JP6649470B2 - 単相多重回路計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、単相多重回路計測装置に関し、具体的には、配列された多数の単相回路に流れる電流及び電力などを計測する計測装置と、これを用いた計測システムに関する。

分電盤において、引込主線だけではなく分岐されて出る各分岐回路についても個別に計測するためには、通常各分岐回路ごとCT(Current Transformer)を設置し、各CTからの信号線を中央の主たる計測装置に連結する。この主たる計測装置では各CTにてセンシングされた電流信号と、一支点でセンシングされた共通の電圧信号を用いて主線及び各支線に対する計測を行っている。

しかし、斯かる方式は各分岐回路から主たる計測装置までアナログ信号線を各々ルーティングしないとならないので、過多な設置工数の問題、多数の信号線が電力線と共に混在されることに起因した安全問題、及びCTに対するキャリブレーション問題を伴う。

斯かる問題点を解決するするための方案が、本出願人による韓国登録特許第１４６９４４８号（“効率性及び簡潔性を増大させる多重線路電力計測システム”）に記載されている。この特許では、各分岐回路ごと、例えばMCCBの側面に分岐回路用計測装置（‘電流計測装置’）を設置し、主たる計測装置（‘電圧計測装置’）は一支点にて共通の電圧をセンシングし、センシングされた電圧信号をアナログ/デジタル変換した電圧データを生成する。そして、主たる計測装置がシリアル通信を利用して各分岐回路用計測装置に電圧データを提供し、各分岐回路用計測装置では、自体的にセンシングした電流信号をアナログ/デジタル変換した電流データと、伝送された電圧データを用いて電力などを計算する。

前記した特許第１４６９４４８号の技術によると、各分岐回路用計測装置に内蔵されたCTがセンシングした電流信号は直ぐ、アナログ/デジタル変換して伝送されて来た電圧データと共に利用されるので、CTから主たる計測装置までアナログ信号線を引き込むべき問題がないし、単一のシリアル通信線を用いて主たる計測装置と全ての分岐回路用計測用を連結すればよいので、多数の信号線が配列される従来の問題点も無くなる。これによって、過多な設置工数の問題と、電力線と信号線との混在に起因した安全問題を解決する長所も有る。ひいては、生産段階でCTに対するキャリブレーションを行い、分岐回路用計測装置に個別に貯蔵できるようになるので、設置段階でCTに対するキャリブレーションを行わなくてもよい長所が有る。

ところで、前記した特許技術により計測システムを構成するには、各分岐回路ごと分岐回路用計測装置が設置するべきであり、分岐回路が数十個余個から百余個に至る程度まで、その数が多い場合には、計測システムの構築にたくさんの費用が所要される問題が有る。

図１は、本出願人により登録された特許技術によって、分電盤に分岐回路用計測装置を設置した例を図示した斜視図である（主たる計測装置及びシリアル通信線は省略して図示される）。

図示されたように、主たるMCCB１を経て引込まれた主線の電力はブスバー(bus bar)を用いて各分岐回路に分岐され、分岐回路ごと分岐回路用MCCB(Molded Case Circuit Breaker)２が設置され、分岐回路用MCCB２の側面には分岐回路用計測装置３が一つずつ設置される。分岐回路が分岐回路用計測装置３を貫通し、例えば分岐回路が単相回路の場合には二つずつの電力線路が各々貫通される。

ところで、各分岐回路ごと分岐回路用計測装置３が設置するべきであるところ、図示されたように、１８個の分岐回路がある場合、１８個の分岐回路用計測装置３が各々設置されなければならない。

そして、通常隣り合う分岐回路用MCCB２は互いに密着されて配置されるところ、これに合わせて、隣り合う分岐回路用計測装置３も密着されて配置され得るしかない。隣り合う分岐回路用計測装置３の間に空間がないので、分岐回路用MCCB２のサイズごとに正確にマッチングされる分岐回路用計測装置３を生産しなければならないし、別途の装着用ベースプレートを先に装着した後、側面へスライドして結合するなどの方法を使用しなければならない問題が有る。通常、上記した特許技術による計測システムは既に運用中の分電盤に付加して設置される場合が多いが、斯かる場合上のような問題点は加重されることができる。なお、隣り合う分岐回路用計測装置３が密着されるので、分岐回路用計測装置３の入出力ポートを形成するにあたって、隣り合う分岐回路用計測装置３と向かい合う側面は利用できないようになる。

一方、データセンターのサーバ用分電盤のような分電盤では、同じ電流定格の単相回路が非常に多く配列設置されるので（数十乃至百余フィーダーに至る）、このように同じ定格の単相回路がアレイに配列される点を利用して分岐回路用計測装置３の構成において効率性を追求できる。

前記した従来技術の問題点及び課題に対する認識は、本発明の技術分野で通常の知識を持つ者（当業者）にとって自明なものではないので、斯かる認識を基盤に先行技術と対比した本発明の進歩性を判断してはならないことを明らかにしておく。

韓国登録特許第１４６９４４８号明細書

本発明は、多くの数の単相回路が配列設置される分電盤などで分岐回路計測システムの構成において、効率性を向上させ得る計測装置を提供することを目的とする。

本発明で解決しようとする技術的な課題は、以上で言及した技術的な課題に制限されないし、言及されない他の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野において通常の知識を持つ者（当業者）にとって明らかになるはずである。

