KR20000066983A - 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치 - Google Patents

코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력선에 흐르는 부하전류를 측정하는 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치에 관한 것으로, 코어없는 개방형 변류기를 이용하여 전력선에 흐르는 부하전류를 검출한 후 송신하는 전류검출송신기를 절연봉 상단에 설치하고, 이 송신기로부터 송신된 신호를 수신하여 전류값을 산출한 후 이를 LCD 모듈상에 표시해주는 전류검출 수신기를 절연봉 하단에 설치하여 계측자가 지상에서 절연봉을 이용하여 높은 곳에 위치한 전력선에 흐르는 부하전류를 측정하도록 하였다. 따라서, 본 발명은 계측자가 고압전력선과 안전거리를 충분히 확보한 상태에서 전류측정작업을 수행할 수 있기 때문에 안전사고의 위험이 없고 작업시간을 단축시킬 뿐만 아니라 신속·정확한 전력선 전류측정이 가능한 효과가 있다.

Description

코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치{Electric Current Measure For Coreless Open CT}
본 발명은 전력선에 흐르는 부하전류를 측정하는 전력선 전류측정장치에 관한 것으로, 특히 전력선에 흐르는 부하전류를 검출한 후 송신하는 전류검출송신기와 이 송신기로부터 송신된 신호를 수신하여 전류값을 산출한 후 이를 LCD 모듈상에 표시해주는 전류검출 수신기를 이용하여 계측자가 지상에서 전력선에 흐르는 부하전류를 측정하도록 한 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류측정장치에 관한 것이다.
전력선에 흐르는 전류를 측정하는 종래의 전력선 전류측정장치는 대체로 크램프식 변류기와 전류표시계가 1개의 몸체로 구성되어 있어, 저압 또는 고압 전력선에 흐르는 전류를 측정하기 위해서는 계측자가 전신주에 직접 올라가거나, 고가차를 이용하여 크램프식 변류기를 전력선에 크램프시켜 전류를 측정하고 이 전류치를 검측자가 육안으로 판독하여 확인하는 방법으로 전류를 측정하였다.
그러나, 상기와 같은 방법으로는 측정하고자하는 전력선으로의 접근에 한계가 있고, 또한 측정자가 크램프식 변류기를 취부하기위해 고압의 전력선에 근접접근을 하여야 하므로 안전사고가 발생할 위험이 뒤따르는 등의 문제점이 있었다. 또한 3상 전력선의 전류측정작업인 경우에는 크램프식 변류기를 전력선에 취부하고 전류를 측정한 후 다시 크램프식 변류기를 이탈하여 전류를 판독하는 일련의 작업을 3번 반복해야 하므로 매우 번거로운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명은 전력선에 흐르는 부하전류 측정시 위험성 해소를 위해 전력선과 접촉하는 전류검출송신기와 그 값을 판독할 수 있는 전류검출수신기로 분리하여 구성함으로써, 전력선 전류측정시 전력선과의 안전거리가 충분히 확보된 상태에서 측정작업을 수행할 수 있게 함과 동시에 전력선에 변류기 취부시의 불편함 및 위험성을 해소하도록 코어없는 개방형 변류기를 사용하여 취부용이성 및 안전성을 도모하도록 한 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 전력선 전류 측정장치의 전류검출 송신기의 구성을 나타낸 일부절단 정면도
도 2a는 도 1에 도시한 코어없는 개방형 변류기의 얼개를 나타낸 정면도
