KR101849727B1 - 시스템의 적어도 하나의 상을 모니터링하는 측정 시스템 - Google Patents

시스템의 적어도 하나의 상을 모니터링하는 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시스템, 특히 로드 피더의 적어도 하나의 상(2)을 모니터링하는 측정 시스템에 관한 것이다. 적어도 하나의 상의 전류 및 전압 값들을 결정하는 컴팩트하고 다용도를 갖는 측정 시스템을 제공하기 위해 측정 모듈(16)은 신호 획득 모듈(3) 및 신호 추가처리 모듈(4)을 포함하고, 신호 획득 모듈(3)은 ASIC에 의해 형성되며, 인쇄 회로 기판(1)은 전압 센서(5)를 포함하고, 신호 획득 모듈(3)은 모니터링되는 각각의 상(2)에 대해 전기 전도 방식으로 전압 센서(5)에 연결된 전압 센서 연결부(7) 및 전류 센서들(6)을 포함하고, 신호 추가처리 모듈(4)은 신호 획득 모듈(3)과 연결되고, 결정된 전류 및 전압 값들을 평가하고, 신호 추가처리 모듈(4)은 제어 목적으로 직렬 데이터 및 디지털 신호들을 출력하기 위해 사용될 수 있는 출력 수단(9)을 포함한다.

Description

시스템의 적어도 하나의 상을 모니터링하는 측정 시스템{MEASURING SYSTEM FOR MONITORING AT LEAST ONE PHASE OF A SYSTEM}
본 발명은 시스템에 있어서 적어도 하나의 상을 모니터링하는 측정 시스템에 관한 것이고, 특히 로드 피더(load feeder)에 관한 것이다.
환경에 대한 인식의 증가는, 산업 설비에서의 에너지 낭비를 피하는 것에 대한 수요를 이끌었고, 또한 특히 전기 에너지를 효율적으로 사용하는 것에 대한 수요를 이끌었다. 이 목적을 위해 필요한 "에너지 관리"는, 그 입력 변수로서 설비 내에서 에너지가 어떻게 분배되는가에 대한 상세한 모니터링을 요구한다. 이 경우에 있어 각각의 로드로의 에너지 흐름은 특히 흥미롭다. 에너지는 보통, 로드가 단상 로드인지 3상 로드인지 여부에 따라 단일 리드(단상) 또는 3개의 리드(3상)를 통해 각각의 로드로 피딩된다(fed).
3상 모터는 터닝부(turning parts)를 갖는 기계 설비에서 주된 에너지 변환기이다. 상기 3상 모터는, 보통 스퍼 라인을 통해 제어 및 보호용 기어를 거쳐 에너지를 공급받는다(supplied). 이 제어부 및 보호용 기어에 연결된 3상 모터는 이에 의해 더욱 제어되고 모니터링된다. 제어부 및 보호용 기어의 조합에 사용되는 용어는 "로드 피더"이다. 퓨즈가 없는 로드 피더는, 예를 들어 과부하 및 단락 방지용으로의 전력 회로 차단기(power circuit-breaker) 및 동작 스위칭용으로의 접촉기로 구성되는 장치 조합이다.
3상 모터는, 보통 3개의 리드(상)를 통해 전기 에너지를 공급한다. 설비에 대한 바람직한 제어와 모니터링이 로드 피더에 의해 수행될 수 있도록 상기 리드(상)는 로드 피더를 경유하여 설비까지 라우팅된다.
특히, 다음의 요인이 설비(예를 들어, 3상 모터)의 소비 값을 최적화하기 위해 중요하다:
- 설비에서의 에너지 분배(유효 전력, 피상 전력, 무효 전력)에 대한 명백한 측정
- 개별 로드 피더의 각각의 로드 상태에 대한 정보의 제공
- 설비의 에너지 효율성을 증가시키도록 로드 피더 효율성을 최적화하기 위해 (중앙/분권화를 기초로 한) 제어 측정의 착수.
제어 측정에 관하여, 개별 피더의 (대체로 시간-임계적인, 분권화된) 효율성을 최적화한 폐-루프 제어 프로세스(예를 들어, 토크 제어)와, 예를 들어 설비 가동 레벨에 따라 개별 로드 피더들의 연결을 끊고 연결하는 것과 같이 더 높은 레벨 제어 시스템에 의해 중앙적으로 행해지는 에너지 관리 제어 프로세스 사이에 차이가 결정되어야 한다.
그러나, 개별 로드 피더에서의 각각의 로드 상태의 빠른 획득은 효율적인 에너지 관리를 위한 가장 중요한 전제조건이다.
전류와 전압 사이의 위상각(CosPhi/cosφ)이 모터에 의해 구동되는 로드 피더의 로드 상태에 대한 가장 좋은 특징 변수임이 증명되었다. 그러나, 상기 특징 변수는 모터의 모든 동작 범위를 포괄하는 분명한 결과를 가져오지 않기 때문에, 그 각각의 연관된 동작 전류가 동시에 추가로 산정되어야(assessed) 한다.
로드 피더는 더욱이, 시간에 따라 전기적 특징 변수가 어떻게 변하는지를 모니터링함으로써 연결된 설비의 가동 조건을 체크할 것(조건 모니터링할 것)으로 기대된다. 여기서, 거동(behavior)에 있어 장기간 변화(예를 들어, 마모 때문에)와 거동에 있어 단기간 변화(예를 들어, 펌프의 건식 작동(dry-running), 전송 시스템에 있어 팬 벨트 이탈(fan belt disengagement), 통풍기에서의 기류 블로킹) 사이의 차이가 생긴다. 거동에 있어 장기간 변화는 경향(예를 들어, 전류 소비의) 분석을 사용하여 감지될 수 있다. 대조적으로, 거동에 있어 단기간 변화의 감지는 측정된 값의 빠른 평가를 요구한다. 연관된 가동 전류의 산정과 함께 cosφ의 모니터링은, 또한 가동 조건을 체크할 때(조건 모니터링을 할 때) 거동에 있어 단기간 변화를 감지하기 위한 유용한 특징 변수임이 증명되었다.
로드 피더는 또한 과부하 및 단락에 대해 보호되어야만 한다. 과부하 보호는 모터 전류의 시간 특징 그래프를 이용하여 전기적으로 모터를 가열하는 것(모터 모델)을 시뮬레이션하는 방법으로 보장될 수 있다. 역으로, 하나의 "전기적" 단락 보호에 요구되는 것은 모터 전류의 극도로 빠른 임계점 모니터링(요구되는 반응 속도 = 10㎲)이다.
설비의 소비 값을 최적화하고, 가동 조건을 체크하고, 과부하 및 단락으로부터 보호하는 프로세스 내에서 필요로 되는 필수적인 측정된 값의 획득 및 평가에 있어서, 지금까지 로드 피더, 특히 3상의 로드 피더에게 요구되었던 것은 다수의 구성요소로 구성된 비싼 전기적 회로들(아날로그 기술 + 디지털 기술)이다.
적어도 하나의 상의 전류, 전압 값들을 결정하는 컴팩트하면서 다용도인 측정 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
로드 피더는, 바람직하게는, 특히 상기 로드 피더와 연결된 설비를 최적화하는 것에 대한 분석을 실행하고, 상기 설비의 가동 조건을 체크하고, 상기 설비의 과부하 또는 단락과 관련된 모니터링을 수행하는 것이 가능하도록 상기 측정 시스템을 포함한다.
