KR20210094947A - 전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기 - Google Patents

전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기 Download PDF

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KR20210094947A KR1020200008848A KR20200008848A KR20210094947A KR 20210094947 A KR20210094947 A KR 20210094947A KR 1020200008848 A KR1020200008848 A KR 1020200008848A KR 20200008848 A KR20200008848 A KR 20200008848A KR 20210094947 A KR20210094947 A KR 20210094947A
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기는, 외부로부터 입력되는 전원의 위상 별 전압량들 또는 전류량들을 측정하는 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들; 상기 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들 각각에 의하여 측정된 위상 별 전압량들 및 전류량들을 이용하여 상기 전원의 위상 별 전력량들을 식별하는 전력량 계측부; 및 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하고, 상기 계산 방식에 따라 상기 위상 별 전력량들을 이용하여 상기 전체 전력량을 계산하는 전력량 통합부;를 포함할 수 있다. 또한 다른 실시예도 가능하다.

Description

전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기{A METHOD FOR MEASURING AN AMOUNT OF ELECTRONIC POWER AND A MEASURING APPARATUS THEREFOR}
본 발명은 전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기에 관한 것이다.
사용자는 자신이 사용하는 가전 기기의 사용 전력이 얼마인지 정확히 알 수 없다. 가전 기기의 소모 전력을 사용자가 쉽게 알 수 있다면 쉽고 능동적으로 전기 에너지 절약을 실행할 수 있다.
일반적으로, 전력량계란 일정시간 동안 사용한 전력의 총량을 측정, 기록하는 계기를 의미한다. 상기 전력량계는 회전원판에 전력과 비례하는 회전력을 가하여 전력의 사용시간을 회전수로 적산하는 계기이다. 상기 전력량계는 직류용과 교류용이 있다. 직류용으로는 수은형과 정류자형 적산전력계, 교류용으로는 유도형 적산전력계가 사용된다. 특히, 유도형 적산전력계의 경우 구조가 간단하고 가격이 싸서 많이 쓰이는데 각 가정에 설치된 전기계량기는 바로 이 유도형이다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 전력량을 계측하는 계측기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 계측기(102)는 차단기(101)의 외부에 위치하고, 상기 차단기(101)와 연결된다. 각기 다른 위상(예: R, S, T)의 전력을 공급하는 전선 및 중성선(neutral line: N)은 차단기(101)를 거쳐서 계측기(102)로 공급될 수 있다. 그에 따라 상기 계측기(102)를 이용한 전력량의 측정은 상기 차단기(101)와 계측기(102) 사이의 연결선(105)에서의 전압 또는 전류를 감지함으로써 이루어질 수 있다.
도 1b를 참조하면, 계측기(102)는 전원 생성부(111), 전력량 계측부(112), 전압 센싱부(113-1, 113-2, 113-3), 전류 센싱부(114-1, 114-2, 114-3) 및 중성선(neutral line)(115)을 포함할 수 있다.
전원 생성부(111)는 외부로부터 수신되는 전원을 수신하여 전압 또는 전류로 변환할 수 있다. 계측기(102)로 공급되는 전력은 위상별로 그 전압 및 전류가 감지될 수 있다. 예를 들어, 전압 센싱부(113-1) 및 전류 센싱부(114-1)는 위상 R의 전력에 대한 전압 및 전류를 감지하고, 전압 센싱부(113-2) 및 전류 센싱부(114-2)는 위상 S의 전력에 대한 전압 및 전류를 감지하며, 전압 센싱부(113-3) 및 전류 센싱부(114-3)은 위상 T에 대한 전압 및 전류를 감지할 수 있다.
그러나 도 1b의 전력량 계측부(112)는 위상들(R, S, T) 각각의 전압 및 전류를 단순히 합산하는 것일 뿐이다. 예를 들어 다상 전기 계통에서 순방향 전력과 역방향 전력이 동시에 공급되고 있고, 사용자가 순방향 전력의 전력량 정보만을 원하는 경우에 도 1b의 계측기(102)는 사용자가 원하는 전력량 정보를 제공하기 어렵다.