本発明の一態様による単相多重回路計測装置は、隣接する複数の単相回路を構成する電力線路が貫通される複数の貫通ホール(hole)を具備するハウジングと、前記ハウジングに内蔵され、前記複数の単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含んで構成されるが、前記ハウジングに具備される複数の貫通ホールは、前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通されずに、残りの電力線路が貫通されるように具備されることを特徴にする。

本発明の一態様による単相多重回路計測装置は、隣接する三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路を除外した残りの四つの電力線路が各々貫通される四つの貫通ホールを具備するハウジングと、前記ハウジングに内蔵され、前記三つの単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含み、前記両側端の２つの電力線路は前記ハウジングに具備される貫通ホールを貫通しないことを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記CTは四つの貫通ホールの中で二番目又は三番目の貫通ホールを除外した残りの貫通ホールの周りに設置されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記複数のCTの中で、一つからセンシングされた電流、又は前記複数のCTの中で一つを除外した残りの全てからセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データを少なくても利用して各単相回路ごとに電力を全部計算する単一のプロセッサとを含むことを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データを少なくても伝送する単一の通信モジュールとを含むことを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記ハウジングに内蔵され、前記単相回路と同じ電圧を有するが他の支点にてセンシングされた電圧信号から由来する電圧データをメーン(main)計測装置から受信する通信モジュールと、前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データと、前記通信モジュールから受信する電圧データを少なくても利用して各単相回路ごとに電力を全部計算し、電力データを生成する単一のプロセッサと、を含み、前記通信モジュールを利用して前記生成された電力データを前記メーン計測装置へ伝送することを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記ハウジングをベースに固定するために,前記ハウジングの四つの側面の中で前記電力線路が貫通しない二つの側面に各々結合されるマウンティングタップと、を含んで構成されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記ハウジングは上部ハウジング及び下部ハウジングを含んで構成されることを特徴にする。

本発明の一態様による単相多重回路計測装置は、内蔵された貫通型のCTにて生成された電流信号から由来する電流データと、通信モジュールから受信した電圧データを利用して電力を計算するが、単一の装置として隣接する複数の単相回路を全部計測する単相多重回路計測装置であって、前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で、端に有る二つの電力線路は貫通せずに残りの電力線路が貫通されるように構成され、前記貫通する電力線路の中で各単相回路ごとに少なくても一つの電力線路に対応し、前期貫通型のCTが各々設置されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、引込み主線から分岐された単相回路、特に同じ容量の単相回路がアレイに配置される分電盤に適用されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記分電盤はデータセンター用分電盤であることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、各単相回路の漏洩電流を検出するためのZCT(Zero Current Transformer、零相変流器)が連結される複数のZCT用端子と、前記複数のZCT用端子から入力されるアナログ信号を処理するZCT用信号処理回路と、を含むことを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、MCCBの動作状態を表わす接点と連結される複数のDI端子と、前記複数のDI端子を通じて前記MCCBの動作状態をセンシングするDI入力センシング部と、を含んで構成されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記CTにてセンシングされた電流信号に対してアナログ信号処理を遂行する電流センシング回路と、前記電流センシング回路からの信号に対してアナログ/デジタル変換するADC(Analog Digital Converter)と、を含んで構成されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記複数のCTを貫通する電力線路で、電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向が反対である場合、該当電力線路でセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記複数のCTの中の一部からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記貫通する電力線路の相に関する情報が設定・貯蔵され、少なくても前記相に関する情報は前記位相の反転の可否を決定する時、利用されることを特徴にする。

前記した単相多重回路計測装置において、前記貫通する電力線路の相に関する情報と前記単相多重回路計測装置がブスバーを中心にして左側又は右側の中でどこに設置されるかを表わす左右情報が設定・貯蔵され、少なくても前記相に関する情報及び前記左右情報は前記位相の反転の可否を決定する時、利用されることを特徴にする。

本発明の一態様によると、複数のCTを貫通する電力線路において、電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向が反対である場合、該当電力線路上にてセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用することで、複数（三つ）の単相回路のための電力線路の中で両側の端の電力線路は単相多重回路計測装置を貫通されないように構成しても電力計測が可能になる効果が有る。

複数のCTの中で一つからセンシングされた電流、又は複数のCTの中で一つを除外した残りの全てからセンシングされた電流は、位相を反転させて電力計算に使用することで、複数（三つ）の単相回路のための電力線路の中で両側の端の電力線路は単相多重回路計測装置を貫通されないように構成しても電力計測が可能になる効果が有る。

なお、本発明の一態様による単相多重回路計測装置を利用すると、複数（三つ）の単相回路計測が単一のハウジング、単一のプロセッサ、単一の通信モジュールで処理でき、特にプロセッサのように構成の費用が高い比重を占める部品を共用できるようになるので、計測システムの構築の費用を大幅に節減できるようになる効果がある。

なお、本発明の一態様によると、端にある二つの電力線路は貫通されなくて残りの電力線路が貫通されるように単相多重回路計測装置を構成できることで、計測装置の大きさを減らすことができるだけではなく、隣り合う単相多重回路計測装置の間に余裕空間が確保できる長所がある。これにより、計測装置の配置及び付着などにおいて自由度が増加し、スライド結合の方法などを使用しなくてもよい効果がある。

