KR20220093926A - Apparatus for detecting voltage and current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전압전류 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식 전압전류 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage and current detection device, and more particularly, to an electronic voltage and current detection device.
전압전류 검출장치의 한 예인 변성기는 전기식 변성기와 전자식 변성기로 나눠지고, 전자식 변성기는 아날로그 신호를 출력하거나 디지털 신호를 출력하는 변성기로 나눠진다. A transformer, which is an example of a voltage and current detection device, is divided into an electric transformer and an electronic transformer, and the electronic transformer is divided into a transformer that outputs an analog signal or a digital signal.
아날로그 신호를 출력하는 전자식 변성기를 특별한 신호 변환기없이 출력을 그대로 활용하거나 약간의 신호 보정을 거친 후 이용할 수 있는 장점이 있다.An electronic transformer that outputs an analog signal has the advantage of being able to use the output as it is without a special signal converter or use it after undergoing some signal correction.
반면, 디지털 신호를 출력하는 전자식 변성기는 광케이블 등을 사용하여 통신으로 다른 원격기기로 데이터를 송수신할 수 있다. On the other hand, an electronic transformer that outputs a digital signal can transmit and receive data to another remote device through communication using an optical cable or the like.
이러한 전자식 변성기는 전기계기나 측정장치와 함께 사용되는 전류 및 전압의 변성용 기기로서 계기용 변류기(CT)와 계기용 변압기(PT)를 포함하고, 전원설비의 중요 설비들인 전력차단기나 제어설비 등이 정상적으로 기능할 수 있도록 한다. These electronic transformers are devices for converting current and voltage used together with electrical instruments or measuring devices, including instrument current transformers (CT) and instrument transformers (PT). to allow it to function normally.
전자식 변성기는 또한 전류나 전압의 1차적인 전기량을 접속된 장비(예, 측정계기, 전력계 또는 보호 계전기 등)에 적합하게 1차적인 전류나 전압을 2차적인 전류나 전압으로 바꾸어 주는 전기기기로서, 전력량계나 보호기기와 같은 장비로 바로 특고압의 전기를 가하면 해당 장비가 손상되므로, 이를 방지하기 위해 전압과 전류의 크기를 낮춰 해당 장비에 공급한다.An electronic transformer is also an electrical device that converts the primary current or voltage of a current or voltage into a secondary current or voltage suitable for the connected equipment (eg, measuring instrument, wattmeter or protective relay, etc.). , If you apply extra-high voltage directly to equipment such as a watt-hour meter or a protection device, the equipment is damaged.
본 발명이 해결하려는 과제는 전압과 전류의 위상 보정을 실시하여, 전압전류 검출장치의 동작의 신뢰성을 높이기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to improve the reliability of the operation of the voltage and current detection device by performing phase correction of voltage and current.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 전압전류 검출장치는 전압을 검출하여 전압 신호를 출력하는 전압 센서, 전류를 검출하여 전류 신호를 출력하는 전류 센서, 상기 전압 센서에 연결되어 있고, 상기 전압 센서에서 출력되는 상기 전압 신호를 증폭하여 계측용 전압 신호로 출력하는 전압신호 증폭부, 상기 전류 센서에 연결되어 있고, 상기 전류 센서에서 출력되는 상기 전류 신호를 증폭하여 계측용 전류 신호로 출력하는 계측용 전류신호 증폭부, 전압신호 증폭부와 상기 계측용 전류신호 증폭부에 연결되어 있고, 샘플링 신호에 의해 정해진 샘플링 비율에 따라 상기 계측용 전압 신호와 상기 계측용 전류 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로 변경하여 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 생성하는 아날로그-디지털 변환부, 상기 아날로그-디지털 변환부에 연결되어 있고, 상기 샘플링 비율을 기준으로 하여 정해진 재샘플링 비율에 따라 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 재샘플링하여 출력하는 재샘플링부 및 상기 재샘플링부에 연결되어 있고, 상기 아날로그-디지털 변환부로 상기 샘플링 신호를 출력하고, 재샘플링된 계측용 전압 데이터와 재샘플링된 계측용 전류 데이터의 위상을 비교하여 위상차 데이터를 산출하여, 계측용 전압 데이터나 전류 데이터의 위상을 보정하여 출력하는 동작 제어 모듈을 포함한다.A voltage and current detection device according to one aspect of the present invention for solving the above problems is a voltage sensor that detects a voltage and outputs a voltage signal, a current sensor that detects a current and outputs a current signal, and is connected to the voltage sensor, A voltage signal amplifying unit for amplifying the voltage signal output from the voltage sensor and outputting it as a voltage signal for measurement, is connected to the current sensor, amplifies the current signal output from the current sensor and outputs it as a current signal for measurement is connected to the current signal amplification unit for measurement, the voltage signal amplification unit and the current signal amplification unit for measurement, and samples the voltage signal for measurement and the current signal for measurement according to a sampling ratio determined by the sampling signal to obtain digital data An analog-to-digital converter that changes to and generates voltage data for measurement and current data for measurement, is connected to the analog-to-digital converter, and is connected to the voltage data for measurement and It is connected to the resampling unit and the resampling unit for resampling and outputting current data for measurement, and outputs the sampling signal to the analog-to-digital converter, and the resampled voltage data for measurement and the resampled current for measurement and an operation control module for calculating phase difference data by comparing the phases of the data, and correcting and outputting the phase of voltage data or current data for measurement.
상기 재샘플링부는 상기 샘플링 비율과 상기 재샘플링 비율이 동일하면, 미소 지연 필터를 이용하여 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터의 각 위상을 지연시키고, 상기 샘플링 비율보다 상기 재샘플링 비율이 높은 경우, 보간법을 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터 각각에서 적용하여 데이터를 획득해 재심플링 동작을 실시한 후 미소 지연 필터를 이용하여 위상의 보정을 실시하며, 상기 샘플링 비율보다 상기 재샘플링 비율이 낮은 경우, 가우시안 필터를 이용하여 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터 각각을 필터링한 후 미소 지연 필터를 이용하여 위상의 보정을 실시할 수 있다.When the sampling rate and the resampling rate are the same, the resampling unit delays each phase of the voltage data for measurement and the current data for measurement by using a minute delay filter, and the resampling rate is higher than the sampling rate In this case, the interpolation method is applied to each of the measurement voltage data and the measurement current data to obtain data and perform a resampling operation, and then perform a phase correction using a minute delay filter, and perform the re-sampling than the sampling rate. When the ratio is low, after filtering each of the voltage data for measurement and the current data for measurement using a Gaussian filter, the phase may be corrected using a minute delay filter.
상기 동작 제어 모듈은 동기 신호에 따라 동작하여 상기 재샘플링된 계측용 전압과 상기 재샘플링된 계측용 전류의 위상을 비교하여 위상차 데이터를 출력하는 위상 비교부, 진폭 보정 대상과 진폭 보정값, 그리고 재샘플링된 계측용 데이터와 재샘플링된 계측용 전류 데이터 중에서 지연된 데이터의 정보인 지연된 데이터 정보를 저장하는 메모리, 상기 위상 비교부에 연결되어 있고, 상기 위상 비교부로부터 인가되는 위상차 데이터를 이용하여 상기 지연된 데이터 정보에 해당하는 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 위상을 보정하고, 상기 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 위상을 보정하고, 상기 메모리에 저장되어 있는 진폭 보정 대상과 진폭 보정값을 이용하여 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 진폭을 보정하는 제어 유닛; 및 상기 제어 유닛의 제어에 따라 동작하여 동기 신호와 샘플링 신호를 생성하여 상기 아날로그-디지털 변환부와 상기 위상 비교부에 각각 출력하는 발진부를 포함할 수 있다. The operation control module operates according to a synchronization signal and compares the phases of the resampled measurement voltage and the resampled measurement current to output a phase difference data phase comparator, an amplitude correction target and an amplitude correction value, and re-sampled measurement current. A memory for storing delayed data information, which is information of delayed data among the sampled measurement data and the resampled measurement current data, is connected to the phase comparator and is delayed using the phase difference data applied from the phase comparator Correcting the phase of the re-sampled voltage data for measurement or the re-sampled current data corresponding to the data information, correcting the phase of the re-sampled voltage data for measurement or the re-sampled current data, stored in the memory a control unit for correcting the amplitude of the resampled measurement voltage data or the resampled current data using the amplitude correction target and the amplitude correction value; and an oscillator that operates under the control of the control unit to generate a synchronization signal and a sampling signal and respectively output the synchronization signal and the sampling signal to the analog-to-digital converter and the phase comparator.
