KR19990074087A

KR19990074087A - 전자식 전력량계의 오차 보상 장치

Info

Publication number: KR19990074087A
Application number: KR1019980007462A
Authority: KR
Inventors: 서칠수
Original assignee: 이종수; 엘지산전 주식회사
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-10-05
Also published as: KR100259187B1

Abstract

본 발명은 전자식 전력량계에서 오차 발생량을 조정하고 보상하는 기술에 관한 것으로, 오차보상을 보다 정확하고 신속하게 처리할 수 있도록 하기 위하여, 3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 표준 소자를 이용하여 허용오차를 충분히 만족하는 전력량을 산출하는 표준 전력량계(200A)와; 상기 3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 컴퓨터(300)로 부터 공급되는 각각의 보상계수를 근거로 오차를 보정하여 전력량을 산출하고 그에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 피시험 전력량계(200B)와; 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램을 사용하여 상기 전력량계(200A),(20B)에서 각기 검출한 각 상의 전력량값 산출 팩터를 비교 분석하고, 그 분석결과를 근거로 전력량계(200B)의 각종 오차 보상계수를 산출하여 그 전력량계(200B)측으로 출력하는 컴퓨터(300)로 구성한 것이다.

Description

전자식 전력량계의 오차 보상 장치

본 발명은 전자식 전력량계에서 오차 발생량을 조정하고 보상하는 기술에 관한 것으로, 특히 전력량계에서 측정된 전력사용량을 컴퓨터에서 표준치와 비교하여 구해진 해당 보상데이터를 전력량계의 메모리에 저장하고, 전력계산용 집적소자에서 전력계산 수행시 그 저장된 값을 근거로 계산량을 보상처리하여 오차를 보상할 수 있도록한 전자식 전력량계의 오차 보상 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 전자식 전력량계를 제조한 후 전기적인 오차특성(error characteris -tics)이 계량기의 정밀도에 합당한 오차의 백분율 허용한도 이하를 유지하도록 조정하여 보상하게 된다. 본 발명에서는 이를 위하여 전자식 전력량계 내부에 오차량 조정을 위한 인터페이스 회로와, 조정 결과에 해당하는 보상값을 저장하기 위한 메모리 및 주변회로를 구비하고, 이들을 통해 컴퓨터에서 전자식 전력량계의 검침량을 공급받아 표준 계량기의 검침량과 비교한 후 오차특성이 허용한도를 벗어나는 경우 해당하는 만큼의 보상 데이터를 전자식 전력량계의 메모리에 입력하여 에러를 보상할 수 있도록한 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 3상 4선식 전력량계의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 전자식 전력량계(9) 내부의 각부에 구동전압을 공급하는 전원 공급기(1)와; 1차측 코일이 각 상(L1),(L2),(L3)의 전원공급라인에 각기 접속되고, 2차측 코일의 양단이 종단저항(R1),(R2),(R3)에 각기 접속되어 그 전원공급라인의 각 상(L1),(L2), (L3)에 흐르는 전류량에 비례하는 미소한 전압이 그 종단저항(R1),(R2),(R3)에 유기되도록 하는 전류 변환부(2A),(2B),(2C)와; 소정 개수의 분압용 저항 및 가변저항(R4,R5,VR1),(R6,R7,VR2),(R8,R9 ,VR3)으로 각기 구성되어 상기 각 상(L1),(L2), (L3)의 전원공급라인에 공급되는 전압을 소정 레벨 이하로 분압하여 출력하는 전압 변환부(3A),(3B),(3C)와; 상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C) 및 전압 변환부(3A), (3B),(3C)에 의해 검출되는 각 상의 전류와 전압을 승산하여 3상의 전력소모량을 구하고 이들을 합산하여 부하에서 사용한 에너지량을 산출한 후 그 산출된 에너지량에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 전력계산용 집적소자(ASIC)(4)와; 상기 전력계산용 집적소자(4)에서 출력되는 펄스신호를 근거로 전력사용량을 산출하여 사용자가 볼 수 있도록 엘씨디(6)에 표시하고, 필요에 따라 사용 전력량 관련 펄스신호(OUT_S)를 외부로 출력하는 중앙처리장치(5)와; 프로그램이 저장되는 롬(7), 계량된 전력량에 관련된 데이터가 저장되는 램(8)으로 구성된 것으로, 이의 작용을 첨부한 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 변류기에 해당하는 전류 변환부(2A),(2B),(2C)를 통해 각 상(L1),(L2),(L3)의 전류량을 검출하는 과정을 설명한다.

