KR101172742B1 - 전력량계의 오차 보상방법 - Google Patents

전력량계의 오차 보상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력량 오차 보상방법에 관한 것으로서, 전류, 전압의 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차 보정을 위한 -Φ를 구하는 과정에서 전력량계의 계측값 평균을 사용하여 새로운 Gain_I, Gain_V, -Φ를 연산하도록 개선함으로써, 보다 정확한 최종의 Gain_I, Gain_V, -Φ이 구해질 수 있도록 하고, 이를 실제 계측시 전력량계의 계측 오차 보상에 적용하도록 하여 전력량계의 계측 정확도를 향상시키는 전력량계의 오차 보상방법에 관한 것이다.
전력량계, 오차, 보상방법, 평균값, 스윙, 정확도 향상

Description

전력량계의 오차 보상방법{ERROR COMPENSATION METHOD FOR WATT-HOUR METER}
본 발명은 전력량계의 오차 보상방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전류, 전압의 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차 보정을 위한 -Φ를 구하는 과정에서 전력량계에서 반복 계측된 계측값의 평균을 사용하여 새로운 Gain_I, Gain_V, -Φ를 연산하도록 개선함으로써, 보다 정확한 최종의 Gain_I, Gain_V, -Φ이 구해질 수 있도록 하고, 이를 실제 계측 시 전력량계의 계측 오차 보상에 적용하도록 하여 전력량계의 계측 정확도를 향상시키는 전력량계의 오차 보상방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 전력량계에서는 센서를 통해 측정된 전압, 전류 데이터와 위상차(전류신호 및 전압신호의 위상차)를 사용하여 전력을 계산하고, 이것을 실시간으로 적산하여 전력량을 표시한다. 전력량은 전력과 시간의 곱으로 계산할 수 있으며, 전력량의 단위로는 전력의 단위인 와트(W) 또는 킬로와트(kW)에 사용한 시간(h)을 곱하여 와트시(Wh) 또는 킬로와트시(kWh)를 주로 사용한다.
산업계에서 널리 쓰이고 있는 전자식 디지털 전력량계는 다양한 전기전자 소 자들로 구성되어 전압 및 전류의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고 디지털 데이터를 이용하여 전력을 계산한 뒤 시간 흐름에 따른 전력 변화를 누적하여 전력량을 계량한다.
전력 W는 다음의 식과 같이 여러 형태로 정의될 수 있다.
Figure 112009064284210-pat00001
여기서, V는 전압신호, I는 전류신호이고, T는 전압, 전류 신호의 주기이다. Vp와 Ip는 전압신호와 전류신호의 피크 값이고, θ는 전류와 전압의 위상차이다.
VS와 IS는 전압과 전류 신호를 샘플링한 디지털 전압, 전류 신호이고, N은 주기 T 동안 샘플링한 개수이다.
실제 전력량계에서는 전압 신호와 전류 신호를 샘플링하여 이 샘플링 값을 곱한 뒤 적산하여 전력량을 계산해낸다.
그리고, 전압(V)과 전류(I)는 피크 전압(Vp), 피크 전류(Ip)를 사용하여 다음의 식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112009064284210-pat00002
여기서, ω=2πf(예, f=60Hz)이고, θ는 전류와 전압의 위상차이다.
첨부한 도 1은 전류(I)를 나타낸 도면이다.
한편, 전력량계에서는 전력량을 계산함에 있어서 여러 이유에 의해 반드시 계측 오차가 발생하며, 이러한 계측 오차가 일정 범위를 벗어나면 계산값(표시값)의 정확도가 극감되어 계측장치로서의 가치가 소실될 수 있다.
통상의 전력량계에서 이러한 계측 오차는 센서 사용에 따른 오차, 샘플링에서 기인하는 문제(실제 주기와 연산 주기가 다름) 등으로 인해 발생한다.
