KR102296618B1 - 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것으로서, 연산부를 PLC 회로로 구성함으로써, 측정대상 변류기의 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 여자전류(IO), 여자전압(E2), 위상각(γ)을 측정하여, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε), 위상각(θ)을 연산할 수 있는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것이다. 본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명에 따르면, 변류기의 1차권선전류값(PRI.A), 2차권선전류값(SEC.A), 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력된 후 시험 일정시간(약 20초) 경과 후 변류기의 각 전류치의 부담(VA) 및 부담역률(PF)에 따른 비오차(ε) 및 위상각(θ)이 연산되기 때문에, 측정이 간편하고, 변류기의 비오차(ε) 및 위상각(θ)에 대한 시험시간을 종래의 시험시간(2~3분)보다 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기 {Ratio Error And Phase displacement Error Tester For Portable Current Transformer}
본 발명은 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것으로서, 연산부를 PLC 회로로 구성함으로써, 측정대상 변류기의 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 여자전류(IO), 여자전압(E2), 위상각(γ)을 측정하여, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε), 위상각(θ)을 연산할 수 있는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것이다.
변류기 및 변성기의 특성을 나타내는 지표로서 전력공급의 안정도와 전력계통의 보호제어에 중요한 영향을 끼치는 파라미터인 극성, 권선비, 여자전압, 여자전류, 단락전류 및 상차각(Phase Difference Angle) 또는 위상각변위(Phase Angle Deviation) 등이 있다.
한국전력공사, 대용량 전력수용, 중전기 제작업체, 전력설비 시공업체, 연구소 등에서 전력설비의 신설, 보수, 점검 및 시험 시에 각종 계측기를 조합하는 방법으로 변류기의 특성시험을 실시하여 측정되고 있다.
종래의 휴대용 변류기는 마이크로프로세서(마이컴) 방식으로 동작되는데, 이에 따르면, 분석데이터의 변수를 측정함에 있어서 그 용량이나 조합수가 방대하여 일일이 변수별로 측정해야 되므로 측정시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.
본 발명은 변류기이 제반 특성을 한번의 시험으로 측정하는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기로서, 로컬 제어를 통해 PLC를 기반으로 실시간 측정, 기본파 전압비교방식을 이용한 여자특성 측정, Auto-ranging 기능, HMI에 추가로 연결되어 원격지에서 측정결과의 기록/표시기능, 외부장치에서의 검색/인쇄/설정을 가능하게 하는 모니터링 기능, 사용환경의 한글화, 메뉴실 조작 등을 아주 쉽게 실현할 수 있는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기이다.
특히, PLC 타입은 측정할 수 있는 모든 측정변수(1차 전류, 2차 전류, 부담, 부담역률(PF)의 조합에 의해 산출된 측정변수)가 프로그램으로 작화되어, 하드웨어 내에 포함되어 변류기의 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 여자전류(IO), 여자전압(E2), 위상각(γ)을 측정과 동시에 변류기 특성 즉, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε) 및 위상각(θ)이 연산되는 장점이 있다.
그리고, 본 발명은 플러그소켓패널, 컨트롤패널, 파워인가회로, 안정적인 전원공급장치(SMPS), 중앙처리장치인 PLC를 포함하여 구성된 CPU, 상기 컨트롤패널의 스위치 접점상태신호를 코드 값으로 변환하는 디지털신호 입력회로, 상기 전원조작회로 전자개폐기(릴레이) 구동회로를 개폐하기 위한 디지털신호출력회로, 상기 플러그소켓에 연결되는 시험전류의 입/출력회로에서 전류 및 전압을 검출하는 전류 및 전압 검출하여 디지털신호로 변환하는 아날로그신호입력회로, 상기 전류 및 전압 검출회로의 Auto-Ranging 회로의 증폭도 설정 값을 제어하는 이득제어회로, 상기 CPU의 모선에 접속되어 있는 터치스크린, 통신포트, 정전보상이 가능한 메모리소자, Clock alc Led 등의 주변장치 구동모듈을 포함하여 구성되는 하드웨어시스템 및 본 발명의 휴대용 변류기 비오차(ε) 및 위상각(θ) 시험기 구성요소의 처리 순서와 처리시간 등을 관장하는 시스템 스케줄러, 메인프로그램을 포함하여 구성되는 시스템관리 모듈, 접점신호를 취득하여 코드 값으로 변환하는 디지털신호취득 모듈, 전류 및 전압 검출신호를 샘플링하여 코드 값으로 변환하는 아날로그 신호취득 모듈, 취득 데이터를 가공하여 전기량을 계산하기 위한 페이저 측정기법을 기반으로 하는 측정모듈, 데이터를 파일형태로 내장 메모리에 저장하고, 저장 데이터의 조회를 위한 데이터베이스, 사용자와의 인터페이스를 위한 키 스캔모듈 및 표시모듈을 포함하여 구성되는 MMI 모듈, 상기 전원조작회로의 전자개폐기를 개폐시키는 디지털 신호를 발생하는 디지털출력신호 모듈 및 주변장치 구동모듈을 포함하여 구성되는 PLC 및 HMI 소프트웨어시스템으로 구성된 것을 특징으로 한다.
