KR100996205B1

KR100996205B1 - 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법

Info

Publication number: KR100996205B1
Application number: KR1020080102552A
Authority: KR
Inventors: 정재갑; 김윤형
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-11-23
Also published as: KR20100043495A

Abstract

본 발명은 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커패시턴스를 정확히 알고 있는 보조 커패시터를 이용하여 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법에 관한 것이다. 이를 위해, 전류비교기를 평가하기 위한 시스템으로서, 전류비교기에 대하여 서로 병렬연결된 적어도 2개의 커패시터; 커패시터 각각에 동일한 전압을 인가하는 전압원; 및 커패시터들중 어느 하나의 커패시터와 병렬연결된 보조 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템과 이를 사용한 평가방법을 제공한다.

전류비교기, 비오차, 평가, 보정값, 불확도

Description

커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법{Evaluation system of current transformer using capacitor and evaluation method thereof}

본 발명은 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커패시턴스를 정확히 알고 있는 커패시터를 이용하여 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 비오차 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법에 관한 것이다.

전류변성기(Current Transformer: CT)는 정상사용상태에서 전류비가 권선비에 반비례하고, 방향이 적절하게 연결되어 2차전류의 위상이 1차전류의 위상에 비하여 거의 "0"인 계기용 변성기이다. 이러한 전류변성기의 비오차와 위상오차는 정격 주파수에서 2차부담이 정격부담의 범위 안에 있을 때, 일정한 수치를 초과할 수 없도록 규정되어 있다.

전류변성기는 오차등급에 따라 0.1급에서 3.0급의 5개 등급으로 나뉘어, 등급에 따라 허용되는 비오차는 ±0.1%~±3%로 규정되어 있다. 전류변성기를 생산하는 중전기기 업체나 교정시험기관에서는 전류변성기의 비교측정시스템을 구축하여 전류변성기의 비오차와 위상오차를 측정한다. 이러한 전류변성기의 비교측정시스템은 표준 전류변성기와 피측정 전류변성기의 2차 전류를 비교함으로써 구동되는데, 이러한 측정값은 전류비교기의 성능에 영향을 받게 된다.

피측정 전류변성기의 오차를 정확하게 측정하기 위해서는 전류비교기의 성능이 정확하게 평가되어야 할 필요가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요에 의하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전류비교기의 비오차 정확도를 정확하게 평가할 수 있는 전류변성기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 평가과정이 간단하고 용이하며, 산업현장에서 쉽게 적용할 수 있어 상시 평가가 가능한 전류변성기 평가용시스템 및 이를 사용한 평가방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 전류비교기를 평가하기 위한 시스템으로서,

전류비교기에 대하여 서로 병렬연결된 적어도 2개의 커패시터;

커패시터 각각에 동일한 전압을 인가하는 전압원; 및

커패시터들중 어느 하나의 커패시터와 병렬연결된 보조 커패시터를 포함하여 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템에 의하여 달성될 수 있다.

이 경우, 보조 커패시터는 가변적인 것을 사용함이 바람직하다.

그리고, 보조 커패시터는 상기 전류비교기 비오차가 -10% ~ +10%의 범위에 속하도록 소정의 비오차를 인가할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로서, 전류비교기에 대하여 서로 병렬연결된 적어도 2개의 커패시터와; 커패시터 각각에 동일한 전압을 인가하 는 전압원; 및 커패시터들중 어느 하나의 커패시터와 병렬연결된 보조 커패시터를 포함하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템을 사용한 전류비교기를 평가하는 방법으로서,

보조 커패시터를 이용하여 전류비교기에 대하여 소정의 비오차를 발생시키는 단계;

전류비교기의 비오차를 측정하는 단계; 및

전류비교기의 비오차의 이론값과 측정값을 비교하여 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 단계;를 포함하여,

전류비교기를 평가하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법에 의하여 달성가능하다.

이 경우, 비오차 측정단계는, 전류비교기의 비오차의 음(-)의 영역 또는 전류비교기의 비오차의 양(-)의 영역에 대하여 이루어질 수 있다.

그리고, 비오차의 정확도를 평가하는 단계는, 비오차의 이론값과 비오차의 측정값의 차이인 보정값의 절대값을 평가하는 방법, 측정값의 상대오차를 평가하는 방법 또는 보정값의 절대값을 평가하는 방법에 의할 수 있다.