따라서, 전력량계에서 정확한 전력량 계산이 이루어지도록 하기 위해서는 계산에 필요한 전압(V), 전류(I), 위상차(θ) 등의 측정값에 대해 적절한 보정을 해준 뒤 사용해야만 실제값과의 오차를 일정 범위 이내로 최소화할 수 있다.
통상 측정값의 보정을 위해 전압, 전류 측정값에 대한 보정계수인 이득값 Gain_V 및 Gain_I와 위상차 보정을 위한 -Φ를 사용하는데, 쉽게 설명하면 다음과 같다.
예를 들어, 센서가 가지는 오차로 인해 센서로 입력되는 실제값이
Figure 112011049485433-pat00003
라면 센서로부터 입력되는 순간에 오차가 발생(각도가 변함, 즉 위상차 변화 발생)하여 전력량계에서 측정한 값은 도 2에서와 같이
Figure 112011049485433-pat00004
가 된다.
따라서, 상기 식의 Φ 부분에 대해서는 제거가 필요하며, Ip' 부분에 대해서는 Gain_I 값을 사용하여
Figure 112011049485433-pat00005
와 같은 보정이 필요하다. 이는 전압에 대해서도 마찬가지이며,
Figure 112011049485433-pat00006
와 같은 보정이 필요하다. 여기서, Ip'와 Vp'는 센서에 의한 측정값이며, Ip와 Vp는 보정을 통해 실제값 또는 실제값에 가까운 값이 된다.
결국, 전력량계의 계측 오차를 보정함에 있어서 정확한 Gain_V, Gain_I와 -Φ를 적용하는 것이 계측 오차를 최소화할 수 있는 방법이 된다.
첨부한 도 2를 참조하여 설명하면, 실제값이 IRMS, W, VRMS 이라 할 때, 센서 오차 등에 의해 측정되는 값은 IRMS', VRMS' 값이 될 것이고, 이에 따라 정확한 값을 얻기 위해 『IRMS'/Gain_I』, 『VRMS'/Gain_V』와 같은 측정값의 보정을 하게 된다.
통상적으로 특정의 전력량계에 대해서 도 2에 나타낸 바와 같이 미리 Gain_V, Gain_I와 -Φ를 구한 뒤 이를 실제 계측 시에 적용할 수 있도록 하고 있는데, 해당 전력량계에서 사용될 보정계수를 구하는 과정에서는 전압과 전류값을 고정하고 위상차를 변화시켜 필요한 식을 만들어낸 뒤 그로부터 Gain_V, Gain_I와 -Φ를 계산하고, 이를 전력량계에 적용하여 측정값 IRMS, W, VRMS를 얻어내게 된다.
즉, 해당 전력량계에 대해 Gain_V, Gain_I와 -Φ를 구하는 과정에서, 이들 변수는 전류와 전압을 고정하고 위상차를 변화시켜 얻은 계측 순시값(전압, 전류 측정값으로부터 계산된 전력값으로 오차를 가짐)과 이미 알고 있는 기준값(고정된 전압, 전류값과 해당 위상차로부터 계산된 알고 있는 전력값)의 관계식으로부터 계산되며, 종래에는 이러한 관계식 3개, 즉 변수가 3개이므로 3개 이상의 연립방정식을 이용하여 변수인 보정계수(Gain_I, Gain_V, -Φ)를 계산하였다.
그러나, 이러한 보정계수를 구한 뒤 이를 전력량계에 적용하여 실제 계측 시에 사용하는 경우, 보정계수를 적용하므로 같은 값에 대해 오차가 발생하더라도 그 오차가 일정하게 발생하여야 하나, 종래에는 첨부한 도 3에 나타낸 바와 같이 측정값과 오차에 있어서 일정한 상태가 아닌 변동이 발생하였던 것이 사실이다. 즉, 같은 값에 대해 전력량계에서 측정시마다 측정값과 오차가 변동하여 미세한 등락을 반복하는 스윙(swing) 현상이 발생하였던 것이다.