등록특허 제10-0206655호 (1999.04.09.)
본 발명은 연산부를 PLC 회로로 구성함으로써, 측정대상 변류기의 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 여자전류(IO), 여자전압(E2), 위상각(γ)을 측정하여, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε) 및 위상각(θ)을 연산할 수 있는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 외부에서 입력되는 전원을 교류전원출력부(200)와, 직류전원출력부(300)에 공급하는 전원공급부(100); 상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 교류전원으로 변압되고, 교류전류디지털신호변환부(400) 및 제2교류전압디지털신호변환기(600)에 상기 변압된 교류전원이 출력되는 교류전원출력부(200); 상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 직류전원으로 변류되고, 제2교류전압디지털신호변환부(600), 직류전류전압디지털신호변환부(800) 및 직류전압디지털신호변환부(900)에 상기 변류된 직류전원이 출력되는 직류전원출력부(300); 직류전원출력부(300)와 직류전류전압디지털신호변환부(800) 사이에 연결되되, 직류전원출력부(300)로부터 출력되는 직류전류에 대한 직류전압치가 검출되는 분류기(350); 상기 교류전원출력부(200), 제2교류전압디지털신호변환부(600) 및 위상각디지털신호변환부(700) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)로부터 교류전원을 공급받아 제어부(1000)에 입력된 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF) 및 연산부(1100)에서 연산된 권선저항(RCT)에 의해 인가되는 교류전류에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 교류전류디지털신호변환부(400); 변류기(1)의 1차측(1a)에 연결되되, 변류기(1)의 2차측(1b)에 시험전압 인가시 변류기(1)의 1차측(1a)에 인가되는 교류전압에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 제1교류전압디지털신호변환부(500); 교류전류디지털신호변환부(400) 및 교류전원출력부(200) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 기설정된 전압 값에 해당될 때, 상기 교류전압에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 제2교류전압디지털신호변환부(600); 교류전류디지털신호변환부(400) 및 변류기(1)의 2차측(1b) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 여자전류에 대한 위상각의 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 위상각디지털신호변환부(700); 변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 분류기(350)를 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 직류전류전압디지털신호변환부(800); 변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 직류전압디지털신호변환부(900); 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 제어부(1000); PLC 회로로 이루어지되, 제어부(1000)에서 입력된 1차권선전류값(PRI.A), 2차권선전류값(SEC.A), 부담(VA), 부담역률(PF)과 교류전류디지털신호변환부(400), 제1교류전압디지털신호변환부(500), 제2교류전압디지털신호변환부(600), 위상각디지털신호변환부(700), 직류전류전압디지털신호변환부(800), 직류전압디지털신호변환부(900)에 의해 변환된 각각의 디지털신호를 입력받아 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 부담임피던스(Zb), 부담저항(Rb), 부담역률의 SINφ 값, 부담의 리엑턴스(Xb), 합성저항(RLoad), 합성임피던스(ZC), 2차측정격전류(ICT), 2차측인가전압(VC), COSγ 값, 철손전류(Ii), 자화전류(Im), COSφ2 값, SINφ2 값, 2차전류치(ICT2), 비오차(ε), 위상각(θ)이 연산되는 연산부(1100); 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 사용자 인터페이스를 제공하되, 연산부(1100)에서 연산된 비오차(ε), 위상각(θ)이 출력되는 표시부(1200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기를 제시한다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 본 발명에 따르면, 변류기의 1차권선전류값(PRI.A), 2차권선전류값(SEC.A), 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력된 후 시험 일정시간(약 20초) 경과 후 변류기의 각 전류치의 부담(VA) 및 부담역률(PF)에 따른 비오차(ε) 및 위상각(θ)이 연산되기 때문에, 측정이 간편하고, 변류기의 비오차(ε) 및 위상각(θ)에 대한 시험시간을 종래의 시험시간(2~3분)보다 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일부구성인 연산부의 알고리즘 및 계산공식을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부구성인 연산부의 구성요소를 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 계산공식의 근거를 나타내는 변류기 벡터도 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기를 이용하여 입력 및 출력되는 데이터 값을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.
