KR20000074999A

KR20000074999A - 전력 품질 측정 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20000074999A
Application number: KR1019990019294A
Authority: KR
Inventors: 김응상; 김지원; 이용한
Original assignee: 윤문수; 한국전기연구소
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR100313830B1

Abstract

본 발명은 전력품질 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 기준 데이터 입력부(50)를 매개로 전력품질항목의 분류 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 항목별로 각각 지정하여 상기 제어부(40)에 설정되도록 하고, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D 변환기(20)를 통하여 전력선로의 각 상의 전압 레벨을 검출하며, 그리고 상기 제어부(40)에 기 설정된 상기 기준 데이터에 의거하여, 상기 검출된 전압 레벨을 해당하는 전력품질항목 별로 분류하고 그 분류된 전력품질항목 발생시의 정보데이터( 즉, 해당 항목의 발생 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간 등 )를 상기 메모리(30)에 기록 저장하며, 그 메모리(30)에 저장된 상기 전력품질항목에 대한 정보데이터를 직렬통신회로(60)를 매개로 하여 상기 제어기기(70)에 송신하도록 함으로써, 최근 정보통신기기 및 정밀 부하의 급증으로 새로이 부각되는 전력품질항목 즉, 순간정전, 순간전압 상승, 순간전압 강하, 고조파, 플리커, 상불평형 및 서지 등을 외부 전원의 중단 시에도 간단하게 측정하여 관리할 수 있다.

Description

전력 품질 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring the power quality}

본 발명은 전력품질 측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 최근 정보통신기기 및 정밀 부하의 급증으로 새로이 부각되는 전력품질항목 즉, 순간정전, 순간전압 상승, 순간전압 강하, 고조파, 플리커, 상불평형 및 서지 등을 외부 전원의 중단 시에도 간단하게 측정하여 관리할 수 있도록 하는 전력품질 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

전력 사업의 목적은 수용가에게 양질의 전력을 값싸게 공급하는 것이므로, 전력회사는 양질의 전력공급의 척도가 되어 왔던 정전시간(정전회수 포함), 규정전압 유지율(30분 평균 전압), 주파수 유지율 등과 같은 전력품질을 적정하게 유지시키고 있다. 그러나, 최근 정보·통신 산업의 발전과 생활 수준의 향상으로 정보통신기기, 정밀제어 기기, 자동화 생산시설, 컴퓨터, 온라인 서비스 기기 등의 보급이 증가하면서, 많은 수용가에서 기존에는 문제가 되지 않았던 순간정전, 순간전압 상승( Swell ), 순간전압 강하( Sag ), 고조파, 플리커( Flicker ), 상불평형 및 서어지( Surge ) 등과 같은 새로운 개념의 전력품질에 대한 요구가 급격히 증가하고 있으나, 현재까지 상기 전력품질 항목들은 정밀제어 기기나 정보통신기기 등에 민감한 영향을 끼치고 있음에도 불구하고 구체적으로 관리되지 않을 뿐만 아니라 제대로 파악되지도 않고 있는 실정이다.

종래의 전력품질 측정 기술에 대하여 국내( 대한민국 ) 및 국외로 대별하여 설명하도록 하되, 먼저 국내에서의 전력품질 관리에 대하여 설명하기로 한다.

국내에서는 유일한 전력회사인 한국전력공사에서 전력품질을 주로 관리해 왔으며, 현재의 관리 항목은 전압 유지율, 정전 및 주파수를 관리하고 있다.

상기 전압 유지율의 관리 방법은 한국전력공사가 보유하고 있는 전압 유지율 측정기를 사용하여 저압에서 1년에 2회 측정하고, 측정된 전압의 평균치가 공급 규정범위( 저압 즉, 220V인 경우 220V±13V(6%) )를 초월하지 않으면 정상으로 간주한다. 또한, 상기 전압 유지율의 측정방법은, 상기 측정기를 사용하여 저압에서 1년에 2회 측정하되, 각 측정 시 1초에 3번을 읽어오고 있으며 1번 읽을 때마다 3사이클을 읽어온다. 즉, 1초에 9사이클을 읽어와 데이터를 저장하며, 30분 동안 읽은 값의 평균치가 상기 규정범위를 초과하는 지의 여부를 판단하기 때문에. 순간적으로 규정치의 몇 배를 초월하는 경우가 발생하더라도 30분간의 평균치가 규정치를 초월하지 않을 경우에는 정상으로 간주하게 된다.

