KR100359040B1 - 전기 계량기 및 외부 전류 센서를 가지는 전기 계량 시스템 - Google Patents

전기 계량기 및 외부 전류 센서를 가지는 전기 계량 시스템 Download PDF

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Abstract

전류 센서들을 포함하지 않는 전기 계량기와, 송전선에 의해 상기 전기 계량기에 관련된 전기적 부하로 도전되는 전류와 관계되는 출력 신호를 생성하기 위한 외부 전류 전서를 포함하여, 상기 전기 계량기에 의해 전기적 부하의 전력 소비량을 계산할 수 있는 전기 계량 시스템이 개시된다. 전류 센서는 일반적으로 송전선에 의해 도전되는 전류에 대한 소정의 비에 따라서 관련된 축척된 출력 신호를 생성하기 위한 불평형 브리지 회로를 포함할 수 있다. 전기 계량기는 일반적으로 외부 전류 센서에 의해 생성된 출력 신호에 응답하고 관련된 전기적 부하의 소비 전력에 관계된 부하 데이터를 도표화하는 레지스터를 포함한다. 비교적 큰 변류비를 제공할 수 있는 외부 전류 센서를 사용함으로써, 전기 계량기는 전류 센서를 포함할 필요가 없어, 전기 계량 시스템의 설계가 매우 간단해질 수 있다.

Description

전기 계량기 및 외부 전류 센서를 가지는 전기 계량 시스템
본 발명은 전기 계량 시스템(electrical metering systems)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 다수의 전기 계량기(electrical meter)를 갖는 전기 계량 시스템에 관한 것이다.
종래의 전기 계량 시스템으로는 개개의 전기 에너지 사용자의 에너지 소비량을 측정하기 위하여, 유도식 또는 전자식 와트시 계량기(watthour meters)와 같은 다수의 전기 계량기가 있다. 이들 각각의 전기 계량기는 일반적으로 계량기에 관련된 전기적 부하(electrical load)의 전력 소비량을 측정하고, 측정된 전력 소비량에 관계된 부하 데이터(load data)를 도표화(tabulate)하기 위한 계량 회로 (metering circuitry)를 포함한다. 종래 전기 계량기의 계량 회로는 일반적으로 관련된 전기적 부하에 공급되는 선 전류(line current)를 감지하고 선 전류에 관계되는 출력 신호를 생성하기 위하여, 전기 계량기의 하우징 내에 장착된 내부의 전류 센서를 포함한다.
예를 들어, 종래의 유도식 와트시 계량기는 선 전류를 전달하는 도전체가 철심(iron core)에 감겨 전류 코일을 형성하는 전류 감지 회로를 포함한다. 선 전류에 의해 철심에서 자기 플럭스가 생성되고, 이 선 전류는 유사한 전압 코일로부터의 자기 플럭스와 결합하여 소정의 비율로 고객의 전기 에너지 소비 비율에 관계된비율로 디스크를 회전시킴으로써 관련된 전기적 부하의 전력 소비량을 측정한다.
다수의 경우에 있어서, 선 전류의 범위는 매우 작은 선 전류에서 800A와 같이 비교적 큰 선 전류까지의 비교적 큰 범위를 갖는다. 따라서, 비교적 큰 범위의 선 전류를 측정하고 축척된 출력을 생성하는 철심 주위의 도전체의 크기는 매우 커진다. 이러한 경우, 변류기(current transformer)는 일반적으로 전기 계량기 및 이 계량기의 내부 전류 감지 장치와 함께 사용된다. 특히, 변류기는 일반적으로 선 전류를 전달하는 송전선(transmission line)과 전류 감지 회로 사이에 배치되고, 전기 계량기의 외부에 위치한다. 예를 들어, 3상 전기적 부하로 전력을 공급하는 전기 계량 시스템에서, 변류기는 일반적으로 전기 계량 시스템의 스위치 기어로부터 전기적 부하로 인장되는 2개 이상의 버스 바(bus bar)와 접속된다.
또한, 종래의 변류기는 일반적으로 철심을 포함하며, 선 전류를 전달하는 도전체가 이 철심 주위에 감겨 전류 코일을 형성한다. 철심에서 생기는 자기 플럭스는 전기적 부하로 공급되는 선 전류에 비례하는 축척된 출력 전류를 생성한다. 출력 전류는 전기 계량기의 내부 전류 센서에 의해 감지되고 더 축척되며, 이로부터 관련된 전기적 부하의 전력 소비량이 부분적으로 계산된다. 따라서, 예를 들어 변류기와 전기 계량기의 내부 전류 감지 장치를 조합함으로써 선 전류와 전기 계량기 의 내부 전류 센서의 출력 신호 사이에서 800 : 0.002와 같이 비교적 큰 변류비를 설정할 수 있다.
