KR100206655B1 - 휴대용 변류기 시험기 - Google Patents

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    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers

Abstract

본 발명은 변류기의 여자특성·권수비·상차각 및 극성을 시험하는 휴대용 변류기 시험기에 관한 것으로, 교류를 직류로 변환하여 다른 구성 부분에 전원을 공급하는 전원공급부; 전압비 만큼 증폭된 전압을 출력하는 절연변압기 및 상기 절연변압기의 입력전압을 변화시키는 슬라이닥스를 포함하는 것을 특징으로 하는 출력전압발생부; 입력신호 크기를 소정의 크기로 변환시키는 작용 및 절연 효과를 가져오는 보조변성기와 보조변류기, 입력신호에 포함된 고조파 성분을 제거하는 필터링 작용을 하는 여파기, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기, 및 상기 디지털 신호를 입력받아 실효치를 계산하는 측정부; 상기 측정부의 결과를 입력받아 시험 대상인 변류기의 권선비·극성·포화점 등을 연산하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 판정부; 및 표시장치 및 구동모듈로 구성되어 상기 마이크로프로세서의 결과를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 현장 시험시에 오차를 경감시키고 절차상의 번거로움을 경감시키며 작업시간을 절약시키는 효과가 있다.

Description

휴대용 변류기 시험기(Portable Current Transformer Tester)
제1도는 종래의 휴대용 변류기 시험기의 결선도.
제2도는 본 발명에 의한 휴대용 변류기 시험기의 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 전원공급구 12 : 출력전압 발생부
13 : 시험대상 변류기 14 : 측정부
15 : 판정부 16 : 표시부
17 : 인쇄부 18 : 키 조작부
본 발명은 휴대용 변류기 시험기에 관한 것으로, 특히 변류기의 여자특성·권수비·상차각 및 극성을 시험하는 휴대용 변류기 시험기에 관한 것이다.
변류기 시험기는 발전소, 변전소의 신증설 공사 및 보수 공사의 현장에서 변류기와 관련된 작업시에 변류기의 특성 시험용으로 사용된다.
변류기는 1차 권선과 2차 권선이 철심에 감겨져 있는 등 변압기와 유사한 구조를 가지고 있으며, 기능적으로는 변압기와 달리 전류를 변환하는 작용을 하는 전기 기기이다.
변류기는 부하전류 또는 계통 전류를 검출하는 하나의 검출기로서 전류, 전력, 전력량의 크기를 지시하는 지시계기 및 거래용 계기와 부하 또는 계통의 이상 상태를 감지하기 위한 보호계전기 등의 전류 입력 요소로 사용된다는 점에서 변류기의 특성시험은 전력계통의 운용, 안정도 및 신뢰도를 유지시키기 위한 중요한 사항이다.
변류기 시험기가 없어, 현장에서 변류기를 시험하기 위해서 종래에는 전압 발생기, 전압계, 전류계 등의 일련의 계측기와 장비를 운반·설치하는 등의 번거로운 수고와 함께 작업시간 및 측정 정도 등에서 문제점이 있었다.
이하, 이를 개선하기 위해 고안된 종래의 변류기 시험기에 대하여 첨부된 도면 제1도를 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 종래의 변류기 시험기의 결선도이다.
