KR100860570B1 - 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차보상 방법 - Google Patents

철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차보상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기의 오차 보상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철심(코어)의 히스테리시스 특성을 반영하여 측정용 변류기의 오차를 보상하되, 자속-여자 전류의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프를 그대로 사용하는 것이 아니라 자속-여자 전류 곡선으로부터 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 추정하고 이로부터 변류기의 오차를 보상함으로써 오차의 보상이 용이하며 보다 정교한 보상이 가능하도록 한 측정용 변류기의 오차 보상 방법에 관한 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법은, 소정 시간 간격으로 2차 전류를 측정하고, 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압을 계산하는 제1단계; 상기 2차 전압으로부터 자속을 계산하고, 계산된 자속으로부터 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하기 위한 기준값을 계산하는 제2단계; 철심의 히스테리시스 특성으로부터 얻은 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보 및 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 기준값에 해당하는 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하는 제3단계; 상기 자속과 상기 제3단계에서 선택된 자속-자화 전류 관계 정보로부터, 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하는 제4단계; 상기 2차 전압과 상기 제3단계에서 선택된 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 2차 전압에 대한 철손 전류 값을 구하는 제5단계; 상기 자화 전류 및 철손 전류 값으로부터 여자 전류를 계산하고, 상기 여자 전류 및 2차 전류 값으로부터 보상 전류를 계산하는 제6단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
변류기, 변성기, 히스테리시스, 오차 보상, 여자 전류, 자화 전류

Description

철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법 {Error compensating method for a measurement type current transformer considering hysteresis characteric of the core}
본 발명은 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기의 오차 보상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철심(코어)의 히스테리시스 특성을 반영하여 측정용 변류기의 오차를 보상하되, 자속-여자 전류의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프를 그대로 사용하는 것이 아니라 자속-여자 전류 곡선으로부터 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 추정하고 이로부터 변류기의 오차를 보상함으로써 오차의 보상이 용이하며 보다 정교한 보상이 가능하도록 한 측정용 변류기의 오차 보상 방법에 관한 것이다.
변류기(Current transformer, CT)는 1차 전류의 크기를 작게 하여 계량기, 보호 계전기 등의 기기에 공급하는 것을 그 목적으로 한다. 변류기의 종류로는 코어의 재질에 따라 철을 이용하는 철심 변류기, 공심을 이용하는 공심 변류기, 공극이 있는 철심을 이용하는 공극 변류기 등이 있으나, 현재 보편적으로 사용되는 변류기는 1차 전류와 2차 전류 사이에 쇄교 자속을 최대화하기 위하여 철심을 코어로 서 사용하고 있다.
측정용 변류기는 정상상태 시 전류를 변류하여 계량기 등에 입력하여야 한다. 이 때 계통의 운전 상태를 정확하게 파악하기 위해서는 1차 전류에 대한 고정밀 데이터를 취득하여야 하나, 저 전류 영역에서 동작하는 변류기는 코어의 재질 및 구조 등으로 인하여 오차가 크게 발생하는 단점이 있다. 상기와 같은 철심 변류기의 오차는 철심 코어의 히스테리시스(hysteresis) 특성으로 인하여 발생하는 여자 전류가 주요한 원인이 된다. 이러한 오차를 줄이기 위하여 종래에는 투자율이 좋은 코어를 사용하거나 코어의 단면적을 증가시키는 방법을 사용하였으나, 이는 변류기의 제작 단가를 증가시킬 뿐만 아니라, 변류기의 크기 또한 커지는 단점이 있어, 철심 코어의 비선형 특성으로 인한 히스테리시스 문제를 해결하는 데에는 한계가 있다.
철심 변류기의 오차를 보상하는 한 가지 방법으로서, 철심 변류기의 2차 측에 아날로그 회로를 연결하여 부하의 상태에 따라 여자 전류를 보상하는 방법이 있다. 하지만 이 방법은 여자 전류의 비선형 특성이 고려되지 않아 오차 보상에 한계가 있으며, 과도상태 시 과전류가 형성되어 기기의 소손을 가져올 수 있다.
