KR101690134B1 - 전력량계용 오차검출장치 - Google Patents

전력량계용 오차검출장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력량계용 오차검출장치를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 기준측정기의 계측장치와 연동하여 전력량계의 성능검사시 전자파에 의해 전자파 적합성(ElectroMagnetic Compatibility) 검사시 발생하는 오류를 효율적으로 개선하여 계량오차 검증의 시험정확성을 향상시킨 전력량계용 오차검출장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전력량계의 제1 광신호 출력을 감지하는 광센서, 이로부터 감지된 제1 광신호를 제2 광신호로 변환하는 광신호 분리변화장치 및 제2 광신호에 근거하여 펄스신호를 추출하여 기준 측정기로 제공하는 펄스 검출기를 통해 전자파의 영향을 최소화하여 계량 오차검출의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

전력량계용 오차검출장치{ERROR DETECTION DEVICE FOR POWER METER}
본 발명은 전력량계용 오차검출장치에 관한 것으로, 기준측정기의 계측장치와 연동하여 전력량계의 성능검사시 전자파에 의해 전자파 적합성(ElectroMagnetic Compatibility) 검사시 발생하는 오류를 효율적으로 개선하여 계량오차 검증의 시험정확성을 향상시킨 전력량계용 오차검출장치에 관한 것이다.
일반적으로, 가정이나 공장 등에서 소비되는 전력량을 계측하기 위하여 설치하게 되는 전력량계는 그 작동 방식이나 구조에 따라 기계식 전력량계와 전자식 전력량계로 구분될 수 있다. 상기 전자식 전력량계는 기계적인 가동부가 없기 때문에 기계식 전력량계에 비해 신뢰도가 높고 안정적인 검침값을 제공할 수 있게 되며, 또한 회로의 집적화를 통해 소형화할 수 있는 장점을 가지게 될 뿐만 아니라 전화선, 전용선, 전력선, 광케이블 및 무선 등의 다양한 매채를 이용한 원격 검침 기능을 용이하게 적용할 수 있게 되므로, 그 수요가 점차적으로 증대되고 있다.
이러한 전자식 전력량계는 검출한 전류와 전압을 승산하고, 이를 시간경과에 따라 누적하여 사용전력량을 계량하는 계량기기로서 사용전력량을 구비된 디스플레이부를 이용하여 이용하여 표시할 수 있다. 여기서, 전력량계는 일정 기간 동안 사용한 전력의 총량을 측정하여 계량값에 따른 펄스신호를 출력하는 계기로서, 킬로와트시(kwh, 1kW의 전력을 1시간 동안 사용한 전력량)로 데이터를 기록한다. 일예로서, 계기의 정수가 1000 pulse/kwh인 전력량계인 경우 1 펄스(pulse)는 Wh의 시간당 소비전력을 의미하게 한다.
도 1은 종래 전력계통에서 전자식 전력량계를 포함하는 수전설비의 단선 접속도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력 공급원(100)에서 전력이 공급되는 전력선에 계기용 변압변류기(Metering OutFit; MOF)(110)가 접속되고, 상기 계기용 변압변류기(110)에 전력량계(120)가 연결되어 계기용 변압변류기(110)에서 변환된 전압과 전류는 전력량계(120)로 입력된다.
또한, 전력량계(120)는 상기 승산과 시간경과에 따른 누적적산을 위해 마이크로 프로세서(microprocessor)로 구성되는 제어부(121)를 구비하고, 변성된 전압을 입력받아 수용가에 공급되는 전압을 검출하는 전압 검출부(122)와, 변성된 전류를 입력받아 수용가에 공급되는 전류를 검출하는 전류 검출부(123)를 구비하며, 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털변환기(125)(ADC)를 포함한다.
이러한 구조에 따라, 전력량계(120)는 계기용 변압변류기(110)로부터 입력받은 전압과 전류로 전력량을 산출한다. 여기서, 전력량계(120)의 오차성능을 검사하기 위해서는 계측모듈이 내장된 기준 측정기(140)를 이용하게 되는데, 전력량계(120)로부터 신호 출력선을 별도로 뽑아 기준 측정기(140)에 연결하여 그로부터 계산된 전력량값과, 전력량계(120)의 펄스신호로부터 측정값을 상호 비교하여 전력량계(120)의 오차 특성을 계산해 내게 된다.