상기 측정 시스템은 또한, 바람직하게는, 종래의 측정 모듈 솔루션과 비교하여 비용-최적화되어야만 한다.
상기 측정 시스템은, 바람직하게는, 단상 및/또는 3상 전류 및 전압 값들을 획득하거나 평가할 수 있어야 한다.
상기 목적 중 하나는 청구항 제1항에서 요청되는 장치를 이용하여, 말하자면, 시스템의 적어도 하나의 상을 모니터링하는 측정 시스템, 특히 인쇄 회로 기판에 배치되는(arranged) 측정 모듈을 가진 로드 피더를 이용하여 본 발명이 달성될 수 있는데, 상기 측정 모듈은 신호 획득 구성요소 및 신호 추가처리 구성요소를 포함하고, 상기 신호 획득 구성요소는 ASIC을 이용하여 구현되고, 모니터링이 요구되는 각각의 상에 대해 상기 인쇄 회로 기판은 전압 센서를 포함하고, 상기 신호 획득 구성요소는 전류 센서들 및 상기 전압 센서와 전기 전도 방식으로 연결되는 전압 센서 터미널을 포함하고, 상기 전류 값은 전류 센서들을 통해 결정될 수 있고, 모니터링이 요구되는 상의 전압 값은 상기 전압 센서를 통해 결정될 수 있고, 상기 신호 추가처리 구성요소는 상기 신호 획득 구성요소에 연결되고 결정된 전류 및 전압 값들을 평가할 수 있고, 상기 신호 추가처리 구성요소는 출력 수단을 포함할 수 있는데, 이 출력 수단을 이용하여 직렬 데이터(serial data) 및 디지털 신호들이 제어 목적으로 출력될 수 있다. 본 발명의 이익이 되는 진전에 대해 종속항 제2항부터 제16항까지 서술된다.
상기 시스템은, 바람직하게는, 적어도 하나의 상을 포함하는 로드 피더이다. 상기 적어도 하나의 상은, 바람직하게는, 상기 로드 피더에 연결된 설비에 에너지 공급을 서빙하거나(serves) 상기 로드 피더에 연결된 설비에 에너지의 공급을 특징짓는 값을 반영한다.
해당 전류 값, 즉 모니터링이 요구되는 해당 상의, 즉 상(리드)의 또는 상들(리드들)의 전류를 특징짓는 값은 상기 전류 센서들을 이용하여 결정될 수 있다. 복수의 상이 모니터링될 때, 바람직하게는, 개별 전류 센서가 복수의 상의 전류 값을 결정하는 것을 서빙할 수 있다. 특히 적어도 두 개의 전류 센서가 하나의 상의 전류 값을 결정하기 위해 필요하다.
(복수의 상이 모니터링될 때) 상기 전압 센서 또는 센서들은 상기 전압 센서 터미널을 통해 상기 신호 획득 구성요소에 연결될 수 있다. 이 경우에, 전압 센서 및 전압 센서 터미널은, 바람직하게는, 전기 전도 방식으로 연관된 전압 센서 터미널에 연결되는 전압 센서와 함께 모니터링이 요구되는 각각의 상에 제공된다. 해당 전압 값, 즉 모니터링이 요구되는 상의, 즉 상(리드)의 또는 상들(리드들)의 상기 전압을 특징짓는 값은, 상기 전압 센서(들)에 의해 결정될 수 있다. 상기 전압 센서는 바람직하게는 용량성의(capacitive) 전압 센서이다. 전기적으로 고립된 용량성의 전압 측정은 상기 인쇄 회로 기판에 통합된 복수의 용량성의 전압 센서에 의해 다수의 도체 시스템(multi-conductor system) 상에서 수행될 수 있다. 이를 위해 어떠한 MEMS(MEMS = Micro-Electro-Mechanical System) 구조도 사용되지 않는다. 모니터링이 요구되는 상의 전압 값은, 이에 따라 상기 연관된 전압 센서 터미널을 이용하여 전압 센서에 의해 상기 신호 획득 구성요소에 공급될 수 있다.
직렬 데이터, 특히 전류, 전압, 성능과 진단 값들, 및 제어 목적의 디지털 신호들, 특히 단락, 과부하 및 모니터링되는 적어도 하나의 상에 관한 전류와 전압 상 영 교차(current and voltage phase zero crossing)를 특징짓는 신호들이 출력 수단을 통해 출력될 수 있다. 상기 출력 수단은, 바람직하게는 각각의 경우에 있어서, 상기 직렬 데이터 및/또는 디지털 신호들을 출력하기 위한 값에 특성화되거나 신호에 특성화된 터미널을 가진다.
상기 시스템에 연결된 설비로 바람직하게는 상기 시스템의 적어도 하나의 상을 통해 에너지가 공급된다. 컴팩트 측정 시스템을 이용하여 상기 시스템의 적어도 하나의 상의 최적화된 모니터링이 가능한데, 상기 컴팩트 측정 시스템은 본 발명의 측정 시스템에 의해 제공된다. 특히 상기 시스템과 관련된 전류 및 전압 값들은 적어도 하나의 모니터링된 상을 통해 측정 시스템에 의해 결정될 수 있다. 더 중요한 데이터는 전류 및/또는 전압 값들의 시간 특징의 그래프에 대한 평가를 기초로 결정될 수 있다. 상기 전류와 전압 상 영 교차들은, 바람직하게는 상기 모니터링된 상(들)에 대하여 상기 측정 시스템에 의해 결정될 수 있다. 적어도 하나의 상에 의해 에너지가 공급되는 설비에 대해 에너지 관리 및 조건 모니터링 및 모터 보호(과부하 보호, 단락 보호) 내에서 개-루프 및 폐-루프 제어 프로세스 모두는 단지 하나의 측정 시스템을 이용하여 이러한 실현될 수 있다. 바람직하게는, 예를 들어 모니터링 되는 적어도 하나의 상에 대한 유효 전력, 피상 전력, 무효전력 및/또는 CosPhi(cosφ)와 같은 성능-관련 데이터는 더욱이 측정 시스템을 통해 출력될 수 있다. 본 발명의 측정 시스템은, 제품 특성화된 측정 모듈 솔루션이 요구되지 않도록, 그 사용에 있어 다용도가 되도록 하는 넓은 범위의 어플리케이션을 제공한다. 신호들과 연관된 출력을 이용한 극도로 빠른 전류 제한 모니터링은 특히 상기 측정 시스템에 의해 가능하고, 이는 대략 10㎲의 반응 속도가 가능하도록 한다. 극도로 빠른 CosPhi 계산은, 상기 측정 시스템에 통합된 전류와 전압 상 영 교차들의 감지 및 위상각 정확도를 표시하는 연관된 디지털 신호 출력 덕분에 가능하다.
전류 및 전압 값들이, 바람직하게는 마이크로컨트롤러를 포함하는 신호 추가처리 구성요소에 의해 분석되는 것이 선호된다. 두 부분의 구조는, 더욱이 상기 측정 모듈이 각각의 어플리케이션과 최적으로 매칭되도록 한다. 상기 신호 추가처리 구성요소는 특정 어플리케이션에 따라 선택될 수 있고, 결국 상기 신호 획득 구성요소와 결합할 수 있다. 측정 모듈의 아날로그 부분(신호 획득 구성요소)은, 이에 따라 다양한 효율적이고 강력한 디지털 신호 추가처리 구성요소들과 결합할 수 있다.
