 주선의 전류를 측정하는 부분이다. 일반적으로 변류기(120)는 정밀한 전류 값을 측정하는데 사용되며, 대용량 전류를 측정하는 경우에는 권선형 또는 PCB 형 로고스키 코일(Rogowski coil) 을 사용할 수도 있다. 로고스키 코일을 사용하는 경우에는 정격 전류의 1 ~ 15배 크기의 전류를 측정하는 것도 가능할 수 있다. 아울러, 변류기 또는 로고스키 코일을 사용하는 경우에는 전류를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 과전류의 발생을 감지할 수 있어서 분기 회로를 보호하는 역할도 가능하다. 한편, 측정 대상이 되는 전압이나 전류의 유형이나 크기, 계측기의 종류에 따라 다양한 형태의 전압 센서나 전류 센서가 사용될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 주선 계측기(110)의 내부 구성은 변경될 수 있다는 것은 자명하다.The transformer 110 measures a voltage applied to the main line, and the current transformer 120 measures a current of the main line. In general, the current transformer 120 is used to measure a precise current value, and when measuring a large current, a wire-wound type or PCB type Rogowski coil may be used. When using a Rogowski coil, it is also possible to measure a current of 1 to 15 times the rated current. In addition, when a current transformer or a Rogowski coil is used, not only the current can be measured but also the occurrence of the overcurrent can be detected, thereby protecting the branch circuit. Various types of voltage sensors or current sensors may be used depending on the type and size of the voltage or current to be measured and the type of the measuring instrument. Accordingly, the internal configuration of the coarse measuring instrument 110 of the present invention may be changed It is self-evident.

영전위 검출부(130)는 주선에 인입되는 전압의 위상을 측정하고, 측정대상이 되는 전압과 동일한 주파수를 가지는 영전위 검출 신호(Zx)를 생성한다. 이 때, 영전위 검출 신호(Zx)는 인입 전압의 극성이 (+)에서 (-)로 바뀌거나 (-)에서 (+)로 바뀌는 영점(Zero Point)을 기준으로 트리거(On 또는 Off)되는 구형파(Square Wave)를 나타내게 될 것이다. 영전위 검출부(130)는 ATMEL 사의 AVR 182 Zero Cross Detector 또는 Atmel M90E36A IC칩 등을 사용하여 구현할 수 있을 것이다. 영전위 검출 신호(Zx)는 통신부(190)를 통하여 지선 계측기(200)에 전달되며, 지선 계측기(200)의 가상전압 발생부(270)에서는 수신된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 인입 전압과 동일한 위상 및 주파수를 가지는 가상 전압을 발생하게 된다. 이러한 영전위 검출부(130)를 통해 인입 전압 또는 인입 전류의 주파수와 위상을 측정하는 것이 가능하다. 따라서, 인입 전압과 위상(

Figure 112017046555726-pat00004
1)과 인입 전류의 위상(
Figure 112017046555726-pat00005
2) 차이에 해당하는 위상차(
Figure 112017046555726-pat00006
)를 구할 수 있으며, 이를 이용해서 주선의 유효 전력과 무효 전력을 정확히 계측하는 것이 가능하다. 영전위 검출부(130)는 변압기(110) 또는 변류기(120)의 후단에 연결될 수도 있고, 주선과 변압기(110) 또는 주선과 변류기(120) 사이에 연결될 수도 있을 것이다.The spontaneous voltage detector 130 measures the phase of a voltage input to the main line and generates a spontaneous voltage detection signal Zx having the same frequency as the voltage to be measured. At this time, the zero-current detection signal Zx is triggered (On or Off) based on the zero point that the polarity of the input voltage changes from (+) to (-) or changes from (-) to It will represent a square wave. The electromotive force detector 130 may be implemented using an Atmel AVR 182 Zero Cross Detector or Atmel M90E36A IC chip. The geomagnetism detection signal Zx is transmitted to the ground fault meter 200 through the communication unit 190 and is detected by the virtual voltage generator 270 of the ground fault meter 200 using the received ground detection signal Zx A virtual voltage having the same phase and frequency as the voltage is generated. It is possible to measure the frequency and phase of the pull-in voltage or the pull-in current through the zero-potential detector 130. Therefore, the input voltage and phase (
Figure 112017046555726-pat00004
1) and the phase of the inrush current
Figure 112017046555726-pat00005
2) phase difference corresponding to the difference (
Figure 112017046555726-pat00006
), And it is possible to accurately measure the active power and the reactive power of the main line. The ground potential detector 130 may be connected to the rear end of the transformer 110 or the current transformer 120 and may be connected between the main line and the transformer 110 or between the rectifier and the current transformer 120.

전력 계산부(140)는 변압기(110)에서 측정된 전압값과 변류기(120)에서 측정된 전류값을 이용하여 전력을 계산할 수 있다. 주선에 인입되는 전압과 전류의 위상을 고려하지 않는 경우에는 전압값(V) * 전류값(I)에 해당하는 피상 전력 계산이 가능하며, 인입 전압과 인입 전류의 위상 차이에 해당하는 위상차(

Figure 112017046555726-pat00007
)를 고려한 유효 전력을 계산하고자 하는 경우에는 영전위 검출부(130)를 통하여 측정된 위상차(
Figure 112017046555726-pat00008
)를 반영하여 전압값(V) * 전류값(I) * cos
Figure 112017046555726-pat00009
에 해당하는 유효 전력을 계산할 수 있을 것이다. 물론, 전압값(V) * 전류값(I) * sin
Figure 112017046555726-pat00010
에 해당하는 무효 전력을 계산하는 것도 가능하다.The power calculation unit 140 may calculate the power using the voltage value measured at the transformer 110 and the current value measured at the current transformer 120. If the phase of the voltage and the current flowing into the main line is not taken into consideration, it is possible to calculate the apparent power corresponding to the voltage value (V) * the current value (I), and the phase difference
Figure 112017046555726-pat00007
), It is necessary to calculate the phase difference measured through the electromotive force detector 130
Figure 112017046555726-pat00008
) * Voltage value (V) * current value (I) * cos
Figure 112017046555726-pat00009
Can be calculated. Of course, the voltage value V * the current value I * sin
Figure 112017046555726-pat00010
It is also possible to calculate the reactive power corresponding to the value of the reactive power.

표시부(160)는 주선의 전압값이나 전류값, 또는 전력 계산부(140)에서 계산된 전력값 및 일정 시간 동안 사용된 전력량(전력값 * 시간)이 표시될 수 있다. 표시부(160)는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 또는 7 세그먼트(7 Segment)와 같이 문자나 이미지를 표시할 수 있는 다양한 형태로 이루어질 수 있을 것이다.The display unit 160 may display the voltage value or the current value of the main line or the power value calculated by the power calculation unit 140 and the amount of power (power value * time) used for a predetermined time. The display unit 160 may include a light emitting diode (LED), a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), flexible display, 3D display (3D display), or 7 segment (7 segment).