변류기의 정확도를 개선할 수 있는 또 다른 시도로서, 철심 변류기의 오차를 감소시키기 위한 디지털 보상방법이 제안되었다. 이 방법은 자속과 여자 전류 사이의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프를 사용하여 여자 전류를 추정하고, 이 전류를 측정된 2차 전류에 더함으로써 보상 전류를 구하는 방식이다. 이 방식은 철심 코어의 히스테리시스 특성을 직접적으로 보상하기 때문에 변류기의 정밀도를 향상 시킬 수 있다. 하지만 1차 전류에 DC옵셋 성분 또는 고조파가 포함된 경우에는 오차가 크게 발생하는 단점이 있다.
이 같은 디지털 보상방법이 가진 문제를 개선하기 위하여, 한국등록특허 제0561712호에서는 철손저항과 자속-자화 전류 곡선을 사용함으로써 기존의 히스테리시스 루프를 그대로 사용하는 방식에 비해 측정용 변류기의 오차를 감소시킬 수 있는 오차 보상 방법을 제시하였다. 이 방법은 자속이 작은 구간에서는 자속-자화 전류 곡선을 하나의 직선 또는 곡선 함수로 근사화시킬 수 있어 보다 간편하면서도 정확도가 높은 오차의 보상이 가능한 장점이 있으나, 자속이 큰 구간에서는 상기 곡선이 하나의 곡선이 아닌 루프의 모양을 갖게 되어 1개의 곡선 함수로의 근사화가 어려워지고 복수의 곡선 함수가 필요하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기의 오차 보상 방법에 있어서, 철심(코어)의 히스테리시스 특성을 반영하여 측정용 변류기의 오차를 보상하되, 자속-여자 전류의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프를 그대로 사용하는 것이 아니라 자속-여자 전류 곡선으로부터 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 추정하고 이로부터 변류기의 오차를 보상함으로써 오차의 보상이 용이하며 보다 정교한 보상이 가능하도록 한 측정용 변류기의 오차 보상 방법을 제공하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법은, 소정 시간 간격으로 2차 전류를 측정하고, 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압을 계산하는 제1단계; 상기 2차 전압으로부터 자속을 계산하고, 계산된 자속으로부터 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하기 위한 기준값을 계산하는 제2단계; 철심의 히스테리시스 특성으로부터 얻은 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보 및 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 기준값에 해당하는 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하는 제3단계; 상기 자속과 상기 제3단계에서 선택된 자속-자화 전류 관계 정보로부터, 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하는 제4단계; 상기 2차 전압과 상기 제3단계에서 선택된 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 2차 전압에 대한 철손 전류 값을 구하는 제5단계; 상기 자화 전류 및 철손 전류 값으로부터 여자 전류를 계산하고, 상기 여자 전류 및 2차 전류 값으로부터 보상 전류를 계산하는 제6단계; 를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법은, 소정 시간 간격으로 2차 전류를 측정하고, 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압을 계산하는 제1단계; 상기 2차 전압으로부터 자속을 계산하고, 계산된 자속으로부터 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하기 위한 기준값을 계산하는 제2단계; 기 저장된 기준값의 존재 여부를 판단하는 제3단계; 상기 제3단계의 판단 결과 기 저장된 기준값이 존재하는 경우, 상기 제2단계에서 계산된 기준값과 기 저장된 기준값과의 차이를 가 소정 오차 범위 내인지를 판단하는 제4단계; 상기 판단 결과, 상기 차이가 소정 오차 범위 내인 경우, 기 저장된 자속과 자속-자화 전류 관계 정보로부터, 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하는 제5단계; 기 저장된 2차 전압과 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 2차 전압에 대한 철손 전류 값을 구하는 제6단계; 상기 자화 전류 및 철손 전류 값으로부터 여자 전류를 계산하고, 상기 여자 전류 및 2차 전류 값으로부터 보상 전류를 계산하는 제7단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 제3단계의 판단 결과 기 저장된 기준값이 존재하지 않거나, 제4단계의 판단 결과 상기 차이가 소정 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 제5단계는 