상기 특징에 따른 전압전류 검출장치는 상기 전압신호 증폭부와 상기 계측용 전류신호 증폭부에서 출력되는 상기 계측용 전압 신호와 상기 계측용 전류 신호 각각의 직류 성분을 차단하여 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 직류 성분 차단부를 더 포함할 수 있다.The voltage-current detection device according to the above characteristics cuts off the DC components of each of the voltage signal for measurement and the current signal for measurement that are output from the voltage signal amplifying unit and the current signal amplifying unit for measurement and output to the analog-to-digital conversion unit It may further include a DC component blocking unit.
상기 특징에 따른 전압전류 검출장치는 상기 동작 제어 모듈에 연결되어 있고, 상기 동작 제어 모듈에서 출력되는 보정이 행해진 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털-아날로그 변환부를 더 포함할 수 있다. The voltage and current detection device according to the above feature is connected to the operation control module, and converts the corrected voltage data for measurement and the measurement current data output from the operation control module into analog signals and outputs digital-analog conversion, respectively. It may include more wealth.
상기 특징에 따른 전압전류 검출장치는 상기 전압 센서에 인접하게 위치하여 상기 전압 센서의 온도를 감지해 제1 온도 신호를 상기 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 제1 온도 센서 및 상기 전류 센서에 인접하게 위치하여 상기 전류 센서의 온도를 감지해 제2 온도 신호를 상기 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 제2 온도 센서를 더 포함할 수 있고, 상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제1 온도 신호와 상기 제2 온도 신호를 각각 디지털 데이터로 변환하여 제1 온도 데이터와 제2 온도 데이터로서 상기 재샘플링부로 출력할 수 있고, 상기 재샘플링부는 상기 샘플링 비율을 기준으로 하여 정해진 재샘플링 비율에 따라 제1 온도 데이터와 상기 제2 온도 데이터를 재샘플링하여 상기 동작 제어 모듈로 출력할 수 있으며, 상기 동작 제어 모듈은 상기 제1 온도 데이터에 대응하는 온도 보정값을 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전압 데이터에 연산하여 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전압 데이터의 온도 보정을 실시하고, The voltage and current detection device according to the above feature A first temperature sensor positioned adjacent to the voltage sensor to sense the temperature of the voltage sensor and outputting a first temperature signal to the analog-to-digital converter, and a first temperature sensor positioned adjacent to the current sensor to detect the temperature of the current sensor The second temperature signal may further include a second temperature sensor for outputting the analog-to-digital converter, wherein the analog-to-digital converter converts the first temperature signal and the second temperature signal into digital data, respectively, to obtain a first temperature data and second temperature data may be output to the resampling unit, and the resampling unit resampling the first temperature data and the second temperature data according to a resampling rate determined based on the sampling rate to control the operation module, wherein the operation control module calculates a temperature correction value corresponding to the first temperature data on the voltage data for measurement performed as a phase correction, and performs temperature correction on the voltage data for measurement performed as a phase correction do,
상기 제2 온도 데이터에 대응하는 온도 보정값을 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전류 데이터에 연산하여 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전류 데이터의 온도 보정을 실시할 수 있다. A temperature correction value corresponding to the second temperature data may be calculated on the measurement current data that is a phase correction, and the temperature correction of the measurement current data that is a phase correction may be performed.
이러한 특징에 따르면, 용량성 비접촉 전압 측정 방식과 자계 비포화 방식의 로고스키 코일 전류측정 방식에서 오는 위상차가 보정되므로, 전압, 전류 및 전압과 전류의 위상차를 이용한 전력 측정의 정밀도가 향상될 수 있다.According to this feature, since the phase difference from the Rogowski coil current measurement method of the capacitive non-contact voltage measurement method and the magnetic field non-saturation method is corrected, the precision of power measurement using voltage, current, and the phase difference between voltage and current can be improved. .
이때, 미소 지연 필터를 이용하여 전압 신호와 전류 신호의 위상차 보정이 이루어지므로, 위상차 보정의 정밀도가 향상된다. In this case, since the phase difference between the voltage signal and the current signal is corrected by using the minute delay filter, the accuracy of the phase difference correction is improved.
더욱이, 위상차 보정이 행해진 전압 신호와 전류 신호를 재샘플링하여 새로운 전압 신호와 전류 신호를 생성하므로, 신호의 정확도는 더욱 향상된다.Furthermore, since a new voltage signal and a current signal are generated by resampling the voltage signal and the current signal to which the phase difference correction has been performed, the accuracy of the signal is further improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압전류 검출장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시한 동작 제어 모듈의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of an apparatus for detecting voltage and current according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic block diagram of the operation control module shown in FIG. 1 .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that adding a detailed description of a technique or configuration already known in the field may make the gist of the present invention unclear, some of it will be omitted from the detailed description. In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express embodiments of the present invention, which may vary according to a person or custom in the relevant field. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of 'comprising' specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component, and/or group. It does not exclude the existence or addition of
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전압전류 검출장치에 대해서 설명하도록 한다.Hereinafter, a voltage-current detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 예의 전압전류 검출장치는 전자식 변성기에 적용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.The voltage and current detection device of the present example may be applied to an electronic transformer, but is not limited thereto.
먼저, 도 1을 참고하면, 본 예의 전압전류 검출장치는 전압 센서부(11), 전류 센서부(12), 온도 센서부(13), 전압 센서부(11)에 연결되어 있는 전압신호 증폭부(21), 전류 센서부(12)에 연결되어 있는 계측용 전류신호 증폭부(22), 전류 센서부(12)에 연결되어 있는 보호용 전류신호 증폭부(23), 증폭부(21-23)와 온도 센서부(13)에 연결되어 있는 직류 성분 차단부(30), 직류 성분 차단부(30)에 연결되어 있는 아날로그-디지털 변환부(A-D 변환부)(40), 아날로그-디지털 변환부(40)에 연결되어 있는 재샘플링부(50), 재샘플링부(50)에 연결되어 있는 동작제어 모듈(60), 동작제어 모듈(40)에 연결되어 있는 메모리(memory)(70), 동작제어 모듈(40)에 연결되어 있는 디지털-아날로그 변환부(D-A 변환부)(80), 그리고 동작제어 모듈(40)과 연결되어 있는 통신 모듈(90)을 구비할 수 있다. First, referring to FIG. 1 , the voltage and current detection device of this example includes a voltage signal amplifier connected to the voltage sensor unit 11 , the
전압 센서부(11)는 적어도 하나의 전압 센서를 구비할 수 있고, 각 전압 센서는 자신이 장착된 전력 장비에 인가되는 전압을 검출하여 아날로그 신호, 즉 전압 신호로 출력할 수 있다. The voltage sensor unit 11 may include at least one voltage sensor, and each voltage sensor may detect a voltage applied to the power equipment to which it is mounted and output an analog signal, that is, a voltage signal.
이때, 전압 센서의 개수는 감지하는 전압의 크기, 위치 및 측정 정밀도 중 적어도 하나에 따라 정해질 수 있다.In this case, the number of voltage sensors may be determined according to at least one of the magnitude, position, and measurement precision of the voltage to be sensed.
본 예에서, 전압 센서는 정전용량 방식의 캐패시터 센서(capacitor sensor)를 사용하여 절연 성능을 확보할 수 있다. 이런 경우, 전압 센서(111)는 캐패시턴스(capacitance)를 감지하여 감지된 캐패시턴스에 비례하는 전압을 출력할 수 있다. In this example, the voltage sensor may secure insulation performance by using a capacitive type capacitor sensor. In this case, the voltage sensor 111 may detect a capacitance and output a voltage proportional to the sensed capacitance.
전류 센서부(12) 역시 적어도 하나의 전류 센서를 구비할 수 있고, 각 전류 센서는 자신이 장착된 전력 장비에 흐르는 전류를 검출하여 아날로그 신호(예, 전류 신호)로 출력하는 것이다.The
이러한 전류 센서의 개수 역시 감지하는 전류의 크기, 위치 및 측정 정밀도 중 적어도 하나에 따라 정해질 수 있다.The number of such current sensors may also be determined according to at least one of the size, position, and measurement precision of the current to be sensed.