통신부(190)는 영전위 검출부(130)를 통해 생성된 영전위 검출 신호(Zx)를 유선 또는 무선 통신을 이용하여 지선 계측부(200)로 전달한다. 영전위 검출 신호(Zx)를 전송하기 위하여 유선 통신을 이용하는 경우에는 RS-485, RS-232, 또는 RS-422 등의 유선 통신 방식을 사용할 수 있으며, 무선 통신을 이용하는 경우에는 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(ZigBee), MST(Magnetic Secure Transmission), 비콘(Beacon), 이더넷(Ethernet) 또는 와이파이(WiFi)와 같은 다양한 무선 통신 기술을 사용하는 것이 가능하다.The communication unit 190 transmits the ground level detection signal Zx generated through the ground level detection unit 130 to the ground level measurement unit 200 using wire or wireless communication. When wired communication is used to transmit the over-current detection signal Zx, a wired communication method such as RS-485, RS-232 or RS-422 may be used. In case of using wireless communication, It is possible to use various wireless communication technologies such as Near Field Communication (NFC), ZigBee, Magnetic Secure Transmission (MST), Beacon, Ethernet, or WiFi.

제어부(150)는 변압기(110) 및 변류기(120)를 통하여 측정된 주선의 전압값과 전류값을 이용한 피상 전력 또는 영전위 검출부(130)를 통해 확인된 전압값과 위상차(

Figure 112017046555726-pat00011
)를 이용한 유효 전력을 계산하도록 전력 계산부(140)를 제어한다. 또한, 전력 계산부(140)의 결과값이 표시부(160)를 통해 표시될 수 있도록 하고, 영전위 검출부(130)를 통해 생성된 영전위 검출 신호(Zx)가 통신부(190)를 통해 지선 계측기(200)로 전달되도록 한다.The control unit 150 compares the apparent voltage and the apparent voltage using the voltage value and the current value measured through the transformer 110 and the current transformer 120 or the voltage value and the phase difference
Figure 112017046555726-pat00011
The power calculation unit 140 controls the power calculation unit 140 to calculate the active power using the received power. The result of the power calculation unit 140 may be displayed through the display unit 160 and the geomagnetism detection signal Zx generated through the geomagnetism detection unit 130 may be transmitted through the communication unit 190, (200).

제어부(150)는 계산을 수행하기 위한 ALU(Arithmetic Logic Unit)와, 데이터 및 명령어의 일시적인 저장을 위한 레지스터 및 주선 계측기(100)의 전체적인 동작을 처리하는 컨트롤러로 이루어질 수 있다. 제어부(150)는 디지털(Digital) 사의 알파(Alpha), MIPS 테크놀로지, NEC, IDT, 지멘스(Siemens) 등의 MIPS, 인텔(Intel)과 사이릭스(Cyrix), ST의 Micro Controller, AMD 및 넥스젠(Nexgen)을 포함하는 회사의 x86 및 IBM과 모토롤라(Motorola)의 파워PC(PowerPC)와 같이 다양한 아키텍쳐(Architecture)를 갖는 프로세서일 수 있다.The controller 150 may include an arithmetic logic unit (ALU) for performing calculations, a controller for temporarily storing data and instructions, and a controller for processing the overall operation of the coarse measuring instrument 100. The control unit 150 may be implemented by a microprocessor such as Alpha of Digital, MIPS technology, MIPS of NEC, IDT, Siemens, Intel and Cyrix, Micro controller of ST, AMD and Nexgen ) And x86 of IBM and PowerPC of Motorola, which have a variety of architectures.

한편, 도 2에 도시되지는 않았지만 본 발명의 주선 계측기(100)에는 계산된 피상 전력이나 유효 전력 등을 저장하기 위한 메모리를 추가로 포함할 수 있다. 이 때, 메모리는 일반적으로 RAM(Random Access Memory) 과 ROM(Read Only Memory), SRAM(Static Random Access Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 같은 저장 매체 형태인 고속의 메인 메모리와, 플로피 디스크, 하드 디스크, 테이프, CD-ROM, 플래시 메모리, 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리) 등의 장기(long term) 저장 매체 형태의 보조 메모리 및 전기, 자기, 광학이나 그 밖의 저장 매체를 이용하여 데이터를 저장하는 장치가 포함될 수 있을 것이다. Although not shown in FIG. 2, the coarse measuring instrument 100 of the present invention may further include a memory for storing the calculated apparent power or active power. At this time, the memory generally stores data such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory), SRAM (Static Random Access Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) A high-speed main memory in the form of a medium and a memory such as a floppy disk, a hard disk, a tape, a CD-ROM, a flash memory, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory) An auxiliary memory in the form of a long term storage medium, and an apparatus for storing data using electrical, magnetic, optical or other storage media.

제어부(150)는 OS(Operating System) 및 적어도 하나의 응용 프로그램을 포함할 수 있다. OS는 주선 계측기(100)의 동작 및 리소스의 지정을 제어하는 소프트웨어 집합이다. 응용 프로그램은 OS를 통하여 이용 가능한 컴퓨터 리소스를 사용함으로써, 사용자가 요청한 업무를 수행하기 위한 소프트웨어 집합이다. OS 및 응용 프로그램은 메모리에 상주될 것이다. 컴퓨터 프로그래밍의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자의 경험에 따라, 다른 표현으로 기술되지 않으면 본 발명은 전력 계측 장치(300)에 의해 수행되는 동작 및 동작에 대한 표현 기호에 따라 기술될 것이다. 이러한 동작은 컴퓨터 기반으로 이루어지며, OS 또는 적당한 응용 프로그램에 의하여 수행될 것이다. 또한, 이러한 동작 및 기능은 전기 신호의 변환 또는 차단을 유발하는 데이터 비트 등의 전기 신호에 대한 제어부(150)의 처리와, 주선 계측기(100)의 동작을 변경할 뿐만 아니라 메모리에 저장된 데이터 비트 신호에 대한 관리를 포함한다. 데이터 비트 신호가 관리되는 메모리 영역은 데이터 비트에 해당하는 전기, 자기 또는 광학 특성을 갖는 물리 영역이다.The control unit 150 may include an operating system (OS) and at least one application program. The OS is a set of software that controls the operation of the coordination meter 100 and the designation of resources. An application program is a set of software for performing a task requested by a user by using available computer resources through the OS. The OS and application programs will reside in memory. In accordance with the experience of one of ordinary skill in the art of computer programming, unless stated otherwise, the present invention will be described in accordance with the representation symbols for operations and operations performed by the power measuring device 300. This operation is computer-based and will be performed by an OS or a suitable application program. These operations and functions are not limited to the processing of the control unit 150 for the electrical signals such as the data bits causing the conversion or blocking of the electrical signals and the operation of the coarse measuring instrument 100, And management. A memory area in which a data bit signal is managed is a physical area having electric, magnetic, or optical characteristics corresponding to data bits.

지선 계측기(200)는 변류기(220)와 전력 계산부(240), 가상 전압 발생부(270), 표시부(260), 제어부(250), 및 통신부(290)를 포함할 수 있다. The branch line meter 200 may include a current transformer 220, a power calculation unit 240, a virtual voltage generation unit 270, a display unit 260, a control unit 250, and a communication unit 290.

변류기(220)는 지선에 인입되는 전류값을 측정한다. 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 주선 계측기(100)에서 전달된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 주선 전압과 동일한 주파수와 위상을 가지는 가상 전압을 발생하고, 이를 이용하여 전력을 계산하기 때문에 별도의 변압기(110)를 구비하지 않아도 된다. 만약, 주선의 인입 전류를 이용하여 영전위 검출 신호를 생성하고 이를 이용하여 지선 계측기(200)에서 가상 전류를 발생하는 경우에는 변류기(220)를 생략하고 변압기를 포함하는 구조로 변경하면 될 것이다.The current transformer 220 measures the value of the current drawn into the branch line. The power measuring apparatus 300 of the present invention generates a virtual voltage having the same frequency and phase as the main line voltage by using the ground level detection signal Zx transmitted from the main line meter 100 and calculates the power using the virtual voltage Therefore, a separate transformer 110 may not be provided. In the case where the ground potential measuring apparatus 200 generates a virtual current by using the inductance current of the main line to generate the ground potential detecting signal, the current transformer 220 may be omitted and a structure including a transformer may be used.