상기와 같은 관리 방법에 의해 전압 유지율이 정상으로 간주되는 경우에도, 전압이 1사이클에서 수초동안 순간적으로 규정치를 초월하거나 하락하는 경우가 종종 발생되는 데, 이때 전력에 민감한 정보통신기기나 정밀제어 기기 등에 오동작 등의 악영향을 미치게되어 이러한 기기 등을 사용하는 수용가에 상당히 큰 경제적 피해가 발생되는 문제가 있었다. 그러나, 종래 전압 유지율의 관리 기술에 의해서는 이러한 문제에 대한 해결책이 미비함은 물론 원인규명 조차 정확히 되지 않는 실정이다.

이어, 상기 정전에 대한 종래의 국내 관리기술에 대하여 설명하면 다음과 같다.

정전의 종류에는 작업정전과 고장정전이 있으며, 고장정전에는 순간정전과 영구정전으로 구분한다. 상기 작업정전은 본사에서 지사로 지사에서 지점으로 연간 계획을 세워 하기 식(1)과 같이 정전시간을 할당해 주면, 각 지점에서 정해진 범위내에서 계획을 세워 운영하게 되는 정전을 의미하며, 지점의 정전시간은 모든선로를 총합하고, 지사의 총 정전시간은 각 지점의 정전시간을 종합하며, 전국의 정전시간은 각 지사의 정전시간을 종합한다. 상기 고장정전은 계획되어있지 않던 정전이 발생된 경우를 말하고, 상기 순간정전은 5분 미만의 정전을, 상기 영구정전은 5분 이상의 정전을 말한다.

--- (1)

상기와 같은 종래의 정전 관리방법에서, 작업정전의 경우는 계획의 의하여 수행되지만, 고장정전의 경우는 CB가 Rock-out된 경우( 영구정전의 경우 )와 CB가 재폐로 된 경우 배전사령실( SCADA )에 고장구간과 고장시간이 명기되므로 이러한 경우의 영구정전은 비교적 잘 관리되고 있으나, 리클로저, 구간개폐기 및 주상변압기 이하의 영구정전 및 순간정전의 관리는 소홀히 되고 있는 실정이다. 그런데, 현실적으로 정보통신기기, 섬유기기 등 정밀부하를 사용하는 자가용 고압 수용가나 정전에 영향이 큰 일반 수용가들은 상기와 같이 관리되지 않고 있는 영구정전 및/또는 순간정전으로 인하여 큰 피해를 입고 있는 실정이며, 또한 종래의 정전 관리 장치는 내부에 전원이 구비되어 있지 않기 때문에 정전시 모든 전력품질의 관리가 불가능한 문제가 있었다.

다음, 국외에서의 전력품질 관리에 대하여 간단히 설명하면, 국외에서는 주로 정전만을 관리해 왔으나, 최근에는 미국의 GE, 독일의 Siemense, 프랑스의 EDP 등에서 순간정전, 순간전압 강하 및 상승, 고조파 억제 및 서지 등의 전력품질을 관리하기 위한 각종의 보상장치를 개발하여 상업성을 추진중에 있다. 그러나, 이 각종의 보상장치는 이동용이 아닌 고정용으로 매우 고가의 장비이고, 기술적으로는 상기 전력품질 항목 중 측정하고자 하는 항목만을 별도로 지정한 후 지정된 항목만이 측정·관리 가능한 단점이 있었다.