なお、本発明の一態様によると、単相多重回路計測装置の側面に入出力ポートを容易に構成できる効果がある。

図１は、本出願人により登録された特許技術に従って分電盤に分岐回路用計測装置を設置した例を図示した斜視図である（メーン計測装置及びシリアル通信線省略）。 図２は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００が分電盤１０に設置したことを例示した図面である。 図３は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００が三つの単相回路に掛けて設置される状況を図示した図面として、３相４線式の主線に連結される場合である。 図４は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００の外観斜視図である。 図５は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００を分解して図示した分解斜視図である。 図６は、前述した本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００，１００′を適用した単相多重回路計測システムを図示したブロック図である。 図７は、本発明に比較される比較例としての単相多重回路計測装置２０を図示した図面であり、単相多重回路計測装置２０が三つの単相回路に掛けて設置される状況を図示した図面である。 図８は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００ が三つの単相回路に掛けて設置される他の状況を図示した図面で３相３線式主線に連結される場合である。

添付した図面を参照にして、本発明の実施例に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者（当業者）が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は種々の相異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略したし、明細書全体を通じて類似した部分に対しては類似した名称及び図面符号を使用する。

図７は本発明と比較される比較例としての単相多重回路計測装置２０を図示した図面であり、単相多重回路計測装置２０が三つの単相回路に掛けて設置される状況を図示した図面である。比較例は従来技術から本発明に至る過程の中間に有る発明として、本発明に至る過程を説明するための参照発明に過ぎないので、簡略にだけ説明する。

従来、韓国登録特許第１４６９４４８号（“効率性及び簡潔性を増大させる多重線路電力計測システム”）による電力計測のためには、各単相回路ごとに計測装置を各々構成したが、比較例では三つの単相回路に対する計測を単一の単相多重回路計測装置２０で遂行するようにする。

比較例による単相多重回路計測装置２０は三つの単相回路に対して一つのモジュールとして電力計測できるようにする。単相多重回路計測装置２０はケースに六つの貫通ホールを具備して、単一のPCBアセンブリーに搭載される単一のプロセッサを共用して三つの単相回路を計測するようにする。比較例による単相多重回路計測装置２０を利用すると、計測装置の数字を１/３に減らすことができ、特に高価のプロセッサを共用することで、費用の節減を齎す。

しかし、比較例による単相多重回路計測装置２０は従来の計測装置に比べてサイズが３倍大きくなる問題があり。通常、びっしりと密着・配置される分岐回路に起因して隣り合う単相多重回路計測装置２０の間も密着され、配置及び装着上の困難さが解消されない問題と入出力ポートの構成のための空間上の問題などは相変わらず残るようになる。

図２は本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００が分電盤１０に設置されたものを例示した図面であり、図３は本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００が三つの単相回路に掛けて設置される状況を図示した図面として、図３(A)では、貫通される一番目の電力線路がN線と連結されたものであり、図３(B)では、貫通される一番目の電力線路がA線と連結されたものである。

本発明は、主線５から分岐された単相回路４がアレイに配置される分電盤１０に適用され、特に、斯かる分電盤１０としてはデータセンター用分電盤が代表的である。データセンター用のサーバで使用される分電盤では、同じ容量又は同じ電流定格の単相回路が非常に多くアレイに配列・設置されるので（数十乃至百余フィーダー）、本発明は、このように同じ定格の単相回路がアレイに配列される点を用いる。

主線５はメーンMCCB１を経て引込されてブスバー６を用いて複数の単相回路４に分岐するが、各単相回路４ごとに単相回路用MCCB２が設置される。単相回路用MCCB２の側面には単相多重回路計測装置１００が設置されるが、複数の単相回路４に対応して単相多重回路計測装置１００が設置される。例示された図２によると、三つの単相回路４及び三つの単相回路用MCCB２に対応して一つの単相多重回路計測装置１００が設置される。

そして、単相多重回路計測装置１００に対応する隣接する複数の単相回路４は、全部単相多重回路計測装置１００を貫通するのではなく、複数の単相回路４を構成する電力線路の中で、両側端の二つの電力線路４Ｓは貫通されなくて残りの電力線路４Ｍが貫通する。本発明の一実施例によると、隣接する三つの単相回路４を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路４Ｓを除外した残りの四つの電力線路４Ｍが各々貫通される。

図２では、メーン計測装置と、メーン計測装置及び単相多重回路計測装置１００の間を連結する通信線などを省略して図示されたが、これらは分電盤１０に共に設置される。

図４は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００の外観斜視図であり、図５は、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００を分解して図示した分解斜視図である。

ハウジングは、下部ハウジング１１０及び上部ハウジング１２０を含んで、下部ハウジング１１０は下部ハウジングフレーム１１１及び下部ハウジングカバー１１２で構成され、上部ハウジング１２０は上部ハウジング第１カバー１２１、上部ハウジングフレーム１２２及び上部ハウジング第２カバー１２３で構成される。本実施例では、ハウジングが下部ハウジング１１０と上部ハウジング１２０が結合する形態を例示したが、当然一体となったハウジングも本発明の範囲に含まれることは勿論である。

下部ハウジング１１０と上部ハウジング１２０は、第１締結スクリュー乃至第４締結スクリュー１７０Ａ〜１７０Ｄを用いて締結し合い、下部ハウジング１１０と上部ハウジング１２０の間に第１貫通ホール乃至第４貫通ホール１８０Ａ〜１８０Ｄが形成される。

ハウジングは、複数の貫通ホール１８０Ａ〜１８０Ｄが具備され、この貫通ホールには隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の一部分が貫通され、具体的には隣接する三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路を除外した残りの四つの電力線路が各々貫通される四つの貫通ホール１８０Ａ〜１８０Ｄを具備する。

