KR20170112578A - 전압계측 오차 보상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계통에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 데이터로 변환하는 전압계측오차 보상장치에 있어서, 전압계측 오차 보상장치는 측정된 전압을 판단부로 전달하는 입력부 및 측정된 전압의 측정주파수 및 전압의 크기를 검출하는 판단부를 포함할 수 있다.
판단부는 측정된 계통의 정격주파수가 상이하면, 측정주파수와 정격주파수의 차이에 해당하는 보상값을 전압의 크기에 적용하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

전압계측 오차 보상장치{Voltage Measurement Error Compensation Device}
본 발명은 전압계측 오차 보상장치{Voltage Measurement Error Compensation Device}에 관한 것으로, 특히, 전력계통의 전압을 계측하는 디지털 보호 계전기에 관한 것이다.
전력계통은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템일 수 있다.
디지털 보호 계전기는, 과전류, 단락사고, 지락사고 등 선로의 각종 사고로부터 계통을 보호하는 장치이다.
디지털 보호 계전기는 디지털 보호 계전기를 개발함에 있어서 성능시험(EMC나 EMI테스트)을 수행하는 경우, 외부 왜란이 발생 했을 시, 디지털 보호 계전기로 입력되는 실제 전원을 통해 전기량을 관찰하기 위해 전력계통과 직접 연결하여 측정하였다.
즉, 디지털 보호 계전기는 디지털 보호 계전기 안의 전원단자 중 모니터링을 하고 싶은 부분을 전선으로 연결하여 EMC시험을 하기 위한 챔버(Chamber) 밖으로 상기 전선을 끌어온 다음, 전파를 인가하면서 외부에서 전원의 전기량을 오실로그래프 등을 이용하여 측정하였다.
디지털 보호 계전기의 개발 과정에서의 성능시험(EMC, EMI)은 기기가 외부로부터 노이즈에 대한 내성시험을 말하는 것으로서, 이러한 내성시험은 기기에 연결된 많은 도체들과 밀접한 관련이 있다.
또한, 디지털 보호 계전기는 전원에서부터 외부로 길게 도선을 연결하여 시험하는 경우, 노이즈가 인가됨으로써 정확한 측정이 어려운 문제점이 있으며, 또한, 노이즈가 인가된 기기와 연결된 단자에서의 전원 측정을 통해 얻은 데이터는 신뢰성이 떨어지게 될 수 있다.
디지털 보호 계전기는 주파수 보호 요소가 주파수 비교를 하기 이전에 전압의 유효범위를 확인하기 위해 계통의 전압으로부터 이산퓨리에 변환을 통하여 기본파 전압 성분을 추출하여 기본파 전압의 크기를 사용하였으나, 이렇게 될 경우, 디지털 보호 계전기는 이산퓨리에 변환을 위해 미리 정해진 샘플링 간격(60Hz, 1주기 64샘플)으로 인해 주파수가 변함에 따라 이산퓨리에 변환으로부터 구해지는 전압의 크기가 정상적으로 구해지지 않는 문제가 발생할 수 있다.
디지털 보호 계전기는 60Hz 계통의 기본 주파수 성분으로 이산퓨리에 변환을 실시하게 되면, 디지털 보호 계전기는 입력이 58Hz인 계통 주파수 입력에 대해서는 오차가 발생하여 이를 그대로 사용할 경우 설정된 전기량과 입력된 전기량을 비교할 경우 요소의 정밀의 동작치 오차를 적용할 경우 정동작과 오동작을 반복할 수 있게 되고 이러한 동작을 방지하기 위해 주파수 요소는 큰 동작치 오차를 가지게 될 수 있다.
본 발명은 계통의 주파수 변동에 따른 전압의 계측 오차를 최소화 하는 전압계측 오차 보상장치 및 그의 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 계통에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 데이터로 변환하는 전압계측오차 보상장치에 있어서, 전압계측 오차 보상장치는 상기 측정된 전압을 판단부로 전달하는 입력부; 및 상기 측정된 전압의 측정주파수 및 전압의 크기를 검출하는 판단부를 포함할 수 있다.