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하기 이전에, 상기 기준값을 저장하는 제5-1단 계; 철심의 히스테리시스 특성으로부터 얻은 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보 및 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 제2단계에서 계산된 기준값에 해당하는 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하여 저장하는 제5-2단계; 를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 기준값은, 상기 제2단계에서 계산된 자속의 한 주기의 최대값 또는 평균값인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 철심의 히스테리시스 특성으로부터 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보를 얻는 과정은, 측정한 하나의 자속-여자 전류 곡선에서, 임의의 한 점 및 상기 점과 자속의 크기는 같으나 여자 전류의 크기만 서로 다른 점을 각각 선택하는 제1단계; 상기 제1단계에서 선택된 2개의 점을 연결하는 직선상의 중점을 계산하는 제2단계; 상기 제1단계 및 제2단계를 상기 자속-여자 전류 곡선상의 모든 점에 대하여 수행하고, 계산된 중점들을 연결하여 자속-자화전류 곡선을 얻는 제3단계; 측정한 다른 자속-여자 전류 곡선에 대하여 상기 과정들을 반복하여 복수 개의 자속-자화전류 곡선을 얻는 제4단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 철심의 히스테리시스 특성으로부터 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 얻는 과정은, 상기 자속-여자 전류 곡선에서 구한 여자 전류 및 상기 자속-자화 전류 곡선에서 구한 자화 전류로부터 철손 전류를 계산하는 제1단계; 상기 철손 전류 및 2차 전압을 이용하여 2차 전압-철손 전류 곡선을 얻는 제2단계; 다른 자속-여자 전류 곡선 및 자속-자화전류 곡선에 대하여 상기 과정들을 반복하여 복수 개의 2차 전압-철손 전류 곡선을 얻는 제3단계; 를 포함하는 것을 특징으 로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법은, 자속과 여자 전류의 관계를 나타내는 히스테리시스 루프의 중간 곡선을 자속-자화 전류 곡선으로 추정함으로써 측정용 변류기의 오차를 간편한 방법으로 보상할 수 있을 뿐 아니라, 정확도가 매우 높은 측정용 변류기의 제작이 가능하게 되는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 2차 측으로 환산환 등가회로이다.
상기 등가회로에서 i1은 2차 측으로 환산한 1차 전류이며, i2는 2차 전류, i0는 여자 전류, ic는 철손 전류, Rc는 철손 저항을 나타낸다. im은 자화 전류, Lm은 자화 인덕턴스로서, 상기 철손 저항과 자화 인덕턴스는 자속과 자화 전류의 비선형 관계로 표현된다. Rb는 변류기 2차 부담, v2는 2차 전압을 나타낸다.
여자 전류(i0)는 자화 전류(im)와 철손 전류(ic)로 나눌 수 있고, 아래의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112007051737004-pat00001
도 2는 여자 전류(i0), 철손 전류(ic), 자화 전류(im)의 한 주기 파형을 나타낸 그래프이다. 실선은 여자 전류, 점선은 철손 전류, 쇄선은 자화 전류를 나타낸다.
2차 측으로 환산한 1차 전류는 측정된 2차 전류와 여자 전류의 합으로 나타낼 수 있고 아래의 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure 112007051737004-pat00002
측정용 변류기의 오차는 상기 여자 전류에 의하여 발생되므로, 여자 전류를 정확하게 추정하여 이를 측정된 2차 전류에 보상한다면 정확한 1차 전류를 얻을 수 있고 철심 변류기의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자속-자화 전류 곡선을 추정하기 위한 과정을 나타낸다. 도 3의 곡선 중 실선 부분은 철심 코어의 자속과 여자 전류(λ-i0)와의 관계를 나타내는 곡선으로서, 철심의 히스테리시스 특성을 보여준다.
도 3에서, 점 A는 내려가는 히스테리시스 곡선상에 있고, 점 B는 올라가는 히스테리시스 곡선상에 있다. 또한 점 A와 점 B는 자속의 크기는 동일하나 여자 전류의 크기만이 상이한 관계에 있다. 본 발명에서는 이와 같은 점 A와 점 B의 중간점을 자화 전류(im)로 추정한다. 즉, 점 A, B 각각의 좌표를 (iA, λ), (iB, λ)라 할 때, 자화 전류는 다음의 수학식 3과 같이 정해진다.
Figure 112007051737004-pat00003
히스테리시스 루프 상의 모든 점들을 이용하여 상기 수학식 3과 같이 자화 전류를 계산할 수 있으며, 상기 계산된 자화 전류 및 자속의 크기를 좌표로 하여 본 발명에서 사용되는 자속-자화 전류 곡선을 얻을 수 있다. 도 3의 중간 점선은 이와 같은 방법으로 추정된 자속-자화 전류 곡선을 나타낸다.