上部ハウジングフレーム１２２と上部ハウジング第２カバー１２３の間の空間にはPCBアセンブリー１４０が収納され、PCBアセンブリー１４０はPCB基板に第１シリアルポート１４１Ａ及び第２シリアルポート１４１Ｂと、LCD１４２、ZCT用端子１４３、DI端子１４４及びプロセッサ（図示せず）などが搭載される。

CTは下部コア１３１とボビンアセンブリー１３２とで構成されるところ、具体的には第１CTは第１下部コア１３１Ａと第１ボビンアセンブリー１３２Ａとで構成され、第２CTは第２下部コア１３１Ｂと第２ボビンアセンブリー１３２Ｂとで構成され、第３CTは第３下部コア１３１Ｃと第３ボビンアセンブリー１３２Ｃとで構成される。そして、各ボビンアセンブリー１３２は上部コア、ボビン及び捲線コイル（図示せず）を含んで構成される。

各下部コア１３１は、下部ハウジングに１１０に収納され、各ボビンアセンブリー１３２は上部ハウジング１２０に収納されるが、下部ハウジング１１０と上部ハウジング１２０が締結されると、下部コア１３１の下にある板ばね(leaf spring)により、下部コア１３１と上部コアが互いに弾性的に接触するようになる。

複数のCT(Current Transformer)は、ハウジング１１０、１２０に内蔵されて複数の単相回路に流れる電流を各々センシングするために貫通ホールの周りに設置されるものとして、貫通ホールのCTである。複数のCTは三つの単相回路に流れる電流を各々センシングするために貫通ホールの周りに設置されるが、図示されたように、四つの貫通ホール１８０Ａ〜１８０Ｄの中で第３貫通ホール１８０Ｃを除外した残りの貫通ホール１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｄの周りに設置され得る。

又は、四つの貫通ホール１８０Ａ〜１８０Ｄの中で第２貫通ホール１８０Ｂを除外した残りの貫通ホール１８０Ａ、１８０Ｃ、１８０Ｄの周りに設置できるようになるところ、CTは四つの貫通のホールの中で二番目又は三番目の貫通ホールを除外した残りの貫通ホールの周りに設置できるようになる。

CTは、貫通する電力線路の中で、各単相回路ごとに少なくても一つの電力線路に対応して各々設置される。

そして、ハウジングに具備される複数の貫通ホールは隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通されないし、残りの電力線路が貫通されるように具備される。具体的に、図２及び図３でも図示されたように、三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通しないし、残りの電力線路である四つの電力線路が貫通されるように四つの貫通ホールだけが形成されている。

マウンティングタップ１６０Ａ、１６０Ｂはハウジングを分電盤のベースに固定するためにハウジングの四つの四方側面の中で電力線路が貫通する方の二つの側面ではなく、電力線路が貫通しない二つの側面で各々ハウジングと脱着方式で結合する。

図６は、前述した本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００、１００’を適用した単相多重回路計測システムを図示したブロック図である。

本発明の一実施例による単相多重回路計測システムはメーン計測装置２００、一つ以上の単相多重回路計測装置１００、１００’と通信線とを含んで構成される。図６のブロック図は電気及び信号の観点から見たブロック図として物理的な構成と必ずしも一致するのではない。

メーン計測装置２００と単相多重回路計測装置１００、１００’は通信線３００を介して連結されるが、単相多重回路計測装置１００、１００’の間はデイジーチェーン(daisy chain)で連結される。単相多重回路計測装置１００、１００’のPort A及びPort Bは図４に図示された第１シリアルポート１４１Ａ及び第２シリアルポート１４１Ｂに対応される。

メーン計測装置２００は通信モジュール２１、計算及び信号処理部２２、PT２３(Potential Transformer)、電圧センシング回路２４、ADC２５(Analog Digital Converter)などを含んで構成される。

PT２３は電圧をセンシングして、具体的には引込主線又は分岐回路など分電盤内の電力線路の中の一つにコンタクト(contact)して、電力線路での電圧に比例する電圧信号を電圧センシング回路２４に提供する。電圧センシング回路２４はPT２３の出力信号に対してアナログ信号処理を遂行してADC２５に提供し、ADC２５は入力されるアナログ信号に対してアナログ/デジタル変換し、計算及び信号処理部２２に電圧データを提供する。

通信モジュール２１はシリアル通信機能を遂行するものとして、例えば、RS485通信を遂行するモジュールである。計算及び信号処理部２２は各種の計算及び信号処理を遂行し、メーン計測装置２００の各構成要素を制御する制御機能を一緒に包含できる。

通信モジュール２１は計算及び信号処理部２２が提供するデータを通信線３００を介して各単相多重回路計測装置１００、１００′に伝送し、各単相多重回路計測装置１００、１００’から伝送されて来たデータをを計算及び信号処理部２２に提供する。

その他、メーン計測装置２００は使用者の操作及び命令を直接入力されるための操作部、使用者に情報をディスプレイするためのディスプレイ部、上位階層のモジュール又はサーバなどと通信するための別途の通信モジュール（全て図示せず）などを包含できる。

単相多重回路計測装置１００、１００’は通信モジュール１１、計算及び信号処理部１２、３チャンネルCT１３、３チャンネルの電流センシング回路１４、ADC１５、ZCT用電流センシング回路１６、DI入力センシング部１７及びDI信号処理部１８を含んで構成される。

