KR920006009B1 - 전기량 검출기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전기량 검출기

제1도는 이 발명의 1실시예에 의한 진폭치 연산수단을 표시하는 블록도.

제2도는 이 발명의 연산수단에 의해 얻게되는 진폭치 연산결과의 주파수특성을 표시하는 도면.

제3도는 이 발명의 연산수단을 실현하는 전기량 검출기의 하드웨어구성을 표시하는 블록도.

제4도는 종래의 진폭치 연산수단을 설명하는 블록도 이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1∼4 : 교류전류의 샘프링치 5∼8 : 2승 연산수단

9∼10 : 3배 연산수단 11 : 가산수단

12∼30 : 제산 연산수단 13 : 평방근 연산수단

14 : 단자(도면중 동일부호는 동일 또는 상당부분을 표시한다).

이 발명은 전력계통의 교류전압, 교류전류등의 전기량의 진폭치를 검출하는 전기량 검출기, 특히 그 주파수 특성의 개선에 관한 것이다. 제4도는 예를들면 특원소 62-333434호에 표시된 종래의 교류전기량의 디지탈(digital) 처리장치의 원리를 설명하는 도면이고, 교류전류의 전기각 90°마다에 샘프링하여 3개의 데이터를 사용하여 그 진폭치를 구하게 되도록한 것이고 도면에 있어 해당시각의 샘프링치(1)를 i(O),1주기(T)전의 샘프링치(2)를 i(T), 2주기 (2T)전의 샘프링치(3)를 i(2T)로 하고 각각의 샘프링치(1)∼(3)를 2승 연산수단(5)∼(7)으로 2승하고 2승 연산수단(6)의 결과만을 2배 연산수단(2T)으로 2배한다.

상기 2승 연산수단(5)와 (7) 및 상기 2배 연산수단(2T)으로 얻게된 결과를 가산수단(11)으로 가산하여총화를 얻고 제산 연산수단(30)에 의해 2로 나누어서 평방근 연산수단(13)으로 그 평방근을 구하면 그 출력(Fn)이 단자(14)에 얻게되므로 이것이 교류전류의 진폭치가 된다.

다음은 동작에 대해 설명한다. 설명의 형평상 교류 진기량은 교류전류로서 최대치를 1, 순시치를 i, 기본주파수를 fo, 샘프링주기를 기본 주파수 fo의 주기의 1/4로서 T로한다. 또 샘프링 시각마다의 데이터를 구별하기위해 nT(n=0,1,2,… 로하고 n=0은 해당시각으로 한다.)를 서픽스(suffix)로서 i(O), i(T), i(2T),…로 표현한다. 이것을 식으로 표시하면, 제(1)식을 얻을 수 있다.

샘프링주기(T)는 교류전류의 기본 주파수(fo)에 대해 1/4주기 즉 전기각으로 90°상당시간간격에 고정하나 주파수가 f이면 제(2)식과같이 보이게된다.

예를들면 교류전류의 주파수가 f=fo=50Hz이면 샘프링주기는 T=90°가 된다.

일반적으로 전력계통은 정격 주파수(fo)로 운용되어있기 때문에 (1)식은 Fn=1이 되고 전류의 진폭치 연산이 가능하고 예를를면 교류과전류 보호계전기나 제어장치등에 이용되고 있다. 그러나 전력계통의 사고를검출하는 보호계전기나 전기량을 검출하여 운전용기기를 제어하는 제어장치에 있어서 전력계통의 주파수는 fo에서 변화하고 있는 경우가 많기 때문에 다소의 벗어남이 있어도 정확하게 진폭치를 구할 필요가 있고 보통 ±5% 정도의 변화에 대해 가능한 한 오차를 적게하는 요구가 있다. 지금 주파수 f=52.5 Hz(50 Hz의5%증가)로 되었을 경우를 생각하면 T=94.5°로 되고 이것을 (1)식에 하면

로 되고 일정치에 2배주파의 진동파형이 겹친 형으로 된다. cos(2θ-189°)는+1.0-1.0까지 변화할 수 있기때문에 제(3)식은

로 되고 정격 주파수 50 Hz시의 진폭치 연산에 비해 -0.3%∼+0.3%의 오차가 발생한다.

