KR20190033250A - Apparatus for assuring accuracy of harmonic frequency power, Method thereof, and Computer readable storage medium having the same - Google Patents

Apparatus for assuring accuracy of harmonic frequency power, Method thereof, and Computer readable storage medium having the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a harmonic wave power calculation technique and, more specifically, to a harmonic wave power calculation accuracy assurance device capable of extending accuracy assurance of harmonic wave power (reactive power) calculation to a range of degrees, a method thereof, and a computer readable storage medium storing the method. According to the present invention, when a sampling rate for extracting a value of a voltage and a value of a current per unit time is assumed as the same, accurate harmonic wave power (particularly, harmonic and reactive), which has up to a harmonic wave degree of at least twice (or more), can be calculated. Therefore, the accuracy of a power factor and the accuracy of apparent power can be increased. The harmonic wave power calculation accuracy assurance device includes a fundamental wave removal filter, a harmonic wave selection filter, a fundamental wave identification module, a passing signal generation module, a first sample extraction module, a second sample extraction module, a first average power calculation module, a second average power calculation module, and a total power calculation module.

Description

고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체{Apparatus for assuring accuracy of harmonic frequency power, Method thereof, and Computer readable storage medium having the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a harmonic power accuracy assurance device, a method thereof, and a computer-readable storage medium storing the method.

본 발명은 고조파 전력 산출 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고조파 전력(무효전력) 산출의 정확도 보증을 차수범위로 확대할 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 대한 것이다.More particularly, the present invention relates to a harmonic power accuracy assurance device capable of expanding the accuracy of harmonic power (reactive power) calculation to a range of degrees, a method thereof, and a computer readable storage medium storing the method Capable storage medium.

일반적인 전력품질 측정 장치에서는 고조파 무효전력 산출을 위해 고조파 차수가 증가할수록 그 무효전력을 측정하기 위해 단위 시간당 샘플링수(Sampling Rate)를 증가 시켜야 하는 제약이 있다.In a general power quality measuring apparatus, there is a restriction that the sampling rate per unit time is increased in order to measure the reactive power as the harmonic order increases in order to calculate the harmonic reactive power.

또한, 고조파가 여러 부하의 수명을 단축시키고 계통을 불안하게 한다는 점은 여러 연구에서 이미 밝혀진 바이다. 특히 분산형 전원, 전기차 충전소, 인버터 사용고객 급증으로 고조파는 계통을 불안정하게 하는 요인으로 점점 그 관리중요성이 대두되고 있다.Several studies have already revealed that harmonics shorten the life of many loads and make the system unstable. Especially, as the distributed power supply, the electric car charging station, and the use of the inverter are rapidly increased, harmonics are becoming more and more important to control the instability of the system.

그러나 현재 고조파로 인한 유;무효 전력의 송전 및 역송 전력을 산출하는 기능은 전력량을 산출하는 기기에 높은 하드웨어 수준을 요구하므로 경제적으로 구현이 어렵다. 결국, 계통전체의 고조파가 급증하고 있으나 경제성을 고려하면 전력거래용 전력량계에서 그 양을 알 수 있도록 구현하는 것이 쉽지 않다.However, it is difficult to economically implement the function of calculating the transmission and reverse power of the reactive power due to the harmonic current because it requires high hardware level for the device for calculating the amount of power. In the end, the harmonics of the whole system are increasing rapidly, but considering the economical efficiency, it is not easy to realize the amount of the harmonics in the electric power meter for power trading.

기술적으로는 고조파로 인한 무효 전력량을 구할 때, 고조파 차수가 올라갈수록 전압 전류에 대한 단위 시간당 샘플링수가 반드시 정비례로 증가해야 하는 제약사항이 있다. 이는 무효전력을 구할 때는 전압과 전류간 90도 위상차에 해당하는 시각차를 두고 전압 전류값을 각각 샘플하여 연산해야 하기 때문이다.Technically, when the reactive power due to the harmonics is obtained, there is a restriction that the sampling number per unit time for the voltage current must be increased in direct proportion as the harmonic order increases. This is because when the reactive power is obtained, the voltage and current values must be sampled and calculated with a visual difference corresponding to a phase difference of 90 degrees between the voltage and the current.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 샘플링수가 증가해야 하는 제약의 이유는 위와 같이 n차(고차) 고조파가 될수록 전압 전류간 90도 위상차에 해당하는 시간차가 감소하므로 그 시간차를 구분하기 위하여 단위 시간당 샘플링을 해야 하는 숫자가 늘어나는 것이다. 이는 결국 하드웨어가 처리해야 될 샘플의 수가 증가하는 것을 의미하므로 큰 제약사항이 된다.Here, the reason why the number of samples is increased is that as the n-th order (higher order harmonic) becomes, the time difference corresponding to the phase difference of 90 degrees between the voltage and current decreases. Therefore, the number of sampling times per unit time increases in order to distinguish the time difference. This, in turn, means that the number of samples to be processed by the hardware increases, which is a big limitation.

또한, 전력 품질 측정을 위한 저성능 기기에서는 전압 전류간 위상차 개념이 반영되지 않은 THD(Total Harmonics Distortion) 기능은 있으나 고조파 전력발생량 확인기능은 없다. 이는 상기에서 언급하였듯 무효전력량을 직접 구하기 위해서는 위상차가 반영되어야 하므로 높은 샘플링 수준이 요구되어 이에 따라 높은 하드웨어 성능이 필요하기 때문이다.Also, in low-performance devices for power quality measurement, there is THD (Total Harmonics Distortion) function that does not reflect the concept of voltage-current phase difference, but there is no function to check the amount of harmonic power generation. As mentioned above, since the phase difference must be reflected in order to directly obtain the reactive power amount, a high sampling rate is required, which requires high hardware performance.

특히 전력품질 측정기능을 일부 포함하고 있는 저압 전자식 전력량계에서도 하드웨어 제약사항으로 인하여 고조파로 인한 유효전력과 무효전력의 발생/소비량(특히 무효)을 확인할 수 있는 기능이 부재하다. 다만, 위상개념을 반영하지 않지만 그에 따라서 산출 알고리즘이 비교적 간단한 THD 기능을 넣어 활용하고 있는 실정이다.In particular, the low-voltage electronic watt-hour meter, which includes a part of the power quality measurement function, does not have the function of confirming the generation / consumption (in particular, invalid) of the active power and the reactive power due to the harmonics due to hardware constraints. However, it does not reflect the phase concept, but the computational algorithm uses THD function which is relatively simple.

사실 고조파로 인한 유효전력을 산출하는 것은 알고리즘이 간단하고 종래기술에서 많이 제시되어 있다. 간략히 원리를 설명하면 원 신호에 대해서 기본파를 제거해주고(BPF, 밴드패스필터 1개 소요) 이후에 전압, 전류 신호를 동일시점에 샘플링만한 후 기간(기본파의 수십개Cycle)평균만 구하면 되기 때문이다.In fact, it is simple to calculate the effective power due to the harmonics, and many of them have been proposed in the prior art. The principle is briefly explained as follows: Since the fundamental wave is removed from the original signal (BPF, one band-pass filter is required) and then the voltage and current signals are sampled at the same point in time, only the average (dozens of cycles of fundamental waves) to be.

다만, 고조파로 인한 무효전력을 정확히 산출하고자 할 때는 전압과 전류간 90도 위상차가 나는, 즉 다른 시점에 샘플된 값을 곱해서 산출해야 하는데 고조파 차수별로 90도 위상차에 해당하는 시각의 차가 다르므로(기본파 대비 n고조파가 n배 더 시간이 짧음) 필터를 통하여 고조파 차수별로 전압, 전류 신호를 추출한 후 그 신호를 샘플링하여 연산하여야 한다. However, in order to accurately calculate the reactive power due to the harmonics, it is necessary to calculate the reactive power by multiplying the voltage and the current by a phase difference of 90 degrees, that is, a value sampled at another point in time. The harmonics of the fundamental wave are n times longer and the time is shorter). The voltage and current signals should be extracted for each harmonic order through a filter, and then the signal should be sampled and calculated.

여기서 특정 고조파 차수(주파수 대역)들 만을 필터하기 위하여서는 주파수 축과 시간 축을 전환해가며 연산하거나, 고조차 차수별로 관측하고자 하는 차수(Harmonic Order) 개수만큼의 하드웨어 필터를 설계하여야 하는데, 샘플링 개수까지 많아진다면 연산량이 급증하는 등의 제약조건이 발생하여 고조파로 인한In order to filter only specific harmonic orders (frequency bands), it is necessary to design a hardware filter by switching the frequency axis and the time axis or by the number of harmonic orders to be observed by each order. If there are more, there will be a constraint such as a surge in the amount of computation,

무효전력 총량을 구하기가 매우 어렵다.It is very difficult to obtain the total amount of reactive power.

따라서 위에서 언급하였듯 고조파에 대한 영향을 감시하기 위하여 THD(종합 고조파 왜형률, %)라는 기법을 많이 활용하고 있다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.Therefore, as mentioned above, THD (total harmonic distortion factor,%) technique is widely used to monitor the influence on harmonics. This can be expressed by the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

그러나 전기품질을 위해 THD만을 보게 된다면 고조파에 대한 계통영향을 완벽히 해석한다고 보기 어렵다. 그 이유는 THD 기법은 전압과 전류간의 위상개념이 누락되어있다는 것이다. However, if you only look at the THD for electrical quality, it is difficult to interpret the system effect on the harmonics perfectly. The reason is that the THD technique is missing the phase concept between voltage and current.

즉 THD만으로는 전압 전류 고조파가 각각 대충 기본파 대비 어느 정도 발생하고 있는지는 알 수 있으나(%) 위상개념이 없어서 고조파 전압 전류로 인해 고조파 유효전력이나 무효전력이 얼마나 소비 또는 공급되는지 알 수 없다.In other words, THD alone shows how much the voltage and current harmonics are generated relative to the fundamental wave (%). However, since there is no phase concept, it is not known how much harmonic active power or reactive power is consumed or supplied due to harmonic voltage current.