또한, 보조 커패시터는 가변적인 것으로, 보조커패시터의 값을 변화시키면서 비오차 발생단계, 비오차 측정단계 및 정확도 평가단계를 반복실시할 수 있다.

그리고, 전류비교기 비오차의 정확도에 대한 불확도를 평가하는 단계:가 더 포함될 수 있다.

이 경우, 불확도는 비오차 측정시 반복되는 측정에 의한 불확도인자, 전류비 교기의 분해능의 불확도인자 및 보조 커패시터의 불확도인자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 인자에 의하여 정하여진다.

또한, 불확도 평가단계는, 전류비교기 비오차의 확장불확도를 평가하는 방법 또는 전류비교기 비오차의 상대확장불확도를 평가하는 방법에 의할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면 비교적 간단한 시스템과 평가방법이면서도 평가성능이 더욱 우수하다는 장점이 있다.

또한, 평가용시스템과 평가방법이 간단하여, 전류비교기를 사용하는 현장에서 용이하게 평가가 가능하고, 평가에 필요한 비용이 절감되는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지기능 및 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략한다.

<전류비교기 평가용시스템>

도 1은 본 발명에 따른 전류비교기 평가용시스템의 등가회로로서, 개략적인 구성도를 나타낸다. 본 발명에 따른 전류비교기 평가용시스템은 전압원(10), 적어도 2개의 커패시터(20, 30)와 보조 커패시터(40) 등을 포함한다.

전류비교기(50)에는 2개의 커패시터(20, 30)가 병렬연결되어 있으며, 전압원(10)에 의하여 2개의 커패시터(20, 30)에는 동일한 전압이 인가된다. 바람직하게 는 전압원(10)은 교류전압원으로 커패시터(20, 30) 각각에 동일한 교류전압을 인가한다. 각각의 커패시터(20, 30)에는 인덕터(61, 62)가 직렬연결되어 있을 수 있으며, 전류비교기(50)에는 2쌍의 단자(51과 52, 55와 56)가 구비되어 있어, 2쌍의 단자(51과 52, 55와 56)에 흐르는 전류를 비교함으로써 비오차를 획득하게 된다.

보조 커패시터(40)는 2개의 커패시터(20, 30)중 어느 하나와 병렬연결되어 있으며, 보조 커패시터(40)는 가변적인 것을 사용함이 바람직하다. 보조 커패시터(40)는 전류비교기(50)에 소정의 비오차를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 전류비교기(50)의 비오차가 -10%~+10%의 범위에 속하도록 인가할 수 있다.

이하에서는 설명의 편의를 도모하기 위하여 보조 커패시터(40)와 연결된 커패시터를 제2커패시터(30)라 하고, 그렇지 아니한 커패시터를 제1커패시터(20)라 한다. 그리고, 전류비교기(50)에 구비된 2쌍의 단자(51과 52, 55와 56)중 제1커패시터(20)측에 구비되는 단자를 제1단자(51)와 제2단자(52)라 하고, 제2커패시터(30)측에 구비되는 단자를 제3단자(55)와 제4단자(56)라고 한다.

<전류비교기의 비오차 평가의 이론>

이하에서는, 전류비교기 평가용시스템을 이용한 평가방법을 설명하기에 앞서, 비오차 정확도의 평가에 있어서 기초가 되는 이론을 우선 설명하기로 한다.

전류비교기(50)에서 측정되는 비오차는 다음의 [수학식 1]과 같이 정의된다. 이 때, I_X는 전류비교기(50)의 제1단자(51)로 흐르는 전류이고, I_N은 전류비교 기(50)의 제3단자(55)로 흐르는 전류이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전류비교기(50)의 제1단자(51)와 제3단자(55)에 동일한 전압(예, 교류전압)을 인가할 때, 전류비교기의 양단에 흐르는 전류(I_N, I_X)는 각각의 단자에 구비된 커패시터(20, 30)의 커패시턴스에 비례한다. [수학식 1]을 이용하여 보조 커패시터(40)가 없는 경우(즉, 보조 커패시터의 커패시턴스가 "0"인 경우)의 비오차와 보조 커패시터(40)를 제2커패시터(30)와 병렬한 경우의 비오차는 각각 다음의 [수학식 2]와 [수학식 3]과 같다. 이 때, 제1커패시터(20)의 커패시턴스는 C_X이고, 제2커패시터(30)의 커패시턴스는 C_N이며, 보조 커패시터(40)의 커패시턴스는 C_V이다.

