KR20080014295A - Evaluation device of burden for current transformer using current transformer comparator and precise shunt resistor and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 외부 부담(Zb)이 있을 때 전류변성기의 등가회로도,1 is an equivalent circuit diagram of a current transformer when there is an external burden (Z b ),
도 2는 정밀 션트저항(Z)이 전류변성기 2차측 양단에 연결되어 있을 때, 전류 변성기의 등가회로도, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of a current transformer when the precision shunt resistor Z is connected to both ends of the secondary side of the current transformer.
도 3은 전류변성기 비교기를 이용한 부담측정 장치의 구성도,3 is a configuration diagram of a burden measuring device using a current transformer comparator;
도 4는 본 발명에 따른 전류변성기에서 정밀 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 비오차를 측정한 결과의 그래프,Figure 4 is a graph of the results of measuring the error of the current transformer according to the change in the precision shunt resistance value in the current transformer according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 전류변성기에서 정밀 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 위상각 오차를 측정한 결과의 그래프,5 is a graph of the results of measuring the phase angle error of the current transformer according to the change in the precision shunt resistance value in the current transformer according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 대전류발생수단,10: large current generating means,
12 : 표준 전류변성기,12: standard current transformer,
14 : 피측정 전류변성기,14: current transformer to be measured,
16 : 정밀 션트저항(Z),16: precision shunt resistance (Z),
18 : 전류변성기용 부담(Zb),18: burden for the current transformer (Z b ),
20 : 전류비교기.20: current comparator.
본 발명은 전류 변성기의 부담 평가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류변성기 비교기와 정밀 션트저항을 이용한 전류변성기용 부담의 평가장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for evaluating the burden of a current transformer, and more particularly, to an apparatus and method for evaluating the burden for a current transformer using a current transformer comparator and a precision shunt resistor.
일반적으로, 수 kA 이상의 대전류는 직접 측정 하는 것이 불가능하여 전류변성기(current transformer)를 이용하여 저전류로 분류시켜 측정한다. 측정한 저전류로부터 대전류의 크기와 위상을 얻기 위해서는 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 알아야 한다. 피측정 전류변성기의 비오차와 위상각 오차의 측정은 비오차 및 위상각 오차를 무시할 수 있는(오차가 0.01 % 이내) 표준 전류변성기를 기준으로 전류 변성기 비교기를 이용하여 피측정 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 측정한다. In general, large currents of several kA or more cannot be directly measured, and are classified into low currents using a current transformer. In order to obtain the magnitude and phase of the large current from the measured low current, the error and phase angle error of the current transformer must be known. The measurement of the non-error and phase-angle error of the current transformer under measurement is based on a standard current transformer that can ignore the non-error and phase-angle error (within 0.01% error). Measure the phase angle error with.
그런데 전류변성기의 비오차와 위상각 오차는 KS 규격에 의해 전류변성기의 2차측에 부담을 직렬로 연결한 상태로 측정되며, 전류변성기의 오차는 부담값과 역률에 따라 달라진다. 따라서 부담값과 역률의 정확한 측정은 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차의 정밀측정을 위하여 매우 중요하다. However, the error and phase angle error of the current transformer are measured with the load connected in series to the secondary side of the current transformer according to the KS standard, and the error of the current transformer depends on the burden value and the power factor. Therefore, accurate measurement of burden value and power factor is very important for precise measurement of non-error and phase angle error of current transformer.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 피측정 전류변성기의 2차측에 연결되는 부담값과 역률을 전류변성기 비교기와 정밀 션트저항을 이용하여 측정할 수 있는 평가장치 및 평가방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object of the present invention is to provide a load value and a power factor connected to the secondary side of the current transformer to be measured by using a current transformer comparator and a precision shunt resistor. It is to provide an evaluation apparatus and an evaluation method which can be measured.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 일정한 전류를 출력하는 대전류발생수단(10);An object of the present invention as described above, the large current generating means for outputting a constant current (10);
대전류 발생수단(10)에 각각 직렬로 연결된 표준 전류변성기(12) 및 피측정 전류변성기(14);A standard
표준 전류변성기(12)의 2차측 전류와 피측정 전류변성기(14)의 2차측 전류를 비교하는 전류비교기(20);A