이 결선도는 세계적으로 유일하게 미국의 MultiAmp사이에 개발, 판매 중에 있는 휴대용 변류기 시험기의 두 모델인 CTER-83, CTER-91에 관한 구성과 기능을 설명하는 개념도이다. 이에 대한 간략한 설명은 다음과 같다. 이 시험기는, 전압을 가변할 수 있는 슬라이닥스(T3)와 절연변압기(T1)로 구성된 출력전압 발생부(1)와, 그 출럭전압 발생부(1)에서 시험대상 변류기(3)에 출력되는 전류를 검출하기 위한 전류검출저항(2)과, 상기 출럭전압 발생부(1)의 출력을 전압 비교를 위해 변압 시키는 비교 변압기(6)와, 그 비교변압기(6)의 출력 전압을 여러단계로 수동 선택하여 상기 시험대상 변압기(3)의 1차측에 공급하기 위한 질환 스위치(7)와, 상기 시험용 변압기(3)의 2차 권선 전압을 검출하는 2차 전압계(5)와, 상기 시험용 변압기(3)의 2차 권선 전류를 검출하는 전류계(4)와, 상기 절환스위치(7)에 의해 선택되는 상기 시험대상 변류기(3)의 1차측 권선전압을 검출하는 1차 전압계(9)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 휴대용 변류기 시험기는, 수동 조작에 의해 동작되는 장치로서, 출력전압 발생부(1)의 입력단에 단상교류 전원(180V)을 인가하고, 출력단으로부터 인출되는 전압을 시험대상 변류기(3)에 인가하면서 그때의 전압과 전류를 측정함으로서 사용자가 변류기(3)의 특성중 단지 포화점, 권선비, 극성을 게산해낼 수 있게 하는 계측기로서, 변류기 시험에 필요한 전압발생기, 전압계, 전류계 등을 하나의 케이스에 수납시켜 놓은 것에 불과하다. 모든 과정이 수동으로 처리되는 이 시험기의 작용을 기능에 따라 설명하면 다음과 같다.
[포화점 측정기능]
출력전압 발생부(1)의 출력은 전류검출저항(2)을 거쳐 시험대상 변류기(3)의 2차 권선에 인가된다. 이 인가전압의 크기는 2차 전압계(5)의 LED로 표시되고, 시험대상 변류기(3)에 유입되는 전류는 전류검출저항(2) 양단에 강하되는 전압레벨로 검출되어 전류계(4)의 LED로 표시된다. 이때, 출력전압 발생부(1)의 슬라이닥스를 조정하여 출력전압을 단계적으로 상승시키면서 각 단계의 전압레벨 마다 1차 전압계(5)와 전류계(4)의 지시치를 시험 기록표에 기입해 둔다. 시험 기록표가 작성되면 이 자료를 이용하여 대수 눈금의 전압-전류 특성곡선을 작도한다. 이 특성곡선이 변류기의 여자 특성곡선이며, 이 곡선의 기울기를 조사하여 포화점을 정하는 것이다.
[권수비 측정기능]
출력전압 발생부(1)의 출력전압을 시혐대상 변류기(3)에 인가하면 1차권선에 전압이 유도된다. 이 유도된 전압은 절환스위치(7)를 거쳐 전압계(9)의 LED로 지시된다. 이 때의 인가전압 또는 변류기 2차권선 전압을 나타내는 전압계(5)의 지시값과 변류기 1차권선 전압을 나타내는 전압계(9)의 지시값으로부터 시험대상 변류기의 권수비를 계산할 수 있다.
[극성 측정기능]
시험대상 변류기(3)에 인가되는 전압은 동시에 비교변압기(6)에도 인가된다. 비교 변압기(6)는 인가전압을 1/100 또는 1/10의 비율로 강압하여 출력시킨다. 이때 변류기(3)의 1차권선 전압과 변압기(6)의 2차권선 전압이 극성 절환스위치(7)의 조작에 따라 빼지거나 또는 더해지게 된다. 이 조작을 반복하면서 그때 마다 전압계(9)의 지시치를 기록해 놓는다. 그러면, 예를 들어, 더하는 조작시의 지시치가 그때의 시험대상 변류기(3)의 1차 권선 전압 보다 작다면 감극성으로 판정하는 것이다.
상기한 종래의 변류기 시험기는 단지 출력전압을 단계적으로 상승시키면서 내장된 전압계, 전류계로부터 변류기 1차 및 2차 권선의 전압, 전류를 측정하게 하는 것에 불과하다. 시험자는 이 측정치를 기록하고 이 테이터로부터 수계산에 의하여 특성치(권선비, 여자특성 및 극성)를 판정하는 것이다.