본 발명의 목적은 다양한 방식으로 전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계측기는, 외부로부터 입력되는 전원의 위상 별 전압량들 또는 전류량들을 측정하는 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들; 상기 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들 각각에 의하여 측정된 위상 별 전압량들 및 전류량들을 이용하여 상기 전원의 위상 별 전력량들을 식별하는 전력량 계측부; 및 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하고, 상기 계산 방식에 따라 상기 위상 별 전력량들을 이용하여 상기 전체 전력량을 계산하는 전력량 통합부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 계측기에서의 전체 전력량을 계산하는 방법은, 외부로부터 입력되는 전원의 위상 별 전압량들 또는 전류량들을 측정하는 단계; 상기 위상별 전압량들 및 전류들량을 이용하여 상기 전원의 위상 별 전력량들을 식별하는 단계; 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계; 및 상기 계산 방식에 따라 상기 위상 별 전력량들을 이용하여 상기 전체 전력량을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 다양한 방식으로 전력량을 측정하는 방법 및 그를 위한 계측기를 제공할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 일반적인 전력량을 계측하는 계측기의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 다른 예를 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 여러 방식으로 계산한 전체 전력량을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는“포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한 본 발명의 다양한 실시예에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예에서 “또는” 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, “A 또는 B”는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용된 “제1”, “제2”, “첫째” 또는 “둘째” 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 접속되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.
본 발명의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예를 들어, 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 계측기(200)는 전원 생성부(210), 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1), 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-2, 222-2, 223-2), 제1 내지 제3 전기량 계측부(231, 232, 233) 또는 전력량 통합부(240)를 포함할 수 있다.
전원 생성부(210)는 외부로부터 입력되는 전원을, 전압 또는 전류의 형태를 가지는 전원으로 변환함으로써, 상기 계측기(200)와 연결된 장치, 예를 들어 가전기기에 공급할 수 있다.
제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1)는 상기 외부로부터 공급되는 전력 중 위상 별 전압량을 측정(또는 감지)하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)는 상기 외부로부터 공급되는 전력 중 위상 별 전류량을 측정(또는 감지)할 수 있다. 예를 들어 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 센싱부(221-2)는 R 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있고, 제2 전압 센싱부(221-2) 및 제2 전류 센싱부(222-2)는 S 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있으며, 제3 전압 센싱부(223-1) 및 제3 전류 센싱부(223-2)는 T 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1)는 분압 저항 등의 전압 센싱 소자를 이용하여 전압을 측정할 수 있고, 제1 내지 제3 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)는 CT(current transformor) 센서 등의 전류 센싱 소자를 이용하여 전류를 측정할 수 있다.
제1 내지 제3 전력량 계측부(231, 232, 233)는 위상 별 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1) 및 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)와 연결되어 상기 위상 별 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1) 및 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)로부터 측정된 전압량 및 전류량을 수신하여 위상별 전력량을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 계측부(221-2)가 R 위상의 전압 및 전류를 측정한다고 가정한다. 제1 전력량 계측부(231)는 상기 제1 전압 센싱부(221-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제1 전류 센싱부(222-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 R 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 내지 전압 센싱부(222-1, 222-1, 223-1) 및 제1 내지 제3 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2) 각각에서 측정된 전압 아날로그 신호들 및 전류 아날로그 신호들이 제1 내지 제3 전력량 계측부(231, 232, 233) 각각으로 입력되면, 상기 제1 내지 제3 전력량 계측부(231, 232, 233) 각각은 상기 전압 아날로그 신호들 및 전류 아날로그 신호들을 이용하여 각 위상의 전력량들을 연산할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 각기 다른 위상의 전력량을 계측하는 상기 제1 내지 제3 전력량 계측부(231, 232, 233)는 상기 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1) 및 제1 내지 제3 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)로부터 전압 아날로그 신호 및 전류 아날로그 신호를 입력 받아서, 상기 아날로그 신호를 A/D 변환부(미도시)에서 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 전압/전류 신호를 이용하여 (유효) 전력을 연산할 수 있다.
