KR200449054Y1

KR200449054Y1 - 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계

Info

Publication number: KR200449054Y1
Application number: KR20080002814U
Authority: KR
Inventors: 김의열; 배경호
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2010-06-09
Also published as: KR20090008959U

Abstract

개시된 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계는 전원 회로부와, 전력 신호 변환부 및 디지털 회로부를 포함할 수 있다. 상기 전원 회로부는 전원측으로부터 공급받은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 각 회로부 및 외부에서 원격 검침을 위한 통신 모뎀에 동작 전원으로서 상기 직류 전압을 공급할 수 있다. 상기 전원 회로부는 상기 통신 모뎀으로의 전압 공급을 위한 상기 동작 전원과 그라운드 사이에 전기적인 쇼트의 발생 시, 상기 통신 모뎀으로의 전압 공급을 차단할 수 있다. 상기 전력 신호 변환부는 상기 전원측으로부터 공급 받은 전압 및 전류를 전압 신호 및 전류 신호로 변환한 후, 상기 신호로 순시전압과, 순시전류와, 주파수와, 전류/전압의 위상각 및 순시 전류를 계산하여 출력할 수 있다. 상기 디지털 회로부는 상기 전력 신호 변환부에서 출력된 신호를 카운트하여 사용 전력량을 누적할 수 있다. 상기와 같은 본 고안의 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계에 의하면, 외부로 출력되는 모뎀의 동작 전원과 그라운드 사이에 쇼트가 발생한 경우, 단락 보호 회로에 의하여 모뎀으로의 직류 전압의 공급을 차단함으로써 상기 쇼트에 기인한 전기 계량기의 회로 파손 또는 소손을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

전력량계, 모뎀

Description

단락방지 기능 구비 전자식 전력량계{ELECTRONIC WATT-HOUR METER WITH A FUNCTION OF SHORT CIRCUIT PROTECTION}

본 고안은 전자식 전력량계에 관한 것으로서, 특히 외부에서 전자식 전력량계를 원격 검침하기 위한 통신 모뎀이 구비된 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계에 관한 것이다.

도 1은 종래 일반적으로 사용되는 전자식 전력량계의 회로도를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 전자식전력량계는 전원회로부(10)와, 전력/주파수변환부(20) 및 디지털회로부(30)를 포함한다. 상기 전원회로부(10)는 전원측으로부터 교류전원을 공급받아 정류하여 계기 내부의 각종 전자부품에서 필요한 직류전압으로 변환하는 부분으로, 상기 전원트랜스(11)는 교류전원을 소정의 작은 전압으로 전압강하 하고, 전원회로(12)는 수~수십 볼트의 교류전압을 정류하여 직류전압을 만든다. 상기 전원회로(12)에서 생산되는 직류 Vcc(+5V 또는 3.3V)는 계기가 평상시 동작을 위해 사용되는 전압이다. 상기 전력/주파수변환부(20)는 전력공급회사로부터 공급된 전력을 전압신호변환부(21) 및 전류신호변환부(22)를 사용하여 수 볼트의 전압신호로 변환한 다음 승산기(23)에서 이들 신호를 곱하여 그 출력 신호를 주파수변 환기(24)에 인가시킨다. 상기 주파수변환기(24)에서는 전력에 비례한 신호를 주파수로 변환하여 디지털회로부(30)의 중앙처리장치(31)에 인가한다. 디지털회로부(30)의 중앙처리장치(31)에서는 전력/주파수변환기(20)에서 출력된 주파수 신호를 계속 카운트 하여 계기정수 만큼의 펄스 수가 누적되었을 때 사용전력량이 1kWh가 된다. 발진회로(32)는 중앙처리장치(31)가 동작하는데 필요한 발진기로 사용되며, 중앙처리장치의 크리스탈 단자에 연결되어 있다. 상기 EEPROM(33)은 CPU에서 계량 및 연산된 자료를 저장하기 위한 비휘발성 메모리이고, 조작스위치(34)는 시간, 날짜 등 계기동작에 필요한 자료 입력을 위한 부분이다. 상기 자료표시부(37)는 계량기에 저장된 자료를 사용자가 볼 수 있도록 표시하는 부분이다. 그러나 종래의 전자식 전력량계는 외부로 제공되는 직류전압 단자에서 고의로 또는 사용자의 조작 미숙 등으로 동작 전원과 그라운드(ground) 사이에 전기적인 단락(합선)이 발생하면 전자식 전력량계의 내부의 전원회로가 고장 또는 소손(burn)되어 더 이상 계량기로서의 기능을 수행하지 못하는 문제가 있었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부로 제공되는 직류 전압단자에서 동작 전원과 그라운드 사이에 전기적인 단락(합선)이 발생시, 전기 계량기의 내부의 전원 회로가 고장되거나 소손(burn)되는 것을 방지할 수 있는 개선된 전자식 전력량계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 고안의 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계는 전원 회로부와, 전력 신호 변환부 및 디지털 회로부를 포함할 수 있다. 상기 전원 회로부는 전원측으로부터 공급받은 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 각 회로부 및 외부에서 원격 검침을 위한 통신 모뎀에 동작 전원으로서 상기 직류 전압을 공급할 수 있다. 상기 전원 회로부는 상기 통신 모뎀으로의 전압 공급을 위한 상기 동작 전원과 그라운드 사이에 전기적인 쇼트의 발생 시, 상기 통신 모뎀으로의 전압 공급을 차단할 수 있다. 상기 전력 신호 변환부는 상기 전원측으로부터 공급 받은 전압 및 전류를 전압 신호 및 전류 신호로 변환한 후, 상기 신호로 순시전압과, 순시전류와, 주파수와, 전류/전압의 위상각 및 순시 전류를 계산하여 출력할 수 있다. 상기 디지털 회로부는 상기 전력 신호 변환부에서 출력된 신호를 카운트하여 사용 전력량을 누적할 수 있다.

