KR20200101051A - 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법 - Google Patents

지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법 Download PDF

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Abstract

지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법에 대해 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치는 EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AD 변환기, 및 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 타이밍을 가변해서 샘플링하고 샘플링된 전압 값을 순차적으로 비교 및 모니터해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 제어부를 포함하는바, 계통 전력선 등의 배전 선로에서 검출되는 아날로그의 교류 전압을 가변 샘플링 방식(Variable Sampling Method)으로 샘플링하고 신호 처리(Signal Processing)하여 서지 전압과 임펄스 노이즈 등을 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.

Description

지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법{INTELLIGENT ELECTRONIC DEVICE AND SAMPLING METHOD FOR PREVENTING MAL-OPERATION IN INTELLIGENT ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 보호 계전기 등을 통칭하는 지능형 전자장치, 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법에 관한 것이다.
전력 계통에서의 안정적이고 지속적인 양질의 전력 공급은 현대사회에서 아주 중요한 문제이다. 이로 인해 전력 계통의 보호에 대한 중요성이 날로 증가되고 있으며, 고장 발생시의 신속하고 정확한 고장 검출 능력은 전력계통 보호의 관건이라 할 수 있다. 이에 따라, 전력계통을 구성하는 각종 전력기기, 설비들의 고장 및 사고 발생시 이를 검출하여 보호하기 위해 보호 계전기 등을 통칭하는 지능형 전자장치(Intelligent Electronic Device)가 사용되고 있다.
지능형 전자장치는 수배전반의 각종 전기량을 감지하여 정상운전시의 값과 비교하고, 단락 또는 지락 사고 등에 의해 각종 전기량이 미리 설정된 기준치를 벗어난 경우에 이를 신속히 검출하기 위한 장치이다. 이러한 지능형 전자장치는 피보호 전력 계통이나 기기 설비를 정상 계통으로부터 분리시키기 위해 각종 차단기, 개폐기 등을 동작시키기 위한 제어 기능을 수행한다. 이를 위해, 지능형 전자장치는 보호 계전기, 전원 관리 유닛(PMU, power management unit), 전력 계측기(Power Meter) 등으로 통칭될 수 있다.
이하에서는 지능형 전자장치의 일예로 디지털 보호 계전기에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 최근에는, 피보호 설비의 구성과 특징이 복잡하고 다양해져서 그 보호 요구조건이 보다 엄격하게 높아지고 있을 뿐만 아니라, 디지털 기술의 발전으로 아날로그 형태보다 디지털 방식의 보호 계전기가 실용화되고 있다.
특히, 전력 계통 구성이 복잡해짐에 따라 디지털 보호 계전기도 보다 다양한 기능이 요구되며, 이에 따라 디지털 보호 계전기의 구성 모듈도 더 다양해지고 복합적인 내부 장치 등으로 구성되고 있다. 그 결과 전력 계통 현장에서의 다양한 외란 등에 대해 예상치 못한 오류 현상 등이 자주 발생하여 오동작을 일으키게 되는 경우가 있다.
보호 계전기는 전력 계통이나 기기 설비에 단락이나 고장 발생시 이를 검출하고, 고장이 발생한 전력 계통, 기기 설비 등을 정상적인 전력 계통과 차단하는 것이 기본적인 기능이다. 하지만, 반대로 보호 계전기가 오동작하여 피보호 전력 계통이나 기기 설비에는 이상이 없음에도 불구하고 트립(trip)신호에 의해 보호 계전요소가 동작하면 엄청난 경제적 손실이 발생하게 되는 문제점이 있다. 이에 따라 보호 계전기의 오동작 방지를 위한 자가 검진이 필수적으로 요구되고 있는 실정이다.