전자석 와트시 전기 계량기 또는 기타 전자식 계량 장치에서와 같이 전자식 전기 계량기를 포함하는 전기 계량 시스템에서 큰 변류비가 특히 필요하다. 대표적인 전자식 전기 계량기는 뉴햄프셔, 소머스워드에 소재하는 제너럴 일렉트릭 캄파니에 의해 시판되는 GE 타이프 EV 및 페이즈 3 계량기를 포함한다 이러한. 전자식 전기 계량기는 일반적으로 개개의 전기 에너지 소비자가 사용하는 전류 및 전압을 측정하기 위한 집적 회로를 포함한다. 집적 회로는 일반적으로 2mA 보다 작고 5V 보다 작은 낮은 레벨을 수신하고 측정하도록 디자인된 주문형 집적 회로(ASIC)이다. 따라서. 그러한 전자식 전기 계량기의 내부 전류 센서와 변류기의 조합은 800A과 같이 비교적 큰 선 전류를 2mA와 같이 비교적 작은 입력 레벨로 축척하는 큰 변환비를 제공해야 한다. 상술한 바와 같이, 선 전류를 적당히 축척하고 필요한 변환비를 제공하는데 필요한 권선의 수는 매우 많아지며 비용이 높아진다.
다양한 다른 종류의 전류 센서는 전기 계량기가 측정할 수 있는 레벨로 선 전류를 축척하는 전기 계량기에 결합하기 위해 개발되었다. 예를 들어, 1980년 1월 8일에 울프 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,182,982호 및 1985년 1월 8일에 밀코빅에게 허여된 미합중국 특허 제4,492,919호는 1개 이상의 주 단락 경로(main shunt paths) 및 평행한 보조 단락 경로(auxiliary shunt path)를 포함하며, 이 경로들 사이에서 선 전류는 그 각각의 단면적에 기초하여 분할된다. 이에 따라 보조 단락 경로에 의해 도전되는 전류는 축척된 출력 신호를 생성하도록 감지될 수 있다.
더욱이, 동축 전류 센서는 1991년 11월 19일에 블록에게 허여되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 제5,066,904호에 개시되어 있다. 동축 전류 센서는 2개의 동축으로 배열된 도전체 사이에서 선 전류를 분할한다. 동축 전류 센서의중앙 도전체는 도넛형의 코어의 내경을 통해 연장되고, 축척된 출력 신호가 생성될 수 있는 도넛형 코어에서 기자력(magnetomotive force)을 유도한다.
또한, 차동 전류 센서(differential current sensor)는 1993년 4월 7일 코번이 출원하고 본 발명의 양수인에게 양도된 미합중국 특허 출원 제08/043,903호에 개시되어 있다. 디퍼렌셜 전류 센서는 소정의 비율에 따라 선 전류를 제1 및 제2 부분으로 분할하며 그 부분들 사이의 전류 차(current differential)를 감지한다. 감지된 전류 차에 기초하여, 축척된 출력 전류가 생성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 관련된 전기적 부하의 전력 소비량을 측정하기 위한 개선된 전기 계량 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 전기 계량 시스템보다 저렴한 관련된 전기적 부하의 전력 소비량을 측정하기 위한 간단한 전기 계량 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명에 다른 이러한 목적 및 기타 목적은 관련된 전기적 부하의 전력 소비량과 관계되는 부하 데이터를 도표화하는 전기 계량기, 및 전기 계량기의 외부에서 관련된 전기적 부하로 송전선에 의해 도전되는 전류에 관계되는 출력 신호를 생성하기 위한 전류 센서에 의해 제공된다. 따라서, 본 발명의 전기 계량기는 전류 센서 없이도 부하 데이터를 도표화한다. 전류 센서를 포함하지 않아, 전기 계량기의 설계가 간단해질 수 있으며, 따라서 이러한 전기 계량기를 사용하는 전기 계량 시스템은 1개 이상의 변류기 및 내부 전류 센서를 가진 관련된 전기 계량기를 포함하는 종래의 전기 계량기 시스템에 비하여 비용이 줄어들고, 복잡하지 않게 된다.
