KR200354491Y1

KR200354491Y1 - 영상전류 보상용 3상 전력 계량장치

Info

Publication number: KR200354491Y1
Application number: KR20-2004-0008443U
Authority: KR
Inventors: 전명수
Original assignee: 전명수
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2004-07-01

Abstract

본 고안은 전기사업자와 계통연계된 154Kv변압기 중성점이 접지된 수전설비를 보유한 수용가 간에 전기를 송전하거나 반대로 수전 받은 전력량을 정확하게 계량하기 위한 전력계량 장치에 관한 것이다.

상기와 같이 전기사업자와 수용자 간에 송수전 되는 전력량의 측정을 2 소자 계량장치에 의해 계량된 전력량에 의해 전력요금을 정산하는 경우 상기 2 소자 계량장치는 송수전시 계량되는 전력량이 계량장치의 계량 오차 이외에 계량방식에 따른 오차가 발생되는 등 문제점이 있어 3소자 계량장치로 전력량 계량방법을 변경하여 오차를 줄이고 있는 것이다.

그러나 2소자 계량장치를 보유하고 있는 수용가의 경우 설비 변경에 따른 막대한 투자비용과 정전 수반에 따른 생산설비의 가동중단이라는 문제점이 있어 상기 2 소자 계량장치를 보유한 수용가의 경우 중성점 접지선의 영상전류 측정용 저압변류와 송수전시 오차계량용 3상전력량계로 구성된 간단한 장치를 이용하여 상기의 문제점을 개선한 계량장치에 대한 기술이 공지되어 있으나 상기의 계량장치의 경우 별도로 부속 전력량계를 추가 설치하여야 하고 전력량 검침에 따른 번거로움이 수반되므로 이를 개선하여 기존의 전력량계를 이용하여 정확한 송수전 전력량을 계량할수 있도록한 장치에 관한 것이다.

Description

영상전류 보상용 3상 전력 계량장치 {A Watt-Hour metering apparatus}

본 고안은 영상전류 보상용 3상전력 계량장치에 관한것으로, 더욱 상세하게는 전기사업자와 계통연계된 154Kv 변압기 중성점이 접지된 수전설비를 보유한 수용가 간에 전력을 송전하거나 반대로 수전받을때의 전력량을 정확하게 계량하기 위한 3상전력계량장치에 관한것이다. 종래에는 상기와 같이 전기사업자와 수용가 간에 송수전 되는 전력량은 주로 2대의 변류기와 3대의 계기용 변압기로 구성된 2소자 계량장치에 의해 계량되어 왔었다.

그러나 도 1에서와 같이 상기의 2소자 계량장치에 의해 전력량(W_Ⅱ)를 계량해 보면

역율 100% Cosθ=1의 경우 (이하 전력량의 벡터 표시 도트는 생략)

W_Ⅱ=W₁+W₂

=V_abI_a+V_cbI_c

=(V_a-V_b)I_a+(V_c-V_b)I_c

=V_aI_a+V_cI_C-V_b(I_a+I_c)

=V_aI_a+V_cI_c+V_b(I_b+I_n)

=(V_an+V_n)I_a+(V_cn+V_n)I_c+(V_bn+V_n)(I_b+I_n)

=(V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c)+V_n(I_a+I_b+I_c+I_n)+V_bnI_n+V_nI_n

이 되며 I_a+I_b+I_c= -I_n이므로

= (V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c)+V_bnI_n이 되기 때문에

중성점 접지부하인 경우 실제 전력량 V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c-V_nI_n과 비교해 보면 V_bnI_n+V_nI_n=V_bI_n만큼의 과부족이 발생되는 매우 불합리한 계량오차가 발생되고 있는 것이다.