특히, 보호 계전기의 신속한 동작과 더불어 중요한 요소 중의 하나가 정확한 계전 동작인데, 보호 계전기의 동작에 판별 기준이 되는 값을 구하는 DSP(Digital Signal Processor)에 서지 전압이나 임펄스 노이즈 등의 유입으로 유효하지 않은 값이 입력되었을 때, 이를 그대로 받아들여서 처리하게 되면 경우에 따라 오동작을 유발할 수도 있다.
구체적으로, 종래의 보호 계전기는 전력 계통이나 배전 계통의 전압을 측정해서 정격 전압의 크기 및 정격 전류의 출력비 등을 계산하고, 그 계산 결과에 따라 출력 전류량 등을 확인했다. 하지만, 전력 계통이나 배전 계통의 전압을 직접 검출하고 AC/DC 컨버팅하는 방식으로 출력 전류량을 측정했기 때문에, 전력 계통이나 배전 계통에서 서지 전압과 임펄스 노이즈 등이 발생하면 그대로 AC/DC 컨버터 등으로도 입력되었다. 이에, 계통에서 발생하는 서지 전압과 임펄스 노이즈 등을 그대로 신호 처리하게 되면 보호 계전기 등의 오동작을 유발시키는 원인이 될 수밖에 없었다.
또한, 종래에는 계통에서 발생하는 서지 전압과 임펄스 노이즈 등의 유입을 최소화시키기 위한 방안으로, 전력 계통이나 보호 계전기에 필터를 추가로 구성하기도 하였다. 하지만, 보다 빠른 응답 속도를 요구하는 직류 계통에서는 서지 전압과 임펄스 노이즈의 판별이 어려워 그 효용성이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, EFT(Electrical Fast Transient) 테스트 전력선 및 각종 계통 전력선에서의 서지 전압(Surge Voltage)과 임펄스 노이즈(Impulse Noise) 등을 발생을 빠르고 정확하게 감지하고, 그에 따른 오동작을 방지할 수 있도록 한 보호 계전기, 즉 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치는 EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AD 변환기, 및 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 타이밍을 가변해서 샘플링하고 샘플링된 전압 값을 순차적으로 비교 및 모니터해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 제어부를 포함해서 구성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치는 배전 선로의 전압을 검출하는 전압 검출부, 전압 검출부에서 검출된 교류 전압을 증폭시켜서 AD 변환기로 전송하는 절연 증폭부, 제어부의 샘플링 개수 가변 상태, 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 모니터 화면과 알람 스피커로 표시하는 표시부, 제어부에서 교류 전압을 샘플링 개수를 가변시킬 수 있도록 샘플링 타이밍 가변 정보와 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 저장하고, 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 미리 설정된 주기 및 기간 단위로 상기 제어부로 제공하는 메모리를 더 포함해서 구성될 수 있다.
전압 검출부의 경우는 배전 선로에 직렬 또는 병렬로 연결된 적어도 하나의 션트 저항 소자, 또는 전류 변성기와 전압 변성기 중 적어도 하나의 변성기를 이용해서 배전 선로의 전압을 검출한다.
제어부의 경우는 절연 증폭부에서 AD 변환기로 전송되는 증폭된 교류 전압을 AD 변환기와 동시에 수신하는 신호 입력부, 메모리에서 입력되는 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보에 따라 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 가변시켜 출력하는 샘플링 가변 설정부, 샘플링 가변 설정부에서 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 대응되는 주파수 신호 또는 펄스 신호를 생성 및 출력하는 펄스 카운터, 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 따라 신호 입력부를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 샘플링부, 및 샘플링부에서 샘플링되는 결과를 실시간으로 모니터링해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 비교 판단부를 포함해서 구성된다.
이와 같이 구성된 제어부는 미리 설정된 기간 단위로 기준 샘플링 개수 또는 기준 샘플링 주파수를 설정해서 AD 변환기로 입력되는 교류 전압을 샘플링하고, 기준 샘플링 개수나 기준 샘플링 주파수에 따른 샘플링 타이밍별 검출 전압 값을 각 타이밍별 기준 전압 값으로 저장함과 아울러 표시부에서 표시될 수 있도록 제어한다.