通信モジュール１１はシリアル通信を用いてメーン計測装置２００からのデータを受信してメーン計測装置２００に生成されたデータを伝送し、計算及び信号処理部１２は入力されたデータを利用して計算及び信号処理を遂行し、さらには単相多重回路計測装置１００、１００’を構成する各構成要素を制御できる。

３チャンネルCT１３は前述した第１CT乃至第３CTとして、単相多重回路計測装置１００、１００′に内蔵され、電力線路に接触せずに貫通される電力線路の電流に比例する電流信号生成し、３チャンネルの電流センシング回路１４に各々提供し、３チャンネルの電流センシング回路１４は各チャンネルごとに入力される電流信号に対してアナログ信号処理を遂行する。

ZCT用電流センシング回路１６は外部のZCT（図示せず）から入力される電流信号に対してアナログ信号処理を遂行して、外部のZCTは三つの単相回路ごとに各々具備されるが、各単相回路を構成する二つの電力線路が一度に貫通されるように単相多重回路計測装置１００、１００′の側面に設置されることができる。

外部のZCTは各単相回路の漏洩電流を検出するためのもので、本発明の一実施例による単相多重回路計測装置１００、１００’はその側面の上段にZCTが連結される複数のZCT用端子１４３を具備して、ZCT用端子１４３にZCTの導線両端を挿入した後、上方からボルト(bolt)を回転・加圧することで固定できる。

そして、ZCT用電流センシング回路１６は複数のZCT用端子１４３から入力されるアナログ信号を処理して、ADC１５がこれをアナログ/デジタル変換した後、計算及び信号処理部１２に提供して、計算及び信号処理部１２及び/又はメーン計測装置１００にて利用されるようにする。

ADC１５は３チャンネルの電流センシング回路１４及び３チャンネルのZCT用電流センシング回路１６から入力される電流信号を各々アナログ/デジタル変換して電流データを生成して計算及び信号処理部１２へ提供する。

DI入力センシング部１７は前述した複数のDI端子１４４を通じてMCCB２の動作状態をセンシングする回路である。

通常MCCB２は自身のトリップ(trip)状態などの動作状態を表示する接点出力端子を具備しているところ、単相多重回路計測装置１００，１００’のDI端子１４４はこの接点出力端子と連結されて、DI端子１４４に接点出力端子と連結される導線両端を挿入した後、上方からボルトを回転・加圧することで固定できる。

そして、DI入力センシング部１７はDI端子１４４を通じて接点出力端子をセンシングしてロジック信号に出力し、DI信号処理部１８は入力されるロジック信号に対して信号処理を遂行する。

以下、本発明の実施例による単相多重回路計測システムの動作に対して説明する。

メーン計測装置２００はPT２３、電圧センシング回路２４及びADC２５などを利用して各単相回路と同じ電圧を有するが、他の支点にて電圧をセンシングした電圧信号を生成して電圧信号をアナログ/デジタル変換してデジタル電圧データを生成する。電圧データは１周期以上の電圧信号をサンプリング間隔によりサンプリングした瞬時電圧値の集合であり得る。

分電盤で各単相回路は引込主線から分岐されたものなので、単相回路の電圧は連結された主線又は他の単相回路の電圧と同一である。従って、メーン計測装置２００から提供される電圧データは各単相多重回路計測装置１００、１００’で共通に利用されることができる。

メーン計測装置２００の通信モジュール２１は通信線３００を介して単相回路と同じ電圧を有するが、他の支点にてセンシングされた電圧信号から由来する電圧データaを各単相多重回路計測装置１００、１００’に提供する。

一方、単相多重回路計測装置１００、１００’に含まれた各単相回路ごとCT１３と電流センシング回路１４を利用して貫通される電力線路の電流をセンシングして電流信号を生成して信号処理し、ADC１５を利用してアナログ/デジタル変換した電流データを生成する。各単相回路の電流データは１周期以上の電流信号をサンプリング間隔によりサンプリングした瞬時電流値の集合であり得る。

電圧のサンプリング時点と各単相回路で電流のサンプリング時点は同期化されるべきであるので、メーン計測装置２００は自身のサンプリング時点と単相多重回路計測装置１００，１００’でのサンプリング時点を同期化させるために、同期信号又は同期メッセージを単相多重回路計測装置１００，１００’に提供する。

同期信号は通信線３００に含まれて又は通信線３００と別途の信号線として提供されることができ、同期メッセージは通信線３００を介して、例えば、ブロードキャストのメッセージ形態に提供され得る。。

単相多重回路計測装置１００，１００’に内蔵された通信モジュール１１は単相回路と同じ電圧を有するが、単相多重回路計測装置１００，１００’が設置された支点とは他の支点でセンシングされた電圧信号から由来する電圧データををメーン計測装置２００から受信し、単相多重回路計測装置１００，１００’の計算及び信号処理部１２は受信された電圧データと内蔵されたCT１３にて生成された電流信号から由来する電流データを利用して少なくても各単相回路ごと電力を全部計算して電力データを生成する。

例えば、計算及び信号処理部１２は各サンプルの中で、同一時点にて電圧データの瞬時値と電圧データの瞬時値を掛けて瞬時電力値の集合を生成でき、有効電力、無効電力及び電力量などを計算できる。

複数（三つ）のCTの中で、一部からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。または、複数（三つ）のCTの中で一つからセンシングされた電流、又は複数（三つ）のCTの中で一つを除外した残りの全てからセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。

または、複数（三つ）のCTを貫通する電力線路において、電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向が反対である場合、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。