전력량 통합부(240)는 상기 제1 내지 제3 전기량 계측부(231, 232, 233)에 의해 식별된 위상 별 전력량을 이용하여 전체 전력량을 식별(계산)할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력량은 그 위상이 순방향이면 양수(+)로서 계산되고, 역방향이면 음수(-)로서 계산될 수 있다. 따라서 전력량 통합부(240)는, 전력의 위상이 순방향이면 더하고 역방향이면 뺌으로써 총 전력량을 계산할 수 있다. 다른 실시예에 따르면 전력량 통합부(240)는 순방향 위상의 전력들만을 더하여 총 전력량을 계산하거나 역방향 위상들의 전력들만을 더하여 총 전력량을 계산할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 전력량 통합부(240)는 전력의 위상이 순방향이든 역방향이든 위상 별 전력 각각의 절대값들을 모두 더함으로써 총 전력량을 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 일 예를 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, S302 단계에서 계측기(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 수신할 수 있다. S304 단계에서, 계측기(200)는 외부로부터 수신되는 전력의 위상 별 전압량 및 전류량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)의 제1 내지 제3 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 위상 별 전압들을 측정하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부들(221-2, 222-, 223-2)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 위상 별 전류들을 측정할 수 있다.
S304 단계의 결과로서 위상 별 전압량 및 전류량이 파악되면, S306 단계에서 제1 내지 제3 전기량 계측부들(231, 232, 233) 각각은 위상 별 전력량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 계측부(221-2)가 R 위상의 전압 및 전류를 측정하고, 제2 전압 센싱부(222-1) 및 제2 전류 계측부(222-2)가 S 위상의 전압 및 전류를 측정하며, 제3 전압 센싱부(223-1) 및 제3 전류 계측부(223-2)가 T 위상의 전압 및 전류를 측정한다고 가정한다. 제1 전력량 계측부(231)는 상기 제1 전압 센싱부(221-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제1 전류 센싱부(221-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 R 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다. 제2 전력량 계측부(232)는 상기 제2 전압 센싱부(222-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제2 전류 센싱부(222-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 S 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다. 제3 전력량 계측부(233)는 상기 제3 전압 센싱부(223-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제3 전류 센싱부(223-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 T 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다.
S308 단계에서 전력량 통합부(240)는 상기 위상 별 전력량을 계산하는 방식을 결정하고, S310 단계에서 전력량 통합부(240)는 S308 단계에서 결정된 계산 방식에 따라 위상 별 전력을 계산할 수 있다. 예를 들어, S308 단계에서 전력량 통합부(240)는 상기 위상 별 전력량들을 계산하는 방식으로서, 순방향 위상들의 전력값들만을 서로 더하거나, 역방향 위상들의 전력값들만을 서로 더하거나 또는 순방향 위상 및 역방향 위상들의 전력값들을 모두 더하는 방법을 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 다른 예를 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, S402 단계에서 계측기(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 수신할 수 있다. S404 단계에서, 계측기(200)는 외부로부터 수신되는 전력의 위상 별 전압량 및 전류량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)의 제1 내지 제3 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전압들을 측정하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부들(221-2, 222-, 223-2)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전류들을 측정할 수 있다.
S404 단계의 결과로서 위상 별 전압량 및 전류량이 파악되면, S406 단계에서 제1 내지 제3 전기량 계측부들(231, 232, 233) 각각은 위상 별 전력량을 계산할 수 있다.
S408 단계에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량을 계산하는 방식으로서, 순방향 위상의 전력량 및 역방향 위상의 전력량을 더하는 제1 방식을 결정할 수 있다. 이때 역방향 위상의 전력량은 음수(-)로서 계산될 수 있다.
S410 단계에서 전력량 통합부(240)는 S408 단계에서 결정된 제1 방식에 따라 위상 별 전력을 계산할 수 있다. 예를 들어, S408 단계에서 순방향인 R 위상의 전력이 10이고, 역방향인 S 위상의 전력이 -10이며, 순방향인 T 위상의 전력이 10이라고 가정하면, S410에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량으로서 10(10-10+10=10)을 계산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 예를 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, S502 단계에서 계측기(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 수신할 수 있다. S504 단계에서, 계측기(200)는 외부로부터 수신되는 전력의 위상 별 전압량 및 전류량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)의 제1 내지 제3 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전압들을 측정하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부들(221-2, 222-, 223-2)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전류들을 측정할 수 있다.
S504 단계의 결과로서 위상 별 전압량 및 전류량이 파악되면, S506 단계에서 제1 내지 제3 전기량 계측부들(231, 232, 233) 각각은 위상 별 전력량을 계산할 수 있다.
