KR102237335B1 - 전기량을 계산하는 시스템, 이런 시스템을 포함하는 변압기 변전소, 및 이런 시스템으로 전기량을 계산하는 방법 - Google Patents
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Abstract
전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 본 발명에 따른 시스템 (20) 은 1차 전기 도체 (34; 36; 38) 에 전기적으로 접속된 다수의 2차 전기 도체들 (42A,..., 48C) 을 포함한다. 이 시스템은 무선 송신기 (70) 를 포함하는 제 1 모듈 (60) 및 복수의 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 을 포함한다. 이들 제 2 모듈들은 무선 송수신기 (86A, 86B, 86C), 및 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도 (IA1, IA2, IA3, IB1, IB2, IB3, IC1, IC2, IC3) 를 측정하는 것이 가능한 전류 센서 (83A, 83B, 83C) 를 포함한다.
제 1 모듈은 제 1 시간 동기화 메시지 (M1) 를 각각의 제 2 모듈로 송신하는 제 1 송신 수단 (72, 74) 을 포함한다. 각각의 제 2 모듈은 제 1 메시지 (M1) 를 수신하는 제 1 수단 (84A, 88A; 84B, 88B; 84C, 88C), 및 상기 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 적어도 하나의 강도 값을 포함하는 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 제 3 모듈 (63) 로 전신하는 제 2 송신 수단 (84A,..., 88C) 을 포함한다. 상기 강도 값들은 거의-동시에, 바람직하게는, 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로 측정되며, 상기 제 3 모듈은 무선 수신기 (101), 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 수신하는 제 2 수단 (102, 104), 및 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터 상기 전기량을 계산하는 유닛 (104) 을 포함한다.
제 1 모듈은 제 1 시간 동기화 메시지 (M1) 를 각각의 제 2 모듈로 송신하는 제 1 송신 수단 (72, 74) 을 포함한다. 각각의 제 2 모듈은 제 1 메시지 (M1) 를 수신하는 제 1 수단 (84A, 88A; 84B, 88B; 84C, 88C), 및 상기 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 적어도 하나의 강도 값을 포함하는 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 제 3 모듈 (63) 로 전신하는 제 2 송신 수단 (84A,..., 88C) 을 포함한다. 상기 강도 값들은 거의-동시에, 바람직하게는, 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로 측정되며, 상기 제 3 모듈은 무선 수신기 (101), 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 수신하는 제 2 수단 (102, 104), 및 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터 상기 전기량을 계산하는 유닛 (104) 을 포함한다.
Description
본 발명은 1차 전기 도체 및 1차 전기 도체에 전기적으로 접속된 다수의 2차 전기 도체들을 포함하는 전기 설비에 대해 전기량을 계산하는 시스템에 관한 것으로, 계산 시스템은,
- 무선 송신기를 포함하는 제 1 모듈, 및
- 무선 송수신기, 및 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정가능한 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함한다.
본 발명은 또한 제 1 교류 전압을 갖는 전기 전류를 제 2 교류 전압을 갖는 전기 전류로 변압하는 변압기 변전소에 관한 것으로, 이 변압기 변전소는 이런 계산 시스템을 포함한다.
본 발명은 또한 이런 계산 시스템으로 전기량을 계산하는 방법에 관한 것이다.
전술한 유형의 계산 시스템은 문서 WO 2010/119332 A1 에 알려져 있다. 계산 시스템은 전기 에너지 또는 전기 전력을 계산하는 계산 모듈들, 계산된 에너지 또는 전력 값들을 저장하는 데이터베이스, 및 측정되고 계산된 값들에 대응하는 정보를 원격 클라이언트들에 제공하는 것이 가능한 관리 모듈을 포함한다. 계산 모듈들은 무선 링크들에 의해 통신 게이트웨이에 접속되고, 결국, 네트워크에 접속된다. 데이터베이스, 관리 모듈 및 원격 클라이언트들은 또한 네트워크에 접속된다. 각각의 계산 모듈은 전기 도체에서 순환하는 전류의 전기 에너지 및 전력을 계산하는 것이 가능하다. 계산 모듈은 강도 센서, 전기 에너지 및 전력을 계산하는 것이 가능한 프로세싱 유닛, 및 무선 송수신기를 포함한다. 각각의 계산 모듈은 통신 게이트웨이와 클록을 이용하여 동기화된다.
그러나, 이런 계산 시스템은 에너지 및 전기 전력이 계산되는 각각의 전기 도체와 연관된 전류 센서의 존재를 필요로 한다. 더욱이, 이런 시스템은 상대적으로 복잡하고 비싸다.
따라서, 본 발명의 목적은 어떤 전류 센서도 연관되지 않은 전기 도체에 대한 강도 또는 전기 에너지 또는 전력 유형의 전기량을 계산하는 시스템을 제안하는 것이다. 본 발명은 예를 들어, 1차 전기 도체 및 다수의 2차 전기 도체들을 포함하는 전기 설비에서, 2차 전기 도체들 모두에서의 전기적 강도를 측정하고 그들 측정 값들로부터 1차 도체에서의 전기적 강도를 계산하는 것을 가능하게 한다.
그 목적을 위해, 본 발명은 다음을 특징으로 하는 전술한 유형의 계산 시스템에 관한 것이다:
- 제 1 모듈은 제 1 시간 동기화 메시지를 각각의 제 2 모듈로 송신하는 송신 수단을 포함하고,
- 각각의 제 2 모듈은 제 1 메시지를 수신하는 제 1 수단, 및 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 적어도 하나의 강도 값을 포함하는 제 2 메시지를, 제 3 모듈로 송신하는 제 2 수단을 포함하며, 상기 강도 값들은 다양한 전류 센서들에 의해 준동시에 (quasi-simultaneously), 바람직하게는, 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로 측정된다.
- 계산 시스템은 제 3 모듈을 포함하며, 제 3 모듈은 무선 수신기, 제 2 메시지들을 수신하는 제 2 수단, 및 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터 전기량을 계산하는 유닛을 포함한다.
본 발명의 유리한 양태들에 따르면, 계산 시스템은 단독으로 또는 모든 기술적으로 허용가능한 조합들에 따라서 고려되는, 다음 특징들 중 하나 이상을 더 포함한다:
- 계산 유닛은 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들의 총합을 계산하는 것이 가능하다.
- 제 1 모듈은 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하는 유닛을 더 포함하고, 측정된 전압의 값을 제 1 메시지를 통해서 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능하며, 한편, 각각의 제 2 모듈은 제 1 메시지를 통해서 수신된 전압의 값 및 전류 센서에 의해 측정된 강도 값으로부터 순시 전력 (instantaneous power) 을 계산하는 수단을 포함하며, 그 계산된 전기 전력의 값을 제 2 메시지를 통해서 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능하며, 한편, 제 3 모듈의 계산 유닛은 그 수신된 전력 값들의 총합을 계산하는 것이 가능하다.
- 제 1 모듈은 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하는 유닛을 더 포함하며, 그 측정된 전압의 값을 제 1 메시지를 통해서 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능하며, 한편, 각각의 제 2 모듈은 제 1 메시지를 통해서 수신된 전압의 값 및 전류 센서에 의해 측정된 강도 값으로부터 전기 에너지를 계산하는 수단을 포함하며, 그 계산된 에너지 값을 제 2 메시지들을 통해서 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능하며, 한편, 제 3 모듈의 계산 유닛은 그 수신된 에너지 값들의 총합을 계산하는 것이 가능하다.
- 각각의 전류 센서는 대응하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능하며, 각각의 제 2 모듈은 샘플링 주파수를 이용하여 그 측정된 강도를 샘플링하는 것이 가능한 샘플링 유닛을 포함한다.
- 제 1 메시지는 상기 샘플링 주파수의 값을 포함하며, 상기 값은 바람직하게는 미리 결정된 값 또는 1차 및 2차 전기 도체들 중 적어도 하나의 도체의 전압 주파수 값의 배수이다.
- 제 2 모듈들은 푸리에 급수로의, 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값의 분해의 계수들을 계산하는 것이 가능한 제 1 압축 수단을 포함한다.
- 샘플들은 상기 전압의 다수의 기간들에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 랭크 값은 각각의 기간의 끝에서 리셋되며, 한편, 제 2 모듈들은 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 강도 값들에 대한 제 1 압축 수단을 포함하며, 그들 압축 수단은 동일한 랭크 값을 갖는 샘플들의 평균을 계산한다.
- 제 1 메시지는 제 2 모듈들에 의해 측정된 강도 값들에 대한 수신 요청을 포함한다.
본 발명은, 또한 제 1 교류 전압을 갖는 전기 전류를 제 2 교류 전압을 갖는 전기 전류로 변압하는 변압기 변전소에 관한 것으로, 상기 변압기 변전소는,
- 전기 네트워크에 접속될 수 있는 적어도 하나의 인입 (incoming) 전기 도체를 포함하는 제 1 패널,
- 적어도 하나의 1차 송출 (outgoing) 전기 도체 및 다수의 2차 송출 전기 도체들을 포함하는 제 2 패널로서, 각각의 2차 송출 도체가 대응하는 1차 송출 도체에 전기적으로 접속되는, 상기 제 2 패널,
- 제 1 패널과 제 2 패널 사이에 접속되고, 제 2 교류 전압을 갖는 전류에 의해 제 1 교류 전압을 갖는 전류를 변압하는 것이 가능한 전기 변압기, 및
- 제 2 패널에 대한 전기량을 계산하는 시스템을 포함하며,
계산 시스템이 위에서 정의된 바와 같은 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법에 관한 것으로, 전기 설비는 1차 전기 도체, 및 1차 전기 도체에 전기적으로 접속된 다수의 2차 전기 도체들을 포함하며, 본 방법은 무선 송신기를 포함하는 제 1 모듈; 무선 송수신기와, 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정가능한 제 1 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함하는 계산 시스템을 이용하여 구현된다.
본 발명에 따르면, 본 방법은 다음 단계들을 포함한다:
- a) 제 1 모듈에 의한, 각각의 제 2 모듈로의, 1차 또는 2차 전기 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 측정치의 제 1 시간 동기화 메시지의 송신,
- b) 각각의 제 2 모듈에 의한, 제 1 메시지의 수신,
- c) 각각의 전류 센서에 의한, 대응하는 1차 또는 2차 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 준동시에, 바람직하게는, 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로의, 측정,
- d) 각각의 제 2 모듈에 의한 제 3 모듈로의, 대응하는 전류 센서에 의해 측정된 강도의 적어도 하나의 값을 포함하는 제 2 메시지의 송신,
- e) 제 3 모듈에 의한 제 2 메시지들의 수신,
- f) 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터의 전기량 계산.