이러한 스윙 현상은 전력 계산을 위해 측정된 전류 및 전압 데이터를 샘플링하는 간격(샘플링 레이트) 및 적분시 사용하는 주기 N의 값 등에 의해서 발생한다. 특히, 보정계수를 구하는 과정에서 특정 시점의 측정값(계측 순시값)을 이용해 3개 또는 그 이상인 5개 등의 여러 연립방정식을 세우게 되는데, 이때 대표값이 아닌 시차에 따라 상이한 계측 순시값을 가지고 오차를 계산하여 각각의 연립방정식을 세우게 되므로, 대표값을 사용하지 않음에 따른 잘못된 보정계수가 구해져 실제 계측 시에 적용될 수 있다.
이와 같이 정확한 오차값을 사용하여 보정계수를 구해야만 실제 계측 시 이를 적용하는 경우 스윙 현상을 최소화할 수 있게 된다. 결국, 좀 더 정확하고 전력량계에서 적합하게 사용할 수 있는 보정계수의 계산 방법 개선이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 전력량계의 계측값 스윙 특성을 고려하여 전류, 전압의 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차 보정을 위한 -Φ를 구하는 과정을 개선함으로써, 전력량계의 계측 정확도를 향상시킬 수 있는 오차 보상방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
a) PC에서 전류(I), 전압(V) 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차(θ) 보정을 위한 -Φ의 초기 데이터를 전송하는 단계와;
b) 전류와 전압을 고정하고 위상차를 변동시키되, 변동되는 위상차별로, 전력량계가 센서를 통해 감지되는 전압, 전류, 위상차 데이터에 대해 상기 PC에서 전송된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 적용하여 전력값과 전압을 반복 계측하고 계측된 전력값과 전압값들을 평균하여 상기 PC로 전송하는 단계와;
c) 상기 PC가 전력량계에서 위상차별로 전송된 전력 평균값과 전압 평균을 이미 알고 있는 위상차별 기준 전력값과 기준 전압을 이용하여 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하여 상기 전력량계에 전송하는 단계와;
d) 상기 b) 단계가 반복되는 단계와;
삭제
e) 상기 PC가 전력량계에서 위상차별로 전송된 전력 평균값과 전압 평균을 이미 알고 있는 위상차별 기준 전력값과 기준 전압을 비교하여 오차를 계산하고, 오차가 임계치 이하이면 상기 c) 단계에서 계산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 최종값으로 결정하는 단계와;
g) 상기 e) 단계에서 오차가 임계치를 초과하면 오차가 임계치 이하가 될 때까지 상기 c), d), e) 단계를 반복하는 단계와;
h) 최종값으로 결정된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 전력량계에 적용하여, 상기 전력량계에서 Gain_I 및 Gain_V, -Φ에 따라 오차가 보정되는 실제 계측이 이루어지는 단계;
를 포함하는 전력량계의 오차 보상방법을 제공한다.
바람직한 실시예로서, 상기 a), b), c) 단계에서, 전류와 전압을 고정하고 위상차를 4단계로 변동시켜 상기 d) 단계에서 위상차별로 전송된 평균 전력값 및 평균 전압값과 이미 알고 있는 위상차별 기준값(전력, 전압)을 비교하여 상기 PC가 4개의 전력 비교를 통해 4개의 오차 식을 도출하고, 추가로 전압 관계식을 더한 총 5개의 하기 오차 식(E1) ~ (E5)로부터 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 연산하는 것을 특징으로 한다.
삭제
E1: Wro=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wmo,a)
E2: Wr6o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm6o,a)
E3: Wr18o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm18o,a)
E4: Wr-6o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm-6o,a)
E5: V = Vm/Gain_V
여기서, Wro는 고정된 전압(V), 전류(I)와 위상차(θ)가 0일 때 기준전력으로 Wro = VIcos(0) = VI이고 Wm0,a는 전력량계가 상기 단계에서 계측한 전력으로 Wm0,a = Gain_V Gain_IVIcos(0-Φ)= Gain_V Gain_IVIcos(Φ)가 된다. 기준전력과 측정전력 사이에 오차가 발생되며 오차
Figure 112011049485433-pat00013
이 된다.
