KR200144068Y1 - 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로에 관한 것으로, 3상의 계기용 변압기로 부터 입력되는 전압신호에 대해 적분기에서 적분시키면서 90˚만큼 위상을 늦추어준 다음 각상의 전압이 120˚의 위상차를 유지하도록 하면서 각 상의 전력이 동일한 주파수를 갖도록 함으로써 정확한 지상 및 진상의 무효전력량의 검침이 가능하도록 한 것이다.

Description

다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로

제1도는 전력수급용 복합계기의 전력량 검출부의 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 본 고안의 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 이상회로 10 : 제2전압변환회로

11 : 주파수 검출회로 R1~R3 : 저항

C1~C3 : 콘덴서 VR1~VR6 : 가변저항

본 고안은 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로에 관한 것으로, 특히 계기용 변압기를 통해 계기의 내부로 입력되는 3상의 전압신호의 위상을 90˚ 늦추어 무효전력량을 측정할 수 있도록 한 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로에 관한 것이다.

일반적으로 적산전력량계라 하면 일정한 시간내에 소비되는 전력의 합계를 누산 표시하면서 요금을 산정하기 위하여 유효전력량 등을 검침하도록 한 것임은 이미 잘 알려진 사실이다.

그리고 유효전력량을 측정하기 위하여 보통의 전력량계를 이용하면서 전일 전력량과 최대수요 전력의 정밀한 측정을 위한 정밀전력량계를 사용하고, 다시 역률측정에 의한 무효전력량을 측정하기 위하여 타임스위치와 무효전력량계를 추가로 설치하여야 하였다.

그러므로 보통의 전력량계, 정밀전력량계, 타임스위치 및 무효전력량계들을 일체화한 다기능 전력수급용 복합계기를 사용하게 되고 복잡한 내부구성에 의한 계량치와 동작과정을 외부로 알려주어야 하며, 계기용 변압기에서 검출된 전압신호를 직접 유효전력량을 측정하기 위해 입력시키면서 지상 및 진상의 무효전력량을 측정하기 위한 위상변환회로를 경유하도록 하여야 하겠다.

이에따라 본 고안은 계기용 변압기에서 검출한 전압신호를 위상 및 평형이 안정된 상태에서 위상을 90˚만큼 변환시키도록 한 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 3상의 계기용 변압기로 부터 입력되는 전압신호에 대해 적분기에서 적분시키면서 90˚만큼 위상을 늦추어준 다음 각 상의 전압이 120˚의 위상차를 유지하도록 하면서 각 상의 전력이 동일한 주파수를 갖도록 함으로써 정확한 지상 및 진상의 무효전력량의 검침이 가능하도록 한 것이다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 기술하면 다음과 같다.