본 예에서, 전류 센서부(12)의 각 전류 센서는 로고스키 코일(Rogowskii coil)을 이용한 전류 센서일 수 있다.In this example, each current sensor of the
로고스키 코일을 이용한 전류 센서는 비자성체로 이루어진 원형의 로고스키 코일 내부에 위치한 도체(즉, 전류를 측정하고자 하는 전력 매체)에 흐르는 전류에 따라 유기되는 출력 전압을 적분회로를 이용하여 적분하고 증폭하여 전류값을 계산할 수 있다. The current sensor using the Rogowski coil integrates and amplifies the output voltage induced by the current flowing in the conductor (that is, the power medium for which the current is to be measured) located inside the circular Rogowski coil made of a nonmagnetic material using an integrating circuit. So the current value can be calculated.
이때, 로고스키 코일은 PCB(printed circuit board) 로고스키 코일을 이용할 수 있다.In this case, the Rogowski coil may use a printed circuit board (PCB) Rogoski coil.
또한, 본 예의 각 전류 센서는 도선에서 전류가 흐를 때 발생하는 자계를 검출하는 전계 및 자계를 차폐하는 구조를 가진 공심 코일형 전류센서일 수 있고, 이런 경우, 전류 측정의 정밀도가 향상된다.In addition, each current sensor of this example may be an air-core coil-type current sensor having a structure for shielding an electric field and a magnetic field that detects a magnetic field generated when a current flows in a conducting wire, and in this case, the accuracy of current measurement is improved.
온도 센서부(13) 역시 적어도 하나의 온도 센서(131, 132)를 구비할 수 있고, 각 온도 센서(131, 132)는 장착 위치의 온도를 감지하여 해당 상태의 아날로그 신호(예, 온도 신호)를 출력할 수 있다.The
전압 센서부(11)가 정전용량 방식을 사용하는 전압 센서를 구비하는 경우, 각 전압 센서의 온도에 따라 전압 센서에 구비된 유전체의 유전율이 바뀌게 된다.When the voltage sensor unit 11 includes a voltage sensor using a capacitive method, the dielectric constant of the dielectric provided in the voltage sensor is changed according to the temperature of each voltage sensor.
또한, 전류 센서 등에 사용되는 코일은 주로 구리(Cu)로 이루어질 수 있고, 이러한 구리는 온도에 따라 저항값이 변하게 된다.In addition, a coil used for a current sensor or the like may be mainly made of copper (Cu), and the resistance value of the copper changes according to temperature.
이처럼, 온도에 따라, 전압 센서와 전류 센서 등과 같이 본 예의 전압전류 검출장치에 사용되는 전기전자 소자의 특성이 변할 수 있다.As such, according to the temperature, characteristics of electric and electronic devices used in the voltage current detecting device of the present example, such as a voltage sensor and a current sensor, may change.
따라서, 온도에 따라 변화하는 전기전자 소자의 특성 변화를 보상하기 위해, 적어도 하나의 온도 센서는 온도에 따라 특성 변화가 발생하는 전기전자 소자[예, 전류 센서, 전압 센서 및 증폭기 등]나 그 주변에 장착되고, 장착 위치에서 감지된 온도에 해당하는 신호(예, 온도 신호)를 생성하여 동작 제어 모듈(40) 쪽으로 출력할 수 있다. 여기서, 주변은 해당 전기전자 소자를 기준으로 하여 설정 범위 내를 일컬을 수 있다.Therefore, in order to compensate for a change in characteristics of an electric/electronic device that varies according to temperature, at least one temperature sensor includes an electric/electronic device (eg, a current sensor, a voltage sensor, and an amplifier, etc.) whose characteristics change according to the temperature or its surroundings. It is mounted on the , and may generate a signal (eg, a temperature signal) corresponding to the temperature sensed at the mounting position and output it to the operation control module 40 . Here, the periphery may be referred to as within a set range with respect to the corresponding electrical and electronic device.
본 명세서에서는, 하나의 예로서, 전압 센서부(11)는 하나의 전압 센서를 구비하여 하나의 전압 신호(Vs)를 출력하고, 전류 센서부(12)는 하나의 전류 센서를 구비하여 하나의 전류 신호(Is)를 출력할 수 있으며, 온도 센서부(13)는 전압 센서와 전류 센서의 온도를 각각 감지하는 제1 온도 센서(131)와 제2 온도 센서(132)를 구비하여 각 제1 온도 신호(Ts1)와 제2 온도 신호(Ts2)를 출력하는 것을 가정하여 전압전류 검출장치의 동작을 설명하지만, 이에 한정되지 않는다.In this specification, as an example, the voltage sensor unit 11 includes one voltage sensor to output one voltage signal Vs, and the
전압 센서부(11)에 연결된 전압신호 증폭부(21)는 전압 센서부(11)에서 출력되는 전압 신호(Vs)를 설정 비율로 증폭한 후 증폭된 전압 신호(Vt)을 계측용 전압 신호로서 아날로그-디지털 변환부(40)로 출력할 수 있다.The voltage
이때, 전압신호 증폭부(21)는 후단에 위치한 아날로그-디지털 변환부(40)의 설정 입력 범위 내에 계측용 전압 신호(Vt)의 크기가 포함되도록 전압 센서에서 출력되는 전압 신호(Vs)를 증폭할 수 있다.At this time, the voltage
계측용 전류신호 증폭부(22)와 보호용 전류신호 증폭부(23) 역시 전류 센서에서 출력되는 전류 신호(Is)를 설정 비율로 증폭하여, 증폭된 전류 신호(It, Id)를 아날로그-디지털 변환부(40)로 출력할 수 있다. The current
이때, 계측용 전류신호 증폭부(22)와 보호용 전류신호 증폭부(23) 역시 후단에 위치한 아날로그-디지털 변환부(40)의 설정 입력 범위 내에 각 전류 신호(It, Id)의 크기가 포함되도록 증 각 전류 센서에서 출력되는 전류 신호를 증폭할 수 있다.At this time, the current
계측용 전류신호 증폭부(22)는 전류 센서에서 출력되는 전류 신호(Is)를 통상 정격의 약 1.0~1.5배 사이의 범위 내로 증폭하여 해당 전류 신호(It)를 출력할 수 있고, 보호용 전류신호 증폭부(23)는 전류 센서에서 출력되는 전류 신호(Is)를 통상 정격의 약 10~20배 사이의 범위 내에서 증폭하여 해당 전류 신호(Id)로 출력할 수 있다.The current
이처럼, 계측용 전류신호 증폭부(22)와 보호용 전류신호 증폭부(23)는 서로 상이한 증폭비를 이용하여 동일한 전류 신호(Is)를 각 해당 증폭비로 증폭할 수 있다. In this way, the current
이때, 계측용 전류신호 증폭부(22)에서 출력되는 증폭된 전류 신호(It)는 해당 전력장치의 전류와 전압을 계측하는 계측 장비(미도시)로 출력되는 최종 계측용 전류 신호(Itf)를 위한 계측용 전류 신호(It)일 수 있고, 보호용 전류신호 증폭부(23)에서 출력되는 증폭된 전류 신호(Id)는 해당 전력 장치를 보호하는 보호 장비(미도시)로 출력되는 최종 보호용 전류 신호(Idf)를 위한 보호용 전류 신호(Id)일 수 있다. At this time, the amplified current signal (It) output from the current signal amplifying unit for measurement (22) is the final measurement current signal (Itf) output to a measuring device (not shown) that measures the current and voltage of the corresponding power device. It may be a current signal for measurement (It) for, and the amplified current signal (Id) output from the protection current
위에 기재한 것처럼, 보호용 전류신호 증폭부(23)의 증폭비가 계측용 전류신호 증폭부(22)보다 크기 때문에, 후단에 위치한 보호 장비는 입력된 각 최종 보호용 전류 신호(Idf)에서 순시값(instantaneous value), 피크값(peak value) 및 단락 시의 전류값을 용이하게 검출할 수 있고, 이로 인해, 해당 전력 장치의 이상 상태를 정확하고 용이하게 감지하여 이상 발생 시 전력 차단 동작과 같은 안전 조치를 신속하게 취할 수 있다. As described above, since the amplification ratio of the current
직류 성분 차단부(30)는 각 증폭부(21-23)에서 출력되는 아날로그 신호(Vt, It, Id)와 온도 센서부(13)에서 출력되는 신호(Ts1, Ts2)에 포함되는 직류 성분을 제거하기 위한 것으로서, 한 예로서, 10Hz 내지 20Hz의 하이 패스 필터(high pass filter)를 이용하여 직류 성분을 차단할 수 있다.The DC
도 1에 도시한 것처럼, 직류 성분 차단부(30)는 아날로그 신호(Vt, It, Id, Ts1, Ts2)에 포함되는 직류 성분을 차단하기 위해 회로적으로 구현된 별도의 직류 성분 차단 회로를 이용할 수 있지만, 이와 달리, 대안적인 예에서, 직류 성분을 소프트웨어적으로 구현될 수 있다.1, the DC
이런 경우, 직류 성분 차단부(30)는 프로세서의 동작에 의해 연산이 이루어지는 디지털 필터로 구현되어, 각 아날로그 신호(Vt, It, Id, Ts1, Ts2)에 포함된 직류 성분을 제거한 후 아날로그-디지털 변환부(40)로 출력할 수 있다. 이때, 디지털 필터는 FIR 필터(Finite Impluse Response filter), IIR필터(infinite impulse response filter) 또는 FFT필터일 수 있다.In this case, the DC
하지만, 이러한 직류 성분 차단부(30)는 필요에 따라 생략될 수 있다.However, the DC
아날로그-디지털 변환부(40)는 직류 성분이 제거된 증폭된 계측용 전압 신호(Vt), 증폭된 계측용 전류 신호(It) 및 증폭된 보호용 전류 신호(Id)와 각 온도 센서(131, 132)에서 출력되는 제1 온도 신호(Ts1)와 제2 온도 신호(Ts2)를 각각 입력받아 해당 값을 갖는 디지털 상태로 변환하여 동작 제어 모듈(40)로 출력할 수 있다.The analog-to-digital conversion unit 40 includes the amplified voltage signal for measurement (Vt) from which the DC component has been removed, the amplified current signal for measurement (It), and the amplified current signal for protection (Id) and each temperature sensor (131, 132). ), the first temperature signal Ts1 and the second temperature signal Ts2 output from the input signal may be respectively received, converted into a digital state having a corresponding value, and outputted to the operation control module 40 .
