KR100737403B1 - Evaluation Method for Burden Characteristics and Uncertainty for Potential Transformer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전압변성기(Potential Transformer, PT)의 비오차와 위상각 오차를 측정하기 위하여 전압변성기에 병렬로 연결되는 부담(Burden)의 부담값과 역률(Power factor)을 정확하게 측정하여 부담의 설계값을 용이하게 수정할 수 있으며, 측정의 불확도를 용이하게 평가할 수 있는 전압 변성기의 부담특성 자동 평가 시스템 및 평가방법에 관한 것으로서, 본 발명의 전압변성기용 부담 특성 자동평가시스템은, 전압변성기(Potential Transformer, PT)의 부담값에 대한 소정의 부담 전류를 만족시키는 일정 전압에서의 전류 공급 능력을 갖는 교류전압발생기와; 전압변성기의 비오차 및 위상각 오차를 정밀 측정하기 위하여 전압변성기에 병렬로 연결되는 부담이 수용된 부담상자와; 부담의 교류 전압, 전류, 전력 및 주파수를 측정하도록 부담에 연결된 전력 측정기; 및, 구동 프로그램이 탑재되어 전압 발생기 및 전력 측정기의 작동을 제어하고 부담의 특성을 평가하기 위한 측정자료를 사용하여 전압변성기의 부담의 부담값과 역률의 측정값, 명목치에 대한 상대오차 및 상대 불확도, 부담의 저항과 인덕턱스를 계산하여 평가보고서를 출력할 수 있도록 이루어진 시스템 제어기를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명을 응용한 전류변성기(Current Transformer, CT)용 부담특성 자동 평가 시스템 및 평가방법도 포함한다.The present invention accurately measures the burden value and power factor of Burden connected in parallel to the voltage transformer in order to measure the non-error and phase angle error of the Potential Transformer (PT). The present invention relates to an automatic evaluation system and an evaluation method of burden characteristics of a voltage transformer capable of easily modifying and easily evaluating the uncertainty of measurement. An AC voltage generator having a current supply capability at a predetermined voltage that satisfies a predetermined burden current for the burden value of PT); A load box accommodating a load connected in parallel to the voltage transformer in order to accurately measure the error and phase angle error of the voltage transformer; A power meter connected to the load to measure the load's alternating voltage, current, power, and frequency; And a driving program mounted to control the operation of the voltage generator and the power meter and to use the measurement data for evaluating the characteristics of the load, using the load value of the voltage transformer, the measured value of the power factor, and the relative error and relative value of the nominal value. It includes a system controller configured to calculate the uncertainty, the resistance of the burden and the inductance and output the evaluation report. In addition, the present invention also includes an automatic evaluation system and evaluation method for burden characteristics for a current transformer (CT).
전압변성기, 전류변성기, 부담, 비오차, 위상각 오차, 부담값, 역률, 부담특성평가시스템, 상대오차, 상대불확도, 평가보고서 Voltage Transformer, Current Transformer, Burden, Error, Phase Angle Error, Burden Value, Power Factor, Burden Characterization System, Relative Error, Relative Uncertainty, Evaluation Report
Description
도 1은 종래 상용되는 전압 변성기 비교측정시스템 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional voltage transformer comparison measurement system,
도 2는 본 발명에 따른 전압변성기용 부담특성 자동 평가시스템의 블럭도,2 is a block diagram of a system for automatically evaluating burden characteristics for a voltage transformer according to the present invention;
도 3은 본 발명의 평가시스템을 통한 전압변성기용 부담특성의 평가방법의 흐름도,3 is a flowchart of a method for evaluating burden characteristics for a voltage transformer through the evaluation system of the present invention;
도 4a 및 도 4b는 전압변성기 부담특성의 평가 결과를 나타내는 일예의 그래프도,4A and 4B are graphs showing an example of evaluation results of voltage transformer burden characteristics;
도 5는 전압변성기 부담의 명목 부담에 따른 측정부담, 오차 및 불확도를 나타낸 그래프도,5 is a graph showing the measurement burden, error and uncertainty according to the nominal burden of the voltage transformer burden;
도 6은 전압변성기 부담의 명목 역률에 따른 측정역률, 오차 및 불확도를 나타낸 그래프도이다.6 is a graph showing the measured power factor, error, and uncertainty according to the nominal power factor of the voltage transformer burden.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 교류전압전류발생기100: AC voltage current generator
200 : 부담상자200: burden box
300 : 전력측정기300: power meter
400 : 시스템 제어기400: system controller
본 발명은 전압변성기(Potential Tansformer, PT)의 부담에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전압변성기의 비오차와 위상각 오차를 측정하기 위하여 병렬로 연결되는 부담의 부담값과 역률을 정확하게 측정하여 부담의 설계값을 용이하게 수정할 수 있으며, 측정의 불확도를 용이하게 평가할 수 있는 전압 변성기의 부담특성 자동평가 시스템 및 평가방법에 관한 것이다. The present invention relates to a burden of a voltage transformer (Potential Tansformer, PT), and more particularly, to accurately measure the burden value and power factor of the load connected in parallel in order to measure the error and phase angle error of the voltage transformer. The present invention relates to an automatic evaluation system and an evaluation method of burden characteristics of a voltage transformer that can easily modify a design value and easily evaluate an uncertainty of measurement.