한 실시예에 따르면, 외부 전류 센서에 의해 생성된 출력 신호의 크기는 소정의 제1 최대값보다 작다. 이 실시예에 따르면, 전기 계량기는 외부 전류 센서에 의해 생성된 출력 신호를 처리하고 이 출력 신호에 기초하여 부하 데이터를 도표화하기 위한 레지스터 수단을 포함한다. 레지스터 수단이 처리하는 출력 신호의 크기는 소정의 제2 최대간보다 크지 않으며, 소정의 제2 최대간은 소정의 제1 최대값보다 크다. 따라서, 전기 계량기는 출력 신호의 크기를 더 줄이지 않고 외부 전류 센서에 의해 생성되는 출력 신호를 처리할 수 있다.
전류 센서는 송전선에 의해 소정의 부분으로 도전되는 전류를 수신하고 분할하기 위한 브리지 회로 수단(bridge circuit means)을 포함할 수 있다. 브리지 회로 수단은 일반적으로 각각 전류의 제1 및 제2 부분을 도전시키기 위한 제1 및 제2 브랜치를 가지는 불평형 브리지 회로(unbalanced bridge circuit)를 포함한다. 중앙 도전체는 제1 및 제2 브랜치를 상호 연결하며, 송전선에 의해 접속되는 전류와 관계된 전류를 도전시킨다. 또한, 전류 센서는 환상의 전류 비교기와 같은 감지 수단을 포함하며, 이 감지 수단은 중앙 도전체와 자기적으로 결합되고, 중앙 도전체에 의해 도전되는 전류 및 송전선에 의해 도전되는 전류와 관계되는 출력 신호를 생성하기 위한 것이다.
한 실시예에 따르면, 제1 브랜치는 저항기와 같이 각각 소정의 제1 및 제2 저항을 가진 제1 및 제2 도전체를 포함한다. 마찬가지로, 제2 브랜치는 저항기와 같이 소정의 제3 및 제4 저항을 가진 제3 및 제4 도전체를 포함한다. 더욱이, 중앙 도전체는 또한 제1 및 제2 도전체 사이의 제1 단부로부터 제3 및 제4 도전체 사이의 제2 단부로 연장되는 소정의 제5 저항값을 가진 저항기일 수 있다.
바람직하게는, 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 소정의 제1 및 제2 저항의 비는 도전체의 온도가 변할 때 일정하게 유지된다. 한 실시예에 따르면, 제1 및 제4의 도전체는 제1 및 제2 물질로 구성되며, 제2 및 제3의 도전체는 제2 물질로 구성된다. 물질의 온도가 변할 때 제1 물질의 비저항(resistivity)이 제2 물질의 비저항보다 적게 변하도록 하는 특정 물질을 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 이 도전체는 물질의 온도가 변할 때 제1 및 제2 브랜치의 저항의 비가 변하도록 소정의 양의 제2물질을 포함한다.
전기 계량기의 외부에 전류 센서를 포함시키고 전기 계량기의 내부 전류 센서를 제거함으로써, 전기 계량기의 디자인이 간단해진다. 더욱이, 이러한 전기 계량기를 사용하는 전기 계량 시스템은 1개 이상의 변류기 및 내부 센서를 가진 관련된 전기 계량기를 포함하는 종래의 전기 계량 시스템에 비하여 비용이 줄어들고 덜 복잡하게 된다. 또한, 본 발명의 외부 전류 센서의 디자인은 온도 변화에 무관한 일정한 변류비를 제공하여 입력 전류의 크기 및 위상에 관계되는 출력 신호가 정확히 생성될 수 있도록 한다.
이제, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시되어 있는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 다른 많은 여러 가지 형태로 실시될 수 있고, 본 명세서에서 개시된 실시예로 한정되어 해석되어서는 안된다. 오히려 본 실시예는 본 개시 내용을 완전하게 하고 본 기술 분야에서 숙련된 자에게 본 발명의 범위를 완전히 이해시키고자 한 것이다. 본 명세서 내에서 동일한 요소는 동일한 도면 부호를 사용하여 나타내기로 한다.
이제, 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 전기 계량 시스템(50)이 도시되어 있다. 전기 계량 시스템은 관련된 전기적 부하의 전력 소비량에 관계되는 부하 데이터를 도표화하기 위한 전기 계량기(52)를 포함한다. 부하 데이터는 다른 데이터중에서 와트시로 표시되는 에너지 소비량, 역률(power factor), 및 소정의 시간 주기내의 피크 수요(peak demand)를 포함할 수 있다. 제3도에서 도시된 바와 같이, 전기 계량기는 부하 데이터를 도표화하기 위한 레지스터 수단(54)을 포함하는 집적 회로(53)을 포함한다. 또한, 전기 계량기는 전기 계량기에 의해 생성되는 부하 데이터를 표시하기 위하여 표시 수단(56)을 포함할 수 있다.