이상 설명된 종래의 전력품질 측정 기술의 단점을 요약하면, 국내의 종래 전압 유지율 측정 방법으로는 순간적 또는 짧은 기간 동안의 전압 변동 즉, 순간전압 상승 또는 강하에 대한 측정이 불가능하며; 리클로저, 구간개폐기 및 주상변압기 이하의 영구정전 및 순간정전의 관리가 되지 않음은 물론, 정전시 측정장치의 동작이 중단되므로 일부 영구정전의 관리 외에 다른 모든 전력품질의 관리가 불가능 한 단점이 있으며; 국외에서는 다양한 종류의 전력품질 관리장치가 개발되었으나 매우 고가이고 측정 항목을 지정하여 지정된 항목만이 측정 가능한 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 정전회수를 포함하는 정전시간 및 규정전압 유지율에 대한 관리뿐만 아니라 최근에 문제시 되고 있는 순간정전, 순간전압 상승, 순간전압 강하, 고조파 분석, 플리커, 상불평형 및 서어지 등의 전력품질항목들을 외부 전원으로부터 전원의 공급이 차단되었을 시에도 간단하게 측정하여 관리할 수 있도록 하는 전력품질 측정장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전력품질 측정장치의 구성도,

도 2는 각종 전력품질항목에 대한 전압 파형도,

도 3은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법의 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 전압유지율 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 5는 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 순간전압상승 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 6은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 순간전압강하 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 7은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 정전 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 8은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 고조파 왜곡 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 9는 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 플리커 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 10은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 상불평형 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 11은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 서어지 항목의 측정을 위한 흐름도,

도 12는 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에서 복합항목의 측정을 위한 흐름도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 변압기 20 : 아날로그/디지털(A/D) 변환기

30 : 메모리 40 : 제어부

50 : 기준데이터 입력부 60 : 직렬통신회로

70 : 외부제어기기 80 : 전원 공급부

81 : 주 전원장치 82 : 보조 전원장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력품질 측정장치는, 전력선로로부터 입력되는 각 상의 전압 레벨을 검출하는 검출수단; 각종의 전력품질항목의 분류 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 가지고, 그 기준 데이터에 의거하여 상기 검출된 전압 레벨이 속하는 전력품질항목을 분류하고, 그 분류된 전력품질항목을 기록, 저장하는 제어수단; 및 상기 각 수단에 동작 전원을 공급하는 전원 공급수단을 포함하여 구성되어, 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 분석, 플리커 분석, 상불평형, 및 서어지 등과 같은 다양한 전력품질항목을 간단히 측정할 수 있도록 하고, 특히 상기 전원 공급수단은 착탈 및 충전 가능식 보조 전원장치 및 외부 전원을 입력하여 상기 각 수단에 동작 전원을 공급함과 아울러 상기 보조 전원장치를 충전하기 위한 주 전원장치를 포함하여 구성되어 정전시에도 상기 각종의 전력품질항목을 측정할 수 있도록 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법은, 각종의 전력품질항목의 분류 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 지정하는 단계; 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하는 단계; 및 상기 지정된 기준 데이터에 의거하여 상기 검출된 전압 레벨을 해당하는 전력품질항목 별로 분류하고 기록 저장하는 단계를 포함하여 구성되어, 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 분석, 플리커 분석, 상불평형, 및 서어지 등 각종 항목의 전력품질을 간단히 측정 분류할 수 있도록 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력품질 측정 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력품질 측정장치의 구성도로서, U, V, W상의 380V, 220V 또는 110V의 전력선로로부터 입력되는 U, V 및 W상의 전압을 제어부(40)의 아날로그/디지털 변환기(20)에서 처리할 수 있는 전압으로 강하시키는 변압기(10); 상기 변압기(10)의 아날로그 출력 신호를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(20); 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 분석, 플리커 분석, 상불평형, 및 서어지 등과 같은 각종의 전력품질항목의 분류 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 가지고, 그 기준 데이터에 의거하여 상기 A/D변환기(20)의 출력 데이터를 해당하는 전력품질항목으로 분류하고, 그 분류된 전력품질항목을 EPROM, SRAM, Flash, EEPROM 등의 메모리(30)에 기록,저장하는 제어부(40); 상기 각종 전력품질항목에 대응하는 일정 레벨의 기준데이터를 외부로부터 상기 제어부(40)에 입력하여 설정할 수 있는 기준 데이터 입력부(50); 상기 제어부(40)와 컴퓨터와 같은 외부 제어기기(70) 간의 데이터 통신을 위한 직렬통신회로부(60); 및 전체 구성에 동작 전원을 공급하는 전원 공급부(80)를 포함하여 구성된다. 상기 전원 공급부(80)는 착탈 및 충전 가능식 보조 전원장치(82)와, 외부 전원을 입력하여 전체 구성에 동작 전원을 공급함과 아울러 상기 보조 전원장치(82)를 충전하기 위한 주 전원장치(81)를 포함하여 구성되어 있다. 상기 보조 전원장치(82)는 착탈 및 충전 가능한 전지를 포함하여 구성함이 바람직하다.