일반적으로 전압변성기는 상용 주파수의 교류 220 V 이상 765 kV 까지의 전압을 정밀 측정하기 위하여 고전압을 낮은 전압으로 강하시키기 위하여 사용되는 것으로서, 1차측의 고전압을 2차측의 110 V로 강하시켜 2차측 전압을 정밀 측정하고 이를 변환비로 환산하여 1차측의 고전압을 안전하고 정확하게 측정하기 위한 것이다.In general, the voltage transformer is used to drop high voltage to low voltage in order to precisely measure the voltage of AC 220 V or more and 765 kV at the commercial frequency, and the high voltage on the primary side drops to 110 V on the secondary side. This is to measure the high voltage on the primary side safely and accurately by precisely measuring and converting it into conversion ratio.
이러한 전압변성기의 2차측에는 주로 전압계나 전력량계의 전압입력 단자를 연결하여 1차측의 고전압을 측정하거나 전력량을 계량하는 데 사용되는 데, 최근에는 발전회사와 전력거래소가 독립적으로 운영되고 있어서 전기의 공급 및 유통 단계에서 전력량의 정확한 계량이 요구되고 있는 실정이며, 이러한 전력량 계량의 정확도는 전압변성기의 변환비, 즉 비오차의 정확도에 좌우된다.The secondary side of the voltage transformer is mainly used to measure the high voltage of the primary side or to measure the amount of electricity by connecting the voltage input terminals of the voltmeter or the wattmeter. In recent years, the power company and the power exchange are operated independently to supply electricity. And accurate metering of the amount of power is required in the distribution phase, the accuracy of the amount of power metering depends on the conversion ratio of the voltage transformer, that is, the accuracy of the non-error.
전압변성기의 주요 특성인 비오차와 위상각 오차는 2차측에 연결되는 부하의 임피던스와 동일한 조건의 부담을 연결한 상태로 전압변성기 비교장치를 이용하여 평가하며 전압변성기의 비오차와 위상각 오차는 부담값에 따라 달라진다. 따라서, 부담의 정밀한 측정은 전압변성기의 비오차 및 위상각 오차의 정밀 측정을 위해서 중요하다.The non-error and phase angle errors, which are the main characteristics of the voltage transformer, are evaluated using a voltage transformer comparator with the same load under the same condition as the impedance of the load connected to the secondary side. It depends on the burden. Therefore, accurate measurement of the burden is important for the precise measurement of the error and phase angle error of the voltage transformer.
한편, 도 1은 종래 업계에서 사용되고 있는 전압 변성기의 비교 측정 시스템 의 구성도를 나타낸 것인 데, 기준 전압변성기(40)와 피측정 전압변성기(50)의 1차측에 동일한 전압을 병렬로 공급하고, 두 전압변성기(40, 50)의 2차측 전압들을 전압 변성기 비교 측정장치(60)를 이용하여 비교하도록 구성하고 있다.On the other hand, Figure 1 shows a configuration diagram of a comparative measurement system of the voltage transformer used in the prior art, the same voltage is supplied in parallel to the primary side of the
이러한 구성에서 전압변성기 비교 측정장치(60)를 사용하여 피측정 전압변성기(50)의 비오차와 위상각 오차를 측정하는데, 두 전압변성기(40, 50)의 2차측 전압들을 비교하여 비오차와 위상각 오차 다이얼로 평형을 맞추어 피측정 전압변성기(50)의 비오차와 위상각 오차를 측정하는 것이다. 통상 국내에서 활용되고 있는 전압변성기 비교 측정장치(60)는 모두 외국회사의 제품으로 미국의 놉(Knopp)사, 스위스의 테텍스(Tettex)사, 독일의 체라(Zera), 일본의 소켄(Soken)사 등이고 측정원리와 방법은 서로 유사하다. In this configuration, the
이러한 전압변성기 비교 측정장치를 통한 전압변성기의 특성을 평가함에 있어서도 전압변성기의 2차측에 연결되는 부담의 정밀 측정이 필요하였던 바, 그 부담특성과 측정의 불확도를 평가하는 시스템의 개발이 요구되는 실정이었다.In evaluating the characteristics of the voltage transformer through the voltage transformer comparison measuring device, accurate measurement of the load connected to the secondary side of the voltage transformer was required. Therefore, development of a system for evaluating the burden characteristics and the uncertainty of the measurement is required. It was.