또한, 전기 계량기(52)는 일반적으로 제2도에서 도시되는 바와 같이 그 내부에 내부 동공(internal cavity)을 정하는 계량기 하우징(58)을 포함한다. 본 기술 분야에서 숙련된 자에게 공지된 바와 같이, 계량기 하우징은 주변의 재해 및 손상으로부터 계량기 내부의 부품을 보호한다. 일반적으로, 레지스터 수단(54), 표시 수단(56) 및 전기 계량기의 다른 부품을 포함하는 집적 회로(53)은 계량기 하우징에 의해 정해진 동공 내에 배치된다. 계량기 하우징은 예를 들어 빌딩(62)의 외부 벽의 계량기 베이스(60)에 장착된다.
제1도에 도시되어 있는 전기 계량 시스템(50)은 하나 또는 그 이상의 전류 센서(10)을 포함하며, 이 전류 센서(10)은 전기 계량기(52)의 외부에서 송전선에 의해 관련된 전기적 부하로 도전되는 전류에 응답한다. 일반적으로, 송전선은 배전 변압기(distribution transformer, 68)로부터 전기적 부하로 연장되는 2차선 (secondary line)이다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 송전선은 전기 계량 시스템의 스위치 기어(72)와 3상의 전기적 부하 사이에서 연장되는 다수의 버스 바(70)을 포함한다. 본 전기 계량 시스템으로서 3상의 전기적 부하가 도시되어 있으나, 또한 본 발명의 본질 및 범위에서 벗어남 없이 단상 전기적 부하를 사용할 수 있다.
제1도 및 제4도에서 도시되는 바와 같이, 버스 바(70)은 이격된 제1 및 제2 부분(70a, 70b)를 포함할 수 있다. 따라서, 전류 센서(10)은 제5도 및 제6도에서 가장 잘 도시되는 바와 같이, 제1 및 제2의 밖으로 향하여 연장되는 암(40)을 포함할 수 있다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 전류 센서는 버스 바와 같은 송전선(66)에 의해 도전되는 전류 IIN에 관계되는 출력 신호 IOUT를 생성한다. 바람직하게는, 출력 신호는 소정의 전송 비에 따라 송전선에 의해 도전되는 전류를 축척하여 표현한 것이다. 더욱 바람직하게는, 출력 신호는 송전선에 의하여 도전되는 전류보다 비교적 낮다.
출력 신호는 외부 전류 센서(10)과 전기 계량기 사이로 연장되는 하나 이상의 전기 리드(electrical lead, 44)와 같은 수단을 제공함으로써 전기 계량기(52), 특히 전기 계량기의 레지스터 수단(54)으로 제공된다. 제3도에서 도시되는 바와 같이, 전기 계량기는 외부 전류 센서로부터 출력 신호를 수신하기 위하여 선택적인 신호 조건화 회로(optional signal conditioning circuit)와 같은 수단(57)을 포함한다. 또한, 전기 계량기는 수신 수단에 응답하는 아날로그 디지틀 변환기와 같이 축척된 출력 신호를 집적 회로(53)에 인가하기 위한 수단(59)을 포함하며, 더욱 구체적으로는 레지스터 수단을 포함하여, 이 레지스터 수단이 관련된 전기적 부하의전력 소비량에 관계되는 부하 데이터를 도표화할 수 있게 된다. 따라서, 전기 계량기가 전류 센서를 포함하지 않으므로 전기 계량기의 디자인이 매우 간단해진다.
바람직한 실시예에 따르면, 외부 전류 센서(10)은 불평형 브리지 회로와 같은 브리지 회로 수단을 포함한다. 브리지 회로 수단을 포함하는 바람직한 전류 센서는 1994년 2월 25일 출원되고 본 발명의 양수인에게 양도된 코번의 미합중국 특허 출원 제08/202,334호에 개시되어 있는 전류 감지 방법 및 장치로서, 그 내용을 본 명세서에서 참조로 병합한다. 제5도 내지 제7도에서 도시되는 바와 같이, 본 실시예의 외부 전류 신서는 송전선(66)에 의해 소정의 부분으로 도전되는 전류 IIN을 수신하여 분할하기 위한 브리지 회로 수단을 포함한다. 더욱 구체적으로는, 이 브리지 회로 수단은 전류의 제1 및 제2 부분 I1및 I2를 각각 도전시키기 위한 제1 및 제2 브랜치(13, 15)를 포함한다. 중앙 도전체(20)은 제1 및 제2 브랜치를 상호 연결하며, 제1 및 제2 브랜치 사이의 전류 차에 기초하고 소정의 비율에 따라 송전선에 의해 도전된 전류와 관계되는 전류 Ic를 도전시킨다.
