KR101835603B1

KR101835603B1 - 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 ｃｔ 센서 및 그 전류 감지 방법

Info

Publication number: KR101835603B1
Application number: KR1020160034483A
Authority: KR
Inventors: 신정원
Original assignee: (주)한국센서
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2018-03-08
Also published as: KR20170123725A

Abstract

스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(amplifer embedded current transformer sensor)가 개시된다. AC 공급 전력 신호를 증폭하는 증폭 모듈; 상기 증폭 모듈에 의해 증폭되는 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력하는 센싱 모듈을 구성한다. 상술한 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서 및 그 전류 감지 방법에 의하면, AC 공급 전력 신호를 증폭하여 CT 센서에서 감지하도록 구성됨으로써, 미세 전류를 정밀하게 감지하여 대기 전력 상태를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다. 특히, 라인 필터와 CT 센서를 일체형으로 제작하여 잡음이 제거된 신호를 증폭하고 선형성도 개선하도록 구성됨으로써, 대기 전력 상태의 미세 신호에 대한 감지 능력을 더욱 높이는 효과가 있다.

Description

스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 ＣＴ 센서 및 그 전류 감지 방법{AMPLIFIER EMBEDDED CURRENT TRANSFORMER SENSOR APPLIED TO SMART GRID AND METHOD FOR DETECTING CURRENT}

본 발명은 CT 센서(current transformer sensor) 및 그 전류 감지 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 스마트 증폭기 내장형 CT 센서 및 그 전류 감지 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서 및 그 전류 감지 방법에 관한 것이다.

전력 계통에서 라인(line)이란 AC 전원(가정용 상용 전원)을 가리키며, 라인에는 전기선에 포함되어 있는 여러 가지 잡음을 제거하는 라인 필터(line filter)가 구비된다.

라인 필터는 낮은 주파수 대역의 전력 신호를 통과시키는 저대역 필터로 구성된다.

라인 필터는 대개 전기 기기의 전원 소켓(socket)에 장착된다.

한편, 스마트 그리드(smart grid)는 기존의 전력망에 정보기술(IT)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 효율을 최적화하는 차세대 지능형 전력망으로서, 저전력 소비를 위해 점점 그 저변이 확대되고 있는 추세이다.

기존에는 대기 전력 절감을 위해 보통 멀티탭의 스위치 조작을 하는 데 그치고 있다. 그러나, 스마트 그리드 영역에서는 이러한 대기 전력도 정밀하게 감지하여 최적의 전력 절감 운용하고자 하고 있다. 이에, 스마트 그리드의 구축을 위해서는 기본적으로 전력의 소비 상황을 실시간으로 정밀하게 감지해야 한다.

한편, 기존에 전력 소비를 감지하기 위해 CT 센서(current transformer sensor)를 이용하는데, 전기선에 구비되는 CT 센서가 전류를 감지하여 전력 소비 여부를 파악할 수 있다.

그런데, 기존의 CT 센서는 대기 전력 상황에서의 미세 전류까지 감지하는 데에는 다소 감지 능력이 떨어지는 문제점이 있다. 스마트 그리드에서는 대기 전력 상황의 미세 전류까지 제어하여 전력 소비를 줄이는 노력을 하고 있지만, 기존의 CT 센서에는 한계가 있다.

기존의 AC 전력 신호는 라인 필터에 의해 잡음이 제거되지만, 신호의 크기가 미약하여 미세 전류를 정밀하게 감지할 수 없으며, 미세 신호의 경우 선형성이 낮아서 바로 사용하기에는 무리가 있다.

본 발명의 목적은 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서의 전류 감지 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 목적에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서는, 스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(amplifier embedded current transformer sernsor)에 있어서, AC 공급 전력 신호를 증폭하는 증폭 모듈; 상기 증폭 모듈에 의해 증폭되는 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력하는 센싱 모듈을 포함하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 증폭 모듈 전단에 일체형으로 구비되며, 상기 AC 공급 전력 신호에 대해 저대역 필터링(low pass filtering)을 수행하고 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 상기 증폭 모듈로 전달하는 라인 필터(line filter)를 더 구비하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 센싱 모듈의 전단에 구비되며, 상기 증폭 모듈에 의해 증폭된 AC 공급 전력 신호의 선형성을 개선하여 상기 센싱 모듈로 전달하는 선형성 개선 모듈을 더 구비하도록 구성될 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서의 전류 감지 방법은, 스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(amplifier embedded current transformer sernsor)의 전류 감지 방법에 있어서, 증폭 모듈이 AC 공급 전력 신호를 증폭하는 단계; 센싱 모듈이 상기 증폭 모듈에 의해 증폭되는 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 증폭 모듈 전단에 일체형으로 구비되는 라인 필터(line filter)가 상기 AC 공급 전력 신호에 대해 저대역 필터링(low pass filtering)을 수행하고 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 상기 증폭 모듈로 전달하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 센싱 모듈의 전단에 구비되는 선형성 개선 모듈이 상기 증폭 모듈에 의해 증폭된 AC 공급 전력 신호의 선형성을 개선하여 상기 센싱 모듈로 전달하는 단계를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

상술한 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서 및 그 전류 감지 방법에 의하면, AC 공급 전력 신호를 증폭하여 CT 센서에서 감지하도록 구성됨으로써, 미세 전류를 정밀하게 감지하여 대기 전력 상태를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

특히, 라인 필터와 CT 센서를 일체형으로 제작하여 잡음이 제거된 신호를 증폭하고 선형성도 개선하도록 구성됨으로써, 대기 전력 상태의 미세 신호에 대한 감지 능력을 더욱 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서의 전류 감지 방법의 블록 구성도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(current transformer sensor)의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(100)는 라인 필터(line filter)(110), 증폭 모듈(120), 선형성 개선 모듈(130) 및 센싱 모듈(140)을 포함하도록 구성될 수 있다.