본 발명은 상기와 같은 배경하에 이루어진 것으로서, 그 목적은 전압변성기 의 비오차와 위상각 오차를 측정하기 위하여 병렬로 연결되는 부담의 부담값과 역률을 정확하게 측정하여 부담의 설계값을 용이하게 수정할 수 있는 전압 변성기용 부담특성 자동평가 시스템 및 평가방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made under the above-described background, and an object thereof is to accurately modify a burden value and a power factor of a load connected in parallel to measure the error and phase angle error of the voltage transformer, thereby easily modifying the design value of the burden. To provide an automatic evaluation system and evaluation method for burden characteristics for voltage transformers.
또한 본 발명은 측정의 불확도를 용이하게 평가, 획득할 수 있는 전압 변성기용 부담특성 평가 시스템 및 평가방법을 제공함을 또 다른 목적으로 하고 있다. It is another object of the present invention to provide a burden characteristic evaluation system and evaluation method for a voltage transformer that can easily evaluate and obtain the uncertainty of measurement.
상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은, 전압변성기의 부담 특성을 평가하기 위한 시스템으로서, 전압변성기(PT)의 부담값에 대한 소정의 부담 전류를 만족시키는 일정 전압에서의 전류 공급 능력을 갖는 교류전압발생기와;The present invention for achieving the above objects, the system for evaluating the load characteristics of the voltage transformer, AC voltage having a current supply capability at a constant voltage that satisfies a predetermined burden current to the burden value of the voltage transformer (PT) A generator;
전압변성기의 비오차 및 위상각 오차를 정밀 측정하기 위하여 전압변성기에 병렬로 연결되는 부담이 수용된 부담상자와;A load box accommodating a load connected in parallel to the voltage transformer in order to accurately measure the error and phase angle error of the voltage transformer;
전압변성기에 연결되는 부담의 교류 전압, 전류, 전력 및 주파수를 측정하도록 부담에 연결된 전력 측정기; 및,A power meter coupled to the burden to measure the load's alternating voltage, current, power, and frequency coupled to the voltage transformer; And,
구동 프로그램이 탑재되어 상기 전압 발생기 및 전력 측정기의 작동을 제어하고 부담의 특성을 평가하기 위한 측정자료를 사용하여 전압변성기 부담의 부담값과 역률의 상대 불확도 및 명목치에 대한 상대오차를 계산하여 평가보고서를 출력할 수 있도록 이루어진 시스템 제어기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전압변성기용 부담특성 평가 시스템을 제공한다.A driving program is included to control the operation of the voltage generator and the power meter and to evaluate the relative uncertainty of the burden of the voltage transformer burden, the relative uncertainty of the power factor and the nominal value using the measurement data for evaluating the characteristics of the burden. It provides a burden characteristic evaluation system for a voltage transformer, characterized in that it comprises a system controller configured to output a report.
또한, 본 발명에서는 교류전압전류발생기로서 60 Hz의 교류전압을 220 V까지 공급하고, 최대 20 A까지의 부하전류를 공급할 수 있는 가변 전압 전류 공급기를 사용할 수 있으며, 상기 시스템 제어기는 개인용 컴퓨터로 구현될 수 있다.In addition, in the present invention, a variable voltage current supply capable of supplying an AC voltage of 60 Hz up to 220 V and supplying a load current of up to 20 A may be used as the AC voltage current generator, and the system controller is implemented as a personal computer. Can be.
더우기, 본 발명에서는 전압변성기의 부담 특성을 평가하기 위한 시스템에서 전압변성기의 부담 특성을 평가하는 방법으로서, 시스템 제어기(400)를 통하여 총 측정횟수(N), 측정간격(T), 샘플링 간격(t) 및 개수(n), 측정자료 파일명 등의 측정 변수를 입력하며, 이어서, 측정대상 장비인 부담의 소유자, 제조회사, 모델, 일련번호 등의 고객정보와, 정격부담 및 정격역률 및 측정전압 등을 입력하는 입력 단계(S200);Furthermore, in the present invention, as a method for evaluating the burden characteristics of the voltage transformer in the system for evaluating the burden characteristics of the voltage transformer, the total number of times of measurement (N), the measurement interval (T), the sampling interval ( t) Enter the measurement variables such as the number and number (n) and the file name of the measurement data, followed by customer information such as the owner of the burden, the manufacturer, model, and serial number of the equipment to be measured, and the rated load, rated power factor, and measured voltage. An input step (S200) for inputting a back light;
프로그램을 실행하면 측정의 진행상황, 측정자료 파일명, 전압, 전류, 유효전력과 함께 측정값을 이용하여 계산된 부담값과 역률 등이 실시간으로 표시되도록 측정을 실행하는 단계(S300); Executing the program to execute the measurement such that the burden value and the power factor calculated using the measured value together with the measurement progress, the measurement data file name, the voltage, the current, and the active power are displayed in real time (S300);
측정이 끝난 후, 전압, 전류 등의 평균값 및 표준편차와 측정주파수에서의 부담의 저항값과 인덕턴스 값을 계산하며, 부담값과 역률의 상대 불확도 및 명목치에 대한 상대오차를 자동으로 산출하는 산출 및 불확도 평가 단계(S400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전압변성기용 부담특성 평가 방법이 제공된다.After the measurement, the average value of voltage, current, etc., standard deviation and the resistance value and inductance value of the burden at the measurement frequency are calculated, and the relative uncertainty of the burden value and power factor and the relative error of the nominal value are calculated automatically. And uncertainty evaluation step (S400); provides a voltage characteristic evaluation method for a voltage transformer comprising a.