본 발명을 변형한 이익이 되는 실시예에서, 상기 시스템은 상향의 설비와 연결되고, 상기 시스템을 통해 "루프된" 적어도 하나의 상은 하향 설비로의 에너지의 공급을 서빙하거나 하향 설비로의 에너지의 공급을 반영한다. 예를 들어, 상기 시스템은, 예를 들어 전기 모터와 같은 상향의 설비와 연결된 로드 피더이다. 적어도 하나의 상 및 이에 대해 하향 설비는 시스템에(로드 피더에) 통합된 측정 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 이에 대안적으로, 상기 시스템이, 예를 들어 전기 모터와 같은 최종 소비자(설비)가 되는 것을 또한 고려할 수 있다. 상기 모니터링이 요구되는 적어도 하나의 상은, 상기 시스템이 상기 측정 시스템에 의해 직접적으로 모니터링되고 분석될 수 있도록, 결과적으로 상기 시스템에 에너지를 직접적으로 공급하는 것을 서빙한다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 전류 센서들은 ASIC에 통합된 전류 측정 홀 효과 센서들(current-measuring Hall-effect sensors)에 의해 구현된다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 적어도 하나의 전압 센서는 상기 신호 획득 구성요소에 의해 덮인 인쇄 회로 기판의 영역 바깥쪽에 배치된다. 신호 획득 구성요소와 인쇄 회로 기판에 대한 평면도에서, 전압 센서는, 신호 획득 구성요소의 표면 영역에 의해 덮이지 않도록 이에 따라 상기 신호 획득 구성요소에 의해 덮인 인쇄 회로 기판의 영역 바깥쪽에 배열된다(disposed). 상기 전압 센서를 통해 이르게 되고(taken) 상기 인쇄 회로 기판에 직교하는 방향을 가진 직선은, 이에 따라 신호 획득 구성요소와 교차하지 않을 것이다. 특히, 제조와 연결 조건에 있어 향상된 구조적인 디자인은 이 방식으로 촉진될 수 있다. 상기 적어도 하나의 전압 센서는, 각각의 경우에 있어 연관된 전압 센서 터미널과 연결된다. 유연한 상 라우팅은, 전압 센서가 신호 획득 구성요소 제품에 의해 덮인 인쇄 회로 기판의 영역 바깥쪽에 배열되는 결과로서 가능해진다. 상기 전압 세서는, 상기 상의 전압 값이 결정될 수 있도록 오직 모니터링이 요구되는 그 상의 영역 내에서만 포지셔닝되어야 한다. 상기 전압 값은, 상기 전압 센서와 신호 획득 구성요소 사이에 전기적으로 전도 링크를 통해 상기 신호 획득 구성요소에 피딩될 수 있다. 공간상의 거리는, 적어도 하나의 전압 센서와 전류 센서들이 서로를 간섭하지 않도록 적어도 하나의 전압 센서와 전류 센서들 사이에 이러한 방식으로 설정될 수 있다. 상기 전류 센서들과 적어도 하나의 전압 센서는, 적어도 하나의 상에 대한 전류 및 전압 값이 결정될 수 있도록 이에 따라 배치된다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 적어도 하나의 전압 센서는 인쇄 회로 기판 내부에 배치된다. 상기 적어도 하나의 전압 센서는 결과적으로 상기 인쇄 회로 기판 내에 둘러싸일 것이다. 극도로 컴팩트한 측정 시스템은 이 방식으로 실현될 수 있다. 상기 인쇄 회로 기판 내부에 적어도 하나의 전압 센서를 통합하는 것은, 더욱이 적어도 하나의 전압 센서를 적어도 하나의 상에 그리고 상기 신호 획득 구성요소에 결합하는 것을 최적화하도록 할 수 있을 것이다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 전압 센서는 용량성 전압 센서이다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 모니터링이 요구되는 시스템의 모니터링이 요구되는 적어도 하나의 상은, 각각의 경우 그 전류 센서들 및 전압 센서 터미널, 특히 그 전압 센서로부터 전기적으로 고립되어 있다. 측정 시스템의 안전성을 위해 두어진(placed) 요구사항은 이러한 방식으로 충족될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 측정 시스템은 적어도 3상 시스템을 모니터링하기 위해 구현된다. 멀티도체 시스템이 모니터링되고 있을 때, 전압 센서뿐만 아니라 ASIC에 의해 구현된 전류 센서들 및 전압 센서 터미널이, 바람직하게는, 각각의 상에 대해 제공된다. 또한 출력 수단은, 바람직하게는, 각각의 경우에 있어 상에 특정화된 값들/신호들에 대해 독립된 출력을 가진다.
3상 시스템(세 개의 리드를 갖는 시스템)이 모니터링될 때, 상기 측정 시스템은 필수적으로 적어도 4개의 전류 센서, 3개의 전압 센서 터미널 및 3개의 전압 센서를 포함할 것인데, 이는 전류 측정 및 전압 측정이 멀티도체 시스템 상에서 이들을 통해 수행될 수 있도록 하기 위함이다. 전압 센서 터미널들 중으로부터 각각의 개별 전압 센서 터미널은, 그 연관된 상에 특정한 전압 센서와 연결된다. 결과적으로 적어도 3개의 전압 센서는, 인쇄 회로 기판 상에 마운트되거나 인쇄 회로 기판에 통합될 것이다. 개별 전류 및/또는 전압 센서들은, 바람직하게는 비활성화될 수 있다. 만약, 예를 들어 오직 하나의 상이 복수의 상을 모니터링할 수 있는 측정 시스템을 이용하여 모니터링된다면 사용되지 않는 전류 센서 및 전압 센서가 비활성화될 수 있다.
복수의 상이 측정 시스템을 이용하여 모니터링되고 있을 때, 신호 획득 구성요소 및 인쇄 회로 기판에 대한 평면도에서, 상들은 상기 신호 획득 구성요소의 영역 상에 있는데, 상기 상들은 바람직하게는 다발화된 방법으로(in a bundled manner) 라우팅되고(routed), 상기 신호 획득 구성요소의 외부에 있는 상들은, 바람직하게는 상기 인쇄 회로 기판 내부에 또는 절연 블록 내부에 서로 공간을 두고 더 떨어져서 라우팅된다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 측정 모듈, 특히 상기 신호 획득 구성요소는, 상기 시스템의 적어도 하나의 상의 전류 값을 결정하는 외부의 전류 센서를 연결하기 위한 적어도 하나의 연결 수단을 포함한다. 상기 측정 모듈은, 바람직하게는, 모니터링되어야 하는 시스템의 각각의 상에 대한 연결 수단이 있도록 복수의 연결 수단을 가진다. 예를 들어, 변류기, 로고스키 코일(Rogowski coil) 또는 션트와 같은 전류를 결정하기 위한 외부의 전류 센서는 상기 연결 수단을 통해 신호 획득 구성요소와 결합할 수 있다.
외부의 전압 센서를 상기 측정 모듈과, 그리고 특히 각각의 상에 대한 신호 획득 구성요소와 결합할 가능성이 또한 고려될 수 있고, 이에 따라 각각의 상에 대해 전압 측정을 하는 것에 대한 대안적 가능성이 있을 것이다.