각 상(L1),(L2),(L3)의 전원공급라인에 흐르는 전류가 각 전류 변환부(2A),(2B), (2C)의 1차코일을 통해 흐르게 되므로 그들의 2차측 코일의 양단에 접속된 저항(R1),(R2),(R3)의 양단에는 해당 전류량에 상응되는 전압(수 mV∼수백 mV)이 유기되고, 이렇게 유기되는 각 상(L1),(L2),(L3)의 전압이 전력계산용 집적소자(4)의 입력포트(IRP,IRN),(ISP,ISN),(ITP,IITN)에 각기 공급된다.

단, 상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C)에서 1차측 코일 및 2차측 코일의 권선수 및 선경이 동일하고, 종단 저항(R1-R3)의 저항값도 동일하다. 상기 종단 저항(R1-R3)측에서 검출되는 전압은 다음과 같이 구할 수 있게 된다.

예를들어, 도 2에서와 같이 상기 각 전류 변환부(2A),(2B),(2C) 1차측 코일의 최대전류가 40[A], 권선수 비율 N1:N2 = 1:2500, 저항(R1-R3)의 저항값 = 40[Ω] 이라면, 권선수비와 전류비간에는 이론적으로 다음과 같은 관계식이 성립된다.

N1/N2=I1/I2

I2=(N1/N2)×I1

단, N1 : 전류 변환부 1차측 권선수, N2 : 전류 변환부 2차측 권선수

I1 : 전류 변환부 1차측 전류, I2 : 전류 변환부 2차측 전류

그리고, 상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C)의 2차측 코일에 접속되는 종단 저항(R1-R3)의 저항값 R과 상기 전력계산용 집적소자(4)의 입력 임피던스 Z의 관계를 R << Z 라고 하면, 그 전류 변환부(2A),(2B),(2C)의 2차코일에 유기되는 전류는 거의 모두가 종단 저항(R1-R3)으로 흐르게 된다. 따라서, 그 종단 저항(R1-R3)측에서 각기 출력되는 전압(Vr)은 다음의 식으로 표현된다.

이와 같은 방법으로 각 상전류에 비례하는 전압이 검출되어 상기 전력계산용 집적소자(4)의 입력포트(IRP,IRN),(ISP,ISN),(ITP,IITN)에 전달된다.

한편, 전압 변환부(3A),(3B),(3C)를 통해 각 상(L1),(L2),(L3)의 전압을 검출하는 과정을 설명한다.

상기 전압 변환부(3A),(3B),(3C)는 입력되는 교류 100V 또는 220V의 전압을 상기 전력계산용 집적소자(4)에서 인식할 수 있는 레벨의 수 mV 또는 수 V 정도의 낮은 전압으로 변환하는 기능을 수행하며, 이들은 서로 동일한 구성을 갖는다.

따라서, 각 상에 대한 전압 변환부(3A),(3B),(3C) 중 임의의 상에 대한 전압 변환부(예: 전압 변환부(3A))를 예로하고, 도 3을 참조하여 이들의 작용을 설명한다.

여기서, 저항(R5)과 가변저항(VR1)의 합성저항값이 1KΩ이고, 저항(R4)의 값이 390kΩ이라고 하면, 전압 변환부(3A)의 출력전압(Vv)은 다음의 수학식으로 표현된다.

Vv=220V×(1kΩ/391kΩ) ≒ 564mV

이와 같은 방법으로 각 상전압에 비례하는 전압이 검출되어 상기 전력계산용 집적소자(4)의 입력포트(V1),(V2),(V3)측으로 공급된다.

따라서, 상기 전력계산용 집적소자(4)는 상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C)와 전압 변환부(3A),(3B),(3C)에서 출력되는 아날로그 전압을 디지탈신호로 변환하고, 내부의 승산회로를 통해 각 상별로 전압,전류신호를 곱하여 각 상의 전력을 구한다. 그리고, 각 상의 전력을 더하여 부하에서 사용하는 전력에 대응되는 사용 에너지를 구한 다음 이 에너지에 비례하는 수의 펄스신호를 출력하게 된다.