본 발명에서는 또한 측정 실행 단계에서 측정을 실행함에 따라 전압변성기의 부담값과 역률이 실시간으로 산출되어 도표로서 표시되며, 전압변성기의 부담 특성의 측정이 완료된 후에 부담평가 보고서를 즉시 출력할 수 있도록 이루어진다.In the present invention, as the measurement is carried out in the measurement execution step, the burden value and power factor of the voltage transformer are calculated in real time and displayed as a chart, and the burden evaluation report can be immediately output after the measurement of the burden characteristic of the voltage transformer is completed. .
상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 관점으로서, 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 정밀측정하기 위하여 사용되는 전류변성기의 부담 특성을 평가하기 위한 시스템으로서,An object of the present invention as described above, as another aspect, as a system for evaluating the burden characteristics of the current transformer used to precisely measure the error and phase angle error of the current transformer,
전류변성기(CT)의 부담값에 대한 소정의 부담 전류를 만족시키는 일정 전압 에서의 전류 공급 능력을 갖는 교류전압전류발생기(100);An AC
상기 전류변성기(CT)의 비오차 및 위상각 오차를 정밀 측정하기 위하여 전류변성기에 직렬로 연결되는 부담이 수용된 부담상자(200);A
상기 전류변성기에 연결되는 부담의 교류 전압, 전류, 전력 및 주파수를 측정하도록 부담에 연결된 전력 측정기(300); 및,A
구동 프로그램이 탑재되어 상기 전류 발생기 및 전력 측정기의 작동을 제어하고 부담을 평가하기 위한 측정자료를 사용하여 전압변성기 부담의 부담값과 역률의 상대 불확도 및 명목치에 대한 상대오차를 평가하고, 또한 측정주파수에서 부담의 저항과 인덕턴스를 계산하도록 이루어진 시스템 제어기(400)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전류변성기용 부담특성 평가 시스템에 의해서도 구현될 수 있다.A drive program is included to control the operation of the current generator and the power meter and to use the measurement data to evaluate the burden and to evaluate the relative uncertainty of the burden value of the voltage transformer burden and the relative uncertainty of the power factor and the nominal value. It can also be implemented by the burden characteristic evaluation system for the current transformer, characterized in that it comprises a
그리고, 교류전압전류발생기(100)는 주파수 60 Hz의 5 A 의 안정된 전류를 공급하는 것이 바람직하다. In addition, the
그리고, 교류전압전류발생기(100)는 가변전압공급기에 의해 전류 또는 전압이 일정하게 공급되는 것이 바람직하며, 60 Hz의 주파수로 5 A 의 전류를 공급하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.In addition, the
이하에서는 본 발명에 따른 전압 변성기용 부담특성 평가시스템 및 평가방법을 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the burden characteristic evaluation system and evaluation method for a voltage transformer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings showing preferred embodiments.
도 2는 본 발명에 따른 전압변성기용 부담 특성 평가시스템의 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 전압변성기용 부담특성 평가방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a burden characteristic evaluation system for a voltage transformer according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a burden characteristic evaluation method for a voltage transformer according to the present invention.
이러한 본 발명은 전압변성기의 주요 특성인 비오차와 위상각 오차를 평가하기 위하여 전압변성기 2차측에 병렬로 연결하여 사용되는 부담에 교류전압을 공급 하고, 부담전류와 전력 및 주파수를 측정하여 부담의 부담값과 역률, 상대오차 등을 계산, 평가하는 방식을 택하고 있는 바, 이의 측정 원리에 대해 먼저 간략하게 살펴보기로 한다. The present invention is to supply the AC voltage to the load used in parallel to the secondary side of the voltage transformer in order to evaluate the non-error and phase angle error, which is the main characteristic of the voltage transformer, by measuring the burden current and power and frequency Since we take the method of calculating and evaluating the burden value, power factor, and relative error, we will briefly examine the principle of measurement.
우선, 본 발명에 따른 전압변성기의 비오차와 위상각 오차의 부담효과에 관한 이론적인 배경을 도 1과 관련하여 이하에서 설명하도록 한다. First, the theoretical background of the burden effect of the error and phase angle error of the voltage transformer according to the present invention will be described below with reference to FIG.