이러한 과정은 절차상 복잡하여 많은 시간을 요하며, 판독 오차를 수반한다. 뿐만 아니라, 효과적인 시험을 수행하기 위해서는 전문가가 필요하다.
따라서, 본 발명은 시험대상 변류기의 1차, 2차 권선의 전압·전류뿐만 아니라 이로부터 특성치를 자동적으로 판정할 수 있는, 그럼으로써 한번의 조작으로 판독오차 없이 여러가지 시험을 자동으로 수행할 수 있는 휴대용 변류기 시험기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력전원을 시험기의 각 회로부에서 필요로 하는 전원으로 변환시켜 동작전원을 공급 하는 전원부와; 슬라이닥스를 조정하는 것에 의해 OV부터 리니어하게 증가시켜 시험하고자 하는 포화점 전압까지 상승시키면서 시험 대상 변류기에 시험 전압을 출력하는 출력 전압 발생부와; 시험대상 변류기의 1,2차 권선의 전압, 전류를 검출하여 디지탈 신호로 변환하고, 전류, 전압의 실효치를 연산하는 측정부; 그 측정부에서 측정된 시험대상 변류기의 1차, 2차권선의 전류 및 전압치에 의거하여 상기 시험 대상 변류기의 권선비·극성·포화점 등의 변류기 특성치를 연산하는 판정부; 및 그 판정부의 판정에 따른 시험대상 변류기 1차, 2차 권선의 전압, 전류와 시험대상 변류기의 특성치를 표시하는 표시장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 측정부는, 상기 시험대상 변류기의 1차권선 및 2차권선에서 각각 전압전류를 검출함과 아울러 상기 시험대상 변류기의 고압측과 변류기 시험기의 저압측을 절연시키는 보조변성기 및 보조변류기와, 그 보조변성기 및 보조변류기의 검출 전압, 전류에 포함된 고조파 성분을 제거하는 여파기와, 여파기의 출력인 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기와, A/D변환기의 출력인 디지탈 신호를 입력받아 전류, 전압의 실효치를 연산하는 연산기를 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 시험기의 안전성을 확보하기 위해서, 상기 전원부의 입력전원의 과전류 상태를 검출하여 회로를 차단하는 회로차단기와, 시험 시작시 상기 출력전압 발생부의 슬라이닥스의 위치를 검출하여 OV위치에서만 시작되도록 제어하는 영전압 기동스위치로 이루어진 안전장치를 더 포함하여 구성됨에 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 의한 변류기 시험기의 블록도이다.
제2도에서 11은 전원공급부, 12는 출력전압발생부, 13은 시험대상변류기, 14는 측정부, 15는 판정부, 16은 표시부, 17은 인쇄부, 18은 키조작부를 각각 나타낸다.
제2도에서, 전원공급부(11)는 교류를 직류로 변환하여 마이크로프로세서 등에 전원을 공급하는 장치로서, 규격은 ac200V/dc+5V, ±12V, 30VA이다.
출력전압발생부(12)는 슬라이닥스와 절연변압기로 구성된다.
슬라이닥스를 조정하므로써 절연변압기의 입력전압이 변화되고 따라서 전압비 만큼 증폭된 전압이 절연변압기에서 출력된다. 즉, 슬라이닥스를 조정하여 절연변압기의 입력전압을 조정함으로써, OV부터 리니어하게 증가시켜 시험하고자 하는 변류기(13)의 포화점 전압까지 상승시켜 시험 대상 변류기(13)의 1차권선에 시험 전압을 출력한다. 슬라이닥스의 규격은 단상 200V/600V, 1000V, 1A이다.
측정부(14)는 입력신호 전처리부, 입력신호 변환부 및 입력신호 연산부(또는 측정부)로 구성된다. 여기서 상기 연산부는 판정부(14)와 함께 마이크로프로세서내에 구성된다.
