KR101318983B1 - 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치 - Google Patents

전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치에 관한 것으로서, 특히, 본 발명의 무정전 전력품질 측정장치는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 각 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하는 분리형 자기장 감지센서에서 생성되는 유도전류 값을 측정하는 전류 계측부와, 전력 소비설비로부터 R.S.T. 전선의 전압값을 측정하는 전압 계측부와, 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하는 A/D변환부와, 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값 및 전력 소비설비의 R.S.T. 기준값이 저장된 저장부와, 측정된 전류값에 대한 오차를 보정값에 따라 보정하도록 전류 계측부를 제어하고, 측정된 전압값을 기준값과 비교하여 두 값이 서로 다른 경우, 전력 소비설비에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 외부 서버로 전송하기 위한 이상 발생 메시지를 생성하며, A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 제어부와, 제어부에서 생성된 이상 발생 메시지 및 디지털 전력데이터를 외부 서버로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 전력량계의 전력품질을 측정하여 이상 발생여부를 판단하고, 이를 서버에 알릴 수 있다.

Description

전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치{Uninterruptible power quality measurement apparatus to notificate errors of an elelctricity meter}
본 발명은 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력량계의 전력품질을 검출하여 전력량계에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우, 이를 서버로 전송하여 이상 발생을 알리는 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치에 관한 것이다.
정보통신 기기 및 컴퓨터는 물론 각종 산업기기와 가전제품들은 복잡하고 정밀한 전자회로로 구성되어 있기 때문에, 조그만 전압 변동이나 정전사고에도 전자회로가 오작동 하거나 파괴될 수 있다. 또한, 산업 설비들이 대형화 되면서 고조파나 플리커를 대량으로 발생시키는 경우가 생겨나고 있어, 정전이 아닌데도 전압이 순간적으로 강하하거나, 고조파가 발생하여 예민한 전기기기의 동작이 정지되는 등 전력품질과 관련된 현상이 빈번히 발생하고 있다.
전력품질은 전기설비에 공급되는 전력의 상태로써, 부하가 일을 하는데 영향을 주는 전기적인 시스템과 공급전압의 특성이다. 이러한 전력품질은 공급측에서 발생하는 낙뢰등에 의한 사고나 수용가측에서 발생하는 정전, 주파수 변동, 고조파 등에 의한 SAG(순간 전압 강하), SWELL(순간 전압 상승), 및 서지(Surge) 등에 의해 저하된다. 따라서, 전력품질을 측정하여 전력품질에 이상이 발생한 경우, 이를 측정하고 알려 전기설비나 전자기기에 가해지는 패해를 최소화할 필요가 있다.
한편, 최근에는 온실가스를 저감하기 위한 노력의 일환으로 새로 지어지는 건물이나 공장 또는 아파트 등과 같은 공동주택 등에서 소비전력량이 적은 설비를 구비하여 온실가스 발생을 저감하고 이를 모니터링하는 추세이다. 온실가스 발생량을 저감하기 위해서는 지속적인 모니터링이 필요한데 온실가스가 발생되는 측정 대상 설비들이 대부분 가동 중인 공장이나 건물에 설치된 관계로 이러한 설비들에 소비전력 측정장치를 설치하기 위해서는 전력공급선을 절단한 후 측정장치를 연결 설치해야 함으로 인해, 정전에 따른 피해가 발생한다.
1. 대한민국 등록특허공보 10-1022288호(2011년03월08일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-1035702호(2011년05월12일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전력공급을 중단시키지 않고 전력공급선을 절단할 필요 없이, 전력공급선의 전력을 측정함과 동시에, 전력량계의 전력품질을 검출하여 이상 발생여부를 판단할 수 있는 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 무정전 전력품질 측정장치는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하는 분리형 자기장 감지센서에서 생성되는 유도전류 값을 측정하는 전류 계측부와, 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비로부터 R.S.T. 전선의 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 보정값 및 상기 전력 소비설비의 R.S.T. 기준값이 저장된 저장부와, 상기 전류 계측부를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 상기 저장부에 저장된 보정값에 따라 보정하도록 상기 전류 계측부를 제어하고, 상기 전압 계측부를 통해 측정된 전압 파형의 피크 전압인 측정 전압값을 상기 기준값과 비교하여 두 값이 서로 다른 경우, 상기 전력 소비설비에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 외부 서버로 전송하기 위한 이상 발생 메시지를 생성하며, 상기 A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제어부에서 생성된 이상 발생 메시지 및 상기 디지털 전력데이터를 외부 서버로 전송하는 통신부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 전압 계측부가 설정된 횟수 만큼 상기 측정 전압값을 반복 측정하도록 제어하여, 반복 측정된 상기 측정 전압값이 연속으로 상기 기준값과 다른 경우, 상기 외부 서버로 이상 발생 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 무정전 전력품질 측정장치는 상기 전압 계측부에서 측정된 전압값이 상기 기준값과 다른 경우, 상기 전력 소비설비에 공급되는 전력을 차단시키는 전력 차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
전압 측정을 통해 전력량계의 전력품질을 검출하여 이상 발생여부를 판단하고, 이상이 발생한 경우 이를 서버로 전송하여 이상 발생을 알릴 수 있다. 또한, 이상이 발생한 경우, 전력 소비설비에 공급되는 전력을 차단함으로써 전력 소비설비 및 각종 전기기기에 발생하게 될 피해를 방지할 수 있다.
그리고 전력품질에 이상이 없는 경우에는 전력공급의 중단이나 전력공급선을 절단할 필요없이 전력공급선의 전력을 손쉽게 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치를 포함하는 전력 시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정방법을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치를 포함하는 전력 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 무정전 전력품질 측정장치(100)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 전력을 측정하여 유무선 통신을 통해 서버(300)로 전송한다. 또한, 무정전 전력품질 측정장치(100)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 전압을 측정하여 전력 소비설비의 이상 발생 여부를 판단하여, 이상이 발생한 경우 이를 알리는 메시지를 서버(300)로 전송한다.