따라서, 아날로그-디지털 변환부(40)는 동작 제어 모듈(40)로부터 인가되는 샘플링 신호에 동기하여 계측용 전압 신호(Vt), 계측용 전류 신호(It), 보호용 전류 신호(Id), 및 각 온도 신호(Ts1, Ts2)에 대한 샘플링 동작을 수행하여 각 신호(Vs, It, Id, Ts2, Ts2)에 대한 샘플링 데이터를 추출하고, 각 샘플링 데이터에 대한 양자화를 실시한 후 디코딩 동작을 실시하여 해당 비트 수의 디지털 데이터인 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd), 보호용 전류 데이터(Idd) 및 제1 및 제2 온도 데이터(Ts1d, Ts2d)로 변환하여 재샘플링부(50)로 출력할 수 있다.Accordingly, the analog-to-digital conversion unit 40 synchronizes with the sampling signal applied from the operation control module 40 , the voltage signal for measurement (Vt), the current signal for measurement (It), the current signal for protection (Id), and each By performing a sampling operation on the temperature signal (Ts1, Ts2), sampling data for each signal (Vs, It, Id, Ts2, Ts2) is extracted, quantization is performed on each sampling data, and a decoding operation is performed to
따라서, 아날로그-디지털 변환부(40)는 샘플링 신호의 주기마다 실시간으로 해당 계측용 전압 신호(Vt), 계측용 전류 신호(It), 보호용 전류 신호(Id) 및 온도 신호(Ts1, Ts2)에 대한 디지털 데이터(Vtd, Itd, Idd, Ts1d, Ts2d)를 생성하여, 샘플링 신호의 주기에 따라 정해진 샘플링 비율로 해당 계측용 전압 신호(Vt), 계측용 전류 신호(It), 보호용 전류 신호(Id) 및 온도 신호(Ts1, Ts2)를 샘플링하여 디지털 데이터로 변경할 수 있다. Accordingly, the analog-to-digital conversion unit 40 receives the voltage signal for measurement (Vt), the current signal for measurement (It), the current signal for protection (Id) and the temperature signals (Ts1, Ts2) in real time for each cycle of the sampling signal. Generates digital data (Vtd, Itd, Idd, Ts1d, Ts2d) for the corresponding measurement voltage signal (Vt), measurement current signal (It), and protection current signal (Id) at a sampling rate determined according to the sampling signal cycle ) and temperature signals Ts1 and Ts2 can be sampled and converted into digital data.
이때, 아날로그-디지털 변환부(40)에 의해 변환된 각 데이터(Vtd, Itd, Idd, Ts1d, Ts2d)는 16비트(bit), 24비트 또는 32비트 일 수 있다. In this case, each of the data Vtd, Itd, Idd, Ts1d, and Ts2d converted by the analog-to-digital converter 40 may be 16 bits, 24 bits, or 32 bits.
재샘플링부(50)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환될 때 행해지는 샘플링 동작으로 손실되는 데이터를 보충하여 디지털 신호 파형이 원신호(Vs, Is, Ts1, Ts1)의 파형과 유사한 파형을 가질 수 있도록 하여, 동작의 정확도를 높이기 위한 것이다.The
이러한 재샘플링부(50)의 재샘플링 동작은 재심플링 비율에 따라, 샘플링 비율과 동일한 재샘플링 비율로 행하는 경우, 샘플링 비율보다 높은 재샘플링 비율로 행하는 경우 또는 샘플링 비율보다 낮은 재샘플링 비율로 행하는 경우가 존재할 수 있다.The resampling operation of the
이때, 재샘플링 비율이 샘플링 비율보다 높을수록 원신호의 파형과의 유사도는 증가하지만 저형파의 형상에서 왜곡된 부분이 발생할 수 있다.In this case, as the resampling rate is higher than the sampling rate, the similarity with the waveform of the original signal increases, but a distorted portion may occur in the shape of the low-sampling wave.