상기 전력계산용 집적소자(4)의 입력신호는 그 전력계산용 집적소자(4)가 파손되는 것을 방지하기 위하여 2 Vp-p 이하 즉, 0.707Vrms 이하가 되도록 설계된다. 즉, 계량을 위한 전압,전류값이 얼마나 큰가에 상관없이 전자식 전력량계(9)의 입력전류가 최대 정격전류로 인가될 때 전류 변환부(2A),(2B),(2C)에서 0.707Vrms로 감지되도록 설계되고, 이와 마찬가지로 전압 변환부(3A),(3B),(3C)에서도 전자식 전력량계(9)의 입력전압이 정격전압으로 인가될 때 0.707Vrms로 감지되도록 설계된다.

이와 같은 경우 상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C) 및 전압 변환부(3A),(3B),(3C)에 의해 상기 전력계산용 집적소자(4)에서 받아들이는 전력 P = 3×Vi×Vv = 3×0.707×0.707 = 1.5Ws일 때 그 전력계산용 집적소자(4)의 출력포트(PO)에서 출력되는 펄스는 22.5Hz가 된다.

상기 전류 변환부(2A),(2B),(2C)는 상기 수학식 3과 같이 입력전류가 최대 정격전류인 40A일 때 0.64Vrms가 감지되도록 설계되고, 상기 전압 변환부(3A),(3B), (3C)는 상기 수학식 5와 같이 입력전압이 정격전압 220V일 때 0.564Vrms가 감지되도록 설계된다. 따라서, 실제로 상기 전력계산용 집적소자(4)에서 받아들이는 최대 전력은 P = 3×0.64×0.564 = 1.08Ws가 된다.

이때, 상기 전력계산용 집적소자(4)에서 출력되는 펄스는 다음의 비례식을 이용하여 구할 수 있다.

3상 4선식 전력량계에서 전압과 전류가 동상이라고 가정하고, 입력 정격전압 220V, 입력 정격전류 40A, 정격 주파수 60Hz이고, 전압과 전류가 동상이라고 하면 이때, 상기 전력계산용 집적소자(4)의 출력포트(PO)에서 출력되는 주파수는 16.2[Hz]가 된다. 따라서, 전력량 1kWh를 사용할 때 시간당 출력펄스 수(Pulse/kWh)를 계산해보면 다음과 같다.

P=3×E×I=3×220×40=26400Ws

상기의 조건을 만족할 때 상기 수학식 6에서와 같이 16.2Hz의 펄스가 출력된다.

를 얻을 수 있으며, 이 값이 계량기 정수값이다.

한편, 중앙처리장치(5)는 상기 전력계산용 집적소자(4)의 출력포트(PO)에서 출력되는 펄스를 공급받고 이를 1시간 간격으로 누적하여 부하에서 사용한 전력량(kWh)을 구한다. 다시말해서, 그 중앙처리장치(5)가 상기 전력계산용 집적소자(4)의 출력 펄스수를 누적하여 상기 계량기 정수값과 동일한 펄스 수가 누적되었을 때 1kWh의 전력량이 사용된 것이며, 중앙처리장치(5)는 이렇게 적산되는 전력사용량을 램(8)에 저장함과 아울러 사용자가 볼 수 있도록 하기 위하여 엘씨디(6)에 표시하게 된다.

전자식 전력량계(9)를 제조하여 정격전압, 정격전류의 조건하에서 시험시 이상적인 경우에는 상기의 설명에서와 같이 T=1/f ≒ 61.7msec 주기를 갖는 펄스신호가 출력되어야 한다. 그런데, 1.0급 전자식 전력량계(9)의 경우 ±1%의 오차를 수반할 수 있으므로, +1.0% 오차 발생시 : 62.317msec, 오차가 발생되지 않을 때 : 61.7msec, -1.0% 오차 발생시 : 61.083msec의 주기를 갖는 펄스가 전력계산용 집적소자(4)에서 출력된다. 따라서, 주기 T는 61.083 < T < 62.317 범위 이내에서 펄스신호가 출력되도록 조정하여야 한다.

상기 전자식 전력량계(9)에서 발생되는 오차 중에서 대표적인 것으로 다음과 같은 것을 들 수 있다.

첫째, 각 상의 전류 변환부(2A-2C)에서는 전류 변환부의 비오차, 위상각 오차 및 종단 저항(R1-R3)의 정도차 등에 기인하여 계량오차가 발생된다.