도 2b는 도 1에 도시한 코어없는 개방형 변류기의 얼개를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 전력선 전류측정장치의 전류검출 송신기의 구조를 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 마이크로 프로세서를 이용한 전류검출 송신기의 전류검출방법을 나타낸 흐름도
도 5는 본 발명의 전류검출 수신기의 구성을 나타낸 블록도
도 6은 본 발명의 전류검출 수신기의 수신된 전류값중 최대값을 표시하기 위한 마이크로 프로세서를 이용한 최대값 표시 흐름도
도 7a는 본 발명에서 사용한 전류검출 수신기의 평면도
도 7b는 본 발명에서 사용한 전류검출 수신기의 정면도
도 7c는 본 발명에서 사용한 전류검출 수신기의 측면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 전원용 바테리 수납부 2 : U자형 고정홈
6 : 기판 장착부 3, 9 : 코어없는 개방형 변류부
4 : 전력선 유도 가이드부 5 : 전력선
7 : 절연봉 연결단자 8 : 절연봉
10 : 전류감지부위 12 : 유기코일
14 : 몸체부
22 : 저역통과필터부 23 : 연산증폭단
24 : 멀티플렉스 회로단 25 : 저항
26 : 다채널 증폭부 28 : RMS 변환 회로부
30 : 무선송신 모듈부 31 : 송신 안테나
32, 56 : 푸쉬버튼 34 : 제 1표시램프부
36 : 제 2표시램프부 38 : 전원부
40 : 마이크로프로세서부 41 : 멀티플렉스 채널 선택단
42 : A/D 변환단 43 : RS-232 변환단
44 : 외부 입출력단 45 : 램(RAM)
46 : 롬(ROM) 50 : 수신 안테나
52 : 무선수신 모듈부 54 : LCD 모듈부
58 : 전원부 60 : 마이크로프로세서부
62 : RS-232 변환단 64 : 램(RAM)
66 : 외부 입출력단 68 : 롬(ROM)
70 : LCD 표시창 72 : 푸쉬버튼
74 : 벨트연결단자 76 : 연결밸트
100 : 전류검출송신기 200 : 전류검출수신기
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치는
적어도, 절연봉 상단부에 설치되며 코어없는 개방형 변류부를 이용하여 전력선에 흐르는 부하전류를 검출한 후 이를 송신하는 전류검출송신수단과,
상기 절연봉 하단부에 설치되며 상기 전류검출송신수단으로부터 송신된 신호를 수신하여 전류값을 산출하고 이를 숫자로 표시하는 전류검출수신수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 더하여, 상기 전류검출송신수단은, 상기 변류기로부터 검출된 부하전류를 입력하여 불필요 주파수를 차단하는 저역통과필터부와, 상기 저역통과필터부를 통해 출력된 부하전류의 크기에 따라 채널을 변환시켜 최대의 효율을 갖는 증폭비로 증폭하는 다채널증폭부와, 상기 다채널증폭부에서 증폭된 부하전류를 RMS 값으로 변환시키는 RMS 변환회로부와, 상기 RMS 변환회로부에서 출력된 RMS값을 상한임계치값 및 하한임계치값과 비교연산하여 상기 다채널증폭부의 채널을 변환시키는 마이크로프로세서부와, 상기 마이크로프로세서부에서 검출된 전류값을 무선 송신하는 무선송신모듈부 및 송신안테나와, 상기 각 회로로 전원을 인가해 주는 전원부와, 상기 전원의 공급을 제어하는 푸쉬버튼과, 상기 각 회로들이 동작중인 것을 외부로 알려주는 제 1 표시램프부와, 상기 전원부의 방전 상태를 표시해주는 제 2 표시램프부를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 개방형 변류부는, 코어없는 U자형 형상의 공심형 보빈에 유기코일을 감은 변류단과, 상기 변류단을 