아날로그-디지털 변환 시의 샘플링 비율보다 높은 경우로 재샘플링 행해지는 경우에는, 재샘플링부(50)는 보간법을 이용할 수 있다.When resampling is performed in a case where the sampling rate is higher than the sampling rate during analog-to-digital conversion, the
즉, 아날로그-디지털 변환 시의 샘플링 비율보다 높은 경우, 재샘플링부(50)는 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 각각에 보간법을 적용하여 데이터를 획득해 재심플링 동작을 실시할 수 있다.That is, when it is higher than the sampling rate during analog-to-digital conversion, the
이때, 재샘플링부(50)는 파형의 왜율이 원신호(VT, IoS, Ts1, Ts2)의 왜율과 같거나 근접하도록 하기 위하여 신호의 크기에 따라 기울기 값을 달리하여 최대한 원신호에 근접하도록 할 수 있다. 이를 위한 보간 계수는 양산 시에 기준신호를 인가하고 이 값을 계산하여 이미 메모리(70)에 저장될 수 있으므로, 재샘플링부(50)는 메모리(70)에 저장되어 있는 보간 계수를 이용하여 해당 신호(Vtd, Itd, Ts1d, Ts2d)에 대한 보간 동작을 실시할 수 있다. At this time, the
이와 같이, 보간법을 이용하여 재샘플링 동작이 행해진 후, 재샘플링부(50)는 내부에 구비된 지연 필터를 이용하여 생성된 데이터 즉, 재샘플링된 데이터의 위상을 보정한 후 동작 제어 모듈(60)로 출력할 수 있다.As such, after the resampling operation is performed using the interpolation method, the
아날로그-디지털 변환 시의 샘플링 비율과 동일한 비율로 재샘플링을 실시하는 경우, 샘플링 비율을 재조정할 필요가 없으므로 재샘플링부(50)는 내부에 구비된 미소 지연 필터만을 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd)의 각 위상을 지연시켜 위상만을 보정할 수 있다.When resampling is performed at the same rate as the sampling rate in analog-to-digital conversion, there is no need to readjust the sampling rate, so the
마지막으로, 아날로그-디지털 변환 시의 샘플링 비율보다 낮은 비율로 다음 재샘플링을 실시하는 경우, 재샘플링부(50)는 가우시안 필터를 이용할 수 있다.Finally, when the next resampling is performed at a rate lower than the sampling rate during analog-to-digital conversion, the
따라서, 재심플링부(50)는 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 각각을 가우시안 필터로 필터링할 수 있다.Accordingly, the
이때, 재샘플링부(50)는 대표값을 취하고자 하는 범위를 정하고, 대표 값을 기준으로 하여 재샘플링부(50)에서 자동으로 정해진 값 또는 사용자에 의해 정해진 값보다 크거나 작은 부분을 버릴 수 있어, 다운재샘플링된 데이터의 값이 원신호의 왜율과 근접해질 수 있다. At this time, the
이와 같이, 가우시안 필터를 이용하여 재샘플링 동작이 행해진 진 후, 재샘플링부(50)는 재샘플링된 신호에 미소 지연 필터를 이용하여 위상을 보정한 후 동작 제어 모듈(60)로 출력할 수 있다.In this way, after the resampling operation is performed using the Gaussian filter, the
동작 제어 모듈(40)은 연결된 재샘플링부(50)로부터 인가되는 재샘플링된 계측용 전압 데이터(Vtd), 재샘플링된 계측용 전류 데이터(Itd), 재샘플링된 보호용 전류 데이터(Idd), 그리고 재샘플링된 제1 및 제2 온도 데이터(Ts1d, Ts2d)를 입력 받는다.The operation control module 40 is the resampled measurement voltage data (Vtd) applied from the connected
동작 제어 모듈(60)은 재샘플링된 계측용 전압 데이터(Vtd)와 각 재샘플링된 전류 데이터[즉, 재샘플링된 계측용 전류 데이터(Itd) 및 재샘플링된 보호용 전류 데이터(Idd)]의 위상을 각각 비교하여 위상차 데이터를 산출하고, 산출된 위상차 데이터를 메모리(70)에 저장할 수 있다.The
저장된 위상차 데이터를 이용하여, 동작 제어 모듈(60)은 재샘플링된 계측용 전압 데이터(Vtd)와 재샘플링된 전류 데이터(Itd, Idd) 중 적어도 하나에 대한 위상을 보정할 수 있다. Using the stored phase difference data, the
또한, 동작 제어 모듈(60)은 재샘플링된 제1 및 제2 온도 데이터(Ts1d, Ts2d)를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Vtd, Vdd)에 대한 온도 오차 보정을 행할 수 있다.In addition, the
추가로, 동작 제어 모듈(60)은 메모리(70)에 저장되어 있는 진폭 보정값을 이용하여 해당 데이터[즉, 계측용 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd, Idd)] 중 적어도 하나에 대한 진폭 보정 역시 실시할 수 있다.In addition, the
이러한 동작 제어 모듈(60)은 다음에 상세히 설명한다.This
메모리(70)는 전압전류 검출장치의 동작에 필요한 데이터나 명령이 저장되어 있는 저장 매체일 수 있다.The
이러한 메모리(70)에는 온도에 대한 해당 전기전자 소자에 대한 보정값인 온도 보정값이 테이블 형태로 저장되어 있을 수 있고, 전압 센서부(11)에서 출력되는 전압 신호(Vs)와 전류 센서부(12)에서 출력되는 전류 신호(Is) 사이의 진폭차에 대한 보정값인 적어도 하나의 진폭 보정값이 설정되어 저장되어 있을 수 있다. The
본 예에서, 온도 센서는 하나의 전압 센서에 대한 제1 온도 센서(131)와 하나의 전류 센서에 대한 제2 온도 센서(132)를 구비하고 있으므로, 메모리(70)는 온도에 대한 전압 데이터(Vd)의 온도 보정값(예, 제1 온도 보정값)과 온도에 대한 각 전류 데이터(Itd 및 Idd)의 온도 보정값(예, 제2 온도 보정값)을 저장하고 있을 수 있다.In this example, since the temperature sensor includes a first temperature sensor 131 for one voltage sensor and a second temperature sensor 132 for one current sensor, the
따라서, 동작 제어 모듈(60)은, 메모리(70)의 제1 온도 보정값과 제2 온도 보정값을 이용하여, 각 온도 센서(131, 132)의 동작에 의해 감지된 온도를 확인하여 감지된 온도에 대응하는 각 해당 온도 보정값을 읽어와, 해당 전기전자 소자에서 출력되는 계측용 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터[즉, 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보정용 전류 데이터(Idd)]를 보정할 수 있다.Accordingly, the
또한, 메모리(70)에는 진폭 보정값뿐만 아니라 진폭 보정을 실시해야 되는 데이터의 종류, 즉 전압 데이터(Vd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd) 중 적어도 하나의 이름이 저장될 수 있다. 이로 인해, 동작 제어 모듈(60)은 메모리(70)에 저장된 데이터의 종류와 이에 대응하는 진폭 보정값을 이용하여 해당 데이터에 대한 진폭 보정을 실시할 수 있다 In addition, the
디지털-아날로그 변환부(80)는 동작 제어 모듈(60)의 동작에 의해 위상 보상, 진폭 보상 및 온도 보상이 이루어진 계측용 전압 데이터(Vtd'), 계측용 전류 데이터(Itd') 및 계측용 보호용 전류 데이터(Idd')를 해당하는 아날로그 신호로 각각 변환하여 각각 최종 계측용 전압 신호(Vtf), 최종 계측용 전류 신호(Itf) 및 최종 보호용 전류 신호(Idf)로서 출력할 수 있다. The digital-to-
본 예에서, 동작 제어 모듈(60)에서 출력되는 디지털 신호는 양자화된 디지털 데이터로 인해, 계단 형상을 가질 수 있다.In this example, the digital signal output from the
따라서, 본 예의 디지털-아날로그 변환부(80)는 스무싱 필터(smoothing filter)나 안티 앨리어싱 필터(anti-aliasing filter)를 구비할 수 있고, 이런 경우, 이들 필터에 의해 출력 신호의 파형이 보완될 수 있다.Accordingly, the digital-to-
아날로그 상태의 최종 계측용 전압 신호(Vtf)와 최종 계측용 신호(Itf)는 계측 장비로 출력될 수 있고, 최종 보호용 전류 신호(Idf)는 보호 장비로 출력될 수 있다.The final measurement voltage signal Vtf and the final measurement signal Itf in an analog state may be output to the measurement equipment, and the final protection current signal Idf may be output to the protection equipment.
통신 모듈(90)은 동작 제어 모듈(60)과 연결되어 있고 외부 장비와의 무선 통신 또는 유선 통신을 위한 것이다.The
따라서, 동작 제어 모듈(60)은 보정 동작이 행해진 전압 데이터(Ttd')와 전류 데이터(Itd', Idd')를 통신 모듈(90)을 통해 외부 장치로 전송할 수 있다. Accordingly, the
본 예에서, 통신 모듈(90)은 RS-232, RS-485, 캔(CAN), 이더넷(ETHERNET), 광통신(FIBER OPTIC) 및 와이파이(WIFI) 중 적어도 하나의 통신 방식을 이용할 수 있다. In this example, the
다음, 도 2를 참고로 하여, 동작 제어 모듈(60)에 대해 상세히 설명한다. Next, with reference to FIG. 2 , the
도 2에 도시한 것처럼, 본 예의 동작 제어 모듈(60)은 위상 비교부(61), 위상 비교부(61)에 연결되어 있는 제어 유닛(62), 위상 비교부(61)와 제어 유닛(62)에 연결되어 있는 발진부(63)를 구비할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the
위상 비교부(61)는 재샘플링부(50)로부터 인가되는 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd 및 Idd 중 적어도 하나)의 위상을 비교하여 위상차 데이터를 생성할 수 있다.The
이때, 위상 비교부(61)는 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd)의 사이 그리고 계측용 전압 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd)의 사이의 위상차를 산출하거나 계측용 전압 데이터(Vtd)와 하나의 전류 데이터(Itd 또는 Idd)의 사이 위상차를 산출할 수 있다.At this time, the
본 예에서, 위상 비교부(61)는 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd)의 사이의 위상차와 계측용 전압 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd)의 사이의 위상차를 모두 산출하여, 해당 위상차 데이터를 생성할 수 있다.In this example, the
이때, 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd)의 사이의 위상차 데이터를 제1 위상차 데이터라 하고, 계측용 전압 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd)의 사이의 위상차 데이터를 제2 위상차 데이터라 할 수 있다.At this time, the phase difference data between the voltage data for measurement (Vtd) and the current data for measurement (Itd) is called first phase difference data, and the phase difference data between the voltage data for measurement (Vtd) and the current data for protection (Idd) is It may be referred to as second phase difference data.