피측정 전류변성기(14)의 2차측에 직렬로 연결되는 부담(Zb, 18); 및A burden Z b , 18 connected in series to the secondary side of the
피측정 전류변성기(14)의 2차측에 병렬로 연결되는 정밀 션트저항(16); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전류변성기 비교기와 정밀 션트저항을 이용한 전류변성기용 부담의 평가장치에 의해 달성될 수 있다.A
그리고, 정밀 션트저항(16)은 200 Ω 내지 8 kΩ 사이의 범위에서 가변될 수 있는 것이 바람직하다.And, the
뿐만 아니라, 표준 전류변성기(12) 및 피측정 전류변성기(14)는 전류비가 동일한 것이 적합할 수 있다.In addition, it is suitable that the standard
또한, 정밀 션트저항(16)의 저항값 변경에 기초하여 피측정 전류변성기(14)의 부담의 저항값(Rb)을 산출하는 저항값 산출수단;Resistance value calculating means for calculating a resistance value R b of the burden on the
정밀 션트저항(16)의 저항값 변경에 기초하여 피측정 전류변성기(14)의 부담의 리액턴스값(Xb)을 산출하는 리액턴스값 산출수단;Reactance value calculating means for calculating a reactance value X b of the burden on the
산출된 저항값(Rb)과 리액턴스값(Xb)에 기초하여 부담값과 부담의 역률을 각각 산출하는 산출수단을 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.It is further preferable to further include calculating means for calculating the burden value and the power factor of the burden based on the calculated resistance value R b and the reactance value X b .
그리고, 산출수단은 다음의 식에 기초하여, And the calculating means is based on the following equation,
부담값과 부담의 역률을 산출하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable to calculate the burden value and the power factor of the burden.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로서, 일정한 전류를 출력하는 대전류발생수단(10), 대전류 발생수단(10)에 각각 직렬로 연결된 표준 전류변성기(12) 및 피측정 전류변성기(14), 표준 전류변성기(12)의 2차측 전류와 피측정 전류변성기(14)의 2차측 전류를 비교하는 전류비교기(20), 피측정 전류변성기(14) 의 2차측에 직렬로 연결되는 부담(Zb, 18); 및 피측정 전류변성기(14)의 2차측에 병렬로 연결되는 정밀 션트저항(16);으로 구성되는 전류변성기용 부담의 평가장치에 대해,The object of the present invention as described above, as another category, the standard
정밀 션트저항(16)의 저항값을 단계적으로 변경시키는 변경단계(S10);A change step of changing the resistance value of the
단계적으로 변경되는 정밀 션트저항(16)에 따른 피측정 전류변성기(14)의 부담의 저항값(Rb)과 리액턴스값(Xb)을 산출하는 산출단계(S20);A calculation step (S20) of calculating a resistance value (R b ) and a reactance value (X b ) of the burden of the
산출된 저항값(Rb)과 리액턴스값(Xb)에 기초하여 다음 식들로부터,From the following equations based on the calculated resistance value R b and reactance value X b ,
부담값과 부담의 역률을 산출하는 단계(S30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류변성기 비교기와 정밀 션트저항을 이용한 전류변성기용 부담의 평가방법에 의해 달성될 수 있다.Computing the burden value and the power factor of the burden (S30); can be achieved by the current transformer comparator and the evaluation method of the burden for the current transformer using a precision shunt resistor.
그리고, 산출단계(S20)는,And the calculating step (S20),
단계적으로 변경되는 정밀 션트저항(16)에 따른 피측정 전류변성기(14)의 비 오차와 위상각 오차를 산출하는 제 1 산출단계(S22);A first calculating step (S22) of calculating a ratio error and a phase angle error of the
정밀 션트저항(16)의 변경된 저항값 및 이에 대응하는 비오차로 이루어진 복수의 데이터 쌍으로부터 기울기를 산출하여 저항값(Rb)으로 하는 제 2 산출단계(S24);A second calculation step (S24) of calculating a slope from a plurality of data pairs composed of the changed resistance value of the
정밀 션트저항(16)의 변경된 저항값 및 이에 대응하는 위상각 오차로 이루어진 복수의 데이터 쌍으로부터 기울기를 산출하여 리액턴스값(Xb)으로 하는 제 3 산출단계(S26);를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.And a third calculation step (S26) of calculating a slope from a plurality of data pairs consisting of a changed resistance value of the
그리고, 부담(Zb, 18)을 제거하는 단계(S40);And step (S40) of removing the burden (Z b , 18);
정밀 션트저항(16)의 저항값을 단계적으로 변경시키는 변경단계(S42);A changing step (S42) of changing the resistance value of the
단계적으로 변경되는 정밀 션트저항(16)에 따른 순수 선저항값(r)과 순수 선리액턴스값(x)을 산출하는 산출단계(S44);A calculation step (S44) of calculating a pure wire resistance value r and pure pure reactance value x according to the
산출단계(S20)의 저항값(Rb)으로부터 선저항값(r)을 감산하여 순수 부담의 저항값을 산출하고, 리액턴스값(Xb)으로부터 순수 선리액턴스값(x)을 감산하여 순수 부담의 리액턴스값을 산출하는 단계(S46); 및The net resistance is calculated by subtracting the wire resistance value r from the resistance value R b of the calculating step S20, and the pure preactance value x is subtracted from the reactance value X b to obtain the pure load. Calculating a reactance value of S46; And
산출된 순수 부담의 저항값과 리액턴스값을 이용하여 산출단계(S30)로부터 부담값과 부담의 역률을 산출하는 단계(S48);를 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable to further include; calculating the power factor of the burden value and the burden from the calculation step (S30) using the calculated resistance value and reactance value of the pure burden.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments described in conjunction with the accompanying drawings.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments are shown.