도 1에서 사용되는 자기장 감지센서(210,230,250)는 각 전력공급선의 규격에 적합한 턴비(Turn Ratio)로 형성된다. 무정전 전력품질 측정장치(100)는 측정된 전류값과 전압값으로부터 전력 데이터를 연산하여 서버(300)로 전송한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 무정전 전력품질 측정장치(100)는 전류 계측부(110), 전압 계측부(120), A/D변환부(130), 저장부(140), 전력 차단부(150), 통신부(160), 및 제어부(170)를 포함한다.
전류 계측부(110)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 전력공급선에서 발생된 자기장에 의해 발생하는 유도전류를 자기장 감지센서(210,230,250)를 통해 측정하여 출력한다.
전압 계측부(120)는 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비의 공통 전압값을 측정한다. 즉, 전압 계측부(120)에는 전력 소비설비의 R.S.T.N. 3상 4선식 전선들 중, R.S.T. 전선의 전압값을 측정하여 출력한다. 여기서 N은 기준점이 된다.
A/D변환부(130)는 전류 계측부(110)에서 측정된 전류값을 디지털 전류데이터로 변환하고, 전압 계측부(120)에서 측정된 전압값을 디지털 전압데이터로 변환하여 출력한다.
저장부(140)에는 전류 계측부(110)에서 측정된 전류값의 오차를 보정하기 위한 보정값들이 저장된다. 즉, 자기장 감지센서(210,230,250)에서 발생하는 오차, 전류 계측부(110) 내부의 저항 및 커패시터에 의해 발생하는 오차를 보정하기 위한 보정 데이터가 저장된다.
전력 차단부(150)는 제어부(170)의 제어에 따라, 전기 소비설비에 이상이 발생한 경우, 외부에서 전기 소비설비에 공급되는 전력을 차단시킨다. 즉, 전기 소비설비에 SAG나 SWELL이 감지되는 경우, 전기 소비설비 및 전기 소비설비로부터 전력을 공급받는 전기기기에 피해가 발생되지 않도록 전기 소비설비에 공급되는 전력을 차단시킨다.
통신부(160)는 제어부(170)의 제어에 따라, 제어부(170)에서 생성된 이상 발생 메시지 및 디지털 전력데이터를 외부 서버(300)로 전송한다.
제어부(170)는 전류 계측부(110)를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 저장부(140)에 저장된 보정값에 따라 보정하도록 전류 계측부(110)를 제어한다. 또한, 제어부(170)는 A/D변환부(130)에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하여 출력한다.
그리고 제어부(170)는 전압 계측부(120)를 통해 측정된 전압값을 기준값과 비교하여 측정 전압값이 기준값과 다른 경우, 전력 소비설비에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 외부 서버(300)로 전송하기 위한 이상 발생 메시지를 생성하고, 전기 소비설비에 공급되는 전력이 차단되도록 전력 차단부(150)를 제어한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 전력품질 측정방법을 설명하기 위한 도면이다. 전압 계측부(120)는 R.S.T. 전선 각각의 전압 파형을 계측하여, 파형의 피크 전압인 측정 전압값이 기준값보다 크거나 작은 경우를 검출한다.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 전압 계측부(120)에서 검출된 측정 전압값이 저장부(140)에 저장된 기준값보다 큰 경우, 제어부(170)는 전력 소비설비에 SWELL(순간 전압 상승)이 발생한 것으로 판단하여 이를 서버(300)로 전송하기 위한 메시지를 생성한다. 이때, 제어부(170)는 전기 소비설비에 공급되는 전력이 차단되도록 전력 차단부(150)를 제어한다.
반복측정으로 설정되어 있는 경우, 전압 계측부(120)는 지속적으로 전압 파형을 검출하고, 제어부(170)는 측정 전압값을 기준값과 비교하여 SWELL가 발생한 것으로 판단되면 이를 알리기 위한 메시지를 생성한다.
도 3b에 나타낸 바와 같이, 전압 계측부(120)에서 검출된 측정 전압값이 저장부(140)에 저장된 기준값보다 작은 경우, 제어부(170)는 전력 소비설비에 SAG(순간 전압 강하)가 발생한 것으로 판단하여 이를 서버(300)로 전송하기 위한 메시지를 생성한다. 이때, 제어부(170)는 전기 소비설비에 공급되는 전력이 차단되도록 전력 차단부(150)를 제어한다.
반복측정으로 설정되어 있는 경우, 전압 계측부(120)는 지속적으로 전압 파형을 검출하고, 제어부(170)는 측정 전압값을 기준값과 비교하여 SAG가 발생한 것으로 판단되면 이를 알리기 위한 메시지를 생성한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무정전 전력품질 측정장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 전압 계측부(120)가 R.S.T. 전선의 전압값을 측정하여 출력한다(S400). 즉, 전압 계측부(120)는 한 주기 파형의 피크전압을 측정하여 출력한다. 제어부(170)가 전압 계측부(120)에서 측정된 측정 전압값과 저장부(140)에 저장된 기준값을 비교한다(S420).
측정 전압값이 기준값과 동일한 경우(S420-Y), 제어부(170)는 전력을 계측하여 전송한다(S480). 즉, 전류 계측부(110)에서 측정된 유도전류와 전압 계측부(120)에서 측정된 전압이 A/D변환부(130)에서 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터로 출력되면, 이를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하여, 서버(300)로 전송한다.
측정 전압값이 기준값과 동일하지 않은 경우(S42-N), 반복측정으로 설정되어 있으면(S440-Y), 한번더 전압을 측정한다(S400). 반복측정으로 설정되어 있지 않은 경우(S440-N), 제어부(170)는 서버(300)로 이상 발생 메시지를 전송하고 공급 전력을 차단시킨다(S460). 즉, 제어부(170)는 설정된 횟수 만큼 전압값을 측정했을 때, 연속적으로 측정 전압값이 기준값과 다르게 측정되면, 서버(300)로 이상 발생 메시지를 전송하도록 통신부(160)를 제어하고, 전기 소비설비에 공급되는 전력을 차단시킨다.
2회 반복측정으로 설정된 경우를 예로 들면, 1회 전압 측정시 측정 전압값이 기준값과 다른 경우, 한번더 전압을 측정하게 된다. 2회 전압 측정시 측정 전압값이 기준값과 동일한 경우, 단계 S480에서 전력 계측 및 전송 과정이 수행된다. 만약, 2회 전압 측정시 측정 전압값이 기준값과 다른 경우, 단계 S460에서 서버(300)로 이상 발생 메시지를 전송하고 공급 전력을 차단한다.
이상과 같은 과정에 의해 전력량계의 전력품질을 검출하여 이상 발생여부를 판단하고, 이를 서버로 전송하여 이상 발생여부를 알릴 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 전력품질 측정장치 300 : 서버
210,230,250 : 자기장 감지센서 110 : 전류 계측부
120 : 전압 계측부 130 : A/D변환부
140 : 저장부 150 : 전력 차단부
160 : 통신부 170 : 제어부