상기와 같은 본 고안의 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계에 의하면, 외부로 출력되는 모뎀의 동작전원과 그라운드 사이에 쇼트가 발생한 경우, 단락보호회로에 의하여 모뎀으로의 직류전압의 공급을 차단함으로써, 상기 쇼트에 기인한 전력량계의 회로 파손, 소손 등을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계를 나타낸 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계는 전원회로부(100)와, 전력신호변환부(200) 및 디지털회로부(300)를 포함할 수 있다. 상 기 전원회로부(100)는 전원측으로부터 교류전압을 공급받아 정류하여 전력량계 내의 각종 전자부품에서 필요한 직류전압으로 변환하는 부분으로, 전원회로(110)와 정전보상부(120)를 포함할 수 있다. 상기 전원회로(110)의 일측은 전원측에 연결되고, 그 출력은 전력량계의 각종 전자회로 동작을 위하여 각 회로부에 연결될 수 있다. 상기 정전보상부(120)는 정전 시에 시계 기능을 유지하기 위해 공급되는 보조 전원 회로일 수 있다. 상기 전력신호변환부(200)는 전압신호변환부(210)와, 전류신호변환/CT(변류기)단선검출부(220) 및 전력계측IC(230)를 포함할 수 있다. 상기 전압신호변환부(210)는 전원측과 병렬로 연결될 수 있다. 상기 전류신호변환/CT단선검출부(220)는 입력의 한 선은 전원측과 직렬로 연결되고, 또 다른 한 선은 부하 측에 연결될 수 있다. 상기 전압신호변환부(210) 및 상기 전류신호변환/CT단선검출부(220)에서 출력되는 신호, 즉 각각의 전압, 전류에 해당하는 미소한 전압 신호는 전력계측IC(230)의 입력으로 인가할 수 있다. 상기 전력계측IC(230)는 상기 전압신호변환부(210) 및 전류신호변환부(220)에서 얻어진 신호를 가지고 순시전압, 순시전류, 주파수, 전압과 전류의 위상각 및 순시전력을 계산하여 디지털회로부(300)의 CPU(310)에 입력할 수 있다. 디지털회로부(300)는 CPU(310)와, 발진회로(320)와, 비휘발성메모리(330)와, 조작스위치(340)와, RTC(Real time clock;350)와, 광/모뎀통신부(360)와, 제어신호출력부(370) 및 전원감시회로(380)를 포함할 수 있다. 상기 발진회로(320)는 CPU(310)가 동작하는데 필요한 발진기로 사용되며, CPU(310)의 수정진동자연결 단자에 입력될 수 있다. 상기 비휘발성메모리(330)는 CPU(310)에서 계량 및 연산된 자료를 저장하기 위한 메모리로 사용될 수 있다. 상기 조작스위치 부(340)는 시간, 날짜등 계기의 동작에 필요한 자료를 입력하는데 사용될 수 있다. 상기 RTC(350)는 계기 동작을 위한 기준시간 생성을 위하여 사용될 수 있고, 시간과 날짜 등의 계산 기능을 가질 수 있다. 상기 광/모뎀통신부(360)는 외부의 PC로부터 자료의 설정 및 검침을 위한 통신을 담당할 수 있다. 상기 제어신호출력부(37)는 부하의 차단 또는/그리고 자료의 프린터 출력 또는/그리고 도전 정보를 알람 및 부저(buzzer)로 전송하기 위한 신호 출력부일 수 있다. 상기 전원감시회로(380)는 교류입력 전원의 상태를 상시 감시하여, 정전시 CPU(310)가 절전모드에서 동작할 수 있도록 하여 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다. 자료표시부(390)는 사용자에게 계량기 내부에서 저장하고 있는 각종 계량 자료들을 외부로 표시할 수 있는 LCD를 포함할 수 있다.