본 발명은 우선 직류 교류 변환차이가 10-5 이하로 무시될 수 있는 정밀 션트저항을 피측정 전류변성기의 2 차측에 병렬로 연결하여 저항값의 변화에 대한 비오차와 위상각 오차의 변화율을 측정함으로써 전류변성기용 부담값과 역률을 얻는다. 그리고, 이러한 방법으로 얻은 측정값에 대한 불확도도 같이 평가하였다.The present invention first measures the rate of change of the non-error and phase angle error with respect to the change in resistance by connecting a parallel shunt resistor in parallel with the secondary side of the current transformer to be measured, in which a DC-to-AC conversion difference can be ignored below 10 -5 . As a result, the burden value and power factor for the current transformer are obtained. And the uncertainty about the measured value obtained by this method was also evaluated.
(부담의 정의)(Burden definition)
본 발명에서 부담이란 전류변성기의 2차측 단자 사이에 연결되는 부하로 정의하고, 전류계 및 전력량계 전류단자의 입력 임피던스가 부담으로 작용한다. 부담은 정격주파수 및 2차 정격전류의 조건에서 부하에서 소비되는 피상전력(VA)과 역률로 표시한다. 전류변성기의 2차측에 연결할 부하의 크기 및 KS 규격에 따라 시험할 수 있는 정격부담이 정해진다. 전류변성기용 부담은 표준용(0.1 ~ 0.2 급)의 경우는 2.5, 5, 15, 25 VA가 있으며, 일반계기용(0.5, 1.0, 3.0 급)의 경우에는 5, 10, 15, 25, 40, 100 VA가 있다. 전류변성기의 시험은 정격부담의 25 % 및 100 %에서 시험하되, 표준용 전류변성기는 역률 1에서, 일반계기용 전류변성기는 역률 0.8에서 시험한다. In the present invention, the burden is defined as a load connected between the secondary terminals of the current transformer, and the input impedance of the ammeter and the wattmeter current terminals acts as a burden. The burden is expressed in terms of apparent power (VA) and power factor consumed by the load under conditions of rated frequency and secondary rated current. The load rating to be tested depends on the size of the load to be connected to the secondary side of the current transformer and the KS standard. For current transformers, there are 2.5, 5, 15, and 25 VA for standard (grades 0.1 to 0.2) and 5, 10, 15, 25, 40, for general instruments (0.5, 1.0, 3.0). There is 100 VA. The test of the current transformer is carried out at 25% and 100% of the rated load, but the standard current transformer is tested at
역률이 1 이 아닌 일반계기용 전류변성기용 부담의 구체적인 구성으로는 저항(R)과 인덕터(L)가 직렬로 연결된 회로이다. 물론 역률이 1인 부담을 사용해야하는 표준용 전류변성기의 부담은 순수한 직류 저항만으로 만들어야 한다.As a specific configuration of the burden for the current transformer for general instruments other than the power factor of 1, a resistor (R) and an inductor (L) are connected in series. Of course, the burden of standard current transformers, which require the use of a power factor of 1, must be made of pure DC resistance alone.