따라서 고조파들이 기본파(한국 60hz)에 기초하는 계통의 역률에 얼마나 영향을 끼치는지 알 수가 없다. 이에 따라, 고객이 얼마나 계통에 고조파 유/무효 전력을 공급하는지 반대급부로 전기판매사업자가 고객에게 얼마만큼의 고조파 유/무효 전력을 공급하는지 알 수 없다.It is not known how the harmonics affect the power factor of the system based on the fundamental wave (60 h in Korea). Accordingly, it is impossible to know how much harmonic current / reactive power is supplied to the customer by the electric sales company as to whether the customer supplies the harmonic current / reactive power to the system.

좀 더 상세히 일정한 크기를 가지는 각 차수 고조파의 전압, 전류간에 위상차가 없다면(정확히 일치한다면) 해당 계통에 대하여 고조파로 인하여 유효전력이 계통에서 더 소비될 것이다. 즉 고객관점에서 역률상승 효과가 있다.More precisely, if there is no phase difference between the voltages and currents of each order harmonic having a certain magnitude (exactly matched), the active power will be further consumed in the system due to harmonics for that system. In other words, it has a power factor increase effect from the customer's point of view.

한편, 상기와 실효값은 같으나 차수별로 고조파의 전압이 전류보다 90도 위상차가 더 빠르게 된다면 지상인 상태가 되므로 고조파로 인하여 무효전력이 계통에서 더 소비될 것이다. 즉 고객관점에서 역률저하 효과가 있다.On the other hand, if the harmonic voltage is higher by 90 degrees than the current, the reactive power will be consumed in the system due to the harmonics. In other words, there is an effect of lowering the power factor from the viewpoint of the customer.

즉, THD(%)는 같다고 하더라도 실제 고객/계통의 관점에서 받는 영향은 다를 수 있으므로 고조파로 인한 유효전력과 무효전력량을 계측하는 것이 계통의 관리 관점에서 매우 중요하다. In other words, even if the THD (%) is the same, the influence from the actual customer / system point of view may be different. Therefore, it is very important to measure the active power and the reactive power due to the harmonics from the viewpoint of system management.

따라서, 고조파로 인한 유/무효 전력량 (특히 무효전력량)을 정확히 산출할Therefore, it is possible to accurately calculate the amount of wired / reactive power (in particular, the amount of reactive power) due to harmonics

필요가 증가하고 있다.The need is increasing.

1. 한국공개특허번호 제10-2014-0013465호1. Korean Patent Publication No. 10-2014-0013465 2. 한국등록특허번호 제10-1207495호2. Korean Patent No. 10-1207495 3. 일본공개특허번호 제1995-198764호3. Japanese Laid-Open Patent No. 1995-198764

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 종래의 방법보다 최소 약 2배(혹은 그 이상) 높은 고조파 차수까지 정확한 고조파 전력(특히 고조파 무효)을 산출할 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problem according to the above background art, and it is an object of the present invention to provide a harmonic power accuracy which can calculate accurate harmonic power (in particular, harmonic ineffectiveness) up to a harmonic degree of at least about 2 times (or more) And a computer-readable storage medium storing the method.

또한, 본 발명은 동일한 시점(타이밍)에 샘플링을 하여도 되는 고조파들에 대해 동시에 무효전력을 구하여 연산량을 줄일 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하는데 다른 목적이 있다.The present invention also provides a harmonic power accuracy assurance device capable of simultaneously reducing the amount of computation by obtaining reactive power for harmonics that may be sampled at the same time (timing), a method thereof, and a computer readable storage medium storing the method There are other purposes to provide.

또한, 본 발명은 연산량을 위한 고성능의 하드웨어가 필요 없이도 상용화된 전기품질 계측기의 하드웨어수준에서 펌웨어(소프트웨어) 업데이트로 고조파 전력을 산출해내어 면밀한 계통관리를 가능케 할 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Further, the present invention provides a harmonic power accuracy assurance device capable of calculating harmonic power by firmware (software) update at a hardware level of a commercially available electric quality meter without requiring high-performance hardware for a calculation amount, thereby enabling careful system management. And a computer-readable storage medium storing the method.

또한, 본 발명은 고차 고조파에 대한 무효 전력량을 경제적으로 산출하기 위해 단위 시간당 샘플링수를 무조건적으로 증가시키지 않고도 그 양을 획득할 수 있는 알고리즘을 구현할 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.The present invention also provides a harmonic power accuracy assurance device capable of implementing an algorithm that can obtain the amount of energy without increasing the number of samples per unit time unconditionally in order to economically calculate the amount of reactive power for higher harmonics, It is another object to provide a computer-readable storage medium storing a method.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 최소 약 2배(혹은 그 이상) 높은 고조파 차수까지 정확한 고조파 전력(특히 고조파 무효)을 산출할 수 있는 고조파 전력 정확도 보증 장치를 제공한다.The present invention provides a harmonic power accuracy assurance device capable of calculating accurate harmonic power (in particular harmonic ineffectiveness) up to a high harmonic degree at least about two times (or more) in order to achieve the above-described problems.

상기 고조파 전력 정확도 보증 장치는,The harmonic power accuracy assurance apparatus includes:

입력모듈로부터 수신되는 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출하는 기본파 제거 필터;A fundamental wave removing filter for removing a fundamental wave from the original signal received from the input module to extract a plurality of harmonics;

상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정차수 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성하는 고조파 선택 필터;A harmonic selection filter that deletes or extracts harmonics equal to or higher than a predetermined reference among the plurality of harmonics to generate a first community harmonic composed of specific order harmonics below the reference;

상기 원신호에서 기본파를 식별하는 기본파 식별 모듈;A fundamental wave identification module for identifying a fundamental wave in the original signal;

상기 원신호에서 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하는 특정차수들로만 이루어진 제 2 군집 고조파를 생성하는 통과 신호 생성 모듈; A transit signal generation module for generating a second community harmonic composed of specific orders except for the fundamental wave and the first community harmonic in the original signal;

상기 1군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 및 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하는 제 1 샘플 추출 모듈; A first sample extraction module for generating a first community signal composed of a first plurality of voltage and current samples through sampling from the one community harmonic;

상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성하는 제 2 샘플 추출 모듈; A second sample extraction module for generating a second group signal comprising a second plurality of voltage samples and a second plurality of current samples through sampling from the second community harmonic;

상기 제 1 군집 신호를 바탕으로 제 1 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 1 평균전력산출 모듈;A first average power calculation module for calculating a first valid and an invalid average power based on the first cluster signal;

상기 제 2 군집 신호를 바탕으로 제 2 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 2 평균전력산출 모듈; 및A second average power calculation module for calculating a second valid and an invalid average power based on the second cluster signal; And

상기 제 1 유효 및 무효 평균전력 및 제 2 유효 및 무효 평균전력을 이용하여 총 전력 및 역률을 산출하는 총 전력 산출 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.And a total power calculation module calculating the total power and the power factor using the first valid and invalid average power and the second valid and invalid average power.

또한, 상기 고조파 전력 정확도 보증 장치는, 상기 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 3 군집 신호를 생성하는 제 3 샘플 추출 모듈; 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 피상 전력 및 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 유효 전력을 산출하는 제 3 평균전력산출 모듈; 및 상기 설정차 이상 피상 전력 및 설정차 이상 유효 전력을 이용하여 설정차 이상 총 전력 및 역률을 산출하는 특정 차수 이상 총 전력 산출 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.The harmonic power accuracy assurance apparatus may further include a second harmonic generator for generating a third harmonic of harmonics of a harmonics level higher than the reference by generating a third group signal composed of a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples, Extraction module; A third average power calculation module for calculating a set difference ideal power set by using the third cluster signal and a preset difference over a preset difference using the third cluster signal; And a specific order over total power calculating module for calculating a set total difference total power and a power factor using the set difference ideal apparent power and the set difference over active power.

또한, 상기 설정차 이상 피상 전력은 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS(Root Means Square)값 및 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS값의 곱인 것을 특징으로 할 수 있다.The set difference ideal power may be a product of a Root Means Square (RMS) value of a voltage sample of a third plurality and a RMS value of a voltage sample of a third plurality.

또한, 상기 설정차 이상 유효 전력은 제 3 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 3 다수의 전류 샘플의 곱을 평균한 값인 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the set-point abnormal power may be a value obtained by averaging the products of the third plurality of voltage samples and the third plurality of current samples at the same time.

또한, 상기 설정차 이상은 32차 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, it is preferable that the setting difference is 32 or more.

또한, 상기 무효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준

Figure pat00003
시간 지연되는 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준 미리 설정되는
Figure pat00004
의 일정각도 시간 지연되는 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the reactive power may be determined based on the voltage samples of the first plurality,
Figure pat00003
Averaging a product of each of the first plurality of time samples delayed and a second multiple of the voltage samples and the fundamental
Figure pat00004
And a value obtained by averaging each product of the second plurality of current samples delayed by a predetermined angle of time.

또한, 상기 일정 각도는 순차적으로 기본파 기준

Figure pat00005
로써 180도, 90도, 45도, 22.5도, 11.25도, 5.625도 등인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the predetermined angles are sequentially determined as a fundamental wave reference
Figure pat00005
180 degrees, 90 degrees, 45 degrees, 22.5 degrees, 11.25 degrees, 5.625 degrees, and the like.

또한, 상기 평균한 값은 -1로 인버팅되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the average value may be inverted to -1.

또한, 상기 유효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the effective power is calculated by averaging a product of each of the first plurality of current samples at the same time as the first plurality of voltage samples and a second plurality of current samples at the same time as the voltage samples of the second plurality And a value obtained by averaging the product of the two values.