보조 커패시터(40)가 없는 경우의 비오차(α_0-)인 [수학식 2]는 제1,2커패시터(20, 30)의 커패시턴스 비, 측정에 필요한 케이블의 선저항, 전류비교기(50)의 입력임피던스에 의한 전류비교기 평가용시스템의 자체 비오차에 해당한다.

보조 커패시터(40)가 병렬연결된 경우의 비오차(α_-)인 [수학식 3]은 보조 커패시터(40)가 없는 경우의 비오차(α_0-)와 보조 커패시터(40)에 의하여 임의로 인가되는 소정의 비오차가 더해진 비오차이다. 따라서, [수학식 2]와 [수학식 3]에 기초하여 보조 커패시터(40)가 병렬연결된 경우의 비오차(α_-)에서 보조 커패시터(40)가 없는 경우의 비오차(α_0-)를 빼면 다음의 [수학식 4]와 같은 전류비교기(50)의 비오차 평가를 위해 필요한 비오차의 이론값을 구할 수 있다.

이 때, 제1,2커패시터(20, 30)의 커패시턴스와 보조 커패시터(40)의 커패시턴스는 정확하게 알고 있어야 한다. [수학식 4]에 의한 비오차의 이론값은 비오차의 범위가 음(-)의 영역이다.

전류비교기(50)의 양(+)의 영역에 대한 비오차의 정확도를 평가하기 위하여, 도 1의 제1단자(51)와 제3단자(55)의 위치를 바꾸어 측정한다. 이 경우에도 마찬가 지의 방식으로 보조 커패시터(40)가 없는 경우(즉, 보조 커패시터의 커패시턴스가 "0"인 경우)와 보조 커패시터(40)가 병렬연결된 경우의 비오차를 구하면 각각 [수학식 5]와 [수학식 6]에 나타나 바와 같다.

이 경우도, 보조 커패시터(40)가 병렬연결된 경우의 비오차(α₊)인 [수학식 6]은 보조 커패시터(40)가 없는 경우의 비오차(α₀₊)와 보조 커패시터(40)에 의하여 임의로 인가되는 소정의 비오차가 더해진 비오차이다. 따라서, [수학식 5]와 [수학식 6]에 기초하여 보조 커패시터(40)가 병렬연결된 경우의 비오차(α₊)에서 보조 커패시터(40)가 없는 경우의 비오차(α₀₊)를 빼면 다음의 [수학식 7]과 같은 전류비교기의 비오차 평가를 위해 필요한 비오차의 이론값을 구할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 전류비교기의 비오차 평가용시스템을 사용한 평가방법은 앞서 설명한 [수학식 4]와 [수학식 7]에 따른 비오차의 이론값과 실제 측정한 비오차의 측정값을 비교함으로써, 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가할 수 있게 된다.

<전류비교기의 평가방법>

도 2는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템을 사용한 평가방법에 따른 흐름도이다.

우선, 보조 커패시터(40)를 이용하여 전류비교기(50)에 소정의 비오차를 발생시킨다(S100). 보조 커패시터(40)를 이용하여 전류비교기(50)에 발생되는 소정의 비오차는 전류비교기의 가장 높은 등급인 3등급을 고려하여 비오차 측정범위가 -10%~+10%의 범위에 속하도록 인가할 수 있다.

다음으로, 전류비교기(50)의 비오차를 측정한다(S200). 전류비교기(50)는 병렬연결된 2개의 커패시터(20, 30)에 흐르는 전류, 즉 전류비교기의 제1단자(51)와 제3단자(55)에 흐르는 전류를 비교하여 비오차를 측정한다.

이때의 측정은 비오차의 범위가 음(-)의 영역에 해당하는 값을 얻기위하여 도 1에 도시된 바와 같은 비오차 평가용시스템으로부터 비오차를 획득하고, 비오차의 범위가 양(+)의 영역에 해당하는 값을 얻기 위하여 도 1의 제1단자(51)와 제3단자(55)의 위치를 바꾸어 측정함으로써 비오차의 측정값을 획득한다.