외부의 전류 센서들 및/또는 외부의 전압 센서(또는 모니터링이 요구되는 복수의 상이 있을 때 외부의 전압 센서들)를 이용하는 전류 측정 및/또는 전압 측정이 이 방식으로 촉진될 수 있다. 결과적으로 상기 측정 모듈은 다른 전류와 전압 범위에서 전류 및 전압 측정을 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 외부의 전류 센서들 및/또는 외부의 전압 센서들에 대한 복수의 연결부는, 멀티도체 시스템, 특히 3상 시스템이 순수하게 외부의 전류 및/또는 외부의 전압 센서들에 의해 모니터링될 수 있도록 상기 연결 수단에 의해 형성될 것이다.
만약 공칭 전류(nominal currents)가 "내부의" 전류 센서들 및/또는 전압 센서들에 의해 더 이상 기록될 수 없는 크기를 초과한다면, 모니터링이 요구되는 리드들의 전류 값 및/또는 전압 값은 결과적으로 외부의 전류 센서들 및/또는 외부의 전압 센서들을 통해 완전히 결정될 수 있다. 바람직하게는, 모니터링이 상기 외부의 전류 센서들 및/또는 전압 센서들을 이용할 때, ASIC에 배열되는 사용되지 않는 전류 센서들 및/또는 인쇄 회로 기판에 통합된 사용되지 않는 전압 센서들이 비활성화되도록 하는 것이 가능하다. 상기 측정 시스템의 "내부의" 전류 센서들 및/또는 전압 센서들은, 바람직하게는, 대략 20암페어까지 공칭 전류에 대해 디멘젼된다(dimensioned). 상기 측정 시스템은 또한, 외부의 전류 및 전압 센서들을 상기 측정 시스템에 결합함으로써, 공칭 전류 ＞ 20암페어인 경우에 결과적으로 사용될 수 있다. 상기 측정 시스템은 극히 다용도의 방법으로 이러한 식으로 사용될 수 있다.
모니터링이 요구되는 시스템의 적어도 하나의 상이 각각의 경우에 분압기를 이용하여 매핑되도록 하고, 상기 측정 시스템과 연관된 전압 센서에 의해 궁극적으로 평가되도록 하는 것이 또한 고려될 수 있다. 모니터링이 요구되는 상은 궁극적으로 상기 분압기에 의해 제공되는 도체 포텐셜 상(conductor potential phase)을 통해 매핑되고 상기 전압 센서까지 라우팅될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 측정 모듈은 역률(cosφ), 유효전력, 피상전력, 무효전력 및/또는 적어도 하나의 상에 대한 상기 역률, 유효전력, 피상전력 및/또는 무효전력을 특징짓는 값을 결정할 수 있고, 이들을 출력 수단을 통해 출력할 수 있다. 상기 적어도 하나의 상에 의해 에너지가 공급되는 설비는 상기 값들을 기초로 모니터링되고 분석될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 신호 추가처리 구성요소는, 결정된 전류 및/또는 전압 값들을 기초로 적어도 하나의 상을 통해 공급되는 설비의 과부하 및/또는 단락 여부를 결정할 수 있고, 과부하 및/또는 단락을 특징 짓는 신호는 상기 출력 수단을 통해 출력될 수 있다.
전류 및 전압 상 영 교차는 더욱이, 바람직하게는 측정 시스템에 의해 결정될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, ASIC는 더욱이, 신호 추가처리 구성요소를 포함한다. 특히 경제적인 측정 시스템은 이러한 방식으로 실현될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 측정 모듈, 특히 신호 획득 구성요소는 파라미터화 수단, 특히 파라미터 핀들(parameter pins) 및/또는 직렬 인터페이스를 통해 파라미터화될 수 있다. 바람직하게는, 특히 모니터링이 요구되는 상기 전류 및 전압의 임계값, 센서들의 선택 및/또는 많은 상에 관한 측정 모듈의 거동 모드(behavioral mode)가 파라미터화 수단에 의해 설정될 수 있다. 모니터링할 수 있는 측정 시스템, 예를 들어 3상은, 예를 들어 하나의 상의 전류 센서들 및 전압 센서만이 활성화되고 다른 전류 및 전압 센서들은 비활성화되도록 파라미터화 수단을 통해 설정될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 상기 적어도 하나의 상은 각각의 경우에 도체 포텐셜 상에 의해 형성된다. 분압기를 이용해, 예를 들어 줄어든 전압은, 모니터링이 요구되는 설비가 상기 도체 포텐셜 상을 분석함으로써 모니터링될 수 있도록 상기 도체 포텐셜 상을 거쳐 상기 측정 시스템으로 피딩된다. 상기 도체 포텐셜 상은, 결과적으로 모니터링이 요구되는 로드의 실제 공급 리드를 반영한다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 적어도 하나의 상은 인쇄 회로 기판에서 라우팅되고, 신호 획득 구성요소는 적어도 하나의 상이 상기 신호 획득 구성요소 밑으로 라우팅되는 방식으로 상기 인쇄 회로 기판 상에 포지셔닝된다. 상기 신호 획득 구성요소에 의해 덮이는 인쇄 회로 기판의 영역은 결과적으로 상기 적어도 하나의 상을 포함한다. 상기 상을 통해 이르게 되고 상기 인쇄 회로 기판에 직교하는 방향인 직선은, 이에 따라 상기 신호 획득 구성요소와 교차할 수 있다.
전압 센서를 참조하여, 상을 통해 이르게 되고 인쇄 회로 기판에 직교하는 방향인 직선은, 바람직하게는, 상기 상을 모니터링하는 전압 센서의 일부분을 교차할 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 측정 시스템은 적어도 하나의 상이 라우팅되는 절연 블록을 포함하는데, 인쇄 회로 기판은 제1 측면 및 제2 측면을 가지고, 상기 제1 측면은 상기 제2 측면과 반대편에 배열되며, 신호 획득 구성요소는 상기 제1 측면 상에 배열되고 상기 절연 블록은 상기 제2 측면 상에 배열되고, 상기 신호 획득 구성요소는 상기 적어도 하나의 상이 상기 신호 획득 구성요소 밑으로 라우팅되는 방식으로 인쇄 회로 기판 상의 절연 블록의 반대쪽으로 포지셔닝된다. 상기 상을 통해 이르게 되고 상기 인쇄 회로 기판의 제2 측면 및/또는 상기 절연 블록에 직교하는 방향인 직선은, 결과적으로 상기 신호 획득 구성요소와 교차할 수 있을 것이다. 상기 상이 절연 블록에 통합되기 때문에, 상기 인쇄 회로 기판 또는 기타 구성요소들에 어떠한 손상도 생기지 않을 수 있도록 고 레벨의 전류가 공급되는 시스템이 안전하게 모니터링되고 분석될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 제1 측면은 신호 획득 구성요소가 적어도 부분적으로 인쇄 회로 기판에 통합되도록 리세스(recess)를 가진다. 상기 인쇄 회로 기판에 직교하는 방향인 신호 획득 구성요소의 측면들은 적어도 부분적으로 상기 인쇄 회로 기판에 의해 프레임된다(framed). 상기 신호 획득 구성요소는 결과적으로 상기 인쇄 회로 기판의 딥 밀드(deep-milled) 영역으로 삽입된다. 상기 인쇄 회로 기판 쪽으로 향하는 측면을 갖는 신호 획득 구성요소는, 바람직하게는 상기 인쇄 회로 기판의 리세스에 그 전부가 포지셔닝된다. 상기 전류 센서와 모니터링이 요구되는 상(들) 사이의 거리는, 전류 측정이 향상될 수 있도록 이러한 방식으로 가능한 작게 유지될 것이다. 상 라우팅이 상기 인쇄 회로 기판 안쪽에 발생한 경우, 상기 기판이 상기 신호 획득 구성요소에 대한 리세스를 가질 수 있는 것이 또한 고려될 수 있다.