상기 판단부는 상기 측정된 상기 계통의 정격주파수가 상이하면, 상기 측정주파수와 상기 정격주파수의 차이에 해당하는 보상값을 상기 전압의 크기에 적용하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 판단부는 영점 검출부와 이산퓨리에 변환부를 더 포함할 수 있다.
상기 영점 검출부는 영점검출방식으로 상기 아날로그 데이터에서 상기 측정된 전압의 측정주파수를 검출할 수 있다.
상기 이산퓨리에 변환부는 상기 디지털 데이터를 이산퓨리에 변환하여 상기 측정된 전압의 크기를 검출할 수 있다.
상기 판단부는 코사인 필터를 포함하는 노이즈 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 판단부는 상기 영점 검출부에서 상기 측정된 전압의 상기 측정주파수를 상기 노이즈 제어부의 상기 코사인 필터를 통해 기준단위로 변환시킬 수 있다.
상기 판단부는 상기 기준단위로 변환된 상기 측정주파수에 상기 보상값을 적용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
전압계측 오차 보상장치는 아날로그 데이터를 디지털 데이터 변환하는 DSP를 더 포함할 수 있다.
상기 판단부는 상기 DSP를 통해 상기 측정된 전압을 상기 아날로그 데이터에서 상기 디지털 데이터로 변환할 수 있다.
상기 판단부는 상기 보상값이 적용된 전압의 크기와 상기 전력계측 오차 보상장치의 설정전압을 비교하여 상기 보상값이 적용된 전압의 크기가 크면 상기 전력계측 오차 보상장치의 설정주파수와 상기 측정주파수를 비교할 수 있다.
상기 판단부는 상기 측정주파수가 상기 설정주파수보다 크면 상기 계통을 고장으로 판단할 수 있다.
상기 판단부는 출력부를 더 포함하며, 상기 출력부는 상기 계통이 고장으로 판단되면, 상기 계통이 고장임을 알리는 알림신호와 상기 계통과 전력기기를 분리하는 스위치로 분리신호 중 적어도 어느 하나를 출력할 수 있다.
본 발명은 측정주파수와 정격주파수가 상이하면 보상부를 통해 보상값을 전압의 크기에 적용할 수 있어, 전압계측 오차 보상장치가 계통의 전압을 정밀하게 계측할 수 있어 안정성을 높일 수 있다.
또한, 판단부는 보상값이 적용된 전압의 크기와 설정전압의 비교를 통해 계통의 보호의 정밀도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전압계측 오차 보상장치를 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 전압계측 오차 보상장치의 판단부를 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보상부의 보상값을 그래프로 도식한 도면일 수 있다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 판단부가 전압의 크기를 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 전압계측 오차 보상방법을 설명하기 위한 도면일 수 있다.
이하, 본 발명과 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 도면의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 도면의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 도면의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 도면의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전압계측 오차 보상장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 전압계측 오차 보상장치를 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 1을 참고하면, 전압계측 오차 보상장치는 디지털 보호계전기 일 수 있으며, 디지털 보호 계전기는 전력계통의 전력선에 연결될 수 있으며, 전력선에 설치되는 차단기 등의 보호계전요소, 기타 외부 접점으로 제어신호를 출력할 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 보호 계전기 또는 디지털 보호 계전기 일 수 있으며, 보호계전기는 전기회로에 단락이나 맴돌이 전류 등의 이상 상태가 발생하였을 경우, 이상 상태가 발생한 부분을 회로에서 분리시키는 명령 기능을 갖춘 장치일 수 있다.
디지털 보호 계전기는 계통의 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 보호 계전기 내부에 포함되어 있는 DSP(Digital Signal Process)를 통해서 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 계통의 사고를 판단할 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 계통의 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 전압계측 오차 보상장치(10) 내부에 포함되어 있는 DSP(Digital Signal Process)를 통해서 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 계통의 사고를 판단할 수 있다.