통신부(290)는 유선 통신 또는 무선 통신을 이용하여 주선 계측기(100)로부터 전송된 영전위 검출 신호(Zx)를 수신한다.The communication unit 290 receives the over-current detection signal Zx transmitted from the coordination measuring instrument 100 by using wired communication or wireless communication.

가상 전압 발생부(270)는 통신부(290)를 통해 수신된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 가상 전압을 발생시킨다. 가상 전압은 영전위 검출 신호(Zx)와 동일한 위상 및 주파수를 가지며, 주선을 통해 인입되는 정격 전압의 크기에 해당하는 피크(peak)값을 가지도록 조정될 수 있다. 가정용 전압인 경우에는 110V 또는 220V가 될 수 있으며, 공장용 전압인 경우에는 380V 또는 440V의 피크값을 가질 수도 있을 것이다. 또한 가상 전압은 영전위 검출 신호(Zx)와 동일한 형태의 구형파가 될 수도 있지만, 필요에 따라 정현파(Sine wave)로 변환하여 사용할 수도 있을 것이다.The virtual voltage generator 270 generates a virtual voltage by using the ground potential detection signal Zx received through the communication unit 290. The virtual voltage has the same phase and frequency as the over-current detection signal Zx and can be adjusted to have a peak value corresponding to the magnitude of the rated voltage input through the main line. It could be 110V or 220V for home voltage, or 380V or 440V for factory voltage. Also, the virtual voltage may be a square wave having the same form as the over-current detection signal Zx, but it may be converted into a sinusoidal wave if necessary.

전력 계산부(240)는 변류기(220)에서 측정된 전류값과 가상 전압 발생부(270)에서 발생한 가상 전압을 이용하여 지선에서 사용되는 전력을 계산하게 된다. 가상 전압은 주선에 인입된 전압과 동일한 주파수 및 위상을 가지기 때문에, 전압과 전류의 위상 차이에 해당하는 위상차(

Figure 112017046555726-pat00012
)를 반영하여 유효 전력을 계산할 수도 있고, 필요에 따라 피상 전력을 계산할 수도 있다. 동일한 피크값을 가지는 구형파의 실효값(Root Mean Square; RMS)이 정현파의 실효값보다 루트2(√2)배 만큼 크기 때문에, 구형파에 해당하는 가상 전압을 이용하는 경우에는 구형파 전력값을 루트2(√2)로 나누면 정현파에 해당하는 전력값을 계산할 수 있게 된다.The power calculation unit 240 calculates the power used in the branch line by using the current value measured at the current transformer 220 and the virtual voltage generated at the virtual voltage generation unit 270. Since the virtual voltage has the same frequency and phase as the voltage applied to the main line, the phase difference (
Figure 112017046555726-pat00012
), And may calculate the apparent power, if necessary. Since the root mean square (RMS) of the square wave having the same peak value is larger than the effective value of the sine wave by the root 2 (√2) times, when the virtual voltage corresponding to the square wave is used, √2), the power value corresponding to the sine wave can be calculated.

표시부(260)는 전력 계산부(240)에서 계산된 전력값 또는 전력량, 변류기(220)에서 측정된 전류값 등을 표시할 수 있다.The display unit 260 may display a power value or a power amount calculated by the power calculation unit 240, a current value measured by the current transformer 220, and the like.

제어부(250)는 통신부(290)를 통해 주선 계측기(100)로부터 영전위 검출 신호(Zx)를 수신하도록 하고, 가상 전압 발생부(270)에서 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 주선의 인입 전압과 동일한 주파수 및 위상을 가지는 가상 전압을 생성하도록 제어한다. 또한, 전력 계산부(240)에서 계산된 전력값 등이 표시부(260)를 통해 외부에 표시될 수 있도록 제어하는 역할을 한다.The control unit 250 controls the virtual voltage generator 270 to receive the overvoltage detection signal Zx from the coaxial measurement apparatus 100 through the communication unit 290, So as to generate a virtual voltage having the same frequency and phase as the voltage. Also, the power calculator 240 controls the power value and the like calculated by the power calculator 240 to be displayed externally through the display 260.

지선 계측기(200)의 제어부(250)는 주선 계측기(100)의 제어부(150)와 마찬가지로, 계산을 수행하기 위한 ALU와, 데이터 및 명령어의 일시적인 저장을 위한 레지스터, 그리고 지선 계측기(200)의 전체적인 동작을 처리하는 컨트롤러로 이루어질 수 있다. 또한, 지선 계측기(200)에도 계산된 피상 전력이나 유효 전력 등을 저장하기 위한 메모리를 추가로 포함할 수 있다.The control unit 250 of the branch measuring apparatus 200 includes an ALU for performing calculations as well as a control unit 150 of the coarse measuring apparatus 100 and a register for temporary storage of data and commands, And a controller for processing the operation. Further, the branch wire measuring instrument 200 may further include a memory for storing the calculated apparent power, active power, and the like.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 영전위 검출 신호 및 가상 전압을 생성하는 과정의 신호 파형도를 나타낸 것이다. 도 3에서는 주선에 인입되는 정현파 전압을 대상으로 영전위 검출이 이루어지는 경우를 예로 설명하기로 한다.3 is a signal waveform diagram of a process of generating a zero-potential detection signal and a virtual voltage in the power measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 3, a description will be made of an example in which the detection of electromotive force is performed with respect to a sine wave voltage that is introduced into a main line.

주선에 흐르는 정현파 전압은 사인(sine) 곡선을 그리면서 (+) 값과 (-) 값을 교대로 가지게 된다. 이 때, 정현파 전압이 (-) 값에서 (+) 값으로 상승하는 첫 번째 영전위 지점(Z1)과 (-) 값에서 (+) 값으로 상승하는 두 번째 영전위 지점(Z2) 사이의 시간 간격이 1 주기(T)에 해당하고, 주파수(frequency)는 1/T의 값을 가지게 된다. 그리고, 정현파의 1 주기(T)를 360도의 위상으로 보고, 측정 시점을 기준으로 첫 번째 영전위 지점(Z1) 까지의 각도(

Figure 112017046555726-pat00013
1)가 인입되는 전압의 위상에 해당하게 된다. 따라서, 주선 계측기(100)의 영전위 검출부(130)를 통하여 주선에 인입되는 전압의 영전위를 검출하면 (-) 값에서 (+) 값으로 상승하는 영전위 지점(Z1, Z2,..)에서 (+) 값으로 트리거되는 구형의 영전위 검출 신호(Zx)가 생성된다. 영전위 검출 신호(Zx)에서 (-) 값으로 트리거되는 시점은 주선의 인입 전압이 (+) 값에서 (-) 값으로 하강하는 영전위 지점이 될 것이다. 결국, 영전위 검출부(130)를 통해 생성되는 신호는 주선의 인입 전압과 동일한 주파수 및 위상을 가지는 구형파가 되는 것이다. The voltage of the sinusoidal wave flowing in the main line has a sine curve and alternately has (+) and (-) values. At this time, the time between the first Zero potential point (Z1) where the sine wave voltage increases from (-) to (+) and the second Zero potential point (Z2) The interval corresponds to one period (T), and the frequency has a value of 1 / T. Then, one period (T) of the sinusoidal wave is regarded as a phase of 360 degrees, and an angle to the first zero potential point (Z1)
Figure 112017046555726-pat00013
1) corresponds to the phase of the incoming voltage. Therefore, when the potential of the voltage inputted to the main line is detected through the ground potential detector 130 of the coarse measuring instrument 100, the ground potential Z1, Z2, ... rising from the (-) value to the (+ A spherical ground potential detection signal Zx triggered by a (+) value is generated. The time point triggered by the negative potential detection signal (Zx) will be the zero potential point where the lead-in voltage decreases from (+) to (-). As a result, the signal generated through the spontaneous voltage detector 130 becomes a square wave having the same frequency and phase as the lead-in voltage of the main line.