둘째, 상기 전압 변환부(3A),(3B),(3C)에서는 전압 분압용으로 사용되는 저항(R4,R5,VR1),(R6,R7,VR2),(R8,R9,VR3)의 값의 정도차가 각 상별로 다름에 의해 오차가 발생된다.

셋째, 그밖에 전력계산용 집적소자(4)를 구성하는 내부 소자들의 편차 및 연산증폭기의 오프셋 차에 의해 오차가 발생된다.

이렇게 발생되는 오차를 보상하기 위해 각부를 조정하게 되는데, 예로써, 전압 변환부(3A-3C)에서 오차를 조정하는 경우, 전자식 전력량계(9)의 오차를 시험하여 + 오차가 발생되면 각 상의 가변저항(VR1),(VR2),(VR3)의 값을 감소시키는 방향으로 조정하고, - 오차가 발생되면 그 값을 상승시키는 방향으로 조정한다.

이와 같이 종래의 전자식 전력량계에 있어서는 오차 발생 정도가 허용오차 범위를 만족할 수 있도록 하기 위하여 각부를 조정하게 되는데, 이와 같은 경우 시간이 많이 소요되고, 정확한 조정이 어려우며, 전압 이득에 의한 조정법으로 조정하는데 한계가 있고, 에러 발생시 어느 상의 가변저항을 조정해야 되는지 판단하는데 어려움이 있고, 보상에 의해 상간 불평형이 발생되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력량계에 메모리, 데이터 버스, 통신 인터페이스부를 구비하고, 그 전력량계에서 측정된 전력사용량을 외부의 컴퓨터에서 받아들여 표준 전력량계의 적산치와 비교한 후 오차량이 허용한도를 초과하는 경우 해당 보상데이터를 전력량계의 메모리에 저장하여 전력계산용 집적소자에서 전력계산 수행시 그 저장된 값을 근거로 계산량을 보상처리하여 오차를 보상하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래기술에 의한 전자식 전력량계의 블록도.

도 2는 도 1의 전류 변환부에서 권선수비-전류비간의 관계를 설명하기 위한 변류기 회로도.

도 3은 도 1의 전압 변환부에서 입출력전압 관계를 보인 회로도.

도 4는 본 발명에 의한 전자식 전력량계의 오차 보상 장치의 전체 블록도.

도 5는 도 4에서 피시험 전력량계의 상세 블록도.

도 6은 전력량계에서 측정된 각 데이터의 저장용 테이블.

도 7은 컴퓨터에 의해 산출된 각 보상계수의 저장용 테이블.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 3상전원 공급기 200A : 표준 전력량계

200B : 피시험 전력량계 201 : 전원부

202 : 전압 변환부 203 : 전류 변환부

204 : 전력계산용 집적소자 205 : 중앙처리장치

206 : 표시기 207 : 이이피롬

208 : 통신 인터페이스부 209 : 메모리

210 : 리얼타임 클락 211 : 신호 출력부

도 4는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 전자식 전력량계의 오차 보상 장치의 일실시 구현예를 보인 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 부하 및 후술할 전력량계(200A),(200B)측에 3상전원을 공급하는 3상전원 공급기(100)와; 상기 3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 표준 소자를 이용하여 허용오차를 충분히 만족하는 전력량을 산출하는 표준 전력량계(200A)와; 상기 3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 컴퓨터(300)로 부터 공급되는 각각의 보상계수를 근거로 오차를 보정하여 전력량을 산출하고 그에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 피시험 전력량계(200B)와; 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램을 사용하여 상기 전력량계(200A),(20B)에서 각기 검출한 각 상의 전력량값 산출 팩터를 비교 분석하고, 그 분석결과를 근거로 전력량계(200B)의 각종 오차 보상계수를 산출하여 그 전력량계(200B)측으로 출력하는 컴퓨터(300)로 구성하였다.

