KR20220155466A - 계기용 변성기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계기용 변성기(MOF)에 관한 것으로,
본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)는 한 상의 전압은 종래의 아날로그 타입의 계기용 변압기를 통하여 변성시키고, 나머지 상의 전압을 소비전력이 낮은 디지털 타입의 변압기를 통하여 변성시키는 계기용 변압기(PT)를 포함하며,
각 상별로 복수개의 자성체 코아에 1차측 코일을 관통하여 권선하고 각 코아별로 개별적인 2차측 코일을 권선하여 1차측 코일의 권선수를 줄여 안정성을 높인 계기용 변류기(CT)를 포함한다.
본 발명에 따르면 저전력 및 안정성이 높은 계기용 변성기(MOF)를 제공하는 것이 가능하다.

Description

계기용 변성기{Metering Out Fit}
본 발명은 계기용 변성기(MOF)에 관한 것으로, 종래의 계기용 변성기에 비하여 소비전력이 적고 안정성이 뛰어난 계기용 변성기에 관한 것이다.
일반적으로, 계기용 변성기(MOF)는 한국전기의 고압수용가의 전기요금을 전자식전력량계를 이용해서 전기요금을 계산하기 위한 기기로서, 고압라인에 전자식전략량계를 직접 사용시 문제가 돼므로 계기용 변성기(MOF)를 이용하여 고압을 저압으로 변환해서 전자식전력량계로 제공함으로써 전기요금을 측정하는 것이 가능하도록 하는 장치이다.
계기용 변성기(MOF)는 전기 계기 또는 측정 장치와 함께 사용되는 전류 및 전압의 변성용 기기로서 고전압 대전류 회로의 전류를 계기나 계전기에 필요한 소전류(보통 5A)로 변성하는 계기용 변류기(CURRENT TRANSFORMER : CT)와 전압을 계기나 계전기에 필요한 저전압(보통 110V)로 변성하는 계기용 변압기(PORTENTIAL TRANSFORMER : PT)로 분류된다. 또 이들을 서로 조합하여 한개의 외함에 넣은 전력계량을 위한 전력수급용(전력 판매를 위한 계량용) 계기용 변성기(MOF)가 있다.
계기용 변성기(MOF)의 2차측 출력은 고압 또는 특고압 수용가에서 사용자와 공급자 간에 공급계약에 따른 전력사용요금을 계산하는 계량기에 연결되어 있다.
고전압, 대전류가 직접 계량기 또는 배전반에 있는 계기나 계전기에 연결되면 대단히 위험하므로 전압, 전류에 비례하는 저전압, 소전류로 변성하여 계측기나 보호계전기 등의 입력 전원으로 사용하기 위한 기기인데, 고전압을 직접 전압계로 측정하는 것은 위험하기도 하며 비경제적이기 때문에 낮은 전압으로 변성해 주는 기기로서 회로에 병렬로 접속하여 사용하며, 계기용 변류기(CT)는 회로에 흐르는 전류가 크면 접속하는 전선이나 케이블이 굵어지게 되어 계기를 부착하기 곤란할 뿐만 아니라 위험하므로 이에 비례하는 소전류로 변성해 주는 기기이다.
계기용 변성기(MOF)의 구조에는 단상용과 삼상용이 있다. 단상용은 CT 1개 단상 PT 1개를 조합한 것이며, 삼상용에는 CT 2개와 단상 PT 2개를 조합한 것과 CT 3개와 단상 PT 3개를 조합한 것이 있는데 전자의 것은 3상 3선식 비접지 선로에 사용되고 후자의 것은 3상 4선식 접지 선로에 사용된다. 우리 나라의 배전계통은 3상4선식 22.9kV 선로로 후자의 것이 대부분을 차지한다.
이와 같은 종래의 계기용 변성기(MOF)의 일예를 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 계기용 변성기(MOF)의 구조를 나타내고 있으며, 도 2는 종래의 계기용 변성기(MOF)의 회로 구성도이며 도 3은 종래의 계기용 변성기(MOF)의 계기용 변류기(CT) 및 계기용 변압기(PT)의 구성의 개념도이다.
도 3을 살펴보면, 변류기(CT) 및 변압기(PT)는 자성체로 구성되는 코어에 1차즉 코일 및 2차측 코일이 권선되어 있으며, 이에 의하여 2차측 코일에 유도되는 전류 및 전압을 측정하는 원리이다.