또한, 제어부는 절연 증폭부에서 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고, 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며, 미리 설정된 기간 및 주기별로 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 기준 전압 값과 비교함으로써, 비교 결과에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단할 수 있다.
또한, 제어부는 절연 증폭부에서 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고, 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며, 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 상기의 기준 전압 값과 비교함으로써, 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부는 절연 증폭부에서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고, 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며, 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교함으로써, 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치의 샘플링 방법은 AD 변환기를 이용해서 EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 단계, 및 마이크로 프로세서를 포함하는 제어부를 이용해서 상기 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 타이밍을 가변해서 샘플링하고, 샘플링된 전압 값을 순차적으로 비교 및 모니터해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법은 계통 전력선에서 검출되는 아날로그 전압을 가변 샘플링 방식(Variable Sampling Method)으로 샘플링하고 신호 처리(Signal Processing)함으로써, 서지 전압과 임펄스 노이즈 등을 빠르고 정확하게 감지할 수 있는 효과를 이룰 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법은 EFT 테스트 전력선 및 직류 저전력 계통 전력선에서도 빠른 응답 속도를 갖도록 임펄스 노이즈를 감지함으로써, 직류 저전압 계통에 구성된 보호 계전기 등의 지능형 전자장치 또한 오작동이 방지되도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 보호 계전기를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 샘플링 가변 설정부와 샘플링부의 가변 샘플링 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4는 도 2에 도시된 비교 판단부의 서지 전압 및 임펄스 노이즈 판단 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치는 보호 계전기, 전원 관리 유닛(Power Management Unit), 전력 계측기(Power Meter) 등으로 통칭될 수 있다. 그러나, 이하에서는 지능형 전자장치의 일예로 디지털 보호 계전기가 적용된 예를 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 보호 계전기를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 1에 도시된 디지털 보호 계전기는 전압 검출부(110), 절연 증폭부(120), AD 변환기(130), 제어부(140), 표시부(150), 및 메모리(160)를 포함한다.
전압 검출부(110)는 EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 전압을 검출한다. 전압 검출부(110)는 배전 선로에 직렬 또는 병렬로 연결된 적어도 하나의 션트 저항 소자(Shunt Resister Device)를 포함해서 구성될 수 있다. 또한, 전압 검출부(110)는 션트 저항 소자를 안정화시키는 안정화 회로와 방열 소자 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 전압 검출부(110)는 전류 변성기(CT: Current Transformer)와 전압 변성기(PT: Potential Transformer) 중 적어도 하나의 변성기를 포함해서 구성될 수도 있다.
절연 증폭부(120)는 전압 검출부(110)에서 검출된 교류 전압을 증폭시켜서 AD 변환기(130)로 전송한다. 절연 증폭부(120)는 배전 선로와 AD 변환기(130)가 전기적으로 직접 접속되지 않고, 필요에 따라 절연 또는 도통될 수 있도록 배전 선로와 AD 변환기(130)의 사이에 구성된다.
절연 증폭부(120)는 적어도 하나의 증폭기(Isolation Amplifier)를 포함하는 절연 증폭 회로를 포함해서 구성될 수 있다. 이에, 절연 증폭부(120)는 미리 설정된 정격 전압이나 기준 전압 레벨로 배전 선로의 교류 전압을 증폭시키고, 증폭된 교류 전압을 AD 변환기(130)로 전송한다.
AD 변환기(130)는 제어부(140)의 제어에 따라 절연 증폭부(120)에서 증폭된 교류 전압을 직류 전압으로 변환하고, 변환된 직류 전압을 별도의 배전기기나 계전 스위칭 모듈 등으로 공급할 수 있다.