그러나, 전력량계(120)로부터 신호 출력선을 별도로 구성하여 전자파 적합성(ElectroMagnetic Compatibility, EMC) 검사시에는 도전성 물질이 있는 경우 전자파가 용이하게 유기 또는 방출되게 되며, 이에 따라 신호 출력선을 연결하여 EMC 검사를 수행하는 경우 그 신호 출력선에 유입된 전자파가 기준 측정기의 센서에 영향을 주게 되어 정상적인 오차 특성검증이 불가하다는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전력량계에 대한 전자파 적합성 시험 중, 계량 펄스 신호선에 유입된 전자파에 의한 계량 오차검증의 정확성을 향상시킨 전력량계의 오차검출장치를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력량계의 오차검출장치는, 전력량계로부터 제1 광신호의 출력을 감지하는 광 센서와, 상기 제1 광신호에 대응하는 제1 펄스신호를 수신하고 노이즈를 분리하여 환산된 계량값으로 변환하는 광신호 분리변환장치와, 상기 계량값을 제2 광신호 형태로 출력하는 펄스검출기와, 상기 제2 광신호에 대응하는 제2 펄스신호를 수신하여 상기 전력량계에 대한 측정값을 계산하는 기준 측정기를 포함한다.
상기 기준측정기는, 상기 측정값에 대응하여 상기 전력량계의 오차값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준측정기는, 상기 오차값을 기록하는 프로그램이 내장된 컴퓨터와 더 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전력량계는, 전압 및 전류 검출부, 상기 전압 및 전류검출부로부터 검출된 전압 및 전류를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부, 상기 디지털 변환 처리된 전압 및 전류를 근거로 전력량을 산출하는 제어부 및, 상기 전력량에 대응하여 상기 제1 광신호를 출력하는 광 출력부를 포함할 수 있다.
상기 광센서는, 상기 전력량계의 일면으로 입사면이 상기 광 출력부와 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치는, 전력량계의 제1 광신호 출력을 감지하는 광센서, 이로부터 감지된 제1 광신호를 제2 광신호로 변환하는 광신호 분리변화장치 및 제2 광신호에 근거하여 펄스신호를 추출하여 기준 측정기로 제공하는 펄스 검출기를 통해 전자파의 영향을 최소화하여 계량 오차검출의 정확성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 전력계통에서 전자식 전력량계를 포함하는 수전설비의 단선 접속도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력량계 오차검출방법을 순서도로 나타낸 도면이다.
본 명세서에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 지칭하는데 사용되는 것으로, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이하의 설명에서 기재된 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
특히, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결' 또는 '접속' 있다고 기재된 경우에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결' 또는 '직접 접속' 있다고 기재된 경우에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치의 전체 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치(130)는, 측정된 전력량에 대응하는 광 신호를 출력하는 전력량계(120)의 계량오차를 검출하는 장치로서, 해당 전력량계(120)에 센서를 배치하여 제1 광신호의 출력을 감지하는 광센서(131), 상기 제1 광신호에 대응하는 제1 펄스신호를 제2 광신호로 변환하는 광신호 분리변환장치(132), 상기 제2 광신호에 대응하는 제2 펄스신호에 따른 측정값을 기준측정기(135)에 제공하는 펄스검출기(134)를 포함한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치(130)는 전자식 전력량계(120)으로부터 별도로 뽑아낸 전압 및 전류 공급배선과 전기적으로 연결되어 계량 오차값을 측정하는 것이 아닌, 디지털 전력량계(120)로부터 광 신호 형태로 출력되는 측정값을 수광하고 이에 근거하여 오차값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 전력량계(120)를 설명하면, 전력 공급원과 수용가 사이에 구비되며, 전력원으로부터 인가되는 전압 및 전류를 수신하여 수용가에 인가되는 전력량을 산출하는 것으로, 계기용 변압변류기(미도시)로부터 인가되는 계기용 변전압 및 변전류를 검출하는 전압 검출부(122) 및 전류 검출부(123), 검출된 전압 및 전류를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털 변환부(ADC, 125), 디지털 데이터에 기초하여 순시적인 전압 및 전류를 근거로 전력량을 계산하는 제어부(121) 및 계산된 전력량을 광 신호 형태로 출력하는 광 출력부(127)를 포함한다.