또한, 상기 샘플링은 1 사이클에 64 샘플을 취득하기 위해서는 약 0.000262416sec 마다 시행되는 것을 특징으로 할 수 있다.The sampling may be performed every 0.000262416 seconds to acquire 64 samples in one cycle.

또한, 상기 제 1 군집 고조파는 1초(second)에 2n 횟수로 샘플링되었을 때 1+4n, 2+8n, 4+16n, 8+32n ...2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들과 3+4n, 6+8n, 12+16n, 24+32n ...3×2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들에 의해 생성되는 것을 특징으로 할 수 있다.Further, the first harmonic is crowded, when sampled at 2 n number of times per second (second) 1 + 4n, 2 + 8n, 4 + 16n, 8 + 32n ... 2 k-1 + (2 K + 1 × n + 1 , 2 + k + 1 , 2 + 2, k + 1, k + 1, K + 1 x n), where K is an integer of 1 , and is characterized in that it is generated by filters having a characteristic capable of filtering a harmonic order.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 기본파 제거 필터가 입력모듈로부터 수신되는 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출하는 단계; (b) 고조파 선택 필터가 상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정차수 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성하는 단계; (c) 기본파 식별 모듈이 상기 원신호에서 기본파를 식별하는 단계; (d) 통과 신호 생성 모듈이 상기 원신호에서 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하고 특정차수 고조파들로만 이루어진 제 2 군집 고조파를 생성하는 단계; (e) 제 1 샘플 추출 모듈이 상기 1군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 및 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하는 단계; (f) 제 2 샘플 추출 모듈이 상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성하는 단계; (g) 제 1 평균전력산출 모듈이 상기 제 1 군집 신호를 바탕으로 제 1 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 단계; (h) 제 2 평균전력산출 모듈이 상기 제 2 군집 신호를 바탕으로 제 2 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 단계; 및 (i) 총 전력 산출 모듈이 상기 제 1 유효 및 무효 평균전력 및 제 2 유효 및 무효 평균전력을 이용하여 총 전력 및 역률을 산출하는 단계;를 포함하여 이루어지는 고조파 전력 정확도 보증 방법을 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention provides a method of generating a fundamental wave, comprising: (a) extracting a plurality of harmonics by removing a fundamental wave from an original signal received from an input module; (b) generating a first community harmonic composed of specific order harmonics below the reference by removing or extracting harmonics of a predetermined reference among the plurality of harmonics; (c) the fundamental wave identification module identifies the fundamental wave in the original signal; (d) generating a second community harmonic composed of specific order harmonics except for the fundamental wave and the first community harmonic in the original signal; (e) a first sample extraction module generating a first population signal consisting of a first plurality of voltage and current samples through sampling from the one community harmonic; (f) generating a second cluster signal comprising a second plurality of voltage samples and a second plurality of current samples through sampling from the second cluster harmonic; (g) calculating a first valid and an invalid average power based on the first cluster signal; (h) a second average power calculation module calculating a second valid and invalid average power based on the second cluster signal; And (i) calculating a total power and a power factor using the first valid and invalid average power and the second valid and invalid average power, the total power calculation module being capable of providing a harmonic power accuracy guarantee method have.

또한, 상기 고조파 전력 정확도 보증 방법은, 상기 (b) 단계이후, 제 3 샘플 추출 모듈이 상기 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 3 군집 신호를 생성하는 단계; 제 3 평균전력산출 모듈이 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 피상 전력 및 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 유효 전력을 산출하는 제 3 평균전력산출 모듈; 및 특정 차수 이상 총 전력 산출 모듈이 상기 설정차 이상 피상 전력 및 설정차 이상 유효 전력을 이용하여 설정차 이상 총 전력 및 역률을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the method, the third sample extracting module extracts a third plurality of voltage samples and a third plurality of currents through sampling from a third community harmonic having harmonics above the reference, after the step (b) Generating a third cluster signal comprising a sample; A third average power calculation module for calculating a predetermined difference power or more and a predetermined difference or more effective power using the third cluster signal and a third average power calculation module using the third cluster signal; And calculating the total power and power factor over the set difference using the set power ideal power and the set power greater than the power difference set by the specific power total power calculation module.

또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, 고조파 전력 정확도 보증 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공할 수 있다.On the other hand, another embodiment of the present invention can provide a computer-readable storage medium storing a program code for implementing a harmonic power accuracy assurance method.

본 발명에 따르면, 단위시간당 전압 전류 값을 추출해내는, 샘플링율(Sampling Rate)이 동일하다고 가정하였을 때 종래의 방법보다 최소 약 2배(혹은 그 이상) 높은 고조파 차수까지 정확한 고조파 전력(특히 고조파 무효)을 산출할 수 있다. 이를 통하여 역률의 정확성 및 피상전력에 대한 정확성이 높아진다. According to the present invention, when it is assumed that the sampling rate for extracting the voltage and current value per unit time is the same, accurate harmonic power up to a harmonic degree of at least about 2 times (or more) ) Can be calculated. This improves the accuracy of the power factor and the accuracy of the apparent power.

부연하면, 기본파 및 고조파 영역에서 무효전력이 정확하고 낮은 연산수로도 산출되므로 저성능의 하드웨어로도 유/무효전력을 바탕으로 산출되는 피상전력을 정확하게 산출할 수 있다. 피상전력과 유효전력을 정확하게 산출하여야만 정확히 산출할 수 있는 역률에 대한 정확도도 높아진다.In addition, because reactive power is calculated with accurate and low computational power in the fundamental wave and harmonic range, it is possible to accurately calculate the apparent power based on the reactive power and the reactive power even with low performance hardware. Accurate calculation of apparent power and effective power also improves the accuracy of the power factor that can be accurately calculated.

고조파에 대해서도 더욱 정밀하게 계산하기 때문에 종래보다 더 고차 고조파에 까지 계량/계측 신뢰도가 높아지므로(약 2배) 면밀한 계통관리가 가능하다.Because the harmonics are calculated more precisely, the metering / measurement reliability up to the higher order harmonics is higher than the conventional one (about 2 times), and it is possible to manage the system more closely.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 전기 품질(전력량)을 측정하는 장치에 모두 적용될 수 있으며, 특히 전력량계 적용시에는 고조파 전력의 송/수전량을 경제적으로 판단할 수 있게 될 가능성이 높다는 점을 들 수 있다.Another advantage of the present invention is that it can be applied to all apparatuses for measuring electric quality (electric energy), and it is highly possible that the total amount of the harmonic power can be economically judged when the watt hour meter is applied have.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 고조파를 발생시키는 주체가 명확해지므로 고조파 발생 원인자에게 좀 더 고가의 요금을 적용하는 합리적인 요금제를 만들 수 있다는 점을 들 수 있다. 즉, 고조파 요금제 도입으로, 전체고객이(특히 발전사업자) 고조파 관리노력을 기울이게 하여 계통의 안정도가 향상된다. In addition, another effect of the present invention is that it is possible to make a reasonable charge that applies a more expensive charge to the cause of harmonic generation because the subject generating the harmonic becomes clear. In other words, with the adoption of harmonic pricing system, all customers (especially power generation companies) will make efforts to manage harmonics, which will improve the stability of the system.

부연하면, 고조파 전력을 많이 발생시키는 고객이 요금에 관련한 불이익을 받게 된다면 해당 고조파 발생 고객은 고조파 전력을 제한하는 노력을 기울일 것이고 이는 전체 계통의 안정도를 향상시키게 될 것이다. 연계하여 안정적 계통운영뿐만이 아니라 부하의 수명도 증가되는 선순환 효과를 기대할 수 있을 것이다.In addition, if customers who generate a lot of harmonic power are disadvantaged in terms of fees, the harmonics customers will try to limit the harmonic power, which will improve the stability of the whole system. It is possible to expect a virtuous cycle effect that not only stable system operation but also load life is increased.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 고차 고조파에 대한 무효 전력량을 경제적으로 산출하기 위해 단위 시간당 샘플링수를 무조건적으로 증가시키지 않고도 그 양을 획득할 수 있다는 점을 들 수 있다. 좀 더 쉽게 말하자면 동일한 물리적 성능으로도 종래보다 높은 고조파 차수까지 그 유/무효 전력 산출량을 보증할 수 있다.Further, as another effect of the present invention, in order to economically calculate the amount of reactive power for higher harmonics, the amount of the reactive power can be obtained without unconditionally increasing the number of samples per unit time. To put it more simply, the same physical performance can guarantee the yield of reactive power / reactive power up to a higher harmonic order than conventional.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파 전력 정확도 보증 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고조파 선택 필터(120)의 세부 구성 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제 1 샘플 추출 모듈(140-1)의 세부 구성 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 총전력 산출 모듈(160-1)의 세부 구성 블럭도이다.
도 5는 도 1에 도시된 특정 차수 이상 총전력 산출 모듈(160-3)의 세부 구성 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일시시예에 따른 고조파 전력의 정확도를 보증하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 보증 과정에 대해 실제 4kHz로 샘플링하여, 필터링하는 일예시이다.
1 is a structural block diagram of a harmonic power accuracy assurance apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed block diagram of the harmonic selective filter 120 shown in FIG.
3 is a detailed block diagram of the first sample extraction module 140-1 shown in FIG.
4 is a detailed block diagram of the total power calculation module 160-1 shown in FIG.
FIG. 5 is a detailed block diagram of the specific-order over-total power calculation module 160-3 shown in FIG.
6 is a flowchart illustrating a process of ensuring the accuracy of the harmonic power according to the temporary example of the present invention.
FIGS. 7 to 9 are examples of sampling and filtering the actual guarantee process shown in FIG. 6 at 4 kHz.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 고조파 전력 정확도 보증 장치, 이의 방법, 그리고 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 상세하게 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

본 발명의 일실시예에서는 고차 고조파가 될수록 무효전력을 구하기 위한In one embodiment of the present invention, the higher harmonics are used to obtain the reactive power

전압샘플링 시점과 전류 샘플링 시점의 시간차가 짧아져야 한다는The time difference between the voltage sampling time and the current sampling time must be shortened.