제1도는 도면에 도시하지 않은 제1내지 제3계기용 변압기에서 3상의 선로를 통해 흐르는 부하전압에 비례한 전압신호를 검출하도록 하면서 제1내지 제3변류기에서는 3상의 선로를 통해 흐르는 소비전류에 비례한 전류신호를 검출하도록 한 다기능 전력수급용 복합계기의 전력량 검출부의 구성을 나타낸 것으로서, 제1도내지 제3계기용 변압기의 전압신호를 입력받고 제1평형조정부(1)와 제1위상보정부(2)가 각각 구비되어 유효전력용 전압으로 출력하는 제1전압변환회로(3)와, 상기 제1내지 제3변류기로 부터의 전류치가 입력전류에 비례한 전압으로 변환시켜 출력하는 전류 변환회로(4)와, 상기 제1전압변환회로(3) 및 전류변환회로(4)로 부터 입력되는 유효전력용 전압과 전압을 승산하고 가산ㆍ적분하여 유효 전력에 비례하는 전압신호로 변환하는 제1전력-전압변환회로(5)와, 상기 제1전력-전압변환회로(5)로 부터의 전압신호를 입력받아 적분한 후 펄스 주파수는 변환하는 제1전압-주파수 변환회로(6)와, 상기 제1내지 제3계기용 변압기로 부터 입력되는 전압의 위상을 90˚만큼 늦추어 상(Phase)이 변환되도록 하여 출력하는 이상회로(7)와, 상기 이상회로(7)로 부터의 입력되는 상이 변환된 전압신호에 대해 제2평형조정부(8)와 제2위상보정부(9)가 각각 구비되어 진상무효전력용 전압 및 지상 무효 전력용 전압으로 출력하는 제2전압변환회로(10)와, 상기 이상회로(7)로 부터 상이 변환된 전압신호를 입력받아 전원주파수에 동기하는 전원주파수 동기신호로 출력하는 주파수 검출회로(11)와, 상기 주파수 검출회로(11)로 부터 전원주파수 동기신호를 클럭신호로 입력받아 발진회로(12a)로 부터의 발진주파수 신호를 분주하고 적분하여 입력주파수에 비례하는 전압신호로 출력하는 주파수 변동검출회로(12)와, 상기 제2전압 변환회로(10)로 부터 입력되는 지상무효전력용 전압과 상기 전류변환회로(4)로 부터의 전압을 승산하고 가산, 적분하여 무효전력에 비례한 전압으로 변환하는 제2전력-전압변환회로(13)와, 상기 주파수 변동검출회로(12)로 부터 입력되는 주파수에 비례하는 전압신호를 입력받으면서 상기 제2전력-전압 변환회로(13)로 부터의 전압을 보정하여 무효전력의 지상전력에 비례하는 전압신호로 출력하는 제1주파수 오차보정회로(14)와, 상기 제1주파수 오차보정회로(14)로 부터의 전압신호를 입력받아 적분한 후 펄스주파수로 변환하는 제2전압-주파수 변환회로(15)와, 상기 제2전압변환회로(10)로 부터 입력되는 진상 무효전력용 전압과 상기 전류변환회로(4)로 부터의 전압을 승산하고 가산, 적분하여 무효전력에 비례하는 전압으로 변환하는 제3전력-전압 변환회로(16)와, 상기 주파수 변동검출회로(12)로 부터 입력되는 주파수에 비례하는 전압신호를 입력받으면서 상기 제3전력-전압 변환회로(16)로 부터의 전압을 보정하여 무효전력의 진상전력에 비례하는 전압신호로 출력하는 제2주파수오차 보정회로(19)와, 상기 제2주파수 오차보정회로(17)로 부터 입력되는 전압신호를 적분한 후 펄스주파수로 변환하는 제3전압-주파수 변환회로(18)와, 상기의 제1내지 제3전압-주파수 변환회로(6)(15)(18)로 부터의 펄스주파수를 입력받으면서 시스템 클럭에 의해 동작하면 정밀전력량계용 계량 펄스 신호의 계수와 계량값의 기억, 최대수요 전력계용 계량신호의 현재치, 최대치, 누적치의 기억, 만년카렌다 시계기능, 로드서베이(Load Survey)기능, 데이터 통신기능, 자기검사 기능, 최대수요 전력복귀기능, 월간역률 계산기능, 경고기능, 계량치, 기록치, 설정치의 송ㆍ수신기능, 통신에 의한 각종 설정치 변경기능을 수행하는 중앙제어부(19)들로 구성한 것이다.

제2도는 이상회로의 구성을 나타낸 것으로서, 제1계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R1) 및 콘덴서(C1)를 겨쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP1)의 반전 입력단으로 입력되어 적분이 되는 중이 90˚만큼 위상지연되도록 한후 위상조정용 가변저항(VR1)과 평형조정용 가변저항(VR2)을 거치도록 하고, 제2계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R2) 및 콘덴서(C2)를 겨쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP2)의 반전입력단으로 입력되어 적분이 되는 중에 90˚만큼 위상지연되도록 한후 위상조정용 가변저항(VR3)과 평형조정용 가변저항(VR4)을 거치도록 하며, 제3계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R3) 및 콘덴서(C3)를 거쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP3)이 반전 입력단으로 입력되어 적분이 되는 중에 90˚만큼 위상지연되도록 한후 위상조정용 가변저항(VR5)과 평형조정용 가변저항(VR6)을 거치도록 함으로써 90˚만큼 위상지연된 전압신호는 주파수 검출회로(11)로 출력되도록 하면서 위상 및 평형이 조정된 전압신호는 제2전압변환회로(10)로 출력되도록 한 것이다.