본 발명은 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것으로서, 연산부를 PLC 회로로 구성함으로써, 측정대상 변류기의 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 여자전류(IO), 여자전압(E2), 위상각(γ)을 측정하여, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε), 위상각(θ)을 연산할 수 있는 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기의 회로도이고, 도 2는 본 발명의 일부구성인 연산부의 알고리즘 및 계산공식을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일부구성인 연산부의 구성요소를 나타내는 도면이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 계산공식의 근거를 나타내는 변류기 벡터도 도면이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기를 이용하여 입력 및 출력되는 데이터 값을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기는 전원공급부(100)와, 교류전원출력부(200)와, 직류전원출력부(300)와, 분류기(350)와, 교류전류디지털신호변환부(400)와, 제1교류전압디지털신호변환부(500)와, 제2교류전압디지털신호변환부(600)와, 위상각디지털신호변환부(700)와, 직류전류전압디지털신호변환부(800)와, 직류전압디지털신호변환부(900)와, 제어부(1000)와, 연산부(1100)와, 표시부(1200)를 포함하여 구성될 수 있다.
전원공급부(100)에 대해 설명한다. 전원공급부(100)는 외부에서 입력되는 전원을 교류전원출력부(200)와, 직류전원출력부(300)에 공급하는 부분이다. 상기 전원공급부(100)와 교류전원출력부(200) 사이에는 회로를 단락 또는 개방시키는 회로차단부(110)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
교류전원출력부(200)에 대해 설명한다. 교류전원출력부(200)는 상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 교류전원으로 변압되고, 교류전류디지털신호변환부(400) 및 제2교류전압디지털신호변환기(600)에 상기 변압된 교류전원이 출력되는 부분이다.
상기 교류전원출력부(200)는 PLC 프로그램에 의하여 자동선택되는 교류전압 0.1V 내지 50V 가 출력되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
직류전원출력부(300)에 대해 설명한다. 직류전원출력부(300)는 상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 직류전원으로 변류되고, 제2교류전압디지털신호변환부(600), 직류전류전압디지털신호변환부(800) 및 직류전압디지털신호변환부(900)에 상기 변류된 직류전원이 출력되는 부분이다.
상기 직류전원출력부(300)는 PLC 프로그램에 의하여 자동선택되는 직류전류 0 내지 1A 가 출력되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
분류기(350)에 대해 설명한다. 분류기(350)는 직류전원출력부(300)와 직류전류전압디지털신호변환부(800) 사이에 연결되되, 직류전원출력부(300)로부터 출력되는 직류전류에 대한 직류전압치가 검출되는 부분이다.
바람직하게는, 직류전원출력부(300)로부터 직류전류 0 내지 1A 가 인가될 때, 직류전압 0 내지 50mV 가 검출되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
교류전류디지털신호변환부(400)에 대해 설명한다. 교류전류디지털신호변환부(400)는 상기 교류전원출력부(200), 제2교류전압디지털신호변환부(600) 및 위상각디지털신호변환부(700) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)로부터 교류전원을 공급받아 제어부(1000)에 입력된 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF) 및 연산부(1100)에서 연산된 권선저항(RCT)에 의해 인가되는 교류전류에 대한 디지털신호가 제1통신부(410)을 통하여 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
바람직하게는, 상기 교류전류디지털신호변환부(400)에서 교류전류 1A 가 디지털신호 "10000"으로 변환되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제1교류전압디지털신호변환부(500)에 대해 설명한다. 제1교류전압디지털신호변환부(500)는 변류기(1)의 1차측(1a)에 연결되되, 변류기(1)의 2차측(1b)에 시험전압 인가시 변류기(1)의 1차측(1a)에 인가되는 교류전압에 대한 디지털신호가 제2통신부(510)를 통하여 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
여기서, 시험전압이란 초기 입력된 사양에 의해서 PLC 프로그램에 의해서 각각의 전압출력이 결정된 전압치가 통신부(510)를 통하여 지면 발생기 내부 전압발생장치에 전압치 명령어를 인식하여 각각의 전압이 출력되는 것을 의미한다. PLC 프로그램과 전압 발생장치는 통신으로 서로 연동되어 있다.