도 2는 각종 전력품질항목에 대한 전압파형도를 도시한 것으로서, A는 정상 상태의 전압파형, B는 순간정전시의 전압파형, C는 순간 전압상승( Swell )시의 전압파형, D는 순간 전압강하( Sag )시의 전압파형, E는 플리커( Flicker )시의 전압파형을 나타낸 것이다.

이어, 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법에 대하여 도 1의 동작설명과 병행하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 전력품질 측정 방법의 흐름도로서, 상기 기준 데이터 입력부(50)를 통하여 전력품질항목의 분류 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 항목별로 각각 지정하여 상기 제어부(40)에 설정되도록 하고(S1); 상기 변압기(10) 및 상기 A/D 변환기(20)를 통하여 전력선로의 각 상의 전압 레벨을 검출하며(S2); 그리고, 상기 제어부(40)에 기 설정된 상기 기준 데이터에 의거하여, 상기 검출된 전압 레벨을 해당하는 전력품질항목 별로 분류하고 그 분류된 전력품질항목 발생시의 정보데이터( 즉, 해당 항목의 발생 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간 등 )를 상기 메모리(30)에 기록 저장하며, 그 메모리(30)에 저장된 상기 전력품질항목에 대한 정보데이터를 직렬통신회로(60)를 매개로 하여 상기 제어기기(70)에 송신하도록 한다(S3).

상기 제어부(40)는 상기 메모리(30)에 저장된 상기 전력품질항목에 대한 정보데이터를 상기 직렬통신회로부(60)를 매개로 외부의 제어기기(70)로 전송하고, 상기 제어기기(70)로부터 상기 전력품질항목 데이터를 오류 없이 수신하였다는 신호를 확인한 후 그 메모리(30)에 저장된 상기 전력품질항목에 대한 정보데이터를 지우도록 프로그래밍 하여, 상기 메모리(30)의 저장 능력을 최대한 활용하면서 상기 데이터를 보호하도록 한다. 또한, 본 발명의 전력품질 측정장치는 외부전원이 정상적으로 공급되는 평상시에는 상기 주 전원장치(81)를 통하여 각 구성에 전원을 공급함과 아울러 상기 보조 전원장치(82)를 충전해 놓았다가, 만일 정전 등의 이유로 상기 외부전원이 차단될 경우, 상기 보조 전원장치(82)가 상기 주 전원장치(81)의 기능을 대신하여 전원을 계속적으로 공급하도록 함으로써, 본 발명의 장치는 정전시에도 중단없이 계속적으로 동작할 수 있게 된다.