본 발명의 다른 유리한 양태들에 따르면, 본 계산 방법은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 허용가능한 조합들에 따라서 고려되는, 다음 특징들 중 하나 이상을 포함한다:
- 단계 a) 동안, 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압이 측정되며, 제 1 메시지는 그 측정된 전압의 값을 포함하며, 한편, 단계 c) 동안, 전기 전력 및/또는 전기 에너지가 제 2 모듈에 의해, 단계 a) 동안 측정된 전압의 값 및 전류 센서에 의해 측정된 강도 값으로부터 계산되며, 한편, 단계 d) 동안, 제 2 메시지는 전기 전력 및/또는 전기 에너지의 계산된 값을 더 포함하며, 한편, 단계 e) 동안, 수신된 전력 또는 전기 에너지 값들의 총합이 제 3 모듈에 의해 추가로 계산되고,
- 단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 강도가 샘플링 주파수를 이용하여 샘플링되고, 측정된 강도들이 푸리에 급수로 분해되며, 한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 전기량이 단계 c) 에서 획득된 복소 푸리에 계수들의 값들로부터 미리 결정된 고조파 랭크까지 계산된다.
- 단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 강도가 샘플링 주파수를 이용하여 샘플링되며, 샘플들이 1차 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압의 다수의 기간들에 걸쳐서 그리고 주어진 기간 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 랭크의 값은 각각의 기간의 끝에서 리셋되며, 동일한 랭크 값을 갖는 샘플들의 평균이 이루어지며, 한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 단계 c) 에서 획득된 샘플들의 평균 값들로부터 전기량이 계산되고,
- 단계 a) 동안, 제 1 메시지는 제 2 모듈들에 의해 측정되거나 또는 계산된 강도 및/또는 전기 전력 및/또는 전기 에너지 값에 대한 수신 요청을 더 포함한다.
본 발명 때문에, 각각의 제 2 모듈의 각각의 전류 센서에 의한 강도의 준동시적인 측정은, 상이한 측정된 순시 복소 강도들에 대해서 뿐만 아니라, 순시 복소 전력들에 대해 및/또는 특히, 상이한 측정된 강도들로부터 계산된 에너지들에 대해, 가산들과 같은, 연산들을 수행하는 것을 가능하게 한다.
단지 비한정적인 예로서 제공되고 첨부되는 도면들을 참조하여 이루어지는 다음 설명을 고려할 때, 본 발명은 더 잘 이해될 것이며, 그의 다른 이점들이 더 명확해 질 것이다.
도 1 은 제 1 패널; 변압기에 의해 제 1 패널에 접속된 제 2 패널; 및 본 발명에 따라 전기량을 계산하는 시스템을 포함하는 변압기 변전소의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 계산 시스템의 개략도로서, 계산 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 모듈들을 포함하며, 제 2 패널은 3개의 송출 전기적 라인들을 포함한다.
도 3 은 도 2 의 제 2 모듈의 개략도이다.
도 4 는 제 1 메시지의 전송 및 수신 순간들을 나타내는 타이밍 차트로서, 제 1 메시지는 제 1 모듈에 의해 각각의 제 2 모듈로 송신된다.
도 5 는 제 1 및 제 2 메시지들의 송신 및 그들의 프로세싱을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6 은 제 1 실시형태에 따라서 전기량을 계산하는 방법의 단계들의 플로우차트이다.
- 도 7 내지 도 9 는 각각 제 2, 제 3 및 제 4 실시형태들에 따른, 도 6 의 뷰와 유사한 뷰들이다.
도 2 는 도 1 의 계산 시스템의 개략도로서, 계산 시스템은 제 1, 제 2 및 제 3 모듈들을 포함하며, 제 2 패널은 3개의 송출 전기적 라인들을 포함한다.
도 3 은 도 2 의 제 2 모듈의 개략도이다.
도 4 는 제 1 메시지의 전송 및 수신 순간들을 나타내는 타이밍 차트로서, 제 1 메시지는 제 1 모듈에 의해 각각의 제 2 모듈로 송신된다.
도 5 는 제 1 및 제 2 메시지들의 송신 및 그들의 프로세싱을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 6 은 제 1 실시형태에 따라서 전기량을 계산하는 방법의 단계들의 플로우차트이다.
- 도 7 내지 도 9 는 각각 제 2, 제 3 및 제 4 실시형태들에 따른, 도 6 의 뷰와 유사한 뷰들이다.
도 1 에서, 전기 네트워크 (12) 에 접속된 변압기 변전소 (10) 는 제 1 패널 (14), 제 2 패널 (16), 제 1 패널 (14) 과 제 2 패널 (16) 사이에 접속된 전기 변압기 (18), 및 전기 에너지, 전기 전력 또는 전기 강도와 같은, 전기량을 계산하는 시스템 (20) 을 포함한다.
변압기 변전소 (10) 는 제 1 교류 전압을 가지며 네트워크 (12) 에 의해 전달되는 전기 전류를, 제 2 교류 전압을 갖는 전기 전류로 변압하는 것이 가능하다.
전기 네트워크 (12) 는 3상 네트워크와 같은, 교류 네트워크이다. 전기 네트워크 (12) 는 중간-전압 네트워크, 즉, 그의 전압이 1000 V 보다 크고 50,000 V 미만인 네트워크이다. 제 1 의 3상 전압이 따라서 중간 전압이다.
이의 대안으로, 전기 네트워크 (12) 는 고전압 네트워크, 즉, 50,000 V 보다 큰 전압을 가진 네트워크이다. 즉, 제 1 의 3상 전압은 고전압이다.
제 1 패널 (14) 은 다수의 인입 라인들 (22A, 22B) 을 포함하며, 각각의 인입 라인 (22A, 22B) 은 제 1 인입 도체 (24A, 24B), 제 2 인입 도체 (26A, 26B), 및 제 3 인입 도체 (28A, 28B) 를 포함한다. 각각의 제 1, 제 2, 제 3 인입 도체 (24A, 24B, 26A, 26B, 28A, 28B) 는 각각의 인입 회로 차단기 (32) 에 의해 전기 네트워크에 접속된다. 대응하는 인입 도체들 (24A, 24B, 26A, 26B, 28A, 28B) 에서 순환하는 3상 전류는 제 1 의 3상 전압을 갖는다.
제 2 패널 (16) 은 제 1 의 1차 도체 (34), 제 2 의 1차 도체 (36), 제 3 의 1차 도체 (38) 및 제 4 의 1차 도체 (39) 및 복수의 N 개의 송출 라인들 (40A, 40B, …, 40N), 즉, 제 1 송출 라인 (40A), 제 2 송출 라인 (40B), …, N번째 송출 라인 (40N) 을 포함하며, 각각의 송출 라인 (40A, 40B, …, 40N) 은 3상 전압을 전달하는 것이 가능하다.
각각의 송출 라인 (40A, 40B, …, 40N) 은 저전압 송출 라인, 즉, 1000 V 미만의 전압을 가진 송출 라인이다. 제 2 의 3상 전압은 따라서 저전압이다.
이의 대안으로, 각각의 송출 라인 (40A, 40B, …, 40N) 은 중간-전압 송출 라인, 즉, 1000 V 보다 크고 50,000 V 미만인 전압을 가진 송출 라인이다. 즉, 제 2 의 3상 전압은 중간 전압이다.
제 1 송출 라인 (40A) 은 제 1 의 2차 도체 (42A), 제 2 의 2차 도체 (44A), 제 3 의 2차 도체 (46A) 및 제 4 의 2차 도체 (48A) 및 3개의 송출 회로 차단기들 (50) 을 포함한다. 제 1, 제 2 및 제 3 의 2차 도체들 (42A, 44A, 46A) 은 대응하는 송출 회로 차단기 (50) 에 의해 제 1, 제 2 및 제 3 의 1차 도체들 (34, 36, 38) 에 각각 접속된다. 제 4 의 2차 커넥터 (48A) 는 제 4 의 1차 도체 (39) 에 직접 접속된다.
송출 1차 도체들 (34, 36, 38), 및 대응하는 2차 송출 도체들 (42A, 44A, 46A) 은 실질적으로 동일한 전압, 즉, 중성 도체 (39) 에 대한 제 2 의 3상 전압의 3개의 위상들에 각각 대응하는, 제 1 전압 (V1), 제 2 전압 (V2) 및 제 3 전압 (V3) 을 갖는다.
다른 송출 라인들 (40B,..., 40N) 은 앞에서 설명된 제 1 송출 라인 (40A) 과 동일하며, 엘리먼트들에 대한 참조부호들에 관해 문자 A 를 대응하는 문자 B,..., N 으로 대체할 때마다, 동일한 엘리먼트들을 포함한다.
전기 변압기 (18) 는 제 1 교류 전압을 가진 전기 네트워크로부터 나오는 전류를, 제 2 교류 전압을 가지며 제 2 패널 (16) 로 전달되는 전류로 변압하는 것이 가능하다. 전기 변압기 (18) 는 제 1 패널 (14) 에 접속된 1차 권선 (52), 및 제 2 패널 (16) 에 접속된 2차 권선 (54) 을 포함한다.
계산 시스템 (20) 은 각각의 2차 송출 도체 (42A, 44A, 46A, 48A, 42B, 44B, 46B, 48B,..., 42N, 44N, 46N, 48N) 에서의 강도, 전기 에너지 및/또는 순시 전기 전력 유형의 전기량을 계산하는 것이 가능하다.
도 2 의 예시에서, 제 2 패널은 송출 라인들의 개수 N 이 3 과 동일한 것으로 도시된다. 따라서, 제 2 패널 (16) 은 제 1 의 1차 도체 (34), 제 2 의 1차 도체 (36), 제 3 의 1차 도체 (38) 및 제 4 의 1차 도체 (39) 및 3개의 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 을 포함한다.
도 2 에 나타낸, 계산 시스템 (20) 은 1차 도체들 (34, 36, 38, 39) 에 접속된 제 1 모듈 (60), 3개의 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C), 즉 각각의 송출 라인 (40A, 40B, 40C) 에 대한 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 을 포함하며, 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 송출 2차 도체들 42A, 44A, 46A 에 각각; 42B, 44B, 46B 에 각각; 및 44C, 46C, 46C 에 각각 접속된다. 추가적으로, 계산 시스템 (20) 은 제 3 모듈 (63) 을 포함한다.