제어 유닛(62)은, 도 2에 도시한 것처럼, 제어부(621)와 제어부(621)에 연결되어 있는 위상차 보정부(622))를 구비할 수 있다.As shown in FIG. 2 , the
제어부(621)는 동작 제어 유닛(60)의 전반적인 동작을 제어하는 부분으로서, 칩(chip)으로 이루어진 프로세서(processor)일 수 있다.The
이러한 제어부(621)는 위상차 보정부(622)와 진폭 보정부(423)의 동작을 제어하여, 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나의 위상을 보정하는 동작을 제어할 수 있고, 메모리(70)에 저장되어 있는 진폭 보정값을 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나의 진폭 역시 보정할 수 있다.The
위상차 보정부(622)는 위에 기술한 것처럼 제어부(621)의 제어에 의해 동작하고, 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나의 위상을 보정할 수 있다.The phase
본 예에서, 위상차 보정부(622)는 미소 지연 필터(fractional delay filter)를 이용하여 해당 데이터의 위상차를 보정할 수 있다.In this example, the phase
이와 같이, 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나에 대한 위상차 보정과 진폭차 보정이 행해지면, 제어부(621)는 위상차 보정과 진폭차 보정이 행해진 계측용 전압 데이터(Vtd'), 계측용 전류 데이터(Itd') 및 보정용 전류 데이터(Idd')를 생성하여 출력할 수 있다. In this way, when the phase difference correction and the amplitude difference correction are performed on at least one of the voltage data for measurement (Vtd), the current data for measurement (Itd), and the current data for protection (Idd), the
발진부(63)는 제어부(621)의 제어에 따라 발진 동작을 실시하여, 정해진 폭스 폭을 갖는 펄스 신호인 샘플링 신호와 동기 신호를 각각 발생시켜 샘플링 신호를 아날로그-디지털 변환부(40)로 출력하고 동기 신호를 위상 비교부(61)로 출력할 수 있다.The oscillation unit 63 performs an oscillation operation under the control of the
이러한 발진부(63)는 수정 발진기를 구비할 수 있다. The oscillator 63 may include a crystal oscillator.
다음, 제어부(621)의 동작을 상세히 설명한다.Next, the operation of the
먼저, 제어부(621)의 동작이 시작되면, 제어부(621)는 발진부(63)를 동작시켜 발진부(63)가 샘플링 신호와 동기 신호를 생성할 수 있도록 한다.First, when the operation of the
따라서, 발진부(63)는 제어부(621)에 의해 인가되는 구동 신호에 따라 동작이 시작되어 정해진 펄스 폭과 주파수를 갖는 샘플링 신호와 동기 신호를 생성한 후, 각각 아날로그-디지털 변환부(40)와 위상 비교부(61)로 출력할 수 있다. Accordingly, the oscillator 63 starts an operation according to the driving signal applied by the
이처럼, 발진부(63)로부터 샘플링 신호가 인가되면, 아날로그-디지털 변환부(40)는 (63)인가되는 샘플링 신호의 한 주기마다 입력되는 전압 신호(Vt), 전류 신호(It, Id) 및 제1 및 제2 온도 신호(Ts1, Ts2)를 각각 디지털 데이터(Vtd, Itd, Idd, Ts1d, Ts2d)로 변환하여 위상 비교부(61)와 제어부(621)로 인가할 수 있다.In this way, when a sampling signal is applied from the oscillator 63, the analog-to-digital converter 40 (63) receives a voltage signal (Vt), a current signal (It, Id), and a second input for each cycle of the applied sampling signal. The first and second temperature signals Ts1 and Ts2 may be converted into digital data Vtd, Itd, Idd, Ts1d, and Ts2d, respectively, and applied to the
따라서, 위상 비교부(61)는 입력된 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd)의 위상차 및 입력된 계측용 전압 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd)의 위상차를 각각 산출하여, 각 산출된 위상차에 대한 위상차 데이터인 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터를 생성해 제어부(621)로 출력할 수 있다.Accordingly, the
이로 인해, 제어부(621)는 입력된 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터를 각각 메모리(70)에 저장할 수 있다. 이때, 제어부(621)는 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터의 상태를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중에서 어떤 데이터가 지연되었는지를 알 수 있으므로, 이에 대한 정보 역시 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터에 각각 대응하게 저장할 수 있다. Accordingly, the
또한, 제어부(621)는 재샘플링부(50) 로부터 입력된 데이터(V td, Itd, Idd, Ts1d, Ts2d)를 각각 메모리(70)에 저장할 수 있다.Also, the
이와 같이, 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터가 위상 비교부(61)로부터 입력되면, 제어부(621)는 위상차 보정부(622)를 동작시켜 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나의 위상차 보정을 실시할 수 있다.In this way, when the first phase difference data and the second phase difference data are input from the
따라서, 제어부(621)는 메모리(70)에 저장되어 있는 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터, 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd)를 읽어와 위상차 보정부(622)로 입력할 수 있다.Therefore, the
위상차 보정부(622)는 입력된 제1 위상차 데이터를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd) 중 적어도 하나의 데이터의 값을 연산하여 계측용 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd) 사이의 위상차를 보정할 수 있다.The phase
또한, 위상차 보정부(622)는 입력된 제2 위상차 데이터를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 중 적어도 하나의 데이터의 값을 연산하여 계측용 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 사이의 위상차를 보정할 수 있다.In addition, the phase
이미 기술한 것처럼, 메모리(70)에는 계측용 데이터(Vtd)와 계측용 전류 데이터(Itd) 중에서 지연된 데이터의 정보인 지연된 데이터 정보(Vtd나 Itd) 및 계측용 데이터(Vtd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 중에서 지연된 데이터의 정보인 지연된 데이터 정보(Vtd나 Idd)가 저장되어 있으므로, 제어부(621)는 이러한 지연된 데이터 정보를 위상차 보정부(622)로 출력할 수 있다.As already described, in the
따라서, 위상차 보정부(622)는 제어부(621)에서 인가된 지연된 데이터정보에 해당하는 데이터를 각각 제1 위상차 데이터와 제2 위상차 데이터를 이용하여 보정할 수 있다.Accordingly, the phase
이러한 위상차 보정부(622)의 동작에 의해, 계측용 전압 데이터(Vtd), 계측용 전류 데이터(Itd) 및 보호용 전류 데이터(Idd)는 위상차 없이 서로 동일한 위상을 가질 수 있다.By the operation of the phase
본 예와 달리, 대안적인 예에서, 계측용 전압 데이터(Vtd)와 하나의 전류 데이터(Itd 또는 Idd) 사이의 위상차에 관련된 하나의 위상차 데이터만이 산출되고, 위상 보정의 대상(즉, 지연이 발생한 데이터)이 전류 데이터인 경우, 하나의 위상차 데이터를 이용하여 계측용 전류 데이터(Itd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 모두의 위상을 보정할 수 있다.Unlike this example, in an alternative example, only one phase difference data related to the phase difference between the voltage data for measurement (Vtd) and one current data (Itd or Idd) is calculated, and the subject of phase correction (that is, the delay is When the generated data) is current data, the phases of both the current data for measurement (Itd) and the current data for protection (Idd) may be corrected using one phase difference data.
반면, 하나의 위상차 데이터만이 산출되고, 위상 보정 대상이 계측용 전압 데이터(Vtd) 경우에는 당연히 위상차 데이터를 이용하여 계측용 전압 데이터(Vtd)만의 위상을 보정하여, 모든 데이터(Vtd, Itd, Idd)의 위상을 동일하게 일치시킬 수 있다.On the other hand, when only one phase difference data is calculated and the phase correction target is the measurement voltage data (Vtd), of course, the phase of only the measurement voltage data (Vtd) is corrected using the phase difference data, and all data (Vtd, Itd, Idd) can be identically matched.
