KR100287917B1

KR100287917B1 - 전력용 계측기의 정격전압 보간방법

Info

Publication number: KR100287917B1
Application number: KR1019990003429A
Authority: KR
Inventors: 김영돈
Original assignee: 이종수; 엘지산전주식회사
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2001-04-16
Also published as: KR20000055020A

Abstract

전력용 계측기에서, 현재 입력된 전압에 대해 RMS 연산하는 단계와, 메모리에 기 저장된 n개의 RMS 연산값을 로딩하는 단계와, 상기 입력된 전압의 RMS 연산값을 상기 메모리에 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값과 비교 판단하는 단계와, 상기 입력된 전압의 RMS 연산값이 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값 보다 작은 값을 갖으면 상기 현재 입력전압에 대한 RMS 연산값과 상기 메모리에 기 저장된 i번째 RMS 연산값의 차를 i-1번째 RMS 연산값과 i번째 RMS 연산값의 차로 제산하여 i-1번째 입력전압과 i번째 입력전압의 차를 승산 한 후 i번째 입력전압을 가산하여 표시치를 산출하는 단계를 포함하여 이루어진 것으로 PT의 2차측 응답특성이 1차측에 비해 그 크기에 있어 비선형적인 경우 보다 실제 입력치에 근접한 표시치를 산출할 수 있으므로 계측기류의 표시 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전력용 계측기의 정격전압 보간방법{Method for interpolating rated voltage of the measuring instrument for power}

본 발명은 전력용 계측기에 관한 것으로, 특히 비선형 특성 포텐셜 트랜스포머를 탑재한 전력용 계측기의 정격전압 보간방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 전력용 계측기를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 전력용 계측기를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 입력신호에 대한 RMS 연산 결과값을 나타낸 그래프이고, 도 3은 진폭응답특성이 비선형적인경우의 RMS 연산결과값을 나타낸 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 전력용 계측기는 3상 전압 및 3상 전류신호를 외부의 계기용 변압기(Potential Transformer; 이하, PT라 약칭함)와, 변류기(Current Transformer; 이하, CT라 약칭함)를 통해 입력받는 내부 PT(1) 및 내부 CT(2)와, 상기 내부 PT(1) 및 내부 CT(2)의 출력을 입력받아 연산가능 일정레벨로 변환하는 입력변환부(3)와, 상기 입력변환부(3)의 출력을 쉬프트 하여 A/D 컨버터(6 a)로 입력될 수 있는 전압레벨로 연산하는 가산기(4)와, 상기 가산기(4)의 출력에서 주파수를 검출하는 주파수 검출부(5)와, 상기 가산기(4) 및 주파수 검출부(5)의 출력을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(6a)와, 상기 A/D 컨버터(6a)에서 변환된 디지털 값에 의해 각종 전기량 계측 알고리즘을 수행하는 CPU(6)와, 상기 CPU(6)가 수행하는 실행코드를 저장하는 롬(9)과, 상기 CPU()에서 사용되는 변수값을 저장하는 램(10)과, 제어전원이 오프되어 있는 상황에서도 지워져서는 안될 데이터를 저장하는 메모리(11)와, 상기 CPU(6) 내부연산을 통해 계측된 전기량을 표시하는 표시부(7)와, 사용자가 원하는 표시형태로 전환하기 위해 키신호를 입력하는 키 조작부(8)로 구성된다.

이와 같이 구성된 전력용 계측기는 전력선으로부터 아날로그 형태의 전압 및 전류신호를 입력받아 상기 입력변환부(3)에서 신호레벨을 변환시키고, 상기 입력변환부(3)에서 신호레벨이 변환된 전기신호는 샘플앤홀드부(도시생략)를 거쳐 A/D 컨버터(6a)로 입력된다.

상기 A/D 컨버터(6a)는 샘플앤홀드부(도시생략)에서 출력되는 아날로그 신호를 장치 내부의 각종 디지털 소자들이 처리할 수 있도록 디지털값으로 변환하여 CPU(6)에 공급한다.