즉, 종래의 계기용 변류기(CT)의 경우 하나의 코아만을 이용하기 때문에 일차 권선의 권선수가 증가하게 되고 이에 따라 코로나 방전 발생의 위험 및 열과 진동이 증가하는 등의 사고위험이 증가하고 안정성이 떨어지는 문제점이 있었으며, 또한 종래의 계기용 변압기(PT)의 경우 3상 모두 종래의 아날로그 변압기 방식( 자성체 코아에 1차 및 2차 코일을 권선하는 방식 )을 사용하므로 그 크기가 크게 제작될 수 밖에 없으며 정밀도 역시 떨어지는 문제점이 있었으며, 사고 위험도 큰 문제점이 있었다.
특허등록 10-0832876호( 계기용 변류기 및 그 권선 방법 ) 특허공개 10-2013-0081619호( 신뢰성 향상을 위한 계기용 변압변류기 )
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 계기용 변압기(PT)의 경우 계기용 변성기(MOF)에 포함되어 있는 복수개의 계기용 변압기(PT) 중 어느 하나만을 종래의 자성체 코아에 1차 및 2차 코일을 권선한 형태의 아날로그 타입을 적용시켜 변성된 전압을 얻으면서 미터기 등에 필요한 전력을 공급하도록 하고, 다른 계기용 변압기(PT)의 경우 소비전력이 적은 디지털 방식의 계기용 변압기(PT)를 구성토록 하며, 계기용 변류기(CT)의 경우 각 상별로 복수개의 코아를 이용하여 각 코아별 2차측 코일을 병렬로 구성하여 1차측 코일의 권선수를 줄일 수 있도록 함으로써 보다 안정적인 계기용 변류기(CT)가 적용된 계기용 변성기(MOF)를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)는 자성체 코아에 1차측 및 2차측 코일이 권선되어 있는 아날로그 변압부 및 입력 전압을 커패시터 및 저항 소자를 포함하는 회로를 통하여 변압시켜 출력시키는 디지털 변압부를 포함하는 계기용 변압기(PT)를 포함하다.
또한 본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)의 상기 계기용 변압기(PT)는 상기 입력 전압을 커패시터 및 저항 소자를 포함하는 회로를 통하여 1차로 변압시키는 1차변압부 및 상기 1차변압부의 출력을 제공받아 이를 승압시켜 상기 아날로그 변압부의 출력 전압과 동일하게 승압시켜 출력시키는 승압부를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)의 상기 계기용 변압기(PT)는 상기 디지털 변압부를 복수개 구비할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)는 복수개의 자성체 코아와 상기 복수개의 자성체 코아들을 관통하여 권선되는 1차측 코일 및 상기 코아들의 각각에 개별적으로 권선되는 2차측 코일로 구성되는 변류부를 포함하는 계기용 변류기(CT)를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)의 계기용 변류기(CT)는 공급되는 전기의 각 상별로 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면 계기용 변압기(PT)의 경우 삼상 중 어느 한 상에만 종래의 아날로그 타입의 계기용 변압기(PT)를 적용시키고, 다른 상들에는 디지털 방식의 계기용 변압기(PT)를 적용시킴으로써 계기용 변압기(PT)의 크기를 보다 작게 제작하는 것이 가능하며 보다 안정적인 절연을 통하여 기기의 수명 및 사고 예방에 도움이 되며 정밀도 역시 크게 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 계기용 변류기(CT)의 경우 각 상별로 복수개의 자성체 코아를 이용하여 1차측 권선수를 줄이되 2차측의 권선을 병렬로 연결함으로써 1차츨 권선수를 크게 줄일 수 있음에 따라 종래의 계기용 변류기(CT)에서 발생되는 코로나 방전으로 인한 화재 등의 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 계기용 변성기(MOF)의 구조이다.
도 2는 종래의 계기용 변성기(MOF)의 회로 구성도이다.
도 3은 종래의 계기용 변성기(MOF)의 변압기(PT) 및 변류기(CT)의 구성 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 계기용 변압기(PT)의 배치 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 계기용 변압기(PT)의 블럭 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 계기용 변류기(CT)의 배치 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 계기용 변류기(CT)의 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 계기용 변압기(PT)의 배치 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 계기용 변압기(PT)의 블럭 구성도이다. 본 발명에 따른 계기용 변압기(100)는 아날로그 변압부(101)과 디지털 변압부(102, 103)을 포함한다.
아날로그 변압부(101)는 도 3의 (b)와 같은 종래의 계기용 변압기(PT)와 같은 것으로 자성체 코아에 1차측과 2차측 코일이 권선되어 있고 2차측 권선에 유도되어 출력되는 전압을 측정하는 구조이다.
