KR100597895B1

KR100597895B1 - 휴대용 위상각 측정기

Info

Publication number: KR100597895B1
Application number: KR1020040062607A
Authority: KR
Inventors: 선우성
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2006-07-06
Also published as: KR20060013970A

Abstract

본 발명은, 계량기의 단자에 병렬설치하여 전압 및 전류의 위상각을 측정하고, 그 측정된 전압 및 전류 위상각을 수치로 표시하는 휴대용 위상각 측정기를 제공한다.

이를 위해 본 발명은, 입력을 증대시키기 위한 버퍼부와; 2개의 위상 보정기로 나누어지며, 각각의 위상 보정기가 버퍼부의 각각의 버퍼와 연결되어 위상을 보정하는 위상 보정부; 2개의 OP앰프로 나누어지며, 각각의 OP앰프가 위상 보정부의 각각의 위상 보정기와 연결되어 출력치를 비교하는 비교부; 2개의 플립플롭으로 나누어지며, 각각의 플립플롭이 비교부의 각각의 OP앰프와 연결되어 플립플롭을 행하기 위한 플립플롭부; 주파수를 보정하기 위한 주파수 보정부; NAND 회로의 출력치를 기초로 위상각의 측정치를 산출하기 위한 연산 처리부 및; 연산 처리부에 의해 산출된 측정치가 표시되는 발광다이오드 또는 액정표시장치로 이루어진 표시부로 구성된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 위상각을 용이하게 측정함으로서, 회선 및 오결선을 간편하면서 용이하게 확인함과 더불어, 상기 측정된 위상각을 통해 역률 등 다양한 변환자료도 간편하면서 용이하게 측정할 수 있다.

Description

휴대용 위상각 측정기{A POTABLE PHASE-ANGLE TESTER}

도 1은, 전류 및 전압 연결단자가 연결된 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기를 도시한 도면,

도 2는, 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기의 구성을 도시한 개략 구성도,

도 3은, 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기의 구성을 도시한 상세 회로도,

도 4는, 변성기와 전력량계 결선도를 나타낸 도면,

도 5는, 정상결선시의 전압, 전류, 전력 벡터도,

도 6a는, 도 4의 결선도에 따른 P₁↔P₂ 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도,

도 6b는, 도 4의 결선도에 따른 1S↔3S 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도,

도 6c는, 도 4의 결선도에 따른 1S↔1L 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도,

도 6d는, 도 4의 결선도에 따른 P₁↔P₂, 1S↔1L 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 --- 본체,

2 --- 위상각 표시부,

3 --- 전원 스위치부,

5 --- 전류 연결단자,

6 --- 전압 연결단자,

7 --- 연결 리드선,

8 --- 건전지 수납부,

10 --- 전원부,

20 --- 버퍼부,

30 --- 위상 보정부,

50 --- 비교부(OP앰프),

60 --- 플립플롭부(F/F),

70 --- 주파수 보정부,

80 --- 연산 처리부(CPU),

90 --- 표시부.

본 발명은 위상각 측정기에 관한 것으로, 특히 전압 및 전류의 위상각을 측정하여 수치로 표시하는 휴대용 위상각 측정기에 관한 것이다.

종래의 경우, 고압고객 신규 송전시, 잘못 결선한 계량기는 오결선을 발견하기가 어려울 뿐만 아니라, 오랜 기간이 경과된 후에 발견되는 경우가 많아 요금추징이 매우 어려울 뿐만 아니라, 채권 소멸시한(3년) 경과분은 추징이 거의 불가능하여 사손이 발생되고 있는 것이 현실이다.

또한, 계기 결선은 당사 직원이 직접 결선시공을 해야 하지만, 고객의 정전시간 등을 맞추지 못해 업체에서 시공 후 결선만을 확인하는 경우가 있어, 이 과정에서도 오결선이 발생한다.

또한, 신규 송전 후, 고압변성기(MOF)가 가압되어 운전되는 상태에서는, 활선근접 및 결선확인이 용이하지 않아 오결선의 발견이 매우 어렵다.

즉, 전압이 바뀌거나 전류의 전원·부하가 바뀐 오결선의 경우에는, 휴대용 계측기(예컨대, 전압계 및 전류계)로 오결선을 판독하는 것이 불가능하다. 또, 원격검침장치(AMR)에서도, 전압, 전류의 결선이 바뀐 상태는 검출이 불가능하다.

더욱이, 변전소, 플랜트 건설의 각종 기기류의 결선시, 용이한 오결선 측정기가 없기 때문에 결선의 확인이 매우 불편한 것이 현실이다.