이러한 위상 보정부(622)는 이미 기술한 것처럼 미소 지연 필터(fractional delay filter)를 이용하여 해당 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd)의 위상차를 보정할 수 있다.The
미소 지연 필터(fractional delay filter)를 이용한 위상차 보정이 완료되면, 위상 보정부(622)는 위상차 보정이 완료된 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd)를 제어부(621)로 입력할 수 있다. 따라서, 제어부(621)는 위상차 보정이 완료된 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd)를 메모리(70)에 저장할 수 있다.When the phase difference correction using a fractional delay filter is completed, the
다음, 제어부(621)는 메모리(70)에 저장된 진폭 보정값을 이용하여 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd) 중 하나의 데이터에 진폭 보정값을 적용하여 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd 및 Idd) 사이의 진폭 편차를 보정할 수 있다. Next, the
이때, 진폭 보정 대상은 진폭 보정이 행해지는 전압 데이터(Vtd)나 전류 데이터(Itd 및 Idd)으로서, 진폭 보정값과 대응되게 이미 메모리(70)에 저장되어 있으므로, 제어부(621)는 메모리(70)의 저장 내용을 판독하여 전압 데이터(Vtd)에 진폭 보정값을 적용하여 전압 데이터(Vtd)의 진폭을 보정하거나 계측용 전류 데이터(Itd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 모두에 진폭 보정값을 적용하여 전류 데이터(Itd, Idd)의 진폭을 보정할 수 있다.At this time, since the amplitude correction target is voltage data Vtd or current data Itd and Idd for which amplitude correction is performed, and is already stored in the
다음, 제어부(621)는 제1 온도 센서(131)과 제2 온도 센서(132)에 의해 감지된 온도를 이용하여 전압 센서부(11)와 전류 센서부(12)에 대한 온도 보정을 제어할 수 있다.Next, the
따라서, 제어부(621)는 전압 센서부(11)의 온도에 관련된 제1 온도 데이터(Ts1d)를 이용하여 제1 온도 데이터(Ts1d)에 대응하는 온도 보정값, 즉 제1 온도 센서(131)에 의해 감지된 온도에 해당하는 온도 보정값을 메모리(70)로부터 읽어와, 위상 보정과 진폭 보정이 완료된 계측용 전압 데이터(Vt1)에 온도 보정값을 연산하여 온도 보정이 행해진 계측용 전압 데이터(Vtd')를 산출하여 메모리(70)에 저장할 수 있다.Accordingly, the
전류 데이터(Itd, Idd)의 경우도 유사하게, 제어부(621)는 전류 센서부(12)의 온도에 관련된 제2 온도 데이터(Ts2d)에 대응하는 온도 보정값, 즉 제2 온도 센서(132)에 의해 감지된 온도에 해당하는 온도 보정값을 메모리(70)로부터 읽어온다. 그런 다음, 제어부(621)는 위상 보정과 진폭 보정이 완료된 계측용 전류 데이터(Itd)와 보호용 전류 데이터(Idd) 각각에 해당 온도 보정값을 연산하여 온도 보정이 행해진 계측용 전류 데이터(Itd')와 보호용 전류 데이터(Idd')를 산출하여 메모리(70)에 저장할 수 있다. Similarly in the case of the current data (Itd, Idd), the
이와 같이, 보정이 완료된 전압 데이터(Vtd)와 전류 데이터(Itd, Idd)를 해당 온도 보정값으로 연산하는 방법은 해당 온도 보정값을 더하거나 빼기를 실시하는 것일 수 있다.본 예에서, 이러한 온도 보정 동작은 위상 보정 및 진폭 보정이 완료된 후 행해졌지만, 이와 달리, 위상 보정 및 진폭 보정 중 적어도 하나가 행하기 전에도 실시될 수 있다.As described above, the method of calculating the corrected voltage data Vtd and the current data Itd and Idd as the corresponding temperature correction value may be adding or subtracting the corresponding temperature correction value. In this example, the temperature correction Although the operation is performed after the phase correction and the amplitude correction have been completed, alternatively, the operation may also be performed before at least one of the phase correction and the amplitude correction is performed.
이러한 제어부(4210의 위상차 보정 제어 동작, 진폭 보정 동작 및 온도 보정 동작의 순서는 서로 변경될 수 있고, 이들 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. The order of the phase difference correction control operation, the amplitude correction operation, and the temperature correction operation of the controller 4210 may be changed, and at least one of them may be omitted.
그런 다음, 제어부(621)는 온도 보정이 완료된 계측용 전압 데이터(Vtd')와 전류 데이터(Itd', Idd')를 디지털-아날로그 변환부(80)로 출력하여, 각 해당 파형을 갖는 아날로그 형태의 계측용 전압 신호(Vtf), 계측용 전류 신호(Itf) 및 보호용 전류 신호(Idf)를 생성하여 계측 장비와 보호 장비로 각각 출력될 수 있다.Then, the
본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.The technical features disclosed in each embodiment of the present invention are not limited only to the corresponding embodiment, and unless they are mutually incompatible, the technical features disclosed in each embodiment may be combined and applied to different embodiments.
이상, 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various modifications and variations will be possible from the point of view of those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the scope of the present invention should be defined not only by the claims of the present specification, but also by those claims and their equivalents.
11: 전압 센서부
12: 전류 센서부
13: 온도 센서부
21: 전압신호 증폭부
22: 계측용 전류신호 증폭부
23: 보호용 전류신호 증폭부
30: 직류 성분 차단부
40: 아날로그-디지털 변환부
6: 동작 제어 모듈
61: 위상 비교부
62: 제어 유닛
621: 제어부
622: 위상차 보정부
63: 발진부
70: 메모리
80: 디지털 아날로그-변환부
Vs: 전압 신호
Is: 전류 신호
Ts1: 제1 온도 신호
Ts2: 제2 온도 신호
Vt: 계측용 전압 신호
It: 계측용 전류 신호
Id: 보호용 전압 신호
Vtd: 재샘플링된 계측용 전압 데이터
Vtd: 재샘플링된 계측용 전류 데이터
Idd: 재샘플링된 보호용 전류 데이터
Ts1d: 재샘플링된 제1 온도 데이터
Ts2d: 재샘플링된 제2 온도 데이터
Vtf: 최종 계측용 전압 신호
Itf: 최종 계측용 전류 신호
Idf: 최종 보호용 전류 신호11: voltage sensor unit 12: current sensor unit
13: temperature sensor unit 21: voltage signal amplification unit
22: current signal amplification unit for measurement 23: current signal amplification unit for protection
30: DC component blocking unit 40: analog-digital conversion unit
6: motion control module 61: phase comparator
62: control unit 621: control unit
622: phase difference correcting unit 63: oscillation unit
70: memory 80: digital analog-conversion unit
Vs: voltage signal Is: current signal
Ts1: first temperature signal Ts2: second temperature signal
Vt: Voltage signal for measurement It: Current signal for measurement
Id: voltage signal for protection Vtd: resampled voltage data for measurement
Vtd: Resampled current data for measurement Idd: Resampled current data for protection
Ts1d: resampled first temperature data Ts2d: resampled second temperature data
Vtf: Voltage signal for final measurement Itf: Current signal for final measurement
Idf: current signal for final protection
Claims (6)
전류를 검출하여 전류 신호를 출력하는 전류 센서;
상기 전압 센서에 연결되어 있고, 상기 전압 센서에서 출력되는 상기 전압 신호를 증폭하여 계측용 전압 신호로 출력하는 전압신호 증폭부;
상기 전류 센서에 연결되어 있고, 상기 전류 센서에서 출력되는 상기 전류 신호를 증폭하여 계측용 전류 신호로 출력하는 계측용 전류신호 증폭부;
전압신호 증폭부와 상기 계측용 전류신호 증폭부에 연결되어 있고, 샘플링 신호에 의해 정해진 샘플링 비율에 따라 상기 계측용 전압 신호와 상기 계측용 전류 신호를 샘플링하여 디지털 데이터로 변경하여 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 생성하는 아날로그-디지털 변환부;
상기 아날로그-디지털 변환부에 연결되어 있고, 상기 샘플링 비율을 기준으로 하여 정해진 재샘플링 비율에 따라 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 재샘플링하여 출력하는 재샘플링부; 및
상기 재샘플링부에 연결되어 있고, 상기 아날로그-디지털 변환부로 상기 샘플링 신호를 출력하고, 재샘플링된 계측용 전압 데이터와 재샘플링된 계측용 전류 데이터의 위상을 비교하여 위상차 데이터를 산출하여, 계측용 전압 데이터나 전류 데이터의 위상을 보정하여 출력하는 동작 제어 모듈
을 포함하는 전압전류 검출장치.a voltage sensor that detects a voltage and outputs a voltage signal;
a current sensor that detects a current and outputs a current signal;
a voltage signal amplifier connected to the voltage sensor, amplifying the voltage signal output from the voltage sensor and outputting it as a voltage signal for measurement;
a current signal amplifying unit for measurement connected to the current sensor, amplifying the current signal output from the current sensor and outputting it as a current signal for measurement;
It is connected to the voltage signal amplifier and the current signal amplifier for measurement, and samples the voltage signal for measurement and the current signal for measurement according to a sampling ratio determined by the sampling signal, and converts it into digital data to obtain measurement voltage data and an analog-to-digital converter for generating measurement current data;
a resampling unit connected to the analog-to-digital converter and re-sampling and outputting the voltage data for measurement and the current data for measurement according to a resampling rate determined based on the sampling rate; and
It is connected to the resampling unit, outputs the sampling signal to the analog-digital converter, and compares the phases of the resampled voltage data for measurement and the resampled current data for measurement to calculate phase difference data, for measurement Motion control module that corrects and outputs the phase of voltage data or current data
A voltage and current detection device comprising a.