이러한 영전위 검출 신호(Zx)의 피크값(Vpeak)은 주선의 인입 전압의 피크값과 다를 수 있지만, 주선에 인입되는 정격 전압의 크기를 반영하여 동일한 피크값을 가지도록 조정함으로써 가상 전압(Vx)을 생성할 수 있으며, 고정된 값을 가지는 파형을 생성하여 추후에 연산을 통하여 원래의 값으로 보정하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 가상 전압 발생부(270)에 증폭회로를 추가함으로써 가상 전압(2)의 피크값이 인입 전압의 피크값(Vpeak)과 동일하게 조절할 수 있을 것이다. 물론, 영전위 검출부(130)를 구성하는 Detector 또는 IC 칩의 설정을 통해 변경함으로써 영전위 검출 신호(Zx)의 피크값이 인입 전압의 피크값(Vpeak)과 동일하게 생성할 수도 있을 것이다. 이러한 과정을 거치면, 영전위 검출 신호(Zx)는 가상 전압 발생부(270)를 통해서 주선의 인입 전압과 동일한 주파수와 위상, 동일한 피크값을 가지는 구형파 가상 전압(Vx)이 발생하게 된다. 물론, 가상 전압(Vx)은 영전위 검출 신호(Zx)와 동일한 구형파일 수도 있지만, 영전위 검출부(130)의 회로 또는 가상 전압 발생부(270)의 내부 구성에 따라 정현파나 삼각파, 정류파 등 다양한 형태의 파형으로 생성될 수도 있다.The peak value Vpeak of the zero point detection signal Zx may be different from the peak value of the lead voltage of the main line but may be adjusted to have the same peak value by reflecting the magnitude of the rated voltage inputted to the main line, ), And a waveform having a fixed value may be generated, and the waveform may be corrected to an original value through calculation later. For example, by adding an amplifier circuit to the virtual voltage generator 270, the peak value of the virtual voltage 2 can be adjusted to be equal to the peak value Vpeak of the input voltage. Of course, the peak value of the over-current detection signal Zx may be generated to be equal to the peak value Vpeak of the lead-in voltage by changing through the setting of the detector or IC chip constituting the over-potential detector 130. [ In this manner, the zero-state detection signal Zx generates a rectangular-wave virtual voltage Vx having the same frequency, phase, and peak value as the lead-in voltage of the main line through the virtual voltage generator 270. Of course, the virtual voltage Vx may be a spherical file that is the same as the overvoltage detection signal Zx, but may be a sinusoidal wave, a triangular wave, a rectified wave or the like depending on the internal configuration of the circuit or the virtual voltage generator 270 of the ground potential detector 130 And may be generated in various types of waveforms.

이러한 영전위 검출 신호(Zx) 및 가상 전압(Vx)은 주선의 인입 전압과 독립된 신호이기 때문에, 인입 전압의 일정 구간에 왜곡이나 노이즈가 발생하더라도 영전위 검출 신호(Zx)와 가상 전압(Vx)은 이러한 왜곡이나 노이즈에 상관없이 안정적인 파형을 유지할 수 있게 된다. 따라서, 주선의 인입 전압이 왜곡되거나 노이즈가 발생하는 경우에도, 지선 계측기(200)에서는 주선 인입 전압과 동일한 주파수와 위상, 동일한 피크값을 가지는 안정적인 가상 전압(Vx)을 발생할 수 있게 되고, 그 결과 정밀하고 안정적인 전력 계산이 가능하게 된다.Since the zero voltage detection signal Zx and the virtual voltage Vx are signals independent of the lead voltage of the main line, even if distortion or noise occurs in a certain period of the lead voltage, the zero voltage detection signal Zx and the virtual voltage Vx, It is possible to maintain a stable waveform irrespective of such distortion or noise. Therefore, even when the leading-in voltage is distorted or noise is generated, the ground-line measuring device 200 can generate a stable virtual voltage Vx having the same frequency, phase and the same peak value as the main lead-in voltage, Accurate and stable power calculation becomes possible.

도 2는 주선 계측기(100)에서 변류기(120)와 변압기(110)를 이용하여 직접 인입 전류와 인입 전압을 측정하여 전력을 계측하고, 지선 계측기(200)에서는 영전위 검출 신호(Zx)를 제공받아 가상 전압을 발생시키고 변류기(220)를 통해 지선의 인입 전류를 측정하여 전력을 계측하는 경우를 나타낸 것이다. 그러나, 주선 계측기(100)에 구비된 영전위 검출부(130)를 이용하여 가상 전압을 생성할 수 있으므로, 주선 계측기(100)에도 변압기(110) 대신에 가상 전압 발생부를 사용하여 주선의 전력을 계측하는 것도 가능할 것이다. FIG. 2 is a schematic diagram of a main line measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The main line measuring apparatus 100 measures a direct current input and an input voltage by using a current transformer 120 and a transformer 110, And generates a virtual voltage, and measures the electric power by measuring the incoming current of the branch wire through the current transformer 220. However, since the virtual voltage can be generated using the galvanometer detector 130 provided in the coaxial measuring instrument 100, the coaxial measuring instrument 100 can measure the coaxial power using the virtual voltage generator instead of the transformer 110 It is also possible to do.

도 4는 이와 같이 주선 계측기(100)와 지선 계측기(200)의 양쪽에 모두 가상 전압 발생부(170, 270)를 구비한 경우를 나타낸 블록도이다. 도 4는 도 2의 주선 계측기(100)에서 변압기(110)를 가상 전압 발생부(170)로 대체한 경우로 볼 수 있다. 주선 계측기(100)의 변압기(110)와 가상 전압 발생부(170)의 구성만 상이하기 때문에, 도 2와 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다. 4 is a block diagram showing the case where the virtual voltage generators 170 and 270 are provided on both the main measuring instrument 100 and the ground wire measuring instrument 200 as described above. FIG. 4 shows a case where the transformer 110 is replaced with the virtual voltage generator 170 in the coaxial meter 100 of FIG. Since the configuration of the transformer 110 and the virtual voltage generator 170 of the coaxial measuring instrument 100 are different from each other, description of the same components as those of FIG. 2 will be omitted.