전압변성기는 철심에 1차 코일과 2차 코일을 감은 변압기의 일종이다. 내부오차가 전혀 없을 때, 2차측 저전압(Vs)에 대한 1차측 고전압(Vp)의 비는 2차측 권선수(n2)에 대한 1차측 권선수(n1)의 비와 같다. 그러나 실제는 전압변성기가 오차(δ)를 가지고 있기 때문에 식(1)과 같이 표현할 수 있다.A voltage transformer is a type of transformer with a primary coil and a secondary coil wound around an iron core. When there is no internal error at all, the ratio of the primary side high voltage Vp to the secondary side low voltage Vs is equal to the ratio of the primary side winding number n 1 to the secondary side winding number n 2 . However, in practice, since the voltage transformer has an error δ, it can be expressed as Equation (1).
여기서 N은 전압변성기의 정격 변환비 혹은 권선비이다. 실제 전압변성기는 철심에 자기 포화 현상과, 1차측(20)과 2차측(30)에서 누설 임피던스가 발생하여 전압강하가 일어나기 때문에 비오차(ratio error; RE)와 위상각 오차(Γ)를 가지고 있다. Where N is the rated conversion ratio or winding ratio of the voltage transformer. The actual voltage transformer has a ratio error (RE) and a phase angle error (Γ) because a magnetic saturation phenomenon occurs in the iron core and a voltage drop occurs due to leakage impedance at the
도 1에 도시된 바와 같이, 임피던스(Zb)(65)인 부담(Zb)이 전압변성기에 연결되면, 전압변성기의 2차측(30)에 부담(Zb)이 연결되어 있을 때와 없을 때의 비오차(RE)와 위상각 오차(Γ)의 관계는 아래 식(2)와 식(3)과 같이 주어진다. 1, the impedance (Z b) (65) of burden (Z b) When connected to a voltage transformer, load on the
여기서, 각 인자들은 다음과 같다: Where each argument is:
RE0 : 부담이 없을 때의 비오차, RE 0 : Rain error when there is no burden,
REb: 부담 Zb가 있을 때의 비오차,RE b : Rain error when burden Z b ,
Γ0: 부담이 없을 때의 위상각 오차,Γ 0 : phase angle error without burden
Γb: 부담 Zb가 있을 때의 위상각 오차,Γ b : phase angle error when there is a burden Z b ,
Z0 = R0 + jX0: 전압변성기의 누설 출력임피던스,Z 0 = R 0 + jX 0 : Leakage output impedance of voltage transformer,
Zb = Rb + jXb: 외부 부담의 임피던스.Z b = R b + j X b : impedance of external burden.
Gb = Rb/(R2 b + X2 b): 부담의 컨덕턴스G b = R b / (R 2 b + X 2 b ): Conductance of burden
Bb = Xb/(R2 b + X2 b) : 부담의 서셉턴스(susceptance)B b = X b / (R 2 b + X 2 b ): Susceptance of burden
식(2)와 식(3)에서와 같이, 부담이 있을 때의 비오차와 위상각 오차는 부담 값에 따라 변한다. 부담값(Zb = Rb + jXb)의 측정에서 1 % 오차는 비오차와 위상각 오차에서 1 % 오차를 야기한다. 따라서 서론에서 언급한 부담값의 정확한 측정은 전압변성기의 정확한 비오차와 위상각 오차를 얻기 위하여 중요하다.As in equations (2) and (3), the error and phase angle error when there is a burden vary with the burden value. A 1% error in the measurement of the burden value (Z b = R b + jX b ) causes a 1% error in the non-error and phase angle error. Therefore, the accurate measurement of the burden value mentioned in the introduction is important for obtaining the correct error and phase angle error of the voltage transformer.
이와 같은 전압변성기의 특성인 비오차와 위상각 오차를 정밀측정하기 위하여 필요한 부담의 특성을 평가하기 위한 본 발명의 전압변성기용 부담 특성 평가 시스템의 구성을 도 2에 도시한다.FIG. 2 shows the configuration of the burden characteristic evaluation system for the voltage transformer of the present invention for evaluating the characteristics of the burden necessary for precisely measuring the error and phase angle errors, which are characteristics of the voltage transformer.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 부담특성 평가 시스템은 교류전압전류발생기(100), 전력 측정기(300) 및 피측정 부담(200)과 시스템 제어기(400)로 이루어지며, 교류전압전류발생기(100)의 출력전압 단자는 피측정 부담(200)에 연결하도록 구성된다.As shown in FIG. 2, the burden characteristic evaluation system of the present invention includes an AC voltage
여기에서, 교류전압전류발생기(100)는 정확도가 0.09 % 이하인 YEW 모델 2558을, 전력측정기(300)는 교류전압, 전류, 전력 및 주파수를 동시에 측정할 수 있는 YEW 모델 WT 2030을 사용하였다. 시스템제어기(400)는 개인용 컴퓨터이며, 구동 프로그램은 비주얼 베이직 프로그램 언어로 작성하엿다.Here, the AC voltage
표준용 전압변성기의 부담값(200)이 10 VA, 15 VA, 및 25 VA이므로 부담전류 는 약 91 mA ~ 227 mA 범위로서, 이 조건을 만족시키기 위해서 110 V에서 전류공급능력(compliance current)이 300 mA인 교류전압전류발생기(100)를 사용하였다. Since the
한편, 일반계기용 전압변성기의 부담값은 50 ~ 500 V이므로 부담전류가 약 0.46 A ~ 4.55 A 범위로서, 안정도 등의 특성이 우수한 교류전압전류발생기는 전류공급능력의 부족으로 사용할 수 없다. On the other hand, since the burden value of the voltage transformer for general instruments is 50 to 500 V, the burden current ranges from about 0.46 A to 4.55 A. AC voltage current generators having excellent stability and other characteristics cannot be used due to the lack of current supply capability.