이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.

라인 필터(110)는 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(100)에 일체형으로 구성된다.

라인 필터(110)는 증폭 모듈(120)의 전단에 구비될 수 있다.

라인 필터(110)는 AC 공급 전력 신호에 대해 저대역 필터링(low pass filtering)을 수행하여 잡음을 제거하도록 구성될 수 있다.

라인 필터(110)는 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 증폭 모듈(120)로 전달하도록 구성될 수 있다.

증폭 모듈(120)은 AC 공급 전력 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다.

증폭 모듈(120)은 대기 전력 상태에서 AC 공급 전력 신호를 증폭하도록 구성될 수 있다.

이에, 미세 전력 신호가 증폭되어 그 실시간 신호 크기의 변화를 정밀하게 파악할 수 있다.

선형성 개선 모듈(130)은 증폭 모듈(120)의 후단과 센싱 모듈(140)의 전단에 구비될 수 있다.

선형성 개선 모듈(130)은 증폭 모듈(120)에 의해 증폭된 AC 공급 전력 신호의 선형성을 개선하여 직선성의 정확도를 높이도록 구성될 수 있다.

선형성 개선 모듈(130)은 선형성을 개선한 AC 공급 전력 신호를 센싱 모듈(140)로 전달하도록 구성될 수 있다.

센싱 모듈(140)은 증폭 모듈(120)에 의해 증폭되는 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력하도록 구성될 수 있다.

스마트 그리드 제어기(10)는 센싱 모듈(140)에서 출력되는 출력값을 이용하여 대기 전력 상태의 미세 전류의 흐름과 크기를 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 통해 스마트 전력 제어를 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서의 전류 감지 방법의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 증폭 모듈(120)의 전단에 일체형으로 구비되는 라인 필터(line filter)(110)가 AC 공급 전력 신호에 대해 저대역 필터링(low pass filtering)을 수행하고 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 증폭 모듈(120)로 전달한다(S101).

다음으로, 증폭 모듈(120)이 AC 공급 전력 신호를 증폭한다(S102).

다음으로, 센싱 모듈(140)의 전단에 구비되는 선형성 개선 모듈(130)이 증폭 모듈(120)에 의해 증폭된 AC 공급 전력 신호의 선형성을 개선하여 센싱 모듈(140)로 전달한다(S103).

다음으로, 센싱 모듈(140)이 증폭 모듈(120)에 의해 증폭되고 선형성 개선 모듈(130)에 의해 선형성이 개선된 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력한다(S104). 센싱 모듈(140)은 신호의 직선성을 강화하여 대기 전력의 소비 여부를 정확하게 파악할 수 있는 특징이 있다.

스마트 그리드 제어기(10)는 이러한 실시간 감지된 전류의 세기를 이용하여 스마트 전력 제어를 수행한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 라인 필터 모듈
120: 증폭 모듈
130: 선형성 개선 모듈
140: 센싱 모듈

Claims

스마트 그리드(smart grid)에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서(amplifier embedded current transformer sernsor)에 있어서,
대기 전력 상태의 AC 공급 전력 신호의 미세 전류에 대해 저대역 필터링(low pass filtering)을 수행하고 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 전달하는 라인 필터(line filter);
상기 라인 필터와 일체형으로 구비되며, 상기 라인 필터로부터 저대역 필터링이 수행된 AC 공급 전력 신호를 전달받아 증폭하는 증폭 모듈;
상기 증폭 모듈에 의해 증폭된 AC 공급 전력 신호의 선형성을 개선하여 직선성의 정확도를 높여서 전달하는 선형성 개선 모듈;
상기 스마트 그리드의 스마트 전력 제어를 위해 대기 전력 상태의 미세 전류의 흐름과 크기를 정확하게 파악할 수 있도록 상기 증폭 모듈에 의해 증폭되는 AC 공급 전력 신호의 크기를 실시간 감지하여 출력하는 센싱 모듈을 포함하고,
상기 증폭기 내장형 CT 센서는,
상용 전원의 전원 소켓(socket) 내부에 장착되며, 전자 기기의 플러그가 상기 전원 소켓에 결합되기 전 대기 전력 상태에서 동작하도록 구성되며, 대기 전력 상태에서 AC 공급 전력 신호를 크기를 실시간 감지하여 스마트 그리드 제어기로 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드에 적용되는 증폭기 내장형 CT 센서.
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