한편, 상기 전력품질항목은 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 분석, 플리커 분석, 상불평형, 및 서어지 항목으로 분류할 수 있는 바, 이하에서는 상기 각 항목별 전력품질 측정방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 전압유지율 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 1초간의 전압데이터를 수집한다(S11). 상기 제어부(40)는 그 1초간 수집된 전압데이터의 실효치 평균값(Vavr_1)을 계산하고(S12), 상기 실효치 평균값(Vavr_1)의 지정된 특정시간(T) 동안의 평균값(Vavr_T)을 계산하여(S13), 상기 평균값(Vavr_T)이 상기 전압유지율 항목으로의 분류 기준이 되는 기준데이터( 즉, 공급 규정전압에 그 규정전압의 6%를 가감한 범위 )의 범위를 벗어나는지 감시하고(S14), 벗어났다고 판단되면 전압유지율 항목의 발생으로 분류하여 그 전압유지율 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록한다. 상기 특정시간은 상기 기준 데이터 입력부(50)를 통하여 1분∼50분 범위내에서 분단위로 가변 설정하도록 하되, 통상 30분으로 설정한다. 상기 전압유지율 항목에 대한 사건의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 및 각 상( U, V 및 W상 ) 전압의 실효치이고, 상기 발생시각 및 종료시각은 초 단위로, 상기 전압의 실효치는 1V 단위로 기록하도록 한다. 상기 기준데이터는 상기 규정전압이 220V이면 220V±13V이고, 380V이면 380V±22.5V이며, 이것은 변경 지정이 가능하다.

도 5는 순간 전압상승( Swell ) 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 1초간의 전압데이터를 수집한다(S21). 상기 제어부(40)는 그 1초간 수집된 전압데이터의 실효치 평균값(Vara_1)을 계산하고(S22), 상기 제어부(40)는 상기 평균값(Vara_1)이 상기 순간 전압상승 항목으로의 분류 기준이 되는 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S23), 도 2에 도시된 Swell시 나타나는 전압파형(C)과 같이 상기 기준데이터의 범위를 벗어났다고 판단되면 순간 전압상승 항목의 발생으로 분류하여 그 순간 전압상승 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S24). 상기 순간 전압상승 항목으로의 분류 기준이 되는 기준데이터는 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 공급 규정전압에 그 규정전압의 10%∼30%를 더한 범위 내에서 1% 단위로 가변지정 가능한 바, 220V+10% 또는 380V+10%로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 순간전압상승 항목에 대한 사건의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 및 각 상( U, V 및 W상 ) 전압의 실효치를 포함하고 있고, 상기 발생시각 및 종료시각은 초 단위로, 상기 전압의 실효치는 1V 단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 항목이 발생하였을 때 기록한다.

도 6은 순간 전압강하( Sag ) 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 1초간의 전압데이터를 수집한다(S31). 상기 제어부(40)는 그 1초간 수집된 전압데이터의 실효치 평균값(Vara_1)을 계산하고(S32), 상기 제어부(40)는 상기 평균값(Vara_1)이 상기 순간 전압강하 항목으로의 분류 기준이 되는 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S33), 도 2에 도시된 Sag시 나타나는 전압파형(D)과 같이 상기 기준데이터의 범위를 벗어났다고 판단되면 순간 전압강하 항목의 발생으로 분류하여 그 순간 전압강하 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S34). 상기 순간 전압강하 항목으로의 분류 기준이 되는 기준데이터는 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 공급 규정전압에 그 규정전압의 -10%∼-30%를 더한 범위 내에서 1% 단위로 가변지정 가능한 바, 220V-10% 또는 380V-10%로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 순간전압강하 항목에 대한 사건의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 및 각 상( U, V 및 W상 ) 전압의 실효치이고, 상기 발생시각 및 종료시각은 초 단위로, 상기 전압의 실효치는 1V 단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 항목이 발생하였을 때 기록한다.

도 7은 정전 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하여 1초간의 전압데이터를 수집한다(S41). 이어 상기 제어부(40)는 그 1초간 수집된 전압데이터가 정전 항목으로의 분류를 위한 기준데이터 범위내의 전압값인가를 감시하고(S42), 그 기준데이터 범위내의 전압값의 지속시간을 계산하고(S43), 그 시간이 약 500㎲ 이상 지속된 것으로 판단되면(S44), 정전 항목으로 분류하여 그 정전 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S45). 상기 정전 항목으로의 분류 기준이 되는 상기 기준데이터는 상기 A/D변환기(20)의 오프셋( Offset ) 등을 감안하여 0( Zero )을 기준으로 하지 않고-8V∼8V 범위의 전압레벨로 설정하도록 함이 바람직하다. 상기 정전 항목에 대한 사건 발생시 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각에 의한 지속시간, 및 발생한 상의 정보에 대응하는 데이터를 포함하며, 상기 지속시간은 초단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 정전 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 정전 항목이 발생하였을 때 기록한다. 또한, 최소 반사이클 이상의 정전 입력하고, 브레이크( BRAKE ) 등으로 전원 차단시에는 ON/OFF 시의 글리치에 의하여 정전회수가 계속 카운트되므로 소프트 스위치로 차단하도록 한다.