DSP(Digital Signal Process)는 디지털 신호를 기계장치가 빠르게 처리할 수 있도록 하는 회로일 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(12), 판단부(14) 및 출력부(16)를 포함할 수 있다.
입력부(12)는 다수의 센서들로부터 검출된 전력계통 또는 전력기기의 전류, 전압, 온도 신호 등을 처리할 수 있으며, 상기 센서의 예로는 변압기(potential transformer)가 송ㆍ배전선에 설치되어 전력계통 또는 전력기기의 전압값을 검출하고, 변류기(current transformer)가 설치되어 전력계통 또는 전력기기의 전류값을 검출할 수 있다. 또한, 검출된 전압 및 전류는 아날로그 신호로서, 입력부(12)를 통해 전압계측 오차 보상장치(10)에 제공될 수 있다.
입력부(12)는 PT(Potential Transformer), CT(Current Transforme)로부터 전력계통의 전압과 전압의 크기를 입력 받을 수 있으며, 상세하게는 전력계통의 전압과 전압의 크기를 아날로그 신호로 입력 받을 수 있다.
입력부(12)는 전력기기를 통해 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다.
전력기기가 측정한 전압은 실시간으로 검출되는 계통의 전압일 수 있다.
PT(Potential Transformer)는 교류 전압계의 측정 범위를 확대할 수 있으며, 또한, 고압 회로와 계기와의 절연을 위해 사용하는 변압기로, 배율은 권선비와 같을 수 있고, 상용 주파수로 사용하는 계기용 변압기(PT)의 정격 2차 접압은 110(V)일 수 있다.
CT(Current Transforme)는 교류 전력계의 측정 범위를 확대하기 위해 사용되는 측정용 또는 제어용 변압기일 수 있으며, 고전압의 전류를 저전압의 전류로 변성하는 경우에 사용될 수 있다.
판단부(14)는 전압계측 오차 보상장치(10)의 전반적인 제어 및 연산을 위한 중앙처리장치(Central Processing Unit)를 포함할 수 있으며, 판단부(14)는 상기 중앙처리장치에서 아날로그 입력 또는 디지털 입력의 연산 알고리즘을 바탕으로 보호 및 계전 동작에 필요한 각종 연산을 수행하고 연산 결과에 따른 제어신호를 출력할 수 있다.
판단부(14)는 계통에서 측정된 전압의 주파수 계측, 전압의 크기를 이산퓨리에 변환을 통해 원하는 주파수 대역의 전압의 크기를 검출할 수 있다.
판단부(14)는 입력부(12)를 통해 전력기기가 측정한 전압의 주파수 계측할 수 있으며, 측정한 전압의 주파수는 측정주파수 일 수 있다. 또한, 판단부(14)는 이산퓨리에 변환을 통해 특정 시점에서 측정주파수의 전압의 크기를 검출할 수 있다.
판단부(14)는 측정주파수 계측을 통해 주파수에 손실이 있을 시, 측정된 전압의 크기를 보상할 수 있다.
판단부(14)는 입력부(12)에서 측정되는 측정주파수와 전압계측 오차 보상장치(10)에 입력되어 있는 정격주파수를 비교할 수 있으며, 비교 결과 입력부(12)에서 측정주파수와 정격주파수가 상이하면, 판단부(14)는 측정된 전압의 크기를 보상할 수 있다.
측정된 전압은 측정주파수에 해당하는 교류 전압일 수 있으며, 측정된 전압의 크기는 교류 전압의 크기일 수 있다.
측정된 전압은 전력기기가 계통의 전압을 실시간으로 검출하는 전압일 수 있으며, 측정주파수는 측정된 전압에서 검출되는 주파수 일 수 있다.