기본제약을 최대한 회피하는 것이다.It is to avoid the basic constraint as much as possible.

또한, 본 발명의 일실시예에서는 샘플링 시점을 동일하게 해도 되는 한 개이상의 고조파 차수들은 동시에 무효전력을 구하여 연산의 수를 줄이는 것이다.Also, in one embodiment of the present invention, one or more harmonic orders that may be sampled at the same time may be calculated simultaneously to reduce the number of calculations.

또한, 이미 무효전력을 구한 고조파 차수들은 원신호에서 순차적으로 계속 배제(삭제)하는 방법을 택하여 무효전력을 구하는데 있어 연산의 수를 줄이는 것을 목표로 하는 것이다. Also, it is aimed to reduce the number of calculations in order to obtain the reactive power by selecting the method of continuously excluding the harmonic orders obtained from the reactive power sequentially from the original signal.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파 전력 정확도 보증 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 원신호를 수신하는 입력 모듈(110), 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출하는 기본파 제거 필터(120), 상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정차수 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성하는 고조파 선택 필터(120), 상기 원신호에서 기본파를 식별하는 기본파 식별 모듈(170), 상기 원신호에서 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하는 제 2 군집 고조파를 생성하는 통과 신호 생성 모듈(180), 상기 1군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 및 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하는 제 1 샘플 추출 모듈(140-1), 상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성하는 제 2 샘플 추출 모듈(140-2), 상기 제 1 군집 신호를 바탕으로 제 1 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 1 평균전력산출 모듈(150-1), 상기 제 2 군집 신호를 바탕으로 제 2 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 2 평균전력산출 모듈(150-2), 상기 제 1 유효 및 무효 평균전력 및 제 2 유효 및 무효 평균전력을 이용하여 총 전력 및 역률을 산출할 수 있는 총 전력 산출 모듈(160-1) 등을 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram of a harmonic power accuracy assurance apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an input module 110 for receiving an original signal, a fundamental wave removing filter 120 for removing a fundamental wave from a circular signal to extract a plurality of harmonics, A harmonic selective filter (120) for generating a first community harmonic composed of specific order harmonics below the reference, a fundamental wave identification module (170) for identifying a fundamental wave in the original signal, And a second signal generating module 180 for generating a second community harmonics except for the first community harmonics, a second community noise generating module 180 for generating a first community signal including a first plurality of voltage and current samples through sampling from the first community harmonics, 1 sample extraction module (140-1), a second cluster neuron consisting of a second plurality of voltage samples and a second plurality of current samples through sampling from the second community harmonic A first average power calculation module 150-1 for calculating a first effective and an ineffective average power based on the first cluster signal, A second average power calculation module 150-2 for calculating a second effective and an invalid average power based on the first and second effective and ineffective average powers, The total power calculation module 160-1, and the like.

또한, 제 1 평균전력산출 모듈(150-1)은 제 1 다수의 전압 샘플, 제 1 다수의 전류 샘플, 제 2 다수의 전압 샘플, 제 2 다수의 전류 샘플들을 이용하여 평균값들을 산출하는 기능을 수행한다. 즉, 전압 샘플(값)과 기본파 기준

Figure pat00006
시간 지연된 전류 샘플(값)의 곱을 평균한 값이다.The first average power calculation module 150-1 also has a function of calculating average values using the first plurality of voltage samples, the first plurality of current samples, the second plurality of voltage samples, and the second plurality of current samples . That is, the voltage sample (value)
Figure pat00006
Time delayed current samples (values).

부연하면, 상기 무효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준

Figure pat00007
시간 지연되는 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준
Figure pat00008
시간 지연되는 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합이 된다.In other words, the reactive power is determined by the voltage samples of the first plurality and the fundamental wave criterion
Figure pat00007
Averaging a product of each of the first plurality of current samples delayed and a second plurality of voltage samples,
Figure pat00008
The sum of the products of the respective products of the second plurality of current samples delayed by time.

즉, 총전력 산출 모듈(160-1)은 제 1 평균전력산출 모듈(150-1)에 산출되는 각각의 무효 전력의 평균값을 합하여 최종 무효 전력을 산출한다. That is, the total power calculation module 160-1 calculates the final reactive power by summing the average values of the respective reactive power calculated in the first average power calculation module 150-1.

또한, 상기 유효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합이 된다.Also, the effective power is calculated by averaging a product of each of the first plurality of current samples at the same time as the first plurality of voltage samples and a second plurality of current samples at the same time as the voltage samples of the second plurality And the average of the products of the two products.

즉, 총전력 산출 모듈(160-1)은 제 1 평균전력산출 모듈(150-1)에 산출되는 각각의 유효 전력의 평균값을 합하여 최종 유효 전력을 산출한다. That is, the total power calculation module 160-1 calculates the final effective power by summing the average values of the respective active powers calculated in the first average power calculation module 150-1.

물론, 도 1에서는 이해의 편의를 위해 제 1 및 제 2 평균전력산출 모듈(150-1,150-2)과 총전력 산출 모듈(160-1)을 분리하여 도시하고 있으나, 하나의 모듈로 구성하는 것도 가능하다. 즉 총전력 산출 모듈(160-1)에 제 1 평균전력산출 모듈(150-1) 및/또는 제 2 평균전력산출 모듈(150-2)이 통합되어 구성될 수 있다.Although the first and second average power calculation modules 150-1 and 150-2 and the total power calculation module 160-1 are shown separately in FIG. 1 for the sake of understanding, It is possible. That is, the first power calculation module 150-1 and / or the second average power calculation module 150-2 may be integrated into the total power calculation module 160-1.

물론, 이와 함께, 고조파 전력 정확도 보증 장치(100)는 상기 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 3 군집 신호를 생성하는 제 3 샘플 추출 모듈(140-3), 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 피상 전력 및 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 유효 전력을 산출하는 제 3 평균 산출 모듈(150-3), 상기 설정차 이상 피상 전력 및 설정차 이상 유효 전력을 이용하여 설정차 이상 총 전력 및 역률을 산출하는 특정 차수 이상 총 전력 산출 모듈(160-3) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다. Of course, the harmonic power accuracy assurance apparatus 100 generates a third cluster signal composed of a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples through sampling from a third cluster harmonic of harmonics above the reference A third sample extracting module 140-3 for calculating a third difference value between the first difference signal and the third difference signal, Module 150-3, a specific order over total power calculation module 160-3 that calculates the total power and power factor over the set difference using the set difference ideal power and the set difference or more effective power, and the like .

이때, 설정 이상 피상 전력은 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS(Root Means Square)값 및 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS값의 곱인 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the set abnormal power is a product of a root mean square (RMS) value of a voltage sample of a third plurality and a RMS value of a voltage sample of a third plurality.

또한, 상기 설정 이상 유효 전력은 제 3 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 3 다수의 전류 샘플의 곱을 평균한 값인 것을 특징으로 할 수 있다.The set abnormal power may be a value obtained by averaging the products of the third plurality of voltage samples and the third plurality of current samples at the same time.

이때, 상기 설정차 이상은 32차 이상이 될 수 있다. At this time, the setting difference may be 32 or more.

도 2는 도 1에 도시된 고조파 선택 필터(120)의 세부 구성 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 고조파 선택 필터(120)는 최대 고조파 관측 범위 이상의 고조파를 삭제하는 고조파 삭제 필터(210), 최대 고조파 관측 범위 이상의 고조파를 추출하는 고조파 추출 필터(220) 등을 포함하여 구성된다. 따라서, 고조파 삭제 필터(210)는 최대 고조파 관측 범위 이하의 고조파를 통과시킨다. 2 is a detailed block diagram of the harmonic selective filter 120 shown in FIG. Referring to FIG. 2, the harmonic selective filter 120 includes a harmonic erasure filter 210 for eliminating harmonics over a maximum harmonic observation range, a harmonic extraction filter 220 for extracting harmonics over a maximum harmonic observation range, and the like . Therefore, the harmonic erasure filter 210 passes harmonics below the maximum harmonic observation range.

도 3은 도 1에 도시된 제 1 샘플 추출 모듈(140-1)의 세부 구성 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 제 1 샘플 추출 모듈(140-1)은 군집 고조파로부터 특정 전압들만을 통과시켜 군집 전압을 생성하기 위한 군집 전압 통과 필터 블럭(310-1), 샘플링을 통해 군집 전압으로부터 전압 샘플을 생성하는 전압 샘플링 모듈(320-1), 군집 고조파로부터 특정 전류들만을 통과시켜 군집 전류를 생성하기 위한 군집 전류 통과 필터 블럭(310-2), 샘플링을 통해 군집 전류으로부터 전류 샘플을 생성하는 전류 샘플링 모듈(320-1) 등을 포함하여 구성될 수 있다.3 is a detailed block diagram of the first sample extraction module 140-1 shown in FIG. Referring to FIG. 3, the first sample extracting module 140-1 includes a cluster voltage pass filter block 310-1 for passing only specific voltages from the cluster harmonics to generate a cluster voltage, A population sampling module 320-1 for generating samples, a cluster current passing filter block 310-2 for generating a cluster current by passing only specific currents from the cluster harmonics, and a current sample from the cluster current through sampling A current sampling module 320-1, and the like.

샘플은 임의의 신호에 대해 임의의 시점에 그 부호와 크기를 취득하는 것을 의미한다. A sample means to obtain its sign and magnitude at an arbitrary point in time for an arbitrary signal.