도 4는 상기 히스테리시스 루프 및 추정된 자속-자화 전류 곡선으로부터 얻 은 2차 전압-철손 전류 곡선을 나타낸다. 철손 전류는 상기 수학식 1 및 수학식 3으로부터 다음의 수학식 4와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112007051737004-pat00004
2차 전압은 측정된 2차 전류로부터
Figure 112007051737004-pat00005
와 같이 얻을 수 있으므로, 상기 계산된 철손 전류 및 2차 전류를 좌표로 하면 도 4와 같이 2차 전압-철손 전류 곡선을 얻을 수 있다.
도 5는 상술한 과정을 통하여 도 2의 각각의 히스테리시스 루프로부터 추정된 복수 개의 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 나타낸다.
도 5a는 철심 코어의 자속과 여자 전류(λ-i0)와의 관계를 나타내는 히스테리시스 곡선으로서, 가장 안쪽의 루프는 1차 전류가 정격 전류의 5%인 경우, 가장 바0깥쪽의 루프는 정격 전류의 120%인 경우를 각각 나타낸다. 도 5a에 도시된 히스테리시스 루프로부터 추정된 복수 개의 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 각각 도 5b 및 도 5c에 나타내었다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 오차 보상 방법을 나타낸 흐름도이다.
먼저 소정 시간 간격으로 2차 전류(i2)를 측정하고(S601), 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압(v2)를 계산한다(S602). 자속 λ은 상기 2차 전압으로부터 다음의 수학식 5를 이용하여 구할 수 있다(S603).
Figure 112007051737004-pat00006
여기서 λ(t0)는 초기 자속으로, λ(t)의 한 주기 동안의 평균값이 0이라는 성질을 이용하여 구할 수 있다.
상기 S603단계에서 구한 자속의 한 주기 동안의 값의 변화를 이용하여 상기 자속의 최대값(λmax)을 구한다(S604). 본 단계에서 자속의 최대값을 구하기 위해서는 최소한 자속의 한 주기 동안의 값들이 확보되어야 한다. 따라서, 본 발명의 최초 수행시에는 최초 한 주기 동안의 자속값이 확보될 때까지 상기 S601 내지 S603 단계가 반복되며, 최초 한 주기 동안의 자속값이 확보된 뒤에는 현재 시점에서의 자속값 및 현재 시점부터 과거 한 주기 동안의 값들을 이용하여 상기 자속의 최대값을 구할 수 있다.
도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이 각각의 곡선에서 λmax의 크기는 모두 다르므로, λmax를 이용하여 최적의 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 선택할 수 있다(S608, S609). 본 실시예에서는 최적의 자속-자화 전류 곡선을 선택하기 위하여 λmax를 이용하는 방법만을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 λmax 이외에도 자속의 한 주기 동안이 평균값(λrms)등 각 곡선들의 특징을 명확하게 구별할 수 있는 다양한 기준을 이용하여 최적의 자속-자화 전류 곡선을 선택할 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, S605 내지 S607 단계에서 도시된 바와 같이, 이전 실행 단계에서 λmax 값을 저장해 두었다가, 현 단계에서 계산된 λmax 값과 이전 단계에서 저장된 λmax 을 비교하여(S606), 상기 값의 차이가 소정의 오차 범위 이상인 경우에만 상기 λmax 값을 저장하고 이 값을 기준으로 하여 새로운 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 선택하고, 그렇지 않은 경우에는 이전 단계에서 선택된 곡선을 그대로 사용하도록 하면 오차 보상에 있어 불필요한 계산을 줄이고 속도를 향상시킬 수 있다. 다만, 처음 변류기를 동작시킨 상태에서는 이전 단계의 λmax 값이 저장되어 있지 않으므로, 이 경우에는 λmax 값이 소정 오차 범위 이상인 경우와 마찬가지로 S607~S609 단계를 수행하여야 한다. 상기 오차 범위는 본 발명의 사용자가 필요에 따라 적정하게 선택할 수 있는 값으로서, 본 변류기에 요구되는 정밀도 또는 오차 보상을 위한 계산속도 등의 요소를 고려하여 정해진다.