입력신호 전처리부는 입력신호 레벨을 적당한 크기로 변환시키는 작용 및 절연 효과를 가져오는 보조변성기와 보조변류기, 입력신호에 포함된 1KHz이상의 고조파 성분을 제거하는 필터링 작용을 하는 여파기로 구성된다.
여기에서 전처리된 신호는 ±5V(peak) 레벨의 아날로그 신호이다.
입력신호 변환부는 전처리된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기로 구성된다.
디지털 신호가 연산부(마이크로프로세서)에 입력되면 마이크로프로세서에 장착된 측정 알고리즘에 의하여 전압·전류의 실효치를 연산한다.
그 결과치인 시험대상 변류기(13)의 1차전압, 2차전류, 2차 전압 및 외부전압이 액정표시기(16)에 표시되고 기억장치에 기억된다.
판정부(15)는 마이크로프로세서에 장착된 알로리즘을 이용하여 특성치 즉 권선비, 극성, 상차각 및 포화점을 판정하는 역할을 한다.
권선비 N은 1차 권선의 전압(V1)과 2차 권선의 전압(V2)의 비로서,
N=V2/V1로 주어진다.
극성 판정의 경우에는 변류기 1차, 2차 권선의 전압 파형이 동상이면 감극성, 동상이 아니면 가극성으로 판정한다.
동상 여부는 두 파형의 최대치가 특정한 반주기 안에서 발생되면 동상으로 본다.
상차각 판정의 경우에는 변류기 1차, 2차 권선의 전압 파형의 위상차로서 두 파형의 최대치가 일어나는 점을 비교하여 그 차에 상당하는 전기적 위상을 연산하여 상차각으로 정한다.
포화점 측정의 경우에는 출력전압을 0V에서 연속적으로 상승시키면서 변류기 1차 권선에 인가하여 얻은 전압 및 전류를 이용하여 여자곡선을 얻은 다음, 기울기가 45°인 점을 구한다.
표시부(16)는 액정표시기와 구동모듈로 구성된다.
전원을 투입하면 초기화면으로 메뉴화면이 뜨고 시험을 시작하면 표시부(16)는 두가지 모드를 나타낸다.
하나는 측정치 즉 1차전압·1차전류·2차전압·외부전압을 표시하는 모드이고, 다른 하나는 특성치 즉 권선비·극성·포화점 및 상차각을 표시하는 모드이다.
인쇄부(17)는 인쇄기와 구동모듈로 구성된다.
한번의 시험이 완료된 후에 시험자가 키 조작부(18)의 인쇄키를 누르면 측정치와 특성치 및 여자곡선이 미리 출력 형태를 정해둔 보고서 형태로 인쇄된다.
안전장치는 회로보호기와 영전압 가동스위치로 구성되는데, 여기에서 회로보호기는 입력전원의 과전류 상태르 감지하여 회로의 이상상태 발생시에 회로에 입력되는 전원을 차단하는 기능을 하며, 영전압 기동스위치는 상기 출력전압 발생부(11)의 슬라이닥스의 위치가 0V 위치에서만 동작이 시작되어 출력전압이 언제나 0V부터 인가되도록 함으로써 감전 또는 시험대상 변류기 및 시험기에의 과도한 충격과 손상을 방지한다.
상기와 바와 같은 본 발명에 의한 효과는 다음과 같다.
첫째로, 변류기 시험시에 오차를 경감시키고 신뢰성을 향상시킨다.
종래의 시험기에 의하여 시험하는 경우에는 전압계와 전류계의 지시치중에서 근사한 값을 읽고 이 값에 의하여 수 계산으로 특성치 등을 구하는데 비하여, 본 발명의 경우에는 마이크로프로세서에 의하여 자동적으로 전압 전류가 측정되고 특성치가 계산됨에 따라 오차가 경감되고 또한 인위적인 요소가 배제되므로 판정의 기준이 항상 일정하여 측정결과에 대한 신뢰성을 향상시킨다.