군집 전압 통과 필터 블럭(310-1) 및 군집 전류 통과 필터 블럭(310-2)은 1Cycle에 2n으로 샘플되었을 때 1+4n, 2+8n, 4+16n, 8+32n ...2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들과 3+4n, 6+8n, 12+16n, 24+32n ...3×2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들로 구성될 수 있다.2 + 8n, 4 + 16n, 8 + 32n ... 2k when sampled at 2n in a cycle, the cluster voltage transit filter block 310-1 and the cluster current transit filter block 310-2, -1 + (2 K + 1 × n), the filter having a property that can filter out the harmonic order of the integer and where K≥1 3 + 4n, 6 + 8n, 12 + 16n, 24 + 32n ... 3 × 2 k-1 + (2 K + 1 × n), where K is an integer of 1 .

물론 필터는 Cycle당 샘플수의 변경에 따라 그 설계가 적정히 조정될 수 있다.The filter, of course, can be tailored to suit the design as the number of samples per cycle changes.

본 발명의 일실시예에서는 동일한 샘플링 Rate로도 약 2배 높은 고조파 차수까지 전력을 산출하는 것이 가능하다. 이해를 돕기 위해 60hz 주파수 환경에서 1Cycle당 64 샘플수를 취득한다는 의미는 아래와 같이 약 0.000262416.. sec 마다 샘플링을 시행한다는 것이다.In one embodiment of the present invention, it is possible to calculate the power up to about two times higher harmonic order even at the same sampling rate. For the sake of understanding, the meaning of acquiring 64 samples per cycle in a 60-hz frequency environment means that sampling is performed every 0.000262416 sec.

1/60Hz ×1/64sample = 0.000262416...sec이므로, 1 사이클에 64sample을 취득하기 위해서는 약 0.000262416sec마다 샘플링(신호 취득)을 해야 한다는 의미이다.1 / 60Hz x 1/64 sample = 0.000262416 ... sec, it means that sampling (signal acquisition) should be performed every about 0.000262416sec to acquire 64sample in one cycle.

한편, 4kHz Sampling Rate 성능을 가지는 연산기는 1/4khz = 0.00025 sec 이므로 가장 빠르게 샘플링을 시행한다면 0.00025 sec마다 데이터를 취득할 수 있는 것이다. 이는 약 0.000262416 sec보다 더 샘플링 간격이 빠르다는 이야기이므로 1cycle 에 64 sample 또는 그 이상을 무리 없이 획득할 수 있다.On the other hand, a computing unit having a 4 kHz sampling rate capability is 1/4 khz = 0.00025 sec. Therefore, if sampling is performed fastest, data can be acquired every 0.00025 sec. This means that the sampling interval is faster than about 0.000262416 sec, so you can acquire 64 samples or more in a cycle without difficulty.

다만, 4kHz 분해능으로 17고조파의 무효전력을 구할 수 없는 이유는 17 고조파의 90도 상차의 시각이 1/60Hz × 90/360 × 1/17order = 0.000245...sec이고, 이 값은 4kHz 분해능의 최고 정밀한 간격인 0.00025 sec 보다 더 작은(빠른, 정밀한)값이므로 4kHz 분해능으로는 17차수에서 고조파로 인한 무효전력을 구할 수 없다.However, the reason why the ineffective power of 17 harmonics can not be obtained at the resolution of 4 kHz is that the time of 90 ° phase difference of 17 harmonics is 1 / 60Hz × 90/360 × 1/17 order = 0.000245 ... sec, (Fast, precise) value that is less than the highest precision interval of 0.00025 sec. Therefore, the reactive power due to harmonics in the 17th order can not be obtained with the 4 kHz resolution.

이 때문에 연쇄적으로 역률, 피상전력 등이 정확하게 나올 수 없다. 그러나 본 발명의 일실시예에서는 꼭 90도에서 샘플링하는 것이 아닌 (180n+90)도, (360n+90)도 등에서 샘플링한다는 것이다. 그 이유는 모든 신호는 SIN 함수와 COS 함수의 합으로 구현되는데 결국 주기함수로써 360도 차이나는 지점에서는 동일한 값이 반복하여 출현하기 때문이다. 물론, 180도 차이나는 신호는 인버팅(부호전환)을 수행할 수 있다.Because of this, power factor and apparent power can not be precisely shown in a chain. However, in one embodiment of the present invention, sampling is performed not only at 90 degrees but also at (180n + 90) degrees, (360n + 90) degrees, The reason is that all the signals are implemented as the sum of the SIN function and the COS function, so that the same value repeatedly appears at a point of 360 ° difference as a periodic function. Of course, a 180-degree-difference signal can perform inverting (transcoding).

17 고조파에 대해서 다시 구체적으로 설명해보면, 17 고조파 관점에서 정현파(sin,cos)의 1,530도(360X4+90도)에서의 값은 17고조파의 관점에서 90도의 값과 그 크기와 부호가 같으므로 굳이 17 고조파의 관점인 90도에서 샘플링을 하지 않고 17 고조파의 1,530도에서 샘플링을 하겠다는 것이다. 즉 전압, 전류간 굳이 90도의 위상차에 해당하는 시각차를 두고 전압전류 값을 취득하는 것이 아닌 1,530도(360n+90)의 위상차에 해당하는 시각차를 두고 전압 전류값을 취득하여 무효전력을 구한다는 개념이다. 17 Harmonics In detail, the value at 1,530 degrees (360X4 + 90 degrees) of the sinusoidal wave (sin, cos) from the 17 harmonic viewpoint is the same as the 90 degree value from the point of view of 17 harmonics. 17 is to sample at 1,530 degrees of 17 harmonics without sampling at 90 degrees which is a harmonic point of view. That is, the concept of obtaining the reactive power by acquiring the voltage current value at a visual difference corresponding to the phase difference of 1,530 degrees (360n + 90), rather than obtaining the voltage current value with a visual difference corresponding to the phase difference of 90 degrees between voltage and current to be.

17고조파의 1,530도에 해당하는 시각차는 1/60Hz × (90×17)/360 × 1/17order = 0.0041666...sec이고, 이 값은 4kHz Sampling Rate 성능을 가지는 연산기의 가장 빠른 샘플링 속도인 매 0.00025 sec 보다 더 크므로(느리므로) 무효전력 산출이 무리 없이 가능하다는 것이다. The visual difference corresponding to 1,530 degrees of harmonics is 1 / 60Hz × (90 × 17) / 360 × 1/17 order = 0.0041666 ... sec. This value is the fastest sampling rate of the arithmetic unit with 4 kHz sampling rate performance Is greater than 0.00025 sec (because it is slow), it is possible to calculate the reactive power without difficulty.

즉 일반적인 기술로서는 4kHz 샘플링 Rate를 가지면서 17 고조파로 인한 무효전력을 구할 수 없었으나. 이 원리를 응용하여 17 고조파 무효전력을 구함은 물론이며, 동일한 샘플링 Rate로도 약 2배 높은 고조파 차수까지 전력을 산출하는 것이 가능하다.As a general technique, the reactive power due to 17 harmonics can not be obtained while having a sampling rate of 4 kHz. By applying this principle, it is possible to obtain 17 harmonic reactive power, and it is possible to calculate the power up to about two times higher harmonic order even at the same sampling rate.

또한, 몇 가지 상이한 고조파 차수를 동시에 필터링하여 무효전력을 구함으로써 연산량을 줄이는 것이 가능하다. 즉, 본 발명의 일실시예에서는 첫 번째 설명에 연속하여 고조파 차수가 다른 몇가지 신호에 대하여 동시에 필터링하여 연산을 줄이고 무효전력을 구한다. It is also possible to reduce the amount of computation by filtering several different harmonic orders simultaneously to obtain reactive power. That is, in one embodiment of the present invention, several signals having harmonic orders different from each other are filtered at the same time in order to reduce computation and obtain reactive power.

부연하면, 종래에는 관측하고자 하는 고조파 차수들의 전체 무효전력을 구하기 위하여 각 고조파에 대해 각 차수(Harmonic Order)마다 무효전력을 구하여야 했다. 그에 따라 동일한 알고리즘을 가지고 관측하고자 하는 고조파 차수들의 횟수만큼 알고리즘을 반복하여 연산횟수가 증가하는 문제가 있었다.Further, in order to obtain the total reactive power of the harmonic orders to be observed in the related art, the reactive power has to be obtained for each harmonic order for each harmonic order. Accordingly, there is a problem that the number of operations is increased by repeating the algorithm as many times as the number of harmonic orders to be observed with the same algorithm.

본 발명의 일실시예에서는 동일한 시점(타이밍)에 샘플링을 하여도 되는 고조파들은 동시에 무효전력을 구하여 연산량을 줄인다. 이를 보여주는 도면이 도 7 내지 9에 도시된다. 가령 A차수(예를 들면 기본파)를 가지는 전압 전류와, B차수(예를 들면 5고조파)를 가지는 전압 전류, C차수(예를 들면 9고조파)가 합해진 신호가 있다고 하면 무효전력을 구하기 위하여 A차수와 B차수 C차수 관점 각각에서 90도의 위상차이가 있는 지점에서의 전류, 전압값을 각 각 구하여야 한다. In one embodiment of the present invention, the harmonics, which may be sampled at the same time (timing), simultaneously calculate the reactive power to reduce the amount of computation. The drawing showing this is shown in Figs. Assuming that there is a signal obtained by adding a voltage current having an A-order (for example, a fundamental wave) to a voltage current having a B-order (for example, 5 harmonics) and a C-order (for example, 9 harmonics) The current and the voltage at the point where the phase difference is 90 degrees in each of the A-order and the B-order C-order points should be obtained.