이때, 상기 A/D 컨버터(6a)에서 디지털 값으로 변환하여 연산 알고리즘을 수행하는 디지털 장치들은 제품 출고전에 A/D 컨버터(6a)에 정격전압을 입력하여 정격전압을 조정, 결정하는 정격전압 조정단계를 거치게 된다.

이와 같이 구성된 전력용 계측기의 정격전압 결정방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, PT 1차측에 정격전압(V1)이 입력되면, CPU(6)에서 제곱평균제곱근값(Root Mean Square; 이하, RMS라 약칭함)을 산출하여 Vrate라 하고, 새로운 입력전압(V2)에 대해 동일한 RMS 연산방법으로 얻어진 연산 결과값을 Vmeasure라 하면 이때의 표시치는 PT의 2차측 응답특성이 1차측 입력에 대해 선형적인 경우에 한해서 다음식에 의해 산출된다.

예를들어, 정격전압이 150V 교류전압이 입력되면 상기 CPU(6)에서 RMS 연산을 통해 실수값 50.802(Vrate = 50.802)가 저장되고, 어떤 입력전압에 대한 동일한 RMS 연산방법으로 얻어진 결과값이 Vmeasure=37.255일 경우의 표시치를 산출하면,이 되어 전력용 계량기에는 110V가 표시된다.

즉, 정격전압 150V를 입력하였을 경우의 RMS연산 결과값이 50.802라면 PT의 2차측 응답특성이 1차측 입력에 대해 선형적인 경우에 한해서 110V를 입력하였을 경우는 50.802의 11/15만큼이 연산 결과값으로 얻어지게 된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, PT 입력전압에 대한 출력전압 특성이 비선형일 경우 표시치를 계산하였을 경우에는 오차를 유발하게 된다.

즉, 입력신호(V2)에 대해 RMS 연산한 결과값(Vmeasure')는 선형특성을 갖는 PT에 대한 RMS 연산 결과값(Vmeasure)과 비교한 결과 차이가 발생되므로 선형성을 갖는 PT의 표시치를 구하는 식을 적용할 경우 실제 입력보다 더 큰 표시치가 산출된다.

예를들어, 입력전압이 정격전압인 150V가 전력용 미터에 입력되면, 장치 내부의 RMS 연산을 통해 얻은 결과치가 실수값으로 50.802로 기 저장되어 있어, 110V에 대한 동일한 RMS 연산방법으로 얻어진 결과값이 38.745 일 경우 이를 다음식에 적용하면,

로 되어, 전력용 미터에 110V를 입력하였음에도 불구하고, 114.4V를 표시하게 된다. 왜냐하면, PT의 비선형 특성으로 인해 110V를 입력하였읊 때 RMS 연산결과로 37.255가 아닌 38.745가 얻어 졌기 때문이다.

이와 같은 전력용 계측기의 표시치 산출방법을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면 먼저, 입력전압에 따른 RMS 연산을 수행하여 RMS 연산값(Vmeasure)을 산출한다(S1).

이어서, 정격전압에 따른 RMS 연산값(Vrate)을 메모리로부터 로딩한다(S2).

그리고, 상기 입력전압에 따른 Vmeasure을 상기 메모리로부터 로딩한 Vrate로 제산하여 정격전압(V1)을 승산함으로써 표시치를 산출한다(S3).

따라서, 종래 기술에 따른 전력용 계측기는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 입력전압 영역이 넓어지게 되면, PT의 코어특성 및 임피던스의 한계로 인해 입력신호의 선형성을 확보하기가 어렵다.