제어부(140)는 AD 변환기(130)에서 직류 전압으로 변환되는 교류 전압, 즉 절연 증폭부(120)에서 AD 변환기(130)로 전송되는 증폭된 교류 전압을 샘플링한다. 그리고, 샘플링 결과를 실시간으로 모니터링해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단한다. 이러한 제어부(140)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서 등을 포함하는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구성될 수 있다.
제어부(140)는 절연 증폭부(120)에서 AD 변환기(130)로 입력되는 교류 전압을 미리 설정된 기간 단위로 기준 샘플링 개수 또는 기준 샘플링 주파수 등을 설정해서 샘플링할 수 있다. 그리고 기준 샘플링 개수나 주파수에 따른 샘플링 타이밍별 검출 전압 값을 해당 타이밍의 기준 전압 값으로 저장함과 아울러 표시부(150)로 표시할 수 있다. 따라서, 사용자나 관리자는 표시부(150)로 표시되는 샘플링 타이밍별 기준 전압 값의 변동 상태(또는 파형 변화)에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단할 수도 있다.
이와 더불어, 제어부(140)는 절연 증폭부(120)에서 AD 변환기(130)로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고, 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링할 수 있다. 그리고 제어부(140)는 미리 설정된 기간 및 주기별로 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 상기의 기준 전압 값과 비교함으로써, 그 비교 결과에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단할 수 있다.
다시 말해, 제어부(140)는 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교할 수 있다. 이에, 제어부(140)는 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
이와 달리, 제어부(140)는 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 상기의 기준 전압 값과 비교할 수 있다. 이에, 제어부(140)는 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수도 있다. 이러한 제어부(140)의 구체적인 임펄스 전압 검출 특징에 대해서는 이후에 첨부된 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 표시부(150)는 적어도 하나의 모니터와 알람 스피커 등을 포함하며, 제어부(140)의 제어에 따라 제어부(140)에서 입력되는 샘플링 타이밍과 샘플링 개수 가변 상태, 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 검출 여부 등을 모니터 화면과 알람 스피커로 표시한다.
메모리(160)는 제어부(140)에서 교류 전압을 샘플링 개수를 가변시킬 수 있도록 샘플링 타이밍 가변 정보와 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 저장한다. 그리고, 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 미리 설정된 주기 및 기간 단위로 제어부(140)로 제공한다. 이에, 제어부(140)는 메모리(160)로부터 입력되는 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 교류 전압을 샘플링할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제어부를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 제어부(140)는 신호 입력부(141), 샘플링 가변 설정부(142), 펄스 카운터(144), 샘플링부(143), 비교 판단부(145)를 포함한다.
신호 입력부(141)는 절연 증폭부(120)에서 AD 변환기(130)로 전송되는 증폭된 교류 전압을 AD 변환기(130)와 동시에 수신한다. 그리고, 절연 증폭부(120)에서 증폭된 교류 전압을 샘플링부(143)로 전송한다. 제어부(140)가 AD 변환기(130)와 분린 구조로 설치되는 경우, 제어부(140)의 신호 입력부(141)는 AD 변환기(130)와는 병렬 구조로 연결될 수도 있다.
샘플링 가변 설정부(142)는 메모리(160)를 통해 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 입력받는다. 그리고 메모리(160)에서 입력되는 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보에 따라 미리 설정된 주기 및 기간 단위로 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 가변시킨다. 이렇게 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수는 펄스 카운터(144)와 샘플링부(143)로 동시에 공급할 수 있다.
펄스 카운터(144)는 샘플링 가변 설정부(142)에서 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 대응되는 주파수 신호 또는 펄스 신호를 생성한다. 그리고 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 대응되는 주파수 신호 또는 펄스 신호를 실시간으로 샘플링부(143)로 전송한다.