따라서 60 Hz의 교류전압을 220 V 까지 공급하고, 최대 20 A까지의 부하전류를 공급할 수 있는 3.5 디지트의 계수식 전압전류계를 부착한 가변 전압 전류 공급기를 제작하여 사용하였다.Therefore, a variable voltage current supply with a 3.5 digit digital voltammeter capable of supplying an AC voltage of 60 Hz up to 220 V and a load current of up to 20 A was manufactured and used.
이와 같은 부담평가시스템의 부담 측정 원리를 설명하면 다음과 같다.The principle of burden measurement of such a burden evaluation system is as follows.
즉, 도 2 도시의 전압변성기용 부담특성 평가시스템에서 부담의 양단에 전압 V를 공급하면 부담전류 I에 따라 부담에서 소모되는 전력은 식(4)에 의하여 표시된다.That is, when the voltage V is supplied at both ends of the burden in the burden characteristic evaluation system for the voltage transformer shown in FIG. 2, the power consumed by the burden according to the burden current I is represented by equation (4).
여기서 P는 부담에서 소모되는 전력이고, V, I는 각각 부담에 공급되는 전압과 전류이며, cosθ는 전압과 전류의 위상차에 따른 역률이다. 부담의 역률은 식 (5)와 같이 전력(P)과 피상전력 (VI)으로부터 구할 수 있다.Where P is power consumed by the burden, V and I are the voltage and current supplied to the burden, respectively, and cos θ is the power factor according to the phase difference between the voltage and the current. The power factor of the load can be obtained from the power P and the apparent power VI as shown in equation (5).
식(4) 및 식(5)에서 보는 바와 같이 부담의 전압, 전류 및 전력을 측정하면 부담 값과 역률을 각각 계산할 수 있는 것이다.As shown in equations (4) and (5), by measuring the voltage, current and power of the burden, the burden value and power factor can be calculated, respectively.
전압변성기의 2차측 전압은 110 V로 표준화되어 있으므로 부담의 정격전압은 110 V 이고, 부담전류는 부담값에 따라 달라진다. 따라서 부담(200) 양단에 110 V 를 공급하고, 부담의 전압, 전류 및 유효전력을 각각 측정하여 피상 전력을 계산하면 부담값이 되고 전력과 피상전력으로부터 역률을 구할 수 있다.Since the voltage on the secondary side of the voltage transformer is normalized to 110 V, the rated voltage of the burden is 110 V and the burden current depends on the burden value. Therefore, by supplying 110 V across the
다음에 상기와 같은 전압변성기 부담특성 평가시스템을 통한 평가방법을 설명하면 도 3 도시와 같다. Next, the evaluation method through the voltage transformer burden characteristic evaluation system as described above is as shown in FIG.
본 발명에 따른 전압변성기 부담특성 평가시스템을 사용한 부담특성 평가방법은 도 3 도시와 같이 진행되는 바, 이를 구체적으로 설명하면, 다음과 같다. The burden characteristic evaluation method using the voltage transformer burden characteristic evaluation system according to the present invention proceeds as shown in FIG. 3, which will be described in detail.
우선, 사전 준비 단계(S100)로서, 정확한 측정을 하기 위하여 모든 측정 장비는 사용하기 전에 최소 1시간 이상 예열시키며, 도 2 도시와 같이, 교류전압전류발생기(100)의 출력전압단자를 피측정 부담상자(200)에 연결하며, 전류측정용 도선의 허용 전류는 최대 부담전류를 감안하여 10A 이상인 것을 사용하고, 교류전압전류발생기(100)의 출력을 60 Hz, 110 V로 설정하고, 부담에 전압을 공급한 후 최소 10분 이상 예열시킨다.First, as a preliminary preparation step (S100), in order to make accurate measurements, all measurement equipment is preheated for at least one hour before use, and as shown in FIG. 2, the output voltage terminal of the
이어서, 자동프로그램을 시작하면 "Program for PT Burden Evaluation with YEW WT2030"이라는 메인창이 나타난다.Subsequently, when the automatic program is started, the main window "Program for PT Burden Evaluation with YEW WT2030" appears.
