KR100296728B1 - 3상전자식전력량계의결상검출회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3상 전자식 전력량계에 있어서, 수용가에 공급되는 3상 전원의 결상검출 및 3상중 정확히 어느 상이 결상되었는지를 검출하는 결상검출회로에 관한 것으로서, 산술연산을 수행하는 중앙처리장치(CPU)와, 전력량 및 프로그램을 저장하는 메모리부와, 계량값을 사용자가 육안으로 확인할수 있도록 하는 표시부와, 시스템에 전원을 공급하는 전원공급장치와, 외부와 인터페이스 하기위한 입출력부 및 원격검침을 위한 통신장치부로 구성되는 3상 전자식 전력량계에 있어서 상기 전원 공급장치의 3상 트랜스포머(Tl, T2, T3)(1)의 출력측 교류전압을 일정한 레벨의 직류전압으로 정류한후 이 직류전압의 레벨상태를 감지하여 상기 중앙처리장치에 전달하므로써 3상중 어느 상이 결상되었는지를 검출하는 결상검출회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 3상 교류전원을 직류전원으로 정류하고 이 정류된 직류전원이 0 [V]로 다운되는 것으로 부터 결상을 검출하므로써 어느상이 결상되었는지 여부를 정확히 판단할수 있을 뿐만 아니라 결상의 검출 역시 간단한 회로구성으로 부터 달성 가능하다.

Description

3상 전자식 전력량계의 결상검출회로

본 발명은 3상 전자식 전력량계에 있어서, 수용가에 공급되는 3상 전원의 결상검출 및 3상중 정확히 어느 상이 결상되었는지를 검출하는 결상검출회로에 관한 것이다.

일반적으로 수용가는 3상 전원중 임의의 단상을 선택 인출하여 사용하므로써 부하를 동작시킨다. 따라서, 정전이나 고장발생으로 인해 임의의 상이 결상되는 경우 3상 전력량계는 이러한 결상을 검출해야 될 뿐만 아니라 어느상이 결상되었는지도 감지해야 하는 필요성이 존재한다.

그러나, 종래의 기계식 전력량계는 이러한 결상을 검출할수 없을 뿐만 아니라 정확히 어느상이 결상되었는지도 알수없어 결상상태를 감지하는 외부장비를 사용해야 하는 불편이 존재하였다.

또한, 종래의 전자식 전력량계에 있어서는 공급되는 교류전원의 제로크로싱이 일정하게 유지되는 시간을 감지하여 결상여부를 검출하였으나 이 경우 3상전원모두에 대해서 중앙처리장치를 제로크로싱에 동기시켜야 하기 때문에 그 회로구성이 복잡하고 안정적으로 동작되지 않는 문제점이 존재하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된것으로서, 본 발명의 목적은 3상 교류전원을 직류전원으로 정류한후 이 직류전원의 전압레벨 상태에 따라 3상 교류전원의 결상여부를 검출하고 결상된 상이 어느상인지 여부를 정확히 감지할수 있는 새로운 결상검출회로를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 산술연산을 수행하는 중앙처리장치(CPU)와, 전력량 및 프로그램을 저장하는 메모리부와, 계량값을 사용자가 육안으로 확인할수 있도록 하는 표시부와, 시스템에 전원을 공급하는 전원공급장치와, 외부와 인터페이스 하기위한 입출력부 및 원격검침을 위한 통신장치부로 구성되는 3상 전자식 전력량계에 있어서, 상기 전원공급장치의 3상 트랜스포머(T1, T2, T3)(1)의출력측 교류전압을 일정한 레벨의 직류전압으로 정류한후 이 직류전압의 레벨상태를 감지하여 상기 중앙처리장치에 전달하므로써 3상중 어느 상이 결상되었는지를검출하는 결상검출회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결상검출회로는 전원공급장치의 3상 트랜스포머(T1, T2, T3)(1)의 출력측에 직렬 접속되어 출력측 교류전압을 정류시키기 위한 반파정류소자(Dl,D2, D3)(2)와, 상기 반파정류소자에 의해 정류된 직류전압의 리플을 제거하여 평활시키는 평활용 소자(C1, C2, C3)(2)와, 리플이 제거된 직류전압의 레벨상태를 감지하여 대응하는 전기적 신호를 상기 중앙처리장치에 인터페이스하는 광센싱소자(PC1, PC2, PC3)(4)를 포함한다.

도 1은 본 발명의 결상검출회로가 적용된 3상 전자식 전력량계의 개략적인 블록구성도를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 결상검출회로의 상세한 회로구성도를 도시한 것이다.

도 3은 상기 도 2에 적용되는 전압의 동작 파형도를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 트랜스포머(Tl, T2, T3) 2 : 반파정류소자

3 : 평활용 소자 4 : 광센싱 소자

5 : 입력포트

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 결상검출회로가 적용된 3상 전자식 전력량계의 개략적인 블록구성도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 결상검출회로의 상세한 회로구성도를 도시한 것이며, 도 3은 상기 도 2에 적용되는 전압의 동작 파형도를 도시한 것이다.

먼저, 도 1에 도시된 3상 전자식 전력량계의 개략적인 구성을 살펴보면, 3상 전자식 전력량계는 시스템을 제어하고 산술연산을 수행하는 중앙처리장치와, 시스템에 전원을 공급하기 위한 전원공급장치와, 시간을 측정하기 위한 리얼타임클락(Real Time Clock)과, 전력량과 프로그램을 저장하는 메모리부와, 전력량을 표시하기 위한 표시부와 외부와 통신하기 위한 통신 포트부와 밧데리 백업모드에서 상기 전원공급장치 대신에 시스템에 전원을 공급하기 위한 밧데리 백업 및 3상 교류전원의 결상여부를 감지하기 위한 결상검출회로로 구성된다.