샘플링부(143)는 미리 설정된 기간 단위로 설정된 기준 샘플링 개수 또는 기준 샘플링 주파수에 따라 신호 입력부(141)를 통해 입력된 교류 전압을 샘플링할 수 있다. 이에, 샘플링부(143)는 기준 샘플링 개수나 주파수에 따른 샘플링 타이밍별 검출 전압 값을 해당 타이밍의 기준 전압 값으로 자체 저장부에 저장하고 비교 판단부(145)와 공유할 수 있다.
이와 더불어, 샘플링부(143)는 샘플링 가변 설정부(142)에서 수신되는 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 신호 입력부(141)를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한다.
샘플링부(143)는 펄스 카운터(144)로부터 수신되는 가변된 주파수 신호 또는 펄스 신호에 따라 신호 입력부(141)를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링할 수도 있다.
비교 판단부(145)는 샘플링부(143)에서 샘플링되는 결과를 실시간으로 모니터링해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단한다. 즉, 비교 판단부(145)는 미리 설정된 기간 및 주기별로 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 상기의 기준 전압 값과 비교함으로써, 그 비교 결과에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 비교 판단부(145)는 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교한다. 그리고, 비교 판단부(145)는 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
이와 달리, 비교 판단부(145)는 샘플링부(143)에서 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 상기의 기준 전압 값과 비교하고, 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 샘플링 가변 설정부와 샘플링부의 가변 샘플링 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 3을 참조하면, 샘플링부(143)는 샘플링 가변 설정부(142)에서 수신되는 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 신호 입력부(141)를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한다. 이와 달리, 샘플링부(143)는 펄스 카운터(144)로부터 수신되는 가변된 주파수 신호 또는 펄스 신호에 따라 신호 입력부(141)를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링할 수도 있다.
도 3의 a_1 파형과 같이, 연속된 파형의 교류 전압이 샘플링부(143)로 입력되는 경우, 연속된 파형의 교류 전압은 샘플링 개수와 주파수를 가변시켜도 그 검출 전압 값이 크게 변하지 않는다. 즉, a_2 및 a_3으로 도시된 바와 같이, 연속된 파형의 교류 전압은 샘플링 개수와 주파수를 가변시켜도 샘플링 타이밍별 검출 전압 값이 유사한 전압 값에서 크게 변하지 않는다.
하지만, 도 3의 b_1 파형과 같이, 서지 전압이나 임펄스 파형의 교류 전압이 샘플링부(143)로 입력되는 경우, 교류 전압의 전압 값은 그 전압 값 변동 폭이 크게 가변되어 입력될 수 있다.
즉, b_2 및 b_3으로 도시된 바와 같이, 서지 전압이나 임펄스 파형의 교류 전압은 샘플링 개수와 주파수 가변 정도에 따라 샘플링 타이밍별 검출 전압 값 변동 폭이 크게 가변되어 검출될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 계통의 배전 선로에서 검출되는 교류 전압을 가변 샘플링 방식(Variable Sampling Method)으로 샘플링하고 비교 처리함으로써, 서지 전압과 임펄스 노이즈 등을 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 비교 판단부의 서지 전압 및 임펄스 노이즈 판단 방법을 설명하기 위한 파형도이다.
도 4를 참조하면, 비교 판단부(145)는 미리 설정된 기간 및 주기(sd)별로 샘플링 타이밍(t1,t2,t3)을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 기준 전압 값과 비교함으로써, 그 비교 결과에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 비교 판단부(145)는 주기(sd)별로 샘플링 타이밍(t1,t2,t3)을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교한다. 예를 들어, 비교 판단부(145)는 도 4에 도시된 바와 같이, t1과 t2 타이밍에 샘플링된 전압 값, 및 t2 및 t3 타이밍에 샘플링된 전압 값을 이전 샘플링된 전압 값과 현재 샘플링된 전압 값으로 각각 구분해서 서로 순차적으로 비교할 수 있다. 그리고, 비교 판단부(145)는 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이 전압 값(dv)이 미리 설정된 기준 범위 전압 값(rv)보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수 있다.
