KR100439646B1

KR100439646B1 - 휴대용 변압기시험기

Info

Publication number: KR100439646B1
Application number: KR10-2001-0052244A
Authority: KR
Inventors: 한홍석; 이태성
Original assignee: 주식회사프로컴시스템
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2004-07-12
Also published as: KR20030020001A

Abstract

본 발명은 전력용 변압기, 변성기의 극성, 권선비, 여자전류, 단락전류 및 상차각(또는 위상각변위) 등의 특성을 시험하기 위한 휴대용 변압기시험기에 관한 것으로, 휴대용 변압기시험기는 전력사업자, 전력수용가, 중전기 제작업체 등에서 사용된다.

종래의 기술로서 Transformer Turn Ratio Test Set(AVO International, 미국)는 변압기의 권선비와 상차각을 측정하는 기능을 보유하고 있고, 휴대용 변류기시험기(특허 제 0206655호, 1999.02.09, 발명자 한홍석 외 3인)는 변류기의 특성만을 시험할수 있는 것이므로, 상기한 변압기의 제반 특성을 한번의 시험으로 측정할 수 있는 변압기 특성시험 전용의 휴대용 계측 시험기의 제작 기술이 필요하다.

상기한 필요성에 의하여 개발되는 본 발명은 변압기의 제반 특성을 한번의 시험으로 측정하는 휴대용 변압기시험기로서, 신호처리용 고속 마이크로프로세서를 기반으로 하는 실시간 측정 및 시험 시스템의 구성, 순환 DFT(Recursive Discrete Fourier Transformation)연산을 기반으로 하는 페이저측정(Phasor Measurement)법 구현, 페이저를 이용하는 기본파 실효치 측정, 기본파 전압비교방식을 이용한 권선비측정, 페이저를 이용하는 위상각 및 상차각 측정, 위상비교에 의한 극성측정 및 실효치 정의식을 변형한 순환형 알고리즘을 이용한 실제 실효치 측정과 권선전압, 여자전류 및 단락전류 등의 전기량을 측정기법, Auto-ranging 기능, 측정결과의 기록ㆍ표시기능, 외부장치에서의 검색 ㆍ인쇄 ㆍ설정을 가능하게 하는 통신기능, 사용환경의 한글화, 메뉴식 조작 등을 실현할 수 있는 휴대용 계측기이다.

본 발명의 휴대용 변압기시험기는 플러그소켓패널, 조작스위치패널, 전원조작회로, 전원공급장치, 신호처리용의 마이크로프로세서를 포함하여 구성된 CPU, 상기 조작스위치패널의 스위치 접점상태신호를 코드 값으로 변환하는 디지털신호 입력회로, 상기 전원조작회로 전자개폐기 구동회로를 개폐하기 위한 디지털신호출력회로, 상기 플러그소켓에 연결되는 시험전압의 입ㆍ출력회로에서 전압ㆍ전류를 검출하는 전압전류검출회로, 상기 전압전류건출회로의 출력신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그신호입력회로, 상기 전압전류검출회로의 Auto-Ranging회로의 증폭도 설정 값을 제어하는 이득제어회로, 상기 CPU의 모선에 접속되어 있는 표시장치, 키, 통신포트, 정전보상이 가능한 메모리소자, Clock 및 LED 등의 주변장치 구동모듈을 포함하여 구성되는 하드웨어시스템 및 본 발명의 휴대용 변압기시험기 구성요소의 처리순서와 처리시각 등을 관장하는 시스템 스케줄러, 메인 프로그램을 포함하여 구성되는 시스템관리 모듈, 접점신호를 취득하여 코드 값으로 변환하는 디지털신호취득 모듈, 전압ㆍ전류 검출신호를 샘플링하여 코드 값으로 변환하는 아날로그신호취득 모듈, 취득 데이터를 가공하여 전기량을 계산하기 위한 페이저 측정기법을 기반으로 하는 측정모듈, 데이터를 파일형태로 내장 메모리에 저장하고, 저장 데이터의 조회를 위한 데이터베이스, 사용자와의 인터페이스를 위한 키 스캔모듈 및 표시모듈을 포함하여 구성되는 MMI 모듈, 상기 전원조작회로의 전자개폐기를 개폐시키는 디지털 신호를 발생하는 디지털출력신호 모듈 및 주변장치 구동모듈을 포함하여 구성되는 소프트웨어시스템으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

휴대용 변압기시험기{Portable Transformer Tester}

본 발명은 전력용 변압기, 변성기의 특성을 시험하기 위한 휴대용 변압기시험기에 관한 것으로서, 전력설비의 전기적 특성을 시험하기 위한 계측 및 시험장치 제조에 관한 기술분야이다.