S508 단계에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량을 계산하는 방식으로서, 순방향 위상의 전력량들을 더하는 제2 방식을 결정할 수 있다.
S510 단계에서 전력량 통합부(240)는 S508 단계에서 결정된 제2 방식에 따라 위상 별 전력을 계산할 수 있다. 예를 들어, S508 단계에서 순방향인 R 위상의 전력이 10이고, 역방향인 S 위상의 전력이 -10이며, 순방향인 T 위상의 전력이 10이라고 가정하면, S510에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량으로서 20(10+10=20)을 계산할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전력량 통합부(240)는 전체 전력량을 계산하는 방식으로서, 역방향 위상의 전력량들을 더하는 방식을 결정할 수 있다. 역방향 위상의 전력량들만을 더하여 전체 전력량을 구하는 경우, 전력량 통합부(240)는 역방향 위상의 전력량들의 절대값들을 더함으로써 전체 전력량을 구할 수 있다. 예를 들어, 순방향인 R 위상의 전력이 10이고, 역방향인 S 위상의 전력이 -10이며, 역방향인 T 위상의 전력이 -10이라고 가정하면, 전력량 통합부(240)는 전체 전력량으로서 20(|-10|+|-10|=20)을 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, S602 단계에서 계측기(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 수신할 수 있다. S604 단계에서, 계측기(200)는 외부로부터 수신되는 전력의 위상 별 전압량 및 전류량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)의 제1 내지 제3 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전압들을 측정하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부들(221-2, 222-, 223-2)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 R, S, T 위상 별 전류들을 측정할 수 있다.
S604 단계의 결과로서 위상 별 전압량 및 전류량이 파악되면, S606 단계에서 제1 내지 제3 전기량 계측부들(231, 232, 233) 각각은 위상 별 전력량을 계산할 수 있다.
S608 단계에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량을 계산하는 방식으로서, 위상 별 전력량들의 절대값들을 더하는 제3 방식을 결정할 수 있다.
S610 단계에서 전력량 통합부(240)는 S608 단계에서 결정된 제3 방식에 따라 위상 별 전력을 계산할 수 있다. 예를 들어, S608 단계에서 순방향인 R 위상의 전력이 10이고, 역방향인 S 위상의 전력이 -10이며, 순방향인 T 위상의 전력이 10이라고 가정하면, S610에서 전력량 통합부(240)는 전체 전력량으로서 30(10+|-10|+10=30)을 계산할 수 있다.
도 7a 내지 7d는 본 발명의 다양한 실시예에 따라 여러 방식으로 계산한 전체 전력량을 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 7에서, 전체 전력량을 계산하는 제1 방식은 위상 별 전력량을 모두 더하는 것이고, 제2 방식은 순방향 위상의 전력량들만을 더하는 것이고, 제3 방식은 위상 별 전력량들의 절대값들을 더하는 방식인 것으로 가정한다.
도 7a는 R 위상, S 위상, T 위상의 전력의 그 위상들이 모두 순방향인 경우를 나타낸 것이다. R 위상, S 위상 및 T 위상의 전력량들 각각이 10이면, 전력량 통합부(240)에 의하여 계산되는 전체 전력량은, 제1 방식으로 계산한 경우 30(10+10+10=30), 제2 방식으로 계산한 경우 30(10+10+10=30), 제3 방식으로 계산한 경우 30(10+10+10=30)이다.
도 7b는 R 위상, S 위상, T 위상 중 R 위상 및 T 위상은 순방향이고 S 위상은 역방향인 경우를 나타낸 것이다. R 위상 및 T 위상의 전력량들이 각각 10이고 S 위상의 전력량이 -10이면, 전력량 통합부(240)에 의하여 계산되는 전체 전력량은, 제1 방식으로 계산한 경우 10(10-10+10=10), 제2 방식으로 계산한 경우 30(10+10=20), 제3 방식으로 계산한 경우 30(10+10+10=30)이다.
도 7b는 R 위상, S 위상, T 위상 중 R 위상 및 T 위상은 순방향이고 S 위상은 역방향인 경우를 나타낸 것이다. R 위상 및 T 위상의 전력량들이 각각 10이고 S 위상의 전력량이 -10이면, 전력량 통합부(240)에 의하여 계산되는 전체 전력량은, 제1 방식으로 계산한 경우 30(10-10+10=10), 제2 방식으로 계산한 경우 30(10+10=20), 제3 방식으로 계산한 경우 30(10+10+10=30)이다.