(부담의 측정원리) (Measurement principle of burden)
도 1은 외부 부담(Zb)이 있을 때 전류변성기의 등가회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전류 변성기의 2차측에 대한 1차측의 전류비는 1차측에 대한 2차측의 권선수의 비이므로 [수학식 1]과 같다.1 is an equivalent circuit diagram of a current transformer when there is an external burden Z b . As shown in FIG. 1, the current ratio of the primary side to the secondary side of the current transformer is the ratio of the number of turns of the secondary side to the primary side, as shown in [Equation 1].
[수학식 1]에서 N1 과 N2는 각각 1차측 및 2차측 권선수이고, N은 전류변성기의 정격 권선비이다. In
외부 부담(Zb)이 있을 때의 전류 변성기의 2차측(Ib)에 대한 1차측(Ip) 전류벡터의 복소비는 [수학식 2]와 같이 쓸 수 있다.The complex ratio of the primary side (I p ) current vector to the secondary side (I b ) of the current transformer when there is an external burden (Z b ) can be written as Equation (2).
[수학식 2]의 각 인자들은 아래와 같다. Each factor in [Equation 2] is as follows.
αb = - Re((Z2 + Zb) / Zm ) : 외부부담 Zb가 있을 때의 전류 변성기의 비오차α b =-Re ((Z 2 + Z b ) / Z m ): Error of current transformer in case of external burden Z b
βb = - Im((Z2 + Zb) / Zm ) : 외부부담 Zb가 있을 때의 전류 변성기의 위상각 오차β b =-Im ((Z 2 + Z b ) / Z m ): Phase angle error of current transformer with external burden Z b
Z1 : 전류변성기의 1차 누설 임피던스Z 1 : Primary leakage impedance of current transformer
Z2 : 전류변성기의 2차 누설 임피던스Z 2 : Secondary leakage impedance of current transformer
Zm : 자화임피던스Zm: Magnetization impedance
Zb = Rb + jXb : 외부부담의 임피던스Z b = R b + j X b : Impedance of external burden
그 다음, 도 2는 정밀 션트저항(Z)이 전류변성기 2차측 양단에 연결되어 있을 때, 전류 변성기의 등가회로도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전류변성기용 부담(Zb)의 측정을 위해 전류변성기 2차측 양단에 션트 정밀저항(Z)을 연결한다.2 is an equivalent circuit diagram of the current transformer when the precision shunt resistor Z is connected to both ends of the current transformer secondary side. As shown in FIG. 2, the shunt precision resistor Z is connected to both ends of the secondary side of the current transformer in order to measure the burden of the current transformer Z b .
도 2에서 전류변성기의 2차측에 흐르는 전류(I)는 Im 및 Iz, Ib의 합이고, a 와 b 및 c 와 d 에서 전압강하가 동일하므로 [수학식 3]과 같이 쓸 수 있다.In FIG. 2, the current I flowing to the secondary side of the current transformer is the sum of I m and I z , I b , and a Since b and c and d have the same voltage drop, it can be written as in [Equation 3].
[수학식 3a] ~ [수학식 3e]를 정리하여 계산하면 [수학식 4]와 같이 쓸 수 있다.[Equation 3a] ~ [Equation 3e] to summarize the calculation can be written as [Equation 4].
[수힉식 4] 및 [수학식 1, 2]를 이용하여 표준 정밀 션트저항이 있을때의 1차측과 2차측의 전류벡터의 복소비(Ip /Is)'는 [수학식 5]와 같이 쓸 수 있다.Using Equation 4 and
[수학식 5]에서 αb' 와 βb'는 각각 정밀 션트저항이 있을 때의 비오차와 위상각 오차이다. 표준 정밀 션트저항(Z)은 직류-교류 변환차이가 10-5 이하로 무시할 수 있는 저항을 사용하면 Z = R 이다. 따라서 정밀 션트저항이 있을 때의 비오차(αb' )와 위상각 오차(βb')는 [수학식 2]를 이용하여 각각 [수학식 6] 과 [수학식 7]과 같이 쓸 수 있다.In Equation 5, α b 'and β b ' are the error and phase angle error when there is precision shunt resistance, respectively. The standard precision shunt resistor (Z) is Z = R with a negligible resistor with a DC-to-AC conversion difference of 10 -5 or less. to be. Therefore, the error (α b ') and the phase angle error (β b ') when there is a precision shunt resistance can be written as shown in [Equation 6] and [Equation 7] using [Equation 2], respectively. .