바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1교류전압디지털신호변환부(500)에서 AC 1V 또는 5V 가 디지털신호 “10000”으로 변환되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제2교류전압디지털신호변환부(600)에 대해 설명한다. 제2교류전압디지털신호변환부(600)는 교류전류디지털신호변환부(400) 및 교류전원출력부(200) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 기설정된 전압 값에 해당될 때, 상기 교류전압에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
여기서, 기설정된 전압 값의 범위는 PLC 프로그램에 의하여 연산된 값으로 설정하는 것이 바람직하고, 이 경우 제2교류전압디지털신호변환부(600)에서는 교류전압 RANGE 625V, 125V, 25V, 5V, 1V 가 각각 디지털신호 “10000” 으로 변환될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
위상각디지털신호변환부(700)에 대해 설명한다. 위상각디지털신호변환부(700)는 교류전류디지털신호변환부(400) 및 변류기(1)의 2차측(1b) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 여자전류에 대한 위상각(γ)의 디지털신호가 제3통신부(710)를 통하여 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
상기 위상각디지털신호변환부(700)에서 위상각(γ)의 범위는 0°내지 90°로 설정하는 것이 바람직하고, 위상각(γ) 90°에서 디지털신호 "10000" 으로 변환되도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
직류전류전압디지털신호변환부(800)에 대해 설명한다. 직류전류전압디지털신호변환부(800)는 변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 분류기(350)를 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제4통신부(810)를 통하여 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
바람직하게는, 상기 직류전류전압디지털신호변환기(800)에서는 직류전류 1A가 분류기(350)를 통과할 때, 분류기(350)에서 검출되는 직류전압 50mV 가 디지털신호 “10000”으로 변환될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
직류전압디지털신호변환부(900)에 대해 설명한다. 직류전압디지털신호변환부(900)는 변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 부분이다.
바람직하게는, 상기 직류전압디지털신호변환부(900)에서는 직류전류 1A가 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과할 때, 변류기(1)의 2차측(1b)에서 검출되는 직류전압 1V 가 디지털신호 “10000”으로 변환될 수 있다. 다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(1000)에 대해 설명한다. 제어부(1000)는 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 부분이다.
연산부(1100)에 대해 설명한다. 연산부(1100)는 PLC 회로로 이루어지되, 제어부(1000)에서 입력된 1차권선전류값(PRI.A), 2차권선전류값(SEC.A), 부담(VA), 부담역률(PF)과 교류전류디지털신호변환부(400), 제1교류전압디지털신호변환부(500), 제2교류전압디지털신호변환부(600), 위상각디지털신호변환부(700), 직류전류전압디지털신호변환부(800), 직류전압디지털신호변환부(900)에 의해 변환된 각각의 디지털신호를 입력받아 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 부담임피던스(Zb), 부담저항(Rb), 부담역률의 SINφ 값, 부담리엑턴스(Xb), 합성저항(RLoad), 합성임피던스(ZC), 2차측정격전류(ICT), 2차측인가전압(VC), COSγ 값, 철손전류(Ii), 자화전류(Im), COSφ2 값, SINφ2 값, 2차전류치(ICT2), 비오차(ε), 위상각(θ)이 연산되는 부분 이다.
상기 연산부(1100)는 권선저항연산부(1101)와, 정격권선비연산부(1102)와, 측정권선비연산부(1103)와, 권선비오차연산부(1104)와, 부담임피던스연산부(1105)와, 부담저항연산부(1106)와, SINφ값연산부(1107)와, 부담리엑턴스연산부(1108)와, 합성저항연산부(1109)와, 합성임피던스연산부(1110)와, 2차측정격전류연산부(1111)와, 2차측인가전압연산부(1112)와, COSγ값연산부(1113)와, 철손전류연산부(1114)와, 자화전류연산부(1115)와, COSφ2값연산부(1116)와, SINφ2값연산부(1117)와, 2차전류치연산부(1118)와, 비오차연산부(1119)와, 위상각연산부(1120)를 포함하여 구성될 수 있다.
권선저항연산부(1101)에 대해 설명한다. 권선저항연산부(1101)는 변류기(1)의 2차측(1b)에 인가된 직류전류치(DC A)와 변류기(1)의 2차측(1b)의 권선 2단자 사이에 측정된 직류전압치(DC V)를 이용하여 변류기(1)의 2차측(1b)의 권선저항(RCT)을 연산하는 부분이다.