둘째로, 변류기 시험시에 절차상의 번거로움과 인력을 경감시킨다.
종래의 시험기에 의하여 시험하는 경우에는 시험대상 변류기에 인가하는 전압을 단계적으로 계속해서 변화시키면서 그 때 마다 전압계, 전류계의 지시치를 읽고, 기록하는 등의 수고와 함께 이 기록치에 의하여 대수눈금의 여자특성곡선을 작동하고 또한 수 계산으로 특성치 등을 구하는 작업 외에, 시험이 종료된 후에는 보고서를 작성하는 등의 절차상의 번거로움이 있는데 비하여, 본 발명의 경우에는 마이크로프로세서에 의하여 측정에서 보고서까지를 단 한번 시작버튼을 누르는 것만으로 자동 처리된다.
셋째로, 현장 시험시에 작업시간을 절약시킨다.
상기 둘째항에서 언급한 바와 같이, 종래의 시험기에 비하여 본 발명의 경우에는 1/5이하의 시간 내에 모든 절차가 자동 처리된다.

Claims (7)

  1. 변류기의 여자특성, 권수비 및 극성을 시험하기 위한 변류기 시험기에 있어서; 시험기에 인가되는 교류전원을 직류전원으로 변환하여 다른 구성 부분에 동작 전원을 공급하는 전원공급부와; 입력전압을 변화시키는 슬라이닥스 및 절연 변압기로 이루어져, 슬라이닥스를 조정하는 것에 의해 OV부터 리니어하게 증가시켜 시험하고자 하는 포화점 전압까지 상승시켜 시험 대상 변류기에 시험전압을 공급하는 출력전압 발생부와; 상기 시험대상 변류기의 1차, 2차 권선으로부터 전압, 전류를 각기 검출하는 보조변성기와 보조변류기, 상기 보조 변성기와 보조 변류기의 출력신호에 포함된 고조파 성분을 제거하는 여파기, 상기 여파기의 출력신호인 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D변환기, 및 디지털 신호를 입력받아 실효치 레벨의 전압과 전류를 연산하는 연산부를 포함하는 측정부와; 상기 측정부의 결과를 입력받아 상기 시험 대상 변류기의 권선비·극성·포화점 등의 변류기 특성치를 연산하는 마이크로프로세서를 포함하는 판정부; 및 상기 측정결과와 판정결과인 시험대상 변류기 1차, 2차 권선의 전압, 전류와 시험대상 변류기의 특성치를 표시하는 표시장치 및 이 표시장치를 작동시키는 구동모듈로 이루어진 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판정부는 1차 권선전압과 2차 권선전압의 비로 권선비를 구하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 판정부는 변류기 1차 권선과 2차 권선의 전압파형이 동상이면 감극성, 동상이 아니면 가극성으로 판정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 판정부는 변류기 1차, 2차 권선의 전압파형을 비교하여 상차각을 판정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 판정부는 상기 출력전압발생부의 출력전압을 OV(볼트)에서 연속적으로 상승시키면서 변류기 1차 권선에 인가하여, 이때의 전압과 전류를 측정하여 얻은 여자곡선의 기울기가 45°(도)인 점을 포화점으로 판정하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  6. 제1항에 있어서, 인쇄기와 구동모듈로 구성되며, 한번의 시험이 완료된 후 시험 결과를 인쇄하는 인쇄부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 변류시험기에 입력되는 과전류 상태를 검출하여 입력전원을 차단하는 회로보호기; 및 슬라이닥스의 위치를 센싱하여 초기 동작시 OV 위치에 있는 경우에만 출력전압 발생부에 입력전원이 공급되어 동작 되도록 제어하여 출력전압이 언제나 OV(볼트)로부터 상기 시험대상 변류기에 인가되도록 하는 영전압 기동스위치로 구성되는 안전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기 시험기.
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