제 1 모듈 (60) 은 측정 유닛 (66), 무선 송신기 (70), 무선 안테나 (72), 마이크로제어기 (74), 통신 유닛 (80) 및 전기 전력을 이들 상이한 엘리먼트들에 제공하는 유닛 (82) 을 포함한다.
제 1 의 2차 도체 (42A), 제 2 의 2차 도체 (44A) 및 제 3 의 2차 도체 (46A) 의 각각에 대해, 제 2 모듈 (62A) 은 대응하는 2차 도체 (42A, 44A, 46A) 에서 순환하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능한 전류 센서 (83A) 를 포함한다. 이것은 마이크로제어기 (84A), 무선 송수신기 (86A), 무선 안테나 (88A), 아날로그-디지털 변환기 (90A), 및 그들 엘리먼트들에 전기를 제공하는 유닛 (92A) 을 추가로 포함한다.
다른 제 2 모듈들 (62B, 62C) 은 앞에서 설명된 제 2 모듈 (62A) 과 동일하며, 그 엘리먼트들에 대한 참조부호들에 관해 문자 A 를 대응하는 문자 B, C 로 대체할 때마다, 동일한 엘리먼트들을 포함한다.
제 3 모듈 (63) 은 무선 수신기 (101), 무선 안테나 (102), 계산 유닛 (104), 데이터 저장 및 시간 스탬핑 유닛 (105), 인간-기계 인터페이스 (106), 통신 유닛 (107) 및 이들 상이한 엘리먼트들에 전기를 공급하는 유닛 (108) 을 포함한다.
측정 유닛 (66) 은 1차 도체들 (34, 36, 38) 의 3상 전압의 주파수 (F) 를 측정하는 것이 가능하다.
무선 송신기 (70) 는 바람직하게는 표준 IEEE-802.15.4 에 기초한 ZIGBEE 또는 ZIGBEE GREEN POWER 통신 프로토콜에 따른다. 이의 대안으로, 무선 송신기 (70) 는 바람직하게는 표준 IEEE-802.15.1 또는 표준 IEEE-802.15.2 에 따른다. 또한 대안적으로, 무선 송수신기 (70) 는 바람직하게는 표준 IEEE-802-11 에 따른다. IEEE 표준을 만족함이 없이, 이 송신기는 또한 단순히 각각의 국가 (사유 무선 통신 솔루션) 에서의 현행 규정을 따를 수도 있다.
무선 안테나 (72) 는 무선 신호들을 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 의 안테나들 (88A, 88B, 88C) 로 송신하는데 적합하다. 즉, 제 1 모듈 (60) 은 대응하는 무선 링크에 의해 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 의 각각에 접속된다.
마이크로제어기 (74) 는 제 1 메시지 (M1) 를 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 로 송신하는, 미도시된, 소프트웨어 애플리케이션을 저장하고 실행하는 것이 가능하며, 송신 소프트웨어는 무선 송신기 (70) 및 무선 안테나 (72) 와 협력하는 것이 가능하다.
통신 유닛 (80) 은 ModBus Serial 라인 프로토콜 유형, 또는 ModBus TCP/IP 또는 IP 를 이용한 임의의 다른 프로토콜의 링크와 같은, 바람직하게는 표준화된, 통신 링크를 이용하여, 제 1 모듈 (60) 에 의한, 미도시된 외부 유닛과의 통신을 가능하게 한다.
전류 센서 (83A) 는 제 1 의 2차 송출 도체 (42A) 에서 순환하는 제 1 강도 (IA1), 제 2 의 2차 송출 도체 (44A) 에서 순환하는 제 2 강도 (IA2), 및 제 3 의 2차 송출 도체 (46A) 에서 순환하는 제 3 강도 (IA3) 중으로부터 각각의 강도를 측정하는 것이 가능하다.
게다가, 아날로그 디지털 변환기 (90A) 는 전류 센서 (83A) 에 의해 측정된 강도 (IA1, IA2, IA3) 의 값들을 샘플링하기 위해 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하는 것이 가능하다. 따라서, 아날로그 디지털 변환기 (90A) 뿐만 아니라, 아날로그 디지털 변환기들 (90B 및 90C) 이 샘플링 유닛을 추가로 형성한다.
전류 센서 (83A) 는 도 3 에 도시된 바와 같이, 대응하는 2차 송출 도체 (42A, 44A, 46A) 둘레에 위치된 제 1 토로이드 (110A), 및 제 1 토로이드 둘레에 배열된 제 1 권선 (112A) 을 포함한다. 대응하는 송출 2차 도체를 통한 전류의 순환은 제 1 권선 (112A) 에서의 전류의 강도에 비례하여 유도된 전류를 생성하는 것이 가능하다. 제 1 토로이드 (110A) 는 로고스키 (Rogowski) 토로이드이다. 제 1 토로이드 (110A) 는 바람직하게는, 대응하는 도체들 둘레에 그의 배열을 용이하게 하기 위해 개구 토로이드이다.
마이크로제어기 (84A) 는 미도시된, 각각의 강도들 (IA1, IA2, IA3) 을 가진 아날로그 디지털 변환기 (90A) 에 의한 샘플링된 값들의 획득을 위한 소프트웨어 애플리케이션, 제 1 메시지 (M1) 를 수신하는 소프트웨어, 제 1, 제 2 및 제 3 강도들 (IA1, IA2, IA3) 의 샘플링된 값들을 압축하는 소프트웨어, 및 제 3 모듈 (63) 을 대상으로 하는 제 2 메시지 (M2A) 를 전송하는 소프트웨어를 저장하고 실행하는 것이 가능하다.
무선 송수신기 (86A) 는 무선 송신기 (70) 와 동일한 유형이다.
무선 안테나 (88A) 는 안테나 (72) 로부터 무선 신호들을 수신하고 또한 무선 신호들을 안테나 (101) 로 송신하는데 적합하다.
제 2 모듈 (62A) 의 전원 유닛 (92A) 은 제 1 의 2차 도체 (42A), 제 2 의 2차 도체 (44A) 및 제 3 의 2차 도체 (46A) 각각에 대해, 대응하는 2차 도체 (42A, 44A, 46A) 둘레에 위치된 제 2 토로이드 (130A), 및 제 2 토로이드 둘레에 배열된 제 2 권선 (132A) 을 포함한다. 대응하는 2차 도체 (42A, 44A, 46A) 에서의 전류의 순환은 유도된 전류를 제 2 권선 (132A) 에 생성하는 것이 가능하다. 즉, 제 2 모듈 (62A) 은 각각의 제 2 토로이드 (130A) 및 각각의 제 2 권선 (132A) 에 의해 자동으로 급전되며, 이것들은 자기 에너지를 복구하고 전류 변압기를 형성한다.
전원 유닛 (92A) 은 제 2 권선들 (132A) 의 각각에 접속되어 미리 결정된 전압을 무선 송수신기 (86A), 마이크로제어기 (84A) 및 아날로그 디지털 변환기 (90A) 로 전달하는 것이 가능한 변환기 (134A) 를 포함한다. 각각의 제 2 토로이드 (130A) 는 철 토로이드이다. 각각의 제 2 토로이드 (130A) 는 대응하는 도체들 둘레에 그의 배열을 용이하게 하기 위해 개구 토로이드인 것이 바람직하다.
즉, 2차 모듈 (62A) 은 대응하는 2차 도체들 (42A, 44A, 46A) 에서의 전류의 순환으로부터 자기 에너지를 복구하기에 적합한 제 2 토로이드들 (130A) 을 포함하는 전원 유닛 (92A) 에 의해 자가 급전된다.
다른 제 2 모듈들 (62B, 62C) 의 엘리먼트들은 앞에서 설명된 제 2 모듈 (62A) 의 엘리먼트들과 동일하며, 서브-엘리먼트들의 참조부호들에 관해 문자 A 를 대응하는 문자 B, C 로 대체할 때마다, 동일한 서브-엘리먼트들을 포함한다.
이의 대안으로, 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 은 섹터 (sector) 에 의해 급전된다, 즉, 이들은 자가 급전되지 않는다.
무선 수신기 (101) 는 무선 송신기 (70) 와 동일한 유형이다.
무선 안테나 (102) 는 상기 안테나들 (88A, 88B, 88C) 로부터 무선 신호들을 수신하는데 적합하다.
계산 유닛 (104) 은 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 수신하는 소프트웨어 애플리케이션, 및 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 포함된 데이터로부터 강도들 또는 전력들의 총합을 계산하는 소프트웨어 애플리케이션을 저장하고 실행하는 것이 가능하다.
유닛 (105) 은 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 계산들의 결과들 뿐만 아니라, 수신된 데이터를 저장하고 시간 스탬핑하는 것이 가능하다.
제 3 모듈 (63) 의 인간-기계 인터페이스 (106) 는 미도시된, 디스플레이 스크린 및 입력 키보드를 포함한다. 이의 대안으로, 인간-기계 인터페이스 (106) 는 터치스크린을 포함하며, 데이터가 스크린 상에 디스플레이된 터치 키들을 이용하여 기입된다.
통신 유닛 (107) 은 통신 유닛 (80) 과 동일한 유형이다.
위에서 설명된 계산 시스템 (20) 은 강도들을 측정하여 계산하고 그들을 합산하는 것을 가능하게 하며, 시스템 (20) 은, 앞에서 설명된 실시형태를 보충하는 일 실시형태에 따르면, 또한, 전기 전력들 및 전기 에너지들을 계산하고 전기 전력들 또는 전기 에너지들의 총합들을 계산하는 것이 가능하다. 이 보충적인 실시형태에서, 측정 유닛 (66) 은 1차 도체들 (34, 36, 38) 에서 순환하는 전류의 전압을 측정하는 것이 가능하다. 좀더 구체적으로는, 측정 유닛 (66) 은 위상 수 (phase number) 1 로 또한 지칭되며 Phase_1 로 표시되는 제 1 의 1차 도체 (34) 를 통해서 순환하는 위상의 제 1 전압 (V1), 위상 수 2 로 또한 지칭되며 Phase_2 로 표시되는 제 2 의 1차 도체 (36) 를 통해서 순환하는 위상의 제 2 전압 (V2), 및 위상 수 3 으로 또한 지칭되며 Phase_3 으로 표시되는 제 3 의 1차 도체 (38) 를 통해서 순환하는 위상의 제 3 전압 (V3) 을 측정하는 것이 가능하다. 더욱이, 전원 유닛 (82) 은 1차 도체들 (34, 36, 38) 을 통해 순환하는 3상 전압으로부터의 전기를 측정 유닛 (66) 으로 공급하는 것이 가능하다.