고정하기 위한 U자형 고정홈이 형성된 몸체부와, 상기 변류단의 U자형 공간내의 전류감지부위로 전류를 측정하고자 하는 전력선을 유도하기 위해 상기 몸체부의 상단부에 설치되는 가이드와, 상기 몸체부 상단에 설치되며 검출선의 위치에 따라 전류신호값이 다른 것을 보정해 주는 원통보빈형 보조 변류부와, 상기 몸체부를 절연봉에 설치하는 절연봉 연결단자로 구성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전류검출수신수단은, 상기 전류검출송신수단으로부터 송신된 신호를 수신하는 수신안테나 및 무선수신모듈부와, 상기 수신된 전류값을 연산하여 엘씨디 모듈부에 수치로 표시하도록 제어하는 마이크로프로세서부와, 상기 마이크로프로세서부로 최대값 표시모드등을 설정하기 위한 푸쉬버튼과, 상기 각 회로로 필요한 전원을 공급해 주는 전원부를 포함하여 구성된 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치에 있어서 전류검출송신기(100)의 구조를 나타낸 것으로, 코어없는 공심형 보빈에 유기코일을 감아 U자형으로 형성한 개방형 변류부(3,9)와, 상기 개방형 변류부(3,9)를 고정하기 위한 U자형 고정홈(2)이 형성된 몸체부(14)와, 상기 개방형 변류부(3,9)의 U자형 공간내의 전류감지부위(10)로 전류를 측정하고자 하는 전력선(5)을 유도하기 위해 상기 몸체부(14) 상단부에 설치되는 가이드(4)와, 상기 몸체부(14)를 절연봉(8)에 설치하는 절연봉 연결단자(7)로 구성된다.
상기 전류검출송신기(100)는 전력선(5)에 흐르는 전류를 검출하여 이를 무선으로 송신해 주는 장치로서, 계측자가 지상에서 전력선(5)에 흐르는 부하전류를 측정할 수 있도록 하기 위해 절연봉(8) 상단부에 설치한다.
도 2a는 도 1에 도시한 코어없는 개방형 변류부(3,9)를 나타낸 정면도이고, 도 2b는 측면도를 각각 나타낸 것이다.
상기 코어없는 개방형 변류부(3,9)는 코어없는 U자형으로 형성된 공심형 보빈(3)에 유기코일(12)이 감겨져 있으며, 상기 공심형 보빈(3)의 U자형 상단부에 검출선의 위치에 따른 전류신호값의 불평행을 해소하기 위해 원통보빈형 보조 변류기(9)가 각각 구성하여 전류를 보정하도록 하였다.
도 3은 본 발명의 전력선 전류측정장치에 있어서 전류검출송신기(100)의 구성을 나타낸 것이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 전류검출 송신기(100)는 도 1 및 도 2에 도시한 코어없는 개방형 변류부(20), 저역통과필터부(22), 다채널증폭부(26), RMS변환회로부(28), 마이크로프로세서부(40), 키보드(32), 제 1표시램프부(34), 제 2표시램프부(36), 전원부(38), 무선송신모듈부(30), 송신안테나(31)로 구성된다.
본 발명의 전류검출송신기(100)는 코어없는 개방형 변류부(20)에서 유기된 정현파 전류신호를 저항(R)과 커패시터(C)로 구성된 저역통과필터(22)를 통해 불필요한 주파수를 차단한 후 OP 앰프단(23)과 멀티플렉스 회로단(24) 및 다수개의 저항(25)으로 구성된 다채널증폭부(26)를 통하여 최대의 효율을 갖는 증폭비로 증폭한다. 이때, 증폭된 신호는 RMS 변환회로부(28)에 전달되고 멀티플렉스 채널 선택단(41), A/D변환단(42), RS-232변환단(43), 외부입출력단(44), 램(RAM)(45), 롬(ROM)(46)등으로 구성된 마이크로프로세서(40)에서 전류검출 소프트웨어 알고리즘(이하, 도 4에서 설명하기로 함)에 의해 전류값을 계산하여 무선송신모듈부(30)를 통해 전류검출 수신부로 송신한다.