변압기 및 변성기의 특성을 나타내는 지표로서 전력공급의 안정도와 전력계통의 보호제어에 중요한 영향을 끼치는 파라미터인 극성, 권선비, 여자전류, 단락전류 및 상차각(Phase Difference Angle) 또는 위상각변위(Phase Angle Deviation) 등이 있으며, 한국전력공사, 대용량 전력수용, 중전기 제작업체, 전력설비 시공업체, 연구소 등에서 전력설비의 신설, 보수, 점검 및 시험 시에 각종 계측기를 조합하는 방법으로 변압기의 특성시험을 실시하여 측정되고 있는 것으로, 휴대용 변압기특성 시험기의 필요성은 인식하고 있으나, 수요량 및 경제적 이유로 계측기 제작소에서 연구개발을 미루고 있다.

휴대용 변압기시험기와 관련 기술/제품으로 BIDDLE TTR Transformer Turn Ratio Test Set(AVO International, 미국), BIDDLE THREE-PHASE TTR Transformer Turn Ratio Test, Set(AVO International), 휴대용 변류기 시험기(특허 제 0206655호, 1999.02.09, 특허권자 한국전력공사, 발명자 한홍석 외)등이 있으며, 각각에 대한 설명은 표1과 같다

표1의 변압기 특성시험 관련 기술/제품 요약에서 기술된 바와 같이, 상기 AVO International의 BIDDLE TTR과 BIDDLE THREE-PHASE TTR은 각각 전력계통설비에 적용되는 휴대용 시험기이지만, 변압기의 권선비 및 상차각을 측정하는 기능만을 보유하고 있고, 고가의 외국산임에 따른 경제적 및 유지보수 등의 문제가 있으며, 상기 휴대용 변류기시험기는 변류기의 특성항목을 시험할 수 있지만 변압기에 적용될 수 없다. 따라서 변압기의 특성항목인 권선비, 단락전류, 극성, 상차각, 여자전류, 전압 등을 한번의 시험으로 측정 완료할 수 있는 현장 시험기의 개발이 필요하다.

[표 1]

초고압 전력계통 전력용 변압기 및 변성기의 특성시험 전용의 사용이 간편하고 저가이며 유지보수가 편리한 휴대용 변압기시험기의 제작에 필요한 기술 개발이 본 발명의 과제이며, 본 발명의 특징과 기능은 다음과 같다:

- 초고압 전력계통설비의 변압기, 변성기 특성시험 전용의 휴대용 계측기

- 고속 신호처리용 마이크로프로세서를 기반으로 하는 실시간 측정 및 시험

- DFT 연산을 기반으로 하는 페이저 측정기법의 구현

- Auto-ranging 기능

- 시험/측정 항목: 권선비, 단락전류, 극성, 상차각, 여자전류, 변압기 권선전압

- 시험결과 처리: 표시 LCD, 기록 S-RAM, 통신 RS232/485, 인쇄 Dot Matrix

- 설정: 시험대상 변압기 설치정보 및 환경정보, 메뉴식 설정

- 출력: 220V(단상)/380V(삼상), 0∼10V 60Hz(삼상)

- 조작: 출력 ON/OFF, 시험전압절환, 시험모드절환, 인쇄, 설정용 키 조작

- 전원: 3상 220V, 3A

- 환경: 0℃ ∼50℃, 0∼90%(Non-condensing)

- PC 모니터링 소프트웨어 프로그램: 데이터 업/다운 로드, 데이터 검색 및 인쇄

도 1은 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 하드웨어시스템 구성도.

도 1은 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 소프트웨어시스템 구성도.

도 1은 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 조작처리 순서도.