그 다음으로, 비오차의 측정값과 비오차의 이론값을 비교하여 비오차의 정확 도를 평가한다(S300). 이때 비오차의 이론값은 앞서 설명한 바와 같은 [수학식 4]와 [수학식 7]의 식에 기초한다. [수학식 4]는 비오차의 범위가 음(-)의 영역에 해당하는 경우의 이론값이고, [수학식 7]은 비오차의 범위가 양(+)의 영역에 해당하는 경우의 이론값이다.

비오차의 정확도 평가는 비오차의 이론값과 비오차의 측정값의 차이인 보정값의 절대값을 평가할 수 있다. 또한, 측정값의 상대오차를 평가하는 방법에 의할 수도 있다. 측정값의 상대오차는 다음의 [수학식 8]에 기초한다.

또한, 비오차의 정확도 평가는 앞서 설명한 보정값의 절대값을 평가하는 방법과 상대오차를 평가하는 방법을 혼용하여 사용할 수도 있음은 물론이다.

다음으로 전류비교기(50)의 비오차 평가의 불확도를 평가함으로써(S400), 전류비교기 비오차 평가용시스템과 평가방법의 유효성을 확인할 수 있다. 전류비교기의 불확도에 영향을 주는 인자로는 반복되는 측정에 의한 불확도(u_A), 전류비교기의 분해능에 의한 불확도(u_B1)와 보조 커패시터에 의한 불확도(u_B2) 등이 있다. 따라서, 불확도를 평가하는 방법은 이러한 불확도 인자중 적어도 어느 하나를 포함하여 평가함이 바람직하다.

전류비교기 비오차의 정확도 평가의 불확도 평가는 전류비교기(50)의 확장불 확도를 평가하거나, 전류비교기(50)의 상대확장불확도를 평가하는 방법 등으로 가능하다. 먼저 확장불확도에 대하여 설명하면 다음과 같다. 앞서 언급한 불확도 인자(u_A, u_B1, u_B2등)의 요인별 불확도에 기초하여 합성 표준 불확도(u_C)를 구한다. 합성 표준 불확도(u_C)와 포함인자를 곱하면 확장불확도(U)를 얻을 수 있다. 포함인자가 2인 경우 확장불확도(U)는 다음의 [수학식 9]와 같다.

다음으로, 상대확장불확도를 설명하면 다음과 같다. 상대 확장불확도는 명목비오차에 대한 확장불확도의 비로 다음의 [수학식 10]과 같다.

상술한 바와 같은 비오차의 정확도를 평가하는 방법은 보조 커패시터(40)의 커패시턴스를 변화시키면서 반복적으로 실시함으로써, 전류비교기 비오차의 정확도를 다양한 범위에서 평가함이 바람직하다.

<실시예>

(비오차의 정확도 평가)

이하에서는 본 발명에 따른 전류비교기의 비오차의 평가방법에 따른 실시예 를 살펴본다. 본 실시예에서는 -20%~+20% 의 범위에 해당하는 비오차를 측정할 수 있는 전류비교기(50)를 이용하였고, 비오차의 평가범위는 상용되는 전류비교기(50)의 등급중 가장 높은 등급인 3등급을 고려하여 비오차의 측정범위중 -10%~+10%를 평가하였다.

전압원(10)은 California사의 1251RP를 이용하여 동일한 전압을 인가하였으며, 2개의 커패시터(20, 30), 즉 제1커패시터(20)와 제2커패시터(30)는 커패시턴스를 정확하게 아는 정격 10㎌의 동일한 커패시터를 사용하였다.

보조 커패시터(40)를 이용하여 전류비교기(50)에 소정의 비오차를 발생시킨 후(S100), 전류비교기(50)의 비오차를 측정하였다(S200). 가변적인 보조 커패시터(40)를 사용하여 보조 커패시터(40)의 커패시턴스를 변화시키면서 측정하였으며, 보조 커패시터(40)의 커패시턴스는 다음의 [표 1]에 나타난 바와 같다.