주선 계측기(100)는 변류기(120)와 영전위 검출부(130), 가상 전압 발생부(170), 전력 계산부(140), 표시부(160), 제어부(150), 및 통신부(190)를 포함할 수 있다. The coarse measuring instrument 100 includes a current transformer 120, a ground potential detection unit 130, a virtual voltage generation unit 170, a power calculation unit 140, a display unit 160, a control unit 150, and a communication unit 190 can do.

변류기(120)와 영전위 검출부(130)는 도 2에서 설명한 내용과 동일한 기능을 수행한다. 가상 전압 발생부(170)는 영전위 검출부(130)에서 생성된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 가상 전압(Vx)을 발생시킨다. 도 3에서 설명한 바와 같이, 가상 전압(Vx)은 인입 전압과 동일한 위상 및 주파수를 가지며, 인입 전압의 크기와 동일한 피크값을 가지도록 조정될 수 있다. The current transformer 120 and the ground potential detector 130 perform the same functions as those described with reference to FIG. The virtual voltage generator 170 generates the virtual voltage Vx by using the zero point detection signal Zx generated by the zero point detector 130. [ As described in FIG. 3, the virtual voltage Vx has the same phase and frequency as the lead-in voltage, and can be adjusted to have the same peak value as the lead-in voltage.

전력 계산부(140)는 변류기(120)에서 측정된 전류값과 가상 전압 발생부(170)에서 발생한 가상 전압(Vx)을 이용하여 전력을 계산하게 된다. 이 때, 영전위 검출 신호(Zx)로부터 인입 전압과 인입 전류의 위상 차이에 해당하는 위상차(

Figure 112017046555726-pat00014
)를 알 수 있으므로, 이를 반영하여 유효 전력을 계산할 수도 있고, 필요에 따라 무효 전력 및 피상 전력을 계산할 수도 있다. 가상 전압(Vx)이 구형파인 경우에는 이를 통해 계산된 전력값을 루트2(√2)로 나누어 정현파에 해당하는 전력값을 계산할 수 있을 것이다.The power calculation unit 140 calculates the power using the current value measured at the current transformer 120 and the virtual voltage Vx generated at the virtual voltage generation unit 170. At this time, the phase difference (?) Corresponding to the phase difference between the pull-in voltage and the pull-in current
Figure 112017046555726-pat00014
Therefore, it is possible to calculate the effective power in accordance with this, and to calculate the reactive power and the apparent power as necessary. When the virtual voltage Vx is a square wave, the power value corresponding to the sinusoidal wave can be calculated by dividing the calculated power value by the root 2 (2).

또한, 본 발명의 전력 계측 장치는 지선 계측기(200)에서 영전위를 검출하고 주선 계측기(100)에서 영전위 검출 신호(Zx)로부터 가상 전압(Vx)을 생성하여 주선의 전력값을 계산하는 것도 가능할 것이다.The power measuring apparatus of the present invention can also detect the zero electric potential in the ground fault meter 200 and generate the virtual voltage Vx from the zero point detection signal Zx in the coaxial measuring instrument 100 to calculate the power value of the coaxial line It will be possible.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전력 계측 장치에 있어서, 주선 계측기(100)에 가상 전압 발생부를 구비하는 경우의 세부 블록도를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 전력 계측 장치(300)는 영전위 검출부(230)가 지선 계측기(200)에 구비되고, 가상 전압 발생부(170)는 주선 계측기(100)에 구비될 수 있다.FIG. 5 is a detailed block diagram of a power measuring apparatus according to another embodiment of the present invention, in which the virtual measuring device 100 includes a virtual voltage generating unit. 5, the power measuring apparatus 300 of the present invention may include a ground potential measuring unit 230 and a virtual voltage generating unit 170. The virtual voltage generating unit 170 may be included in the main measuring instrument 100 .

지선 계측기(200)는 변압기(210)와 변류기(220), 영전위 검출부(230), 전력 계산부(240), 제어부(250), 표시부(260), 및 통신부(290)를 포함할 수 있다. 따라서, 지선 계측기(200)는 변압기(210)와 변류기(220)를 통해 측정된 지선 전압값과 지선 전류값을 이용하여 전력 계산부(240)에서 전력값을 계산하고 그 결과를 표시부(260)를 통해 외부에 표시하게 된다. 지선 계측기(200)에서 생성된 영전위 검출 신호(Zx)는 통신부(290)를 통해 주선 계측기(100)로 전달된다.The line measuring device 200 may include a transformer 210 and a current transformer 220, a ground potential detecting unit 230, a power calculating unit 240, a control unit 250, a display unit 260, and a communication unit 290 . Therefore, the line measuring device 200 calculates the power value in the power calculating unit 240 using the line voltage value and the ground line current value measured through the transformer 210 and the current transformer 220, To be displayed outside. The ground level detection signal Zx generated by the ground level meter 200 is transmitted to the ground level meter 100 through the communication unit 290.

주선 계측기(100)는 통신부(190)를 통해 영전위 검출 신호(Zx)를 수신하고, 가상 전압 발생부(170)는 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 가상 전압(Vx)을 발생시킨다. 가상 전압(Vx)은 영전위 검출 신호(Zx)와 동일한 위상 및 주파수를 가지며, 지선에서 측정된 지선 전압의 크기에 해당하는 피크(peak)값을 가지도록 조정될 수 있다. 가상 전압(Vx)은 영전위 검출 신호(Zx)와 동일한 형태의 구형파가 될 수도 있지만, 필요에 따라 정현파(Sine wave) 또는 다른 파형으로 변환하여 사용될 수도 있을 것이다.The coaxial measuring instrument 100 receives the zero potential detection signal Zx through the communication unit 190 and the virtual voltage generator 170 generates the virtual voltage Vx using the zero potential detection signal Zx. The virtual voltage Vx has the same phase and frequency as the overvoltage detection signal Zx and can be adjusted to have a peak value corresponding to the magnitude of the branch line voltage measured in the branch line. The virtual voltage Vx may be a square wave having the same form as the over-current detection signal Zx, but it may be converted into a sinusoidal wave or other waveform if necessary.

전력 계산부(140)는 변류기(120)에서 측정된 주선의 전류값과 가상 전압 발생부(170)에서 생성된 가상 전압(Vx)을 이용하여 주선에서 사용되는 전력을 계산할 수 있다. 가상 전압(Vx)은 지선 계측기(200)의 지선 전압과 동일한 주파수 및 위상을 가지기 때문에, 전압과 전류의 위상 차이에 해당하는 위상차(

Figure 112017046555726-pat00015
)를 반영하여 유효 전력을 계산할 수도 있고, 필요에 따라 피상 전력을 계산할 수도 있다. 마찬가지로, 구형파에 해당하는 가상 전압(Vx)을 생성하는 경우에는 전력 계산값을 루트2(√2)로 나누면 정현파에 해당하는 전력값을 계산할 수 있게 된다.The power calculation unit 140 can calculate the power used in the main line by using the current value of the main line measured by the current transformer 120 and the virtual voltage Vx generated by the virtual voltage generation unit 170. [ Since the virtual voltage Vx has the same frequency and phase as the branch line voltage of the branch line meter 200, the phase difference ("
Figure 112017046555726-pat00015
), And may calculate the apparent power, if necessary. Similarly, when a virtual voltage Vx corresponding to a square wave is generated, a power value corresponding to a sinusoidal wave can be calculated by dividing the power calculation value by the root 2 (2).