본 발명을 변형한 또 다른 이익이 되는 실시예에서, 로드 피더는 측정 시스템을 포함하는데, 상기 측정 시스템을 이용하여 상기 로드 피더의 적어도 하나의 상을 모니터링하는 것이 가능하다. 상기 로드 피더는 적어도 하나의 상을 갖고 상기 측정 시스템에 의해 모니터링되는 시스템이다. 상기 로드 피더의 적어도 하나의 상의 모니터링을 통해 상기 설비가 모니터링될 수 있도록 상기 로드 피더의 적어도 하나의 상은 궁극적으로 상기 로드 피더에 연결된 설비의 상을 대표한다(represents).
본 발명 및 본 발명의 실시예들은 도면에 도시되는 예시적 실시예들을 참조하여 아래에 더 상세하게 서술되고 설명된다.
도 1은 측정 시스템에 대한 평면도의 개략도 - 상기 측정 시스템을 이용하여 시스템의 3상을 모니터링할 수 있음 -.
도 2는 시스템의 3상을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 실시예에 대한 측면도의 개략도.
도 3은 시스템의 3상을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 또 다른 실시예에 대한 측면도의 개략도.
도 4는 시스템의 3상을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 또 다른 실시예에 대한 측면도의 개략도.
도 5는 도 3에 도시된 변형된 실시예의 일부분에 대한 투시도.
도 1은 측정 시스템(1)에 대한 평면도의 개략도인데, 상기 측정 시스템을 이용하여 시스템의 3상(2)을 모니터링할 수 있다. 상기 시스템 안에 로드 피더를 포함하는데, 상기 로드 피더를 통해 상기 로드 피더에 연결된 설비로 에너지를 공급하는 것을 서빙하는 3상(2)이 라우팅된다. 로드 피더의 3상(2)은 로드 피더의 3상(2)의 모니터링을 통해 상기 로드 피더에 연결된 설비가 궁극적으로 모니터링될 수 있도록 궁극적으로 상기 로드 피더에 연결된 설비의 에너지 공급 리드들을 반영한다. 상기 3상(2)이 로드 피더에 의해 모니터링 될 수 있도록 로드 피더의 3상(2)은 측정 시스템까지 라우팅되고, 모니터링된다.
이러한 배치에서, 이 측정 시스템은 로드 피더의 구성 요소(constituent part)이고, 상기 로드 피더를 이용하여 설비는 모니터링된다. 상기 로드 피더가 설비의 소비 값을 최적화하고, 그 가동 조건을 체크하고, 설비의 과부하 또는 단락에 대해 모니터링하는 것을 수행할 수 있도록 상기 로드 피더는 본 발명의 측정 시스템을 포함한다. 특히 개별 상(2)의 전류 값들, 전압 값들 및 위상각이 상기 측정 시스템의 도움으로 결정되고 궁극적으로 평가될 수 있다. 특히, 설비의 바람직한 모니터링이, 상기 측정 시스템을 이용하여, 이에 따라 상기 로드 피더를 이용하여 실현될 수 있도록 직렬 데이터 및 디지털 신호들이 이 평가를 기초로 상기 측정 시스템에 의해 출력될 수 있다.
이러한 목적을 위해, 측정 시스템은 인쇄 회로 기판(1)뿐만 아니라 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4)를 포함하는 측정 모듈(16)을 포함하며, 바람직하게는, 인쇄 회로 기판(1) 상에 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4)가 마운트된다. 이 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4)는 접속 리드(8)를 통해 전기 전도 방식으로 서로 연결된다. 상기 접속 리드(8)는 인쇄 회로 기판(1)을 이용하여 구현될 수 있다.
3상(2)까지 포함하는 시스템은 도시된 측정 시스템에 의해 모니터링될 수 있다. 이러한 목적을 위해 인쇄 회로 기판(1)은 상기 인쇄 회로 기판(1)에 통합된 3개의 전압 센서(5)를 포함한다. 상기 3개의 전압 센서(5)는, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(1)에 의해 완전히 둘러싸인다. 각각의 상(2)은 전압 센서(5)에 지정되고, 바람직하게는 용량성 전압 센서(5)에 지정된다. 각각의 경우에, 연관된 상(2)의 전압 값은 결과적으로 전압 센서(5)를 이용하여 결정될 수 있다. 전압 센서(5)의 각각은 신호 획득 구성요소(3)의 전압 센서 터미널(7)을 통해 신호 획득 구성요소(3)와 연결된다. 신호 획득 구성요소(3)는 4개의 전류 센서(6)를 포함하는데, 이 전류 센서들을 이용하여 개별 상(2)의 전류 값이 결정될 수 있다. 각각의 경우에, 상(2)의 전류 값을 결정하기 위해 2개의 전류 센서(6)가 필요하다. 개별 전류 센서(6)는 특히 전류 측정 홀 효과 센서(6)이다.
전류 값은 특히 상의 전류를 특징짓는 값이다. 전압 값은 특히 상의 전압을 특징짓는 값이다.
3개의 개별 상(2)은, 신호 획득 구성요소(3)의 밑으로, 그리고 특히 전류 센서(6) 아래로 이들이 라우팅되는 영역과 비교하여 이들이 인쇄 회로 기판(1)으로 들어가고 나오는 영역에서 공간을 두고 더 떨어져서 위치하도록 라우팅된다. 개별 상(2)은, 이에 따라 신호 획득 구성요소(3)의 영역에서, 그리고 특히 전류 센서(6)의 영역에서 상호 다발화되는 방식으로 라우팅된다. 개별 상(2)은, 이 안에서 인쇄 회로 기판(1) 안쪽으로 직접적으로 라우팅된다. 개별 상(2)은 또한, 이에 대안적으로 인쇄 회로 기판(1) 밑으로, 예를 들어 절연 블록 안쪽으로 라우팅될 수 있다. 측정 시스템에 대한 평면도에서, 개별 전류 센서(6)는 결과적으로 개별 상(2) 다음으로 배치되고, 이에 반해 전압 센서(5) 각각은 상(2)을 덮는다. 전압 센서(5)에 의해 덮인 상(2)은 궁극적으로 전압 센서(5)에 의해 모니터링된다.
전압 센서(5)는 인쇄 회로 기판(1)에서 신호 획득 구성요소(3)에 의해 덮인 영역 밖에 위치한다. 도 1에서 상(2)은 이미 전류 센서(6)의 영역보다 상기 영역에서 상호 더 떨어져서 라우팅된다. 그렇지만, 상(2)이 전압 센서(5) 영역에서, 전류 센서(6)의 영역에서의 상(2)과 같은 거리만큼 공간을 두고 떨어져서 위치하는 것을 또한 고려할 수 있다.
신호 획득 구성요소(3)는 전류 센서(6), 전압 터미널(7)을 포함하며, 전압 터미널(7)을 통해 전압 센서(5)는 신호 획득 구성요소(3), 연결 수단(10) 및 파라미터화 수단(11)과 결합한다.