다음에 시스템 제어기(400)를 구성하는 개인용 컴퓨터를 통하여 측정 변수를 입력하는 단계(S200)를 실행하는 바, 총 측정횟수(N), 측정간격(T), 샘플링 간격(t) 및 개수(n), 측정자료 파일명 등의 측정 변수를 입력하며, 이어서, 측정대상 장비인 부담(200)의 소유자, 제조회사, 모델, 일련번호, 정격부담 및 역률, 측정전압 등의 정보를 입력한다.Next, the step S200 of inputting the measurement variable through the personal computer configuring the
이어서, 측정을 실행하는 단계(S300)가 계속되는 바, 프로그램을 실행하면 측정의 진행상황, 측정자료 파일명, 측정자료(전압, 전류, 유효전력)와 함께 측정값을 이용하여 계산된 역률 등이 실시간으로 표시된다. 측정은 위에서 설정한 조건에 따라 측정횟수(N)만큼 반복 측정한다. Subsequently, the step S300 of executing the measurement is continued. When the program is executed, the progress of the measurement, the name of the measurement data file, the power factor calculated using the measured value together with the measurement data (voltage, current, active power), and the like are real time. Is displayed. The measurement is repeated as many times as the measurement number (N) according to the conditions set above.
다음에, 측정이 끝나면 산출 및 불확도 평가단계(S400)가 진행되는 데, 전압, 전류 등의 평균값 및 표준편차와 측정주파수에서의 부담의 저항값과 인덕턴스 값을 계산하며, 부담값과 역률의 상대 불확도 및 명목치에 대한 상대오차를 자동으로 산출한다.Next, when the measurement is completed, the calculation and uncertainty evaluation step (S400) is performed, and the average value of voltage, current, etc., and the resistance value and inductance value of the burden at the standard deviation and measurement frequency are calculated, and the relative value of the burden value and power factor is calculated. Automatic calculation of relative uncertainties and uncertainties.
이어서 이와 같은 절차를 통해 얻어진 데이터를 저장(S600)하여 평가 과정을 종료하는 것이다.Subsequently, the evaluation process is terminated by storing the data obtained through the above procedure (S600).
상기와 같이 구성되고 작동되는 본 발명에 따른 전압변성기 부담특성 평가 시스템의 시스템 제어기(400) 내부에 구성된 프로그램은 전압, 전류 및 전력의 측정값을 이용하여 부담 값과 역률을 실시간으로 계산하고, 도표화하여 부담의 평가결과를 쉽게 점검할 수 있도록 하는 특징이 있다.The program configured in the
도 4a는 1분 간격으로 60 회 자동 평가한 실시간 그래프의 예로써, 왼쪽의 부담에서 보는 바와 같이 Y축의 한 눈금이 1 % 로써 1시간 동안의 최대 변화폭은 2.4 %로 나타났다. 또한, 도 4b는 역률의 변화인데, Y축의 한 눈금이 0.05 %로써 1시간 동안의 역률 최대변화폭은 약 0.06 %로 나타났다.4A is an example of a real-time graph automatically evaluated 60 times at 1 minute intervals. As shown in the burden on the left side, one scale of the Y-axis is 1%, and the maximum variation in one hour is 2.4%. In addition, Figure 4b is a change in the power factor, the scale of the power factor change of about 0.06% for one hour as one scale of the Y axis is 0.05%.
측정이 완료되면 측정대상 장비의 내역, 측정조건, 부담값과 역률의 명목치에 대한 상대오차 및 그 상대불확도 등을 포함하는 부담 평가보고서를 즉시 출력할 수 있도록 하여 부담 특성평가와 보고서 작성을 한번에 끝낼 수 있도록 하였다. When the measurement is completed, the burden evaluation report including the details of the equipment to be measured, the measurement conditions, the relative error of the burden value and the nominal value of the power factor, and the relative uncertainty can be immediately outputted so that the burden characteristic evaluation and report preparation can be performed at once. I could finish.
또한, 측정 자료를 쉽게 찾을 수 있도록 자료 파일 이름을 평가보고서에 추가하여 고객의 요구에 쉽게 응할 수 있도록 하였고, 평가보고서의 출력일자도 함께 기록되도록 하여 고객관리 및 평가보고서 관리의 효율을 기하도록 하였다.In addition, the data file name was added to the evaluation report so that the measurement data could be easily found, and the output date of the evaluation report was also recorded so that the efficiency of customer management and evaluation report management was improved. .