도 8은 고조파 왜곡 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하여 1초간의 전압데이터를 수집한다(S51). 이어, 상기 제어부(40)는 상기 수집된 전압데이터에 의거하여 퓨리에급수( FFT )를 분석하고(S52), 전고조파왜곡( THD )을 계산하고(S53), 그 계산된 THD가 상기 고조파 왜곡 항목으로의 분류를 위해 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 설정 입력된 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S54), 벗어나면 고조파왜곡 발생 항목으로 분류하여 그 고조파 왜곡 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S55). 상기 고조파 왜곡 항목의 기준데이터는 기본파형을 기준으로 1%∼10% 범위내에서 설정하되, 3%로 설정함이 바람직하다. 상기 고조파 왜곡 항목에 대한 사건 발생시 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각에 의한 지속시간, THD값, 및 U, V, W상 TAG를 포함하며, 상기 지속시간은 초단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 고조파 왜곡 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 고조파 왜곡 항목이 발생하였을 때 이전 횟수에 누적하여 기록한다.

도 9는 플리커 발생 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하여 1초간의 전압데이터를 수집한다(S61). 이어, 상기 제어부(40)는 상기 수집된 전압데이터에 의거하여 퓨리에급수( FFT )를 분석하고(S62), 1∼40Hz 성분의 전압이 상기 플리커 항목으로의 분류를 위해 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 설정 입력된 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S63), 벗어나면 플리커 항목으로 분류하여 그 플리커 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S64). 상기 기준 데이터는 60Hz 성분의 기준전압값에 그 기준전압값의 1%∼10%를 더한 범위로 설정하되, 5%로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 플리커 항목에 대한 사건 발생시의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각에 따른 지속시간, 상기 검출된 전압의 1∼40Hz 성분의 실효치 합, 및 그 1∼40Hz 성분 중 가장 큰 성분의 주파수를 포함하며, 상기 지속시간은 초단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 플리커 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 플리커 항목이 발생하였을 때 이전 횟수에 누적하여 기록한다.

도 10은 상불평형 발생 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하여 1초간의 전압데이터를 수집한다(S71). 이어, 상기 제어부(40)는 상기 수집된 전압데이터 및( V_a,V_b,V_c는 3상 전압 입력값, V_max와 V_min는 그 3상 전압 입력값 중 가장 큰 전압 및 작은 전압 )의 수식에 의거하여 상기 불평형비를 산출하고(S72), 그 산출된 불평형비가 상기 상불평형 항목으로의 분류를 위해 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 설정 입력된 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S73), 그 기준데이터 이상으로 벗어나면 상불평형 항목으로 분류하여 그 상불평형 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S74). 상기 기준 데이터는 기준데이터는 1% ∼ 50%의 범위로 설정하되, 20%로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 상불평형 항목에 대한 사건 발생시의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각, 지속시간, 및 불평형비를 포함하며, 상기 지속시간은 초단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 상불평형 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 플리커 항목이 발생하였을 때 이전 횟수에 누적하여 기록한다.