정격주파수는 계통 설계시 정해지는 주파수일 수 있으며, 예를 들어 우리나라는 60(Hz)에 해당할 수 있으며, 전압계측 오차 보상장치(10)는 설계시 정격주파수에 해당되게 설계될 수 있다.
이산퓨리에 변환(discrete Fourier transform,　DFT)은 이산적인 입력 신호에 대한　푸리에 변환으로, 디지털 신호 분석과 같은 분야에 사용될 수 있다.
이산퓨리에 변환(discrete Fourier transform,　DFT)은 역변환과 변환이 있을 수 있다.
예를 들어, N개의 이산적인　복소수 값　X0,X1,X2?,Xn-1들을 복소수 값　X0,X1,X2,?,Xn-1으로 변환하는 이산퓨리에 변환식은 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
또한, 역변환(inverse discrete Fourier transform,　IDFT)은 다음과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00002
판단부(14)는 측정주파수와 정격주파수를 비교하여 측정주파수와 정격주파수가 상이하면 측정된 전압의 크기에 보상값을 적용할 수 있다.
판단부(14)는 보상값이 적용된 전압과 설정전압을 비교할 수 있으며, 비교 결과 보상값이 적용된 전압이 설정전압보다 크면 측정주파수와 설정주파수를 비교할 수 있으며, 측정주파수와 설정주파수의 비교결과 측정주파수가 설정주파수보다 크면 출력부(16)를 통해서 외부로 계통의 고장을 알릴 수 있다.
설정주파수와 설정전압은 사용자가 원하는 입력치를 전압계측 오차 보상장치(10)에 설정한 값일 수 있다.
설정주파수와 설정전압은 계통으로부터 전력기기를 보호하기 위한 한계치일 수 있다.
출력부(16)는 전압계측 오차 보상장치(10) 내부의 연산 결과 또는 각종 외부신호에 의하여 이벤트가 발생하는 경우, 그에 대응되는 아날로그 또는 디지털 신호를 출력할 수 있다.
출력부(16)는 외부와 접점으로 연결되어 있으며, 판단부(14)에 의해 측정된 측정주파수가 설정주파수보다 큰 것으로 판단되면, 외부로 측정주파수가 설정주파수보다 큰 것을 알릴 수 있다.
또는, 출력부(16)는 외부와 무선으로 연결될 수 있으며, 판단부(14)에 의해 측정주파수가 설정주파수보다 큰 것으로 판단되면 외부로 측정주파수가 설정주파수보다 큰 것을 알릴 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시예인 전압계측 오차 보상장치의 판단부를 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도1 내지 도 2를 참고하면, 판단부(14)는 노이즈 제거부(42), 영점 검출부(44), 이산퓨리에 변환부(46), 보상부(48)를 포함할 수 있다.
판단부(14)는 입력부(12)로부터 전력기기에서 측정된 전압을 입력 받을 수 있다.
판단부(14)는 입력부(12)로부터 전력기기에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다.
노이즈 제거부(42)는 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 전압의 노이즈를 제거 할 수 있다.
전력기기로부터 측정된 전압은 아날로그 데이터로 전압계측 오차 보상장치(10)에 입력될 수 있으며, 노이즈 제거부(42)는 아날로그 데이터의 노이즈를 제거 할 수 있다.
노이즈 제거부(42)는 코사인 필터(Cosine Filter)를 포함하며, 코사인 필터(Cosine Filter)를 통해 측정된 전압의 노이즈를 제거 할 수 있다.
노이즈 제거부(42)는 코사인 필터(Cosine Filter)를 포함하며, 코사인 필터(Cosine Filter)를 통해 아날로그 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다.
영점 검출부(44)는 전력기기를 통해 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 측정된 전압의 주파수를 계측 할 수 있으며, 측정된 전압의 주파수는 측정주파수 일 수 있다. 또한, 영점 검출부(44)는 현재 계통의 정격주파수를 확인할 수 있다.
영점 검출부(44)는 아날로그 데이터를 통해서 측정주파수를 검출할 수 있으며, 측정주파수는 영점 검출 방식(Error Detecting System)을 통해 검출될 수 있다.