CTの基準計測方向はCTを貫通する二つの方向の中で一つとして、通常単相多重回路計測装置１００を設計する際に定まることができる。電力線路上の基準電流方向は電力線路を流れる電流の二つの方向の中で基準になる方向として、単相回路の基準電圧方向に応えて決定されることができる。

具体的に、例えば、図３(Ａ)を説明すると、単相多重回路計測装置１００で図面上左→右の方向がCTの基準計測方向へ単相多重回路計測装置１００が設計され、Ａ→Ｎ、Ｂ→Ｎ及びＣ→Ｎが基準電流方向である場合、単相多重回路計測装置１００を貫通する電力線路の中で上から一番目の電力線路上の基準電流方向（矢印表示方向）とCTの基準計測方向（左→右）は反対になるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。そして、貫通する二番目及び四番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向は同一であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させずに電力計算に使用される。

なお、図３(Ｂ)を説明すると、貫通する一番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向（左→右）は同一であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させずに電力計算に使用されるが、貫通する二番目及び四番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向は反対であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。

図３(Ａ)及び図３(Ｂ)では、３相４線式の場合を説明したが、図８(Ａ)及び図８(Ｂ)のように３相３線式の場合も類似に適用される。

図８(Ａ)を説明すると、単相多重回路計測装置１００で図面上左→右の方向がCTの基準計測方向へ単相多重回路計測装置１００が設計され、Ａ→Ｂ、Ｂ→Ｃ及びＣ→Ａが基準電流方向である場合、単相多重回路計測装置１００を貫通する電力線路の中で上から一番目の電力線路上の基準電流方向（矢印表示方向）とCTの基準計測方向（左→右）は反対になるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。そして、貫通する二番目及び四番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向は同一であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させずに電力計算に使用される。

なお、図８(Ｂ)を説明すると、貫通する一番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向（左→右）は同一であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させずに電力計算に使用されるが、貫通する二番目及び四番目の電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向は反対であるので、該当電力線路からセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用される。

単相多重回路計測装置１００は設定情報を貯蔵できるメモリー（図示せず）を有し、単相多重回路計測装置１００を設置する設置者により、貫通する各電力線路ごと電力線路が連結された相に関する情報と左右情報とが設定・貯蔵される。ここで、左右情報は分電盤にて単相多重回路計測装置１００がブスバー（または分岐される単相回路が主線に連結される連結支点）を中心にして左側又は右側の中でどこに設置されるかを表す情報であり、相に関する情報と左右情報は位相反転の可否を決定する際に利用される。

例えば、図３(Ａ)で単相多重回路計測装置１００は分電盤でブスバーの右側に設置されているが、仮定して電力線路の配置順序は同一であるが単相多重回路計測装置１００をブスバーの左側に設置すると、一番目の電力線路の場合、基準電流方向は図面上、右→左の方向ではなく左→右の方向になるので、電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向は同一になるので、これによってセンシングされた電流の位相を反転させずに使用されなければならない。

単相多重回路計測装置１００が左・右の中でどこに設置されるかによっても電力線路上の基準電流方向が異なり、これによって位相反転の可否も異なるようになる。

このような本発明の一態様により一部の電力線路からセンシングされた電流の位相を反転させて、電力計算に使用する方法を駆使することで、複数（三つ）の単相回路のための電力線路の中で両側の電力線路を単相多重回路計測装置を貫通しないように構成しても電力計測が可能になる効果がある。

そして、単相回路ごと生成された電力データbは、単相多重回路計測装置１００、１００’の通信モジュール１１を利用してメーン計測装置２００へ伝送される。

一方、前記実施例ではメーン計測装置２００が通信で電圧データを各単相多重回路計測装置１００、１００’へ提供して各単相多重回路計測装置１００、１００’が電力を計算する形態であるが、変形例として、各単相多重回路計測装置１００、１００′が電流データをメーン計測装置２００へ伝送し、メーン計測装置２００で各単相回路に対する電力を計算することにしてもよい。この時、各単相多重回路計測装置１００、１００’に具備された単一の通信モジュール１１は複数（３チャンネル）のCT１３にて生成された電流信号から由来する瞬時電流値の集合のような電流データをメーン計測装置２００へ伝送する。

各単相多重回路計測装置１００、１００’は隣接する複数（三つ）の単相回路に対して電力計測などを遂行するが、計算及び信号処理部１２は単一の素子、即ち単一のプロセッサとして具現される。プロセッサは、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラー又は専用チップなどであり得る。

従来の韓国登録特許第１４６９４４８号（“効率性及び簡潔性を増大させる多重線路電力計測システム”）による電力計測のためには、各単相回路ごと分岐回路用計測装置が設置されなければならないので、単相回路が数十余個から百余個に至るほどその数が多い場合には、計測システムの構築に多くの費用が所要される問題があった。

しかし、本発明の一態様による単相多重回路計測装置１００、１００’を用いると、複数（三つ）の単相回路計測が単一のハウジング、単一のプロセッサ、単一の通信モジュールで処理可能になり、特に、プロセッサのように構成費用において高い比重を占める部品を共用できるようになり、計測システムの構築費用を大幅に節減できるようになる効果があり、大略１/２乃至１/３の費用にまで減らすようになる。

