KR101318982B1 - 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치에 관한 것으로서, 특히, 본 발명의 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치는 분리형 자기장 감지센서가 접속되는 접속단자와, 접속단자에 접속되는 분리형 자기장 감지센서에서 생성된 유도전류에 대한 측정 회로를 설정하는 스위치부와, 스위치부를 통과한 유도전류에 포함된 노이즈를 제거하는 필터를 포함하여 구성되어, 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선에 대한 전류값을 측정하는 전류 계측부와, 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정하는 전압 계측부와, 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하는 A/D변환부와, 전류 계측부에서 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값들이 스위치부의 설정에 대응되도록 저장된 모듈 메모리와, 스위치부의 설정 상태에 대응되는 보정값을 모듈 메모리로부터 읽어온 후, 전류 계측부를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 보정하도록 전류 계측부를 제어하고, A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 모듈 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전기 소비설비의 전력 측정시 전력공급의 중단없이 간편하고 정확하게 전력을 측정할 수 있다.

Description

다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치{Uninterruptible power measurement apparatus to measure power for variable power lines}

본 발명은 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존에 설치된 임의의 전력소비 설비에서의 전력 측정시, 가동중인 설비의 전력공급선의 절단없이 무정전으로 전력을 측정하기 위한 자기장 감지센서들을 통해 전력을 측정하는데 있어서, 전력공급선의 규격에 따라 사용되는 여러 타입의 자기장 감지센서들을 통해 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치에 관한 것이다.

최근 들어, 온실가스를 저감하기 위한 노력의 일환으로 새로 지어지는 건물이나 공장 또는 아파트 등과 같은 공동주택 등에서는 소비전력량이 적은 설비를 구비하여 온실가스발생을 저감하고 이를 모니터링하는 추세이다. 온실가스를 저감하기 위한 노력의 일환으로 최근에는 새로 지어지는 건물인 공장 또는 아파트 등과 같은 공동주택 등에서는 소비전력량이 적은 설비를 구비하여 온실가스발생을 저감하고 이를 모니터링하는 추세이다.

온실가스 발생량을 저감하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요한데 온실가스가 발생되는 측정 대상 설비들이 대부분 가동중인 공장이나 건물에 설치된 관계로 이러한 설비들에 소비전력 측정장치를 설치하기 위해서는 전력공급선을 절단한 후 측정장치를 연결 설치해야 함으로 인해, 정전에 따른 공장 가동이 중단되어 이를 복구하는데 따른 시간과 금전적 손실이 커 함부로 소비전력 측정장치를 설치할 수 없기 때문이다.

특히, 가정 및 사무공간과 같은 환경에서는 측정 대상에 전력공급이 잠시 중단된다 하더라도 별다른 문제가 발생하지 않지만 산업현장 혹은 공장건물에서는 상황이 달라진다. 24시간 전력공급이 중단되지 않아야 하는 설비가 존재한다. 제품을 생산하는 라인에 전력을 공급하는 설비나 실시간 데이터를 수집하는 콘트롤머신 등은 1초의 순간도 전력공급이 중단되면 막대한 손실을 가져오게 된다.

또한, 전력소비 설비에는 도 1에 나타낸 바와 같이 다양한 규격과 많은 수의 전력공급선이 설치되며, 이러한 전력공급선들의 전력을 측정하기 위한 전력 측정장치 또한 다양한 규격과 많은 수가 필요하다. 즉, 휴게실, 회의실, 운영실, 사장실, 및 화장실 등에 설치된 전력공급선들의 규격이 다른 경우, 각각의 규격에 맞는 전력 측정장치를 설치해야 한다.

그리고 다양한 규격과 많은 수의 전력 측정장치를 설치하는데 있어서는 공간과 비용이 많이 필요하며, 전력 측정장치로부터 얻은 데이터를 수집하기 위한 별도의 모니터링 장치가 추가로 필요한 단점도 존재한다.