둘째, 입력전압에 대해 비선형적인 출력이 나올 경우, 계측기의 표시치에 오차를 유발시킬 수 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 비선형 특성에 대한 저해요인을 개선하고, 표시치 연산을 정확하게 함으로써 계측 정밀도를 향상시킬 수 있도록 한 전력용 계측기의 정격전압 보간방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전력용 계측기를 나타낸 블록구성도

도 2는 입력전압에 따른 RMS 연산값을 나타낸 그래프

도 3은 선형 입력전압에 따른 비선형 출력의 RMS 연산값을 나타낸 그래프

도 4는 종래 기술에 따른 전력용 계측기의 표시치 연산방법을 나타낸 플로우 차트

도 5는 본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간 후 RMS 연산값을 나타낸 그래프

도 6은 본 발명에 따른 전력용 계측기의 표시치 연산방법을 나타낸 플로우 차트

본 발명의 특징은 전력용 계측기에서, 현재 입력된 전압에 대해 RMS 연산하는 단계와, 메모리에 기 저장된 n개의 RMS 연산값을 로딩하는 단계와, 상기 입력된 전압의 RMS 연산값을 상기 메모리에 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값과 비교 판단하는 단계와, 상기 입력된 전압의 RMS 연산값이 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값 보다 작은 값을 갖으면 상기 현재 입력전압에 대한 RMS 연산값과 상기 메모리에 기 저장된 i번째 RMS 연산값의 차를 i-1번째 RMS 연산값과 i번째 RMS 연산값의 차로 제산하여 i-1번째 입력전압과 i번째 입력전압의 차를 승산 한 후 i번째 입력전압을 가산하여 표시치를 산출하는 단계를 포함하여 이루어짐에 있다.

본 발명에 따른 구성은 종래 기술에 도시된 구성과 동일하므로 상세한 설명은 생략하고 동일한 번호를 부여하기로 한다.

먼저, 비선형 특성을 갖는 PT를 적용하였을 경우 연산 정밀도를 확보하기 위하여 선형성을 갖는 PT의 경우처럼 제 1 입력전압(V1)에 대한 RMS 연산결과값을 저장하여 둔 후 제 1 입력전압(V1)보다 적은 신호 입력 제 2 입력전압(V2)에 대해서도 동일한 RMS 연산을 통해 얻은 결과값을 메모리(11)에 저장한다.

상기 메모리(11)에 저장된 제 1 입력전압(V1)에 대한 RMS 결과값을 Vrate1라하고, 제 2 입력전압(V2)에 대해 동일한 RMS 연산방법으로 얻어진 RMS 결과값을 Vrate2라 하자.

이때, 상기 제 1 입력전압(V1)보다 크고 제 2 입력전압(V2)보다 작은 크기를 갖는 제 3 입력전압(V3)이 입력될 경우 이때 제 3 입력전압(V3)에 대한 RMS 연산결과값을 Vmeasure라 하면 이때의 표시치(V3)는 다음식에 의해 산출된다.

여기서, 제 1 입력전압(V1)과 제 2 입력전압(V2) 사이를 직선으로 보아 선형 보간한 것이 되므로, 비선형성 PT임에도 불구하고 선형성 PT로 간주하여 0전위와 제 1 입력전압(V1)사이를 직선 보간한 경우에 비하면 표시치 계산시의 오차를 최소화 시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간방법을 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간방법을 이용한 입력전압에 대한 RMS 출력값을 나타낸 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 5에 나타낸 그래프를 참조하여 임의의 수치를 예를들어 설명하면 다음과 같다.

예를들어, 제 1 입력전압(V1)이 150V가 입력되고, 제 2 입력전압(V2)이 110V가 입력될 경우를 생각해보자.

제 1 입력전압(V1)이 150V가 입력되면, CPU(6) RMS 연산을 통해 얻은 결과치가 실수값으로 50.802(Vrate1 = 50.802)가 되고, 제 2 입력전압(V2)이 100V이면 이에 대해 동일한 RMS 연산방법으로 얻어진 연산결과값이 35,9000(Vrate2 = 35.9)가 된다.

그리고, 제 3 입력전압(V3)으로 110V가 입력되어 RMS 연산결과값이 38.745(Vmeasure = 38.745)가 된다면 이때의 표시치를 산출하면 다음과 같다.

따라서, 종래 기술에 따라 비선형 특헝의 PT를 선형성으로 간주하여 0전위와 제 1 입력전압(V1) 사이를 직선 보간한 경우에 산출된 표시치(114.4)보다 실제 입력전압(110V)에 근접하게 되어 전력용 미터의 표시 정밀도가 향상됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, PT의 진폭 응답특성이 비선형적일 경우 일정단위로 입력전압을 나누고, 그에 따른 RMS 연산값을 메모리에 저장한다.