또한, 전류 센서(10)은 환상의 전류 비교기(26)과 같이 중앙 도전체와 자기적으로 접속되고 중앙 도전체에 의해 도전되는 전류 IC와 관련된 출력 신호 IOUT을 생성하기 위한 감지 수단을 포함한다. 특히, 출력 신호는 소정의 변환비에 따라 송전선에 의해 도전되는 전류를 축척하여 표시한 것이다.
제5도 내지 제7도에서 도시되는 바와 같이, 브리지 회로 수단의 제1 브랜치 (13)은 저항기와 같은 소정의 제1 저항(R1) 및 소정의 제2 저항(R2)를 각각 갖는제1 및 제2 도전체(12, 14)를 포함한다. 마찬가지로, 제2 브랜치(15)은 저항기와 같은 제3의 소정의 저항(R3) 및 제4의 소정의 저항(R4)를 각각 갖는 제3 및 제4 도전체(16, 18)을 포함한다. 더욱이, 중앙 도전체(20)은 일반적으로 소정의 제5 저항 (Rc)를 가지는 상호 연결 저항이며, 이는 제1 브랜치의 제1 및 제2 도전체 사이의 제1 단부로부터 제2 브랜치의 제3 및 제4 도전체 사이의 제2 단부로 연장된다.
바람직하게, 제1 및 제2 브랜치(13, 15)의 저항의 비, 즉 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 소정의 제1 및 제2 저항의 비는 도전체의 온도가 변할 때 일정하게 유지된다. 일정한 저항비를 제공하기 위하여, 제1 및 제4 도전체(12, 18)은 제6도에서 서로 다르게 빗금쳐진 것과 같이, 종래의 전자빔 웰딩 프로세스(electron-beam welding process)에 의해 서로 웰딩되는 제1 및 제2 물질의 조합으로 구성된다. 이와는 대조적으로, 제2 및 제3 도전체(14, 16)은 바람직하게는 제2 물질만으로 구성되어 있다. 더욱이, 중앙 도전체(20)은 바람직하게 제1 물질로 구성되어 있다.
본 발명의 본질 및 범위에 벗어남 없이 다양한 물질이 사용될 수 있으나, 제 1 물질은 바람직하게는 코펠(Copel)과 같은 구리 니켈 합금, 또는 망가닌 (Manganin)과 같은 망간 구리 니켈 합금이다. 바람직하게는, 제1 물질의 저항은 온도에 따라 크게 변하지 않는다. 예를 들어, 망가닌의 저항의 온도 계수는 0.000015Ω/Ω/℃로 변한다. 이와는 대조적으로, 구리 또는 알루미늄과 같은 제2 물질은 바람직하게는 제1 물질에 비해 비교적 낮은 저항을 갖는다, 예를 들어, 제1 물질의 비저항은 제2 물질의 비저항에 비해 적어도 25배 크다. 따라서, 제2 및 제3 도전체 (14, 16)의 저항은 비교적 높은 비저항을 가진 제1 물질을 포함하는 제1 및 제4 도전체(12, 18)의 저항에 비하여 작은 것이 바람직하다. 그러나, 제2 물질의 저항은 일반적으로 제1 물질에 비해 온도에 따라 크게 변한다.
제2 물질의 저항이 온도에 따라 변함에도 불구하고, 전류 센서(10)의 기능은 바람직하게는 온도에 따라 변하지 않는다. 따라서, 각각의 도전체의 소정의 저항에 의한 변환비는 온도에 무관하게 된다. 따라서, 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 소정의 제1 및 제2 저항의 비는 바람직하게 도전체의 온도가 변할 때 일정하게 유지된다. 송전선(66)에 의해 도전되는 전류 IIN에 대한 중앙 도전체에서의 전류 Ic의 상대적인 크기 및 위상은 온도가 변할 때 일정하게 유지된다.