상기 S608, S609 단계에서 결정된 자속-자화 전류 곡선 및 2차 전압-철손 전류 곡선을 이용하여 자화 전류(im) 및 철손 전류(ic)를 구한다(S610, S611). 여자 전류(io)는 상기 자화 전류 및 철손 전류의 합으로 구해지며(S612), 상기 여자 전류와 기 측정된 2차 전류 값으로부터 매우 정확한 1차 전류 값(i1')을 추정할 수 있다(S613). 이렇게 추정된 1차 전류 값은 측정용 변류기에 반영되며(S614), 상기 과정을 반복하여 수행함으로써 효과적으로 측정용 변류기의 오차를 보상할 수 있다.
도 7 내지 9는 본 발명에 따른 측정용 변류기 오차 보상 방법의 성능을 EMTP를 통하여 검증한 결과를 나타낸 것이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제안한 측정용 변류기 오차 보상 방법의 성능을 검증하기 위하여 154㎸의 2모선 송전 계통을 모의하였고, 두 모선을 50km의 송전선로로 연결하였다. 계통의 주파수는 60㎐이며, EMTP를 사용하여 모의하였다. 주기 당 64샘플의 데이터를 사용하였으며, 저역통과 필터로는 컷옵 주파수가 1,920㎐인 중첩방지용 1차 RC 필터를 사용하였다.
계통의 전류를 측정하기 위해 모선 옆에 변류기를 모의하였다. 변류비는 100/5A이고, 포화점이 0.02Vs, 2.047A인 측정용 변류기이며, EMTP의 96소자를 이용하여 모델링하였다. 히스테리시스 특성은 EMTP의 보조 프로그램인 HYSDAT으로 모의하였으며, 과전류정수는 2로 하였다. 변류기의 2차 부담은 순수 저항 부담을 사용하였고, 12.5VA(0.5Ω)으로 모의하였다.
도 8은 변류기 1차 전류가 정격전류의 5%인 경우의 결과를 나타낸다. 도 8a에서 실선은 변류비에 맞는 1차 전류, 쇄선은 측정한 2차 전류 그리고 점선은 보상 전류를 나타낸다. 보상알고리즘 적용 결과를 명확히 확인하기 위하여 확대한 그림을 그림 8b 및 그림 8c에 나타냈다. 측정된 2차 전류(도 8c의 쇄선)와 1차 전류(도 8b) 사이에 여자 전류의 크기만큼의 오차가 발생하였으나, 보상 전류(도 8의 실선)는 1차 전류와 거의 차이가 없었다. 그림 8d에서 점선은 철손 전류를, 쇄선은 자화 전류를, 실선은 여자 전류를 나타내며, 보상 알고리즘을 적용하여 추정한 값이다. 추정한 철손 전류와 자화 전류의 합은 추정한 여자 전류와 같다.
도 9는 변류기 1차 전류가 정격전류(100%)인 경우의 결과를 나타낸다.
아래의 표 1은 변류기 1차 전류가 각각 정격전류의 5%, 20%, 100%, 120%인 경우의 사례를 모의한 결과이다. 보상 알고리즘을 적용한 후 전류 오차와 위상 오차가 감소한 것을 알 수 있다.
사례 번호 정격전류의 비율 전류 오차(%) 위상 오차(분)
측정 보상 측정 보상
사례 1 5% -6.12 -0.034 456.02 -1.32
사례 2 20% -4.95 -0.021 167.98 -1.85
사례 3 100% -1.71 -0.0026 33.42 -0.24
사례 4 120% -1.49 -0.012 30.31 -0.11
이와 같이 개시된 본 발명에 대한 상세한 설명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 충분히 이해하고 실시할 수 있도록 기술된 것이다. 상기 실시형태들의 여러 변형은 당업자에게 명확히 이해될 것이며, 여기서 정의된 일반적 원리는 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다른 실시형태들에 적용될 수 있는 사항이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 2차 측으로 환산환 등가회로이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 여자 전류, 철손 전류, 자화 전류의 한 주기 파형을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 자속-여자 전류 곡선 및 그로부터 추정된 자속-자화 전류 곡선을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 자속-여자 전류 곡선으로부터 추정된 2차 전압-철손 전류 곡선을 도시한 그래프이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 전류 변화에 따른 각각의 히스테리시스 루프 및 그로부터 추정된 자속-자화 전류 곡선, 2차 전압-철손 전류 곡선을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 오차 보상 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측정용 변류기의 오차 보상 방법의 성능을 검증하기 위한 모델 계통을 도시한 것이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 7의 모델 계통에서 변류기 1차 전류가 정격전류의 5%인 경우의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a 내지 도 8d는 도 7의 모델 계통에서 변류기 1차 전류가 정격전류의 100%인 경우의 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

  1. 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법으로서,
    소정 시간 간격으로 2차 전류를 측정하고, 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압을 계산하는 제1단계;