상기 권선저항연산부(1101)에서 연산되는 권선저항(RCT)은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
RCT = (DC V)/(DC A)
여기서, DC V는 변류기(1)의 2차측(1b)의 권선 2단자 사이에 측정된 직류전압치이고, DC A는 변류기(1)의 2차측(1b)에 인가된 직류전류치이다.
정격권선비연산부(1102)에 대해 설명한다. 정격권선비연산부(1102)는 제어부(1000)에 입력된 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A)와 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A)을 이용하여 정격권선비(Rated)를 연산하는 부분이다.
상기 정격권선비연산부(1102)에서 연산되는 정격권선비(Rated)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Rated = (PRI.A)/(SEC.A)
여기서, PRI.A는 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값이고, SEC.A는 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값이다.
측정권선비연산부(1103)에 대해 설명한다. 측정권선비연산부(1103)는 권선비시험을 통하여 변류기(1)의 2차측(1b)에 인가된 2차전압 측정치와 변류기(1)의 1차측(1a)에 출력된 1차전압 측정치를 이용하여 측정권선비(Ratio)를 연산하는 부분이다.
상기 측정권선비연산부(1103)에서 연산되는 측정권선비(Ratio)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Ratio = (2차전압 측정치)/(1차전압 측정치)
여기서, 2차전압 측정치는 변류기(1)의 2차측(1b) 단자에 인가된 전압 측정치이며, 1차전압 측정치는 변류기(1)의 1차측(1a)에 측정된 전압 측정치이다.
권선비오차연산부(1104)에 대해 설명한다. 권선비오차연산부(1104)는 정격권선비연산부(1102)에서 연산된 정격권선비(Rated)와 측정권선비연산부(1103)에서 연산된 측정권선비(Ratio)를 이용하여 권선비오차(β)를 연산하는 부분이다. 권선비오차(β)의 단위는 % 이다.
상기 권선비오차연산부(1104)에서 연산되는 권선비오차(β)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
β = [(Rated - Ratio) / Ratio] × 100
여기서, Rated는 정격권선비이고, Ratio는 측정권선비이다.
부담임피던스연산부(1105)에 대해 설명한다. 부담임피던스연산부(1105)는 제어부(1000)에 입력된 변류기(1)의 부담(VA)과 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A)을 이용하여 부담임피던스(Zb)를 연산하는 부분이다.
상기 부담임피던스연산부(1105)에서 연산되는 부담임피던스(Zb)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Zb = VA/(SEC.A)2
여기서, VA는 변류기(1)의 부담이고, SEC.A는 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값이다.
부담저항연산부(1106)에 대해 설명한다. 부담저항연산부(1106)는 제어부(1000)에 입력된 부담역률(PF)과 부담임피던스연산부(1105)에서 연산된 부담임피던스(Zb)를 이용하여 부담저항(Rb)을 연산하는
상기 부담저항연산부(1106)에서 연산되는 부담저항(Rb)은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Rb = Zb × PF = Zb × COSφ
여기서, Zb는 부담임피던스이고, PF는 부담역률이다. PF는 COSφ와 같다. 그리고, Φ는 부담임피던스(Zb)에 대한 위상각이다(도 5 참조).
SINφ값연산부(1107)에 대해 설명한다. SINφ값연산부(1107)는 제어부(1000)에 입력된 부담역률(PF)을 이용하여 부담역률(PF)의 SINφ 값을 연산하는 부분이다.
상기 SINφ값연산부(1107)에서 연산되는 SINφ 값은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Figure 112021022898017-pat00001
여기서, Φ는 부담임피던스(Zb)에 대한 위상각이고(도 5 참조), COSφ는 부담역률(PF)과 같다.
부담리엑턴스연산부(1108)에 대해 설명한다. 부담리엑턴스연산부(1108)는 부담임피던스연산부(1105)에서 연산된 부담임피던스(Zb)와 SINφ값연산부(1107)에서 연산된 SINφ 값을 이용하여 부담리엑턴스(Xb)를 연산하는 부분이다.
상기 부담리엑턴스연산부(1108)에서 연산되는 부담리엑턴스(Xb)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Xb = Zb × SINφ
여기서, Zb는 부담임피던스이고, Φ는 부담임피던스(Zb)에 대한 위상각이다(도 5 참조).