예를 들어, 변류기, 로고스키 코일 또는 션트와 같은 외부의 전류 센서는 연결 수단(10)을 통해 신호 획득 구성요소(3)와 결합할 수 있다. 내부의 전류 센서(6)에 대해 허용되는 영역 바깥쪽의 분석뿐만 아니라 전류 측정도 또한 결과적으로 측정 시스템에 의해 제공될 수 있다. 내부의 전류 센서(6)는, 바람직하게는 이러한 목적을 위해 비활성화될 수 있다. 결정된 전압 값이 이어서 측정 시스템을 통해 분석될 수 있도록 외부의 전압 측정 수단이 상기 측정 시스템과 결합하는 것을 또한 고려할 수 있다.
특히 신호 획득 구성요소(3) 및/또는 신호 추가처리 구성요소(4)는 파라미터화 수단(11)을 통해 파라미터화될 수 있다. 예를 들어, 만약 오직 단상 시스템만이 모니터링된다면, 바람직하게는, 사용되지 않는 전류 및 전압 센서(5, 6)는 파라미터화 수단(11)에 의해 비활성화될 수 있다. 외부의 전류 센서들이 신호 획득 구성요소(3)와 결합하고 사용된다면, 바람직하게는 "내부의" 전류 센서들이 파라미터화 수단(11)을 통해 유사하게 비활성화될 수 있다.
신호 획득 구성요소(3)는 ASIC를 이용하여 실현될 수 있다. 경제적인 제품 및 신뢰할 수 있는 신호 획득 구성요소(3)는 이러한 방식으로 제공될 수 있다.
신호 추가처리 구성요소(4)는 출력 수단(9)을 포함하며, 이 출력 수단(9)을 통해 직렬 데이터, 특히 전류, 전압, 성능 및 진단 값들을 이용하여 그리고 제어 목적을 위한 디지털 신호, 특히 단락, 과부하 및 모니터링되는 적어도 하나의 상(2)에 관한 전류와 전압 상 영 교차를 특징짓는 신호들을 이용하여 출력될 수 있다. 출력 수단(9)은, 바람직하게는, 직렬 데이터에 대한 및/또는 디지털 신호들에 대한 별도의 출력 또는 별도의 출력들을 포함한다.
3상(2)의 모니터링을 통해, 모니터링되는 설비가 로드 피더에 의해 상기 설비를 최적화하는 것에 대한 분석을 실행하고, 설비의 가동 조건을 체크하고, 설비에서의 과부하 또는 단락에 관한 모니터링을 수행하는 것이 가능할 수 있도록, 측정 시스템을 이용하여 상기 로드 피더에 의해 모니터링되는 설비에 대한 모든 관련된 값들(전류 값, 전압 값, Cos-Phi)을 결정하고 분석하는 것이 이에 따라 가능할 것이다. 극히 넓은 범위의 응용이, 상기 측정 시스템에 의해 그리고 이에 따라 상기 로드 피더에 의해 특정 설비에 특성화된 측정 시스템이나 로드 피더를 생성할 필요없이 커버될 수 있다.
전류 값 및 전압 값이 신호 추가처리 구성요소(4)에 의해 추가로 처리되므로, 신호 획득 구성요소(3)는 특정한 성능 요구에 따라 적합한 신호 추가처리 구성요소(4)와 결합할 수 있다. 유연한 전개(deployment)가 이에 의해 보장될 수 있다. 신호 추가처리 구성요소(4)는, 특히 특정한 성능 요구에 따라 디멘젼되는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 2부분의 구조는, 극히 다용도의 측정 시스템이 제공될 수 있도록 하는데, 이 측정 시스템을 이용하여 로드 피더에 연결된 설비를 최적화하는 것에 관한 분석을 실행하고, 설비의 가동 조건을 체크하고, 이 설비에서의 과부하 또는 단락에 관한 모니터링을 수행하는 것이 가능하다.
신호 추가처리 구성요소(4) 및 신호 획득 구성요소(3)가 ASIC 칩으로서 실현되는 것 또한 고려할 수 있다.
도 2는 시스템의 3상을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 실시예에 대한 측면도의 개략도이다. 시스템은, 이 경우 바람직하게는, 로드 피더의 3상(2)을 통해 모니터링되는 로드 피더에 연결된 설비를 갖는 로드피더다. 이 경우에 측정 시스템은 측정 모듈을 포함하며, 이 측정 모듈은 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4) 및 인쇄 회로 기판(1)을 포함하고, 인쇄 회로 기판(1)에서 3개의 전압 센서(5)가 통합된다.
3상(2)은, 이 예시적 실시예에서 인쇄 회로 기판(1) 안쪽으로 라우팅된다. 또한, 상(2)의 전압이 각각의 전압 센서(5)에 의해 결정될 수 있도록 3개의 용량성 전압 센서(5)가 인쇄 회로 기판(1) 안쪽으로 통합된다. 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4)는 인쇄 회로 기판(1)의 측면 상에 배치된다. ASIC 칩으로서 구현된 신호 획득 구성요소(3)는 신호 추가처리 구성요소(4)에 전기 전도 방식으로 연결된다.
3개의 전압 센서(5)는, 바람직하게는, 전압 값이 간섭 없이 결정될 수 있도록 신호 획득 구성요소(3)에 의해 덮이는 인쇄 회로 기판(1)의 영역 바깥쪽에 배치된다.
신호 획득 구성요소(3)는 4개의 전류 센서(6), 특히 4개의 전류 측정 홀 효과 센서(6), 연결 수단(10), 전압 센서 터미널(7) 및 파라미터화 수단(11)을 포함한다. 개별 상(2)의 전류 값은 전류 센서들(6)을 이용하여 결정될 수 있다. 2개의 전류 센서(6)는 전류 값을 결정하기 위해 각각의 상(2)에 대해 요구된다. 외부의 전류 센서들은, 모니터링이 요구되는 상들(2)의 전류 값이 외부의 전류 센서들을 통해 결정될 수 있도록 연결 수단(10)을 통해 신호 획득 구성요소(3)에 연결될 수 있다. 외부의 전류 센서들은, 예를 들어 변류기, 로고스키 코일 또는 션트일 수 있는데, 이를 이용하여 분석이 요구되는 상의 전류 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, "내부의" 전류 센서(6)가 활성화되거나 비활성화될 수 있도록 신호 획득 구성요소(3)는 파라미터화 수단(11)을 통해 파라미터화될 수 있다. 예를 들어, "내부의" 전류 센서(6)는, 개별 상(2)의 전류 값이 외부의 전류 센서들을 통해 결정된다면 비활성화될 수 있다. 바람직하게는, 모니터링이 요구되는 상(2)에 따라 개별 전류 센서(6) 및 개별 전압 센서(5)를 활성화하거나 비활성화하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어, 만약 오직 하나의 상(2)이 모니터링된다면, 각각의 경우에 2개의 전류 및 전압 센서(5, 6)는 모니터링이 요구되는 상의 전류 및 전압 센서(5, 6)만이 활성화되도록 파라미터화 수단(10)을 통해 비활성화될 수 있다. 3개의 전압 센서(5)는, 바람직하게는, 상(2)의 개별 전압 값이 신호 획득 구성요소(3)로 피딩될 수 있도록 전압 센서 터미널(7)을 이용하여 신호 획들 구성요소(3)까지 핀들을 통해 연결된다.