도 7c는 R 위상, S 위상, T 위상 중 R 위상은 순방향이고 S 위상 및 T 위상은 역방향인 경우를 나타낸 것이다. R 위상의 전력량이 10이고 S 위상 및 T 위상의 전력량들 각각이 -10이면, 전력량 통합부(240)에 의하여 계산되는 전체 전력량은, 제1 방식으로 계산한 경우 -20(10-10-10=-20), 제2 방식으로 계산한 경우 10, 제3 방식으로 계산한 경우 30(10+|-10|+|-10|=30)이다.
도 7d는 R 위상, S 위상 및 T 위상이 모두 역방향인 경우를 나타낸 것이다. R 위상, S 위상 및 T 위상의 전력량들 각각이 -10이면, 전력량 통합부(240)에 의하여 계산되는 전체 전력량은, 제1 방식으로 계산한 경우 -30(-10-10-10=-30), 제2 방식으로 계산한 경우 0, 제3 방식으로 계산한 경우 30(|-10|+|-10|+|-10|=30)이다. 상기와 같이 위상 별 전력량들을 더한 전체 전력량은 그 계산 방식에 따라서 각각 달라질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기에서의 전력 계산 방법의 또 다른 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, S802 단계에서 계측기(200)는 외부로부터 공급되는 전원을 수신할 수 있다. S804 단계에서, 계측기(200)는 외부로부터 수신되는 전력의 위상 별 전압량 및 전류량을 감지할 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)의 제1 내지 제3 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 위상 별 전압들을 측정하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부들(221-2, 222-, 223-2)은 계측기(200)로 전달되는 전력의 위상 별 전류들을 측정할 수 있다.
S804 단계의 결과로서 위상 별 전압량 및 전류량이 파악되면, S806 단계에서 제1 내지 제3 전기량 계측부들(231, 232, 233) 각각은 위상 별 전력량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 계측부(221-2)가 R 위상의 전압 및 전류를 측정하고, 제2 전압 센싱부(222-1) 및 제2 전류 계측부(222-2)가 S 위상의 전압 및 전류를 측정하며, 제3 전압 센싱부(223-1) 및 제3 전류 계측부(223-2)가 T 위상의 전압 및 전류를 측정한다고 가정한다. 제1 전력량 계측부(231)는 상기 제1 전압 센싱부(221-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제1 전류 센싱부(221-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 R 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다. 제2 전력량 계측부(232)는 상기 제2 전압 센싱부(222-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제2 전류 센싱부(222-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 S 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다. 제3 전력량 계측부(233)는 상기 제3 전압 센싱부(223-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제3 전류 센싱부(223-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 T 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다.
S808 단계에서 전력량 통합부(240)는 상기 위상 별 전력량을 계산하는 방식, 즉 전체 전력량을 계산하는 방식으로서 미리 정해진 계산 방식이 있는지 여부를 판단할 수 있다. S808 단계의 판단 결과, 미리 정해진 방식이 있으면(S808: 예), S810 단계에서 전력량 통합부(240)는 상기 미리 정해진 방식으로 전체 전력량을 계산할 수 있다. 예를 들어 상기 미리 정해진 방식이 위상 별 전력량을 모두 더하는 제1 방식이면 전력량 통합부(240)는 상기 제1 방식으로 전체 전력량을 계산할 수 있다.
S808 단계의 판단 결과, 미리 정해진 방식이 없으면(S808: 아니오), 계측기(200)는 전체 전력량을 계산할 방식을 선택받을 수 있다. 예를 들어, 계측기(200)는 상기 계측기(200)에 미리 구비된 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 사용자로부터 상기 전체 전력량을 계산할 방식을 입력받을 수 있다. 계측기(200)로 입력되는 전력 중 순방향 위상의 전력량만을 더하는 제2 방식이 상기 사용자에게 선택되었다면, 전력량 통합부(240)는 상기 제2 방식으로 전체 전력량을 계산할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 계측기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 계측기(800)는 전원 생성부(210), 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1), 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-2, 222-2, 223-2), 제1 내지 제3 전기량 계측부(231, 232, 233), 전력량 통합부(240), 메모리(850) 또는 디스플레이(860)을 포함할 수 있다.