여기에 상기 Wr0, Wm0,a를 적용하면 E1 = Gain_V Gain_IVIcos(Φ)가 된다.
E1: Wro=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wmo,a)는 상기의 연산식을 미지수 3개를 포함하는 함수로 표현한 것이다.
E2, E3, E4, E5는 아래와 같다.
오차 E2는 위상차가 60일 때 발생되는 오차로
Figure 112011049485433-pat00014
으로 E2 = Gain_V Gain_I
Figure 112011049485433-pat00015
이 된다.
오차 E3는 위상차가 180일 때 발생되는 오차로
Figure 112011049485433-pat00016
으로 E3 = Gain_V Gain_I
Figure 112011049485433-pat00017
이 된다.
오차 E4는 위상차가 -60일 때 즉 300일 때 발생되는 오차로
Figure 112011049485433-pat00018
으로 E4 = Gain_V Gain_I
Figure 112011049485433-pat00019
이 된다.
마지막 오차 E5는 전압 오차로
Figure 112011049485433-pat00020
으로 E5 = Gain_V - 1이 된다.
상기의 5개 방정식으로부터 전력량계의 전압, 전류 센서로부터 발생된 오차를 보정하는 새로운 Gain_V, Gain_I, -Φ를 구할 수 있으며 각각의 위상에서 측정된 전력과 전압 오차가 임계치 내에 들어올 때 까지 상기의 a) b) c) d)과정을 반복 실행하여 전력량계에 적합한 보정계수를 산출할 수 있다.
삭제
또한 상기 b) 단계에서, 전력량계에 정해진 회수 만큼 반복해서 전력과 전압을 계측하여 평균 전력과 전압을 상기의 PC에 전송함으로서 스윙 현상을 최소화하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명에 따른 전력량계의 오차 보상방법에 의하면, 전류, 전압의 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차 보정을 위한 -Φ를 구하는 과정에서 전력량계가 반복 계측한 전력과 전압의 평균값을 사용하여 새로운 Gain_I, Gain_V, -Φ를 연산하도록 개선함으로써, 보다 정확한 최종의 Gain_I, Gain_V, -Φ를 구할 수 있고, 이를 실제 계측 시 전력량계의 계측 오차 보상에 적용하는 경우 전력량계의 계측 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 전력량계의 오차 보상방법에 관한 것으로서, 전류, 전압의 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차 보정을 위한 -Φ를 구하는 과정에서 전력량계가 반복 계측한 전력과 전압의 평균값을 사용하여 새로운 Gain_I, Gain_V, -Φ를 연산하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.
본 발명에서 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 구하기 위해서는 통상의 경우와 마찬 가지로 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하기 위한 PC와, 연산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ가 적용될 전력량계를 상호 통신 가능하도록 연결하는 것이 필요하다.
첨부한 도 4는 본 발명에서 PC와 전력량계가 상호 통신 가능하도록 연결됨을 보여주는 블록도로서, PC(10)는 전력량계(20)로부터 전송된 계측 데이터와 이미 알고 있는 기준값을 토대로 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하게 되고, 전력량계(20)는 PC(10)에서 전송되는 Gain_I 및 Gain_V, -Φ와, 센서에 의해 측정되는 전류, 전압값, 위상차를 이용하여 전력값(계측값)을 구하게 된다.
이때, 전류와 전압을 고정하고 위상차를 단계적으로 변동시켜 전력량계에서 반복 계측을 하고, 전류와 전압의 고정상태에서 변동시킨 각 위상차별로 각각 계측값(전력값)을 구하게 된다. 여기서, 전력량계는 계측값의 평균을 계산하여 계측 데이터의 평균값을 PC로 전송하며, PC에서는 위상차별로 계측된 데이터의 평균값(전력 평균값)과 위상차별 기준값(고정된 전류 및 전압과 각 위상차로부터 계산된 이미 알고 있는 값)을 이용하여 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하게 된다.