도 4는 마이크로프로세서(40)를 이용한 전류검출 흐름도로서, 전력선으로부터 전력이 검출되는 과정을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 전력검출 송신기가 초기화된 상태에서(단계 S102) 전력선으로부터 전류신호가 검출되면, 이 검출된 전류신호의 크기에 의해 도 3에 도시한 다채널 증폭부(26)내에서 채널을 변경하여(단계 S104) 저항(25)에 의한 최대효율의 증폭비를 선택하여 전류값을 검출하도록 한다. 이때, 다채널 증폭부(26)에 의해 증폭된 입력검출신호는 마이크로 프로세서부(40)로 입력되어 내부신호(디지털 신호)로 변환된다(단계 S106). 그리고, 변환된 입력검출신호는 상한임계값과 비교하여(단계 108) 그 값이 클 경우 채널(저항)이 변환된 상기 다채널증폭부(26)를 통해 다시 출력되게 된다(단계 S108에서 단계 S104로 피드백). 만약, 변환된 입력검출신호(입력검출신호)값이 상한 임계값보다 작을 경우(단계 S108)에는 다음 단계로 넘어가 하한임계값과 비교하게 된다(단계 S110).
디지털 신호로 변환된 입력검출신호가 하한 임계값과 비교(단계 S110)하여 클 경우에는 현재 전류값을 연산하고(단계 S112), 이 연산된 전류값이 영(Zero)보다 클 경우(단계 S114) 현재의 전류값을 송신하게 된다(단계 S116). 만약, 연산된 전류값이 영(Zero)보다 작을 때는 채널(저항)이 변환된 다채널증폭부(26)를 통해 다시 증폭하게 된다(단계 104로 피드백). 또한, 상기 입력검출신호가 하한임계값보다 작을 때에도 채널이 변환된 다채널증폭부(26)를 통해 다시 증폭한 후(단계 S104) 상한임계값 및 하한임계값과 비교하여 전류값을 연산한 후 전류값을 송신하도록 한다(단계 S108∼S116).
도 5는 송신된 전류값을 무선으로 수신하여 수치로 표시하기 위한 전류검출 수신기(200)의 구성도로서, 상기 전력검출 송신기로부터 송신된 신호를 수신하기 위한 수신안테나(50), 무선수신모듈부(52), 마이크로프로세서부(60), 엘씨디(LCD) 모듈부(54), 사용자가 필요한 동작을 제어하기위한 푸쉬버튼(56), 전원부(58)로 구성된다. 상기 마이크로프로세서부(60)는 RS-232 변환단(62), 램(RAM)(64), 외부출력단(66), 롬(ROM)(68)등으로 구성된다.
도 6은 수신된 전류값을 표시하기 위한 마이크로프로세서(60)를 이용한 전류값 표시 흐름도로서, 그 동작을 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 전력검출 수신기가 초기화된 상태(단계 S202)에서 전력검출 송신기로부터 송신된 전류값이 수신되면(단계 S204), 현재 전류값표시모드가 최대값 홀드모드인지를 판단한다(단계 S206). 만약, 전류값표시모드가 최대값 홀드모드이면 현재 수신된 전류값과 최대값을 비교하게 된다(단계 S208). 현재 수신된 전류값이 최대값 이상이면 현재 수신된 전류값을 최대값으로 인식(단계 S210)하여 LCD모듈부(54)에 표시한 후 처음 초기화 단계(단계 202)로 피드백한다(단계 S212). 만일, 현재 수신된 전류값이 최대값보다 작을 경우(단계 S208) 최대값을 LCD 모듈부(54)에 표시한 후 처음 초기화 단계로 피드백되고, 전류값표시모드가 최대값 홀드모드가 아니면(단계 S206에서) 현재 수신된 전류값을 LCD 모듈부(54)에 표시한 후(단계 212) 처음 초기화 단계로 피드백한다.
도 7은 본 발명의 전력선 전류측정장치에 있어서 전류검출수신기(200)의 구성도이다.