1. 대한민국 공개특허공보 10-2012-0090264호(2012년08월17일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-1029016호(2011년04월06일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력공급을 중단시키지 않고 전력공급선을 절단할 필요없이, 전력공급선의 전력을 측정할 수 있는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 다양한 설치환경에 적용 가능하고 정확하게 전력을 측정할 수 있는 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 상기 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하는 분리형 자기장 감지센서가 접속되는 접속단자와, 상기 접속단자에 접속되는 분리형 자기장 감지센서에서 생성된 유도전류에 대한 측정 회로를 설정하는 스위치부와, 상기 스위치부를 통과한 유도전류에 포함된 노이즈를 제거하는 필터를 포함하여 구성되어, 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선에 대한 전류값을 측정하는 전류 계측부와; 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정하는 전압 계측부와; 상기 전류계측부에서 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 상기 전압계측부에서 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하는 A/D변환부와; 상기 전류 계측부에서 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값들이 상기 스위치부의 설정에 대응되도록 저장된 모듈 메모리와; 상기 스위치부의 설정 상태에 대응되는 보정값을 상기 모듈 메모리로부터 읽어온 후, 상기 전류 계측부를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 보정하도록 상기 전류 계측부를 제어하고, 상기 A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 모듈 제어부와; 상기 모듈 제어부에서 연산된 디지털 전력데이터를 외부로 전송하는 모듈 통신부;를 포함한다.

상기 스위치부는 상기 분리형 자기장 감지센서에 생성된 유도전류를 전압으로 변환하는 버든(Burden) 저항의 저항값을 변경시켜, 상기 측정 회로가 설정되는 것을 특징으로 한다.

상기 카트리지식 무정전 전력 측정장치는 본체에 탈착되는 것을 특징으로 하는 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지식 무정전 전력 측정장치.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

전력소비 설비에 대한 전력을 측정할 때, 전력공급을 중단시키지 않고 전력공급선을 절단할 필요없이 전력공급선의 전력을 측정할 수 있다.

또한, 간단한 스위치 조작만으로 전력을 측정하고자 하는 전력공급선에 적합한 측정 회로를 선택할 수 있고, 측정시 발생되는 오차를 보정함으로써 보다 더 정확한 전력데이터를 얻을 수 있다.

그리고 본 발명의 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치만으로 다양한 설치 환경에 적용가능하여 제품을 일원화 할 수 있으며, 본체에 탈착 가능하여 필요에 따라 간편하게 변경할 수 있다.

그리고 다양한 규격과 많은 수의 전력 측정장치를 설치할 필요없이 본 발명의 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치만으로 전력 측정이 가능하여 공간과 비용이 감소되며, 측정된 데이터를 필요에 따라 서버로 전송하여 관리할 수 있어 전력설비의 관리에 있어서도 보다 효율적이다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 전력 측정장치의 설치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치의 동작을 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치에 포함된 제1측정모듈의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치에 포함된 제1측정모듈의 전류 계측부의 개략적인 구성을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 무정전 전력 측정장치의 기구적 구성을 나타낸 도면

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 무정전 전력 측정장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 무정전 전력 측정장치(100)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 전력을 측정하여 유무선 통신을 통해 서버(300)로 전송한다. 즉, 분리형 자기장 감지센서(210,230,250)가 각 전력공급선의 둘레에 각각 설치되며, 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하여 출력하고, 무정전 전력 측정장치(100)는 전류값을 측정한다. 여기서 사용되는 자기장 감지센서(210,230,250)는 각 전력공급선의 규격에 적합한 턴비(Turns Ratio)로 형성된다.

그리고 무정전 전력 측정장치(100)에는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 R.S.T.N 3상 4선식 전선이 접속되어 전압이 측정된다. 무정전 전력 측정장치(100)는 이렇게 측정된 전류값과 전압값으로부터 전력 데이터를 연산하여 서버(300)로 전송한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치에 포함된 제1측정모듈의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력 측정장치에 포함된 제1측정모듈의 전류 계측부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 3의 무정전 전력 측정장치는 도 4에 나타낸 본 발명의 카트리지 방식의 무정전 전력 측정장치가 장착되는 본체에 해당한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 무정전 전력 측정장치(100)는 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n), 내부 통신부(120), 표시부(130), 외부 통신부(140), 메인 제어부(150), 메인 메모리(160), 메인 전원부(170), 및 공통전원 입력부(180)를 포함한다.