종래의 전기량 검출기는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에 주파수가 ±5% 정도 변화한 경우의 진폭치연산오차가 비교적 크다고 하는 과제가 있었다. 이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이고 종래보다도 샘프링치를 1개 증가하는 것 뿐으로서 작은 샘프링치를 사용하여 고속도로 계산처리할 수있을뿐만아니라 주파수가 변화한 경우의 진폭치 연산오차를 작게 할 수 있는 전기량 검출기를 얻는것을 목적으로 한다.

이 발명에 관한 전기량 검출기는 샘프링치를 4개 사용하여 제1개째(목)∼제4개째의 샘프링치를 각각 2승함과 동시에 제2개째와 제3개째의 샘프링치의 2승치만을 3배하여 그 총계를 얻도록하고 진폭치를 연산하도록한 것이다.

이 발명에 있어서의 전기량 검출기의 진푹치 연산은 4개의 샘프링치를 사용하여 고속도로 연산결과가 얻게될 뿐만아니라 주파수 변화가 있어도 고정도로 연산을 할 수 있는 것이고 디지탈 보호계전기나 제어장치의 성능을 대폭으로 향상하게 하는 것이 된다.

이하 이 발명의 1실시예를 도면에 대해 설명한다. 제1도에 있어서는 해당 샘프링시각(t)에서 소정 샘프링수(n)만을 열어진 시각(t-nT)(n=0,1,2,3)에 있어서의 샘프링치(1)∼(4)를 i(O), i(T), i(2T), i(3T)로하고 각각의 샘프링치 (1)∼(4)를 2승 연산수단 (5)∼(6)으로 2승하여 그중 2승 연산수단 (6)과 (7)만을3배 연산수단 (9)와 (10)으로 3배한다.

상기 2승 연산수단 (5)와 (8) 및 상기 3배 연산수단 (9)와 (10)으로 얻은 결과를 가산수단 (11)으로 가산하여 총계를 얻고 제산 연산수단 (12)에 의해 4로 나누어서 평방근 연산수단 (13)으로 그 평방근을 구한다.그 결과가 출력으로서 단자(14)에 얻게된다. 이것을 식으로 표시하면 제(5)식을 얻게된다.

지금 주파수 f=52.5Hz(50 Hz의 5%증가)로 되었을 경우를 생각하면 T=94.5°로 의어 이것을 제(5)식에 대입하면

로 되어 I에 대해 진폭이 4.83×10^-4I이고 동시에 2배 주파의 진동파형이 겹친형이 된다. cos(2θ-283.5°)는 +1.0∼-1.0까지 변화할 수 있기 때문에

로 되어 정격 주파수 50 Hz 시의 진폭치 연산에 비해 -0.024%∼+0.024%의 오차가 되어 매우 작은치(값)로 된다.

여기서 얻은 진폭치 연산결과(Fn)을 도면에 표시하지 않으나 비교 연산수단에 의해서 소정치(정정치라고도 한다)와 그 크기를 비교하여 진력계통의 사고를 검출하는 것이 디지탈 보호계전기이고, 또 그 얻게된Fn에 의해서 도표에 표시되지 않았으나 스테틱콘텐서(static condencer)등의 정적제어등에 이용하는 것이제어장치이다. 더욱 상기 설명에서는 가산수단(11)의 출력을 제산 연산수단(12)과 평방근 연산수단(13)으로가공한다고 했으나 상기 디지탈 보호계전기나 제어장치의 상기 소정치(정정치)를 2승하여 4배로 한 값에 설정해두면 상기 제산 연산수단(12)과 상기 평방근 연산수단(13)을 불필요하게 할 수가 있다.