판단부(14)는 영점 검출부(44)에서 측정된 전압의 측정주파수를 노이즈 제거부(42)의 코사인 필터(Cosine Filter)를 통해 1(Hz)단위로 변화시킬 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10))는 영점 검출부(44)를 통해 주파수가 정격 주파수 이하로 떨어지는 것을 방지할 수 있어 부하가 좋은 품질의 전압을 공급 받도록 할 수 있다.
영점 검출 방식(Error Detecting System)은 데이터의 오류 유무만을 검출하는 오류 제어 방식일 수 있으며, 즉, 영점 검출방식은 중앙 처리 장치(CPU) 내부 또는 데이터 전송에서 오류를 검출하는데 사용할 수 있다.
영점 검출부(44)는 영점 검출 방식을 토해서 전력기기가 측정한 전압의 측정주파수를 계산할 수 있다.
이산퓨리에 변환부(46)는 전력기기를 통해 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 측정된 전압의 크기를 계산할 수 있다.
전력기기는 전력계통에서 전압을 측정할 수 있으며, 전압계측 오차 보상장치(10)는 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있으며, 전압 계측 오차 보상장치(10)는 DSP(Digital Signal Process)를 통해서 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환할 수 있다.
이산퓨리에 변환부(46)는 디지털 데이터를 이산퓨리에 변환을 통해 측정된 전압에서 원하는 주파수 대역의 전압의 크기를 검출할 수 있다.
이산퓨리에 변환부(46)는 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 측정된 전압을 이산퓨리에 변환을 통해 원하는 주파수 대역의 전기량의 크기를 검출할 수 있다.
이산퓨리에 변환부(46)는 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 측정된 전압에 해당하는 디지털 데이터를 이산퓨리에 변환을 통해 원하는 주파수 대역의 전압의 크기를 검출할 수 있다.
이산퓨리에 변환식은 N개의 이산적인　복소수 값　x0,x1,x2?,xn-1들을 복소수 값　X0,X1,X2,?,Xn-1으로 정의될 수 있다.
Figure pat00003
N은 한 주기에 몇 샘플링 하는 것일 수 있으며, K는 샘플링의 번호일 수 있다.
보상부(48)는 영점 검출부(44)에서 검출된 측정주파수를 확인하여, 정격주파수와 상이하면, 이산퓨리에 변환부(46)에서 검출된 전압의 크기에 미리 정의되어 있는 보상 데이터인 보상값을 적용할 수 있다.
판단부(14)는 영점 검출부(44)에서 측정된 전압의 측정주파수를 노이즈 제거부(42)의 코사인 필터(Cosine Filter)를 통해 1(Hz)단위로 변화시킬 수 있으며, 판단부(14)는 1(Hz)단위로 변환된 측정주파수에 보상값을 적용할 수 있다.
이를 통해, 판단부(14)가 측정주파수를 1(Hz)단위로 변화할 수 있어, 1이라는 기대값을 통해 보상값을 쉽게 적용할 수 있다.
즉, 계통에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 데이터로 변환하는 전압계측 오차 보상장치(10)에 있어서, 전압계측 오차 보상장치(10)의 판단부(14)는 측정된 전압의 측정주파수가 전력계측 오차 보상장치(10)의 설정주파수보다 크면 계통을 고장으로 판단할 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)의 출력부(16)는 계통이 고장으로 판단되면, 계통이 고장임을 알리는 알림신호와 계통과 전력기기를 분리하는 스위치로 분리신호를 출력할 수 있다.
판단부(14)는 측정주파수와 계통의 정격주파수가 상이하면, 측정주파수에 해당하는 보상값을 상기 측정된 전압의 크기에 적용하는 보상부(48)를 포함할 수 있다.
판단부(14)는 영점 검출부(44)를 더 포함하며, 측정주파수는 영점 검출부(44)의 영점검출방식을 통해 아날로그 데이터에서 검출될 수 있다.