이와같이 구성한 본 고안의 전력수급용 복합계기의 전류변환 회로는 상기의 제1내지 제3계기용 변압기의 전압신호를 입력받으면 제1평형조정부(1)와 제1위상보정부(2)가 각각 구비된 제1전압변환회로(3)에서 유효전력용 전압으로 출력하고, 상기 제1내지 제3변류기로 부터 전류신호를 입력받는 전류 변환회로(4)에서는 입력전류에 비례한 전압으로 변환시켜 출력한다.

그러므로 상기 제1전압변환회로(3) 및 전류변환회로(4)로 부터 유효전력용 전압과 전압을 입력받는 제1전력-전압변환회로(5)에서는 이들 전압치를 승산하고 가산ㆍ적분하여 유효전력에 비례하는 전압신호로 변환한다.

상기 제1전력-전압변환회로(5)로 부터의 전압신호를 입력받는 제1전압-주파수 변환회로(6)는 이를 적분한 후 펄스 주파수로 변환하여 출력한다.

상기 제1내지 제3계기용 변압기로 부터 전압신호를 전달받는 이상회로(7)는 이의 위상을 90˚만큼 늦추어 상(Phase)이 변환된 전압신호가 제2전압변환회로(10)로 입력되도록 하여 제2평형 조정부(8)와 제2위상 보정부(9)를 각각 구비하여 진상무효전력용 전압 및 지상무효 전력용 전압으로 출력하도록 한다.

즉, 제1내지 제3변압기로부터 전압신호가 입력되면 저항(R1)(R2)(R3)과 콘덴서(C1)(C2)(C3) 및 비교기(OP1),(OP2),(OP3)로 이루어진 적분회로에서 적분되는 중에 90˚만큼 위상지연시키도록 하고, 가변저항(VR1)(VR3)(VR5)에 의해 각 상의 위상차가 120˚가 유지도록 조정한 다음 다시 가변저항(VR2)(VR4)(VR6)에 의해 각 상 전력의 주파수가 동일하도록 조정함으로써 제2전압변환회로(10)로 출력되는 전압신호에 의해 유효전력용보다 90˚만큼 위상이 지연된 지상 및 진상의 무효전력량을 정확하게 검침할 수 있도록 한 것이다.

상기 이상회로(7)로 부터 상이 변환된 전압신호를 입력받는 주파수 검출회로(11)는 전원주파수에 동기하는 전원주파수 동기신호로 주파수 변동검출회로(12)에 클럭신호로 출력함으로써 발진회로(12a)로 부터의 발진주파수 신호를 분주하고 적분하여 입력주파수에 비례하는 전압신호로 출력하도록 한다.

즉, 상기의 주파수 검출회로(11)는 계기용 변압기에서 검출된 전압신호를 이상회로(5)에서 90˚만큼 위상이 지연되도록 한 상태에서 입력받는 것으로, 두 전압신호가 각각 저항(R1)(R2) 및 콘덴서(C1)(C2)를 거쳐 비교기(Com)의 양단에 입력되도록 하여 두 전압신호의 위상차에 의해 출력단에서는 60Hz의 위상차에 해당하는 전원 주파수 동기신호를 검출하게 한다.

상기의 제2전압 변환회로(10)로 부터 지상무효전력용 전압과 상기의 전류 변환회로(4)로 부터 전압을 각각 전달받는 제2전력-전압변화회로(13)는 이들 전압치를 승산하고 가산, 적분하여 무효전력에 비례한 전압으로 변환한다.