제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)은 분리형 자기장 감지센서에서 생성되는 유도전류 값을 측정하고, 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정하여, 디지털 전력데이터를 출력한다. 이러한 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)의 상세한 구성에 대해서는 도 5 및 도 6을 통해 상세하게 후술하기로 한다.

내부 통신부(120)는 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)와 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행한다. 즉, 내부 통신부(120)는 메인 제어부(150)와 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n) 사이에서 통신을 수행하여, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)에서 출력되는 전력 데이터를 메인 제어부(150)에 전달하고, 메인 제어부(150)에서 전송되는 제어명령을 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)로 전달한다.

표시부(130)에는 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)에서 출력되는 디지털 전력데이터가 각각의 전력공급선에 대응되도록 화면으로 표시된다. 즉, 설정된 전송주기에 따라 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)에서 연산된 디지털 전력데이터가 메인 제어부(150)의 제어에 의해 표시부(130)에 표시된다.

외부 통신부(140)는 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)에서 출력되는 디지털 전력데이터를 유무선 통신을 통해 외부로 전송하고, 외부로부터 각종 제어명령을 수신한다. 즉, 외부 통신부(140)는 외부의 서버(300)와 유무선으로 통신하며, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)로부터 출력되는 디지털 전력데이터를 외부의 서버(300)로 전송한다.

메인 제어부(150)는 내부 통신부(120)를 통해 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)과 통신하여, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)로부터 소정 전력공급선에 대한 디지털 전력데이터가 출력되면, 이 디지털 전력데이터가 표시부(130)에 표시되도록 제어하고, 외부 통신부(140)를 통해 외부로 전송되도록 제어한다.

메인 전원부(170)는 무정전 전력 측정장치(100)의 각 부에서 필요로 하는 전원을 공급한다.

메인 메모리(160)에는 무정전 전력 측정장치(100)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터가 저장되며, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)에서 출력되는 디지털 전력데이터가 저장된다. 메인 메모리(160)에 저장된 디지털 전력데이터가 표시부(130)에 표시되거나 외부 통신부(140)를 통해 외부의 서버(300)로 전송된다.

도 4에는 제1측정모듈(110-1)의 구성을 예로 나타내었으며, 제1측정모듈(110-1)은 전류 계측부(111), 전압 계측부(112), A/D변환부(113), 모듈 메모리(114), 모듈 통신부(115), 모듈 제어부(116), 및 모듈 전원부(117)를 포함한다. 전류 계측부(111)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 분리형 자기장 감지센서가 접속되는 접속단자(111a), 접속단자(111a)에 접속되는 분리형 자기장 감지센서에서 생성된 유도전류에 대한 측정 회로를 설정하는 스위치부(111b), 및 스위치부(111b)를 통과한 유도전류에 포함된 노이즈를 제거하는 필터(111c)를 포함한다.

스위치부(111b)는 접속단자(111a)에 접속되는 전력공급선의 규격에 따라 설정되며, 서로 다른 값을 갖는 버든저항(R28,R29,R30,R31,R32,R33) 및 스위치(SW1,SW2,SW3, SW4,SW5,SW6)로 구성된다. 도 5에 예시한 바와 같이 16L Current Sensor인 경우 SW1 및 SW2가 ON되고, 24L Current Sensor인 경우 SW3 및 SW4가 ON되고, 36L Current Sensor인 경우 SW3 및 SW4가 ON된다. 스위치부(111b)에 입력된 전류는 위상을 갖는 전압 형태로 변경되어 출력된다.