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

01 : 플러그소켓(Plug Receptacle) 패널 02 : 전원 조작회로

03 : 조작스위치 패널 04 : 직류전원공급장치

05 : 중앙처리장치(CPU) 06 : 모선(Bus)

07 : 전압전류 검출회로 08 : 디지털신호 입력회로

09 : 아날로그신호 입력회로 10 : 디지털신호 출력회로

11 : 이득제어회로 12 : 표시장치 구동회로

13 : 키 제어기 14 : 통신 제어기

15 : 프린터 제어기 16 : 메모리(RAM/SRAM)

21 : 시스템관리 모듈 22 : 디지털신호취득 모듈

23 : 아날로그신호취득 모듈 24 : 측정 모듈

25 : 데이터베이스 26 : MMI(Man-Machine Interface) 모듈

27 : 디지털출력신호발생 모듈 28 : 구동모듈

31 : 시스템 초기화 32 : 설정 선택

33 : 시험모드 선택 34 : 출력전압 선택

35 : 출력 선택 36 : 처리루틴

37 : Key 조작 38 : 시험모드 절환스위치

39 : 출력전압 절환스위치 40 : 출력스위치 조작

41 : 인쇄스위치 조작 42 : 인쇄 선택

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 하드웨어시스템 구성도이다.

도 1에서 01은 플러그소켓 패널, 02는 전원조작회로, 03은 조작스위치패널, 04는 직류전원공급장치, 05는 중앙처리장치(CPU), 06은 모선(Bus), 07은 전압전류검출회로, 08은 디지털신호입력회로, 09는 아날로그신호입력회로, 10은 디지털신호출력회로, 11은 이득제어회로, 12는 표시장치구동회로, 13은 키 제어기, 14는 통신제어기, 15는 프린터제어기, 16은 메모리(RAM/SRAM)를 각각 나타낸다.

도 1에서 플러그소켓패널(01)은 본 발명의 휴대용 변압기시험기와 외부 장치와의 전기적 연결을 위한 3상 플러그소켓인 전원입력소켓, 전압출력소켓, 전압입력소켓이 장착되어 있는 패널로서, 상기 전원입력소켓은 외부의 3상 교류전원과 전원조작회로(02) 접속용 플러그소켓이고, 상기 전압출력소켓은 전원조작회로(02)에서 출력되는 시험전압이 전압전류검출회로(07)를 거쳐서 시험대상 변압기 1차 단자에 연결되기 위한 플러그소켓이며, 상기 전압입력소켓은 시험대상 변압기 2차 단자에서 입력되는 전압을 전압전류검출회로(07)에 연결하기 위한 플러그소켓으로, 플러그소켓은 각각 3상회로의 각상용 단자 3개와 중성점/접지 단자 1개, 총 네 개의 단자를 갖고 있다.

도 1에서 전원 조작회로(02)는 상기 플러그소켓패널(01)의 전원입력소켓으로부터 유입되는 전원을 개폐 조작하기 위한 전원회로의 수동식 개폐기, 과부하를 차단하여 전원과 기기를 보호하기 위한 과전류 보호회로, 전원상태를 표시하기 위한 전원표시램프, 시험전압 출력을 개폐 조작하기 위한 출력회로 전자개폐기, 시험전압 레벨을 절환 조작하기 위한 시험전압 절환용 전자개폐기 및 시험전압을 연속하여 조정할수 있는 시험전압조정기를 포함하여 구성되는 회로로서, 전압전류 검출회로(07)로 시험전압을 출력하고 직류전원공급장치(04)로 내부 전원을 공급한다.

도 1에서 조작스위치 패널(03)은 상기 전원 조작회로(02)의 시험전압 출력회로용 전자개폐기의 개폐신호를 발생하기 위한 ON/OFF 스위치인 출력스위치, 상기 전원조작회로(02)의 시험전압레벨 절환용 전자개폐기의 개폐신호를 발생하기 위한 ON/OFF 스위치인 시험전압 절환스위치, 본 발명의 휴대용 변압기시험기의 시험모드를 권선비시험 또는 단락시험 모드로 절환하기 위한 자동복귀형 누름 버튼스위치인 시험모드절환스위치, 본 발명의 휴대용 변압기시험기에 내장된 프린터의 동작을 제어하기 위한 자동복귀형 누름 버튼스위치인 인쇄스위치 및 상기 시험전압절환스위치의 위치가 'LOW'일 때 시험전압을 연속하여 가변하는 전압조정기의 조절손잡이를 포함하여 구성되는 패널로서, 본 발명의 휴대용 변압기시험기를 조작하기 위한 스위치 패널이다.