그러므로 상기 주파수 변동검출회로(12)로 부터 입력되는 주파수에 비례하는 전압신호를 입력받는 제1주파수 오차 보정회로(14)는 상기 제2전력-전압 변환회로(13)로 부터의 전압을 보정하여 무효전력의 지상전력에 비례하는 전압신호로 제2전압-주파수 변환회로(15)에 출력하여 적분하면서 펄스주파수로 변환하도록 한다.

상기의 제2전압변환회로(10)로 부터 진상 무효전력용 전압과 상기의 전류 변환회로(4)로 부터 전압을 각각 전달받는 제3전력-전압 변환회로(16)에서는 이들 전압치를 승산하고 가산, 적분하여 무효전력에 비례하는 전압신호로 변환하여 제2주파수 오차 보정회로(17)에 출력하여 상기 제3전력-전압 변환회로(16)로 부터의 전압을 보정하면서 무효전력의 진상전력에 비례하는 전압신호로 출력하도록 한다.

그리고 상기 제2주파수 오차보정회로(17)로 부터 전압신호를 입력받는 제3전압-주파수 변환회로(18)에서는 이를 적분한 후 펄스주파수로 변환하여 상기의 제1내지 제2전압-주파수 변환회로(6)(15)의 펄스주파수와 함께 중앙제어부(19)로 전달하여 정밀전력량계용 계량 펄스 신호의 계수와 계량값의 기억, 최대수요 전력계용 계량신호의 현재치, 최대치, 누적치의 기억, 만년카렌다 시계기능, 로드서베이(Load Survey)기능, 데이터 통신기능, 자기검사 기능, 최대수요 전력복귀기능, 월간역률 계산기능, 경고기능, 계량치, 기록치, 설정치의 송ㆍ수신기능, 통신에 의한 각종 설정치 변경기능을 수행하도록 한다.

따라서 본 고안의 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로에 의하여서는 제1내지 제3변압기로부터 전압신호가 입력되면 저항과 콘덴서 및 비교기로 이루어진 적분회로에서 적분되는 중에 90˚만큼 위상지연시키도록 하고, 가변저항에 의해 각 상의 위상차가 120˚가 유지되도록 조정한 다음 다시 가변저항에 의해 각 상 전력의 주파수가 동일하도록 조정함으로써 제2전압변환회로로 출력되는 전압신호에 의해 유효전력용 보다 90˚만큼 위상이 지연된 지상 및 진상의 무효전력량을 정확하게 검침할 수 있도록 한 것이다.

Claims (1)

1. 상기 제1내지 제3계기용 변류기로 부터 입력되는 전압의 위상을 90˚만큼 늦추어 상이 변환되도록 하여 제2전압변환회로(10)와 주파수 검출회로(11)로 출력하도록 한 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로에 있어서, 제1계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R1) 및 콘덴서(C1)를 거쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP1)의 반전 입력단으로 입력되어 적분이 되는 중에 90˚만큼 위상지연된 후 위상조정용 가변저항(VR1)과 평형조정용 가변저항(VR2)을 거치도록 하고, 제2계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R2) 및 콘덴서(C2)를 거쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP2)의 반전 입력단으로 입력되어 적분이 되는 중에 90˚만큼 위상지연된 후 위상조정용 가변저항(VR3)과 평형조정용 가변저항(VR4)을 거치도록 하며, 제3계기용 변압기로 부터의 전압신호는 저항(R3) 및 콘덴서(C3)를 거쳐 비반전 입력단이 접지된 비교기(OP3)이 반전 입력단으로 인가되어 적분이 되는 중에 90˚만큼 위상지연된 후 위상조정용 가변저항(VR5)과 평형조정용 가변저항(VR6)을 거치도록 구성한 다기능 전력수급용 복합계기의 이상회로.