합성저항연산부(1109)에 대해 설명한다. 합성저항연산부(1109)는 권선저항연산부(1101)에서 연산된 권선저항(RCT)과 부담저항연산부(1106)에서 연산된 부담저항(Rb)을 이용하여 합성저항(RLoad)을 연산하는 부분이다.
상기 합성저항연산부(1109)에서 연산되는 합성저항(RLoad)은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
RLoad = (Rb + RCT)
여기서, Rb는 부담저항이고, RCT는 권선저항이다.
합성임피던스연산부(1110)에 대해 설명한다. 합성임피던스연산부(1110)는 합성저항연산부(1109)에서 연산된 합성저항(RLoad)과 부담리엑턴스연산부(1108)에서 연산된 부담리엑턴스(Xb)를 이용하여 합성임피던스(Zc)를 연산하는 부분이다.
상기 합성임피던스연산부(1110)에서 연산되는 합성임피던스(Zc)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Figure 112021022898017-pat00002
여기서, RLoad는 합성저항이고, Xb는 부담리엑턴스이다.
2차측정격전류연산부(1111)에 대해 설명한다. 2차측정격전류연산부(1111)는 변류기(1)의 2차측(1b)에 인가되는 변류기시험정격전류(I2)와 정격전류비율을 이용하여 2차측정격전류(ICT)를 연산하는 부분이다.
여기서, 변류기시험정격전류(I2)란 격 2차 전류치를 의미하며, 정격치 5A 또는 1A를 의미하며, 정격치 5A기준 120%은 6A, 50%는 2.5A, 20%은 1A, 10%는 0.5A, 5%는 0.25A를 의미한다.
상기 2차측정격전류연산부(1111)에서 연산되는 2차측정격전류(ICT)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
ICT = I2 × 정격전류비율
여기서, I2는 변류기시험정격전류이고, 정격전류비율은 5%, 10%, 50%, 100%, 120% 로 설정될 수 있다.
2차측인가전압연산부(1112)에 대해 설명한다. 2차측인가전압연산부(1112)는 합성임피던스연산부(1110)에서 연산된 합성임피던스(Zc)와 2차측정격전류연산부(1111)에서 연산된 2차측정격전류(ICT)를 이용하여 2차측인가전압(Vc)을 연산하는 부분이다.
상기 2차측인가전압연산부(1112)에서 연산되는 2차측인가전압(Vc)은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
VC = ZC × ICT
여기서, Zc는 합성임피던스이고, ICT는 2차측정격전류이다. 2차측인가전압(Vc)은 여자전압(E2)과 같다.
COSγ값연산부(1113)에 대해 설명한다. COSγ값연산부(1113)는 변류기(1)의 2차측(1b)에 인가되는 전압과 여자전류(Io)에 대한 위상각(γ)을 이용하여 COSγ 값을 연산하는 부분이다.
상기 COSγ값연산부(1113)에서 연산되는 COSγ 값은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
COSγ = COS(RADIANS(γ))
여기서, γ는 여자전류(IO)에 대한 위상각이다.
철손전류연산부(1114)에 대해 설명한다. 철손전류연산부(1114)는 COSγ값연산부(1113)에서 연산된 COSγ 값과 여자전류(IO)를 이용하여 철손전류(Ii)를 연산하는 부분이다.
상기 철손전류연산부(1114)에서 연산되는 철손전류(Ii)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Ii = COS(γ) × IO
여기서, IO는 여자전류이다.
자화전류연산부(1115)에 대해 설명한다. 자화전류연산부(1115)는 철손전류연산부(1114)에서 연산된 철손전류(Ii)와 여자전류(IO)를 이용하여 자화전류(Im)를 연산하는 부분이다.
상기 자화전류연산부(1115)에서 연산되는 자화전류(Im)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Figure 112021022898017-pat00003
여기서, IO는 여자전류이고, Ii는 철손전류이다.
COSφ2값연산부(1116)에 대해 설명한다. COSφ2값연산부(1116)는 합성저항연산부(1109)에서 연산된 합성저항(RLoad)과 합성임피던스연산부(1110)에서 연산된 합성임피던스(Zc)를 이용하여 COSφ2 값을 연산하는 부분이다.
여기서, φ2는 여자전압(E2)과 변류기시험정격전류(I2)에 대한 위상각이다(도 5 참조).
상기 COSφ2값연산부(1116)에서 연산되는 COSφ2 값은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
COSφ2 = RLoad / ZC
여기서, RLoad는 합성저항이고, Zc는 합성임피던스이다.