새로이 연산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ는 다시 전력량계로 전송되는데, 이후 마찬가지로 전류와 전압을 고정하고 위상차를 다시 단계적으로 변동시켜 전력량계에서 반복 계측을 하되, 이때 PC로부터 전송된 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 적용하여 각 위상차별로 계측값(전력값)을 구하게 된다. 이때, 전력량계는 이전과 마찬가지로 계측값의 평균을 계산하여 계측 데이터의 평균값을 PC로 전송하게 된다.
PC에서는 위상차별로 계측된 데이터의 평균값과 기준값을 다시 비교하여 오차율을 구한 뒤 이 오차율을 임계치와 비교하게 되는데, 여기서 오차율이 임계치 이하라면, 과정을 중지하고 이때 구해진 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 최종의 Gain_I 및 Gain_V, -Φ로 결정하게 된다.
반면, 오차율이 임계치를 초과하면, 위상차별 계측 데이터의 평균값과 기준값을 이용하여 다시 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하게 된다. 이어 새로이 연산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ가 전력량계로 전송되며, 전력량계에서는 위상차별로 계측된 평균값의 산출, 평균값 PC로 전송, 오차율 비교를 반복하여 오차율이 임계치 이하가 되면 과정을 중지하고 임계치를 초과하면 상기한 과정을 다시 반복하되, 오차율이 임계치 이하가 될 때까지 과정을 반복하게 된다.
삭제
삭제
삭제
첨부한 도 5는 상기와 같은 과정을 좀더 구체화하여 나타낸 순서도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 과정에서는 계측의 스윙 특성을 고려하여 전력량계에서 반복 측정된 계측값의 평균을 이용하였으며, 전압과 전류를 고정하고 위상차를 변동시켜 계측을 한 뒤 각 위상차별로 전력량계에서 반복하여 계측한 전압 및 전력 계측값의 평균값과 PC가 알고 있는 전압과 위상차별 전력을 비교하여 3개의 변수, 즉 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 구하기 위한 관계식(오차 식)을 도출하고, 그 관계식으로부터 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 결정하게 된다.
일례로서, 전압과 전류를 110V, 2.5A로 고정하고 위상차를 0, 60, 180, -60으로 변동 적용하여 계측 데이터를 구할 수 있으며, 이때 각 위상차별로 구해진 계측 데이터(평균값)와 기준값으로부터 5개의 오차 식을 도출한 뒤 변수인 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 구하게 된다.
도 5를 참조하면, 우선 전압과 전류를 설정값(110V, 2.5A)으로 조정하고 위상차를 0으로 설정한 상태에서 PC가 계측 지령과 동시에 임의로 설정된 초기 Gain_I 및 Gain_V, -Φ 등 데이터를 전력량계로 전송한다(S11).
또한 PC(10)는 고정된 전압(110V)과 전류(2.5A), 위상차(θ=0)로부터 기준 전력값 Wro를 연산한다.
전력량계(20)는 PC(10)의 계측 지령에 의해 계측을 시작하며, 센서를 통해 검출된 전압, 전류, 위상차에 대해 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 적용하여 계측하여 전력값 Wmo를 계산한다. 동시에 전압 Vm도 계산한다. 본 발명에서는 전력량계(10)가 정해진 회수 만큼 반복 계측으로부터 얻어지는 전력 순시값을 평균하여 평균값(Wm0)을 산출하고 동시에 평균 전압 Vm도 계산한다(S12).
이를 다시 요청에 따라 PC(10)로 전송하게 되는데(S13,S14), 일례로 40개의 전력 순시값들을 평균하여 전력 평균값(Wmo,a:a는 평균을 의미함) 및 평균 전압 Vm도 산출하도록 할 수 있다(이상 STEP1:S11~S14)).
이와 같이 산출된 전력 평균값 Wmo,a가 PC로 전송되면, PC(10)에서는 전압과 전류를 고정하고 위상차를 60으로 변동하여 전력량계(20)에 다시 계측을 지령한다(S21).