도 1에서 직류전원공급장치(04)는 교류/직류 변환기로서 전원 조작회로(02)의 수동식 전원개폐기가 투입되면 전원이 인가되어 CPU(05)를 포함하는 내부전원 및 주변장치에 직류전원을 공급하는 장치이다.

도 1에서 중앙처리장치인 CPU(05)는 고속 신호처리용 마이크로프로세서인 DSP(Digital Signal Processor)로서, 본 발명의 휴대용 변압기시험기의 시스템 관리프로그램, 시험/측정알고리즘, I/O 인터페이스(Input/ Output Interface) 프로그램 및 MMI(Man-Machine Interface) 프로그램이 내장되어 있고, 프로세서시스템의 CPU와 주변장치 사이에 데이터 및 명령을 교통하기 위한 모선(06)에 접속된 각종 인터페이스 및 주변장치와 상호 데이터/명령을 수수하며, MMI를 통한 사용자의 지령에 따라 시스템을 관장한다.

도 1에서 전압전류검출회로(07)는 상기 전원조작회로(02)의 출력전압회로에 접속되어 시험대상 변압기의 1차 측에 인가되는 전압전류를 검출하기 위한 전압검출용변성기와 전류검출용 변류기, 상기 플러그소켓 패널(01)의 전압입력소켓과 연결된 전압입력회로에 접속되어 시험대상 변압기 2차 전압을 검출하기 위한 저항 분압기, 상기 변성기, 변류기, 분압기의 출력회로와 마이크로프로세서 입력회로와의 전기적 절연을 위한 신호절연회로, 상기 신호절연회로의 출력신호로부터 잡음을 제거하기 위한 필터링회로 및 신호레벨에 따라 신호의 증폭이득을 자동으로 조절되게 하기 위하여 증폭기, 증폭이득 조정용 저항 어레이(Array) 및 이득제어회로(11) 출력 코드 값을 디코딩하는 디코더(Decoder)로 구성된 Auto-Ranging 회로가 부가된 증폭회로등을 포함하여 구성되는 아날로그회로로서, 검출된 신호를 0∼5V레벨의 신호로 변환하여 아날로그신호 입력회로(09)로 출력한다.

도 1에서 디지털신호 입력회로(08)는 상기 조작스위치 패널(03)의 시험전압 출력스위치, 시험전압 레벨 절환스위치, 시험모드 절환스위치, 인쇄스위치 등의 접점상태 출력신호를 입력받아 신호절연 후 로직신호로 변환시키는 광전소자(Photo-coupler) 및 로직회로를 포함하여 구성되며, 접점신호를 디지털화 하여 모선(06) 상에 올려놓는 방법으로 CPU에 정보를 제공한다.

도 1에서 아날로그신호 입력회로(09)는 상기 전압전류 검출회로(07)의 출력신호인 0∼5V 레벨의 전압신호를 입력받아 ADC(Analog to Digital Convertor)에 의하여 디지털화 하여 모선(06) 상에 올려놓는 방법으로 CPU에 정보를 제공하는 아날로그/디지털 변환회로이다.

도 1에서 디지털신호 출력회로(10)는 모선(06)을 통하여 입력된 디지털 코드 값을 로직신호로 변환하고 신호절연을 시키는 광전소자, 로직신호를 접점신호로 변환하는 계전기 등을 포함하여 구성되며, CPU가 지령하는 코드 값을 접점신호로 변환하여 전원조작회로의 전자개폐기를 트리거(Trigger)시킨다.

도 1에서 이득제어회로(11)는 모선(6)을 통하여 입력되는 증폭도 설정 값을 논리 값으로 변환하고 신호절연 시키는 광전소자로 구성되며, 전압전류 검출신호 레벨의 Auto-Ranging을 실현하기 위하여 전압전류검출회로(07)의 디코더에 증폭도 설정신호를 출력하는 로직회로이다.