そして、従来隣り合う分岐回路用計測装置３は、密着配置され得るしかないし、入出力ポートの配置にも制約の大きい問題点があった。しかし、図２でも分かるように、本発明の一態様によると単相多重回路計測装置１００、１００’の大きさを減らすことができるだけではなく、隣り合う単相多重回路計測装置１００、１００’の間に余裕空間を確保できるようになる効果がある。これによって、計測装置の配置及び付着などにおいて自由度が増加し、前述したスライド結合方法を使用しなくてもよい効果がある。例えば、単相多重回路計測装置１００、１００’の側面にマウンティングタップ１６０Ａ、１６０Ｂのようなタップを結合又は構成して使用できる空間を有するようになる。

従来、隣り合う分岐回路用計測装置３は、互いに密着されるので分岐回路用計測装置３の入出力ポートを形成するにあたって、隣り合う分岐回路用計測装置３の側面を利用できない問題があったが、本発明の一態様によると、単相多重回路計測装置の側面に入出力ポートを容易に構成できる効果がある。図４及び図５にも図示されたように単相多重回路計測装置の側面にZCT用端子１４３及び DI端子１４４のような入出力端子を形成して、これらに導線を挿入して固定する時、側面の余裕空間を十分に利用できるようになる。

図１に例示された分電盤では、１８個の単相回路に対する計測システムを構成するため１８個の分岐回路用計測装置３がびっしりと配置できるしか無かった。しかし、本発明を利用すると、図２に例示されたように、分電盤に１８個の単相回路に対する計測システムを構成する点は同一であるが、６個の単相多重回路計測装置１００，１００’だけを配置すればよい。さらには、本発明の一態様によると、端にある少なくても一つ又は二つの電力線路は貫通せずに残りの電力線路が貫通されるように単相多重回路計測装置を構成できることで、単相多重回路計測装置の大きさを減らして隣り合う単相多重回路計測装置の間に多くの余裕空間を有することができる長所がある。

本発明は、多くの単相回路が配列して設置される分電盤においての計測システムの効率向上に有用である。

１、２ MCCB(Molded Case Circuit Breaker)
３ 分岐回路用計測装置
４ 複数の単相回路
４Ｓ、４Ｍ 電力線路
５ 主線
６ ブスバー
１０ 分電盤
１１、２１ 通信モジュール
１３ ＣＴ(Current Transformer)
１４ 電流センシング回路
１５、２５ ＡＤＣ(Analog Digital Converter)
１６ ZCT(Zero Current Transformer)用電流センシング回路
１７ DI入力センシング部
１８ DI信号処理部
２０、１００、１００’ 単相多重回路計測装置
２２ 計算及び信号処理部
２３ ＰＴ(Potential Transformer)
２４ 電圧センシング回路
２００ メーン計測装置
１１０ 下部ハウジング
１２０ 上部ハウジング
１３１ 下部コア
１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ 第１下部コア、第２下部コア、第３下部コア
１３２ ボビンアセンブリー
１３２Ａ、１３２Ｂ 第１ボビンアセンブリー、第２ボビンアセンブリー
１３２Ｃ 第３ボビンアセンブルー
１４０ ＰＣＢアセンブリー
１４１Ａ、１４１Ｂ 第１シリアルポート、第２シリアルポート
１４２ ＬＣＤ
１４３ ＺＣＴ用端子
１４４ ＤＩ端子
１６０Ａ、１６０B マウンティングタップ
１７０Ａ〜１７０Ｄ 第１締結スクリュー〜第４締結スクリュー
１８０Ａ〜１８０Ｄ 第１貫通ホール〜第４貫通ホール
２００ メーン計測装置
３００ 通信線
Ａ 電圧データ
Ｂ 電力データ

Claims (20)