따라서 본 고안자는 상기와 같은 2 소자 계량장치의 불합리한 점을 개선하고자 별도의 고가 시설설치나 정전없이도 간단하게 계통연계된 154Kv 변압기 중성점 접지선에 소형의 저압변류기를 설치하여 과부족 전력량을 정확하게 계량하는 장치를 고안하여 실용신안등록 제 20-0305090 호 (2003년 2월 8일자)로 등록받아 상기의 2소자 계량장치의 문제점을 개선 기존의 3소자 계량장치의 계량값과 동일하게 계량되도록 하였으며, 이때 도 2의 기존의 3소자 계량장치에서의 계량전력량(W_Ⅲ)과 비교해 보면

즉 3소자 계량장치의 역율 Cosθ=1인 경우

W_Ⅲ=W₁+W₂+W₃

=V_aI_a+V_bI_b+V_cI_c

=(V_an+V_n)I_a+(V_bn+V_n)I_b+(V_cn+V_n)I_c

=V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c+V_n(I_a+I_b+I_c)가 되고

I_a+I_b+I_c= -I_n이므로

=V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c-V_nI_n이 되어 실제 계량한 송수전 전력량과 일치하며, 2 소자 계량장치와 3소자 계량장치에 의해 계량되는 전력량을 서로 비교해 보면

W_Ⅱ-W_Ⅲ=[(V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c)+V_bnI_n]-[V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c-V_nI_n] = V_bnI_n+V_nI_n이 되어

V_bI_n만큼 발생되는 양 장치간의 차가 발생되는바 이를 보상하기 위해서는 상기 2소자 계량장치에서 발생하는 오차 전력량을 계량하기 위한 과부족 전력량계와 주계량용 전력량계를 추가로 설치하여야 할뿐아니라 이를 확인하기 위한 별도의 원격검침 설비내지는 현장에 일일히 나가서 검침하여야 하는 문제점이 수반되고 있다는 것이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 개선하여 정확한 송수전 전력량을 계량하기 위하여 3상4선식의 주계량용 전력량계와 중성점에 설치한 저압변류기등 기존의 설비를 이용하는 즉 154Kv측에 설치된 2개의 변류기와 중성점의 저압변류기를 이용하여 전자식 전력량계 내부의 연산방식을 수정하여 3소자 계량장치에서와 같이 정확한 전력량을 계량함으로서 오차 전력량을 없애도록한 영상전류 보상용 3상전력 계량장치를 고안하는 것에 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 종래의 2소자 계량장치가 설치된 구성도

도 2는 종래의 3소자 계량장치가 설치된 구성도

도 3은 본 고안에 의한 계량장치 설치된 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 설명

10. 저압변류기 20. 3상4선식 전력량계

30. 변류기(CT) 40. 계기용 변압기(PT)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 도 3에 도시된 바와 같이 중성선의 저압변류기(10);와 전기사업자와 수용가 간에 송수전되는 전력량을 각각 계량할수 있는 3상4선식 전력량계(20);와 공지의 변류기(30);및 계기용 변압기(40)로 구성되어지며, 본 고안에 의해 송수전 전력량의 계량과정은 도 3에서와 같이 전력선에서 입력되는 A상 C상의 전류 I_AI_C와 중성점 접지선에서 입력되는 전류 I_n을 이용하는 것으로, A상과 C상의 전류 I_A와 I_C는 실제로 흐르는 전류이나 B상의 전류 I_B는 기지의 전류 I_A, I_c, I_n을 이용하여 송수전 전력량을 계량하는 3상4선식 전자식 전력량계의 입력전류 I_B대신 -(I_A+I_c+I_n) 을 이용하여 전력량을 계량하며 중성점 접지선에 설치하는 저압변류기는 소형이므로 전력선에 설치하는 변류기와 변류비가 다르므로 3상4선식 전자식 전력량계 내부에서 연산으로 변류비를 동일하게 하는 기능을 입력할수 있는 것으로 중성점이 접지되어 있는 경우 중성점으로 유입하거나 중성점에서 유출하는 전류의 합이 Zero가 되어야 하므로 I_A+I_B+I_c+I_n=0 가 되고