도 1에서 주변장치로, 시험 및 설정치 표시용 액정표시장치를 구동하기 위한 표시장치 구동회로(12), 설정 데어터를 입력용 키 패드를 제어하기 위한 키 제어기(13), 외부 장치와 데이터를 상호 수수하기 위한 통신 제어기(14), 시험결과 인쇄용 내장 프린터를 제어하기 위한 프린터 제어기(15), 시험 및 설정 데이터를 저장하기 위한, 정전보상이 가능한 반도체 메모리(16) 등이 있으며, 기타의 주변장치로서 타이머(Clock) 및 본 발명의 휴대용 변압기시험기 시스템 상태를 표시하기 위한 LED 등이 있는 바, 상기 주변장치들은 일반적으로 사용되는 컴퓨터 주변기기와 동일하므로 상세한 설명은 생략된다.

도 2는 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 소프트웨어시스템 구성도이다.도 2의 본 발명에 의한 휴대용 변압시험기의 소프트웨어 구성도 설명에 앞서, 본 발명 구현에 적용되는 순환 이산 퓨리에 변환(Recursive Discrete Fourier Transformatin) 알고리즘에 대하여 설명한다.변압기로부터 측정된 전압 및 전류의 상차각, 실효치를 구하기 위해서는 측정된 값으로부터 소정의 알고리즘을 통해 구해질 수 있는데, 상기 알고리즘은 순환 DFT(Recursive DFT) 알고리즘을 이용한다. 상기 순환 DFT 알고리즘은 이산 시간 함수를 이용한 공지된 이산 퓨리에 변환식으로서, 이하에서는 그에 대한 기본 변환 공식만 간략히 설명한다.불연속 전압, 전류 파형을 이산 푸리에 변환을 통해 기본파 및 다수개의 고조파로 표현할 수 있는데, 상기 기본파는 다음 식 1과 같이 실수부와 허수부를 포함한 페이저로 표현 가능하다.[식 1] 여기서, V는 순시치의 기본파이고, N은 한 주기 동안의 샘플수이고, n은 고조파 차수를 나타낸다.전압, 전류의 실효치는 모두 주파수 성분에 대한 실효치 즉, 실제 실효치와 기본파 성분만을 고려하는 기본파 실효치의 두 가지로 나누어서 계산된다.상기 실제 실효치는 주로 전기량의 지시계량 목적으로 측정되며, 기본파 실효치는 전력계통의 보호계전 목적으로 사용되는 것으로서, 순시치 전압데이터로부터, dc 성분, 기본파 성분 및 (N/2 - 1)고조파 성분까지 모든 주파수 성분에 대한 것 실효치이다.상기 실제 실효치는 순환 DTF 알고리즘 중에서 다음 [식 2] 공식을 이용하여 계산된다.[식 2] 에 의하여 계산된다.상기 기본파 성분의 실효치는 상기 순환 DTF 알고리즘에 따라서 구한 페이저에서[식 3]최대치 :실효치 :

상기 [식 3]을 이용하여 구한다.도 2에서 21은 시스템관리(System Management) 모듈, 22는 디지털신호취득(Digital Signal Acquisition) 모듈, 23은 아날로그신호취득(Analog Signal Acquisition) 모듈, 24는 측정(Measurement) 모듈, 25는 데이터베이스(Data Base), 26은 MMI 모듈, 27은 디지털출력신호발생(Digital Output Signal Generation) 모듈, 28은 주변장치 구동모듈(Drive Module)을 각각 나타낸다.

도 2에서 시스템관리 모듈(21)은 사용자가 입력한 프로그램에 따라서 본 발명의 휴대용 변압기시험기 소프트웨어시스템을 구성하고 있는 각 소프트웨어모듈의 처리순서와 처리시각을 관장하는 스케줄러(Scheduler)를 포함하는 메인 프로그램으로서, 각 소프트웨어모듈이 서로 유기적인 관계를 맺으며 도 3의 조작처리 순서도와 같이 시험 및 측정을 수행할 수 있게 하는 시스템 관리자(Manager) 역할을 한다.

도 2에서 디지털신호취득 모듈(22)은 상기 시스템관리 모듈의 스케줄링에 따라서 도 1의 디지털신호입력회로(08)에 입력되는 조작스위치의 접점신호와 접점의 채터링(Chattering) 및 잡음을 구분하기 위한 소프트웨어 필터(Filter), 접점신호를 디지털코드 값으로 읽어들이는 스캐닝 루틴을 포함하여 구성된 소프트웨어프로그램이며, 조작스위치 접점상태를 나타내는 소프트웨어프로그램의 해당 변수 값을 취득된 새로운 값으로 갱신함으로서 상기 시스템관리모듈(21)의 스케줄 진행을 위한 정보제공 및 그림 3의 조작처리 순서도 상의 논리입력으로 사용되도록 한다.