또 상기 실시예에서는 2승 연산수단(6,7)의 출력을 3배 연산수단(9,10)으로 각각 3배로 한다고 했으나 2승 연산수단(6,7)의 합계를 구해서 3배 연산하는등의 공지의 연산법칙의 변경은 하등의 제약을 받지 않는다. 여기서 주파수를 변화하게한 경우의 진폭치 연산결과(Fn)의 변화상황을 제2도로 설명한다. 변화후의 주파수(f)와 정격주파수 (fo)의 비를

로 표시하면 제(2)식과 제(5)식에서 제(8)식을 얻게된다.

이 제(8)식의 m을 변화케하여 도면에 표시하면 제2도의 사선부분이 얻게 되고 m=1(f=fo)의 근방에서는 크기의 변화는 거의 없게되어 진폭치 연산결과의 오차가 극소하게되는 것을 알게된다. 동일하게 종래의 제(1)식을 이 m을 사용하여 표시하면 제(9)식이 얻게되어 제2도에 점선으로 표시했으나 명백하게 이 발명에 의한 연산처리의 편이오차가 작게 되어있다.

또 진폭치 연산으로 사용하는 샘프링치는 소정시각의 샘프링치를 포함하여 4개의 샘프링치로 실현할 수있기 때문에 90°×4=360°상당시간으로 결과를 얻을수가 있기 때문에 종래에 비해 거의 변하지 않은 고속화가 실현될 수 있을뿐아니라 계산처리에 필요한 메모리량도 거의 변하지 않고 실현할 수가 있다. 제3도는상기 진폭치 연산을 실시하는 전기량 검출기 (28)의 하드웨어 구성도이다. 도면에 있어 (15)는 전압변성기,(16)은 전류변성기,(17),(18)은 입력전환기이고 전력계동의 전압 및 전류를 처리 용이한 값에 전환하는것이고 (19),(20)은 필터(filter)이고 주지한 바와같이 전압 및 전류에 포함되는 고주파중에 샘프링주파수의 1/2이상의 주파수를 제거하는 것이다. (21),(22)는 샘플홀드(sample hold)이고 샘프링치를 다음의 샘프링 주기까지 보유하는 것이다. (23)은 멀티프렉서(multi plexer)로 샘플홀드(21,22)의 출력을 순차적으로전환하여 아나로그 디지탈 전환기(24)에 전달하는 것이다.(25)는 마이크로 프로세서이고 메머리(26)에 미리 기억되어 있는 프로그램을 이용하여 연산을 실시하고 그 결과를 출력회로(27)에 출력하게 하는 것이다. (28)은 전기량 검출기이다.

더욱 상기 실시예에서는 교류전류의 진폭치를 구한다고 설명했으나 교류전류는 전력계통의 상전류, 선간전류 또는 상기 상전류, 선간전류에서 얻게되는 대층분 즉 정상전류, 역상전류 또는 영상 전류이더래도 동일하다. 더욱 같게 교류전압에 있어서도 완전히 동일하게 적용하여 동일한 효과를 얻는다. 이상과 같이 이발명에 의하면 연속하여 샘프링치를 4개 사용하여 각 샘프링치를 2승함과 동시에 제2번째와 제3번째의 2승치를 3배로하여 그 총계를 얻도록 구성하고 교류전기량의 주파수 ±5%정도 변화하여도 정도 좋게 그 진폭치를 연산할 수가 있는 동시에 연산결과를 고속도로 얻게되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 전력계통의 교류전기량을 상기 교류전기량의 정격 주파수에 있어서의 1/4마다의 주기 T로 샘프링하는 샘프링 수단과 상기 샘프링은 아나로그치를 디지탈치에 전환하는 아나로그 디지탈 전환수단과 디지탈 전환된샘프링치에 의거하여 연산처리하여 전력계통의 교류전기량의 진폭치를 검출하는 연산처리수단을 가지는 전기량 검출기에 있어 해당 샘프링의 시각 t에서 소정 샘프링수 n만큼 떨어진 시각 t-nt(n=0,1,2,3)에 있어서의 상기교류 전기량의 샘프링치 y(t-nT)를 y(nT)로 했을때 아래의 식

   

   으로 연산처리 또는 동등의 연산처리를 상기 연산처리 수단이 실행하는 것을 특징으로 하는 전기량 검출기.

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