구리와 같은 제2 물질이 온도에 따라 변하는 저항을 가지기 때문에, 각각의 도전체는 소정의 양의 제2 물질을 포함하여, 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 제1 및 제2 소정의 저항의 비가 전체적으로 온도 변화에 무관하게 된다. 특히, 중앙 도전체(20)은 선형(linear)일 필요가 없으나, 제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 각각의 도전체가 소정의 양의 제2 물질을 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제5도 및 제6도에서 도시된 제2 단부(24)와 같은 단부는 제1 및 제2 브랜치(13, 15)의 저항의 비가 일정하고 온도에 무관하도록 선택적으로 위치시킬 수 있다.
이상에서 상술하였고, 더 자세히는 미합중국 특허 출원 제08/202,334호에 개시되어 있는 불평형 브리지 회로를 가진 전류 센서(10)을 사용함으로써, 전류 센서는 온도 변화에 무관할 뿐 아니라, 전기 계량기(52)의 레지스터 수단(54)가 필요로 하는 낮은 레벨로 800A와 같이 큰 선 전류 IIN를 축척하는 데 필요한 큰 변환비를제공한다. 더욱이, 불평형 브리지 회로를 가진 전류 센서는 불필요하게 클 필요 없이 800A:2mA와 같은 큰 변환비를 제공한다.
한 실시예에 따르면, 외부 전류 센서(10)에 의해 생성된 출력 신호 IOUT의 크기는 소정의 제1 최대값보다 작다. 본 실시예에 따르면, 레지스터 수단(54)는 소정의 제2 최대값보다 크지 않은 크기를 가진 출력 신호를 처리하도록 한다. 소정의 제2 최대값은 바람직하게는 소정의 제1 최대값보다 커서, 전기 계량기(52)는 출력 신호의 크기를 더 줄이지 않고 출력 신호를 처리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전기 계량기는 전류 센서를 포함할 필요가 없다.
전류 센서의 특정 구성을 크게 변경시킬 수 있으나, 제4도에 도시되는 바와 같이 전류 센서를 환경으로부터 보호하고 전류 센서의 동작 및 수명을 좋게 하기 위하여 전류 센서(10)은 전류 센서 하우징 내에 배치되고 전기 계량기(52)의 외부에 배치되는 것이 바람직하다, 예를 들어, 전류 센서 하우징은 플라스틱과 같은 절연 물질로 구성될 수 있다.
종래의 전기 계량 시스템의 전기 계량기에 내부의 전류 센서를 두지 않음으로써, 간단해진 전기 계량기(52)와 이로 인해 간단해진 전기 계량 시스템(10)을 얻을 수 있다. 간단한 설계에 의하여, 본 발명의 전기 계량기 및 전기 계량 시스템은 종래의 전기 계량기 및 전기 계량 시스템에 비해 비용이 절감된다고 여겨진다.
도면 및 상세한 설명에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 개시되었다 본 발명을 설명하는데 있어 특정 용어가 사용되었으나, 이러한 용어는 본 발명을 일반적으로 기술하는 의미로 사용되었으며 다음의 특허 청구의 범위에서 정의되는 본 발명의 범위를 한정하려는 목적으로 사용된 것은 아니다.
제1도는 본 발명에 따른 전기 계량 시스템을 도시한 사시도.
제2도는 계량기 하우징 및 계량기 베이스를 도시한 본 발명에 따른 전기 계량 시스템의 사시도.
제3도는 출력 신호가 외부 전류 센서로부터 전달되는 것을 도시한 본 발명의 전기 계량 시스템의 블럭도.