도 2에서 아날로그신호취득 모듈(23)은 상기 시스템관리 모듈의 스케줄링에 따라 도 1의 아날로그신호입력회로(09)에 입력되는 전압, 전류의 검출 량을 디지털 코드 값으로 변환하기 위한 ADC 구동용 소프트웨어 드라이버 및 상기 ADC의 출력인디지털신호로부터 잡음을 제거하기 위한 소프트웨어 필터로 이동평균(Moving Average) 필터를 포함하여 구성된 소프트웨어프로그램이며, 전압, 전류를 나타내는 소프트웨어프로그램의 해당 변수 값을 취득된 새로운 값으로 갱신함으로서, 측정모듈(24)에서 각종 시험 및 측정 알고리즘에 입력되는 원시 데이터(Raw Data)로 사용되도록 한다.

도 2에서 측정모듈(24)은 상기 아날로그신호취득 모듈(23)에 의하여 취득된 원시 데이터를 가공하여 물리량으로 표시하는 소프트웨어 프로그램으로서, 원시 데이터인 전압, 전류의 순시 값으로부터 전압, 전류의 페이저를 계산하고 전압, 전류의 실효치, 전력, 무효전력, 주파수 및 위상 등을 구하는 페이저측정기법(Phasor Measurement Method)을 기본 알고리즘으로 하는 것으로서,

원시 데이터인 전압, 전류의 순시 값으로부터 순환 DFT(Recursive Discrete Fourier Transformation) 알고리즘을 이용하여 구해지는 실수부와 허수부로 표현되는 전압, 전류 페이저를 연산하는 페이저 측정모듈;

원시 데이터인 전압, 전류의 순시 값으로부터 실효치 정의식의 순환형(Recursive Form) 공식에 의하여 연산하는 방법으로 시험대상 변압기의 1차 및 2차 권선전압, 여자전류, 단락전류 등을 측정하는 실제 실효치(Real rms Value) 측정모듈;

상기 페이저 측정모듈에서 구해진 실수부의 제곱과 허수부의 제곱의 합의 평방근을 2의 평방근으로 나누어 구해지는 기본파 실효치 측정모듈;

상기 기본파 실효치 측정모듈에서 구해진 시험대상 변압기의 1차 권선전압의2차 권선전압에 대한 비로 구하는 전압비교방식을 이용하는 권선비 측정모듈;

상기 페이저 측정모듈에서 구해진 실수부와 허수부를 이용하여 시험대상 변압기의 위상을 구하고, 두 페이저 사이의 위상각인 상차각을 구하는 상차각 측정모듈;

상기 상차각 측정모듈에서 구해진 시험대상 변압기의 1차 및 2차 권선전압 페이저의 상차각을 평가하는 방법으로 감극성 또는 가극성을 판정하는 극성 측정모듈; 및

상기 실제 실효치 측정모듈에서 구해지는 시험대상 변압기의 권선전압, 여자전류, 단락전류 등의 레벨이 사용자가 입력하는 기준레벨보다 낮을 경우 도 1의 전압전류 검출회로(07)의 증폭이득을 높일 수 있도록 이득제어회로(11)를 제어하기 위한 입력신호 이득모듈을 포함하여 구성되는 소프트웨어 측정 프로그램이다.

도 2에서 데이터베이스(25)는 설정 및 시험/측정 데이터를 파일형태로 내장 메모리에 저장하고, 조회내용에 따라 시험일자, 시험항목, 설정항목 등의 데이터를 MMI 모듈(26)로 올려놓기 위한 간이식 데이터 관리시스템이다.

도 2에서 MMI 모듈(26)은 본 발명의 휴대용 변압기시험기와 사용자간의 인터페이스를 위한 소프트제어프로그램으로서, 키 조작내용을 상기 시스템관리 모듈(21)에 전달하는 키 스캔모듈과 설정데이터 및 측정데이터를 도 1의 표시장치 구동모듈(12)에 입력하여 표시장치에 나타나게 하는 표시모듈을 포함하여 구성된다.