도 11은 서어지( Surge ) 항목으로의 분류 및 기록을 위한 흐름도로서, 상기 변압기(10) 및 상기 A/D변환기(20)를 통하여 전력선로로부터 전압 레벨을 검출하여 1초간의 전압데이터를 수집한다(S81). 이어, 상기 제어부(40)는 그 수집된 전압데이터에 의거하여 퍼센트 유닛( Percent Unit )을 계산하고(S82), 그 계산된 퍼센트 유닛값이 상기 서어지 항목으로의 분류를 위해 상기 기준데이터 입력부(50)를 통하여 입력 설정된 기준데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고(S83), 그 기준데이터 이상으로 벗어나면 서어지 항목으로 분류하여 그 서어지 항목에 대한 사건(Event)을 상기 메모리(30)에 기록, 저장한다(S84). 상기 기준데이터는 1.5PU ∼ 10PU( Percent Unit )의 범위에서 설정할 수 있으나, 이 설정시에는 장치의 보호를 위하여 인가시간을 0.5초 미만으로 하고 설정범위는 PT의 선형적인 특성을 고려하여 1.8PU이상 설정하지 않도록 함이 바람직하다. 상기 서어지 항목에 대한 사건 발생시의 기록 사항은, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각, 지속시간을 포함하며, 상기 지속시간은 초단위로 기록하도록 한다. 상기 누적횟수는 상기 상불평형 항목 발생 후 최소한 1초간 정상전압을 유지한 후 다시 상기 플리커 항목이 발생하였을 때 이전 횟수에 누적하여 기록한다.

도 12는 복합 항목 발생시의 흐름도로서, 도 4 내지 도 11을 참조하여 상술한 상기 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 왜곡, 플리커, 상불평형, 및 서어지에 관한 항목들이 복합적으로 동시에 발생하였을 때, 해당 사건에 대한 발생 여부를 각 항목별로 분류하여 기록하기 위한 것이다. 상기 복합 항목에 대한 사건들의 발생시 기록사항은, 복합항목발생 누적횟수, 발생시각, 복합적으로 발생된 항목의 수, 및 각 항목별 사건 발생에 대한 가부(可否)를 포함하며, 상기 사건 발생 가부에 대한 기록은 해당 항목의 사건이 발생되었으면 "1"로, 발생되지 않았으면 "0"으로 기록하도록 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전력품질 측정 장치 및 방법에 의하면, 전압유지율 관리 방법을 개선하여 순간적 또는 짧은 기간 동안의 전압 변동을 감시할 수 있도록 하고, 최근 정보통신기기 및 정밀부하의 급증으로 새로이 부각되고 있으나 국내에서는 현재까지 해결하지 못한 전력품질항목 즉, 순간전압상승, 순간전압강하, 고조파분석, 플리커분석, 상불평형분석, 및 서어지에 대한 항목들을 매우 고가의 국외 장비 없이 간단한 장치 및 방법으로 외부전원의 공급 중단시에도 관리할 수 있으며, 본 발명 장치의 구성이 간단하고 제작상의 비용이 저렴하여 대량으로 설치할 수 있으므로 구간개폐기 및 주상변압기 이하의 영구정전 순간정전에 대한 전력품질도 관리할 수 있는 효과가 있다.

Claims

전력선로로부터 입력되는 각 상의 전압 레벨을 검출하는 검출수단;

각종의 전력품질항목의 측정 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터에 의거하여 상기 검출된 전압 레벨이 속하는 전력품질항목을 분류하여 측정하는 제어수단; 및

상기 측정된 전력품질항목을 저장하는 저장수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 검출수단은 상기 전력선로로부터 입력되는 각 상의 전압을 상기 제어수단에서 처리할 수 있는 전압으로 강하시키는 변압기로 구성된 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

외부의 제어기기와 데이터 통신을 수행하는 통신수단을 더 포함하여 구성되되,

상기 제어수단은 상기 저장수단에 저장된 전력품질항목 데이터를 상기 통신수단을 통해 상기 제어기기로 전송할 수 있도록 하고, 상기 통신수단을 통해 상기 제어기기로부터 상기 전력품질항목 데이터를 수신하였다는 신호를 확인한 후 상기 저장수단에 저장된 데이터를 지우는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 전력품질항목에 대응하는 일정 레벨의 기준데이터를 외부로부터 설정하여 입력할 수 있도록 하는 데이터 입력수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 전력품질항목은 전압유지율, 순간 전압상승, 순간 전압강하, 정전, 고조파 분석, 플리커 분석, 상불평형, 및 서어지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 각 수단에 동작전원을 공급하는 전원공급수단을 더 포함하여 구성되되,