특히, 상기 제어부(121)는 일정한 전력량을 계산할 때마다 소정의 펄스신호를 출력하게 된다. 일 예로서, n pulse/kWH(n은 자연수)로 설정되어 있다면, 전력량계(200)가 전력량 "1kWH"를 측정할 경우에 펄스 발생부(205)는 n 개의 펄스 신호를 출력한다. 이러한 펄스 신호는 광 출력부(127)를 통해 광 신호의 형태로 출력된다.
광 출력부(127)는 제어부(121)로부터 계산된 전력량 측정값을 제1 광 신호로서 빛의 형태로 출력하며, 전력량계(120)에 구비된 적외선 포트에 연결되어 일면에 배치된 LED 램프 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치(130)는, 상기 제1 광 신호를 수신하고 이에 기초하여 측정값을 추출하게 된다. 이를 위해, 전력량계용 오차검출장치(130)는 광 센서(131), 광 신호 분리/변환장치(132), 기준측정기(135) 및 펄스검출기(134)를 포함한다.
상세하게는, 광 센서(131)는 입광면이 오차를 검출하고자 하는 대상인 전력량계(120)의 광 출력부(127)과 인접하여 설치되고, 그로부터 출력되는 광 신호를 제1 광 신호(OS1)로서 수광하고 이에 대응하는 제1 펄스신호(FS)를 광 신호 분리/변환 장치(132)에 공급하는 기능을 수행한다.
광 신호 분리/변환 장치(132)는 광 센서(131)로부터 수신한 제1 펄스신호(FS)를 전력량으로 환산하고 노이즈를 제거한 계량값으로 변환하는 기능을 수행한다. 여기서, 환산된 전력량을 다시 제2 광 신호(OS2) 형태로 펄스 검출기에 공급하는 것은 노이즈 유입에 따라 기준 측정기에 공급되는 펄스신호의 오류를 최소화하기 위함이다.
펄스 검출기(134)는 상기 광 신호 분리/변환 장치(132)에 의해 환산된 전력량을 제2 광 신호(OS2)로 재변환하여 기준 측정기(135)에 제공하는 기능을 수행한다.
기준 측정기(135)는 상기 제2 광 신호(OS2)를 제2 펄스신호 형태로 수신하여 전력량계(120)의 전력량 측정값을 추출하며, 기준 측정값과 비교하여 전력량계(120)에 대한 계량오차를 계산하는 기능을 수행한다. 여기서, 제2 펄스신호는 제2 광 신호(OS2)에 대응하는 신호이며, 전력량계(120)로부터 별도로 전압 및 전류 출력배선을 빼내어 기준 측정기(135)에 직접 연결하여 그 전압 및 전류를 측정하는 것이 아닌, 제2 광 신호(OS2)에 대응하는 제2 펄스신호를 이용하여 전력량계(120)의 전압 및 전류를 측정함에 따라, 출력배선에 의한 전자기파의 영향을 받지 않게 되며, 따라서 EMC 시험시 전자기파에 의한 오차발생을 최소화 할 수 있다. 상기의 과정을 수행하기 위해, 펄스 검출기(134) 및 기준 측정기(135) 중, 어느 하나에는 광 센서가 더 구비될 수 있다.
컴퓨터(137)는 기준 측정기(135)에 의해 측정된 오차를 저장매체에 저장하는 기능을 수행한다. 이러한 컴퓨터(137)는 기준 측정기(135)와 유선 또는 무선방식으로 연결되며, 오차값 저장 프로그램이 내장되어 있다. 컴퓨터(137)는 사용자의 설정에 따라 소정기간 단위로 전력량계의 측정값을 시간별 또는 기간별로 저장한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전력량계 오차검출장치는 오차를 측정하고자 하는 대상인 전력량계와 직접 전기적으로 연결되는 것이 아닌, 광 센서를 통해 전류 및 전압에 대응하는 광 신호를 수광하고 이를 통해 계량값을 계산하여 전류 및 전압을 송수신하는 출력배선의 전자기파에 의한 영향이 최소화된다. 따라서, EMC 시험에서도 그 정확성을 개선할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전력량계용 오차검출장치를 이용한 전력량계 오차검출방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력량계 오차검출방법을 순서도로 나타낸 도면이다.