상기 구성에서 알 수 있는 바와같이 상기 결상검출회로는 3상 교류전원중 결상이 발생한 임의의 상에 대한 신호를 상기 중앙처리장치에 인터페이스 할수 있도록 신호적으로 연결되어 있다.

도 2에 도시된 것 처럼 다시 상기 결상검출회로는 코일의 한쪽에 교류를 통하면 그로인한 자력선 변화에 의해 다른쪽 코일에 그 변화에 따른 전류 변화가 발생토록 하여 입력전원을 강압하는 트랜스포머(Tl, T2,T3)(1)와, 상기 트랜스포머(1)의 2차 출력측에 직렬 접속되어 강압된 교류전압을 반파정류하는 반파정류소자(2)와, 반파정류된 직류전압에 존재하는 리플(Ripple)을 제거하여 평활화 시키는 평활용 소자(3) 및 리플이 제거되어 평활화된 직류전압의 레벨상태에 따라 하이(high) 또는 로(low) 신호를 중앙처리장치의 입력포트(5)에 인가하는 광센싱 소자(4)로 구성된다.

상기 반파정류소자(2)는 3개의 반파정류용 다이오드(Dl, D2, D3)로서 상기 트랜스포머(T1, T2, T3)의 2차 출력측에 각기 직렬접속된다.

또한, 상기 평활용 소자(3)는 반파정류된 직류전압에 존재하는 리플을 제거하는 저용량의 고주파 전해 커패시터이다.

상기 광센싱 소자(4)는--발광소자와 수광소자로 이루어진 포토커플러(Photo-coup1er)(PC1, PC2, PC3)로서 발광소자인 발광 다이오드에 정격 전류가 인가되면 수광소자인 포토 트랜지스터가 통전되어 일정한 레벨의 전압을 발생시킨다.

또한, 본 발명의 결상검출회로에는 상기 프토커플러의 발광소자에 정격전류를 인입시키는 전류제한용 저항(Rl, R2, R3)이 추가적으로 포함되어 있다.

상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 결상검출회로의 결상검출 작용을 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

트랜스포머(T1, T2, T3)(1)를 통해 강압된 정현파 교류전원에 3a 파형과 같이 결상이 발생하면, 상기 트랜스프머(T1, T2, T3)(1)의 출력측에 직렬접속된 정류용 다이오드(Dl,D2, D3)에 의해 3b와 같은 파형의 반파정류된 전압이 발생한다.

반파정류된 전압은 평활용 커패시터(C1, C2, C3)에 의해 리플이 제rj되어 3c와 같은 직류전압이 발생하는바, 결상이 발생한 지점부터는 0 [V]로 다운된다. 따라서, 3c와 같은 직류전압은 전류제한용 저항(R1, R2, R3)을 거쳐 포토커플러(PC1, PC2, PC3)의 발광소자에 대응하는 정격전류를 인가힌다. 정격전류가 포토커플러(PC1, PC2, PC3)의 발광소자에 인가되면 포트커플러는 정상적인 부분에서는 턴온(turn on)되고 결상이 발생한 부분에서는 턴오프(turn off)된다. 따라서, 수광소자의 출력측에서는 결상이 발생한 부분에서는 로(low)에 해당하는 레벨의 전압이 발생하고 정상적인 부분에서는 하이(high)에 해당하는 레벨의 전압이 발생한다. 이는 3d의 전압파형으로 부터 잘 알수 있다.

상기 포토커플러(PC1, PC2, PC3)의 출력측에 발생한 하이(high), 로(low) 레벨의 전압은 입력포트(5)를 통해 중앙처리장치에 인가되고 중앙처리장치는 하이(high)는 정상으로 로(1ow)는 결상으로 판단한다. 상기에서는 임의의 단상에 한정하여 설명하였으나 나머지 상에서 동일한 절차가 진행되고 중앙처리장치는 입력포트(5)를 통해 입력된 3개의 레벨신호로 부터 어느 상와 입력전원이 결상되었는지를 판단할수 있게된다.

상술한 실시예에 본 발명이 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같아 본 발명은 3상 교류전원을 직류전원으로 정류하고 이 정류된 직류전원이 0 [V]로 다운되는 것으로 부터 결상을 검출하므로써 어느상이 결상되었는지 여부를 정확히 판단할수 있을 뿐만 아니라 결상의 검출 역시 간단한 회로구성으로 부터 달성 가능하다.

Claims (1)

1. (정정) 산술연산을 수행하는 수행하는 중앙처리장치(CPU)와, 전력량 및 프로그램을 저장하는 메모리부와, 계량값을 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 하는 표시부와, 시스템에 전원을 공급하는 전원공급장치와, 외부와 인터페이스 하기위한 입출력부 및 원격검침을 위한 통신장치부로 구성되는 3상 전자식 전력량계에 있어서, 상기 전원공급장치의 3상 트랜스포머(Tl T2 T3)의 출력측 교류전압을 일정한 레벨의 직류전압으로 정류한 후 이 직류전압의 레벨상태를 감지하여 상기 중앙 처리장치에 전달하므로써 3상중 어느 상이 결상되었는지를 검출하기 위한 결상검출회로를 추가로 포함하되: 이 결상검출회로가 전원공급장치의 3상 트랜스포머(T1, T2, T3)(1)의 출력측에 직렬 접속되어 출력측 교류전압을 정류시키기 위한 반파정류소자(2)와; 상기 반파정류소자(2)에 의해 정류된 직류전압의 리플을 제거하여 평활시키는 평활용 소자(3)와: 리플이 제거된 직류전압의 레벨상태를 감지하여 대응하는 전기적 신호를 상기 중앙처리장치에 인터페이스하는 광센싱소자(4)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3상 전자식 전력량계.

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