한편, 전압 기본파는 sin(t), 전류 기본파는 sin(t+φ)라고 할 때, 전압 5고조파는 sin(5t), 9고조파를 sin(9t)로 표현할 수 있다. 여기에서 기본파에 관점에서 90도일 때 A, B, C 차수 값은 각각 아래와 같다.On the other hand, when the voltage fundamental wave is sin (t) and the current fundamental wave is sin (t + φ), the voltage 5 harmonic can be expressed by sin (5t) and the ninth harmonic can be expressed by sin (9t). Here, A, B, and C order values are 90 degrees when viewed from the fundamental wave.

-> A차수=기본파 : sin(-90)=-1이고-> order A = fundamental wave: sin (-90) = - 1

-> B차수=5고조파 : sin(-5*90)=sin(-450)=sin(-360-90)=sin(-90)=-1-> B order = 5 Harmonic: sin (-5 * 90) = sin (-450) = sin (-360-90) = sin

-> C차수=9고조파 sin(-9*90)=sin(-810)=sin(-720-90)=sin(-90)=-1-> C order = 9 harmonic sin (-9 * 90) = sin (-810) = sin (-720-90) = sin

해당이 의미하는 바는 즉 기본파의 전류보다 90도 더 빠른 전압값을 샘플링할 때 5고조파, 9고조파 역시도 -1값으로 5고조파와 9고조파 전류 관점에서 90도 더 빠른 값을 정상적으로 샘플링한다는 것이다.What this means is that when sampling a voltage value 90 times faster than the fundamental wave, the 5th harmonic and the 9th harmonic are normally sampled normally at a value of -1 at the 5th harmonic and at a rate of 90 degrees at the 9th harmonic current .

종래에는 5고조파 전압을 샘플링할 때 기본파 관점에서는 5고조파 전류보다 18도 더 빠른 전압 값을 샘플링해야(-18*5=-90) 5고조파 관점에서는 90도 위상이 더 빠른 값이 취득해지는 것이므로 5고조파 무효전력을 구할 때 기본파 관점에서 18도 더 빠른 값을 취득했던 것이다.Conventionally, when sampling 5 harmonic voltages, it is necessary to sample the voltage value 18 times faster than the 5 harmonic current (-18 * 5 = -90) from the viewpoint of the fundamental wave. 5 From the harmonic viewpoint, 5 Harmonic Reactive power was obtained 18 times faster in terms of fundamental wave.

본 발명의 일실예에서는 5고조파 무효전력을 구할 때에도 기본파 관점에서 90도 더 빠른 값(5고조파 관점에서 5*90=450도)을 취득하여 무효전력을 구하고자 하는 것이다.(450도나 90도나 값이 같음)In the embodiment of the present invention, even when the 5th harmonic reactive power is obtained, the reactive power is obtained by obtaining a value 90 degrees higher than the fundamental wave (5 * 90 = 450 degrees from the 5th harmonic viewpoint) Values are the same)

종래에는 9고조파 전압을 샘플링할 때도 기본파 관점에서는 9고조파 전류보다 10도 더 빠른 전압 값을 샘플링해야(-10*5=-90) 9고조파 관점에서는 90도 위상이 더 빠른 값이 취득해지는 것이므로 기분파 관점에서 10도 더 빠른 값을 취득하여 무효전력을 산출하였으나, 본 발명의 일실시예에서는 기본파 관점에서의 90도 더 빠른값(9고조파 관점에서 9*90=720+90=810도)을 취득하여 무효전력을 구하여도 전혀 무리가 없으므로 해당의 방법으로 알고리즘을 구현한 것이다. Conventionally, when sampling the 9 harmonic voltage, it is necessary to sample the voltage value 10 times faster than the 9 harmonic current (-10 * 5 = -90) from the viewpoint of the fundamental wave. (9 * 90 = 720 + 90 = 810 degrees in terms of 9 harmonics) in the fundamental wave view in the embodiment of the present invention. However, in the embodiment of the present invention, And obtains the reactive power, so that the algorithm is implemented by the corresponding method.

부연하면, 고차 고조파의 무효전력을 구하기 위하여 전압, 전류값 취득 시점간 시간차를 해당 고조파 관점에서 반드시 90도 위상차에 해당하는 만큼의 시간차를 두고 취득하여 곱하여 평균하는 것으로 계산함이 아니고, 180n+90도 또는 360n+90도 위상차에 해당하는 만큼의 시간차를 두고 전압, 전류 값을 각각 취득하여고차 고조파의 무효전력을 위하여 샘플링 빈도를 무조건적으로 높이는 것을 회피하는 것이다.In order to obtain the reactive power of the higher harmonics, it is not necessary to calculate the time difference between the acquisition time of the voltage and the current value at the time difference corresponding to the phase difference of 90 degrees from the harmonic viewpoint, And 360n + 90 degree phase difference, respectively, so as to avoid unconditionally increasing the sampling frequency for the reactive power of the higher harmonics.

도 4는 도 1에 도시된 총전력 산출 모듈(160-1)의 세부 구성 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 총전력 산출 모듈(160-1)은 무효 전력 산출 모듈(410)과 유효 전력 산출 모듈(420)로 구성된다. 한편, 180도 차이나는 신호를 만들기 위해 인버팅(부호전환)을 수행하는 인버터(401)가 구성된다. 이산환경에서, 유/무효 전력계측의 보편적인 기술에서 순시적으로 변하는 교류 전압 전류값을 각각 샘플링을 하고 유효전력을 산출을 위해 전압과 전류를 동일시점에 샘플하여 곱한 후 일정기간 동안의 평균을 구한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.4 is a detailed block diagram of the total power calculation module 160-1 shown in FIG. Referring to FIG. 4, the total power calculation module 160-1 includes a reactive power calculation module 410 and an active power calculation module 420. On the other hand, an inverter 401 is configured to perform inverting (sign conversion) in order to generate a signal having a phase difference of 180 degrees. In a discrete environment, the AC voltage current values that instantaneously change in the universal technology of the reactive / reactive power measurement are respectively sampled, and the voltage and current are sampled and multiplied for calculating the effective power, I ask. This can be expressed by the following equation.

Figure pat00009
Figure pat00009

Figure pat00010
Figure pat00010

한편, 무효전력 산출을 위해 A시점에 샘플된 전류값과 샘플시점보다 시간적으로 A시점보다 이전의 전압 샘플값(시간은 90도 위상차에 해당하는 시간)을 곱하여 무효전력으로 산출한다.On the other hand, in order to calculate the reactive power, the reactive power is calculated by multiplying the current value sampled at the point A and the voltage sample value (the time corresponding to the phase difference of 90 degrees) temporally before the point A at the sampling point.

Figure pat00011
Figure pat00011

결국, 90도 위상차에 해당하는 시간차의 전압, 전류 샘플 값을 곱하여 평균한 값이 무효전력이 된다는 것에 대한 것은 수식상으로 증명도 되고 기존의 많은 문헌에서 제시된 보편적 기술이므로 이해를 돕기 위해서 위에서 처럼 수식만 간단히 기재한다.As a result, the fact that the value obtained by multiplying the voltage and the current sample value of the time difference corresponding to the 90-degree phase difference becomes the reactive power can be proved by the equation and is a universal technology presented in many existing documents. Therefore, .

도 5는 도 1에 도시된 특정 차수 이상 총전력 산출 모듈(160-3)의 세부 구성 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 특정 차수 이상 총전력 산출 모듈(160-3)은 n차 이상 피상 전력을 산출하는 n차 이상 피상 전력 산출 모듈(510) 및 n차 이상 유효 전력을 산출하는 n차 이상 유효 전력 산출 모듈(520)을 포함한다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the specific-order over-total power calculation module 160-3 shown in FIG. Referring to FIG. 5, the specific order over total power calculating module 160-3 includes an nth order ideal apparent power calculating module 510 for calculating the nth order ideal apparent power and a nth order ideal ideal power calculating module And a power calculation module 520.

도 6은 본 발명의 일시시예에 따른 고조파 전력의 정확도를 보증하는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 입력모듈(도 1의 110)이 원신호를 출력한다(단계 S601). 이후, 기본파 제거 필터(120)가 입력모듈(100)로부터 수신되는 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출한다(단계 S602). 물론, 기본파 제거 필터(120)에 의해 기본파가 제거됨과 함께, 기본파 식별 모듈(170)이 상기 원신호에서 기본파를 식별한다(단계 S603).6 is a flowchart illustrating a process of ensuring the accuracy of the harmonic power according to the temporary example of the present invention. Referring to FIG. 6, the input module (110 in FIG. 1) outputs the original signal (step S601). Thereafter, the fundamental wave elimination filter 120 removes the fundamental wave from the original signal received from the input module 100 to extract a plurality of harmonics (step S602). Of course, the fundamental wave is removed by the fundamental wave elimination filter 120, and the fundamental wave identification module 170 identifies the fundamental wave in the original signal (step S603).

이후, 고조파 선택 필터(130)가 상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 및/또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성한다(단계 611). Thereafter, the harmonic selective filter 130 deletes and / or extracts harmonics of a predetermined reference or more among the plurality of harmonics, and generates a first community harmonic having specific harmonics below the reference (step 611).

통과 신호 생성 모듈(180)이 상기 원신호에서 식별된 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하는 제 2 군집 고조파를 생성한다(단계 S630).The pass-through signal generation module 180 generates a second community harmonic except for the fundamental wave and the first community harmonic identified in the original signal (step S630).

이후, 제 1 샘플 추출 모듈(140-1)이 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 샘플 및 제 1 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하고 상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성한다(단계 S621-1,S621-2,S622-1,S622-2, S640-1). 이후 순차적으로 전압대비

Figure pat00012
에 해당하는 시간 지연된 전류 샘플값과 동일 시점의 전류 샘플값을 각 각 산출한다(단계 S640-1, S640-2).Thereafter, the first sample extracting module 140-1 generates a first cluster signal consisting of a first plurality of voltage samples and a first plurality of current samples through sampling and a second plurality of sampling signals from the second cluster harmonic (S621-1, S621-2, S622-1, S622-2, and S640-1), which are composed of the voltage samples of the first and second pluralities of current samples. Subsequently,
Figure pat00012
(Step S640-1, step S640-2). The current sample value at the same time as the current sample value at the same time is calculated.