결국, 종래에는 고압고객의 전력 사용량을 계량하기 위해, 고전압 대전류의 사용전력을 고압변성기(MOF)를 통해 저전압 소전류치로 변성하여 연결선에 의해 계량기에 연결하는 과정에서, 연결선의 착오결선으로 인해 적정한 사용량이 계량되지 않는 경우가 있다. 즉, 전력의 최초 공급 이후, 고객이 전력을 사용하고 있을 경 우에는, 활선상태에서 오결선을 발견하는 일이 매우 어려우며, 현재 보급된 휴대용 계측기중 일반적인 계측기(예컨대, 전압계 및 전류계)에 의해서는 오결선의 발견이 거의 불가능하다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 활선상태에서 고압충전부의 접근을 필요로 하지 않으면서, 계량기에서만 단자에서의 개방도 필요로 하지 않고 용이하게 위상각을 측정하여 모든 형태의 오결선을 확인할 수 있는 휴대용 위상각 측정기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 계량기의 단자에 병렬설치하여 전압 및 전류의 위상각을 측정하고, 그 측정된 전압 및 전류 위상각을 수치로 표시하는 휴대용 위상각 측정기는, 입력을 증대시키기 위한 버퍼부와; 2개의 위상 보정기로 나누어지며, 각각의 위상 보정기가 버퍼부의 각각의 버퍼와 연결되어 위상을 보정하는 위상 보정부; 2개의 OP앰프로 나누어지며, 각각의 OP앰프가 위상 보정부의 각각의 위상 보정기와 연결되어 출력치를 비교하는 비교부; 2개의 플립플롭으로 나누어지며, 각각의 플립플롭이 비교부의 각각의 OP앰프와 연결되어 플립플롭을 행하기 위한 플립플롭부; 주파수를 보정하기 위한 주파수 보정부; NAND 회로의 출력치를 기초로 위상각의 측정치를 산출하기 위한 연산 처리부 및; 연산 처리부에 의해 산출된 측정치가 표시되는 발광다이오드 또는 액정표시장치로 이루어진 표시부로 구성된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의해 위상각을 용이하게 측정함으로서, 회선 및 오결선을 간편하면서 용이하게 확인할 수 있다.

또한, 상기 측정된 위상각을 통해 역률 등 다양한 변환자료도 간편하면서 용이하게 측정할 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기의 외부형태에 대해 설명한다.

도 1은, 전류 및 전압 연결단자가 연결된 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기의 본체(1)는 강화플라스틱으로 제조되며, 위상각 표시부(2)와, 전원 스위치부(3) 및, 건전지 수납부(8)로 이루어진다.

또한, 상기 본체(1)의 상부에는, 계량기(도시하지 않았음)와 연결되는 각각의 리드선(7)을 갖춘 1쌍의 전류 연결단자(5)와 1쌍의 전압 연결단자(6)가 연결되어 있다.

한편, 상기 본체(1)의 내부에는, 건전지 수납부(8)에 수납된 건전지(9V)와 본 발명에 따른 위상각 측정기의 필수구성요소들(이하, 상세히 설명)이 내장되어 있다.

또한, 상기 위상각 표시부(2)는, 발광다이오드(LED) 또는 액정표시장치(LCD) 로 이루어져 있으며, 위상각 측정기에 의해 측정된 위상각의 측정치가 숫자로 표시된다(3자리).

다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 위상각 측정기의 구성 및 동작에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 위상각 측정기의 구성이 개략적으로 도시된 블록도이며, 도 3은 상기 도 2에 도시된 휴대용 위상각 측정기의 구성이 상세히 도시된 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위상각 측정기는, 전원부(10)와, 버퍼부(20), 위상 보정부(30), 비교부(50), 플립플롭부(60), 주파수 보정부(70), 연산 처리부(80) 및, 표시부(90)로 이루어진다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 버퍼부(20)는 2개의 버퍼로 나누어지며, Va 원인을 제거함과 더불어 입력을 증대시킨다.

또한, 위상 보정부(30)는 2개의 위상 보정기로 나누어지며, 각각의 위상 보정기는 상기 버퍼부(20)의 각각의 버퍼와 연결되어 위상을 보정한다.

또한, 비교부(50)는 2개의 OP앰프로 나누어지며, 각각의 OP앰프는 상기 위상 보정부(30)의 각각의 위상 보정기와 연결되어 출력치를 비교한다.

또한, 플립플롭부(60)는 2개의 플립플롭으로 나누어지며, 각각의 플립플롭은 상기 비교부(50)의 각각의 OP앰프와 연결되어 플립플롭을 행한다.

또한, 주파수 보정부(70)는 주파수를 보정하는 기능을 행한다.