또는or
또는or
[수학식 6]에서 정밀 션트저항이 있을 때와 없을 때의 비오차의 차이(αb' -αb )와 [수학식 7]에서 정밀 션트저항이 있을 때와 없을 때의 위상각 오차의 차이(βb'-βb)는 모두 정밀 션트저항값의 역수(1/R)에 비례한다. 따라서 [수학식 6]에 의해 정밀 션트저항의 역수(1/R)의 값을 변화시키면서 측정한 αb' -αb 값을 (1/R)의 1차 함수로 피팅하면 직선의 기울기가 부담의 저항성분(Rb)이 된다. 엄밀히 말하자면 여기서 구한 저항성분(Rb)은 부담에 연결되어 있는 측정케이블의 선저항(r)이 포함되어 있는 값, 즉 Rb + r 이다. 이와 유사하게 [수학식 7]에 의해 (1/R)의 값을 변화시키면서 측정한 βb'-βb 값을 (1/R)의 1차 함수로 피팅하면 직선의 기울기가 부담의 리액턴스 성분(Xb)이 된다. 엄밀히 말하자면 여기서 구한 리액턴스 성분(Xb)은 부담에 연결되어 있는 측정케이블의 리액턴스 성분(x)이 포함되어 있는 값, 즉 Xb + x 이다. 따라서 순수한 부담의 저항성분(Rb)과 리액턴스 성분(Xb)을 구하기 위해서는 측정케이블의 저항성분(r)과 리액턴스 성분(x)을 구하여 빼주어야 한다.Equation (6) shows the difference between the difference of the error with and without the precision shunt resistance (α b ' The difference between the phase angle error (β b '-β b ) with and without precision shunt resistance in -α b ) and [Equation 7] is proportional to the inverse of the precision shunt resistance value (1 / R). . Therefore, α b 'measured while changing the value of the inverse (1 / R) of the precision shunt resistance by [Equation 6]. When the -α b value is fitted as a linear function of (1 / R), the slope of the straight line becomes the burdensome resistance component (R b ). Strictly speaking, the resistance component (R b ) obtained here is the value that contains the line resistance (r) of the measuring cable connected to the load, that is, R b + r. Similarly, if the value of β b '-β b measured while changing the value of (1 / R) according to Equation 7 is fitted as the first-order function of (1 / R), the slope of the straight line is the burden reactance component. (X b ) Strictly speaking, the reactance component (X b ) obtained here is a value containing the reactance component (x) of the measuring cable connected to the burden, that is, X b + x. Therefore, in order to obtain the pure burden resistance component (R b ) and reactance component (X b ), the resistance component (r) and reactance component (x) of the measurement cable should be obtained and subtracted.
이렇게 얻어진 순수한 부담의 저항성분(Rb)과 리액턴스 성분(Xb)으로부터 부담값과 역률은 [수학식 8a] ~ [수학식 8d]에 의해 얻어진다.Thus, the burden value and the power factor are obtained from Equations 8a to 8d from the pure burden of the resistive component R b and the reactance component X b .
일반적으로 전류변성기의 2차측 전류는 5 A에서 부담을 측정하였으므로 [수학식 8]에서 5 A 를 대입한다.In general, the secondary side current of the current transformer is measured at 5 A, so substitute 5 A in [Equation 8].
