KR101013125B1 - 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법 - Google Patents

온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전류측정 센서는 전력선의 일측면에 설치되어 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 온도측정 센서, 전력선의 타측면에 설치되어 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 진동측정 센서 및 감지된 온도 값과 진동 값에 따라 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 산출하여 이를 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 제어부를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 전류측정 방법은 전력선의 일측면에 설치된 온도측정 센서를 통해 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 단계, 전력선의 타측면에 설치된 진동측정 센서를 통해 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 단계 및 감지된 온도 값과 진동 값에 따라 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 산출하여 이를 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 단계를 포함한다. 이를 통해, 본 발명은 장치의 설치 과정을 단순화하고, 이로 인한 제조 및 그 설치 비용을 절감할 수 있다.
전력선, 전류측정 센서, 온도측정 센서, 진동측정 센서, 전류

Description

온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법{current measurement sensor using temperature and oscillation and method thereof}
본 발명은 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서(current measurement sensor) 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전류측정 센서는 전력선에 흐르는 전류를 감지할 수 있는 센서를 의미하는데, 대표적으로 홀 센서 및 CT(Current Transformer) 센서 등이 있다. 이러한 전류측정 센서는 최근 유망시장으로 떠오르고 있는 태양광, 하이브리드카 인버터, 전기차, 엘리베이터 등의 전기산업 전분야에 걸쳐서 적용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
특히, 이들 중 널리 이용되는 CT 센서는 크게 전류를 측정하기 위하여 전력선을 둘러싸고 있는 형태이고, 그 내부에는 코일이 감겨 있어 전력선에 전류가 흐르면 코일에 2차측 전류가 유도되기 때문에 이 값을 측정하여 전력선에 흐르는 전류 값을 산출할 수 있게 된다.
그러나 이러한 CT 센서는 노이즈(noise)에 약하다는 결점이 있고, 저항을 삽입하여 전류를 측정하는 경우에는 높은 전류와 낮은 전류를 전기적으로 분리시키는 데 어려움이 많으며, 코어의 권선을 이용하여 전류를 측정하는 경우에도 전류를 측정하기 위해서는 반드시 측정하고자 하는 전력선을 둘러싸야 하는 설치상의 불편함 등이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력선의 측면에 대응되도록 설치된 온도측정 센서와 진동측정 센서를 이용하여 측정된 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정함으로써, 장치의 설치 과정을 단순화할 수 있도록 하는 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 전력선의 동일한 영역에서 서로 마주보도록 대응하는 온도측정 센서와 진동측정 센서를 각각 구비하는 장치 즉, 전류 측정 장치의 설치 과정이 단순화되기 때문에, 이로 인한 제조 및 그 설치 비용을 절감할 수 있도록 하는 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 한 측면에 따른 전류측정 센서는 전력선의 일측면에 설치되어 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 온도측정 센서, 상기 전력선의 타측면에 설치되어 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 진동측정 센서 및 감지된 상기 온도 값과 상기 진동 값에 따라 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값을 산출하여 이를 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값을 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정할 수 있다.
이때, 상기 온도측정 센서와 상기 진동측정 센서는 상기 전력선을 기준으로 서로 마주보도록 대응되어 상기 전력선의 측면에 각각 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 한 측면에 따른 전류측정 방법은 전력선의 일측면에 설치된 온도측정 센서를 통해 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 단계, 상기 전력선의 타측면에 설치된 진동측정 센서를 통해 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 단계 및 감지된 상기 온도 값과 상기 진동 값에 따라 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값을 산출하여 이를 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전류 값을 산출하는 단계는 산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값을 기반으로 상기 전류 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서(current measuring sensor) 및 그 방법을 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 새로운 형태의 전류측정 센서를 제안한다. 즉, 본 발명에 따른 전류측정 센서는 전선, 전원선 또는 전력선의 측면에 대응되도록 설치된 온도측정 센서와 진동측정 센서를 이용하여 측정된 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개략적인 전류측정 센서의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전류측정 센서는 온도측정 센서(110), 진동측정 센서(120), 수집부(130), 제어부(140) 및 메모리(150) 등을 포함할 수 있다.
온도측정 센서(110)는 전력선의 일측면에 설치되어 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 일정 시간 동안 감지할 수 있고, 진동측정 센서(120) 또한 전력선의 타측면에 설치되어 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 일정 시간 동안 감지할 수 있다.
이때, 온도측정 센서(110)와 진동 측정 센서(120)는 모두 전력선의 동일한 영역에 흐르는 전류에 대한 온도 값과 진동 값을 감지할 수 있도록 설치될 수 있다.
수집부(130)는 감지된 온도 값과 진동 값을 수집할 수 있는데, 제어부(140)의 제어 신호에 따라 이를 일정 시간 동안 일정 간격으로 주기적으로 수집할 수 있다. 또한, 수집부(130)는 온도 값과 진동 값 중 적어도 하나를 수집할 수도 있다.
제어부(140)는 수집된 온도 값과 진동 값에 따라 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 산출하고 그 산출된 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 기반으로 전류 값을 결정할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 메모리(150)에 저장된 정보 즉, 온도의 변화 값과 진동의 변화 값에 따라 기 설정된 전류 값을 기반으로 전류 값을 결정할 수 있다.
이때, 제어부(140)는 산출된 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 온도의 변화 값과 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값을 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정할 수도 있다.
물론, 이때에도 메모리(150)에는 온도의 변화 값과 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값에 따라 전류 값이 기 설정될 수 있다. 이러한 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 이용하여 전류 값을 결정하는 원리를 간략히 설명하면 다음과 같다.
모든 도체에는 저항이 있으며 저항에 전류가 흐르면 다음의 [수학식 1]에 의해 열로 변환됩니다.
[수학식 1]
W = I2R
여기서, W는 소비전력을 의미하고, I는 전류를 의미하며, R은 저항을 의미할 수 있다.
따라서 전류가 흐르지 않을 때 도체와 주위 온도사이의 온도 차이는 0도이지만, 전류가 흐르면 위의 [수학식 1]에 의해 에너지는 열로 변환되어 도체의 온도가 상승할 수 있다. 여기에 좀 더 정확성을 높이고자 진동 변화를 추가할 수 있다.
즉, 전류가 흐르는 도체의 고유저항이 다르고 또 사용하는 주위의 온도가 다르므로 전력선과 사용하는 장소에 따라 같은 전류가 흘러도 상승하는 온도가 다를 수 있다. 여기에 사용하는 기기에 코일이 있는 경우 60Hz 교류가 흐르면 전류의 흐름의 방향이 1초에 60번 바뀌므로 코일이 많이 감겨있을 경우 전류의 흐름을 방 해하며 미세한 진동이 발생할 수 있다. 따라서 이때 전류가 흐르지 않을 때의 진동을 측정하고 전류가 흐를 때의 진동을 측정하여 상대적인 값을 구하면 상승된 온도 차이와 진동 변화를 고려하여 보다 정확한 전류의 흐름 양 즉, 전류 값을 결정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 전력선의 측면에 대응되도록 설치된 온도측정 센서와 진동측정 센서를 이용하여 측정된 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 기반으로 전력선에 흐르는 전류 값을 결정함으로써, 장치의 설치 과정을 단순화할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 온도측정/진동측정 센서의 설치 형태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 온도측정 센서(210)와 진동측정 센서(230)는 전력선(220)을 기준으로 서로 마주보도록 대응되어 전력선(220)의 측면에 각각 설치되는 것을 알 수 있다. 즉, 온도측정 센서(210)와 진동측정 센서(230)는 전력선(220)의 동일한 영역에서 흐르는 전류에 대한 온도의 변화 값과 진동의 변화 값을 감지할 수 있도록 설치될 수 있다.
예컨대, 전력선의 동일한 영역에서 흐르는 전류를 감지할 수 있도록 온도측정 센서가 상측면에 설치되면 이에 대응하여 진동측정 센서가 하측면에 설치되거나 온도측정 센서가 좌측면에 설치되면 이에 대응하여 진동측정 센서가 우측면에 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 전력선의 동일한 영역에서 서로 마주보도록 대응하는 온도측정 센서와 진동측정 센서를 각각 구비하는 장치 즉, 전류 측정 장치의 설치 과정이 단순화되기 때문에, 이로 인한 제조 및 그 설치 비용을 절감할 수 있다.
본 명세서에서 개시된 장치에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명에 의한, 온도와 진동을 이용한 전류측정 센서 및 그 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단 되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개략적인 전류측정 센서의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 온도측정/진동측정 센서의 설치 형태를 설명하기 위한 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 온도측정 센서
120: 진동측정 센서
130: 수집부
140: 제어부
150: 메모리