더욱이, 연산 처리부(80)는 NAND 회로의 출력치를 기초로 위상각의 측정치를 계산하고, 그 측정치가 발광다이오드(LED) 또는 액정표시장치(LCD)로 이루어진 표시부(90)에 표시된다.

이하, 도 4, 도 5 및 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 정상결선시의 위상각과 오결선시의 위상각에 대해 설명한다.

도 4는 변성기와 전력량계 결선도를 나타내고, 도 5는 정상결선시의 전압, 전류, 전력 벡터도를 나타내며, 도 6a 내지 도 6d는 오결선시의 전압, 전류, 전력 벡터도를 나타낸다.

우선, 도 5에 도시된 바와 같이, 정상결선시의 정상적 위상각 θa = θ(역률에 의한 위상차로 30°이내일 경우)이다.

한편, 정상적 계량치는 이하의 식에 의해 계산된다.

P = P₁+ P₂+ P₃

※ 도 4에 나타낸 A,B,C상의 전압을 Va, Vb, Vc, 각 상의 전류를 Ia, Ib, Ic, 역률각을 COS θa, COS θb, COS θc, 사용전력을 P라하고, 3상평형으로 가정하여 계산하면 이하의 식이 성립한다.

P = P₁+P₂+P₃= Va Ia COS θa + Vb Ib COS θb + Vc Ic COS θc

3상평형 부하이므로, Va = Vb = Vc = V, Ia = Ib = Ic = I이고,

COS θa = COS θb = COS θc = COS θ이므로(θa=θb=θc=θ),

P = V I COS θ + V I COS θ + V I COS θ= 3V I COS θ

의 결과식이 성립된다.

도 6a는 도 4의 결선도에 따른 P₁↔P₂ 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도이고, 도시한 바와 같이 오결선 위상각이 θa=120-θ(30°이상 위상차)이고, θb=120+θ(30° 이상 위상차)이기 때문에, 오결선의 알람표시기능이 동작한다.

또한, 도 6b는 도 4의 결선도에 따른 1S↔3S 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도이고, 도시한 바와 같이 오결선 위상각이 θa=180-θ(30°이상 위상차)이기 때문에, 오결선의 알람표시기능이 동작한다.

또한, 도 6c는 도 4의 결선도에 따른 1S↔1L 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도이고, 도시한 바와 같이 오결선 위상각이 θa=120-θ(30°이상 위상차)이기 때문에, 오결선의 알람표시기능이 동작한다.

더욱이, 도 6d는 도 4의 결선도에 따른 P₁↔P₂, 1S↔1L 바뀜 오결선을 나타낸 전압, 전류, 전력 벡터도이고, 도시한 바와 같이 오결선 위상각이 θa=120/2+θ (30°이상 위상차)이기 때문에, 오결선의 알람표시기능이 동작한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 위상각 측정기는 전압과 전류의 위상각을 측정할 수 있으며, 소정 범위 이상의 위상각 측정치(45°초과)에 대한 알람(깜박거림)기능을 갖는다. 또한 위상각 측정을 응용한 역률 표시기능도 추가할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위상각을 용이하게 측정하여 모든 형태의 오결선을 확인함으로써, 오결선을 미리 예방하고, 오결선으로 인한 불필요 한 비용 및 인력을 감소시키며, 비정상거래의 요금을 추징함과 더불어, 오결선으로 요금 재조정 청구에 따른 공신력 저하를 예방할 수 있다.

Claims

계량기의 단자에 병렬설치하여 전압 및 전류의 위상각을 측정하고, 그 측정된 전압 및 전류 위상각을 수치로 표시하는 휴대용 위상각 측정기에 있어서,

입력을 증대시키기 위한 버퍼부(20)와,

2개의 위상 보정기로 나누어지며, 이 각각의 위상 보정기가 상기 버퍼부(20)의 각각의 버퍼와 연결되어 위상을 보정하는 위상 보정부(30),

2개의 OP앰프로 나누어지며, 각각의 OP앰프가 상기 위상 보정부(30)의 각각의 위상 보정기와 연결되어 출력치를 비교하는 비교부(50),

2개의 플립플롭으로 나누어지며, 각각의 플립플롭이 상기 비교부(50)의 각각의 OP앰프와 연결되어 플립플롭을 행하기 위한 플립플롭부(60),

주파수를 보정하기 위한 주파수 보정부(70),

NAND 회로의 출력치를 기초로 위상각의 측정치를 산출하기 위한 연산 처리부(80) 및,

상기 연산 처리부(80)에 의해 산출된 측정치가 표시되는 발광다이오드(LED) 또는 액정표시장치(LCD)로 이루어진 표시부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 위상각 측정기.