보조 커패시터 (Cv)(nF)	보조 커패시턴스에 의한 비오차(%)		보정값 (C=A-B)(%)	측정값의 상대오차(D)(%)
보조 커패시터 (Cv)(nF)	이론값(A)	측정값(B)	보정값 (C=A-B)(%)	측정값의 상대오차(D)(%)
1000.050	-9.1594	-9.1560	-0.0034	-0.04
499.932	-4.7989	-4.7993	0.0004	0.01
300.109	-2.9372	-2.9327	-0.0045	-0.15
199.941	-1.9762	-1.9760	-0.0002	-0.01
99.989	-0.9982	-0.9987	0.0005	0.05
9.9999	-0.1007	-0.1003	-0.0004	-0.40
1.0000	-0.0101	-0.0100	0.0000	-0.49

[표 1]의 경우는, 전류비교기(50)의 비오차는 음(-)의 영역에 해당하는 것으로서, [수학식 4]에 기초하여 비오차의 이론값(A)과 측정값(B)을 나타내었다. 비오차의 이론값(A)과 비오차의 측정값(B)의 차이에 해당하는 보정값(C)과 측정값의 상대오차(D)도 획득하였다(S300).

전류비교기(50)의 제1단자(51)와 제3단자(55)의 위치를 바꾸어 동일한 방식으로 평가를 수행하여, [표 2]에 나타난 바와 같은 전류비교기(50)의 비오차가 양(+)의 영역에 해당하는 경우에 대한 비오차의 이론값(A), 측정값(B), 보정값(C) 및 상대오차(D)를 획득하였다. 이때 비오차의 이론값(A)과 측정값(B)은 [수학식 7]에 기초한 것이다.

보조 커패시터 (Cv)(nF)	보조 커패시턴스에 의한 비오차(%)		보정값 (C=A-B)(%)	측정값의 상대오차(D)(%)
보조 커패시터 (Cv)(nF)	이론값(A)	측정값(B)	보정값 (C=A-B)(%)	측정값의 상대오차(D)(%)
1.0000	0.0101	0.0102	-0.0001	0.60
9.9999	0.1011	0.1012	-0.0001	0.14
99.989	1.0105	1.0115	-0.0010	0.10
199.941	2.0207	2.0242	-0.0035	0.17
300.109	3.0330	3.0375	-0.0045	0.15
499.932	5.0525	5.0542	-0.0017	0.03
1000.050	10.1069	10.1109	-0.0039	0.04

[표 1]과 [표 2]에 나타난 바와 같이, 전류비교기(50)에서 측정되는 비오차에 대한 보정값(C)은 비오차의 음(-)의 영역에서는 -0.0045%~+0.0005%이고, 비오차의 양(+)의 영역에서는 -0.0045%~-0.0001%이다. 또한, 상대오차(D)의 경우 비오차의 음(-)의 영역에서는 -0.4892%~+0.0088%이고, 비오차의 양(+)의 영역에서는 0.0332%~0.5952%이다. 도 3은 전류비교기의 -10%~+10%까지의 비오차 측정범위에 따른 이론값(A)과 측정값(B)을 나타낸 것이며, 도 4는 보정값(C)을 나타낸 것이다.

본 실시예에서 사용한 전류비교기(50)의 제조사에서 제공하는 보정값의 사양은 0.2%이하의 낮은 범위의 비오차에 대하여는 10ppm인 절대값이고, 0.2%이상에서는 측정값의 0.5%인 상대값으로 주어진다. 따라서, 본 발명인 평가방법에 따른 결과를 제조사에서 제공하는 사양과 비교하기 위하여 0.2%이하에서는 절대값인 보정값을 취하였고, 0.2%이상에서는 상대값인 측정값의 상대오차를 취하여 비교하였다. 이를 정리하면 다음의 [표 3]과 같다.

비오차 범위(%)	제조사가 제공한 사양	본 발명에 따른 평가결과
0~±0.2	±10ppm	±4ppm
±0.2~±20	(전류비교기측정값)×(±)0.5%	(전류비교기측정값)×(±)0.17%

[표 3]에 나타난 바와 같이 보조 커패시터(40)를 이용하여 전류비교기(50)의 비오차를 평가한 결과 0.2%이하에서는 보정값이 최대 4ppm의 절대값이고, 0.2%이상에서는 측정값의 상대오차가 0.17%로 제조사에서 제공한 사양보다 전류비교기(50)의 평가가 정확함을 알 수 있다.