예를 들면, 입력전압 0V ∼ 576V 영역을 48V간격으로 세분 하였을 때 메모리에는 다음과 같이 각 입력전압에 대한 RMS 연산값들이 다음표와 같이 저장된다.

입력전압	48V	96V	144V	192V	240V	288V
RMS 연산값	16.846	33.828	50.802	67.850	84.914	102.193
입력전압	336V	384V	432V	480V	528V	576V
RMS 연산값	119.433	136.654	153.893	171.017	187.732	204.160

즉, 각 입력전압에 대한 RMS 연산 결과값이 48V 간격으로 메모리에 저장되어 있으며, 새로운 입력전압에 대해 RMS 연산을 통해 얻은 결과값을 상기 수학식 4에 적용하여 표시치를 산출하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간방법을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6을 참조하면 먼저, 현재 입력되는 입력전압에 대한 RMS 연산을 수행하여 RMS 연산치(Vmeasure)를 산출한다.(S11).

이어서, 메모리에 임의의 개수(n)로 나뉘어진 기 저장된 입력전압에 대한 RMS 연산값을 로딩한다(S12).

그리고, n을 i로 대치하여 i가 기 설정값(1) 이하인지 여부를 판단한다(S13-S14).

상기 임의의 개수(n)를 i로 대치한 후 기 설정값(1) 이하인지 여부를 판단하여 임의의 개수가(i)가 기 설정값(1) 이하이면 에러로 표시한다(S15).

그리고 상기 판단 결과(S14), 임의의 개수(i)가 기 설정값(1) 이상이면 상기 현재 입력전압에 따른 RMS 연산값(Vmeasure)이 메모리에 기 설정된 임의의 RMS 연산값(Vrate[i-1]) 이하인지 여부를 판단한다(S16).

상기 판단 결과(S16), 현재 입력전압에 따른 RMS 연산값(Vmeasure)이 메모리에 기 설정된 임의의 RMS 연산값(Vrate[i-1]) 이상이면 i값을 하나 감소시킨 후 현재 입력전압에 따른 RMS 연산값(Vmeasure)과 비교 루틴으로 복귀된다(S17).

상기 판단 결과(S16), 현재 입력전압에 따른 RMS 연산값(Vmeasure)이 메모리에 기 설정된 임의의 RMS 연산값(Vrate[i-1]) 이상이면 표시치 산출식에 현재 입력전압에 따른 RMS 연산값(Vmeasure)을 적용하여 표시치를 산출한다(S18).

본 발명에 따른 전력용 계측기의 정격전압 보간방법은 PT의 2차측 응답특성이 1차측에 비해 그 크기에 있어 비선형적인 경우 보다 실제 입력치에 근접한 표시치를 산출할 수 있으므로 계측기류의 표시 정밀도를 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

전력용 계측기에서,

현재 입력된 전압에 대해 RMS 연산하는 단계;

메모리에 기 저장된 n개의 RMS 연산값을 로딩하는 단계;

상기 입력된 전압의 RMS 연산값을 상기 메모리에 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값과 비교 판단하는 단계;

상기 입력된 전압의 RMS 연산값이 기 저장된 i-1번째 RMS 연산값 보다 작은 값을 갖으면 상기 현재 입력전압에 대한 RMS 연산값과 상기 메모리에 기 저장된 i번째 RMS 연산값의 차를 i-1번째 RMS 연산값과 i번째 RMS 연산값의 차로 제산하여 i-1번째 입력전압과 i번째 입력전압의 차를 승산 한 후 i번째 입력전압을 가산하여 표시치를 산출하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전력용 계측기의 정격전압 보간방법.
제 1항에 있어서,

상기 현재 입력된 전압에 대한 RMS 연산값이 상기 메모리에 기 저장된 i-1번째 입력전압의 RMS 연산값 이상이면 i-1번째 이전의 RMS 연산값과 비교하는 단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전력용 계측기의 정격전압 보간방법.