도 5는 상기 도 4에서 피시험 전력량계(200B)의 일실시 구현예를 보인 상세 블롤도로서 이에 도시한 바와 같이, 전력량계 각부에 구동전압을 공급하는 전원부(201)와; 상기 3상전원 공급라인에 공급되는 전압을 소정 레벨 이하로 분압하여 출력하는 전압 변환부(202)와; 3상전원 공급라인에 흐르는 전류량을 검출하여 그에 상응되는 전압을 출력하는 전류 변환부(203)와; 상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)에 의해 검출되는 각 상의 전압과 전류를 승산하여 3상의 전력 사용량을 산출할 때 컴퓨터(300)로 부터 전달받아 이이피롬(207)에 저장한 전력량 팩터의 보상계수를 이용하여 오차가 보상된 전력량을 산출한 후 그 전력량에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 전력계산용 집적소자(204)와; 상기 전력계산용 집적소자(204)에서 출력되는 펄스신호를 소정 시간 간격으로 누적하여 전력사용량을 산출하고, 그 결과를 사용자가 볼 수 있도록 표시기(206)에 표시하는 중앙처리장치(205)와; 상기 중앙처리장치(205)와 외부의 모뎀을 연결하여 원격검침을 위한 데이터의 입출력 처리기능을 담당하는 통신 인터페이스부(208)와; 사용한 전력량 적산을 처리하기 위한 프로그램과 각종 계량 데이터가 저장되는 메모리(209)와; 전력량계 시스템에 시간 및 캘린더 기능을 제공하기 위한 리얼타임 클락(210)과; 계량펄스, 시간 정보신호, 부하 제어신호 등을 외부로 출력하기 위한 신호 출력부(211)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4를 참조하여 오차 보상과정을 설명하면 설명하면 다음과 같다.

3상전원 공급기(100)에서 출력되는 임의의 전압,전류가 동시에 표준 전력량계(200A) 및 피시험 전력량계(200B)측으로 공급되므로 정상적인 경우 그 표준 전력량계(200A) 및 피시험 전력량계(200B)는 동일한 전력을 감지해야 한다.

그러나, 실질적으로 그 표준 전력량계(200A) 및 피시험 전력량계(200B) 내부의 전류 및 전압 감지회로를 구성하는 소자의 용량값이 조금씩 상이하므로 그에 따른 센싱 오차가 발생하게 된다. 그런데, 상기 표준 전력량계(200A)는 허용 오차 범위내의 오차를 발생하므로 이에 의해 측정된 전력량을 기준으로 그 피시험 전력량계(200B)의 오차발생량을 조정하여 허용 오차 범위를 만족하도록 한다.

이를 위해, 상기 표준 전력량계(200A) 및 피시험 전력량계(200B)에서 각기 측정된 전력량값 산출 팩터(factor)를 외부의 컴퓨터(300)에 각기 공급하고, 그 컴퓨터(300)는 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램을 사용하여 피시험 전력량계(200B)의 오차량을 분석한 후 분석된 오차량에 상응되는 보상값을 피시험 전력량계(200B) 내부의 이이피롬(207)에 저장하게 된다.

따라서, 상기 피시험 전력량계(200B)는 전력량을 산출할 때 상기 이이피롬(207)에 저장된 보상값을 근거로 오차량을 보상하여 허용 오차량을 만족하는 전력량을 산출할 수 있게 된다.

상기 피시험 전력량계(200B)의 기본적인 작용은 종래기술에서 언급한 전력량계(9)의 작용과 유사하다.

즉, 전원부(201)는 피시험 전력량계(200B)내의 각부에 구동전압을 공급하고, 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)는 입력 전원으로 부터 부하에 공급되는 전압과 전류를 검출하여 그에 따른 수 mV∼수백 mV의 전압을 전력계산용 집적소자(204)에 공급한다.

이에 따라 상기 전력계산용 집적소자(204)는 상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)로 부터 입력되는 아날로그의 전압,전류 신호를 디지탈신호로 변환한 후 각 상별로 전압,전류신호를 곱하여 각 상의 사용 전력을 구하고, 다시 각 상의 사용 전력량을 더하여 전체 사용 전력을 구한 다음 이에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력한다.

상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)의 설계 조건이 종래 기술에서와 동일할 때 상기 전력계산용 집적소자(204)에 입력되는 전력 P = 3×0.64×0.564 = 1.08Ws 가 되고, 이에 따른 출력 펄스 X는 상기 수학식 6에서와 같이 16.2Hz가 되며, 1kWh 당 펄스수(Pulse/kWh)는 수학식 7에서와 같이 2209가 된다.

또한, 중앙처리장치(205)는 상기 전력계산용 집적소자(204)의 출력포트(PO)에서 출력되는 펄스를 1시간 간격으로 누적하여 부하에서 사용한 전력량(kWh)을 구하고, 그 결과치를 메모리(209)에 저장함과 아울러 사용자가 볼 수 있도록 하기 위하여 표시기(206)에 표시하게 된다.