상기 전류검출수신기(200)는 절연봉(8)의 하단부에 고정 설치되는 것으로, 전류값을 수치로 표시하기 위한 LCD 표시창(70)과, 전원 온(ON)/오프(OFF) 및 최대값/현재값 표시선택기능을 하는 푸쉬버튼(72)과, 절연봉(8) 하단부에 연결밸트(76)를 사용하여 몸체(200)를 부착할 수 있는 단자(74)로 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치에 의하면, 계측자가 지상에서 측정하고자 하는 전력선에 변류기를 취부하고 측정된 부하전류를 송신하도록 하는 전류검출송신기와, 계측자가 휴대하는 것으로 상기 전류검출송신기로부터 송신된 신호를 수신하여 최대전류값을 검출하고 이를 LCD 모듈상에 표시하도록 한 전류검출수신기를 구성함으로써, 고압전력선에 흐르는 부하전류 계측시 전력선과 계측자가 안전거리를 충분히 확보된 상태에서 전류측정작업을 수행할 수 있기 때문에 전력선에 변류기 취부시의 불편함 및 위험성이 없고 작업시간을 단축시킬 뿐만 아니라 신속·정확한 전력선 전류측정이 가능한 효과가 있다.
아울러 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 전력선 전류 측정장치에 있어서,
    적어도, 절연봉 상단부에 설치되며 코어없는 개방형 변류부를 이용하여 전력선에 흐르는 부하전류를 검출한 후 이를 송신하는 전류검출송신수단과,
    상기 절연봉 하단부에 설치되며 상기 전류검출송신수단으로부터 송신된 신호를 수신하여 전류값을 산출하고 이를 숫자로 표시하는 전류검출수신수단을 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전류검출송신수단은,
    상기 변류기로부터 검출된 부하전류를 입력하여 불필요 주파수를 차단하는 저역통과필터부와,
    상기 저역통과필터부를 통해 출력된 부하전류의 크기에 따라 채널을 변환시켜 최대의 효율을 갖는 증폭비로 증폭하는 다채널증폭부와,
    상기 다채널증폭부에서 증폭된 부하전류를 RMS 값으로 변환시키는 RMS 변환회로부와,
    상기 RMS 값을 상한임계치값 및 하한임계치값과 비교연산하여 상기 다채널증폭부의 채널을 변환시키는 마이크로프로세서부와,
    상기 마이크로프로세서부에서 검출된 전류값을 무선 송신하는 무선송신모듈부 및 송신안테나와,
    상기 각 회로로 전원을 인가해 주는 전원부와,
    상기 전원의 공급을 제어하는 스위칭 회로부와,
    상기 각 회로들이 동작중인 것을 외부로 알려주는 제 1 표시램프부와,
    상기 전원부의 방전 상태를 표시해주는 제 2 표시램프부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 개방형 변류부는,
    코어없는 U자형 형상의 공심형 보빈에 유기코일을 감은 변류단과,
    상기 변류단을 고정하기 위한 U자형 고정홈이 형성된 몸체부와,
    상기 변류단의 U자형 공간내의 전류감지부위로 전류를 측정하고자 하는 전력선을 유도하기 위해 상기 몸체부의 상단부에 설치되는 가이드와,
    상기 몸체부 상단에 설치되며 검출선의 위치에 따라 전류신호값이 다른 것을 보정해 주는 원통보빈형 보조 변류부와,
    상기 몸체부를 절연봉에 설치하는 절연봉 연결단자로 구성된 것을 특징으로 하는 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전류검출수신수단은,
    상기 전류검출송신수단으로부터 송신된 신호를 수신하는 수신안테나 및 무선수신모듈부와,
    상기 수신된 전류값을 연산하여 엘씨디 모듈부에 수치로 표시하도록 제어하는 마이크로프로세서부와,
    상기 마이크로프로세서부로 최대값 표시모드등을 설정하기 위한 푸쉬버튼과,
    상기 각 회로로 필요한 전원을 공급해 주는 전원부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코어없는 개방형 변류기를 이용한 전력선 전류 측정장치.
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