SINφ2값연산부(1117)에 대해 설명한다. SINφ2값연산부(1117)는 COSφ2값연산부(1116)에서 연산된 COSφ2 값을 이용하여 SINφ2값을 연산하는 부분이다.
상기 SINφ2값연산부(1117)에서 연산되는 SINφ2값은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
Figure 112021022898017-pat00004
2차측전류치연산부(1118)에 대해 설명한다. 2차측전류치연산부(1118)는 2차측인가전압연산부(1112)에서 연산된 2차측인가전압(Vc)과 합성임피던스연산부(1110)에서 연산된 합성임피던스(Zc)를 이용하여 2차측전류치(ICT2)를 연산하는 부분이다.
상기 2차측전류치연산부(1118)에서 연산되는 2차측전류치(ICT2)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
ICT2 = VC / ZC
여기서, VC는 2차측인가전압이고, Zc는 합성임피던스이다.
비오차연산부(1119)에 대해 설명한다. 비오차연산부(1119)는 2차측전류치연산부(1118)에서 연산된 2차측전류치(ICT2)와 자화전류연산부(1115)에서 연산된 자화전류(Im)와 SINφ2값연산부(1117)에서 연산된 SINφ2값과 철손전류연산부(1114)에서 연산된 철손전류(Ii)와 COSφ2값연산부(1116)에서 연산된 COSφ2 값과 권선비오차연산부(1104)에서 연산된 권선비오차(β)를 이용하여 비오차(ε)를 연산하는 부분이다. 비오차(ε)의 단위는 % 이다.
상기 비오차연산부(1119)에서 연산되는 비오차(ε)는 아래의 식으로 연산될 수 있다.
ε = (-100/ICT2 × (Im × SINφ2 + Ii × COSφ2)) + β
여기서, ICT2는 2차측전류치이고, Im은 자화전류이고, Ii는 철손전류이고, β는 권선비오차이다.
위상각연산부(1120)에 대해 설명한다. 위상각연산부(1120)는 2차측전류치연산부(1118)에서 연산된 2차측전류치(ICT2)와 자화전류연산부(1115)에서 연산된 자화전류(Im)와 SINφ2값연산부(1117)에서 연산된 SINφ2값과 철손전류연산부(1114)에서 연산된 철손전류(Ii)와 COSφ2값연산부(1116)에서 연산된 COSφ2 값을 이용하여 위상각(θ)을 연산하는 부분이다. 위상각(θ)의 단위는 분(min) 이다.
상기 위상각연산부(1120)에서 연산되는 위상각(θ)은 아래의 식으로 연산될 수 있다.
θ = (3438/ICT2) × (Im × COSφ2 - Ii × SINφ2)
여기서, ICT2는 2차측전류치이고, Im은 자화전류이고, Ii는 철손전류이다.
표시부(1200)에 대해 설명한다. 표시부(1200)는 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 사용자 인터페이스를 제공하되, 연산부(1100)에서 연산된 비오차(ε), 위상각(θ)이 출력되는 부분이다.
한편, 도 9에 도시된 바와 같이, 각 부담(VA), 부담역률(PF), 2차전류치(ICT2)에 따른 비오차(ε), 위상각(θ)이 출력된 모습 또한 확인할 수 있다.