이와 달리, 비교 판단부(145)는 샘플링부(143)에서 주기(sd)별로 샘플링 타이밍(t1,t2,t3)을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 기준 전압 값과 비교하고, 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값(rv)보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단할 수도 있다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법은 계통 전력선이나 배전 선로에서 검출되는 아날로그의 교류 전압을 가변 샘플링 방식(Variable Sampling Method)으로 샘플링하고 신호 처리(Signal Processing) 및 비교함으로써, 서지 전압과 임펄스 노이즈 등을 빠르고 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법은 EFT 테스트 전력선 및 직류 저전력 계통 전력선에서도 빠른 응답 속도를 갖도록 임펄스 노이즈를 감지함으로써, 직류 저전압 계통에 구성된 보호 계전기 등의 지능형 전자장치 또한 오작동이 방지되도록 할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
110: 전압 검출부
120: 절연 증폭부
130: AD 변환기
140: 제어부
141: 신호 입력부
142: 샘플링 가변 설정부
143: 샘플링부
144: 펄스 카운터
145: 비교 판단부
150: 표시부
160: 메모리

Claims (15)

  1. EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 AD 변환기; 및
    상기 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 타이밍을 가변해서 샘플링하고 상기 샘플링된 전압 값을 순차적으로 비교 및 모니터해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 제어부를 포함하는,
    지능형 전자장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배전 선로의 전압을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전압 검출부에서 검출된 교류 전압을 증폭시켜서 상기 AD 변환기로 전송하는 절연 증폭부;
    상기 제어부의 샘플링 개수 가변 상태, 상기 서지 전압이나 상기 임펄스 노이즈의 입력 여부를 모니터 화면과 알람 스피커로 표시하는 표시부;
    상기 제어부에서 교류 전압을 샘플링 개수를 가변시킬 수 있도록 샘플링 타이밍 가변 정보와 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 저장하고, 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 미리 설정된 주기 및 기간 단위로 상기 제어부로 제공하는 메모리를 더 포함하는,
    지능형 전자장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는
    상기 배전 선로에 직렬 또는 병렬로 연결된 적어도 하나의 션트 저항 소자, 또는 전류 변성기와 전압 변성기 중 적어도 하나의 변성기를 이용해서 상기 배전 선로의 전압을 검출하는,
    지능형 전자장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 절연 증폭부에서 상기 AD 변환기로 전송되는 증폭된 교류 전압을 상기 AD 변환기와 동시에 수신하는 신호 입력부;
    상기 메모리에서 입력되는 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보에 따라 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 가변시켜 출력하는 샘플링 가변 설정부;
    상기 샘플링 가변 설정부에서 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 대응되는 주파수 신호 또는 펄스 신호를 생성 및 출력하는 펄스 카운터;
    상기 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 따라 상기 신호 입력부를 통해 입력된 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 샘플링부; 및
    상기 샘플링부에서 샘플링되는 결과를 실시간으로 모니터링해서 상기 서지 전압이나 상기 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 비교 판단부를 포함하는,
    지능형 전자장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    미리 설정된 기간 단위로 기준 샘플링 개수 또는 기준 샘플링 주파수를 설정해서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압을 샘플링하고,
    상기 기준 샘플링 개수나 상기 기준 샘플링 주파수에 따른 샘플링 타이밍별 검출 전압 값을 각 타이밍별 기준 전압 값으로 저장함과 아울러 표시부에서 표시될 수 있도록 제어하는
    지능형 전자장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 절연 증폭부에서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고,
    가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며,
    상기 미리 설정된 기간 및 주기별로 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 상기 기준 전압 값과 비교함으로써, 비교 결과에 따라 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단하는,
    지능형 전자장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제어부는
    상기 절연 증폭부에서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고,
    가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며,
    상기 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 상기의 기준 전압 값과 비교함으로써, 상기 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단하는,
    지능형 전자장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 절연 증폭부에서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하고,
    가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하며,
    상기 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교함으로써, 상기 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 서지 전압 또는 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단하는,
    지능형 전자장치.