(부담측정 시스템 구성)(Burden measurement system configuration)
도 3은 전류변성기 비교기를 이용한 부담측정 장치의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 대전류 발생수단(10)을 이용하여 전류비가 동일한 표준 전류변성기(12)와 피측정 전류변성기(14)의 1차측에 직렬로 동일한 전류를 공급한다. 두 전류변성기(12, 14)의 2차측 전류를 전류 비교기(20)를 이용하여 비교함으로써 피측정 전류변성기(14)의 비오차와 위상각 오차를 측정한다. 3 is a configuration diagram of a burden measuring apparatus using a current transformer comparator. As shown in Fig. 3, the large current generating means 10 supplies the same current in series to the primary side of the standard
여기서 표준 전류변성기(12)와 전류비교기(20)는 미국 놉(Knopp) 사의 제품으로 모델은 각각 P-5000 와 Knopp KVTs 이다. 사용한 피측정 전류변성기(14)는 일본 요코가와사의 모델 2261를 사용하였고, 1차측 전류가 100 A 이고, 2차측 전류는 5 A로 유지하면서 측정하였다. 도 3에서와 같이 부담(Zb)(18)을 측정하기 위해서 정밀 션트저항(Z)(16)이 피측정 전류변성기(14)의 2차측에 병렬로 연결되어 있다.Here, the standard
(부담 측정 결과)(Burden measurement result)
정밀 션트저항(16)을 200 Ω 내지 8 kΩ 사이의 범위에서 변화시키면서 피측정 전류변성기(14)의 비오차와 위상각 오차를 측정한다. 전류변성기용 부담값 10 VA, 역률 0.8, 60 Hz, 2차전류 5 A 에서의 비오차의 측정결과의 예를 각각 도 4에 나타내었다. While changing the
도 4는 본 발명에 따른 전류변성기에서 정밀 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 비오차를 측정한 결과의 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, y-축은 정밀 션트저항이 있을 때 및 없을 때의 비오차의 차이(αb' -αb )를 나타내고, x- 축은 정밀 션트저항값의 역수(1/R)를 나타낸다. 도 4에서 직선은 [수학식 6]에 따라 피팅한 결과를 나타내었는데 직선의 기울기는 0.4162 Ω 이고 괄호안은 피팅오차를 나타낸다. 직선의 기울기 0.4162 Ω은 전류변성기용 부담의 저항성분에 부담에 연결되는 측정케이블의 저항성분을 더한 값, 즉 Rb + r = 0.4162 Ω 임을 가리킨다.Figure 4 is a graph of the results of measuring the error of the current transformer according to the change in the precision shunt resistance value in the current transformer according to the present invention. As shown in Fig. 4, the y-axis shows the difference in error (α b 'with and without precision shunt resistance. -α b ), and the x-axis represents the inverse of the precision shunt resistance value (1 / R). In FIG. 4, the straight line shows the fitting result according to [Equation 6], wherein the slope of the straight line is 0.4162 Ω and the fitting error is shown in parentheses. The slope of the line 0.4162 Ω indicates that the resistance component of the burden for the current transformer plus the resistance component of the measuring cable connected to the burden, ie R b + r = 0.4162 Ω.
케이블의 선저항이 포함되지 않는 순수한 부담의 저항성분을 구하기 위하여 도 3에서 부담을 제거하고 측정케이블을 단락시켜 앞과 동일하게 정밀 션트저항을 바꾸어가면서 비오차의 변화를 측정하여 도 4와 같이 피팅하여 케이블의 선저항을 측정하였다. 피팅 결과 케이블의 선저항 r = 0.0396 Ω 이었다. 따라서 10 VA/PF = 0.8, 순수한 부담의 저항성분은 Rb = 0.4162 Ω - 0.0396 Ω = 0.3766 Ω이다.In order to find the resistance component of the pure burden not including the wire resistance of the cable, remove the burden from FIG. 3 and short-circuit the measurement cable to measure the change in the non-error while changing the precision shunt resistance as before. The wire resistance of the cable was measured. As a result of the fitting, the wire resistance r = 0.0396 kPa of the cable. Therefore, 10 VA / PF = 0.8, the pure burden resistance component is R b = 0.4162 Ω-0.0396 Ω = 0.3766 Ω.
앞과 유사하게 정밀 션트저항을 200 Ω에서 8 kΩ 사이의 범위에서 변화시키면서 피측정 전류변성기의 위상각 오차를 측정한다. 전류 변성기용 부담값 10 VA, 역률 0.8, 60 Hz, 2차전류 5 A 에서의 위상각 오차의 측정결과의 예를 각각 도 5에 나타내었다. Similarly, the phase angle error of the current transformer is measured while varying the precision shunt resistance in the range of 200 Ω to 8 kΩ. Examples of the measurement results of the phase angle error at a load value of 10 VA, a power factor of 0.8, 60 Hz, and a secondary current of 5 A for the current transformer are shown in FIG. 5, respectively.
도 5는 본 발명에 따른 전류변성기에서 정밀 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 위상각 오차를 측정한 결과의 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, y-축은 정밀 션트저항이 있을 때와 없을 때의 위상각 오차의 차이(βb'-βb)를 나타내고 x-축은 정밀 션트저항값의 역수(1/R)를 나타낸다. 도 5에서 직선은 [수학식 7]에 따라 피팅한 결과를 나타내었는데 직선의 기울기는 0.252 Ω 이고, 괄호안은 오 차를 나타낸다. 직선의 기울기 0.252 Ω은 전류변성기용 부담의 리액턴스 성분에 부담에 연결되는 측정 케이블의 리액턴스 성분을 더한 값(Xb + x = 0.252 Ω)을 나타낸다.5 is a graph of the results of measuring the phase angle error of the current transformer according to the change in the precision shunt resistance value in the current transformer according to the present invention. As shown in FIG. 5, the y-axis represents the difference (β b '-β b ) between phase angle errors with and without the precision shunt resistance, and the x-axis is the inverse of the precision shunt resistance value (1 / R). Indicates. In FIG. 5, the straight line shows the fitting result according to [Equation 7]. The slope of the straight line is 0.252 Ω, and the parenthesis shows an error. The slope of the straight line 0.252 Ω represents the sum of the reactance component of the burden for the current transformer plus the reactance component of the measurement cable connected to the burden (X b + x = 0.252 Ω).