도 5는 지선 계측기(200)에서 변류기(220)와 변압기(210)를 이용하여 직접 지선 전류와 지선 전압을 측정하여 전력을 계측하되, 영전위 검출부(230)를 통하여 영전위 검출 신호(Zx)를 생성하며, 주선 계측기(100)에서 영전위 검출 신호(Zx)를 제공받아 가상 전압(Vx)을 발생시키고 변류기(120)를 통해 주선의 전류를 측정하여 전력을 계산하는 경우를 나타낸 것이다. 그러나, 지선 계측기(200)에서 가상 전압 발생부를 사용하여 지선의 전력을 계측하는 것도 가능할 것이다. 도 6은 이와 같이 주선 계측기(100)와 지선 계측기(200)의 양쪽에 모두 가상 전압 발생부(170, 270)를 구비하되, 지선 계측기(200)에서 영전위를 검출하는 경우를 나타낸 블록도이다. 도 6은 도 5의 지선 계측기(200)에서 변압기(210)를 가상 전압 발생부(270)로 대체한 것으로 볼 수 있다.5 is a graph showing the relationship between the ground potential and the ground voltage measured by the ground fault meter 200 using the current transformer 220 and the transformer 210. The ground potential is measured through the ground potential detector 230, And generates a virtual voltage Vx by receiving the zero potential detection signal Zx from the coarse measuring instrument 100 and calculates the power by measuring the current of the coaxial line through the current transformer 120. [ However, it is also possible to measure the power of the branch line using the virtual voltage generator in the branch line measuring instrument 200. [ 6 is a block diagram showing the case where the ground voltage measuring unit 200 includes a virtual voltage generating unit 170 and 270 both in the main line measuring apparatus 100 and the ground line measuring apparatus 200, . FIG. 6 shows that the transformer 210 is replaced with the virtual voltage generator 270 in the ground wire measuring apparatus 200 of FIG.

지선 계측기(200)는 변류기(220)와 영전위 검출부(230), 가상 전압 발생부(270), 전력 계산부(240), 표시부(260), 제어부(250), 및 통신부(290)를 포함할 수 있다. The branch wire measuring instrument 200 includes a current transformer 220 and a ground potential detector 230, a virtual voltage generator 270, a power calculator 240, a display 260, a controller 250 and a communication unit 290 can do.

변류기(220)와 영전위 검출부(230)는 도 5에서 설명한 내용과 동일한 기능을 수행한다. 가상 전압 발생부(270)는 영전위 검출부(230)에서 생성된 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 가상 전압(Vx)을 발생시킨다. 가상 전압(Vx)은 지선 전압과 동일한 위상 및 주파수를 가지며, 지선 전압의 크기와 동일한 피크값을 가지도록 조정될 수 있다. The current transformer 220 and the ground potential detector 230 perform the same functions as those described with reference to FIG. The virtual voltage generator 270 generates a virtual voltage Vx by using the ground level detection signal Zx generated by the ground level detector 230. [ The virtual voltage Vx has the same phase and frequency as the branch line voltage and can be adjusted to have the same peak value as the branch line voltage.

전력 계산부(240)는 변류기(220)에서 측정된 전류값과 가상 전압 발생부(270)에서 발생한 가상 전압(Vx)을 이용하여 전력을 계산하게 된다. 이 때, 영전위 검출 신호(Zx)로부터 지선 전압과 지선 전류의 위상 차이에 해당하는 위상차(

Figure 112017046555726-pat00016
)를 알 수 있으므로, 이를 반영하여 유효 전력을 계산할 수도 있고, 필요에 따라 피상 전력을 계산할 수도 있다. 가상 전압(Vx)이 구형파인 경우에는 이를 통해 계산된 전력값을 루트2(√2)로 나누어 정현파에 해당하는 전력값을 계산할 수 있을 것이다.The power calculation unit 240 calculates the power using the current measured by the current transformer 220 and the virtual voltage Vx generated by the virtual voltage generator 270. [ At this time, the phase difference (?) Corresponding to the phase difference between the branch line voltage and the branch line current
Figure 112017046555726-pat00016
Therefore, it is possible to calculate the effective power by reflecting this, and to calculate the apparent power as necessary. When the virtual voltage Vx is a square wave, the power value corresponding to the sinusoidal wave can be calculated by dividing the calculated power value by the root 2 (2).

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 전력 계측 방법에 대한 흐름도이다. 도 7은 도 2의 전력 계측 장치 구조에서 주선 및 지선의 전력을 계측하는 방법을 나타낸 것이다. 7 is a flowchart of a power measurement method according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 shows a method of measuring power of a main line and a branch line in the structure of the power measuring apparatus of FIG. 2;

본 발명의 전력 계측 방법은 주선 계측기(100)에서 이루어지는 동작과 지선 계측기(200)에서 이루어지는 동작으로 구분할 수 있다. 주선 계측기(100)는 변류기(120)를 통해 주선의 전류를 측정하고,(S10) 변압기(110)를 통해 주선의 전압을 측정한다(S20). 주선 계측기(100)는 측정된 주선 전류와 주선 전압을 이용하여 주선의 전력값 또는 주선의 전력량을 계산할 수 있다(S30). 주선 계측기(100)는 영전위 검출부(130)를 통하여 주선의 전압 또는 주선의 전류 신호의 영전위를 검출한다(S40). 영전위 검출부(130)에서 생성된 영전위 검출 신호(Zx)는 검출 대상이 되는 주선 전압 또는 주선 전류와 동일한 위상 및 주파수를 가지는 구형파가 될 수 있다. 한편, 주선의 전력을 계산하는 단계(S30)에서 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하는 경우에는 주선의 전압과 전류의 위상차(

Figure 112017046555726-pat00017
)를 알 수 있기 때문에, 유효 전력이나 무효 전력, 피상 전력을 각각 계산할 수도 있다.The power measurement method of the present invention can be divided into an operation performed by the coarse measuring instrument 100 and an operation performed by the branch wire measuring instrument 200. [ The coaxial measuring instrument 100 measures the current of the coaxial line through the current transformer 120 and measures the coaxial voltage through the transformer 110 (S20). The coarse measuring instrument 100 can calculate the power value of the coarse line or the amount of power of the coarse line using the measured coarse line current and the coarse line voltage (S30). The coarse measuring instrument 100 detects the potential of the coarse voltage or the coarse current signal through the coarse detection unit 130 (S40). The geomagnetic detection signal Zx generated by the geomagnetism detection unit 130 may be a square wave having the same phase and frequency as the main line voltage or the main line current to be detected. On the other hand, when the zero-current detection signal Zx is used in the step S30 of calculating the power of the main line, the phase difference between the voltage and the main line
Figure 112017046555726-pat00017
), It is possible to calculate the active power, the reactive power, and the apparent power, respectively.