먼저, 전력량계의 광 출력부에 대응하여 광 센서를 포함하는 오차검출장치를 준비하고, 오차검출장치를 구동하여 제1 광신호를 감지한다(S100). 이를 위해, 오차검출장치의 광 센서는 측정대상인 전력량계의 광 출력부에 대응되도록 설치되어야 한다.
상기 제1 광신호는 펄스 신호형태로 광 센서에 연결된 광신호 변환/분리 장치에 전송되게 된다. 광신호 변환/분리 장치는 상기 제1 광신호를 제1 펄스 신호로서 수신하며, 제1 펄스 신호에서 광 신호 수신에 따른 잡음을 분리하여 필터링 과정을 수행한다(S110).
다음으로, 광신호 변환/분리장치는 내장된 펄스 검출기를 통해 노이즈가 제거된 계량값을 상기 제2 광 신호로 기준 측정기에 출력한다(S120).
기준 측정기는 상기 제2 광신호를 제2 펄스신호로서 수신하며, 제2 펄스신호에 기초하여 전력량계의 전력량 측정값을 추출하고, 기준 측정기에 설정된 기준 측정값과 비교하여 전력량계의 오차값을 계산한다(S130).
또한, 기준 측정기는 계산된 오차값을 컴퓨터에 입력하고, 컴퓨터는 그 오차값을 설정에 따라 소정기간 단위로 전력량계의 측정값을 시간별 또는 기간별로 저장한다(S140. 그리고, 이렇게 저장된 오차값은 컴퓨터(137)를 통해 사용자가 확인할 수 있도록 표시할 수 있다.
이러한 단계에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 전력량계의 오차검출방법은, 기준 측정기를 전력량계에 직접 연결하여 계량결과를 측정하는 것이 아닌, 광 신호를 통해 계량값을 계산함에 따라, 계량결과에 전자기파에 의한 영향을 최소화할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
120 : 전력량계 121 : 제어부
122 : 전압 검출부 123 : 전류 검출부
125 : ADC 127 : 광 출력부
130 : 오차검출장치 131 : 광 센서
132 : 광 신호 분리/변환 장치 134 : 펄스 검출기
135 : 기준 측정기 137 : 컴퓨터

Claims (5)

  1. 전력량계로부터 제1 광신호의 출력을 감지하는 광 센서;
    상기 제1 광신호에 대응하는 제1 펄스신호를 수신하고 노이즈를 분리하여 환산된 계량값으로 변환하는 광신호 분리변환장치;
    상기 계량값을 제2 광신호 형태로 출력하는 펄스검출기; 및
    상기 제2 광신호에 대응하는 제2 펄스신호를 수신하여 상기 전력량계에 대한 측정값을 계산하는 기준 측정기;
    를 포함하되,
    상기 기준 측정기는,
    상기 측정값을 기 저장된 기준 측정값과 비교하여 상기 전력량계의 오차값을 계산하는 것을 특징으로 하는 전력량계용 오차검출장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준측정기는,
    상기 오차값을 기록하는 프로그램이 내장된 컴퓨터와 더 연결되는 것을 특징으로 하는 전력량계용 오차검출장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력량계는,
    전압 및 전류 검출부;
    상기 전압 및 전류검출부로부터 검출된 전압 및 전류를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부;
    상기 디지털 변환 처리된 전압 및 전류를 근거로 전력량을 산출하는 제어부; 및
    상기 전력량에 대응하여 상기 제1 광신호를 출력하는 광 출력부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력량계용 오차검출장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광 센서는,
    상기 전력량계의 일면으로 입사면이 상기 광 출력부와 마주보도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전력량계용 오차검출장치.
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