(불확도 평가)

다음으로, [표 1]와 [표 2]에 나타난 바와 같은 결과에 기초하여, 전류비교기 비오차 정확도의 불확도를 평가하였다(S400). 불확도 인자는 앞서 언급한 바와 같이, 반복측정에 의한 불확도, 전류비교기의 분해능에 따른 불확도와 보조 커패시터의 불확도가 있으며, 그 중 반복측정에 의한 불확도는 본 실시예에서 3회 반복측정한 경우에 해당한다. [표 4]는 전류비교기의 비오차는 음(-)의 영역에 해당하는 [표 1]의 결과에 대한 불확도의 평가결과이고, [표 5]는 전류비교기의 비오차는 양(+)의 영역에 해당하는 [표 2]의 결과에 대한 불확도의 평가결과이다.

명목 비오차 (%)	불확도 요인			합성 표준 불확도(u_C) (%)	확장불확도(U) (%)	상대확장불확도(U_R) (%)
명목 비오차 (%)	반복측정 (u_A) (%)	전류비교기 분해능(u_B1)(%)	보조커패시터(u_B1)(%)	합성 표준 불확도(u_C) (%)	확장불확도(U) (%)	상대확장불확도(U_R) (%)
10.1069	0.0050	0.0029	0.0012	0.0059	0.0119	0.12
5.0525	0.0017	0.0029	0.0005	0.0034	0.0068	0.13
3.0330	0.0017	0.0029	0.0003	0.0033	0.0067	0.22
2.0207	0.0017	0.0029	0.0002	0.0034	0.0067	0.33
1.0105	0.0009	0.0003	0.0001	0.0009	0.0018	0.18
0.1011	0.0002	0.0003	0.0000	0.0004	0.0007	0.69
0.0101	0.0000	0.0000	0.0000	0.0000	0.0001	0.87

명목 비오차 (%)	불확도 요인			합성 표준 불확도(u_C) (%)	확장불확도(U) (%)	상대확장불확도(U_R) (%)
명목 비오차 (%)	반복측정 (u_A) (%)	전류비교기 분해능(u_B1)(%)	보조커패시터(u_B1)(%)	합성 표준 불확도(u_C) (%)	확장불확도(U) (%)	상대확장불확도(U_R) (%)
-0.0101	0.0001	0.0000	0.0000	0.0001	0.0002	1.85
-0.1007	0.0002	0.0003	0.0000	0.0004	0.0008	0.75
-0.9982	0.0002	0.0003	-0.0001	0.0004	0.0008	0.08
-1.9762	0.0016	0.0029	-0.0002	0.0033	0.0066	0.34
-2.9372	0.0017	0.0029	-0.0003	0.0034	0.0068	0.23
-4.7989	0.0031	0.0029	-0.0005	0.0043	0.0086	0.18
-9.1594	0.0046	0.0029	-0.0011	0.0056	0.0111	0.12

[표 4]와 [표 5]에 나타나 바와 같이, 불확도 평가 결과 0.2%이하에서는 확장불확도(U)가 0.0001~0.0008%이고, 0.2%이상에서는 상대확장불확도(U_R)가 0.0771~0.3353%로 나타났다.

<본 발명의 유효성 검증>

본 발명에 따른 전류비교기의 비오차 평가용시스템과 평가방법의 유효성을 검증하였다. 유효성 검증을 위해 광범위 비오차를 갖는 전류변성기(WRE CT: Wide Ratio Error Current Transfer)를 사용하여 앞서 실시예에서 사용한 전류비교기(50)와 동일한 비교기에 대한 비오차를 평가하였다. 도 4 및 도 5의 그래프는 본 발명에 따른 평가결과(그래프 상에서 (가)의 경우)와 광범위 비오차를 갖는 전류변성기를 사용한 경우의 평가결과(그래프 상에서 (나)의 경우)를 비교한 그래프로서, 전류비교기의 비오차의 보정값과 확장불확도를 비교하여 나타내었다.