이 보충적인 실시형태에서, 마이크로제어기 (84A) 는 전기 에너지 (EA1, EA2, EA3), 대응하는 2차 도체 (42A, 44A, 46A) 에서 순환하는 강도 (IA1, IA2, IA3), 및 대응하는 2차 도체 (42A, 44A, 46A) 에서 순환하는 전류 (IA1, IA2, IA3) 의 순시 전력 (QA1, QA2, QA3) 을 계산하는 소프트웨어 애플리케이션을 저장하고 실행하는 것이 가능하다.
다른 제 2 모듈들 (62B, 62C) 의 엘리먼트들은 앞에서 설명된 제 2 모듈 (62A) 의 엘리먼트들과 동일하며, 서브-엘리먼트들의 참조부호들 또는 서브-엘리먼트들에 의해 계산된 양들에 관해 문자 A 를 매번 대응하는 문자 B, C 로 대체하면, 동일한 서브-엘리먼트들을 갖는다.
계산 유닛 (104) 은 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 통해서 수신된 데이터로부터, 실수 전기 에너지들 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 및 복소 순시 전기 전력들 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 의 총합들을 계산하는 소프트웨어 애플리케이션을 저장하고 실행하는 것이 가능하다.
도 2 의 예에서, 계산 시스템 (20) 는 3개의 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 을 포함하며, 변압기는 3개의 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 을 가지며, 당업자는 계산 시스템 (20) 이 일반적으로 N 개의 송출 라인들 및 N 개의 제 2 모듈들을 포함하는 것으로 이해할 것이며, N 은 1보다 큰 정수이다.
계산 시스템 (20) 의 동작이 이하 설명될 것이며, 본 발명에 따른 계산 방법의 4개의 실시형태들이 연속적으로 설명된다.
이들 실시형태들 모두는 초기화 단계를 공유하며, 이 초기화 단계는 이후에 설명되는 단계들 모두에 선행하며 여러 도면들에 도시되지 않았다. 이 초기 단계는 제 3 모듈 (63) 로의 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 전송을 시퀀싱하는 것을 가능하게 한다. 이 초기 단계에서, 제 1 모듈 (60) 은 각각의 제 2 모듈에 할당된 상이한 순서 번호를 포함하는, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 에 고유한 제 3 메시지 (M3) 를 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 로 전송한다. 즉, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 1 모듈 (60) 로부터, 제 2 모듈이 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 전송해야 하는 동안 3상 전압의 기간 (Ptension) 을 저장하고 결정하는 순서 번호를 수신한다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, 제 1 메시지 (M1) 가 매 초마다 전송되며 매 초 동안, 원하는 전기량들의 계산을 초래하는 단계가 실행된다. 따라서, 3상 전압의 기간 (Ptension) 이 도 5 에 나타낸 바와 같이 20 ms 이면, 그 초는 P1, P2, …, P50 로 표시된 50 개의 기간들로 분할된다. 이들 기간들 (P1, P2, …, P50) 동안, 상이한 작업들이 분산되며 계산 방법의 상이한 단계들이 실행된다. 첫번째 5개의 기간들 (P1, P2, P3, P4, P5) 은 전류의 샘플링 및 이하에 설명되는 압축의 성능에 대응한다. 더욱이, 메시지 M3 의 초기화 및 전송 후, 제 2 모듈들이 그들의 순서 번호를 알고 있으므로, 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 송신 기간들이 파악된다. 따라서, 제 2 모듈 (62A) 은 순서 번호 1 을 가지며 기간 (31) 에서 메시지 (M2A) 를 송신하며, 제 2 모듈 (62B) 은 순서 번호 2 를 가지며 기간 (32) 에서 메시지 (M2B) 를 송신하는, 기타 등등으로 송신하며, 이들 순서 번호들이 예를 들어, 1 로부터 16 까지 진행한다는 것을 알고 있으므로, 변압기 변전소 (10) 는 예를 들어, 최대 16 개의 송출 라인들을 포함한다. 설명된 예에서, 변압기 변전소 (10) 는 3개의 모듈들 (62A, 62B, 62C) 을 포함하며, 순서 번호가 따라서 1 과 3 사이에서 구성된다. 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C), 좀더 구체적으로는, 이들이 전송하는 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 이 시퀀싱은 상이한 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 사이의 충돌을 회피하는 것을 가능하게 한다.
도 6 에 대응하는, 계산 방법의 제 1 실시형태에 따르면, 제 1 단계 (200) 동안, 제 1 모듈 (60) 은 제 1 메시지 (M1) 를 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 의 각각으로, 무선 안테나 (72) 를 통해서, 송신한다. 이 제 1 메시지 (M1) 는 각각의 전류 센서 (83A, 83B, 83C) 에 대한 동기화 메시지이다.
제 1 메시지 (M1) 는 바람직하게는 주기적으로 송신된다. 송신 기간 (
) 은 미리 결정되며, 바람직하게는 1초와 동일하다. 즉, 제 1 메시지 (M1) 가 도 5 에 도시된 바와 같이, 매 초마다 전송된다.
제 1 메시지 (M1) 는 전류 센서들 (83A, 83B, 83C) 의 동기화 펄스를 포함한다. 좀더 구체적으로는, 예를 들어, 제 1 메시지 (M1) 는 또한 프리앰블로 지칭되는 헤더 필드, SFD (Start of Frame Delimiter) 필드, PHR (Physical Header) 필드, 데이터 필드, 및 CRC (Cyclic Redundancy Check) 필드를 포함한다. 프리앰블은 4 바이트의 사이즈를 가지며, SFD 및 PHR 필드들은 각각 1 바이트의 사이즈를 가지며, 데이터 필드의 사이즈는 변하며 n 바이트로 표시되며, CRC 필드는 2 바이트의 사이즈를 갖는다. 도 4 의 예시적인 실시형태에서, 제 1 메시지 (M1) 는 헤더 필드, SFD 필드, PHR 필드, 데이터 필드 및 CRC 필드로 구성된다. 모듈들 (62A, 62B 및 62C) 에 의한 SFD 의 수신은 동기화 펄스를 구성한다 (도 4).
게다가, 단계 (200) 동안, 제 1 모듈 (60) 은 제 1, 제 2 및 제 3 전압들 (V1, V2, V3) 을 측정 유닛 (66) 을 이용하여 측정하며, 제 1 메시지 (M1) 의 데이터 필드는 복소 전압들 (V1, V2, V3) 의 값들을 추가로 포함한다.
제 1 메시지 (M1) 의 송신 후, 제 1 모듈 (60) 은 제 1 메시지 (M1) 를 다시 송신하기 전에 미리 결정된 시간의 길이 동안 대기한다.
각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 에 특유한 단계들이 이하 설명될 것이다.
제 1 메시지 (M1) 를 수신하는 단계 (210) 동안, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 1 메시지 (M1) 로부터의 동기화 펄스를 대기한다. 즉, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 1 메시지 (M1) 를 수신할 때까지 윈도우들을 주기적으로 개방하여 제 1 메시지 (M1) 를 수신한다. 제 1 메시지 (M1) 가 수신되면, 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 수 밀리초의 청취 윈도우를 다음 제 1 메시지 (M1) 동안 제 1 메시지 (M1) 를 수신한 후 거의 1초 미만으로 개방할 것이다. 제 1 메시지 (M1) 가 수신되지 않으면, 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 또 다시 1초 이후에 제 1 메시지 (M1) 를 수신하기 위해 윈도우를 개방한다.
좀더 구체적으로는, 제 1 메시지 (M1) 가 수신될 때, 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 SFD 필드의 수신 순간 (Tr) 을 검출하며, SFD 필드의 수신은 SFD 의 복조 직후 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 의 무선 수신기에 의한 차단의 활성화를 초래한다. 따라서, 수신 순간 (Tr) 의 검출은, 필요한 경우, 제 1 메시지 (M1) 가 제 1 모듈 (60) 의 무선 송신기에 의해 송신되었던 순간 (Te) 을 계산하는 것을 가능하게 한다. 송신 순간 (Te) 은 실제로, 제 1 모듈 (60) 과 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 사이의 무선 링크를 통한 제 1 메시지 (M1) 에 대한 수신 순간 (Tr) 마이너스 전파 지속기간 (Dp) 과 동일하며, 전파 지속기간 (Dp) 은 제 1 메시지 (M1) 의 데이터 필드의 미리 결정된 사이즈에 대해 고정되어 있으며 알려져 있다.
일단 제 1 메시지 (M1) 가 무선 안테나들 (88A, 88B, 88C) 에 의해 수신되었으면, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 3개의 위상들의 3개의 전류들 (IA1, IA2, IA3, IB1, IB2, IB3, IC1, IC2, IC3) 을, 준동시에, 그리고 바람직하게는 10 ㎲ 보다 작은, 또한 더욱 바람직하게는, 1 ㎲ 과 동일한 에러의 동기화 마진으로, 단계 (220) 동안 그리고 그의 마이크로제어기 (84A, 84B, 84C) 및 그의 아날로그-대-디지털 변환기들 (90A, 90B, 90C) 의 그의 전류 센서들 (83A, 83B, 83C) 을 이용하여 측정하고, 그 측정 값들을 샘플링한다. 샘플들은 마이크로제어기 (84A) 에 의해 저장된다.
게다가, 단계 (220) 동안, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 각각, 대응하는 마이크로제어기 (84A, 84B, 84C) 를 이용하여, 그리고 주기적으로, 제 1 메시지 (M1) 를 통해서 1차 모듈 (60) 로부터 측정되어 수신된 전압들 (V1, V2, V3) 의 값들 및 전류 센서 (83A, 83B, 83C) 에 의해 측정된 강도들 (IA1, IA2, IA3, IB1, IB2, IB3, IC1, IC2, IC3) 의 값들로부터 3개의 위상들의 각각에 대한 활성 에너지 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 를 계산한다. 활성 에너지들 (EA1, EA2, EA3) 에 대한 계산 기간은 기간 (Ptension), 즉, 예를 들어, 20 ms 와 동일하다. 이와 유사하게, 전압 (V1, V2, V3) 및 전류 (IA1, IA2, IA3, IB1, IB2, IB3, IC1, IC2, IC3) 값들로부터, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 3개의 위상들의 전기적 순시 전력들 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 을 각각 계산하는 것이 가능하다.