전압 계측부(112)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정한다. 즉, 전압 계측부(112)에는 공통전압 입력부(180)를 통해 접속된 전력 소비설비의 R.S.T.N 3상 4선식 전선이 연결되어, 공통 전압값이 측정된다.

A/D변환부(113)는 전류 계측부(111)에서 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 전압 계측부(112)에서 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하여 출력한다.

모듈 메모리(114)는 전류 계측부(111)에서 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값들이 스위치부(111b)의 설정에 대응되도록 저장된다. 즉, 자기장 감지센서에서 발생하는 오차, 스위치부(111b)의 버든 저항에 의한 오차, 및 필터(111c)를 구성하는 커패시터(미도시)에 의한 오차를 보정하기 위한 보정 데이터가 저장된다.

모듈 제어부(116)는 스위치부(111b)의 설정 상태에 대응되는 보정값을 모듈 메모리(114)로부터 읽어온 후, 전류 계측부(111)를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 보정하도록 전류 계측부(111)를 제어한다. 또한, A/D변환부(113)에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산한다.

모듈 통신부(115)는 내부 통신부(120)와 통신하여, 모듈 제어부(116)에서 연산된 디지털 전력데이터를 메인 제어부(150)로 전송한다.

도 6은 본 발명의 무정전 전력 측정장치의 기구적 구성을 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)은 무정전 전력 측정장치(100)의 슬롯에 탈착된다. 즉, 제1 내지 제N 측정모듈(110-1,110-2,...,110-n)은 카트리지 방식으로 무정전 전력 측정장치(100)에 장착하여 사용할 수 있어, 전력공급선의 규격에 맞는 측정모듈을 무정전 전력 측정장치(100)에 장착하여 전력을 측정할 수 있다.

이상 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 무정전 전력 측정장치 210,230,250 : 자기장 감지센서
110-1,110-2,...,110-n : 제1 내지 제N 측정모듈
120 : 내부 통신모듈 130 : 표시부
140 : 외부 통신부 150 : 메인 제어부
160 : 메인 메모리 170 : 메인 전원부
180 : 공통전압 입력부 300 : 서버
111 : 전류 계측부 112 : 전압 계측부
113 : A/D변환부 114 : 모듈 메모리
115 : 모듈 통신부 116 : 모듈 제어부
117 : 모듈 전원부 111a : 접속단자
111b : 스위치부 111c : 필터

Claims (3)

1. 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 상기 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하는 분리형 자기장 감지센서가 접속되는 접속단자와, 상기 접속단자에 접속되는 분리형 자기장 감지센서에서 생성된 유도전류에 대한 측정 회로를 설정하는 스위치부와, 상기 스위치부를 통과한 유도전류에 포함된 노이즈를 제거하는 필터를 포함하여 구성되어, 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선에 대한 전류값을 측정하는 전류 계측부와;
   상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정하는 전압 계측부와;
   상기 전류계측부에서 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 상기 전압계측부에서 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하는 A/D변환부와;
   상기 전류 계측부에서 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값들이 상기 스위치부의 설정에 대응되도록 저장된 모듈 메모리와;
   상기 스위치부의 설정 상태에 대응되는 보정값을 상기 모듈 메모리로부터 읽어온 후, 상기 전류 계측부를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 보정하도록 상기 전류 계측부를 제어하고, 상기 A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 모듈 제어부와;
   상기 모듈 제어부에서 연산된 디지털 전력데이터를 외부로 전송하는 모듈 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지식 무정전 전력 측정장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스위치부는 상기 분리형 자기장 감지센서에 생성된 유도전류를 전압으로 변환하는 버든(Burden) 저항의 저항값을 변경시켜, 상기 측정 회로가 설정되는 것을 특징으로 하는 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지식 무정전 전력 측정장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 카트리지식 무정전 전력 측정장치는 본체에 탈착되는 것을 특징으로 하는 다양한 규격의 전력 공급선에 대한 전력을 측정하는 카트리지식 무정전 전력 측정장치.
   
   
   
   
   
   

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