제4도는 본 발명의 외부 전류 센서가, 버스 바(bus bar)의 서로 이격된 제1 및 제2 부분과 접속되어 있는 것을 도시한 외부 전류 센서에 대한 부분적인 측면도,
제5도는 본 발명에 따른 외부 전류 센서를 도시한 사시도,
제6도는 제5도의 외부 전류 센서를 6-6 선을 따라 절취하고 확대하여 도시한 단면도,
제7도는 제5도의 외부 전류 센서를 개략적으로 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 전류 센서 50 : 전기 계량 시스템
52 : 전기 계량기 53 : 집적 회로
54 : 레지스터 수단 56 : 표시 수단
58 : 계량기 하우징 60 : 계량기 베이스

Claims (20)

  1. 송전선에 연결되는 관련된 전기적 부하(electrical load)의 전력 소비량을 측정하기 위한 전기 계량 시스템에 있어서,
    송전선에 의해 상기 관련된 전기적 부하로 도전되는 전류에 응답하여, 상기 송전선에 의해 도전되는 상기 전류와 관계되는 2mA 이하의 출력 신호를 정확히 생성하도록 구성되며, 상기 송전선 및 상기 부하에 전기적으로 결합되어 상기 부하에 공급되는 상기 송전선 전류의 적어도 일부를 도전시키도록 구성된 전류 센서, 및
    상기 전류 센서 및 전압 감지 수단에 응답하여, 상기 전류 센서 및 상기 전압 감지 수단에 의하여 생성된 출력 신호를 기초로 하여 상기 관련된 전기적 부하의 역률(power factor) 데이터를 포함하는 전력 소모와 관계된 부하 데이터를 도표화(tabulate)하기 위한 전기 계량기
    를 포함하고,
    상기 전류 센서가 상기 전기 계량기와 그 하우징의 외부에 위치하고 있어, 상기 전기 계량기는 전류 센서를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템,
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 센서에 의해 생성되는 상기 출력 신호의 크기는 소정의 제1 최대값보다 작고,
    상기 전기 계량기는, 상기 전류 센서에 의해 생성된 상기 출력 신호들을 처리하고 상기 출력 신호를 기초로 하여 부하 데이터를 도표화하기 위한 레지스터(register) 수단을 포함하며,
    상기 레지스터 수단이 처리하는 상기 출력 신호의 크기가 소정의 제2 최대값 이하이고, 상기 전기 계량기가 상기 출력 신호의 크기를 더 줄이지 않고 상기 출력 신호들을 처리할 수 있도록 상기 소정의 제2 최대값이 상기 소정의 제1 최대값보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전류 센서는
    소정의 제1 및 제2 저항을 각각 가지며, 입력 전류의 제1 부분을 도전시키기 위한 제1 및 제2 저항기,
    소정의 제3 및 제4 저항을 각각 가지며, 입력 전류의 제2 부분을 도전시키기 위한 제3 및 제4 저항기,
    소정의 제5 저항을 가지며 상기 제1 및 제2 저항기 사이의 제1 단부와 상기 제3 및 제4 저항기 사이의 제2 단부 사이에서 전류를 도전시키기 위한 상호 연결저항기(interconnecting resistor), 및
    상기 상호 연결 저항기에 의해 도전되는 전류에 응답하여, 상기 송전선에 의해 도전되는 전류에 관계되는 상기 출력 신호를 생성하기 위한 환상의 전류 비교기(annular current comparator)
    를 포.함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전체의 온도가 변할 때, 상기 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 상기 소정의 제1 및 제2 저항의 비가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 도전체 각각은 제1 및 제2 물질로 구성되고, 상기 제2 및 제3 도전체 각각은 상기 제2 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 물질의 비저항(resistivity)은 상기 제1 및 제2 물질의 온도가 변할때 상기 제2 물질의 비저항보다 작게 변하며,
    상기 도전체들은, 상기 제1 및 제2 물질의 온도가 변할 때 상기 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 상기 소정의 제1 및 제2 저항의 비가 변하지 않도록 소정량의 상기 제2 물질을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  7. 관련된 전기적 부하의 전력 소비량을 측정하기 위한 전기 계량 시스템에 있어서,
    전류 센서 및 전기 계량기를 포함하며,
    상기 전류 센서는 송전선에 의해 상기 관련된 전기적 부하로 도전되는 전류를 수신하고 소정의 부분들로 분할하기 위한 브리지 회로 수단을 포함하고,
    상기 브리지 회로 수단은,
    상기 전류의 제1 및 제2 부분을 각각 도전시키기 위한 제1 및 제2 브랜치(branch), 및
    상기 제1 및 제2 브랜치를 상호 연겯시키고 상기 송전선에 의해 도전되는 전류와 관계되는 전류를 도전시키기 위한 중앙 도전체
    를 포함하며,
    상기 전류 센서는, 상기 중앙 도전체에 자기적으로 결합되고, 상기 중앙 도전체에 의해 도전되는 상기 전류에 관계되는 2mA 이하의 출력 신호를 정확히 생성하기 위한 감지 수단을 더 포함하되, 상기 전류 센서에 의해 생성되는 상기 출력 신호의 크기는 소정의 제1 최대값보다 작으며,
    상기 전기 계량기는,
    상기 전류 센서 및 전압 감지 수단에 의해 생성된 상기 출력 신호를 처리하고 상기 전류 센서 및 상기 전압 감지 수단의 상기 출력 신호를 기초로 하여 부하데이터를 도표화하기 위한 것으로서,