상기 제어부(1000) 및 표시부(1200)는 HMI 터치스크린 방식으로 구현되거나, PC CIMON 방식으로 구현될 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기를 이용하여 입력 및 출력되는 데이터 값을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 7은 PC HMI 모니터 첫 화면을 나타내고, 도 8은 변류기(CT) 사양 입력 화면을 나타내고, 도 9는 변류기(CT)의 비오차 및 위상각 시험 결과 화면을 나타낸다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100 : 전원공급부
110 : 회로차단부
200 : 교류전원출력부
300 : 직류전원출력부
350 : 분류기
400 : 교류전류디지털신호변환부
410 : 제1통신부
500 : 제1교류전압디지털신호변환부
510 : 제2통신부
600 : 제2교류전압디지털신호변환부
700 : 위상각디지털신호변환부
710 : 제3통신부
800 : 직류전류전압디지털신호변환부
810 : 제4통신부
900 : 직류전압디지털신호변환부
910 : 제5통신부
1000 : 제어부
1100 : 연산부
1101 : 권선저항연산부
1102 : 정격권선비연산부
1103 : 측정권선비연산부
1104 : 권선비오차연산부
1105 : 부담임피던스연산부
1106 : 부담저항연산부
1107 : SINφ값연산부
1108 : 부담리엑턴스연산부
1109 : 합성저항연산부
1110 : 합성임피던스연산부
1111 : 2차측정격전류연산부
1112 : 2차측인가전압연산부
1113 : COSγ값연산부
1114 : 철손전류연산부
1115 : 자화전류연산부
1116 : COSφ2값연산부
1117 : SINφ2값연산부
1118 : 2차측전류치연산부
1119 : 비오차연산부
1120 : 위상각연산부
1200 : 표시부
1 : 변류기
1a : 1차측
1b : 2차측

Claims (4)

  1. 외부에서 입력되는 전원을 교류전원출력부(200)와, 직류전원출력부(300)에 공급하는 전원공급부(100);
    상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 교류전원으로 변압되고, 교류전류디지털신호변환부(400) 및 제2교류전압디지털신호변환기(600)에 상기 변압된 교류전원이 출력되는 교류전원출력부(200);
    상기 전원공급부(100)로부터 전원을 공급받아 직류전원으로 변류되고, 직류전류전압디지털신호변환부(800) 및 직류전압디지털신호변환부(900)에 상기 변류된 직류전원이 출력되는 직류전원출력부(300);
    직류전원출력부(300)와 직류전류전압디지털신호변환부(800) 사이에 연결되되, 직류전원출력부(300)로부터 출력되는 직류전류에 대한 직류전압치가 검출되는 분류기(350);
    상기 교류전원출력부(200), 제2교류전압디지털신호변환부(600) 및 위상각디지털신호변환부(700) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)로부터 교류전원을 공급받아 제어부(1000)에 입력된 변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF) 및 연산부(1100)에서 연산된 권선저항(RCT)에 의해 인가되는 교류전류에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 교류전류디지털신호변환부(400);
    변류기(1)의 1차측(1a)에 연결되되, 변류기(1)의 1차측(1a)에 인가되는 교류전압에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 제1교류전압디지털신호변환부(500);
    교류전류디지털신호변환부(400) 및 교류전원출력부(200) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 기설정된 전압 값에 해당될 때, 상기 교류전압에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 제2교류전압디지털신호변환부(600);
    교류전류디지털신호변환부(400) 및 변류기(1)의 2차측(1b) 사이에 연결되되, 교류전원출력부(200)에서 출력되는 교류전압이 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 여자전류에 대한 위상각의 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 위상각디지털신호변환부(700);
    변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 분류기(350)를 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 직류전류전압디지털신호변환부(800);
    변류기(1)의 2차측(1b)에 연결되되, 직류전원출력부(300)에서 출력되는 직류전류가 변류기(1)의 2차측(1b)을 통과시 검출되는 직류전압치에 대한 디지털신호가 제어부(1000)로 전달되는 직류전압디지털신호변환부(900);
    변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 제어부(1000);
    PLC 회로로 이루어지되, 제어부(1000)에서 입력된 1차권선전류값(PRI.A), 2차권선전류값(SEC.A), 부담(VA), 부담역률(PF)과 교류전류디지털신호변환부(400), 제1교류전압디지털신호변환부(500), 제2교류전압디지털신호변환부(600), 위상각디지털신호변환부(700), 직류전류전압디지털신호변환부(800), 직류전압디지털신호변환부(900)에 의해 변환된 각각의 디지털신호를 입력받아 권선저항(RCT), 정격권선비(Rated), 측정권선비(Ratio), 권선비오차(β), 부담임피던스(Zb), 부담저항(Rb), 부담역률의 SINφ 값, 부담의 리엑턴스(Xb), 합성저항(RLoad), 합성임피던스(ZC), 2차측정격전류(ICT), 2차측인가전압(VC), COSγ 값, 철손전류(Ii), 자화전류(Im), COSφ2 값, SINφ2 값, 2차전류치(ICT2), 비오차(ε), 위상각(θ)이 연산되는 연산부(1100);
    변류기(1)의 1차측(1a)의 1차권선전류값(PRI.A), 변류기(1)의 2차측(1b)의 2차권선전류값(SEC.A), 변류기(1)의 부담(VA), 부담역률(PF)이 입력되는 사용자 인터페이스를 제공하되, 연산부(1100)에서 연산된 비오차(ε), 위상각(θ)이 출력되는 표시부(1200);를 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대용 변류기용 비오차 및 위상각 시험기.
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