단계 (230) 동안, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 초기화 단계의 설명 동안에 설명된 시퀀싱에 따라서 그에 고유한 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 송신한다. 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 는 각각 측정된 강도들 (IA1, IA2, IA3; IB1, IB2, IB3; IC1, IC2, IC3) 의 샘플들을 포함한다.
게다가, 단계 (230) 동안, 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 는 대응하는 계산된 전기 에너지 값들 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 및 전기 전력 값들 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 을 포함한다.
그 후, 단계 (240) 동안, 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 청취하는 제 3 모듈 (63) 이 그들 제 2 메시지들을 수신한다. 대응하는 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 포함된 강도들 (IA1, IA2, IA3, IB1, IB2, IB3, IC1, IC2, IC3) 을 가진 샘플들이 따라서 복구된다.
게다가, 단계 (240) 동안, 전기 에너지 및 전기 전력 값들이 수신되며, 단계 (250) 동안, 1차 도체 (34, 36, 38) 에서의 에너지 및 전력을 결정하기 위해 전기 에너지 및 전력 총합들이 계산된다.
단계 (250) 동안, 제 3 모듈 (63) 이 다음으로 1차 도체 (34, 36, 38) 에서 순환하는 전류의 강도의 값을 획득하기 위해, 수신된 샘플들을 이용하여, 각각의 2차 도체 (42A, 44A, 46A, 42B, 44B, 46B, 42C, 44C, 46C) 에서 순환하는 전류의 강도들의 총합을 계산 유닛 (104) 을 이용하여 계산한다.
제 2 실시형태에 따른 계산 방법이 이하 도 7 을 이용하여 설명될 것이다.
단계 (300) 동안, 제 1 모듈 (60) 은 3상 전압의 주파수 (F), 즉, 1차 송출 도체들 (34, 36, 38) 의 전압들 (V1, V2, V3) 의 주파수를 측정한다. 이 주파수 (F) 의 측정은 측정 유닛 (66) 을 이용하여 이루어진다. 따라서, 제 1 모듈 (60) 은, 그의 데이터 필드에서 메시지 (M1) 가 또한 3상 전압의 주파수 (F), 또는 대안적으로는 각각의 전류 센서 (83A, 83B, 83C) 에 의해 측정된 강도들의 샘플링에 사용되는 샘플링 기간 (PECH) 을 포함한다는 것을 알고 있으므로, 단계 (200) 와 유사한 단계 (310) 동안, 앞에서 설명된 것과 유사하게 제 1 메시지 (M1) 를 전송한다. 샘플링 기간 (PECH) 의 역수는 주파수 (F) 의 배수이다. 샘플링 주파수 (FECH) 는 예를 들어, 주파수 (F) 의 값보다 36배 더 큰 값으로 선택된다. 단계 (310) 의 끝에, 제 1 모듈 (60) 은 주파수 (F) 의 측정을 다시 시작하고 제 1 메시지 (M1) 를 재송신하기 전에 미리 결정된 시간을 대기한다; 그것은 대략 1초를 대기한다.
메시지 (M1) 를 수신하는 다음 단계 (320) 는 앞에서 설명된 단계 (210) 와 유사하다.
그 후, 단계 (330) 동안, 강도가 3상 전압의 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 전류 센서들 (83A, 83B, 83C) 의 모두에 대해 동기하여 샘플링된다. 고려되는 예에서, 샘플링이 3상 전압 (Ptension) 의 5개의 기간들에 걸쳐서 이루어진다. 샘플링 주파수 (FECH) 의 값은 알려져 있으며, 그 값은 메시지 (M1) 으로 전송되었거나 또는 제 1 메시지 (M1) 으로 전송된 3상 전압의 주파수 (F) 로부터 계산되었다.
다음 단계 (340) 동안, 샘플들이 마이크로제어기 (84A, 84B, 84C) 에 의해 메모리에 저장되며, 다음으로, 단계 (350) 동안, 제 2 스위치들 (M2A, M2B, M2C) 에 의해 전송된 데이터의 양을 제한하기 위해 샘플들이 압축된다. 압축 단계 (350) 는 제 2 모듈 (62A) 에 대해 설명될 것이며, 문자 A 를 각각 문자 B, C 로 대체함으로써 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 에 대해 동일하다.
압축 단계 (350) 동안, 마이크로제어기 (84A) 는 예를 들어, 3개의 위상들의 3개의 전류들 (IA1, IA2, IA3) 의 푸리에 급수 분해의 미리 결정된 개수 K 의 제 1 복소 계수들 Re(IAiHj), Im(IAiHj) 를 계산하며, 여기서, i 는 위상의 1, 2 또는 3 과 동일한 개수이며, j 는 1 과 K 사이에서 구성된다. 미리 결정된 개수 K 는 바람직하게는 5 와 동일하며, 미리 결정된 고조파 랭크에, 즉, 그 계산들에 대해 고려되는, 즉, 또다시 계산 정밀도를 가진, 하모닉들의 수에 대응한다.
푸리에 급수로의 분해의 계수들은 예를 들어, 측정 값들의 샘플들에 대한 상관 동작들에 의해 획득된다. 좀더 구체적으로는, Re(IAiH1) 로 또한 표시되는 기본식 (fundamental) 의 실수 계수는 3상 전압의 기간 (Ptension) 과 동일한 시간의 길이에 걸친, 강도 (IAi) 의 신호의 샘플들과 3상 전압의 주파수 (F) 와 동일한 주파수 코사인 사이의 상관이며, 여기서, IAi 는 위상 수 i 의 강도를 나타내며, i 는 1, 2 또는 3 과 동일하다. IM(IAiH1) 로 또한 표시되는, 기본식의 허수 계수는 기간 (Ptension) 과 동일한 시간의 길이에 걸친, 강도 IAi 를 가진 신호의 샘플들과 주파수 (F) 와 동일한 주파수 사인 사이의 상관이다.
Re(IAiHj) 로 표시되는 하모닉 갯수 (harmonic number) j 의 실수 계수 (j 는 2 와 K 사이에서 구성됨) 는 기간 (Ptension) 과 동일한 시간의 길이에 걸친, 강도 신호 (IAi) 의 샘플들과 j 곱하기 주파수 (F) 와 동일한 주파수 코사인 사이의 상관이다. Im(IAiHj) 로 표시되는 하모닉 갯수 j 의 허수 계수 (j 는 2 와 K 사이에 구성됨) 는 기간 (Ptension) 과 동일한 시간의 길이에 걸친, 강도 (IAi) 의 신호의 샘플들과 j 곱하기 주파수 (F) 와 동일한 주파수 사인 사이의 상관이다.
마이크로제어기는 따라서 기본식 및 고조파들 (2 내지 K) 에 대한 3개의 강도들 (IA1, IA2, IA3) 의 푸리에 급수로의 분해의 복소 계수들 Re(IAiHj), Im(IAiHj) 를 계산하며, i 는 1 내지 3 이고 그리고 j 는 1 부터 K 까지이다.
푸리에 급수로의 분해의 이들 복소 계수들은 예를 들어, 도 5 에 나타낸 바와 같이, 3상 전압의 5개의 제 1 기간들 (P1, P2, P3, P4, P5) 에 걸쳐서 계산되며, 그후 측정 잡음을 감소시키기 위해 그들 5개의 기간들에 걸쳐서 평균된다. 이 방법은 잡음에 의존하지 않는 정확한 측정치를 각기 위해 충분한 개수의 측정 지점들을 갖는 것을 가능하게 한다. 전류가 동기화 펄스 이후 처음 5 기간들 (P1, P2, P3, P4, P5) 에 걸쳐서 측정되며, 그들 기간들은 도 5 에서 수직 라인들로 표현되며 각각의 기간이 넘버링된다.
게다가, 단계 (350) 동안, 고조파들의 각각에 따른 실수 전기 에너지들 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 및 복소 전력들 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 의 값들이 단계 (220) 에 대해 앞에서 설명한 것과 동일하게 계산된다.
단계 (230) 와 유사한, 단계 (360) 동안, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 송신한다. 그러나, 그 경우, 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 는 측정된 강도들의 샘플들 대신, 기본식 (H1) 및 고조파들 (2 내지 K) 에 대한 3개의 강도들 (IA1, IA2, IA3; IB1, IB2, IB3; IC1, IC2, IC3) 의 푸리에 급수로의 분해들인, 복소 계수들 Re(IAiHj), Im(IAiHj), Re(IBiHj), Im(IBiHj), Re(ICiHj), Im(ICiHj) 의 값을 각각 포함하며, i 는 1 의 증분들로, 1 부터 3 까지이고 그리고 j 는 1 부터 K 까지이다.
제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 전송한 후, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 1 메시지 (M1) 를 수신하는 단계 (320) 로 되돌아간다.
다음 단계 (370) 동안, 제 3 모듈 (63) 은 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 청취하고 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 를 그의 안테나 (102) 를 통해서 수신한다. 그 후, 제 3 모듈 (63) 은 그의 유닛 (105) 을 이용하여, 기본식 및 고조파들 (2 내지 K) 에 대한 3개의 강도들 (IA1, IA2, IA3; IB1, IB2, IB3; IC1, IC2, IC3) 의 푸리에 급수로의 분해들인, 복소 계수들 Re(IAiHj), Im(IAiHj), Re(IBiHj), Im(IBiHj), Re(ICiHj), Im(ICiHj) 를 기록하고 시간스탬핑하며, i 는 1 의 증분으로 1 부터 3 까지이고 그리고 j 는 1 부터 K 까지이다.