도 4는 명목비오차에 따른 보정값을 나타낸 것으로, 도 5는 도 4의 Z부분을 확대하여 나타낸 그래프이다. 도 4 및 도 5에 도시된 바를 통하여, 보조 커패시터(40)를 사용하여 전류비교기(50)의 비오차를 평가하는 본 발명은 모든범위의 비오차 범위(10%~+10%)에 대하여 확장불확도의 범위내에서 일치하고 있음을 확인할 수 있다.

<변형예>

본 발명의 또다른 실시예로서, 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템에 구비된 커패시터는 적어도 2개 포함되며, 제1커패시터 또는 제2커패시터의 커패시턴스를 조절하기 위하여 또 다른 커패시터가 더 부가될 수도 있다. 또한 본 발명에 따른 전류비교기 평가용시스템은 도 1에 도시된 바와 같은 구성과 이와 등가의 회로구성도 포함함은 물론이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템의 등가회로도로서 개략적인 구성을 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법에 따른 흐름도,

도 3은 비오차 측정값에 따른 비오차의 이론값, 측정값과 보정값을 나타낸 그래프,

도 4는 본 발명에 따른 평가결과와 광범위 비오차를 갖는 전류변성기를 사용한 경우의 평가결과를 비교한 그래프로서, 명목비오차에 따른 보정값과 확장불확도를 나타낸 그래프,

도 5는 도 4의 Z영역을 확대한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 전압원

20: 제1커패시터

30: 제2커패시터

40: 보조 커패시터

50: 전류비교기

51: 제1단자

52: 제2단자

55: 제3단자

56: 제4단자

61, 62: 인덕터

Claims

전류비교기를 평가하기 위한 시스템으로서,

상기 전류비교기에 대하여 서로 병렬연결된 적어도 2개의 커패시터;

상기 커패시터 각각에 동일한 전압을 인가하는 전압원; 및

상기 커패시터들중 어느 하나의 커패시터와 병렬연결된 보조 커패시터를 포함하여 상기 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 커패시터는 가변적인 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 보조 커패시터는 상기 전류비교기 비오차가 -10% ~ +10%의 범위에 속하도록 소정의 비오차를 인가하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템.
전류비교기에 대하여 서로 병렬연결된 적어도 2개의 커패시터와; 상기 커패시터 각각에 동일한 전압을 인가하는 전압원; 및 상기 커패시터들중 어느 하나의 커패시터와 병렬연결된 보조 커패시터를 포함하는 커패시터를 이용한 전류비교기 평가용시스템을 사용한 전류비교기를 평가하는 방법으로서,

상기 보조 커패시터를 이용하여 상기 전류비교기에 대하여 소정의 비오차를 발생시키는 단계;

상기 전류비교기의 비오차를 측정하는 단계; 및

상기 전류비교기의 비오차의 이론값과 상기 측정값을 비교하여 상기 전류비교기의 비오차의 정확도를 평가하는 단계;를 포함하여,

상기 전류비교기를 평가하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 4 항에 있어서,

상기 비오차 측정단계는,

상기 전류비교기의 비오차의 음(-)의 영역 또는 전류비교기의 비오차의 양(-)의 영역에 대하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 4 항에 있어서,

상기 비오차의 정확도를 평가하는 단계는,

상기 비오차의 이론값과 상기 비오차의 측정값의 차이인 보정값의 절대값을 평가하는 방법, 측정값의 상대오차를 평가하는 방법 또는 상기 보정값의 절대값을 평가하는 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 4 항에 있어서,

상기 보조 커패시터는 가변적인 것으로,

상기 보조커패시터의 값을 변화시키면서 상기 비오차 발생단계, 상기 비오차 측정단계 및 상기 정확도 평가단계를 반복실시하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 전류비교기 비오차의 정확도에 대한 불확도를 평가하는 단계:가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 8 항에 있어서,

상기 불확도는 상기 비오차 측정시 반복되는 측정에 의한 불확도인자, 상기 전류비교기의 분해능의 불확도인자 및 상기 보조 커패시터의 불확도인자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 인자에 의하여 정해지는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.
제 8 항에 있어서,

상기 불확도 평가단계는,

상기 전류비교기 비오차의 확장불확도를 평가하는 방법 또는 상기 전류비교기 비오차의 상대확장불확도를 평가하는 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 커패시터를 이용한 전류비교기의 평가방법.