  9. AD 변환기를 이용해서 EFT 테스트 전력선이나 계통 전력에 연결된 배전 선로의 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 단계; 및
    마이크로 프로세서를 포함하는 제어부를 이용해서 상기 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 타이밍을 가변해서 샘플링하고, 상기 샘플링된 전압 값을 순차적으로 비교 및 모니터해서 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배전 선로의 전압을 검출하는 단계;
    상기 검출된 교류 전압을 증폭시켜서 상기 AD 변환기로 전송하는 단계;
    상기 제어부의 샘플링 개수 가변 상태, 상기 서지 전압이나 상기 임펄스 노이즈의 입력 여부를 표시부의 모니터 화면과 알람 스피커로 표시하는 단계;
    상기 제어부에서 교류 전압을 샘플링 개수를 가변시킬 수 있도록 샘플링 타이밍 가변 정보와 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 메모리에 저장하고, 상기 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보를 미리 설정된 주기 및 기간 단위로 상기 제어부로 제공하는 단계를 더 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계는
    상기 메모리에서 입력되는 샘플링 타이밍 가변 정보나 샘플링 타이밍 지연 신호 정보에 따라 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 가변시켜 출력하는 단계;
    상기 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 대응되는 주파수 신호 또는 펄스 신호를 생성 및 출력하는 단계;
    상기 가변되는 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수에 따라 상기 교류 전압의 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링되는 결과를 실시간으로 모니터링해서 상기 서지 전압이나 상기 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계는
    미리 설정된 기간 단위로 기준 샘플링 개수 또는 기준 샘플링 주파수를 설정해서 상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압을 샘플링하는 단계; 및
    상기 기준 샘플링 개수나 상기 기준 샘플링 주파수에 따른 샘플링 타이밍별 검출 전압 값을 각 타이밍별 기준 전압 값으로 저장함과 아울러 표시부에서 표시될 수 있도록 제어하는 단계를 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계는
    상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하는 단계,
    상기 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 단계,
    상기 미리 설정된 기간 및 주기별로 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 순차적으로 서로 비교하거나 상기 기준 전압 값과 비교함으로써, 비교 결과에 따라 과전압이나 상기 서지 전압 또는 상기 임펄스 노이즈 입력 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계는
    상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하는 단계;
    상기 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 상기의 기준 전압 값과 비교함으로써, 상기 샘플링 타이밍 가변에 따라 샘플링 개수를 가변시켜서 샘플링한 전압 값과 기준 전압 값과의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 상기 서지 전압 또는 상기 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 서지 전압이나 임펄스 노이즈의 입력 여부를 판단하는 단계는
    상기 AD 변환기로 입력되는 교류 전압의 샘플링 개수 또는 샘플링 주파수를 미리 설정된 기간 및 주기 단위로 가변시켜서 설정하는 단계;
    상기 가변된 샘플링 개수나 샘플링 주파수에 따라 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링하는 단계; 및
    상기 샘플링 타이밍을 가변시켜서 샘플링한 전압 값들을 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값 별로 구분해서 순차적으로 비교함으로써, 상기 이전 샘플링된 전압 값 대비 현재 샘플링된 전압 값의 차이가 미리 설정된 기준 범위 전압 값보다 크면 과전압이나 상기 서지 전압 또는 상기 임펄스 노이즈가 입력된 것으로 판단하는 단계를 포함하는,
    지능형 전자장치의 샘플링 방법.
KR1020190019203A 2019-02-19 2019-02-19 지능형 전자장치 및 지능형 전자장치의 오동작 방지를 위한 샘플링 방법 KR20200101051A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115190057A (zh) * 2022-05-24 2022-10-14 深圳绿米联创科技有限公司 自动化测试方法、装置以及电子设备

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