각각의 경우에, 하나의 상(2)이 인쇄 회로 기판(1)에 유사하게 통합된 전압 센서(5) 밑으로 그리고 2개의 전류 센서(6) 중앙에 밑으로 라우팅되도록, 3상(2)이 라우팅된다. 상 라우팅은, 바람직하게는 신호 획득 구성요소(3)의 영역에서 다발화된다. 개별 상(2)은 이 경우에 전기적으로 고립된 방식으로 전압 센서(5)로 그리고 측정 모듈로 라우팅된다.
개별 상(2)의 전류 및 전압 값들은 결과적으로 신호 획득 구성요소(3)를 통해 결정될 수 있다. 개별 상(2)의 cosφ는 더욱이 상기 데이터를 사용하여 결정될 수 있다. 모니터링이 요구되는 설비의 조건을 궁극적으로 반영하는 개별 상(2)의 관련된 값들은 결과적으로 신호 획득 구성요소(3)에 의해 결정된다. 상기 데이터는, 측정 시스템에 연결된 설비를 최적화하는 것에 대해 분석을 실행하고, 설비의 가동 조건을 체크하고, 상기 설비의 과부하 또는 단락에 대한 모니터링을 수행하는 것이 가능하도록 신호 추가처리 구성요소(4)에 의해 평가된다.
신호 추가처리 구성요소(4)는 직렬 데이터, 특히 전류, 전압, 성능 및 진단 값들 및 제어 목적을 위한 디지털 신호들, 특히 모니터링되는 3상(2)에 대한 단락, 과부하 및 전류와 전압 상 영 교차를 특징짓는 신호들의 출력을 가능하게 하는 출력 수단을 포함한다. 설비의 종합적인 분석은 결과적으로 측정 시스템을 통해 실행될 수 있다. 결정된 전류 및 전압 값을 기초로, 출력 수단(9)을 통해, 측정 모듈은 역률(cosφ), 유효 전력, 피상 전력, 무효 전력 및/또는 3상(2)에 대한 역률, 유효 전력, 피상 전력 및/또는 무효전력을 특징짓는 값을 결정하고 피딩 아웃할 수 있다.
작은 공칭 전류(대략 6.0A까지)에 있어서, 모니터링이 요구되는 로드 피더의 메인 전력 회로의 3상(2; 도체)은, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(1) 내부에 라우팅된다. 신호 획득 구성요소(3)는 상기 3상(2) 위에 직접적으로 포지셔닝된다. 사용가능한 전류 범위는, 각각 지정된 단락 보호 요소(퓨즈, 회로 차단기)와 결합하여 단락 발생시 인쇄 회로 기판(1)의 최대 이용가능한 Cu 두께, 프린트된 도체의 허용가능한 단시간 전류 용량에 의해 제한된다.
ASIC(신호 획득 구성요소; 3)에 통합된 전류 센서(6)는 전류 측정을 위해 사용된다. 전압 측정은 3상(2; 도체) 위에 정렬된 용량성 전압 센서들(5)에 의해 영향을 받는다.
이 구조적 변형은, 예를 들어 전자 로드 피더에 이미 존재하는 인쇄 회로 기판(1)은 단지 이에 따라 재구현될 필요가 있기 때문에 일반적으로 가장 경제적인 솔루션이 된다.
도 3은 시스템의 3상(2)을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 또 다른 실시예에 대한 측면도의 개략도이다. 도 2와 대조적으로, 여기에서 3상(2)은 인쇄 회로 기판(1)에서 라우팅되지 않고 절연 블록(12)에서 라우팅된다. 인쇄 회로 기판(1)은 더욱이 신호 획득 구성요소(3)가 포지셔닝되는 리세스(15)를 갖는다. 3상(2)으로부터 전류 센서(6)까지의 거리는, 전류 측정이 향상될 수 있도록 이에 대해 가능한 작게 유지된다. 인쇄 회로 기판(1)은 제1 측면(13) 및 제2 측면(14)을 가진다. 제2 측면(14)은 절연 블록(12)과 직접적으로 붙어있고, 반면에 신호 획득 구성요소(3) 및 신호 추가처리 구성요소(4)는 제1 측면(13) 상에 배치된다. 절연 블록(12) 안쪽으로 3상(2)을 라우팅하는 것은 더 큰 공칭 전류가 분석될 수 있다는 것을 의미한다.
절연 블록(12)으로 보내지는 평형 Cu 도체들(2; 상들)은, 바람직하게는 공칭 전류 ＞ 3A고 대략 공칭 전류가 40A까지인 것에 대해 사용된다. 신호 획득 구성요소(3)는 3상(2)을 라우팅하는 절연 블록(12)의 영역 위에 직접적으로 마운트되는 딥 밀드 인쇄 회로 기판(1)으로 삽입된다.
전압 측정은 또다시 인쇄 회로 기판(1) 안에 그리고 메인 전력 회로 도체들(상들; 2) 위에 배열되는 용량성 전압 센서(5)에 의해 영향을 받는다.
도 4는 시스템의 3상(2)을 모니터링하는 측정 시스템을 변형한 또 다른 실시예에 대한 측면도의 개략도이다. 도 2와 대조적으로, 이 경우에 3상(2)은 3개의 도체 포텐셜 상(2)에 의해 측정 시스템으로 피딩된다. 전압 분배기를 이용하여, 줄어든 전압이, 모니터링이 요구되는 설비가 도체 포텐셜 상(2)을 분석함으로써 모니터링될 수 있도록 도체 포텐셜 상(2)을 통해 측정 시스템으로 피딩된다. 도체 포텐셜 상(2)은 결과적으로 모니터링이 요구되는 로드의 실제 공급 리드를 반영한다. 더욱이, 이 실시예의 변형에서 개별 상들의 전류 값은 신호 획득 구성요소(3)에 통합된 전류 센서들(6)을 통하지 않고 연결 수단을 통해 신호 획득 구성요소(3)에 연결되는 외부의 전류 센서들을 통해 결정된다. 외부의 전류 센서들은 신호 획득 구성요소(3) 바깥쪽의 개별 상들의 전류 값을 결정하고 결정된 전류 값을 연결 수단(10)을 통해 신호 획득 구성요소(3)로 피딩한다. 내부의 전류 센서들(6)은, 바람직하게는 이 경우에 비활성화된다.
ASIC(신호 획득 구성요소; 3)에 통합된 센서 요소들(6)은 공칭 전류 ＞ 40A인 공칭전류를 측정하기 위한 목적으로 비활성화된다. 3상 전류는 외부의 센서 요소들(변류기, 션트, 로고스키 코일)을 통해 감지되고, ASIC로 구현되는 신호 획득 구성요소(3)의 (연결 수단(10)의) 지정된 입력으로 포워딩된다.
전압 측정은 인쇄 회로 기판(1)에 있는 용량성 전압 센서(5)에 의해 영향을 받는다. 연관된 도체 포텐셜 상(2)은 외부의 터미널을 통해 설비의 선 전압으로 연결된다.
메인 전력 회로로부터 전기적으로 고립된 용량성 센서 영역을 통한 전압 측정에 추가로, 신호 획득 구성요소(3)는, 바람직하게는 (오믹 분압계(ohmic voltage dividers)를 사용하여 선 전압으로부터 획득한) 비-부동 전압 신호들을 처리할 수 있는 가능성을 또한 제공한다. 그러나, 직접적인 용량성 전압 측정은 훨씬 더 경제적이고 더 공간을 절약하는 솔루션이다.