도 3은 도 2의 전원 회로부 중 전원 회로를 상세히 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 전원회로(110)는 스위칭모드파워서플라이(SMPS) 방식으로, 서브전원회로(120) 및 단락보호회로(130)를 포함할 수 있다. 상기 서브전원회로(120)는 정류다이오드(121)와, 평활용콘덴서(122)와, 직류-직류변환기(123)와, 다이오드(124)와, 레귤레이터(125)와, 노이즈바이패스용콘덴서(126) 및 리플제거용콘덴서(127)를 포함할 수 있다. 상기 정류다이오드(121)는 입력측이 전원측과 연결되고, 출력은 직류-직류변환기(123)와 2가닥의 선으로 직렬 연결될 수 있으며, 상기 2가닥의 선 상에 평활용콘덴서(122)를 연결할 수 있다. 상기 직류-직류변환기(123)의 출력은 2종류가 있는데, 일측(이하 상부라 함)의 출력은 외장 통신모뎀(500)에 전원을 공급하기 위한 동작 전원 출력 회로일 수 있고, 타측은 계량기 내부에서 사용되는 전원을 만들기 위한 회로로 상부 출력과 동일하게 구성될 수 있다. 직류-직류변환기(123)의 상부 출력은 다이오드(124)의(+)극과 연결 되고, (-)극은 레귤레이터(125)에 연결될 수 있다. 상기 레귤레이터(125)의 출력에는 노이즈바이패스용콘덴서(126)와 리플제거용콘덴서(127)가 연결될 수 있다. 직류-직류변환기(123)의 상부 리플제거용콘덴서(127)의 양단 출력은 단락보호회로(130)에 직렬로 연결될 수 있다. 상기 단락보호회로(130)는 저항(131,132)과, 릴레이단자(135) 및 여자코일(133)을 포함할 수 있다. 상기 저항은 제1저항(131)과 상기 제1저항(131)보다 상당히 큰 값을 가진 제2저항(132)을 가질 수 있으며, 상기 제1저항(131)과 제2저항(132)은 서로 병렬 연결될 수 있다. 상기 릴레이단자(135)는 제1저항(131)의 출력측에 직렬로 연결되고, 상기 여자코일(133)은 제2저항(132)의 출력측에 직렬로 연결되며, 상기 여자코일(133)의 입력 및 출력 단자 사이에는 다이오드(134)가 개재될 수 있다. 상기 릴레이단자(135)는 상기 여자코일(133)에 전류가 흐르지 않을 경우에만 통신모뎀(500)에 연결되는 단자에 접속할 수 있다. 도 4 및 도 5는 도 3의 회로도에서 통신모뎀이 정상적으로 연결된 상태 및 전기적 쇼트 상태에서의 동작을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 동작전원(+12V로 가정함)과 그라운드(+12V-GND로 가정함)에 정상적으로 통신모뎀(500)이 연결된 경우에는 상기 통신 모뎀(500)에 공급되는 동작전류는 거의 제1저항(131)을 통해 흐를 수 있다. 이때, 제2저항(132)으로도 동작전류가 흐르기는 하지만, 제2저항(132)이 제1저항(131)보다 상당히 큰 값을 가지고 있으므로, 제2저항(132)으로 흐르는 동작전류의 양이 적어 여자코일(133)을 구동할 수 없기 때문에 통신모뎀(500)으로는 동작전류가 흐를 수 없다. 이와 같이 정상적으로 통신모뎀(500)이 연결된 경우, 도면에서 점선으로 나타낸 경로로 릴레이 접속(접점)을 통해 통신모뎀(500)에 동작전류를 공급할 수 있다. 도 5를 참조하면, 동작전원과 그라운드가 전기적인 쇼트가 일어난 상태에서 통신모뎀(500)에 연결된 경우에는 전력량계로부터 급격한 전류 유출이 발생하고, 여자코일(133)을 구동시키기에 충분한 전류가 제2저항(132)을 통하여 흐를 수 있다. 즉, 도면에서 점선과 같이 여자전류(+11V 정도)가 흐를 수 있는데, 상기 여자전류는 동작전원을 만족하는 값에 이르지 못해 통신모뎀(500)의 구동을 일으킬 수 없다. 상기 여자코일(133)에 전류가 흐르면, 릴레이 접속을 방해하여 도면에서 접점은 3번 및 6번 단자를 기준으로 2번에서 4번으로, 7번에서 6번으로 절환되어 동작 전원의 공급을 차단하게 된다. 따라서, 통신모뎀(500)에 직류전압을 공급하는 단자인 동작전원과 그라운드 사이에 전기적인 쇼트의 발생 시, 통신모뎀(500)으로의 직류전압 공급을 차단하여 종래에 발생하던 내부 회로의 파손이나 소손 등을 방지할 수 있다.