판단부(14)는 이산퓨리에 변환부(46)를 더 포함하며, 측정된 전압의 크기는 이산퓨리에 변환부(46)가 디지털 데이터를 이산퓨리 변환하여 검출할 수 있다.
판단부는 측정된 전압과 전력계측 오차 보상장치(10)의 설정전압을 비교하여 측정된 전압이 크고, 설정주파수와 측정주파수를 비교하여 측정주파수가 크면 계통을 고장으로 판단할 수 있다.
이를 통해, 전압계측 오차 보상장치(10)는 전압의 주파수를 계측하는 과정에서 생기는 오차만큼 전압의 크기에 보상값을 적용하여 전압 계측의 신뢰성을 높여주는 작용효과가 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예인 보상부의 보상값을 그래프로 도식한 도면일 수 있다.
도 3은 하기의 표를 그래프로 도식한 도면일 수 있으며, 도 1 내지 도 3을 참고하면, X축은 주파수 일 수 있으며, Y축은 보상값의 값일 수 있다.
이하에서는 하기의 표를 통해 미리 정의되어 있는 보상 데이터인 보상값을 설명할 수 있으며, 하기의 표의 보상값은 예시 일 수 있다.
HZ 보상값 HZ 보상값
40 1.5114070 61 0.9922593
41 1.4609553 62 0.9856788
42 1.4145107 63 0.9802216
43 1.3716988 64 0.9758755
44 1.3322214 65 0.9726209
45 1.2957879 66 0.9704387
46 1.2621717 67 0.9693337
47 1.2311628 68 0.9692836
48 1.2025579 69 0.9703107
49 1.1761750 70 0.9724118
50 1.1518941 71 0.9755997
51 1.1295748 72 0.9799011
52 1.1090524 73 0.9853139
53 1.0902814 74 0.9918995
54 1.0731133 75 0.9996693
55 1.574833 76 1.0087121
56 1.0433183 77 1.0189526
57 1.0305465 78 1.0305724
58 1.0191010 79 1.0435850
59 1.0089357 80 1.0580909
판단부(14)는 전압계측 오차 보상장치(10)로 입력되는 측정된 전압의 측정주파수가 정격주파수와 상이하면, 이산퓨리에 변환부(46)에서 검출한 전압의 크기에 보상값을 적용할 수 있다.
예를 들어, 전압계측 오차 보상장치(10)에 입력되어 있는 정격주파수는 60(Hz)일 수 있으며, 전압계측 오차 보상장치(10)에서 측정된 전압의 측정주파수가 40(Hz)이면, 이산퓨리에 변환부(46)에서 검출한 전압의 크기에 보상값인 1.5114070를 적용할 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 전력기기를 통해 검출되는 측정된 전압의 측정주파수가 40(Hz)이면, 이산퓨리에 변환부(46)에서 검출한 전압의 크기에 보상값인 1.5114070를 곱셈을 적용할 수 있다.
즉, 판단부(14)는 영점 검출부(44)를 통해서 현재 시점의 측정주파수를 알 수 있으며, 정격주파수와 측정주파수를 비교하여 상이하면, 보상부(48)의 보상값을 이산퓨리에 변환부(46)에서 검출한 측정된 전압의 크기에 적용하여 주파수의 오차만큼의 크기를 보상할 수 있다.
이를 통해 전압계측 오차 보상장치(10)는 측정된 전압의 크기에 보상값을 적용할 수 있어 원하는 시점에서의 전압 계측의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 4은 본 발명의 일 실시예인 판단부가 전압의 크기를 보상하는 방법을 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참고하면, 판단부(14)는 노이즈 제거부(42), 영점 검출부(44), 이산퓨리에 변환부(46)및 보상부(48)를 포함할 수 있다.
판단부(16)는 입력부(10)로부터 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다(S1).
측정된 전압은 전력기기를 통해 전력계통에서 측정된 전압일 수 있다.