케이블의 리액턴스 성분이 포함되지 않는 순수한 부담의 리액턴스 성분을 구하기 위하여 도 3에서 부담을 제거하고 측정케이블을 단락시켜 앞과 동일하게 정밀 션트저항을 바꾸어가면서 위상오차의 변화를 측정하여 도 5와 같이 피팅하여 케이블의 리액턴스 성분을 얻었다. 피팅 결과 케이블의 리액턴스 성분은 x = 0.004 Ω이었다. 따라서 10 VA/PF = 0.8, 순수한 부담의 리액턴스 성분은 도 5에서 구한 값 0.252 Ω 에서 x = 0.004 Ω을 빼어 Xb = 0.248 Ω을 얻었다.To obtain the purely charged reactance component that does not include the reactance component of the cable, remove the burden from FIG. 3 and short-circuit the measurement cable. To obtain the reactance component of the cable. As a result of the fitting, the reactance component of the cable was x = 0.004 Hz. Accordingly, the reactance component of 10 VA / PF = 0.8 and pure burden was obtained by subtracting x = 0.004 에서 from 0.252 Ω obtained in FIG. 5 to obtain X b = 0.248 Ω.
정밀 션트저항을 이용하여 구한 부담의 저항성분(Rb)과 리액턴스 성분(Xb)으로부터 전류변성기용 부담값과 역률은 [수학식 8]에 의해 구할 수 있다. 한편 2.5 VA/0.8 ∼ 40 VA/0.8 의 범위의 부담에서도 앞의 방법과 동일하게 부담의 저항성분(Rb)과 리액턴스 성분(Xb)을 구하였으며, [수학식 8]에 의해 부담값과 역률을 구하여 [표 1]에 정리하여 나타내었다.The burden value and power factor for the current transformer from the load resistance component (R b ) and reactance component (X b ) obtained using the precision shunt resistance can be obtained by Equation (8). On the other hand, in the burden in the range of 2.5 VA / 0.8 to 40 VA / 0.8, the resistance component (R b ) and the reactance component (X b ) of the burden were obtained in the same manner as the previous method. The power factor was calculated and shown in [Table 1].
(불확도 평가 및 유효성 검증)(Uncertainty assessment and validation)
전류변성기용 부담의 측정시 불확도 평가는 불확도 요인을 찾아 요인별 표준불확도(u1, u2, u3...,)와 자유도를 구하고, 이로부터 상대 합성 표준불확도와 유효 자유도를 구한다. 유효 자유도와 신뢰수준에 따른 포함인자를 찾아 상대 합성 표준불확도에 곱하면 상대 확장 불확도(U)가 된다. 여기서 포함인자는 2 이므로 상대 확장 불확도(U)는 [수학식 9]와 같이 표현된다.Uncertainty evaluation in the measurement of the current transformer burden finds the uncertainty factor, obtains the standard uncertainty (u 1 , u 2 , u 3 ...,) and the degrees of freedom for each factor, and obtains the relative synthesized standard uncertainty and the effective degree of freedom from it. Relative expansion uncertainty (U) is obtained by finding the inclusion factor according to the effective degrees of freedom and confidence level and multiplying it by the relative composite standard uncertainty. Since the inclusion factor is 2, the relative expansion uncertainty (U) is expressed as shown in [Equation 9].