단계 (370) 에서의 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 수신에 이어서, 전기량들이 단계 (380) 동안 계산되며, 다음 값들이 획득된다:
+ 변압기로부터의 출력 전류의 위상들의 각각의 기본식의 계수:
- 변압기로부터의 출력 전류의 위상 (i) 의 기본식의 실수 부분 (i 는 1 부터 3 까지이다) 이 다음 수식을 이용하여 계산된다:
Re(IiH1) = Re(IAiH1) + Re(IBiH1) + Re(ICiH1) (1)
- 변압기의 출력 전류의 위상 (i) 의 기본식의 허수 부분 (i 는 1 부터 3 까지이다) 은 다음 수식을 이용하여 다음으로 계산된다:
Im(IiH1) = Im(IAiH1) + Im(IBiH1) + Im(ICiH1) (2)
- 변압기로부터의 출력 전류의 위상들의 각각의 기본식의 계수가 다음 수식들에 기초하여 마지막으로 획득된다:
I1H1 = √ ( [Re(I1H1)]² + [Im(I1H1)]²) (3)
I2H1 = √ ( [Re(I2H1)]² + [Im(I2H1)]²) (4)
I3H1 = √ ( [Re(I3H1)]² + [Im(I3H1)]²) (5)
+ 변압기로부터의 출력 전류의 위상들의 각각의 고조파들의 계수들:
- 변압기로부터의 출력 전류의 고조파 (j) 의 실수 부분 (j 는 위상 (i) 의 2 로부터 K 까지이고, i 는 1 부터 3 까지이다) 은 다음 수식을 이용하여 계산된다:
Re(IiHj) = Re(IAiHj) + Re(IBiHj) + Re(ICiHj) (6)
- 변압기로부터의 출력 전류의 고조파 (j) 의 허수 부분 (j 는 위상 (i) 의 2 로부터 K 까지이고, i 는 1 부터 3 까지이다) 은 다음 수식을 이용하여 다음으로 계산된다:
Im(IiHj) = Im(IAiHj) + Im(IBiHj) + Im(ICiHj) (7)
- 변압기로부터의 출력 전류의 위상들의 각각의 고조파들의 계수들은 다음 수식들을 이용하여 마지막으로 획득된다:
I1Hj = √ ( [Re(I1Hj)]² + [Im(I1Hj)]²) (8)
I2Hj = √ ( [Re(I2Hj)]² + [Im(I2Hj)]²) (9)
I3Hj = √ ( [Re(I3Hj)]² + [Im(I3Hj)]²) (10)
+ 변압기의 출력에서의 중성 전류의 기본식 및 고조파들의 계수 (j 는 1 로부터 K 까지이다):
- 변압기의 출력에서의 중성 전류의 기본식의 복소 값들은 다음 수식들을 이용하여 계산된다:
Re(InHj) = Re(I1Hj) + Re(I2Hj) + Re(I3Hj) (11)
Im(InHj) = Im(I1Hj) + Im(I2Hj) + Im(I3Hj) (12)
- 변압기의 출력에서의 중성 전류의 기본식의 계수는 그후 다음 수식을 이용하여 획득된다:
InHj = √ ( [Re(InHj)]² + [Im(InHj)]²) (13)
+ 변압기의 위상들의 각각의 전류들 (Irms) 의 근사값은 또한 제공된 예에서, K = 5 로, 다음 수식들을 이용하여 획득된다:
Irms1 = √ ( ( [I1H1]²+ [I1H2]²+ [I1H3]²+[I1H4]²[Im(I1H5)]²) / 2 ) (14)
Irms2 = √ ( ( [I2H1]²+ [I2H2]²+ [I2H3]²+[I2H4]²[Im(I2H5)]²) / 2 ) (15)
Irms3 = √ ( ( [I3H1]²+ [I3H2]²+ [I3H3]²+[I3H4]²[Im(I3H5)]²) / 2 ) (16)
단계 (380) 동안, 제 3 모듈 (63) 은 또한 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 각각의 전류의 위상들 각각의 기본식의 계수, 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 각각의 전류의 위상들 각각의 고조파들의 계수들, 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 각각의 중성 전류의 기본식의 계수, 송출 라인들 (40A, 40B, 40C) 각각의 중성 전류의 고조파들의 계수들, 일반적인 중성 전류의 고조파들의 계수들을 계산하는 것이 가능하다.
게다가, 단계 (380) 동안 그리고 단계 (250) 와 유사하게, 실수 전기 에너지 총합들 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 및 복소 전기 전력 총합들 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 이 전류들에 대해 설명된 것과 유사하게 이루어진다.
마지막으로, 단계 (390) 동안, 제 3 모듈 (63) 은 그의 유닛 (105) 에서, 이루어진 상이한 계산들의 결과들을 기록한다. 게다가, 계산 시스템 (20) 에 의해 측정되고 계산된 양들이 다음으로 제 3 모듈 (63) 의 인간-기계 인터페이스 (106) 의 스크린 상에 디스플레이된다. 이들 양들이 수치 값들 및/또는 곡선들의 유형으로 디스플레이된다.
다음 단계 (390), 제 3 모듈 (63) 이 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 대한 청취 모드로 되돌아간다.
제 3 실시형태에 따른 계산 방법이 이하 도 8 을 이용하여 설명될 것이다.
단계 (300) 와 유사한 단계 (400) 동안, 제 1 모듈 (60) 이 주파수 (F) 를 측정한다. 그 후, 단계 (310) 에 대해 설명한 것과 유사하게, 제 1 모듈 (60) 은 제 1 메시지 (M1) 를 단계 (410) 동안 송신한다.
단계 (420) 동안, 제 1 메시지 (M1) 의 수신이 단계 (320) 에 대해 설명된 것과 유사하게 이루어진다. 그 후, 단계들 (430 및 440) 동안, 전류 샘플링 및 샘플들의 저장이 단계들 (330 및 340) 에서 각각 설명된 것과 유사하게 이루어진다.
전류 샘플링이 단계 (430) 에서 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 좀더 구체적으로는, 처음 5개의 기간들 (P1, P2, P3, P4, P5) 에 걸쳐서 이루어진다. 샘플들이 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 (Ptension) 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서, 연속적으로 획득되며, 랭크의 값은 각각의 기간 (Ptension) 의 끝에서 리셋된다. 즉, 각각의 기간 동안, 랭크의 값이 시간의 함수에 따라 증가한다, 즉, 기간 (P1) 에 대한 제 1 샘플은 기간들 (P2, P3, P4, P5) 에 대한 제 1 샘플과 유사하게, 랭크 1 을 가지며, 기간 (P1) 에서의 제 2 샘플은 기간들 (P2, P3, P4, P5) 등에 대한 제 2 샘플과 유사하게, 랭크 2 를 갖는다. 예를 들어, 샘플링 주파수 (FECH)) 가 5개의 기간들 (P1, P2, P3, P4, P5) 에 대해 주파수 (F) 보다 36배 더 크게 선택될 때, 시간에 따라 증가하면서, 그의 랭크들이 1 의 증분들로 1 로부터 36 까지 증가하는 36 개의 샘플들이 존재할 것이다.
단계 (450) 동안, 평균 샘플들을 획득하기 위해 동일한 샘플링 랭크 값을 갖는 샘플들의 평균이 상기 기간들에 걸쳐서 취해진다.
단계 (460) 동안, 그 동작은, 각각의 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 가 푸리에 급수로의 분해 계수들 대신, 평균 샘플들의 값을 포함한다는 차이 외에는, 단계 (360) 의 동작과 유사하다.
단계 (470) 동안, 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 이 수신되며 이 단계의 동작이, 수신된 값들이 평균 샘플들이고 푸리에 급수로의 분해 계수들이 아니라는 차이 외에는, 단계 (370) 의 동작과 유사하다.
제 3 모듈 (63) 에 의한 단계 (470) 에서의 제 2 메시지들의 수신 이후, 전기량들이, 변압기 (18) 의 출력에서의 전류의 강도의 값을 계산하기 위해, 계산 유닛 (104) 을 이용하여 단계 (480) 에서 상이한 전류 센서들 (83A, 83B, 83C) 에 의해 측정된 샘플들의 총합이 계산되는 동안, 계산된다.
마지막으로, 최종 단계 (490) 는 앞에서 설명된 단계 (390) 와 유사하다.
단계 (490) 이후, 제 3 모듈 (63) 이 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 청취하기 위해 청취 모드로 되돌아간다.
일단 계산들이 단계들 (380 및 480) 동안 그리고 도 2 의 장치와 유사한 장치로 이루어지면, 본 발명에 따른 계산 시스템 (20) 및 계산 방법은 따라서 변압기의 출력에서의 전류 센서를 이용함이 없이, 변압기의 출력에서의 전류의 강도의 값을 획득하는 것이 가능하게 된다.
이의 대안으로, 압축 수단이 전압들 (V1, V2, V3) 을 전송하기 위해 단계들 (440 및 540) 에서 앞에서 설명된 것들과 유사하게 사용된다. 사용되는 압축 수단이 푸리에 급수로의 분해인 경우, 제 1 모듈 (60) 은 3개의 위상들의 전압들 (V1, V2, V3) 의 각각의 푸리에 급수로의 분해의 미리 결정된 개수 K 의 제 1 계수들 Re_j(Vi), Im_j(Vi) 를 계산하는 것이 가능한 압축 소프트웨어 애플리케이션을 포함하며, 여기서, i 는 위상의 1, 2 또는 3 과 동일한 개수이며, j 는 1 과 K 사이에서 구성된다. 미리 결정된 개수 K 는 바람직하게는 5 와 동일하다. 푸리에 급수로의 분해를 위한 계수들이 예를 들어, 전류들의 경우에서 앞에서 설명한 바와 같이, 측정 값들의 샘플들에 대한 상관 동작들에 의해 획득된다.
게다가, 복소 전기 전력 (QA1, QA2, QA3, QB1, QB2, QB3, QC1, QC2, QC3) 및 실수 전기 에너지 (EA1, EA2, EA3, EB1, EB2, EB3, EC1, EC2, EC3) 총합들이 계산된다. 그 목적을 위해서, 모듈 (63) 은 전압들 (V1, V2, V3) 에 대한, 메시지 (M1) 에 의해 전송된 데이터를 이용한다.
게다가, 제 1 메시지 (M1) 의 데이터 필드는 3개의 전압들 (V1, V2, V3) 의 각각에 대해, 또한 RMS (평균 제곱근) 으로 표시되는, 이차 평균의 값들을 포함한다.
제 4 실시형태에 따른 계산 방법이 이하 도 9 를 이용하여 설명될 것이다.
제 4 실시형태에 따르면, 계산 시스템 (20) 은 단계 (600) 동안 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 대한 획득 요청을 제 1 모듈 (60) 로 전송하는 것이 가능한 컴퓨터 (미도시) 를 포함한다. 컴퓨터가 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 전송을 요청할 때, 제 1 모듈 (60) 은 그 요청을 단계 (610) 동안 수신하고 그 요청을 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 로 제 1 메시지 (M1) 의 데이터 필드를 통해서 전송한다.
그 후, 단계 (620) 동안, 제 1 메시지 (M1) 및 전류의 측정치의 수신이 단계들 (210 및 220) 에서 설명된 것과 유사하게, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 에 의해 수행된다.