이에 전력량계(20)는 PC(10)의 계측 지령에 의해 다시 계측을 시작하며, 위상차 0과 동일하게 위상차 60에서 얻어진 40개의 계측 순시값, 즉 40개의 전력값 Wm60을 평균하여 전력 평균값 Wm60,a 및 평균전압 Vm을 산출하고(S22), 이를 다시 PC로 전송한다(S23,S24, 이상 STEP2:S21~S24).
이후 PC(10)에서 전압과 전류를 고정하고 위상차를 180으로 변동하여 위의 과정을 반복하고(S31~S34, STEP3), 다시 위상차를 -60으로 변동하여 위의 과정을 반복한다(S41~S44, STEP4).
이렇게 위상차를 0, 60, 180, -60으로 변동시켜 얻은 계측값의 평균 데이터(전력 평균값 Wmo,a, Wm60,a, Wm180,a, Wm-60,a)와 위상차 -60의 평균전압 Vm은 PC(10)에서 변수인 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하는데 필요한 오차 식을 얻는데 사용된다. 즉, PC(10)에서 전력량계(20)로부터 전송된 4개의 평균 데이터(Wmo,a, Wm60,a, Wm180,a, Wm-60,a)와 이미 알고 있는 위상차별 기준전력값(Wro, Wr60, Wr180, Wr-60)로부터 4개의 오차 식이 도출될 수 있고, 마지막 위상차 -60일 때의 평균전압 Vm 및 적용전압 V에 의한 전압 관계식을 추가하여, 아래와 같이 총 5개의 오차 식이 도출될 수 있게 된다.
E1 : Wro=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wmo,a)
E2 : Wr6o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm6o,a)
E3 : Wr18o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm18o,a)
E4 : Wr-6o=f(Gain_I, Gain_V, -Φ, Wm-6o,a)
E5 : V = Vm/Gain_V
여기서, 기준값 Wro, Wr60, Wr180, Wr-60은 고정된 전압, 전류, 변동되는 위상차로부터 PC(10)에서 연산된 기준 전력값이며, Vm은 측정값이다.
상기와 같은 5개의 오차 식으로부터 오차 Ey(y=1,2,3,4,5)가 임계치를 만족하지 못하면 변수 3개, 즉 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ의 값을 구할 수 있으며(S51, STEP5), 이렇게 새로이 구해진 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 이용하여 앞의 과정(STEP1~STEP5)을 반복한다.
즉, PC(10)가 계측 지령과 함께 새로이 연산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 전송하고, 전력량계(20)에서는 전송된 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ 값을 계측에 적용하고 상기와 같이 위상차를 4번 변동시켜 새로이 계측값을 얻어내며, 전력량계(20)에서 각 위상차별로 전력 평균값(Wmo,a, Wm60,a, Wm180,a, Wm-60,a)과 평균전압 Vm을 전송하면 PC(10)가 이 값들을 수신하는 것이다.
그리고, PC(10)가 상기와 같이 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 적용하여 얻어진 전력 평균값(Wmo,a, Wm60,a, Wm180,a, Wm-60,a)과 평균전압 Vm을 기준 전력값(Wro, Wr60, Wr180, Wr-60) 및 기준전압 V와 비교하여 오차를 계산한 뒤 이 오차를 임계치와 상기와 같이 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 연산한다. 이후 상기의 과정을 오차가 임계치 이하가 될 때까지 반복한다.
즉, 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ의 전송, 전력량계(20)의 계측 평균값 산출, 오차 비교를 반복하여 오차가 임계치 이하가 되면 과정을 중지하고, 마지막에 연산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 해당 전력량계에 적용할 최종의 Gain_I 및 Gain_V, -Φ로 결정하게 된다.
이후 전력량계(20)에서는 결정된 최종의 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 실제 계측시에 적용하여 계측값(전류값, 전압값)에 대한 보정을 실시하며, 이러한 보정을 통해 계산된 전력값을 사용하여 전력량을 계산한 뒤 제공하게 된다.