Claims (2)

  1. 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선의 둘레에 각각 설치되어, 상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선에서 발생된 자기장에 의한 유도전류를 생성하는 분리형 자기장 감지센서에서 생성되는 유도전류 값을 측정하는 전류 계측부와;
    상기 서로 다른 규격을 갖는 전력공급선이 설치된 전력 소비설비로부터 R.S.T. 전선의 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 보정값 및 상기 전력 소비설비의 R.S.T. 기준값이 저장된 저장부와;
    상기 전류 계측부를 통해 측정된 전류값에 대한 오차를 상기 저장부에 저장된 보정값에 따라 보정하도록 상기 전류 계측부를 제어하고, 상기 전압 계측부를 통해 측정된 전압 파형의 피크 전압인 측정 전압값을 상기 기준값과 비교하여 두 값이 서로 다른 경우, 상기 전력 소비설비에 이상이 발생한 것으로 판단하여, 외부 서버로 전송하기 위한 이상 발생 메시지를 생성하며, 상기 A/D변환부에서 출력되는 디지털 전류데이터 및 디지털 전압데이터를 이용하여 디지털 전력데이터를 연산하는 제어부와;
    상기 제어부의 제어에 따라, 상기 제어부에서 생성된 이상 발생 메시지 및 상기 디지털 전력데이터를 외부 서버로 전송하는 통신부;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 전압 계측부가 설정된 횟수 만큼 상기 측정 전압값을 반복 측정하도록 제어하여, 반복 측정된 상기 측정 전압값이 연속으로 상기 기준값과 다른 경우, 상기 외부 서버로 이상 발생 메시지를 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 계측부에서 측정된 측정 전압값이 상기 기준값과 다른 경우, 상기 전력 소비설비에 공급되는 전력을 차단시키는 전력 차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 이상 여부를 알리는 무정전 전력품질 측정장치.














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