Claims (5)

  1. 전력선의 일측면에 설치되어 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 온도측정 센서;
    상기 전력선의 타측면에 설치되어 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 진동측정 센서; 및
    감지된 상기 온도 값과 상기 진동 값에 따라 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값을 산출하고 산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 및 메모리에 저장된 정보를 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 제어부
    를 포함하고, 상기 메모리에 저장된 정보는 온도의 변화 값과 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값에 따라 기 설정된 전류 값을 나타내는 전류측정 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값을 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 전류측정 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 온도측정 센서와 상기 진동측정 센서는 상기 전력선을 기준으로 서로 마주보도록 대응되어 상기 전력선의 측면에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 전 류측정 센서.
  4. 전력선의 일측면에 설치된 온도측정 센서를 통해 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 온도 값을 감지하는 단계;
    상기 전력선의 타측면에 설치된 진동측정 센서를 통해 상기 전력선에 흐르는 전류에 대한 진동 값을 감지하는 단계; 및
    감지된 상기 온도 값과 상기 진동 값에 따라 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값을 산출하고 산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 및 메모리에 저장된 정보를 기반으로 상기 전력선에 흐르는 전류 값을 결정하는 단계
    를 포함하고, 상기 메모리에 저장된 정보는 온도의 변화 값과 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값에 따라 기 설정된 전류 값을 나타내는 전류측정 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 전류 값을 결정하는 단계는,
    산출된 상기 온도의 변화 값과 상기 진동의 변화 값 중 적어도 하나의 변화 값을 기반으로 상기 전류 값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류측정 방법.
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