그런데, 종래와 달리 상기 전력계산용 집적소자(204)의 출력포트(PO)에 발광다이오드(LED1)를 접속함으로써 외부에서 그 발광다이오드(LED1)의 점멸 주기를 체크하여 계량 오차를 측정할 수 있게 된다. 또한, 상기 중앙처리장치(205)에 리얼타임 클락(210)을 접속하여 시간 및 캘린더 기능을 제공할 수 있도록 하였다. 또한, 상기 중앙처리장치(205)에 신호 출력부(211)를 접속하여 원격 검침을 위한 모뎀과 연결되도록 하였다.

이하, 본 발명에 의한 오차 조정 및 보상과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기의 설명에서와 같이 전력계산용 집적소자(204)는 상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)의 출력신호를 근거로 하여 부하에서 사용된 전력량을 산출한 후 그 사용 전력량에 상응되는 개수의 펄스를 출력하게 되는데, 피시험 전력량계(200B)를 제조하여 정격전압, 정격전류의 조건하에서 시험시 이상적인 경우에는 상기의 설명에서와 같이 T=1/f ≒ 61.7msec 주기를 갖는 펄스신호가 출력되어야 한다.

그런데, 종래기술에서 설명한 바와 같이 1.0급 피시험 전력량계(200B)의 경우 ±1%의 오차를 수반할 수 있으므로, +1.0% 오차 발생시 : 62.317msec, 오차가 발생되지 않을 때 : 61.7msec, -1.0% 오차 발생시 : 61.083msec의 주기를 갖는 펄스가 전력계산용 집적소자(204)에서 출력된다. 따라서, 주기 T는 61.083 < T < 62.317 범위 이내에서 펄스신호가 출력되도록 조정하여야 한다.

이를 위해, 상기 전력계산용 집적소자(204)는 계량 데이터를 도 6과 같은 전송형식으로 변환하여 8bit의 데이터 버스(DB2)를 통해 소정의 시간 간격(예: 200msec)을 두고 외부의 컴퓨터(300)에 전송한다. 이에 따라 상기 컴퓨터(300)는 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램을 사용하여 표준 전력량계(200A)에서 계량된 전력량값을 기준으로 피시험 전력량계(200B)의 오차량을 비교 분석하여 오차량에 상응되는 보상계수를 산출하게 되며, 이렇게 구해진 보상계수가 피시험 전력량계(200B) 내부의 이이피롬(207)에 저장된다.

상기 컴퓨터(300)는 오차량에 상응되는 보상계수를 산출하기 위하여, 8bit 데이터 버스(DB1),(DB2)를 각기 통해 표준 전력량계(200A) 및 피시험 전력량계(200B)의 계량 데이터 테이블에서 어드레스(A9),(A10),(A11)에 기록되어 있는 R,S,T상의 상전압을 읽은 후 이들을 서로 비교하게 된다.

상기의 비교결과 차이에 해당하는 값이 상기 피시험 전력량계(200B)의 오차를 유발하는 한 원인이 되므로 이를 각 상별로 보상하게 된다. 이를 위해 먼저 각상의 보상계수를 산출하게 되는데, 예로써, 피시험 전력량계(200B)의 계량값이 표준 전력량계(200A)의 계량값보다 큰 경우 그 계량값을 감소시키는 방향으로 보상계수를 산출하고, 서로 같은 경우에는 별도의 보상계수를 산출하지 않으며, 피시험 전력량계(200B)의 계량값이 표준 전력량계(200A)의 계량값보다 적은 경우에는 그 계량값을 증가시키는 방향으로 보상계수를 산출하게 된다.

이렇게 산출된 각각의 보상계수는 데이터 버스(DB3)를 통해 피시험 전력량계(200B)의 이이피롬(207)에 저장되는데, 도 7은 그 이이피롬(207)의 메모리 할당예를 보인 것이다. 예로써, 상기 R,S,T상의 상전압 보상계수는 어드레스(A0),(A1),(A2)에 저장되며, 이의 보상계수의 데이터 크기는 1 byte로 설정되어 있다. 여기서, 상기 이이피롬(207)에 저장되는 전압 보상계수는 전압 변환부(202)를 구성하는 저항 소자의 저항값 정도에 따른 것이므로 각 상별로 다른 값이거나 같은 값일 수 있다.