1. 隣接する複数の単相回路を構成する電力線路が貫通される複数の貫通ホール(hole)を具備するハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵され、前記複数の単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含む単相多重回路計測装置であって、
   前記ハウジングに具備される複数の貫通ホールは、前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通されずに、残りの電力線路が貫通されるように具備され、
   前記複数のCTのうち、一つのCTからセンシングされた電流、又は前記複数のCTのうち一つのCTを除外した残りの全てからセンシングされた電流が位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする、単相多重回路計測装置。
2. 隣接する三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路を除外した残りの四つの電力線路が各々貫通される四つの貫通ホールを具備するハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵され、前記三つの単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含む単相多重回路計測装置であって、
   前記両側端の二つの電力線路は前記ハウジングに具備される前記貫通ホールを貫通せず、
   前記複数のCTのうち、一つのCTからセンシングされた電流、又は前記複数のCTのうち一つのCTを除外した残りの全てからセンシングされた電流が位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする、単相多重回路計測装置。
3. 前記CTは前記四つの貫通ホールの中で二番目又は三番目の貫通ホールを除外した残りの貫通ホールの周りに設置されることを特徴にする、請求項２に記載の単相多重回路計測装置。
4. 前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データを少なくても利用して各単相回路ごとに電力を全部計算する単一のプロセッサを含むことを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
5. 前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データを少なくても伝送する単一の通信モジュールを含むことを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
6. 前記ハウジングに内蔵され、前記単相回路と同じ電圧を有するが他の支点にてセンシングされた電圧信号から由来する電圧データをメーン(main)計測装置から受信する通信モジュールと、
   前記ハウジングに内蔵され、前記複数のCTにて生成された電流信号から由来する電流データと、前記通信モジュールから受信する電圧データを少なくても利用して各単相回路ごとに電力を全部計算し、電力データを生成する単一のプロセッサと、を含み、
   前記通信モジュールを利用して前記生成された電力データを前記メーン計測装置へ伝送することを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
7. 隣接する複数の単相回路を構成する電力線路が貫通される複数の貫通ホール(hole)を具備するハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵され、前記複数の単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含み、
   前記ハウジングに具備される複数の貫通ホールは、前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通されずに、残りの電力線路が貫通されるように具備され、
   前記ハウジングをベースに固定するために,前記ハウジングの四つの側面の中で前記電力線路が貫通しない二つの側面に各々結合されるマウンティングタップを含んで構成されることを特徴とする、単相多重回路計測装置。
8. 隣接する三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路を除外した残りの四つの電力線路が各々貫通される四つの貫通ホールを具備するハウジングと、
   前記ハウジングに内蔵され、前記三つの単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含み、
   前記両側端の二つの電力線路は前記ハウジングに具備される前記貫通ホールを貫通せず、
   前記ハウジングをベースに固定するために,前記ハウジングの四つの側面の中で前記電力線路が貫通しない二つの側面に各々結合されるマウンティングタップを含んで構成されることを特徴とする、単相多重回路計測装置。
9. 前記ハウジングは、
   上部ハウジング及び下部ハウジングを含んで構成されることを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
10. 内蔵された貫通型のCTにて生成された電流信号から由来する電流データと、通信モジュールから受信した電圧データを利用して電力を計算するが、単一の装置として隣接する複数の単相回路を全部計測する単相多重回路計測装置であって、
    前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で、端に有る二つの電力線路は貫通せずに残りの電力線路が貫通されるように構成され、
    前記貫通する電力線路の中で各単相回路ごとに少なくても一つの電力線路に対応し、前記貫通型のCTが複数個設置され、
    複数個設置される前記貫通型のCTのうち、一つのCTからセンシングされた電流、又は複数個設置される前記貫通型のCTのうち一つのCTを除外した残りの全てからセンシングされた電流が位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする、単相多重回路計測装置。
11. 引込み主線から分岐された単相回路がアレイに配置される分電盤に適用されることを特徴にする、請求項１、２又は１０のいずれか一項に記載の単相多重回路計測装置。
12. 前記分電盤はデータセンター用分電盤であることを特徴にする、請求項１１に記載の単相多重回路計測装置。
13. 各単相回路の漏洩電流を検出するためのZCT(Zero Current Transformer、零相変流器)が連結される複数のZCT用端子と、
    前記複数のZCT用端子から入力されるアナログ信号を処理するZCT用信号処理回路と、
    を含むことを特徴にする、請求項１、２又は１０のいずれか一項に記載の単相多重回路計測装置。
14. MCCBの動作状態を表わす接点と連結される複数のDI端子と、
    前記複数のDI端子を通じて前記MCCBの動作状態をセンシングするDI入力センシング部と、
    を含んで構成されることを特徴にする、請求項１、２又は１０のいずれか一項に記載の単相多重回路計測装置。
15. 前記CTにてセンシングされた電流信号に対してアナログ信号処理を遂行する電流センシング回路と、
    前記電流センシング回路からの信号に対してアナログ/デジタル変換するADC(Analog Digital Converter)と、
    を含んで構成されることを特徴にする、請求項１、２又は１０のいずれか一項に記載の単相多重回路計測装置。
16. 前記複数のCTを貫通する電力線路で、電力線路上の基準電流方向とCTの基準計測方向が反対である場合、該当電力線路でセンシングされた電流は位相を反転させて電力計算に使用されることを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
17. 前記アレイに配置される単相回路は同一の容量又は同一の電流定格であることを特徴にする、請求項１１に記載の単相多重回路計測装置。
18. 前記貫通する電力線路の相に関する情報が設定・貯蔵され、少なくても前記相に関する情報は前記位相の反転の可否を決定する時、利用されることを特徴にする、請求項１又は２に記載の単相多重回路計測装置。
19. 隣接する複数の単相回路を構成する電力線路が貫通される複数の貫通ホール(hole)を具備するハウジングと、
    前記ハウジングに内蔵され、前記複数の単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含み、
    前記ハウジングに具備される複数の貫通ホールは、前記隣接する複数の単相回路を構成する電力線路の中で両側端の二つの電力線路は貫通されずに、残りの電力線路が貫通されるように具備され、
    前記複数のCTのうちの一部からセンシングされた電流が位相を反転させて電力計算に使用され、
    前記貫通する電力線路の相に関する情報と単相多重回路計測装置がブスバーを中心にして左側又は右側の中でどこに設置されるかを表わす左右情報が設定・貯蔵され、少なくても前記相に関する情報及び前記左右情報は前記位相の反転の可否を決定する時、利用されることを特徴とする、単相多重回路計測装置。
20. 隣接する三つの単相回路を構成する六つの電力線路の中で両側端の二つの電力線路を除外した残りの四つの電力線路が各々貫通される四つの貫通ホールを具備するハウジングと、
    前記ハウジングに内蔵され、前記三つの単相回路に流れる電流を各々センシングするため前記貫通ホールの周りに設置される複数のCTと、を含み、
    前記両側端の二つの電力線路は前記ハウジングに具備される前記貫通ホールを貫通せず、
    前記複数のCTのうちの一部からセンシングされた電流が位相を反転させて電力計算に使用され、
    前記貫通する電力線路の相に関する情報と単相多重回路計測装置がブスバーを中心にして左側又は右側の中でどこに設置されるかを表わす左右情報が設定・貯蔵され、少なくても前記相に関する情報及び前記左右情報は前記位相の反転の可否を決定する時、利用されることを特徴とする、単相多重回路計測装置。