첨부한 도 6은 전력량계의 전력 계측 순시값을 도시한 도면이다. 여기서, 각 위상차(θ=0,60,180,-60)별로 시간(t)에 따른 전력 계측 순시값(W:Wm0, Wm60, Wm180, Wm-60)은 점으로 나타내었으며, 실제값은 직선으로 나타내었다.
도시된 바와 같이, 전력량계에서 구해진 전력 계측 순시값은 Gain_I 및 Gain_V, -Φ을 적용하더라도 시간에 따라 스윙 현상이 발생하며, 전력 계측 순시값을 평균하여 얻어지는 전력 평균값은 실제값에 좀 더 근사한 대표값이 된다.
본 발명에서는 계측의 스윙 특성을 고려하여 상기와 같은 전력 계측 순시값의 평균값을 사용해 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하며, 결국 정확한 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 얻는 것이 가능해지게 된다.
또한 실제 계측 시에 정확한 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 전력량계에 적용할 수 있게 되므로 전력량계의 계측 정확도를 향상시키는데 크게 기여할 수 있게 된다.
도 1은 전류 곡선을 나타낸 도면,
도 2는 전력량계의 오차 보상을 설명하기 위한 도면,
도 3은 통상의 전력량계에서 스윙 발생을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에서 PC와 전력량계가 상호 통신 가능하도록 연결됨을 보여주는 블록도,
도 5는 본 발명에서 Gain_I, Gain_V, Φ를 결정하는 과정을 나타낸 순서도,
도 6은 전력량계의 계측 순시값을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : PC 20 : 전력량계

Claims (5)

  1. a) PC에서 전류(I), 전압(V) 보정을 위한 보정계수 Gain_I 및 Gain_V와 위상차(θ) 보정을 위한 -Φ의 초기 데이터를 전송하는 단계와;
    b) 전류와 전압을 고정하고 위상차를 변동시키되, 변동되는 위상차별로, 전력량계가 센서를 통해 감지되는 전압, 전류, 위상차 데이터에 대해 상기 PC에서 전송된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 적용하여 전력값과 전압을 반복 계측하고 계측된 전력값과 전압값들을 평균하여 상기 PC로 전송하는 단계와;
    c) 상기 PC가 전력량계에서 위상차별로 전송된 전력 평균값과 전압 평균을 이미 알고 있는 위상차별 기준 전력값과 기준 전압을 이용하여 새로운 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 연산하여 상기 전력량계에 전송하는 단계와;
    d) 상기 b) 단계가 반복되는 단계와;
    e) 상기 PC가 전력량계에서 위상차별로 전송된 전력 평균값과 전압 평균을 이미 알고 있는 위상차별 기준 전력값과 기준 전압을 비교하여 오차를 계산하고, 오차가 임계치 이하이면 상기 c) 단계에서 계산된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 최종값으로 결정하는 단계와;
    g) 상기 e) 단계에서 오차가 임계치를 초과하면 오차가 임계치 이하가 될 때까지 상기 c), d), e) 단계를 반복하는 단계와;
    h) 최종값으로 결정된 Gain_I 및 Gain_V, -Φ를 전력량계에 적용하여, 상기 전력량계에서 Gain_I 및 Gain_V, -Φ에 따라 오차가 보정되는 실제 계측이 이루어지는 단계;
    를 포함하는 전력량계의 오차 보상방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 전류와 전압을 고정하고 위상차를 4단계로 변동시켜 상기 전력량계에서 각 단계에 대해 반복 계측된 전력 평균값과 평균 전압을 PC로 전송하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 오차 보상방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 전류와 전압을 고정하고 위상차를 0, 60, 180, -60으로 변동시키는 것을 특징으로 하는 전력량계의 오차 보상방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 b) 단계에서, 계측된 40개의 전력값과 전압들을 평균하여 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 오차 보상방법.
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