전원 생성부(210)는 외부로부터 입력되는 전원을, 전압 또는 전류의 형태를 가지는 전원으로 변환함으로써, 상기 계측기(200)와 연결된 장치, 예를 들어 가전기기에 공급할 수 있다. 제1 내지 제3 전압 센싱부(221-1, 222-1, 223-1)는 상기 외부로부터 공급되는 전력 중 위상 별 전압량을 측정(또는 감지)하고, 제1 내지 제3 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)는 상기 외부로부터 공급되는 전력 중 위상 별 전류량을 측정(또는 감지)할 수 있다. 예를 들어 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 센싱부(221-2)는 R 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있고, 제2 전압 센싱부(221-2) 및 제2 전류 센싱부(222-2)는 S 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있으며, 제3 전압 센싱부(223-1) 및 제3 전류 센싱부(223-2)는 T 위상의 전기에 대한 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
제1 내지 제3 전력량 계측부(231, 232, 233)는 위상 별 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1) 및 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)와 연결되어 상기 위상 별 전압 센싱부들(221-1, 222-1, 223-1) 및 전류 센싱부(221-2, 222-2, 223-2)로부터 측정된 전압량 및 전류량을 수신하여 위상별 전력량을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 전압 센싱부(221-1) 및 제1 전류 계측부(221-2)가 R 위상의 전압 및 전류를 측정한다고 가정한다. 제1 전력량 계측부(231)는 상기 제1 전압 센싱부(221-1)에 의해 측정된 전압값을, 상기 제1 전류 센싱부(222-2)에 의해 측정된 전류값과 곱해줌으로써 상기 R 위상을 가지는 전력의 전력값을 알아낼 수 있다.
전력량 통합부(240)는 상기 제1 내지 제3 전기량 계측부(231, 232, 233)에 의해 식별된 위상 별 전력량을 이용하여 전체 전력량을 식별(계산)할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력량은 그 위상이 순방향이면 양수(+)로서 계산되고, 역방향이면 음수(-)로서 계산될 수 있다. 따라서 전력량 통합부(240)는, 전력의 위상이 순방향이면 더하고 역방향이면 뺌으로써 총 전력량을 계산할 수 있다. 다른 실시예에 따르면 전력량 통합부(240)는 순방향 위상의 전력들만을 더하여 총 전력량을 계산하거나 역방향 위상들의 전력들만을 더하여 총 전력량을 계산할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 전력량 통합부(240)는 전력의 위상이 순방향이든 역방향이든 위상 별 전력 각각의 절대값들을 모두 더함으로써 총 전력량을 계산할 수 있다.
메모리(950)에는 계측기(800)의 동작을 제어하기 위한 데이터가 저장될 수 있다. 또한 메모리(850)에는 전체 전력량을 계산하는 방식들이 저장될 수 있다. 예를 들어, 도 8의 S808 단계에서 전력량 통합부(240)는 상기 메모리(950)에 미리 저장된(기록된) 방식(예: 제1 방식)을 전체 전력량의 미리 정해진 계산 방식으로 간주하고, 상기 메모리(850)에 저장된 방식(예: 제1 방식)으로 상기 전체 전력량을 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력량 통합부(250)는 전체 전력량이 계산될 때마다 상기 전체 전력량의 계산 방식을 메모리(950)에 기록하고, 상기 계산 방식들 각각이 사용된 횟수를 카운트(count)할 수 있다. 이로써 전력량 통합부(250)는 계측기(900)를 사용하는 사용자가 선호하는 계산 방식을 식별할 수 있다.
예를 들어, 계측기(900)가 전체 전력량을 계산하는 방식으로서 도 7에서의 위상 별 전력량을 모두 더하는 제1 방식, 순방향 위상의 전력량들만을 더하는 제2 방식 및 위상 별 전력량들의 절대값들을 더하는 제3 방식을 이용한다고 가정한다. 도 8의 S808 단계의 판단 결과, 전체 전력량의 미리 정해진 계산 방식이 존재하지 않는 경우(S808: 아니오), 전력량 통합부(250)는 상기 메모리(950)에 저장된, 계산 방식들 각각의 사용 횟수들을 참조하여 가장 많이 사용된 계산 방식을 전체 전력량을 계산할 방식으로서 선택할 수 있다. 예를 들어, 계측기(900)에서 전체 전력량을 계산하는데 제3 방식이 가장 많이 사용되었다면, 전력량 통합부(240)는 상기 제3 방식을 전체 전력량을 계산할 방식으로서 결정할 수 있다.