    상기 전류 센서는 상기 전기 계량기의 외부에 있으며,
    상기 전기 계랑기가 처리하는 상기 전류 센서의 상기 출력 신호들의 크기는소정의 제2 최대값 이하이고, 상기 전기 계량기가 상기 출력 신호들의 크기를 더 감소시키지 않고 상기 출력 신호들를 처리할 수 있도록 상기 소정의 제2 최대값이 상기 소정의 제1 최대값 보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 브랜치는 소정의 제1 및 제2 저항을 각각 갖는 제1 및 제2 도전체를 포함하며, 상기 제2 브랜치는 소정의 제3 및 제4 저항을 각각 갖는 제3 및 제4 도전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중앙 도전체는 소정의 제5 저항을 가지며, 상기 제1 브랜치의 상기 제1 도전체와 제2 도전체 사이의 제1 단부로부터 상기 제2 브랜치의 상기 제3 도전체와 제4 도전체 사이의 제2 단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도전체의 온도가 변할 때 상기 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 상기 소정의 제1 및 제2 저항의 비가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제4 도전체는 제1 및 제2 물질로 구성되고, 상기 제2 및 제3 도전체는 상기 제2 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 물질의 온도가 변할 때 상기 제1 물질의 비저항은 상기 제2 물질의 비저항보다 작게 변하며,
    상기 도전체들은, 상기 제1 및 제2 물질의 온도가 변할 때 상기 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 상기 소정의 제1 및 제2 저항의 비가 변하지 않도록 소정량의 상기 제2 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 전류 센서는 상기 제1 및 제2 브랜치 모두의 제1 및 제2 단부와 각각 접속되어 있는 제1 및 제2 암(arm)을 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 암은 전류를 상기 관련된 전기적 부하로 도전시키는 상기 송전선과 전기적으로 접촉되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    전류를 상기 관련된 전기적 부하로 도전시키기 위한 상기 송전선은 이격된 제1 및 제2 부분을 가지는 버스 바(bus bar)를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 암은, 상기 제1 및 제2 버스 바 부분으로 각각 접속되고 그사이에서 전류를 도전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  15. 전류를 도전시키는 송전선에 결합된 관련된 전기적 부하의 전력 소비량을 측정하기 위한 전기 계랑 시스템에 있어서,
    상기 송전선에 의해 도전되는 상기 전류와 관계되는 출력 신호를 정확히 생성하기 위한 것으로서, 상기 송전선 및 상기 부하에 전기적으로 결합되어 상기 부하에 공급되는 상기 전류의 적어도 일부를 도전시키도록 구성되며, 약 800A : 2mA의 변환비(transformation ratio)를 제공하도록 구성된 전류 센서, 및
    상기 전류 센서 및 전압 감지 수단에 응답하여, 상기 전류 센서 및 상기 전압 감지 수단에 의해 생성된 출력 신호를 기초로 하여 상기 관련된 전기적 부하의 역률(power factor) 데이터를 포함한 상기 전력 소비량과 관계된 부하 데이터를 도표화하기 위한 전기 계량기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전기 계량기를 둘러싸는 하우징을 더 포함하고,
    상기 전기 계량기가 상기 전류 센서를 포함하지 않도록 상기 전류 센서가 상기 전기 계량기와 상기 하우징의 외부에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 관련된 전기적 부하로 전류를 도전시키기 위한 상기 송전선은, 이격된 제1 및 제2 부분을 갖는 적어도 하나의 버스 바를 포함하고,
    상기 전류 센서는, 상기 제1 및 제2 버스 바 부분들에 각각 접속되고 그 사이에서 전류를 도전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 전류 센서는 상기 관련된 전기적 부하로 전류를 도전시키는 상기 송전선과 전기적으로 접촉되도록 되어 있는 제1 및 제2 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 전류 센서는,
    소정의 제1 및 제2 저항을 각각 가지며 입력 전류의 제1 부분을 도전시키기 위한 제1 및 제2 저항기,
    소정의 제3 및 제4 저항을 각각 가지며 입력 전류의 제2 부분을 도전시키기 위한 제3 및 제4 저항기, 및
    소정의 제5 저항을 가지며, 상기 제1 및 제2 저항기 사이의 제1 단부와 상기제3 및 제4 저항기 사이의 제2 단부 사이에서 전류를 도전시키기 위한 상호 연결 저항기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 계량기 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 도전체의 온도가 변할 때 상기 소정의 제3 및 제4 저항에 대한 상기 소정의 제1 및 제2 저항의 비가 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 전기 계량 시스템.
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