판단부(16)의 노이즈 제거부(42)는 입력부(10)를 통해 입력되는 아날로그 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다(S3).
판단부(16)의 영점 검출부(44)는 입력부(10)를 통해 입력되는 아날로그 데이터를 통해 측정주파수를 계측할 수 있다(S5).
판단부(16)의 영점 검출부(44)는 아날로그 데이터의 측정주파수를 영점검출 방식을 통해서 계측할 수 있다.
영점 검출부(44)는 입력부(10)를 통해 전력기기에서 검출되는 측정된 전압의 아날로그 데이터의 주파수를 영점검출 방식을 통해서 계측할 수 있다.
판단부(14)는 전압계측 오차 보상장치(10)의 내부에 포함하고 있는 DSP(Digital Signal Process)를 통해서 전력계통의 측정된 전압에 대한 아날로그 데이터를 측정된 전압에 대한 디지털 신호로 변환할 수 있다(S7).
이산퓨리에 변환부(46)는 디지털 신호를 이산퓨리에 변환을 통해서 특정 지점의 주파수 대역의 전압의 크기를 검출 할 수 있다.
이산퓨리에 변환부(46)는 전력계통의 측정된 전압에 대한 디지털 신호를 이산퓨리에 변환을 통해서 특정 시간의 주파수 대역의 전압의 크기를 검출 할 수 있다.
보상부(48)는 영점 검출부(44)가 측정된 전압에서 검출한 측정주파수를 확인하여 설정주파수와 상이하면(S9), 측정주파수에 해당하는 보상값을 측정된 전압의 크기에 적용할 수 있다(S11).
도 5은 본 발명의 일 실시예인 전압계측 오차 보상방법을 설명하기 위한 도면일 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(12)와 판단부(14)와 출력부(16)를 포함할 수 있다
전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(10)를 통해 전력기기가 전력계통에서 측정한 전압을 입력 받을 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(10)를 통해 전력기기가 측정한 전력계통의 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(10)를 통해 전력기기인 PT(Potential Transformer)와 CT(Current Transforme)가 전력계통에서 측정한 전압을 입력 받을 수 있다.
전압계측 오차 보상장치(10)는 입력부(10)를 통해 전력기기인 PT(Potential Transformer)와 CT(Current Transforme)가 전력계통에서 측정한 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다.
하기의 설명에서 S1 내지 S11의 설명은 도 4의 설명과 동일 할 수 있다.
판단부(14)는 입력부(10)를 통해 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받을 수 있다(S1).
판단부(16)의 노이즈 제거부(42)는 입력부(10)를 통해 입력되는 아날로그 데이터의 노이즈를 제거할 수 있다(S3).
판단부(16)의 영점 검출부(44)는 입력부(10)를 통해 입력되는 아날로그 데이터를 통해 측정주파수를 계측할 수 있다(S5).
전압계측 오차 보상장치(10)는 내부에 포함하고 있는 DSP(Digital Signal Process)를 통해서 전력계통의 측정된 전압에 대한 아날로그 데이터를 측정된 전압에 대한 디지털 신호로 변환할 수 있다(S7).
보상부(48)는 영점 검출부(44)가 측정된 전압에서 검출한 측정주파수를 확인하여 정격주파수와 상이하면(S9), 측정주파수 해당하는 보상값을 측정된 전압의 크기에 적용할 수 있다(S11).
전압계측 오차 보상장치(10)의 판단부(14)는 측정된 전압의 크기에 보상값이 적용된 이후에, 측정된 전압과 설정전압을 비교하여(S12) 측정된 전압이 크면 측정주파수와 설정주파수를 비교할 수 있으며(S13), 측정주파수가 설정주파수보다 크면 외부로 전력계통의 오류를 알리는 신호를 출력할 수 있다(S14).