따라서, 상기 전력계산용 집적소자(204)는 상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)의 출력신호를 근거로 전체 사용 전력을 산출할 때 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램과 상기 이이피롬(207)에 저장된 보상계수를 이용하여 전체 사용 전력을 보상한 후 이에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력한다.

한편, 각 상의 위상오차를 조정하고 보상하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 4에서와 같이 3상전원 공급기(100)와 표준 전력량계(200A), 피시험 전력량계(200B)를 도 4와 같이 결선하고, 그 3상전원 공급기(100)에서 전력량계(200A), (200B)측으로 정격전압, 정격전류, 동위상의 전압,전류를 공급하여 그 전력량계(200A),(200B)의 전력계산용 집적소자(204)가 R,S,T상의 역률을 구한 후 이들을 도 6과 같은 테이블에 저장하게 된다.

따라서, 상기 컴퓨터(300)는 먼저, 8bit의 데이터 버스(DB1)를 통해 상기 표준 전력량계(200A)에서 어드레스(A6),(A7),(A8)에 저장되어 있는 R,S,T상의 역률을 읽어온 후 다시 8bit의 데이터 버스(DB2)를 통해 상기 피시험 전력량계(200B)에서 어드레스(A6),(A7),(A8)에 저장되어 있는 R,S,T상의 역률을 읽어와 이들을 서로 비교한다.

상기의 비교결과 차이에 해당하는 값이 상기 피시험 전력량계(200B)의 오차를 유발하는 한 원인이 되므로 이를 각 상별로 보상하게 된다. 이를 위해, 먼저 각상의 위상오차 보상계수를 산출하게 되는데, 예로써, 피시험 전력량계(200B)의 계량값이 표준 전력량계(200A)의 계량값보다 지상(lag)인 경우 해당 양만큼 진상방향으로 위상오차 보상계수를 산출하고, 서로 같은 경우에는 별도의 위상오차 보상계수를 산출하지 않으며, 피시험 전력량계(200B)의 계량값이 표준 전력량계(200A)의 계량값보다 진상인 경우에는 해당 양만큼 지상방향으로 위상오차 보상계수를 산출하게 된다.

이렇게 산출된 각각의 위상오차 보상계수는 상기 데이터 버스(DB3)를 통해 피시험 전력량계(200B)에 공급되어 이이피롬(207)의 어드레스(A3),(A4),(A5)에 저장되고, 상기 전력계산용 집적소자(204)는 전체 사용 전력을 산출할 때 상기 오차 조정용 프로그램과 상기 이이피롬(207)에 저장된 위상오차 보상계수를 이용하여 전체 사용 전력을 보상한 후 이에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력한다.

한편, 각 상의 유효전력을 보상하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

상기에서와 같이 3상전원 공급기(100)에서 전력량계(200A),(200B)측으로 정격전압, 정격전류, 동위상의 전압,전류를 공급하여 그 전력량계(200A),(200B)의 전력계산용 집적소자(204)가 R,S,T상의 유효전력(watt)을 구한 후 이들을 도 6과 같은 테이블에 저장하게 된다.

따라서, 상기 컴퓨터(300)는 먼저, 8bit의 데이터 버스(DB1)를 통해 상기 표준 전력량계(200A)에서 어드레스(A0),(A1),(A2)에 저장되어 있는 R,S,T상의 유효전력을 읽어온 후 다시 8bit의 데이터 버스(DB2)를 통해 상기 피시험 전력량계(200B)에서 어드레스(A0),(A1),(A2)에 저장되어 있는 R,S,T상의 유효전력을 읽어와 이들을 서로 비교한다.

상기의 비교결과 차이에 해당하는 값이 상기 피시험 전력량계(200B)의 오차를 유발하는 한 원인이 되므로 이를 각 상별로 보상하게 된다. 이를 위해, 먼저 각상의 유효전력 보상계수를 산출하게 되는데, 예로써, 피시험 전력량계(200B)의 유효전력값이 표준 전력량계(200A)의 유효전력값보다 적은 경우 해당 차만큼 증가되는 방향으로 유효전력 보상계수를 산출하고, 서로 같은 경우에는 별도의 유효전력 보상계수를 산출하지 않으며, 피시험 전력량계(200B)의 유효전력값이 표준 전력량계(200A)의 유효전력값보다 큰 경우에는 해당 양만큼 감소되는 방향으로 유효전력 보상계수를 산출하게 된다.