도 5는 도 3에 도시된 변형된 실시예의 일부분에 대한 투시도이다. 3상(2)이 어떻게 라우팅되는지가 여기에서 특히 분명하다. 상기 3상은, 이는 인쇄 회로 기판(1) 밑으로(제2 측면(14) 상에) 마운트되는 절연 블록(12)에서, 인쇄 회로 기판(1)의 제1 측면(13) 상에 배열된 리세스(15)까지 라우팅된다. 신호 획득 구성요소는, 전류 센서들과 개별 상들(2) 사이의 거리가 가능한 작게 유지되도록 상기 리세스(15) 내부에 포지셔닝된다. 상 라우팅은 리세스(15)의 영역(리세스(15)에 의해 덮이는 절연 블록(12)의 영역)에서 다발화되고, 이는 상(2)이, 리세스(15)에 의해 덮이는 영역 바깥쪽보다 리세스(15)의 영역에서 절연 블록(12) 안쪽으로 함께 더 가까이 배열됨을 의미한다. 개별 전압 센서들은 리세스(15)에 의해 형성되는 영역 밑으로, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(1) 안쪽에 리세스에 의해 형성되는 영역 바깥쪽 둘 모두에 포지셔닝될 수 있다.

Claims (17)

  1. 시스템의 3상(2)을 모니터링하는 측정 시스템으로서, 상기 측정 시스템은
    인쇄 회로 기판(printed circuit board; 1) 상에 배치되는(arranged) 측정 모듈(16)을 포함하고,
    상기 측정 모듈(16)은 신호 획득 구성요소(signal acquisition component; 3) 및 신호 추가처리 구성요소(signal further-processing component; 4)를 포함하고, 상기 신호 획득 구성요소(3)는 ASIC을 이용하여 구현되고,
    모니터링이 요구되는 각각의 상(2)에 있어서, 상기 인쇄 회로 기판(1)은 전압 센서(5)를 포함하고, 상기 신호 획득 구성요소(3)는 전기 전도 방식으로 상기 전압 센서(5)에 연결된 전압 센서 터미널(7) 및 전류 센서들(6)을 포함하고,
    전류 값은 상기 전류 센서들(6)을 통해 결정될 수 있고, 모니터링이 요구되는 상(2)의 전압 값은 상기 전압 센서(5)를 통해 결정될 수 있고,
    상기 신호 추가처리 구성요소(4)는 상기 신호 획득 구성요소(3)에 연결되고, 결정된 전류 및 전압 값들을 평가할 수 있고,
    상기 신호 추가처리 구성요소(4)는 직렬 데이터(serial data) 및 디지털 신호들(digital signals)이 제어 목적으로 출력되도록 할 수 있는 출력 수단(9)을 포함하고,
    모니터링이 요구되는 시스템의 각각의 상(2)에 대해, 상기 신호 획득 구성요소(3)는 상기 3상(2) 중 하나의 전류 값을 결정하기 위한 외부의 전류 센서를 연결하기 위한 연결 수단(10)을 포함하고,
    상기 신호 추가처리 구성요소(4)는, 결정된 전류 및 전압 값들 중 적어도 하나를 기초로 상기 3상을 통해 공급되는 설비의 과부하 및 단락 여부 중 적어도 하나를 결정할 수 있고,
    상기 과부하 및 단락 중 적어도 하나를 특징짓는 신호는 상기 출력 수단(9)을 통해 출력될 수 있는, 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류 센서들(6)은,
    ASIC에 통합된 전류 측정 홀 효과 센서들(current-measuring Hall-effect sensors; 6)을 이용하여 구현되는, 측정 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서, 전압 센서들(5)은,
    상기 신호 획득 구성요소(3)에 의해 덮이는 상기 인쇄 회로 기판(1)의 영역 바깥에 배치되는, 측정 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전압 센서들(5)은,
    상기 인쇄 회로 기판(1) 안쪽에 배치되는, 측정 시스템.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전압 센서(5)는,
    용량성 전압 센서(5)인, 측정 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 모니터링이 요구되는 시스템의 모니터링이 요구되는 3상(2)은,
    각각의 경우에 3상의 전류 센서들(6) 및 3상의 전압 센서 터미널(7)- 3상의 전압 센서(5) -로부터 전기적으로 고립되는, 측정 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 모듈(16)은,
    상기 3상(2)에 관한 역률(cosφ), 유효 전력, 피상 전력, 무효 전력 및 상기 역률, 상기 유효 전력, 상기 피상 전력 또는 상기 무효 전력을 특징짓는 값 중 적어도 하나를 결정할 수 있고, 상기 출력 수단(9)을 통해 이를 출력할 수 있는, 측정 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 ASIC은,
    상기 신호 추가처리 구성요소(4)를 더 포함하는, 측정 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 측정 모듈(16)은,
    파라미터화 수단(11)을 통해 파라미터화될 수 있는, 측정 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 획득 구성요소(3)의 개별 전류 센서들(6) 및 개별 전압 센서들(5) 중 적어도 하나는,
    파라미터화 수단(11)에 의해 비활성화될 수 있는, 측정 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 3상(2)은, 상기 인쇄 회로 기판(1)에서 라우팅되고,
    상기 신호 획득 구성요소(3)는, 상기 3상(2)이 상기 신호 획득 구성요소(3) 밑으로 라우팅되는 방식으로 상기 인쇄 회로 기판(1) 상에 포지셔닝되는(positioned), 측정 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정 시스템은 절연 블록(12)을 포함하며, 상기 절연 블록(12)에서 상기 3상(2)은 라우팅되고,
    상기 인쇄 회로 기판(1)은 제1 측면 및 제2 측면(13, 14)을 갖고,
    상기 제1 측면(13)은 상기 제2 측면(14)의 반대편에 배열되고(disposed),
    상기 신호 획득 구성요소(3)는 상기 제1 측면(13) 상에 배치되며, 상기 절연 블록(12)은 상기 제2 측면(14) 상에 배치되고,
    상기 신호 획득 구성요소(3)는 상기 3상(2)이 상기 신호 획득 구성요소(3) 밑으로 라우팅되는 방식으로 상기 인쇄 회로 기판(1) 상에 상기 절연 블록 반대편에 포지셔닝되는, 측정 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 측면(13)은,
    상기 신호 획득 구성요소(3)가 적어도 부분적으로 상기 인쇄 회로 기판(1)에 통합되도록 리세스(15)를 갖는, 측정 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 신호 획득 구성요소(3) 및 상기 인쇄 회로 기판(1)에 대한 평면도에서,
    상기 상들(2)은 상기 신호 획득 구성요소(3)의 영역에서 그리고 상기 신호 획득 구성요소(3)의 바깥쪽에 다발화된 방법(in a bundled manner)으로 라우팅되고,
    상기 상들(2)은 상기 인쇄 회로 기판(1) 안쪽에 또는 절연 블록 안쪽에 서로 공간을 두고 더 떨어져서 라우팅되는, 측정 시스템.
  15. 제1항 또는 제2항의 측정 시스템을 갖는 로드 피더에 있어서,
    상기 로드 피더는 시스템이고,
    상기 로드 피더의 적어도 3상(2)은 상기 측정 시스템을 이용하여 모니터링될 수 있는, 로드 피더.
  16. 제9항에 있어서, 상기 신호 획득 구성요소(3)는 파라미터화 수단(11)을 통해 파라미터화될 수 있는, 측정 시스템.
  17. 제9항에 있어서, 상기 파라미터화 수단(11)은 파라미터 핀들 및 직렬 인터페이스(serial interface) 중 적어도 하나인, 측정 시스템.
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