디스플레이(960)는 전력량 통합부(240)를 통해 계산된 전체 전력량, 전력량 정보로서 표시할 수 있다. 또한 디스플레이(960)는 전체 전력량의 계산 방식을 사용자에게 선택받기 위한 인터페이스를 표시할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 계측기 210: 전원 생성부
221-1: 제1 전압 센싱부 221-2: 제1 전류 생성부
222-1: 제2 전압 센싱부 222-2: 제2 전류 생성부
223-1: 제3 전압 센싱부 223-2: 제3 전류 생성부
231: 제1 전력량 계측부 232: 제2 전력량 계측부
233: 제3 전력량 계측부 240: 전력량 통합부

Claims (16)

  1. 계측기에 있어서,
    외부로부터 입력되는 전원의 위상 별 전압량들 또는 전류량들을 측정하는 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들;
    상기 전압 센싱부들 및 전류 센싱부들 각각에 의하여 측정된 위상 별 전압량들 및 전류량들을 이용하여 상기 전원의 위상 별 전력량들을 식별하는 전력량 계측부; 및
    상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하고, 상기 계산 방식에 따라 상기 위상 별 전력량들을 이용하여 상기 전체 전력량을 계산하는 전력량 통합부;를 포함하는 계측기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력량 통합부는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 순방향 위상의 전력량 및 역방향 위상의 전력량을 모두 더하는 방식을 결정함을 특징으로 하는 계측기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전력량 통합부는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 순방향 위상의 전력량들만을 더하는 방식을 결정함을 특징으로 하는 계측기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전력량 통합부는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 위상 별 전력량들의 절대값들을 더하는 방식을 결정함을 특징으로 하는 계측기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식이 미리 저장된 메모리;를 더 포함하고,
    상기 전력량 통합부는 상기 메모리에 미리 저장된 계산 방식으로 상기 전체 전력량을 계산함을 특징으로 하는 계측기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전력량 통합부는, 상기 전체 전력량을 계산할 때마다 상기 전체 전력량을 계산한 계산 방식을 상기 메모리에 기록함으로써 계산 방식 별 계산 횟수를 카운트(count)하고,
    상기 계산 횟수가 가장 큰 계산 방식으로 상기 전체 전력량을 계산함을 특징으로 하는 계측기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전체 전력량을 표시하는 디스플레이;를 더 포함함을 특징으로 하는 계측기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스플레이는, 상기 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 선택하기 위한 인터페이스를 표시하고,
    상기 전력량 통합부는 상기 인터페이스를 통해 선택된 계산 방식으로 상기 전체 전력량을 계산함을 특징으로 하는 계측기.
  9. 계측기에서의 전체 전력량을 계산하는 방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 전원의 위상 별 전압량들 또는 전류량들을 측정하는 단계;
    상기 위상별 전압량들 및 전류들량을 이용하여 상기 전원의 위상 별 전력량들을 식별하는 단계;
    상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계; 및
    상기 계산 방식에 따라 상기 위상 별 전력량들을 이용하여 상기 전체 전력량을 계산하는 단계;를 포함하는 계산 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 순방향 위상의 전력량 및 역방향 위상의 전력량을 모두 더하는 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 순방향 위상의 전력량들만을 더하는 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 위상 별 전력량들의 절대값들을 더하는 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는,
    상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 미리 저장된 계산 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 전체 전력량을 계산할 때마다 상기 전체 전력량을 계산한 계산 방식을 상기 메모리에 기록함으로써 계산 방식 별 계산 횟수를 카운트(count)하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는, 상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 상기 계산 횟수가 가장 큰 계산 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전체 전력량을 표시하는 단계;를 더 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 선택하기 위한 인터페이스를 표시하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 전원에 의해 공급되는 전체 전력량을 계산하기 위한 계산 방식을 판단하는 단계는, 상기 전체 전력량을 계산하는 계산 방식으로서, 상기 인터페이스를 통해 선택된 계산 방식을 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 계산 방법.
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