주선 계측기(100)에서 생성된 영전위 검출 신호(Zx)는 유선 또는 무선 통신을 이용하여 지선 계측기(200)로 송신된다(S60). 지선 계측기(200)는 영전위 검출 신호(Zx)를 이용하여 가상 전압(Vx)을 생성한다(S70). 가상 전압(Vx)은 주선의 인입 전압과 동일한 피크값(Vpeak)을 가지도록 조정될 수 있다. 이렇게 생성된 가상 전압(Vx)은 주선 전압의 위상과 주파수, 피크값이 동일하기 때문에 지선 전압을 별도로 측정할 필요없이 가상 전압(Vx)을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 것이 가능하다. 따라서, 지선 계측기(200)는 변류기(220)를 통하여 지선 전류값을 측정하고,(S80) 생성된 가상 전압(Vx)을 이용하여 지선의 전력값 또는 전력량을 계산할 수 있다(S90). 이 때, 지선의 전력을 계산하는 단계(S90)에서 가상 전압(Vx)으로부터 주선 또는 지선의 전압과 전류의 위상차(

Figure 112017046555726-pat00018
)를 알 수 있기 때문에, 유효 전력이나 무효 전력, 피상 전력을 각각 계산할 수 있다.The zero-current detection signal Zx generated by the coarse measuring instrument 100 is transmitted to the branch wire measuring instrument 200 using wired or wireless communication (S60). The branch line measuring instrument 200 generates the virtual voltage Vx using the zero-current detection signal Zx (S70). The virtual voltage Vx can be adjusted to have the same peak value Vpeak as the lead-in voltage of the main line. Since the phase, frequency, and peak value of the generated virtual voltage Vx are the same, it is possible to calculate the power of the branch line using the virtual voltage Vx without separately measuring the branch line voltage. Accordingly, the branch wire measuring instrument 200 measures the ground wire current value through the current transformer 220, and calculates the power value or the power amount of the branch wire using the generated virtual voltage Vx in step S80. At this time, in step S90 of calculating the power of the branch line, the phase difference between the voltage and the current of the main or branch line from the virtual voltage Vx
Figure 112017046555726-pat00018
), It is possible to calculate the active power, the reactive power and the apparent power, respectively.

도 7은 도 2에 도시된 전력 계측 장치의 구조에서 이루어지는 동작을 설명하였지만, 도 4 내지 도 6의 전력 계측 장치의 구조의 경우에도 유사한 영전위 검출 및 가상 전압 생성, 전력 계산 과정이 이루어질 것이다. 다만, 영전위 검출부와 가상 전압 발생부의 위치에 따라서, 주선 계측기(100) 또는 지선 계측기(200)의 한 쪽에서 영전위 검출이나 가상 전압 발생 동작이 이루어질 수도 있고, 양쪽 계측기에서 모두 관련 동작이 이루어질 수도 있을 것이다.Although FIG. 7 illustrates the operation of the power measuring apparatus shown in FIG. 2, similar power and voltage detection and virtual voltage generation and power calculation processes will also be performed in the case of the power measuring apparatuses of FIGS. However, depending on the positions of the electromotive force detector and the virtual voltage generator, the electromotive force detection or the virtual voltage generation operation may be performed on one side of the main measuring instrument 100 or the branch measuring instrument 200, There will be.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

10: 메인 배선용 차단기 20: 서브 배선용 차단기
100: 주선 계측기 200: 지선 계측기
110, 210: 변압기 120, 220: 변류기
130, 230: 영전위 검출부 140, 240: 전력 계산부
150, 250: 제어부 160, 260: 표시부
170, 270: 가상 전압 발생부
190, 290: 통신부 300: 전력 계측 장치
10: main-circuit breaker 20: sub-circuit breaker
100: Arranged measuring instrument 200: Ground measuring instrument
110, 210: Transformer 120, 220: Current transformer
130, 230: an electromotive force detector 140, 240:
150, 250: a control unit 160, 260:
170, 270: virtual voltage generator
190, 290: communication unit 300: power measuring device

Claims (26)