도 5는 1.25 VA ~ 50 VA 의 범위를 갖는 상용 부담을 60 Hz에서 자동 평가한 부담값이며, 세로 막대는 해당 역률에 대한 상대 불확도로써 부담 1.25 VA에서는 약 2.4 %이고, 다른 부담의 불확도는 0.3 % ~ 0.7 % 이다. 여기서 두점 (0,0) 및 (15, 15)를 지나는 직선에서 벗어난 만큼이 명목치에 대한 오차로써, -1.7 % ~ +0.4 %의 상대오차를 보였다.5 is a burden value automatically evaluated at 60 Hz for commercial burdens in the range of 1.25 VA to 50 VA, the vertical bar is about 2.4% at 1.25 VA as relative uncertainty for the corresponding power factor, and the uncertainty of the other burden is 0.3 % To 0.7%. As a deviation from the straight line passing through two points (0,0) and (15, 15), the relative error of -1.7% to + 0.4% was shown.
도 6은 도 5에서 측정한 동일한 부담의 역률을 60 Hz에서 자동 평가한 결과이며, 세로 막대는 해당 역률에 상대 불확도로써 부담 1.25 VA 에서는 약 2.4 % 이고, 다른 역률의 불확도는 0.4 % ~ 0.7 %이다. 여기서 역률 0.8에서 벗어난 만큼이 부담의 명목치에 대한 오차로써, -0.4 % ~ +0.9 %의 상대오차를 보였다.FIG. 6 is a result of automatically evaluating the power factor of the same burden measured in FIG. 5 at 60 Hz, and the vertical bar is about 2.4% at 1.25 VA as a relative uncertainty of the corresponding power factor, and the uncertainty of the other power factor is 0.4% to 0.7%. to be. As the deviation from the power factor of 0.8 is the error of the nominal value of the burden, a relative error of -0.4% to + 0.9% is shown.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 전압변성기용 부담특성 평가 시스템에 의하면, 부담의 부담값과 역률을 자동으로 측정하며, 부담에서의 전압, 전류 및 전력을 측정하여 그 값들로부터 계산할 수 있다.According to the burden characteristic evaluation system for a voltage transformer according to the present invention described above, the burden value and power factor of the burden can be automatically measured, and the voltage, current and power in the burden can be measured and calculated from the values.
또한, 부담 값과 역률을 최소 0.5 %의 불확도로 평가하고, 그 결과를 이용하 여 부담의 저항과 인덕턴스를 60 Hz에서 자동 계산함으로써 부담 소자의 설계치를 용이하게 수정하여 제작에 반영하며, 부담과 역률의 측정 결과를 그래프화하여 실시간으로 그 결과를 관찰할 수 있다.In addition, the burden value and power factor are evaluated with an uncertainty of at least 0.5%, and the results are used to automatically calculate the resistance and inductance of the burden at 60 Hz to easily modify the design value of the burden element and reflect it in the fabrication. You can graph the result of the measurement and observe the result in real time.
아울러, 각종 불확도 요인들에 대한 상세한 분석을 통하여 산업현장에서 애로를 겪고 있는 측정불확도를 포함한 평가결과 보고서를 측정 완료와 동시에 출력할 수 있도록 하며, 부담값과 역률을 최소 0.5 %(신뢰수준 95.5 %)의 상대 불확도로 평가하고, 부담값과 역률 및 그 명목치에 대한 오차, 부담의 저항과 인덕턴스를 포함하는 부담특성을 정밀하게 분석할 수 있다.In addition, through detailed analysis of various uncertainty factors, it is possible to output the evaluation result report including the measurement uncertainty that suffers in the industrial field at the same time as the measurement is completed, and at least 0.5% of the burden value and power factor (confidence level 95.5%). Relative uncertainty can be assessed and the burden characteristics including the burden value and power factor and its nominal error, the burden resistance and inductance can be analyzed precisely.
본 발명의 또 다른 변형예로서 전류변성기(Current Transformer, CT)의 비오차와 위상각 오차를 정밀 측정하기 위하여 CT의 2차측에 직렬로 연결하는 CT용 부담의 특성을 평가하기 위한 전류변성기용 부담특성평가 시스템에도 사용할 수 있으며, 이 경우 도 2의 교류전압전류발생기(100)에서 주파수 60 Hz의 전류 5 A 를 공급하고 전압변성기용 부담특성 시스템 및 평가방법과 같은 방법으로 구현할 수 있다. As another modification of the present invention, the current transformer burden for evaluating the characteristics of the CT load connected in series to the secondary side of the CT in order to accurately measure the non-error and phase angle error of the current transformer (CT) It can also be used for the characteristic evaluation system, in this case, the AC voltage
이상 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이고, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 청구범위 내에 속한다 해야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the present invention may be variously modified and practiced by those skilled in the art, and such modified embodiments may be modified individually from the technical spirit or the prospect of the present invention. It should not be understood that the modified embodiments as such should fall within the appended claims of the present invention.
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