결과적으로 I_B=-(I_A+I_c+I_n)이 되기 때문에 본 고안에 의거 전력량을 계량한 결과에 따르면

W_T=W₁+W₂+W₃

=V_AI_A+V_BI_B+V_CI_C

=V_AI_A+V_B[-(I_A+I_c+I_n)]+V_cI_c

=(V_An+V_n)I_A+(V_Bn+V_n)[-(I_A+I_c+I_n)]+(V_cn-V_n)I_c

=V_AnI_A+V_Bn[-(I_A+I_c+I_n)]+V_cnI_c-V_nI_n이 되므로

I_B를 -(I_A+I_c+I_n)으로 치환하여

W_T=W₁+W₂+W₃= V_anI_a+V_bnI_b+V_cnI_c-V_nI_n이 되어 W_Ⅲ과 동일한 계량값인 즉W_T=W_Ⅲ가되어 I_b대신에

[-(I_A+I_c+KI_n)]로 연산하게 되면 별도로 154Kv측에 대용량 변류기를 추가로 설치하지 않고서도 기존의 A상, C상의 대용량 변류기와 중성점 접지선의 저압 변류기를 이용하여 정확하게 3소자 계량장치에서 계량되는 전력량과 동일한 전력량을 계량할수가 있는 것이다.

한편, 중성점 전류는 일반적으로 0.5~ 20 암페어 정도이므로 아래 표1에서 보는 바와 같이 중성선의 변류기를 154Kv측에 사용한 변류비와 동일한 비율로 변류비 보정(K)를 곱해서 입력할수 있도록 함으로서 미세한 중성선의 전류를 154Kv 전력선의 변류비와 동일하게 보정한 다음 154Kv측과 일치시킨다음 정확한 송수전 전력량을 계량할수 있도록 중성점 접지선의 변류비(C/T비) 보정입력이 가능한 3상4선식 전자식 전력량계를 구비 하여야 한다.

(표1)

구분	변류비	비율	변류비보정(K)	보정된 변류비
154Kv측중성선	300/510/5	602	-30	6060

종래의 개선된 2소자 계량장치에서 발생되고 있는 계량방식에 의한 오차를 없애므로서 3소자 계량장치에서 계량한 전력량 값과 일치시킬수가 있기 때문에 별도로 고가의 대용량 변압기의 설치나 상기 변류기의 설치에 따른 정전 등과 같은 문제점을 해소할수 가 있을뿐아니라 중성점 접지선에 흐르는 미세전류를 직접 검출해서 기존의 3상 4선식 전력량계를 활용하기 때문에 전기 사업자와 수용가 간에 계량방식에 의한 전력량 오차 없이 정확하게 계량이 가능한 새로운 고안인 것이다.

Claims

2대의 변류기 (CT)와 3대의 계기용 변압기 (PT)로 구성된 2소자 계량장치에 의해 송수전 전력량을 계량함에 있어

계통연계된 154Kv의 중성점을 접지한 수전 설비에서 송수전 되는 전력량을 정확한 계량을 하기 위하여 저압용 변류기(10);와 송수전 되는 전력량을 계량하기 위한 3상4선식 전자식 전력량계(20);와 변류기(30); 및 계기용 변압기(40)로 구성되며, 3상4선식 전자식 전력량계(20)는 154Kv 전력선에 흐르는 전류 I_A, I_c와 중성점 접지선에 흐르는 전류 In을 이용해서 3상4선식 전자식 전력량계와 저압용 변류기(10)에 흐르는 미세 전류를 검출해서 변류비를 보정하여 154Kv 측 변류비와 일치시킨 다음 B상 전류 I_b대신 -(I_a+I_c+KI_n)을 이용하여 송수전 전력량을 계량하는 것을 특징으로하는 영상전류 보상용 3상전력 계량장치
제 1항에 있어서 저압변류기(10)의 1차 전류 측은 계통연계된 154Kv의 중성점을 접지한 접지선과 전기적으로 연결되어 있으며, 2차전류측은 수전 계량용 3상 전력량계의 특정단자 및 송전계량용 전력량계의 특정단자와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 영상전류 보상용 3상전력 계량장치
제 1항에 있어서 수전전력 계량용 3상전력량계와 송전전력계량용 3상전력량계는 상호 특정단자와 상호 전기적으로 연결되어 있으며 상기 상호 특정단자는 변류기와 계기용 변압기와 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 영상전류 보상용 3상 전력계량장치