상기 전원공급수단은 착탈 및 충전 가능식 보조 전원장치와, 외부 전원을 입력하여 상기 각 수단에 동작 전원을 공급함과 아울러 상기 보조 전원장치를 충전하기 위한 주 전원장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 장치.
각종의 전력품질항목의 측정 기준이 되는 일정 레벨의 기준 데이터를 각각 지정하는 제 1단계;

전력선로로부터 전압 레벨을 검출하는 제 2단계; 및

상기 지정된 기준 데이터에 의거하여 상기 검출된 전압 레벨이 속하는 전력품질항목을 측정하고 기록 저장하는 제 3단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 특정시간 동안 검출된 상용주파수 실효치의 평균전압이 상기 기준 데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고, 벗어나면 상기 전력품질항목을 전압유지율 항목의 발생으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 전압유지율 항목이 발생할 경우, 그 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간, 및 각 상 전압의 실효치에 대응하는 데이터를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 소정단위 시간동안 측정된 전압 실효치의 평균값이 해당하는 상기 기준 데이터의 범위를 벗어나는지 감시하고, 벗어나면 상기 전력품질항목을 순간 전압상승 항목 또는 순간 전압강하 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 제3단계는 상기 순간 전압상승 항목 또는 상기 순간 전압강하 항목이 발생할 경우, 해당 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간, 및 각 상 전압의 실효치에 대응하는 데이터를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 검출된 전압 레벨이 정전 판단을 위한 기준데이터 범위내의 레벨인가를 감시하고, 그 기준데이터 범위내의 전압 레벨이 일정시간 이상 지속적으로 검출되면 정전 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 정전 항목이 발생할 경우, 그 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간 및 발생한 상의 정보에 대응하는 데이터를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제3단계는 소정단위 시간동안 검출된 상기 전압레벨을 수집하고 퓨리에급수( FFT )를 분석하여 전고조파왜곡( THD )을 계산하고, 그 계산된 전고조파왜곡값이 상기 기준데이터 범위를 벗어나는지 감시하고, 벗어나면 상기 전력품질항목을 고조파왜곡 발생 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 고조파 왜곡 항목이 발생할 경우, 그 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간, 전고조파왜곡값, 및 각 상(U,V,W)의 태그(TAG)에 대응하는 데이터를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 소정단위 시간동안 검출된 상기 전압레벨을 수집하고 퓨리에급수( FFT )를 분석하여 1∼40Hz 성분의 전압이 상기 지정된 기준데이터 범위를 벗어나는지 감시하고, 벗어나면 상기 전력품질항목을 플리커 발생 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 플리커 항목이 발생할 경우, 그 항목 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간, 상기 검출된 전압의 1∼40Hz 성분의 실효치 합, 및 그 1∼40Hz 성분 중 가장 큰 성분의 주파수를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 소정단위 시간동안 검출된 상기 전압레벨을 수집하고 그 수집된 전압데이터와( V_a,V_b,V_c는 3상 전압 입력값, V_max와 V_min는 그 3상 전압 입력값 중 가장 큰 전압 및 작은 전압 )의 수식에 의거하여 산출된 불평형비가 상기 기준 데이터 범위 이상이 되는지를 감시하고, 이상이 되면 상기 전력품질항목을 상불평형 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 제 3단계는 상기 상불평형 항목이 발생할 경우, 그 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각, 종료시각, 지속시간, 및 불평형비에 대한 데이터를 기록, 저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 제 3단계는 소정단위 시간동안 검출된 상기 전압 레벨을 수집하고 퍼센트 유닛( Percent Unit )을 계산하여 상기 기준데이터 범위를 벗어나는지 감시하고, 벗어나면 상기 전력품질항목을 서어지 항목으로 분류하여 측정 기록하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.
제 20 항에 있어서

상기 제 3단계는 상기 서어지 항목이 발생할 경우, 그 항목에 대한 발생의 누적횟수, 발생시각 및 종료시각, 지속시간을 기록,저장하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 측정 방법.