이렇게 산출된 각각의 유효전력 보상계수는 상기 데이터 버스(DB3)를 통해 피시험 전력량계(200B)에 공급되어 이이피롬(207)의 어드레스(A3),(A4),(A5)에 저장되고, 상기 전력계산용 집적소자(204)는 전체 사용 전력을 산출할 때 상기 오차 조정용 프로그램과 상기 이이피롬(207)에 저장된 유효전력 보상계수를 이용하여 전체 사용 전력을 보상한 후 이에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력한다.

또한, 무효전력 조정 과정도 상기 유효전력 조정과정과 유사하게 수행된다.

본 발명의 다른 적용 예로서, 전자식 가스미터(Gas Meter), 열량계(Heat Meter), 온수미터(Hot Water Meter), 수도미터(Water Meter) 등을 들 수 있다.

이때, 각 계량기에서 계량하는 매질의 특성에 적당하도록 도 6과 같이 조정을 위한 측정 데이터를 각각 검출할 수 있도록 회로를 구성하고, 외부의 컴퓨터(300)에서 이를 근거로 보상값을 계산하여 도 7과 같이 보상 계수를 구한 후 해당 계량기의 메모리에 저장함으로써 상기와 같이 오차를 보상할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 전력량계에 보상계수 저장용 메모리, 데이터 버스, 통신 인터페이스부를 구비하고, 그 전력량계에서 측정된 전력사용량을 외부의 컴퓨터에서 받아들여 표준 전력량계의 적산치와 비교한 후 오차량이 허용한도를 초과하는 경우 해당 보상데이터를 전력량계의 메모리에 저장하여 전력계산용 집적소자에서 전력계산 수행시 그 저장된 보상값을 근거로 계산량을 보상하도록 함으로써 신속하고 정확하게 오차를 보상할 수 있는 효과가 있다.

Claims

3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 표준 소자를 이용하여 허용오차를 충분히 만족하는 전력량을 산출하는 표준 전력량계(200A)와; 상기 3상전원 공급기(100)에서 부하측으로 공급되는 3상전원의 전류,전압을 검출하고 이들을 근거로 부하에서 사용한 전력량을 산출함에 있어서, 컴퓨터(300)로 부터 공급되는 각각의 보상계수를 근거로 오차를 보정하여 전력량을 산출하고 그에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 피시험 전력량계(200B)와; 내부에 탑재된 오차 조정용 프로그램을 사용하여 상기 전력량계(200A),(20B)에서 각기 검출한 각 상의 전력량값 산출 팩터를 비교 분석하고, 그 분석결과를 근거로 전력량계(200B)의 각종 오차 보상계수를 산출하여 그 전력량계(200B)측으로 출력하는 컴퓨터(300)로 구성한 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치.
제1항에 있어서, 피시험 전력량계(200A)는 3상전원 공급라인에 각기 공급되는 전압, 전류를 각각 검출하는 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)와; 상기 전압 변환부(202) 및 전류 변환부(203)에 의해 검출되는 각 상의 전압과 전류를 승산하여 3상의 전력 사용량을 산출할 때 이이피롬(207)에 저장된 전력량 팩터의 보상계수를 이용하여 오차가 보상된 전력량을 산출한 후 그 전력량에 상응되는 개수의 펄스신호를 출력하는 전력계산용 집적소자(204)와; 상기 전력계산용 집적소자(204)에서 출력되는 펄스신호를 소정 시간 간격으로 누적하여 전력사용량을 산출하고, 그 결과를 사용자가 볼 수 있도록 표시기(206)에 표시하는 중앙처리장치(205)와; 외부의 컴퓨터(300)로 부터 공급되는 전력량 팩터의 보상계수가 저장되는 이이피롬(207)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치.
제2항에 있어서, 상기 이이피롬(207)에 저장되는 전력량 팩터는 각 상의 전압오차, 위상오차, 유효전력, 무효전력 보상계수임을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치.
제2항에 있어서, 외부에서 펄스 수에 따른 점멸주기를 근거로 계량 오차를 측정할 수 있도록 하기 위하여, 상기 전력계산용 집적소자의 펄스 출력단자에 접속한 발광다이오드(LED1)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치.
제2항에 있어서, 상기 중앙처리장치(205)와 외부의 모뎀을 연결하여 원격검침을 위한 데이터의 입출력 처리기능을 담당하는 통신 인터페이스부(208)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 오차 보상 장치.