주선과 이로부터 분기되는 지선의 전력을 계측하기 위한 장치에 있어서,
상기 주선에 설치되어 주선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 주선 계측기; 및
상기 지선에 설치되며, 상기 주선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 이용하여 생성한 가상 전압과 지선에서 측정된 전류를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 지선 계측기를 포함하되,
상기 지선 계측기는 상기 지선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 상기 영전위 검출 신호로부터 상기 주선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부와, 상기 변류기의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함하는 전력 계측 장치.
1. An apparatus for measuring an electric power of a branch line and branches branched therefrom,
A coarse measuring unit provided in the coarse line to generate a coarse current detection signal from a voltage signal input to the coarse line; And
And a branch line meter installed at the branch line and calculating power of the branch line using the virtual voltage generated using the ground level detection signal transmitted from the main line measuring instrument and the current measured at the branch line,
A voltage generator for generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage drawn into the main line from the ground potential detection signal; And a power calculation unit calculating the power of the branch line using the measurement result of the current transformer and the virtual voltage.
제 1 항에 있어서,
상기 영전위 검출 신호는 주선에 인입되는 전압 신호의 극성이 변경되는 영전위에서 발생하는 신호로서, 상기 주선에 인입되는 전압 신호와 동일한 주파수 및 위상을 가지는 구형파인 전력 계측 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the zero potential detection signal is a square wave having a frequency and a phase the same as a voltage signal input to the main line, the polarity of a voltage signal input to the main line being changed.
제 1 항에 있어서,
상기 주선 계측기는 상기 주선의 전압을 측정하기 위한 전압 측정부;
상기 주선의 전류를 측정하기 위한 전류 측정부; 및
상기 전압 측정부 및 전류 측정부의 측정 결과를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함하는 전력 계측 장치.
The method according to claim 1,
The coarse measuring device includes: a voltage measuring unit for measuring a voltage of the coarse line;
A current measuring unit for measuring a current of the main line; And
And a power calculation unit for calculating a power of the main line using the measurement results of the voltage measurement unit and the current measurement unit.
제 3 항에 있어서,
상기 전류 측정부는 변류기 또는 로고스키 코일로 이루어지는 전력 계측 장치.
The method of claim 3,
Wherein the current measuring unit comprises a current transformer or a Rogowski coil.
제 3 항에 있어서,
상기 전력 계산부는 상기 영전위 검출 신호로부터 주선에 인입되는 전압 및 전류의 위상차를 반영하여, 유효 전력, 무효 전력, 또는 피상 전력을 계산하는 전력 계측 장치.
The method of claim 3,
Wherein the power calculator calculates the active power, the reactive power, or the apparent power by reflecting the phase difference between the voltage and the current drawn into the main line from the electromotive force detection signal.
제 3 항에 있어서,
상기 주선 계측기는 계산된 전력값을 표시하는 표시부를 더 포함하는 전력 계측 장치.
The method of claim 3,
And the coarse measuring instrument further comprises a display unit for displaying the calculated power value.
제 1 항에 있어서,
상기 주선 계측기는 상기 영전위 검출 신호를 상기 지선 계측기로 송신하는 송신부를 포함하는 전력 계측 장치.
The method according to claim 1,
And the coarse measuring instrument includes a transmitter for transmitting the geomagnetic detection signal to the ground wire measuring instrument.
제 7 항에 있어서,
상기 송신부는 RS-485, RS-232, 및 RS-422 통신 방식 중 하나의 유선 통신 모듈로 이루어지는 전력 계측 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the transmitter comprises one of a RS-485, RS-232, and RS-422 communication wired communication module.
제 7 항에 있어서,
상기 송신부는 블루투스(Bluetooth), NFC(Near Field Communication), 지그비(ZigBee), MST(Magnetic Secure Transmission), 비콘(Beacon), 이더넷(Ethernet) 또는 와이파이(WiFi) 중 하나의 무선 통신 모듈로 이루어지는 전력 계측 장치.
8. The method of claim 7,
The transmitter may be configured to transmit power, which is one of a wireless communication module such as Bluetooth, NFC (Near Field Communication), ZigBee, MST (Secure Transmission), Beacon, Ethernet or WiFi Measuring device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 지선에 설치되어 전력을 계측하기 위한 장치에 있어서,
상기 지선의 전류를 측정하기 위한 전류 측정부;
주선의 전압 신호로부터 생성된 영전위 검출 신호를 주선에 설치된 주선 계측기로부터 수신하는 통신부;
상기 영전위 검출 신호로부터 상기 주선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부; 및
상기 전류 측정부의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함하는 지선 전력 계측 장치.
1. An apparatus for measuring electric power installed on a branch line,
A current measuring unit for measuring a current of the branch line;
A communication unit for receiving a ground potential detection signal generated from a coarse voltage signal from a coarse measuring instrument provided on a coarse line;
A virtual voltage generator for generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage input to the main line from the zero-potential detection signal; And
And a power calculation unit calculating the power of the branch line using the measurement result of the current measurement unit and the virtual voltage.
주선과 이로부터 분기되는 지선의 전력을 계측하기 위한 장치에 있어서,
상기 지선에 설치되어 지선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 지선 계측기; 및
상기 주선에 설치되며, 상기 지선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 이용하여 생성한 가상 전압과 주선에서 측정된 전류를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 주선 계측기를 포함하되,
상기 주선 계측기는 상기 주선의 전류를 측정하기 위한 변류기와, 상기 영전위 검출 신호로부터 상기 지선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부와, 상기 변류기의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함하는 전력 계측 장치.
1. An apparatus for measuring an electric power of a branch line and branches branched therefrom,
A branch line meter installed on the branch line to generate a zero potential detection signal from a voltage signal input to the branch line; And
And a coarse measuring instrument installed in the coarse line and calculating a coarse line power using a virtual voltage generated using the coarse detection signal transmitted from the ground wire measuring device and a current measured in the coarse line,
A virtual voltage generator for generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage drawn to the branch line from the geomagnetism detection signal from the geomagnetism detection signal; And a power calculation unit for calculating the power of the main line using the measurement result of the current transformer and the virtual voltage.
삭제delete 주선에 설치되어 전력을 계측하기 위한 장치에 있어서,
상기 주선의 전류를 측정하기 위한 전류 측정부;
지선의 전압 신호로부터 생성된 영전위 검출 신호를 지선에 설치된 지선 계측기로부터 수신하는 통신부;
상기 영전위 검출 신호로부터 상기 지선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 가상 전압 발생부; 및
상기 전류 측정부의 측정 결과와 상기 가상 전압을 이용하여 주선의 전력을 계산하는 전력 계산부를 포함하는 주선 전력 계측 장치.
1. An apparatus for measuring electric power installed on a main line,
A current measuring unit for measuring a current of the main line;
A communication unit for receiving a ground potential detection signal generated from a voltage signal of a branch line from a branch line instrument installed on a branch line;
A virtual voltage generator for generating a rectangular wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage input to the branch line from the geomagnetism detection signal; And
And a power calculation unit for calculating a power of a main line using the measurement result of the current measurement unit and the virtual voltage.
주선과 이로부터 분기되는 지선의 전력을 계측하는 방법에 있어서,
상기 주선에 설치되는 주선 계측기에서 상기 주선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계;
상기 영전위 검출 신호를 상기 지선에 설치되는 지선 계측기로 송신하는 단계;
상기 지선에 설치되는 지선 계측기에서 상기 주선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 수신하는 단계;
상기 영전위 검출 신호를 이용하여 상기 주선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 단계; 및
상기 가상 전압과 지선에서 측정된 전류를 이용하여 지선의 전력을 계산하는 단계를 포함하는 전력 계측 방법.
1. A method for measuring power of a branch line and branches branched therefrom,
Generating an over-current detection signal from a voltage signal inputted to the main line in a main line measuring instrument provided on the main line;
Transmitting the ground potential detection signal to a branch wire measuring instrument installed on the branch line;
Receiving a ground potential detection signal transmitted from the coarse measuring instrument in a ground wire measuring instrument installed on the branch wire;
Generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage input to the main line using the geomagnetism detection signal; And
And calculating the power of the branch line using the virtual voltage and the current measured at the branch line.
삭제delete 지선에 설치되는 지선 계측기에서 전력을 계측하는 방법에 있어서,
상기 지선의 전류를 측정하는 단계;
주선의 전압 신호로부터 생성된 영전위 검출 신호를 주선에 설치된 주선 계측기로부터 수신하는 단계;
상기 영전위 검출 신호로부터 상기 주선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 단계; 및
상기 측정된 전류와 상기 가상 전압을 이용하여 지선의 전력을 계산하는 단계를 포함하는 지선 전력 계측 방법.
A method for measuring power in a branch wire measuring instrument installed on a branch line,
Measuring a current of the branch line;
Receiving a ground potential detection signal generated from a coarse voltage signal from a coarse measuring instrument provided on a coarse line;
Generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage drawn into the main line from the zero-potential detection signal; And
And calculating the power of the branch line using the measured current and the virtual voltage.
주선과 이로부터 분기되는 지선의 전력을 계측하는 방법에 있어서,
상기 지선에 설치되는 지선 계측기에서 상기 지선에 인입되는 전압 신호로부터 영전위 검출 신호를 생성하는 단계;
상기 영전위 검출 신호를 상기 주선에 설치되는 주선 계측기로 송신하는 단계;
상기 주선에 설치되는 주선 계측기에서 상기 지선 계측기로부터 전달된 영전위 검출 신호를 수신하는 단계;
상기 영전위 검출 신호를 이용하여 상기 지선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 생성하는 단계; 및
상기 가상 전압과 상기 주선에서 측정된 전류를 이용하여 주선의 전력을 계산하는 단계를 포함하는 전력 계측 방법.
1. A method for measuring power of a branch line and branches branched therefrom,
Generating a zero-potential detection signal from a voltage signal input to the branch line at a branch line measuring instrument installed on the branch line;
Transmitting the geomagnetic detection signal to a coarse measuring instrument provided on the coarse line;
Receiving a ground potential detection signal transmitted from the ground wire measuring instrument at a coaxial measuring instrument installed on the coaxial cable;
Generating a rectangular-wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage input to the branch line using the geomagnetism detection signal; And
And calculating the power of the main line using the virtual voltage and the current measured in the main line.
삭제delete 주선에 설치되는 주선 계측기에서 전력을 계측하는 방법에 있어서,
상기 주선의 전류를 측정하는 단계;
지선의 전압 신호로부터 생성된 영전위 검출 신호를 지선에 설치된 지선 계측기로부터 수신하는 단계;
상기 영전위 검출 신호로부터 상기 지선에 인입되는 전압과 위상, 주파수, 및 피크값이 동일한 구형파 가상 전압을 가상 전압을 생성하는 단계; 및
상기 측정된 전류와 상기 가상 전압을 이용하여 주선의 전력을 계산하는 단계를 포함하는 주선 전력 계측 방법.
1. A method for measuring power in a coaxial line measuring instrument installed on a coaxial line,
Measuring a current of the main line;
Receiving a ground potential detection signal generated from a voltage signal of a branch line from a branch line instrument installed on a branch line;
Generating a virtual voltage having a square wave virtual voltage having the same phase, frequency, and peak value as the voltage drawn to the branch line from the geomagnetism detection signal; And
And calculating the power of the main line using the measured current and the virtual voltage.
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