디지털 변압부(102, 103)는 자성체를 사용하지 않고 커패시터 및 저항으로 구성되는 회로를 이용하여 1차 출력전압을 발생시키는 1차변압부(111)과
상기 1차변압부(111)로부터 발생된 1차 출력전압을 제공받아 이를 오피엠프( OP AMP)회로를 이용하여 승압시켜 2차 출력전압을 발생시켜 출력시키는 승압부(112)로 구성될 수 있다. 된다. 여기서 2차 출력전압 값은 상기 아날로그 변압부(101)에서 출력되는 전압과 동일한 값이 되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 계기용 변류기(CT)의 배치 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 계기용 변류기(CT)의 구성도이다. 본 발명에 따른 계기용 변류기(200)는 변류부(201, 202, 203)를 공급되는 전력의 각각의 상에 배치된다.
상기 본 발명에 따른 변류부(201, 202, 203)는 복수개의 자성체 코아( 211)를 복수개 구비하고 있으며 입력 전원에 연결되는 1차측 코일은 상기 복수개의 코아를 관통하여 권선되며 각각의 코아(211)에는 각각 그에 대응되는 2차코일이 권선된다. 이에 따라 1차 코일의 권선수를 적게 하는 것이 가능하며 복수개의 2차 코일에서 출력되는 전류의 합을 측정함으로써 1차측 전류 값을 구하는 것이 가능하게 된다.
한편 도 4 및 도 6의 미터기(300)은 전압 및 전류를 측정하는 기능을 가진 것으로 전력량계가 해당될 수 있다.
기존의 계기용 변성기(MOF)에서는 3상 모두 아날로그 방식의 계기용 변압기를 적용시켜 왔으나, 본 발명에서는 3상 중 어느 하나의 상에만 기존방식으로 사용하고 나머지 상의 경우에는 디지탈방식의 계기용 변압기(PT)를 적용시킴으로서 기존대비 사이즈를 50% 작게 제조하는 것이 가능하며, 본 발명에서 적용되는 디지털방식의 계기용 변성기(PT)는 22.9kV를 콘덴서와 저항을 하이브로드로 사용해서 구성된 회로를 이용하여 고압을 저압으로 변경시키며, 이로인한 디지털 방식의 계기용 변성기(PT)의 아주 낮은 출력 전압을 상기 아날로그 방식의 계기용 변성기(PT)의 출력전압(2차전압)을 동작전원을 사용하여 승압을 시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 계기용 변성기(MOF)에 적용되는 계기용 변류기(CT)는 하나의 1차 전류에 복수개의 2차 병렬 전류가 발생되도록 함으로써 1차 전류로부터 증폭되는 2차 전류의 비를 작게 함으로써 코아에 권선되는 1차 코일의 권선횟수를 종래보다 작게하는 것이 가능하므로 본 발명에 따른 계기용 변류기(CT)의 오차특성과 사고를 예방할 수 있는 작용효과를 달성할 수 있는 것이다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 계기용 변압기(PT), 101 : 아날로그 변압부,
102, 103 : 디지털 변압부,
111 : 전압측정부, 112 : 승압부,
200 : 계기용 변류기(CT), 211 : 코아

Claims (5)

  1. 자성체 코아에 1차측 및 2차측 코일이 권선되어 있는 아날로그 변압부 및
    입력 전압을 커패시터 및 저항 소자를 포함하는 회로를 통하여 변압시켜 출력시키는 디지털 변압부를 포함하는 계기용 변압기(PT)를 포함하는 계기용 변성기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 계기용 변압기(PT)는
    상기 입력 전압을 커패시터 및 저항 소자를 포함하는 회로를 통하여 1차로 변압시키는 1차변압부 및
    상기 1차변압부의 출력을 제공받아 이를 승압시켜 상기 아날로그 변압부의 출력 전압과 동일하게 승압시켜 출력시키는 승압부를 포함하는 계기용 변성기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 계기용 변압기(PT)는
    상기 디지털 변압부를 복수개 구비하는 계기용 변성기.
  4. 제1항에 있어서,
    복수개의 자성체 코아와
    상기 복수개의 자성체 코아들을 관통하여 권선되는 1차측 코일 및
    상기 코아들의 각각에 개별적으로 권선되는 2차측 코일로 구성되는 변류부를 포함한 계기용 변류기(CT)를 더 포함하는 계기용 변성기.
  5. 제4항에 있어서, 계기용 변류기(CT)는
    공급되는 전기의 각 상별로 구비되는 계기용 변성기.
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