    상기 2차 전압으로부터 자속을 계산하고, 계산된 자속으로부터 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하기 위한 기준값을 계산하는 제2단계;
    철심의 히스테리시스 특성으로부터 얻은 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보 및 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 기준값에 해당하는 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하는 제3단계;
    상기 자속과 상기 제3단계에서 선택된 자속-자화 전류 관계 정보로부터, 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하는 제4단계;
    상기 2차 전압과 상기 제3단계에서 선택된 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 2차 전압에 대한 철손 전류 값을 구하는 제5단계;
    상기 자화 전류 및 철손 전류 값으로부터 여자 전류를 계산하고, 상기 여자 전류 및 2차 전류 값으로부터 보상 전류를 계산하는 제6단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
  2. 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법으로서,
    소정 시간 간격으로 2차 전류를 측정하고, 상기 2차 전류 값으로부터 2차 전압을 계산하는 제1단계;
    상기 2차 전압으로부터 자속을 계산하고, 계산된 자속으로부터 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하기 위한 기준값을 계산하는 제2단계;
    기 저장된 기준값의 존재 여부를 판단하는 제3단계;
    상기 제3단계의 판단 결과 기 저장된 기준값이 존재하는 경우, 상기 제2단계에서 계산된 기준값과 기 저장된 기준값과의 차이가 소정 오차 범위 내인지를 판단하는 제4단계;
    상기 제4단계의 판단 결과, 상기 차이가 소정 오차 범위 내인 경우, 상기 자속과 기 저장된 자속-자화 전류 관계 정보로부터, 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하는 제5단계;
    상기 2차 전압과 기 저장된 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 2차 전압에 대한 철손 전류 값을 구하는 제6단계;
    상기 자화 전류 및 철손 전류 값으로부터 여자 전류를 계산하고, 상기 여자 전류 및 2차 전류 값으로부터 보상 전류를 계산하는 제7단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3단계의 판단 결과 기 저장된 기준값이 존재하지 않거나, 제4단계의 판단 결과 상기 차이가 소정 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 제5단계는 상기 자속에 대한 자화 전류 값을 구하기 이전에,
    상기 기준값을 저장하는 제5-1단계;
    철심의 히스테리시스 특성으로부터 얻은 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보 및 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보로부터, 상기 제2단계에서 계산된 기준값에 해당하는 자속-자화 전류 관계 정보 및 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 선택하여 저장하는 제5-2단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 이용한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준값은, 상기 제2단계에서 계산된 자속의 한 주기의 최대값 또는 평균값인 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 철심의 히스테리시스 특성으로부터 복수 개의 자속-자화 전류 관계 정보를 얻는 과정은,
    측정한 하나의 자속-여자 전류 곡선에서, 임의의 한 점 및 상기 점과 자속의 크기는 같으나 여자 전류의 크기만 서로 다른 점을 각각 선택하는 제1단계;
    상기 제1단계에서 선택된 2개의 점을 연결하는 직선상의 중점을 계산하는 제2단계;
    상기 제1단계 및 제2단계를 상기 자속-여자 전류 곡선상의 모든 점에 대하여 수행하고, 계산된 중점들을 연결하여 자속-자화전류 곡선을 얻는 제3단계;
    측정한 다른 자속-여자 전류 곡선에 대하여 상기 과정들을 반복하여 복수 개의 자속-자화전류 곡선을 얻는 제4단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 철심의 히스테리시스 특성으로부터 복수 개의 2차 전압-철손 전류 관계 정보를 얻는 과정은,
    상기 자속-여자 전류 곡선에서 구한 여자 전류 및 상기 자속-자화 전류 곡선에서 구한 자화 전류로부터 철손 전류를 계산하는 제1단계;
    상기 철손 전류 및 2차 전압을 이용하여 2차 전압-철손 전류 곡선을 얻는 제2단계;
    다른 자속-여자 전류 곡선 및 자속-자화전류 곡선에 대하여 상기 과정들을 반복하여 복수 개의 2차 전압-철손 전류 곡선을 얻는 제3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 철심의 히스테리시스 특성을 고려한 측정용 변류기 오차 보상 방법.
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