즉, 계통에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 데이터로 변환하는 전압계측 오차 보상방법에 있어서, 전압계측 오차 보상방법은 아날로그 데이터에서 영점검출방식을 통해 측정된 전압의 측정주파수를 검출하는 영점 검출단계와 디지털 데이터를 이산퓨리에 변환을 통해 측정된 전압의 크기를 검출하는 이산퓨리에 변환단계 및 측정주파수와 계통의 정격주파수를 비교하여 상이하면, 측정주파수에 해당하는 보상값을 측정된 전압의 크기에 적용하는 보상단계를 포함할 수 있다.
전압계측 오차 보상방법은 측정된 전압과 전압계측 오차 보상장치에 설정되어 있는 설정 전압을 비교하는 판단 단계를 더 포함할 수 있다.
판단 단계는 설정 전압보다 크면, 측정주파수와 전압계측 오차 보상장치에 설정되어 있는 설정주파수를 비교할 수 있다.
전압계측 오차 보상방법은 측정주파수가 설정주파수보다 크면, 계통이 고장임을 알리는 알림신호와 계통과 전력기기를 분리하는 분리신호를 출력하는 출력단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
상기와 같이 기재된 실시예들은 설명된 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10; 전압계측 오차 보상장치, 12; 입력부,
14; 판단부, 16; 출력부,
42; 노이즈 제거부, 44; 영점 검출부,
46; 이산퓨리에 변환부, 48; 보상부,

Claims (7)

  1. 계통에서 측정된 전압을 아날로그 데이터로 입력 받아 디지털 데이터로 변환하는 전압계측오차 보상장치에 있어서,
    상기 측정된 전압을 판단부로 전달하는 입력부; 및
    상기 측정된 전압의 측정주파수 및 전압의 크기를 검출하는 판단부를 포함하고,
    상기 판단부는
    상기 측정된 상기 계통의 정격주파수가 상이하면, 상기 측정주파수와 상기 정격주파수의 차이에 해당하는 보상값을 상기 전압의 크기에 적용하는 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    전압계측 오차 보상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부는
    영점 검출부와 이산퓨리에 변환부를 더 포함하며,
    상기 영점 검출부는
    영점검출방식으로 상기 아날로그 데이터에서 상기 측정된 전압의 측정주파수를 검출하며,
    상기 이산퓨리에 변환부는
    상기 디지털 데이터를 이산퓨리에 변환하여 상기 측정된 전압의 크기를 검출하는
    전압계측 오차 보상장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 판단부는
    코사인 필터를 포함하는 노이즈 제어부를 더 포함하며,
    상기 판단부는
    상기 영점 검출부에서 상기 측정된 전압의 상기 측정주파수를 상기 노이즈 제어부의 상기 코사인 필터를 통해 기준단위로 변환시키며,
    상기 판단부는
    상기 기준단위로 변환된 상기 측정주파수에 상기 보상값을 적용하는 것을 특징으로 하는
    전압계측 오차 보상장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    아날로그 데이터를 디지털 데이터 변환하는 DSP를 더 포함하며,
    상기 판단부는
    상기 DSP를 통해 상기 측정된 전압을 상기 아날로그 데이터에서 상기 디지털 데이터로 변환하는
    전압계측 오차 보상장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부는
    상기 보상값이 적용된 전압의 크기와 상기 전력계측 오차 보상장치의 설정전압을 비교하여 상기 보상값이 적용된 전압의 크기가 크면 상기 전력계측 오차 보상장치의 설정주파수와 상기 측정주파수를 비교하는
    전압계측 오차 보상장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 판단부는
    상기 측정주파수가 상기 설정주파수보다 크면 상기 계통을 고장으로 판단하는
    전압계측 오차 보상장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 판단부는 출력부를 더 포함하며,
    상기 출력부는
    상기 계통이 고장으로 판단되면, 상기 계통이 고장임을 알리는 알림신호와 상기 계통과 전력기기를 분리하는 스위치로 분리신호 중 적어도 어느 하나를 출력하는
    전압계측 오차 보상장치.
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