도 2에서 디지털출력신호발생 모듈(27)은 도 1의 조작스위치 패널(03)의 스위치 조작에 따라 전원조작회로(02)의 전자개폐기가 개폐시키기 위한 디지털 신호를 발생하는 로직프로그램이다.

도 2에서 구동모듈(28)을 통신규약에 따라 통신포트를 구동하기 위한 통신모듈, 인쇄기를 구동하기 위한 인쇄모듈, 표시장치를 구동하기 위한 표시모듈, 키 패드를 구동하기 위한 키 모듈 등을 포함하여 구성되는 주변장치 구동용 소프트웨어프로그램으로서 상기 주변장치와 함께 공급되는 일반적인 것이므로 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 조작처리 순서도이다.

도 3에서 31은 시스템 초기화, 32는 설정 선택, 33은 시험모드 선택, 34는 출력전압 선택, 35는 출력 선택, 42는 처리루틴, 37은 Key 조작, 38은 시험모드 절환스위치, 39는 출력전압 절환스위치, 40은 출력스위치 조작, 41은 인쇄스위치 조작, 36은 인쇄 선택을 각각 나타낸다.

도 3에서 시스템 초기화(31)는 본 발명의 휴대용 변압기시험기의 전원을 투입하면 시스템 구성요소의 워밍업(Warming-up)과 시스템 프로그램 변수의 초기화를 위한 루틴이다.

도 3에서 설정선택(32)은 조건문으로, YES이면 도 1의 키 제어기(13)의 키 조작(37)으로 시험환경의 설정, 시험조작 데이터의 설정을 수행하고, NO이면 다음 루틴으로 이행한다.

도 3에서 시험모드 선택(33)은 조건문으로, YES이면 도 1의 조작스위치 패널(03)의 시험모드 절환스위치(38)를 권선비 시험 또는 단락시험으로 절환하고,NO이면 다음 루틴으로 이행한다.

도 3에서 출력전압 선택(34)은 조건문으로, YES이면 도 1의 조작스위치 패널(03)의 출력전압 절환스위치(39)를 HIGH 또는 LOW로 절환하는 한편 LOW이면 도 1의 조작스위치 패널(03)와 전압조정 손잡이를 조작하여 원하는 전압으로 조정하고, NO 이면 다음 루틴으로 이행한다.

도 3에서 출력 선택(35)은 조건문으로, YES이면 도 1의 조작스위치 패널(03)의 출력스위치 조작(40)을 ON하여 시험대상 변압기에 시험전압을 인가함으로서 시험이 시작되며, NO이면 다음 루틴으로 이행한다.

도 3에서 처리루틴(36)은 도 2의 소프트웨어프로그램 모듈인 상기 시스템관리 모듈, 상기 디지털신호취득 모듈, 상기 아날로그신호취득 모듈, 상기 측정모듈, 상기 데이터베이스, 상기 MMI 모듈, 상기 디지털출력신호발생 모듈, 상기 주변장치 구동모듈 등이 수행되는 루틴이며, 상기 설정(32) 루틴에서 입력되는 시험조건을 만족하여 시험이 완료되면 시스템을 대기상태에 있도록 한다.

도 3에서 인쇄 선택(42)은 조건문으로, YES이면 도 1의 조작스위치 패널(03)의 인쇄스위치 조작(41)을 수행하여 내장 프린터에 의한 시험결과의 인쇄를 시행하고, NO이면 다음 루틴으로 이행하는 바;

본 발명의 변압기시험시의 전원이 OFF되지 않는 한 상기 설정선택(32)에서 상기 인쇄선택(42)까지의 무한 루우프를 수행한다.