본 발명에 따른 전류변성기 비교측정 장치를 이용하여 전류변성기용 부담을 측정할 때 부담값과 역률에 대한 불확도 요인을 정리하여 각각 [표 2] 와 [표 3]의 두번째 줄에 나타내었다. 각종 부담(2.5 VA ∼ 40 VA)에서의 부담값 및 역률에 대해 구한 상대 합성 표준불확도와 상대 확장 불확도를 각각 [표 2] 와 [표 3]의 마지막 두 줄에 나타내었다(단위 %). 부담값에 대한 상대 확장 불확도는 1.62 % ~ 1.83 % 정도이고, 역률에 대한 상대 확장 불확도는 1.68 % ∼ 2.02 % 의 범위에 있다. When measuring the burden for the current transformer using the current transformer comparison measuring apparatus according to the present invention, the uncertainty factors for the burden value and the power factor are summarized in the second row of [Table 2] and [Table 3], respectively. The relative composite standard uncertainties and relative expansion uncertainties obtained for the load values and power factor at various loads (2.5 VA to 40 VA) are shown in the last two lines of [Table 2] and [Table 3], respectively (unit%). Relative expansion uncertainty for burden values ranges from 1.62% to 1.83% and relative expansion uncertainty for power factor ranges from 1.68% to 2.02%.
한편 본 발명에 따른 평가장치 및 평가방법의 유효성을 검증하기 위해 전류변성기 비교기를 이용하여 측정한 전류변성기용 부담의 임피던스값과 디지털 멀티미터를 이용하여 직접 측정한 전류변성기용 부담의 임피던스값을 [표 3]에 서로 비교하였다. [표 3]의 마지막 열에 두 방법에서의 얻은 임피던스값에 대한 상대차이를 나타내었다. 여기서 상대차이는 아래와 같이 정의된다. Meanwhile, in order to verify the validity of the evaluation apparatus and the evaluation method according to the present invention, the impedance value of the current transformer burden measured using the current transformer comparator and the impedance value of the current transformer burden measured directly using a digital multimeter are measured. Table 3] was compared with each other. The last column of Table 3 shows the relative differences for the impedance values obtained for the two methods. Here, the relative difference is defined as
상대차이(%)=(멀티미터로 측정한 임피던스값 - 전류비교기로 측정한 임피던스값)/전류비교기로 측정한 임피던스값 ×100(%)Relative difference (%) = (impedance value measured by multimeter-impedance value measured by current comparator) / impedance value measured by current comparator × 100 (%)
[표 3]에서 알 수 있는 바와 같이, 상대차이(%)는 부담의 정격 2.5 VA/0.8 인 경우에 최대 2.7 % 이였고, 다른 정격부담에서는 1 % 정도였다. 이는 두 방법에 대한 불확도가 약 2 % 임을 나타내는 것으로, 상호 불확도내에서 두 측정값이 일치함을 검증할 수 있다.As can be seen from Table 3, the relative difference (%) was 2.7% at the maximum of 2.5 VA / 0.8 of the burden, and about 1% at the other burden. This indicates that the uncertainty for the two methods is about 2%, which allows us to verify that the two measurements agree within the mutual uncertainty.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 산업체의 전류변성기 비교기와 피측정 전류변성기에 연결되어 있는 부담을 분해하지 않고 직접 연결된 상태로 현장조건에 맞게 부담을 평가할 수 있는 장점이 있다.Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, there is an advantage that the burden can be evaluated according to the field conditions in the direct connection state without disassembling the load connected to the current transformer comparator and the current transformer to be measured. .
또한, 정밀 션트저항만을 사용하여 현장에서 수시로 부담을 평가할 수 있음은 물론 전류변성기 비교기의 평가가 가능하다는 특징이 있다.In addition, it is possible to evaluate the burden from time to time using only precision shunt resistor, as well as the current transformer comparator is characterized.
그리고, 전류변성기용 부담은 전압변성기용 부담과는 달리 부담의 임피던스가 0.1 Ω 정도로 작아 부담에 연결되는 측정케이블의 임피던스값을 고려해야 한다. 그런데 본 발명에서는 순수한 부담값은 물론 측정케이블의 임피던스값을 포함한 부담값을 알 수 있어서 측정케이블 자체 임피던스의 효과를 고려한 보정이 필요가 없다는 편리한 방법이다.In addition, the burden for the current transformer is different from the burden for the voltage transformer, so that the impedance of the burden is small as about 0.1 작아 and the impedance value of the measurement cable connected to the burden should be considered. However, in the present invention, since the burden value including the impedance value of the measurement cable as well as the pure burden value can be known, it is a convenient method that does not need correction considering the effect of the impedance of the measurement cable itself.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지 만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.Although the invention has been described in connection with the preferred embodiments mentioned above, it will be readily apparent to those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. And modifications all fall within the scope of the appended claims.
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