다음 단계 (630) 동안, 각각의 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 은 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 를 발현하고 그것을 단계 (230) 에 대해 설명된 것과 유사하게 전송한다.
제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 통해서 제 3 모듈 (63) 로 전송된, 측정되어 계산된 양들이, 단계 (640) 동안 수신되어 결과들 테이블에 저장되고 컴퓨터로 전송된다.
마지막으로, 단계 (650) 동안, 컴퓨터는 단계 (250) 에 대해 앞에서 설명된 바와 같이, 강도 총합들, 전력 총합들 또는 에너지 총합들과 같은, 계산 동작들을 수행한다. 컴퓨터는 측정되고 그리고 계산된 양들의 중앙집중 관리를 디스플레이하는 것이 가능하다. 단계 (650) 의 끝에서, 컴퓨터는 제 2 모듈들에 의해 측정된 양들의 새로운 획득을 요청하기 위해서 필요할 경우 단계 (600) 로 되돌아간다.
위에서 설명된 제 4 실시형태는 제 1 실시형태의 적응이며, 당업자는 제 2 및 제 3 실시형태들의 유사한 적응들이 가능한 것으로 이해할 것이다.
게다가, 각각의 제 2 메시지 (M2A, M2B, M2C) 는 그것을 전송하는 제 2 모듈 (62A, 62B, 62C) 의 식별자를 포함한다.
하나의 대안에 따르면, 단계 (200) 동안, 제 1 모듈 (60) 은 제 1 메시지 (M1) 를 통해서, 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 의 전송을 요청한다. 제 1 메시지 (M1) 는 따라서 특정의 요청 필드를 포함하며, 그 특정의 필드가 제 1 메시지 (M1) 에 존재할 때에만, 측정된 강도들 및/또는 계산된 값들이 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 의해, 제 3 모듈 (63) 로 전송된다. 따라서, 무선 메시지들의 개수가 크게 감소하여, 다른 애플리케이션들에 대한 스크램블링 (scrambling) 의 위험들을 제한하고 제 2 모듈들 (62A, 62B, 62C) 의 에너지를 최적화하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 계산 시스템 (20) 은 각각의 송출 라인에서 순환하는 전류의 동기화된 측정들을 수행하는 것을 가능하게 하며, 따라서 순시 에너지 또는 전력과 같은, 이들 강도 값들로부터의 측정 값들 또는 계산된 양들을 가산하는 것이 가능하다.
모듈들 (60, 62A,..., 62C, 63) 의 모두가 그들의 각각의 무선 송신기들 및/또는 수신기들 (70, 88A,..., 88C, 102) 에 의해 무선 링크들에 의해 서로 접속되며, 이것은 변압기 변전소 (10) 에서의 계산 시스템 (20) 의 설치를 용이하게 하는 것을 가능하게 한다.
측정된 전압들 및 강도들에 대한 데이터를 압축하는 것은, 무선 링크들을 통해서 전송된 데이터의 양을 제한함으로써, 계산 시스템 (20) 자체의 특정의 에너지 소비를 제한하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 데이터를 압축하는 것은 스크램블링 (scrambling) 또는 EMC 혼란으로 또한 지칭되는 전자기 호환성 혼란 유형의 무선 혼란들 (disruptions) 에 대한 계산 시스템 (20) 의 감도를 감소시키는 것이 가능하다.
제 2 모듈들을 시퀀싱하는 것은 2차 모듈들 (62A,..., 62C) 사이의 무선 간섭을 감소시키는 것이 가능하다.
도시되지 않은 또 다른 실시형태에 따르면, 제 1 모듈 (60) 및 제 3 모듈 (63) 은 제 1 메시지들 (M1) 을 송신하고, 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 을 수신하고, 전기량들을 계산하는 오직 하나의 단일 모듈을 형성한다. 따라서, 이것은 계산 시스템 (20) 의 비용을 감소시키는 것을 가능하게 한다.
이 실시형태의 다른 이점들은 앞에서 설명된 제 1 실시형태의 이점들과 동일하다. 이 실시형태의 동작은 또한 앞에서 설명된 동작과 동일하다.
앞에서 설명된 도 1 내지 도 9 의 예시적인 실시형태에서, 전기 네트워크 (12) 는 3상 네트워크이며, 계산 시스템 (20) 에 의해 측정된 전류는 3상 전류이다. 당업자는 물론 본 발명이 또한 단일-위상 전기 네트워크 및 단일-위상 교류 전류의 측정에 적용되는 것으로 이해될 것이다.
따라서, 사람들은 본 발명에 따른 계산 시스템 (20) 이 덜 복잡하고 덜 비싸다는 것을 알 수 있다.
이의 대안으로, 제 2 메시지 (M2A) 는 전류들 (IA1, IA2, IA3) 의 이차 평균의 값들의 평균 (IArms1, IArms2, IArms3) 을 추가로 포함한다. 다른 제 2 메시지들 (M2A, M2B, M2C) 에 대해서도 마찬가지이다.
이의 대안으로, 변압기의 송출 라인이 액세스하기에 어려울 때, 계산 시스템 (20) 은 하나의 제 2 모듈을 제외하고는, N 개의 송출 라인들 중 하나와 연관되는 모두인 N 개의 제 2 모듈들을 포함하며, 최종 제 2 모듈은 변압기의 출력과 연관된다. 이 계산 시스템은 액세스하기에 어렵고 제 2 모듈과 연관되지 않는 송출 라인에서의 강도, 전력 또는 에너지를 결정하는 것을 가능하게 한다. 다른 동작들에서, 어떤 총합들이 따라서 차이 계산들로 대체된다.
Claims (15)
1차 전기 도체 및 상기 1차 전기 도체에 전기적으로 접속된 다수의 2차 전기 도체들을 포함하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템으로서,
상기 계산하는 시스템은,
- 제 1 모듈; 및
- 상기 1차 전기 도체 및 상기 2차 전기 도체들 중 적어도 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능한 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함하고,
상기 제 1 모듈은, 제 1 시간 동기화 메시지를 각각의 상기 제 2 모듈로 송신하는 송신 수단을 포함하며,
상기 각각의 제 2 모듈은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 상기 제 2 모듈의 전류 센서를 이용하여 적어도 하나의 강도 값을 측정하도록 구성되고, 그리고 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신하는 제 1 수단, 및 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 적어도 하나의 강도 값을 포함하는 제 2 메시지를 제 3 모듈로 송신하는 제 2 수단을 포함하며, 상기 강도 값들은 다양한 상기 전류 센서들에 의해, 준동시에 (quasi-simultaneously) 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로 측정되며,
상기 계산하는 시스템은, 상기 제 3 모듈을 포함하며, 상기 제 3 모듈은 상기 제 2 메시지들을 수신하는 제 3 수단, 및 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터 전기량을 계산하는 계산 유닛을 포함하고,
각각의 제 2 모듈은 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 2 개의 연속하는 송출 (emission) 시간들 사이의 기간 동안 미리 결정된 시퀀싱에 따라 대응하는 제 2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 계산하는 시스템은,
- 제 1 모듈; 및
- 상기 1차 전기 도체 및 상기 2차 전기 도체들 중 적어도 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능한 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함하고,
상기 제 1 모듈은, 제 1 시간 동기화 메시지를 각각의 상기 제 2 모듈로 송신하는 송신 수단을 포함하며,
상기 각각의 제 2 모듈은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 상기 제 2 모듈의 전류 센서를 이용하여 적어도 하나의 강도 값을 측정하도록 구성되고, 그리고 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신하는 제 1 수단, 및 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 적어도 하나의 강도 값을 포함하는 제 2 메시지를 제 3 모듈로 송신하는 제 2 수단을 포함하며, 상기 강도 값들은 다양한 상기 전류 센서들에 의해, 준동시에 (quasi-simultaneously) 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로 측정되며,
상기 계산하는 시스템은, 상기 제 3 모듈을 포함하며, 상기 제 3 모듈은 상기 제 2 메시지들을 수신하는 제 3 수단, 및 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터 전기량을 계산하는 계산 유닛을 포함하고,
각각의 제 2 모듈은 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 2 개의 연속하는 송출 (emission) 시간들 사이의 기간 동안 미리 결정된 시퀀싱에 따라 대응하는 제 2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 계산 유닛은, 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 상기 강도 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 계산 유닛은, 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 상기 강도 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모듈은, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하고, 측정된 상기 전압의 값을 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 상기 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능한 측정 유닛을 더 포함하며,
상기 제 2 모듈 각각은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 수신된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터 순시 전기 전력을 계산하고, 그리고 계산된 상기 전기 전력 값을 상기 제 2 메시지를 통해서 상기 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능한 계산 수단을 포함하며,
상기 제 3 모듈의 상기 계산 유닛은, 수신된 상기 전기 전력 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 제 1 모듈은, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하고, 측정된 상기 전압의 값을 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 상기 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능한 측정 유닛을 더 포함하며,
상기 제 2 모듈 각각은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 수신된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터 순시 전기 전력을 계산하고, 그리고 계산된 상기 전기 전력 값을 상기 제 2 메시지를 통해서 상기 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능한 계산 수단을 포함하며,
상기 제 3 모듈의 상기 계산 유닛은, 수신된 상기 전기 전력 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모듈은 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하며, 측정된 상기 전압의 값을 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 상기 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능한 측정 유닛을 더 포함하며,
상기 제 2 모듈 각각은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 수신된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터 전기 에너지를 계산하고, 그리고 계산된 상기 전기 에너지 값을 상기 제 2 메시지를 통해서 상기 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능한 계산 수단을 포함하며,
상기 제 3 모듈의 상기 계산 유닛은, 수신된 상기 전기 에너지 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 제 1 모듈은 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전압을 측정하며, 측정된 상기 전압의 값을 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 상기 제 2 모듈들로 전송하는 것이 가능한 측정 유닛을 더 포함하며,
상기 제 2 모듈 각각은, 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 통해서 수신된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터 전기 에너지를 계산하고, 그리고 계산된 상기 전기 에너지 값을 상기 제 2 메시지를 통해서 상기 제 3 모듈로 전송하는 것이 가능한 계산 수단을 포함하며,
상기 제 3 모듈의 상기 계산 유닛은, 수신된 상기 전기 에너지 값들의 총합을 계산하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
각각의 상기 전류 센서는 상기 대응하는 전류의 상기 강도를 측정하는 것이 가능하며,
각각의 제 2 모듈은 측정된 상기 강도를 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링하는 것이 가능한 샘플링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
각각의 상기 전류 센서는 상기 대응하는 전류의 상기 강도를 측정하는 것이 가능하며,
각각의 제 2 모듈은 측정된 상기 강도를 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링하는 것이 가능한 샘플링 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 시간 동기화 메시지는 상기 샘플링 주파수 (FECH) 의 값을 포함하며,
상기 샘플링 주파수 (FECH) 의 값은, 미리 결정된 값 또는 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 적어도 하나의 도체의 전압의 주파수의 값의 배수인 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 제 1 시간 동기화 메시지는 상기 샘플링 주파수 (FECH) 의 값을 포함하며,
상기 샘플링 주파수 (FECH) 의 값은, 미리 결정된 값 또는 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 적어도 하나의 도체의 전압의 주파수의 값의 배수인 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 모듈들은, 푸리에 급수로의, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값의 분해의 계수들을 계산하는 것이 가능한 제 1 압축 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 제 2 모듈들은, 푸리에 급수로의, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값의 분해의 계수들을 계산하는 것이 가능한 제 1 압축 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 6 항에 있어서,
샘플들은, 상기 전압의 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 (Ptension) 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 상기 랭크의 값은 각각의 기간 (Ptension) 의 끝에서 리셋되며,
상기 제 2 모듈들은, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값들에 대한 제 1 압축 수단을 포함하며, 이 압축 수단들은 동일한 랭크 값을 갖는 샘플들의 평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
샘플들은, 상기 전압의 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 (Ptension) 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 상기 랭크의 값은 각각의 기간 (Ptension) 의 끝에서 리셋되며,
상기 제 2 모듈들은, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값들에 대한 제 1 압축 수단을 포함하며, 이 압축 수단들은 동일한 랭크 값을 갖는 샘플들의 평균을 계산하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 시간 동기화 메시지는, 상기 제 2 모듈들에 의해 측정된 상기 강도 값들에 대한 수신 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
상기 제 1 시간 동기화 메시지는, 상기 제 2 모듈들에 의해 측정된 상기 강도 값들에 대한 수신 요청을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 시스템.