본 발명에 의한 휴대용 변압기시험기의 제조 기술/제품의 개발에 따라, 초고압전력계통 기기의 제작, 설치, 운전, 유지보수, 점검과 관련된 기관/기업체에서 변압기시험/측정 전용의 계측기를 사용할 수 있게 되고, 계측기제작업체에서는 관련 계측기술을 확보할 수 있게 되는 결과로 기대되는 기술적, 경제적 효과는 다음과 같다:

ㆍ기술적 효과

- 초고압 전력계통설비의 변압기, 변성기 특성시험 전용의 휴대용 계측기 개발

- 고속 신호처리용 마이크로프로세서를 기반으로 하는 실시간 측정기술 확보

- DFT 기법을 기반으로 하는 페이저 연산에 의한 전기량 측정기술 확보

- 권선비, 극성, 상차각, 여자전류, 단락시험, 권선전압의 측정기술 확보

- Auto-ranging 기능의 구현

- 시험전압을 변압기 1차 측 또는 2차 측의 어느 한 권선에 인가할 수 있도록 출력전압을 선택하고, 연속가변이 가능

- 사용환경의 한글화 및 조작의 간단화(설정항목의 최소화, 메뉴식 조작)

ㆍ경제적 효과

- 한전전력공사(발ㆍ변전소, 전력관리처, 전력연구원 등), 중전기 제작회사, 전력설비 공사업체, 대전력 수용가, 연구기관 등의 수요처

- 수입대체: 년간 75만$(AVO의 TTR 도입가 기준, 25천$×30대/년)

ㆍ기타의 효과

- 계측기 메이커에서 고객봉사를 위한 품종 다양화 실현

Claims

조작스위치 패널, 전원조작회로, 전원공급장치, CPU, 디지털신호 입력회로, 디지털신호 출력회로, 전압전류검출회로, 아날로그신호입력회로, 이득제어회로로 이루어지며, 전력변압기, 변성기와 같이 전압레벨 변환기기의 권선비, 극성, 여자전류, 상차각 및 단락전류 특성을 시험하기 위한 휴대용 변압기시험기에 있어서;

상기 CPU는

본 발명의 휴대용 변압기시험기 구성요소의 처리순서와 처리시각 등을 관장하는 시스템 스케줄러, 메인 프로그램을 포함하여 구성되는 시스템관리 모듈과;

상기 조작스위치 패널의 스위치 접점신호를 코드 값으로 샘플링하는 스캐닝 루틴 및 필터를 포함하여 구성된 디지털신호취득 모듈과;

상기 전압전류 검출회로의 전압, 전류신호를 샘플링하고 디지털화 하는 ADC 구동프로그램 및 필터를 포함하여 구성된 아날로그신호취득 모듈과;

상기 아날로그신호취득 모듈에 의하여 취득된 데이터를 가공하여 전기량을 계산하기 위한 페이저 측정기법을 기반으로 하는 측정모듈과;

본 발명의 휴대용 변압기시험기와 사용자간의 인터페이스를 위하여 키 스캔모듈 및 표시모듈을 포함하여 구성되는 MMI 모듈;

상기 조작스위치 패널의 스위치 조작에 따라 전원조작회로의 전자개폐기를 개폐시키는 디지털 신호를 발생하기 위한 디지털출력신호 모듈;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변압기시험기.
제1항에 있어서, 측정모듈은,

전압/전류의 불연속 파형을 고조파 성분으로 변환하고 이들의 실효치를 구하는 순환 이산 퓨리에 변환(Recursive Discrete Fourier Transformation) 알고리즘을 이용하여, 상기 아날로그 신호취득 모듈에서 취득된 데이터를 1차권선 및 2차 권선의 전류 페이저, 전압 페이저로 연산하는 페이저 측정모듈과,

상기 페이저 측정모듈에서 연산된 전류 페이저, 전압 페이저부터 전류, 전압 기본파(기본 고조파)의 실효치를 측정하는 기본파 실효치 측정모듈과,

측정 대상인 변압기의 1차권선 전압과 2차권선 전압 비를 이용하여 권선비를 연산(권선비=1차권선전압/2차권선전압)하는 권선비 측정모듈과,

상기 페이저 측정모듈에서 측정된 변압기 1차권선 전압 페이저와 2차권선 전압 페이저간의 위상을 구하고 상차각(위상차)을 구하는 상차각 측정모듈과,

상기 상차각 측정모듈에서 구한 1차권선과 2차권선 전압 페이저간의 상차각 비교를 통하여 변압기의 감극성, 가극성 여부를 판단하는 극성 측정모듈과,

상기 순환 이산 퓨리에 변환 알고리즘에 상기 아날로그 신호취득 모듈에 의하여 취득된 데이터를 적용함으로써, 1차,2차 권선전압 및 2차측 단락/개방시의 단락전류/여자전류를 측정하는 실제 실효치 측정모듈

을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변압기 시험기.