이후, 총전력 산출 모듈(160-1)이 상기 제 1 군집 신호, 제 2 군집 신호를 이용하여 무효 전력 및 유효 전력을 산출한다(단계 S651,S652,S661,S662). Thereafter, the total power calculation module 160-1 calculates the reactive power and the active power using the first cluster signal and the second cluster signal (steps S651, S652, S661, and S662).

여기서, 무효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준

Figure pat00013
시간 지연되는 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준 미리설정되는
Figure pat00014
만큼 일정 각도에 해당하는 시간 지연되는 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합이 된다. 물론, 평균한 값은 -1로 인버팅되는 과정이 수행될 수 있다(단계 S606).Herein, the reactive power is a sum of the voltage samples of the first plurality and the fundamental wave reference
Figure pat00013
Averaging a product of each of the first plurality of time samples delayed and a second multiple of the voltage samples and the fundamental
Figure pat00014
And the average of the products of the second plurality of current samples delayed by a predetermined angle. Of course, the process of inverting the averaged value to -1 may be performed (step S606).

여기서, 유효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합이 된다.Wherein the effective power is calculated by averaging a product of each of the first plurality of current samples at the same time as the first plurality of voltage samples and a second plurality of current samples of the second plurality of current samples at the same time as the voltage samples of the second plurality It is the sum of the products averaged.

한편, 제 3 샘플 추출 모듈(140-3)은 단계 S611에 및 S612 의해 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플을 생성한다(단계 S670-1,S670-2).On the other hand, the third sample extracting module 140-3 generates a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples through sampling from a third community harmonic composed of harmonics above the reference by steps S611 and S612 Steps S670-1 and S670-2).

이후, 제 3 평균전력산출 모듈(150-3), 특정 차수 이상 총전력 산출 모듈(160-3)을 통해 상기 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전압 샘플을 이용하여 32차 이상 피상 전력을 산출하고, 상기 제 3 다수의 전류 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플을 이용하여 32차 이상 유효 전력을 산출한다(단계 S680-1,680-2,S691,S692).Thereafter, the third average power calculation module 150-3, the specific order over total power calculation module 160-3, and the third and fourth plurality of voltage samples, (Step S680-1, 680-2, S691, and S692) using the third plurality of current samples and the third plurality of current samples.

피상 전력은 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS(Root Means Square)값 및 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS값의 곱으로 구해진다. 또한, 유효 전력은 제 3 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 3 다수의 전류 샘플의 곱을 평균한 값이 된다.The apparent power is determined by multiplying the root mean square (RMS) value of the voltage sample of the third plurality by the RMS value of the voltage sample of the third plurality. Also, the effective power is the average of the product of the voltage samples of the third plurality and the current samples of the third plurality at the same time.

도 7 내지 도 9는 도 6에 도시된 보증 과정에 대해 실제 4kHz로 샘플링하여, 필터링하는 일예시이다. 도 7 내지 도 9를 참조하면, 1 Cycle 에 64 Sample하여 (1, 5, 9, 13, 17 ...) 필터 및 (2, 10,18, 26, 34) 필터 등으로 각각 별도 구분하여 구성한 예시이다.FIGS. 7 to 9 are examples of sampling and filtering the actual guarantee process shown in FIG. 6 at 4 kHz. Referring to FIGS. 7 to 9, 64 samples are sampled in one cycle and classified by (1, 5, 9, 13, 17) filters and (2, 10, 18, 26, 34) It is an example.

따라서 본 발명의 일실시예에서는 고차 고조파에서 반드시 전압 전류간 90도Therefore, in one embodiment of the present invention,

위상차를 활용하지 않고 정현파의 주기성을 활용하여 90+180=270도나 90+360=450도 위상차를 활용하여 제약사항을 회피할 수 있다. 이를 통하여 똑같은 분해능[Sampling Rate (kHz)]을 가지는 연산기를 가지고 본 발명의 일실시예를 적용하면 전력량을 보증하는 최대 고조파 차수가 종래보다 약 두 배(정확히는 2배 - 1 차수 = 두배 마이너스 1차수)까지 증가된다.By utilizing the periodicity of the sinusoidal wave without utilizing the phase difference, the constraint can be avoided by utilizing the phase difference of 90 + 180 = 270 degrees or 90 + 360 = 450 degrees. Applying one embodiment of the present invention with a computing unit having the same resolution (Sampling Rate (kHz)) through this, the maximum harmonic order for guaranteeing the amount of power is about twice as high as the conventional one (exactly two times - one order = ).

따라서, 하드웨어 성능개선 없이 고조파로 인한 유/무효 전력량 발생 또는 소비량 확인기능도 구현된다면 계통관리도 면밀하게 될 수 있을 것이며 또한 고차 고조파에 대한 전력량 보증으로 역률, 계측 신뢰도도 높아질 것이다.Therefore, if the generation of wired / reactive power due to harmonics or the function of checking the consumption amount is implemented without improving the hardware performance, the system management can be closely examined. Also, the power factor and the measurement reliability will be enhanced by guaranteeing the power for higher harmonics.

한편, 명세서에 기재된 "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The term "module" or the like in the description means a unit for processing at least one function or operation, and may be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.

하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.(DSP), a programmable logic device (PLD), a field programmable gate array (FPGA), a processor, a controller, a microprocessor, and the like, which are designed to perform the above- , Other electronic units, or a combination thereof. In software implementation, it may be implemented as a module that performs the above-described functions. The software may be stored in a memory unit and executed by a processor. The memory unit or processor may employ various means well known to those skilled in the art.

본 발명에 따른 고조파 전력 정확도 보증 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The method of ensuring harmonic power accuracy according to the present invention can be implemented in the form of a program instruction that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape; optical media such as CD-ROM and DVD; magnetic recording media such as a floppy disk; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The medium may be a transmission medium such as an optical or metal line, a wave guide, or the like, including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure, or the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

100: 고조파 전력 정확도 보증 장치
110: 입력 모듈
120: 기본파 제거 필터
130: 고조파 선택 필터
140-1: 제 1 샘플 추출 모듈 140-2: 제 2 샘플 추출 모듈
140-3: 제 3 샘플 추출 모듈
150-1: 제 1 평균전력산출 모듈 150-2: 제 2 평균전력산출 모듈
150-3: 제 3 평균전력산출 모듈
160-1: 총전력 산출 모듈
160-3: 특정 차수 이상 총전력 산출 모듈
170: 기본파 식별 모듈
180: 통과 신호 생성 모듈
100: Harmonic power accuracy assurance device
110: input module
120: Basic Wave Excision Filter
130: Harmonic selective filter
140-1: First sample extraction module 140-2: Second sample extraction module
140-3: Third sample extraction module
150-1: first average power calculation module 150-2: second average power calculation module
150-3: Third Average Power Calculation Module
160-1: total power calculation module
160-3: Total power calculation module over a specific order
170: Basic wave identification module
180: Pass-through signal generation module

Claims (20)