도 1은 종래 전력량계를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계를 나타낸 블럭도.

도 3은 도 2의 전력량계를 나타낸 회로도

도 4 및 도 5는 도 3의 전원 회로부를 상세히 나타낸 도면.

Claims

전원측으로부터 공급받은 교류전압을 직류전압으로 변환하여, 각 회로부 및 외부에서 원격 검침을 위한 통신모뎀에 동작전원으로서 상기 직류전압을 공급하는 전원회로부; 상기 전원측으로부터 공급 받은 전압 및 전류를 전압신호 및 전류신호로 변환한 후, 상기 신호로 순시전압과, 순시전류와, 주파수와, 전류/전압의 위상각 및 순시전류를 계산하여 출력하는 전력신호변환부; 및 상기 전력신호변환부에서 출력된 신호를 카운트하여 사용전력량을 누적하는 디지털회로부;를 포함하되,

상기 전원회로부는 상기 통신모뎀의 동작전원과 그라운드 사이에 전기적인 단락이 발생하였을 때 상기 통신모뎀으로의 전원공급을 자동으로 차단할 수 있도록 제1저항 및 상기 제1저항보다 큰 값의 제2저항이 병렬로 연결된 단락보호회로를 구비하고 있어 상기 통신모뎀의 동작전원과 그라운드 사이가 정상적으로 연결된 경우, 상기 제1저항에 연결된 릴레이단자와 통신모뎀과 연결되는 단자의 접속에 의하여 상기 통신모뎀에 동작전원을 정상공급하고, 상기 통신모뎀의 동작전원과 그라운드 사이에 단락 발생 시, 상기 제2저항에 연결된 여자코일에 동작전류가 흐름과 동시에 상기 릴레이단자의 접속을 차단하여 상기 통신 모뎀으로의 동작전원공급을 방지하는 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
제1항에 있어서, 상기 전원회로부는: 상기 전원측에서 공급된 교류전압을 직류전압으로 전환하고, 평활시킨 후, 스위칭 기법에 의하여 상기 통신모뎀용 직류전압 및 상기 각 회로부용 직류전압으로 구분하는 서브전원 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
제2항에 있어서, 상기 서브전원회로는 스위칭모드파워서플라이(SMPS) 방식으로 구동하는 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
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제1항에 있어서, 상기 릴레이단자는 상기 여자코일에 상기 동작전류가 흐르지 않을 경우 접속하는 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
제1항에 있어서, 상기 여자코일의 입력 및 출력 단자 사이에는 다이오드가 마련된 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
제1항에 있어서, 상기 동작 전원은 (+)전압인 것을 특징으로 하는 단락방지 기능 구비 전자식 전력량계.
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