전기 네트워크에 접속되는 것이 가능한 적어도 하나의 인입 전기 도체를 포함하는 제 1 패널,
적어도 하나의 1차 송출 전기 도체 및 대응하는 1차 송출 전기 도체에 각각 전기적으로 접속되는 다수의 2차 송출 전기 도체들을 포함하는 제 2 패널,
상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널 사이에 접속되고, 제 2 교류 전압을 갖는 전류에 의해 제 1 교류 전압을 갖는 전류를 변압하는 것이 가능한 전기 변압기, 및
상기 제 2 패널에 대한 전기량을 계산하는 시스템을 포함하고,
상기 제 1 교류 전압을 갖는 전기 전류를 상기 제 2 교류 전압을 갖는 전기 전류로 변압하는 변압기 변전소로서,
상기 계산하는 시스템은, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따르는 것을 특징으로 하는 변압기 변전소.
적어도 하나의 1차 송출 전기 도체 및 대응하는 1차 송출 전기 도체에 각각 전기적으로 접속되는 다수의 2차 송출 전기 도체들을 포함하는 제 2 패널,
상기 제 1 패널과 상기 제 2 패널 사이에 접속되고, 제 2 교류 전압을 갖는 전류에 의해 제 1 교류 전압을 갖는 전류를 변압하는 것이 가능한 전기 변압기, 및
상기 제 2 패널에 대한 전기량을 계산하는 시스템을 포함하고,
상기 제 1 교류 전압을 갖는 전기 전류를 상기 제 2 교류 전압을 갖는 전기 전류로 변압하는 변압기 변전소로서,
상기 계산하는 시스템은, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따르는 것을 특징으로 하는 변압기 변전소.
1차 전기 도체 및 상기 1차 전기 도체에 전기적으로 접속된 다수의 2차 전기 도체들을 포함하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법으로서,
상기 방법은,
무선 송신기를 포함하는 제 1 모듈; 및
무선 송수신기와, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능한 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함하는 계산 시스템을 이용하여 구현되며,
상기 방법은,
a) 상기 제 1 모듈에 의한 그리고 각각의 제 2 모듈로의, 상기 1차 전기 도체들 또는 2차 전기 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 측정치의 제 1 시간 동기화 메시지의 송신,
b) 각각의 제 2 모듈에 의한, 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 수신,
c) 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 각각의 전류 센서에 의한, 대응하는 상기 1차 전기 도체들 또는 상기 2차 전기 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 준동시에 (quasi-simultaneously) 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로의, 측정,
d) 각각의 제 2 모듈에 의한 그리고 제 3 모듈로의, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 강도 중 적어도 하나의 값을 포함하는 제 2 메시지의 송신,
e) 상기 제 3 모듈에 의한, 상기 제 2 메시지들의 수신, 및
f) 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터의 전기량의 계산을 포함하고,
각각의 제 2 모듈은 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 2 개의 연속하는 송출 (emission) 시간들 사이의 기간 동안 미리 결정된 시퀀싱에 따라 대응하는 제 2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
상기 방법은,
무선 송신기를 포함하는 제 1 모듈; 및
무선 송수신기와, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체에서 순환하는 전류의 강도를 측정하는 것이 가능한 전류 센서를 각각 포함하는 복수의 제 2 모듈들을 포함하는 계산 시스템을 이용하여 구현되며,
상기 방법은,
a) 상기 제 1 모듈에 의한 그리고 각각의 제 2 모듈로의, 상기 1차 전기 도체들 또는 2차 전기 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 측정치의 제 1 시간 동기화 메시지의 송신,
b) 각각의 제 2 모듈에 의한, 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 수신,
c) 상기 제 1 시간 동기화 메시지를 수신한 후 각각의 전류 센서에 의한, 대응하는 상기 1차 전기 도체들 또는 상기 2차 전기 도체들에서 순환하는 전류의 강도의 준동시에 (quasi-simultaneously) 10 ㎲ 보다 더 작은 에러의 동기화 마진으로의, 측정,
d) 각각의 제 2 모듈에 의한 그리고 제 3 모듈로의, 대응하는 상기 전류 센서에 의해 측정된 강도 중 적어도 하나의 값을 포함하는 제 2 메시지의 송신,
e) 상기 제 3 모듈에 의한, 상기 제 2 메시지들의 수신, 및
f) 준동시에 측정되어 상기 제 2 메시지들을 통해서 수신된 강도 값들로부터의 전기량의 계산을 포함하고,
각각의 제 2 모듈은 상기 제 1 시간 동기화 메시지의 2 개의 연속하는 송출 (emission) 시간들 사이의 기간 동안 미리 결정된 시퀀싱에 따라 대응하는 제 2 메시지를 송신하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
제 11 항에 있어서,
단계 a) 동안, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압이 측정되며, 상기 제 1 시간 동기화 메시지는 그 측정된 전압의 값을 포함하며,
단계 c) 동안, 전기 전력 및/또는 전기 에너지는 단계 a) 동안 측정된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터, 상기 제 2 모듈에 의해, 계산되며,
단계 d) 동안, 상기 제 2 메시지는 계산된 상기 전기 전력 및/또는 상기 전기 에너지의 값을 더 포함하며,
단계 e) 동안, 수신된 상기 전기 전력 또는 상기 전기 에너지 값들의 총합은 상기 제 3 모듈에 의해 추가로 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
단계 a) 동안, 상기 1차 전기 도체들 및 상기 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압이 측정되며, 상기 제 1 시간 동기화 메시지는 그 측정된 전압의 값을 포함하며,
단계 c) 동안, 전기 전력 및/또는 전기 에너지는 단계 a) 동안 측정된 상기 전압의 값 및 상기 전류 센서에 의해 측정된 상기 강도 값으로부터, 상기 제 2 모듈에 의해, 계산되며,
단계 d) 동안, 상기 제 2 메시지는 계산된 상기 전기 전력 및/또는 상기 전기 에너지의 값을 더 포함하며,
단계 e) 동안, 수신된 상기 전기 전력 또는 상기 전기 에너지 값들의 총합은 상기 제 3 모듈에 의해 추가로 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 상기 강도는 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링되고, 측정된 상기 강도들은 푸리에 급수로 분해되며,
한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 상기 전기량은 상기 단계 c) 에서 획득된 복소 푸리에 계수들의 값들로부터 미리 결정된 고조파 랭크까지 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 상기 강도는 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링되고, 측정된 상기 강도들은 푸리에 급수로 분해되며,
한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 상기 전기량은 상기 단계 c) 에서 획득된 복소 푸리에 계수들의 값들로부터 미리 결정된 고조파 랭크까지 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 상기 강도는 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링되며, 샘플들은 상기 1차 전기 도체들 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압의 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 (Ptension) 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 상기 랭크의 값은 각각의 기간 (Ptension) 의 끝에서 리셋되며, 동일한 랭크 값을 갖는 상기 샘플들의 평균이 이루어지며,
한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 상기 전기량은 상기 단계 c) 에서 획득되는 샘플들의 평균 값들로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
단계 c) 에서의 측정 동안, 측정된 상기 강도는 샘플링 주파수 (FECH) 를 이용하여 샘플링되며, 샘플들은 상기 1차 전기 도체들 및 2차 전기 도체들 중 대응하는 도체의 전압의 다수의 기간들 (Ptension) 에 걸쳐서, 그리고 주어진 기간 (Ptension) 동안 샘플링 랭크의 값들을 증가시키는 것에 따라서 연속적으로 획득되며, 상기 랭크의 값은 각각의 기간 (Ptension) 의 끝에서 리셋되며, 동일한 랭크 값을 갖는 상기 샘플들의 평균이 이루어지며,
한편, 단계 e) 에서의 계산 동안, 상기 전기량은 상기 단계 c) 에서 획득되는 샘플들의 평균 값들로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
제 12 항에 있어서,
단계 a) 동안, 상기 제 1 시간 동기화 메시지는 상기 제 2 모듈들에 의해 측정되거나 또는 계산된 상기 강도 및/또는 상기 전기 전력 및/또는 상기 전기 에너지 값들에 대한 수신 요청을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
단계 a) 동안, 상기 제 1 시간 동기화 메시지는 상기 제 2 모듈들에 의해 측정되거나 또는 계산된 상기 강도 및/또는 상기 전기 전력 및/또는 상기 전기 에너지 값들에 대한 수신 요청을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 설비에 대한 전기량을 계산하는 방법.
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