상기 재샘플링부는,
상기 샘플링 비율과 상기 재샘플링 비율이 동일하면, 미소 지연 필터를 이용하여 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터의 각 위상을 지연시키고,
상기 샘플링 비율보다 상기 재샘플링 비율이 높은 경우, 보간법을 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터 각각에서 적용하여 데이터를 획득해 재심플링 동작을 실시한 후 미소 지연 필터를 이용하여 위상의 보정을 실시하며,
상기 샘플링 비율보다 상기 재샘플링 비율이 낮은 경우, 가우시안 필터를 이용하여 상기 계측용 전압 데이터와 상기 계측용 전류 데이터 각각을 필터링한 후 미소 지연 필터를 이용하여 위상의 보정을 실시하는 전압전류 검출장치.According to claim 1,
The resampling unit,
If the sampling rate and the resampling rate are the same, each phase of the voltage data for measurement and the current data for measurement is delayed using a minute delay filter,
When the re-sampling rate is higher than the sampling rate, the interpolation method is applied to each of the measurement voltage data and the measurement current data to obtain data, perform a resampling operation, and then use a minute delay filter to correct the phase carried out,
When the re-sampling rate is lower than the sampling rate, the voltage and current detection apparatus for measuring the voltage and current data for measurement using a Gaussian filter, respectively, and then performing phase correction using a minute delay filter.
상기 동작 제어 모듈은,
동기 신호에 따라 동작하여 상기 재샘플링된 계측용 전압과 상기 재샘플링된 계측용 전류의 위상을 비교하여 위상차 데이터를 출력하는 위상 비교부;
진폭 보정 대상과 진폭 보정값, 그리고 재샘플링된 계측용 데이터와 재샘플링된 계측용 전류 데이터 중에서 지연된 데이터의 정보인 지연된 데이터 정보를 저장하는 메모리;
상기 위상 비교부에 연결되어 있고, 상기 위상 비교부로부터 인가되는 위상차 데이터를 이용하여 상기 지연된 데이터 정보에 해당하는 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 위상을 보정하고, 상기 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 위상을 보정하고, 상기 메모리에 저장되어 있는 진폭 보정 대상과 진폭 보정값을 이용하여 재샘플링된 계측용 전압 데이터이나 재샘플링된 전류 데이터의 진폭을 보정하는 제어 유닛; 및
상기 제어 유닛의 제어에 따라 동작하여 동기 신호와 샘플링 신호를 생성하여 상기 아날로그-디지털 변환부와 상기 위상 비교부에 각각 출력하는 발진부
를 포함하는 전압전류 검출장치.In claim 1,
The operation control module,
a phase comparator operating according to a synchronization signal to compare phases of the resampled measurement voltage and the resampled measurement current to output phase difference data;
a memory for storing delayed data information, which is information of an amplitude correction target, an amplitude correction value, and delayed data among the resampled measurement data and the resampled current data for measurement;
It is connected to the phase comparator and corrects the phase of the resampled measurement voltage data or the resampled current data corresponding to the delayed data information using the phase difference data applied from the phase comparator, and the resampling Corrects the phase of the measured voltage data or re-sampled current data, and corrects the amplitude of the re-sampled voltage data or re-sampled current data using the amplitude correction target and the amplitude correction value stored in the memory a control unit; and
An oscillator that operates under the control of the control unit to generate a synchronization signal and a sampling signal, and output them to the analog-to-digital converter and the phase comparator, respectively
A voltage and current detection device comprising a.
상기 전압신호 증폭부와 상기 계측용 전류신호 증폭부에서 출력되는 상기 계측용 전압 신호와 상기 계측용 전류 신호 각각의 직류 성분을 차단하여 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 직류 성분 차단부를 더 포함하는 전압전류 검출장치.According to claim 1,
Voltage current further comprising a DC component blocking unit outputting to the analog-to-digital conversion unit by blocking the DC components of the voltage signal for measurement and the current signal for measurement output from the voltage signal amplifying unit and the current signal amplifying unit for measurement detection device.
상기 동작 제어 모듈에 연결되어 있고, 상기 동작 제어 모듈에서 출력되는 보정이 행해진 계측용 전압 데이터와 계측용 전류 데이터를 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털-아날로그 변환부를 더 포함하는 전압전류 검출장치.According to claim 1,
The voltage current detection device further comprising a digital-analog converter connected to the operation control module and outputting the corrected voltage data for measurement and the current data for measurement output from the operation control module by converting them into analog signals, respectively.
상기 전압 센서에 인접하게 위치하여 상기 전압 센서의 온도를 감지해 제1 온도 신호를 상기 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 제1 온도 센서; 및
상기 전류 센서에 인접하게 위치하여 상기 전류 센서의 온도를 감지해 제2 온도 신호를 상기 아날로그-디지털 변환부로 출력하는 제2 온도 센서
를 더 포함하고,
상기 아날로그-디지털 변환부는 상기 제1 온도 신호와 상기 제2 온도 신호를 각각 디지털 데이터로 변환하여 제1 온도 데이터와 제2 온도 데이터로서 상기 재샘플링부로 출력하고,
상기 재샘플링부는 상기 샘플링 비율을 기준으로 하여 정해진 재샘플링 비율에 따라 제1 온도 데이터와 상기 제2 온도 데이터를 재샘플링하여 상기 동작 제어 모듈로 출력하며,
상기 동작 제어 모듈은 상기 제1 온도 데이터에 대응하는 온도 보정값을 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전압 데이터에 연산하여 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전압 데이터의 온도 보정을 실시하고, 상기 제2 온도 데이터에 대응하는 온도 보정값을 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전류 데이터에 연산하여 위상 보정인 행해진 상기 계측용 전류 데이터의 온도 보정을 실시하는 전압전류 검출장치.According to claim 1,
a first temperature sensor positioned adjacent to the voltage sensor to sense a temperature of the voltage sensor and output a first temperature signal to the analog-to-digital converter; and
A second temperature sensor positioned adjacent to the current sensor to sense the temperature of the current sensor and output a second temperature signal to the analog-to-digital converter
further comprising,
The analog-to-digital converter converts the first temperature signal and the second temperature signal into digital data, respectively, and outputs the first temperature data and the second temperature data to the resampling unit,
The resampling unit resamples the first temperature data and the second temperature data according to a resampling rate determined based on the sampling rate and outputs the resampling to the operation control module,
The operation control module calculates a temperature correction value corresponding to the first temperature data on the measurement voltage data that is a phase correction, and performs temperature correction on the measurement voltage data that is a phase correction, and the second temperature data A voltage-current detecting device for performing temperature correction of the measured current data, which is phase-corrected, by calculating a temperature correction value corresponding to ?
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