입력모듈로부터 수신되는 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출하는 기본파 제거 필터;
상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정차수 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성하는 고조파 선택 필터;
상기 원신호에서 기본파를 식별하는 기본파 식별 모듈;
상기 원신호에서 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하는 특정차수 고조파들로만 이루어진 제 2 군집 고조파를 생성하는 통과 신호 생성 모듈;
상기 1군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 및 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하는 제 1 샘플 추출 모듈;
상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성하는 제 2 샘플 추출 모듈;
상기 제 1 군집 신호를 바탕으로 제 1 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 1 평균전력산출 모듈;
상기 제 2 군집 신호를 바탕으로 제 2 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 제 2 평균전력산출 모듈; 및
상기 제 1 유효 및 무효 평균전력 및 제 2 유효 및 무효 평균전력을 이용하여 총 전력 및 역률을 산출할 수 있는 총 전력 산출 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
A fundamental wave removing filter for removing a fundamental wave from the original signal received from the input module to extract a plurality of harmonics;
A harmonic selection filter that deletes or extracts harmonics equal to or higher than a predetermined reference among the plurality of harmonics to generate a first community harmonic composed of specific order harmonics below the reference;
A fundamental wave identification module for identifying a fundamental wave in the original signal;
A pass signal generation module for generating a second community harmonic composed of specific order harmonics excluding the fundamental wave and the first community harmonic in the original signal;
A first sample extraction module for generating a first community signal composed of a first plurality of voltage and current samples through sampling from the one community harmonic;
A second sample extraction module for generating a second group signal comprising a second plurality of voltage samples and a second plurality of current samples through sampling from the second community harmonic;
A first average power calculation module for calculating a first valid and an invalid average power based on the first cluster signal;
A second average power calculation module for calculating a second valid and an invalid average power based on the second cluster signal; And
A total power calculation module capable of calculating a total power and a power factor using the first valid and invalid average power and the second valid and invalid average power;
Wherein the harmonic power accuracy guarantee device comprises:
제 1 항에 있어서,
상기 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 3 군집 신호를 생성하는 제 3 샘플 추출 모듈; 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 피상 전력 및 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 유효 전력을 산출하는 제 3 평균 산출 모듈; 및 상기 설정차 이상 피상 전력 및 설정차 이상 유효 전력을 이용하여 설정차 이상 총 전력 및 역률을 산출하는 특정 차수 이상 총 전력 산출 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 1,
A third sample extracting module for generating a third group signal consisting of a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples through sampling from a third community harmonic of harmonics above the reference; A third average calculation module for calculating a predetermined difference or more apparent power using the third cluster signal and a preset difference or more effective power using a third cluster signal; And a specific order over total power calculating module that calculates a total power and a power factor over a set difference using the set difference ideal power and the set difference over active power.
제 2 항에 있어서,
상기 설정차 이상 피상 전력은 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS(Root Means Square)값 및 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS값의 곱인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the setpoint ideal apparent power is a product of an RMS (root mean square) value of a voltage sample of a third plurality and a RMS value of a voltage sample of a third plurality.
제 2 항에 있어서,
상기 설정차 이상 유효 전력은 제 3 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 3 다수의 전류 샘플의 곱을 평균한 값인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the setpoint difference active power is a value obtained by averaging a product of a voltage sample of a third plurality and a current sample of a third plurality at the same time point.
제 2 항에 있어서,
상기 설정차 이상은 32차 이상인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
3. The method of claim 2,
And the set difference is 32 or more.
제 1 항에 있어서,
상기 무효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준
Figure pat00015
에 해당하는 시간 지연되는 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준 미리설정되는
Figure pat00016
에 해당하는 일정 각도 시간 지연되는 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reactive power is a sum of the voltage samples of the first plurality and the fundamental wave criterion
Figure pat00015
And a value obtained by averaging each product of the first plurality of current samples delayed by a predetermined number of times,
Figure pat00016
And a value obtained by averaging each of the products of the second plurality of current samples delayed by a predetermined angle.
제 6 항에 있어서,
상기 일정 각도는 순차적으로
Figure pat00017
에 해당하여 360도 180도, 90도, 45도, 22.5도, 11.25도, 5.625도인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 6,
The predetermined angles are sequentially
Figure pat00017
Wherein the harmonic power accuracy is 360 degrees, 180 degrees, 90 degrees, 45 degrees, 22.5 degrees, 11.25 degrees, and 5.625 degrees.
제 6 항에 있어서,
상기 평균한 값은 -1로 인버팅되는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 6,
And the averaged value is inverted to -1.
제 1 항에 있어서,
상기 유효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the effective power is a product of averaging each product of a first plurality of current samples at the same time as the first plurality of voltage samples and a product of a second plurality of current samples at the same time as the voltage samples of the second plurality And the average value of the harmonic power.
제 1 항에 있어서,
상기 샘플링은 1 사이클에 64 샘플을 취득하기 위해서는 0.000262416sec 마다 시행되는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the sampling is performed every 0.000262416sec to acquire 64 samples in one cycle.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 군집 고조파는 1초(second)에 2n 횟수로 샘플되었을 때 1+4n, 2+8n, 4+16n, 8+32n ...2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들과 3+4n, 6+8n, 12+16n, 24+32n ...3×2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 장치.
The method according to claim 1,
The first cluster harmonic 1 + 4n, 2 + 8n, 4 + 16n, (2 K + 1 × n) 8 + 32n ... 2 k-1 + 2 n number of times when the samples to a second (second) 3 + 2k-1 + (2K + 2n + 2n + 2n + 2n + 2n + 1 x n), where K > = 1 , in the harmonic power accuracy guarantee device.
(a) 기본파 제거 필터가 입력모듈로부터 수신되는 원신호에서 기본파를 제거하여 다수 고조파를 추출하는 단계;
(b) 고조파 선택 필터가 상기 다수 고조파 중 미리 설정된 기준 이상의 고조파들을 삭제 또는 추출하여 상기 기준 이하의 특정 차수 고조파들로 이루어진 제 1 군집 고조파를 생성하는 단계;
(c) 기본파 식별 모듈이 상기 원신호에서 기본파를 식별하는 단계;
(d) 통과 신호 생성 모듈이 상기 원신호에서 상기 기본파 및 상기 제 1 군집 고조파를 제외하고 특정차수 고조파들로만 이루어진 제 2 군집 고조파를 생성하는 단계;
(e) 제 1 샘플 추출 모듈이 상기 1군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 1 다수의 전압 및 전류 샘플로 이루어지는 제 1 군집 신호를 생성하는 단계;
(f) 제 2 샘플 추출 모듈이 상기 제 2 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 2 다수의 전압 샘플 및 제 2 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 2 군집 신호를 생성하는 단계;
(g) 제 1 평균전력산출 모듈이 상기 제 1 군집 신호를 바탕으로 제 1 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 단계;
(h) 제 2 평균전력산출 모듈이 상기 제 2 군집 신호를 바탕으로 제 2 유효 및 무효 평균전력을 산출하는 단계; 및
(i) 총 전력 산출 모듈이 상기 제 1 유효 및 무효 평균전력 및 제 2 유효 및 무효 평균전력을 이용하여 총 전력 및 역률을 산출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
(a) extracting a plurality of harmonics by removing a fundamental wave from an original signal received from an input module;
(b) generating a first community harmonic composed of specific order harmonics below the reference by removing or extracting harmonics of a predetermined reference among the plurality of harmonics;
(c) the fundamental wave identification module identifies the fundamental wave in the original signal;
(d) generating a second community harmonic composed of specific order harmonics except for the fundamental wave and the first community harmonic in the original signal;
(e) a first sample extraction module generating a first population signal consisting of a first plurality of voltage and current samples through sampling from the one community harmonic;
(f) generating a second cluster signal comprising a second plurality of voltage samples and a second plurality of current samples through sampling from the second cluster harmonic;
(g) calculating a first valid and an invalid average power based on the first cluster signal;
(h) a second average power calculation module calculating a second valid and invalid average power based on the second cluster signal; And
(i) calculating a total power and a power factor using the first valid and invalid average power and the second valid and invalid average power;
Wherein the harmonic power accuracy guarantee method comprises:
제 12 항에 있어서,
상기 (b) 단계이후,
제 3 샘플 추출 모듈이 상기 기준 이상의 고조파들로 이루어진 제 3 군집 고조파로부터 샘플링을 통해 제 3 다수의 전압 샘플 및 제 3 다수의 전류 샘플로 이루어지는 제 3 군집 신호를 생성하는 단계;
제 3 평균 산출 모듈이 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 피상 전력 및 상기 제 3 군집 신호를 이용하여 미리 설정된 설정차 이상 유효 전력을 산출하는 제 3 평균 산출 모듈; 및
특정 차수 이상 총 전력 산출 모듈이 상기 설정차 이상 피상 전력 및 설정차 이상 유효 전력을 이용하여 설정차 이상 총 전력 및 역률을 산출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
13. The method of claim 12,
After the step (b)
Generating a third cluster signal comprising a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples through sampling from a third community harmonic of harmonics above the reference;
A third average calculation module for calculating a predetermined difference or more apparent power using the third cluster signal and a preset difference or more effective power using the third cluster signal; And
And calculating a total power and power factor over the set difference by using the set power difference ideal power and the set power difference more than the set power difference and the total power and the power factor.
제 13 항에 있어서,
상기 설정차 이상 피상 전력은 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS(Root Means Square)값 및 제 3 다수의 전압 샘플의 RMS값의 곱인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the setpoint ideal apparent power is a product of an RMS (root mean square) value of a third plurality of voltage samples and an RMS value of a third plurality of voltage samples.
제 13 항에 있어서,
상기 설정 이상 유효 전력은 제 3 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 3 다수의 전류 샘플의 곱을 평균한 값인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the set abnormal power is a value obtained by averaging a product of a third plurality of voltage samples and a third plurality of current samples at the same time point.
제 12 항에 있어서,
상기 무효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준
Figure pat00018
에 해당하는 시간 지연되는 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 상기 기본파 기준 미리설정되는
Figure pat00019
에 해당하는 일정 각도 시간 지연되는 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the reactive power is a sum of the voltage samples of the first plurality and the fundamental wave criterion
Figure pat00018
And a value obtained by averaging each product of the first plurality of current samples delayed by a predetermined number of times,
Figure pat00019
And a value obtained by averaging each product of a second plurality of current samples delayed by a predetermined angular time corresponding to the first and second current samples.
제 16 항에 있어서,
상기 일정 각도는 순차적으로
Figure pat00020
에 해당하여 360도 180도, 90도, 45도, 22.5도, 11.25도, 5.625도인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
17. The method of claim 16,
The predetermined angles are sequentially
Figure pat00020
Wherein the harmonic power accuracy is 360 degrees, 180 degrees, 90 degrees, 45 degrees, 22.5 degrees, 11.25 degrees, and 5.625 degrees.
제 12 항에 있어서,
상기 유효 전력은 상기 제 1 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 1 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값과 상기 제 2 다수의 전압 샘플과 동일 시점의 제 2 다수의 전류 샘플의 각각의 곱을 평균한 값의 합인 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the effective power is a product of averaging each product of a first plurality of current samples at the same time as the first plurality of voltage samples and a product of a second plurality of current samples at the same time as the voltage samples of the second plurality And a mean value of the harmonic power.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 군집 고조파는 1초(second)에 2n횟수로 샘플되었을 때 1+4n, 2+8n, 4+16n, 8+32n ...2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들과 3+4n, 6+8n, 12+16n, 24+32n ...3×2k-1+(2K+1×n), where K≥1인 정수의 고조파 차수를 걸러낼 수 있는 특성을 가지는 필터들에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 고조파 전력 정확도 보증 방법.
13. The method of claim 12,
The first cluster harmonic 1 + 4n, 2 + 8n, 4 + 16n, (2 K + 1 × n) 8 + 32n ... 2 k-1 + 2 n number of times when the samples to a second (second) 3 + 2k-1 + (2K + 2n + 2n + 2n + 2n + 2n + 1 x n), where K > = 1 , and wherein the harmonic power accuracy is generated by filters having characteristics capable of filtering harmonic orders of integers where K > = 1 .
제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항의 고조파 전력 정확도 보증 방법을 실행하는 프로그램 코드를 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.A computer-readable storage medium storing program code for implementing the harmonic power accuracy assurance method of any one of claims 12 to 19.
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