KR930009797B1 - 전기량 검출처리장치 및 그 방법 - Google Patents

전기량 검출처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전기량 검출처리장치 및 그 방법
제 1 도는 종래 발전기회로에 있어서 전기량의 검출계측회로도.
제 2 도는 제 1 도의 전기량검출회로부에 대한 상세 블럭도.
제 3 도는 본 발명 전기량검출처리장치의 구성도.
제 4a 도는 제 4 도에 대한 3상 4선식의 전력계통도. (b)는 제 4 도에 대한 3상 3선식의 전력 계통도.
제 5 도는 본 발명 전기량검출처리장치의 동작설명에 대한 메인프로세서의 신호흐름도.
제 6 도는 제 4 도의 디스플레이프로세서의 신호흐름도.
제 7 도는 제 4 도의 통신프로세서의 신호흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 전압검출기 2 : 전류검출기
3 : 아날로그멀티플렉서 4 : 영점검출기
5, 5a : 샘플 및 홀더부 6 : 아날로그/디지탈변환기
7 : 메인프로세서 8 : 타이머
9 : 메모리부 10 : 버퍼부
12 : 딥스위치 14 : 디스플레이 프로세서
19 : 통신프로세서 23 : 통신부
본 발명은 발전기회로등에 있어서, 전력계통의 제반 전기량을 측정하고, 개폐기를 제어하는 전기량검출처리장치에 관한 것으로, 전력계통의 중앙감시 시스템에서 단말기 역할을 할 수 있도록 한 전기량검출처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 전기량검출처리 시스템은 첨부된 도면 제 1 도 및 제 2 도에 도시한 바와 같이, 각상의 3상교류전원(R, S, T)을 개폐기(103)를 통해 입력하여 각상의 전압을 검출하는 전압검출기(104)와, 상기 개폐기(103)를 통한 3상교류전원(R, S, T)에서 각상의 전류를 검출하는 전류검출기(105)와, 상기 전압검출기(104) 및 전류 검출기(105)로 부터 검출된 3상교류전압 및 전류를 선택하여 출력하는 아날로그 멀티플렉서(107)와, 상기 아날로그 멀티플렉서(107)로부터 출력된 아날로그신호를 디지탈신호로 변환시키는 아날로그/디지탈 변환기(109)와, 상기 전압검출기(104)로부터 각상 전압위상의 제로(Zero)점을 검출하는 영점검출기(108)와, 상기 영점검출기(108)의 출력신호를 정수배로 분주하는 분주기(111)와, 상기 분주기(111)의 출력신호에 따라 아날로그/디지탈 변환기(109)의 출력전압 및 출력전류를 연산처리하는 고속프로세서(110)와, 상기 고속프로세서(110)로부터 연산 및 제산된 데이타를 메모리부(113)에 저장시킴과 아울러 그 저장된 데이타를 경보회로부(117) 및 모니터(116)에 디스플레이시키게 제어하는 컨트롤프로세서(112)와, 상기 컨트롤프로세서(112)에 의해 제어되어 고속프로세서(110)로부터 출력된 데이타를 상위컴퓨터로 전송하는 통신부(114)와, 상기 3상 교류전원(R, S, T)에 의해 구동되는 전동기(101)의 펄스를 카운트하여 통신부(114) 및 메모리부(113)에 출력하는 카운터(115)로 구성되어 있는 것으로, 도면중 미설명 부호 106은 전기량검출처리부이고, 102는 전동기(101)의 속도검출부이다.
이와같이 구성된 종래의 전기량검출처리 시스템의 동작과 그에따른 문제점을 설명하면 다음과 같다.
3상교류전원(R, S, T)이 각상의 개폐기(103)를 통하여 전동기(101)를 구동시킴과 아울러 전압검출기(104) 및 전류검출기(105)에 입력되고, 전압검출기(104)는 상기 개폐기(103)를 통한 3상 교류전원(R, S, T)에서 전압을 검출하여 아날로그/디지탈 변환기(109)로 출력하고, 전류검출기(105)는 3상교류전원(R, S, T)에서 전류를 검출하여 아날로그/ 디지탈 변환기(109)로 출력하게 된다.
이에따라 상기 아날로그/디지탈 변환기(109)는 전압검출부(104)의 출력전압 및 전류검출부(105)의 출력전류를 디지탈신호로 변환시켜 고속프로세서(110)에 인가하게 되고, 영점검출기(108)는 전압검출기(104)로부터 검출된 임의상의 출력전압 파형에서 영점을 검출하여 분주기(111)에 출력하게 되므로 그 분주기(111)는 영점검출기(108)의 출력신호를 분주시켜 고속프로세서(100)에 인가하게 된다. 따라서 상기 고속프로세서(110)에서는 영점검출기(108)의 출력신호를 기준점으로 한 분주기(111)의 출력신호에 의하여 아날로그/디지탈 변환기(109)의 출력전류 및 전압의 순서치와 유효, 무효전력, 유효, 무효전력량, 역률 및 주파수 등을 연산처리하게 된다.
즉, 각상 사이의 전압순시치를 각각 vrs, vst, vtr이라 하고, 각상의 전류순시치를 ir, is, it라 하며, 한 주기의 시간을 T라하고, 한주기동안의 샘플링횟수를 N이라 하면, 이때 각상의 전압실효치(Vrs)=이고, 전류실효치(Ir)=이며, 유효전력(P)=(vrs.ir+vts.it)==(vrs.ir-vst.it), 무효전력(Q)=0.577{(vrs.ir-vstㆍit)+2(vrsㆍit-vstㆍir)}, 역률(PF)=
, 주파수(f)=로 연산처리된다. 이와같이 측정한 데이타를 메모리부(113)에 저장함과 아울러 컨트롤프로세서(112)의 제어에 의하여 모니터(116)에 디스플레이시킴과 아울러 통신부(114)를 통하여 상위컴퓨터로 전송하게 된다.
그러나 이와같은 종래의 전기량검출처리 시스템은 자체의 디스플레이기능이 없고 측정치를 알기 위해서는 주변장치를 연결하여야만 하며, 특히 컴퓨터와의 연결에 있어서, 통신부를 사용함으로써 1 : 1 접속밖에 되지 않아 전력감시 시스템 구성을 위해서는 별도의 하드웨어가 추가되어야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 감안하여 메인프로세서에서 연산처리된 데이타를 상위컴퓨터로 직렬 전송하는 직렬입, 출력 프로세서와, 개폐기를 제어하기 위한 접점입출력부 및 측정된 데이타와 접점입력을 표시하여 주는 디스플레이부를 구비하여 전력용 멀티메터의 역할을 하게함과 아울러 통신부를 통해 상위컴퓨터와 직접 연결하여 측정데이타 및 접점상태를 전송하고, 접점출력을 상위컴퓨터에서 제어할 수 있도록 하여 전력중앙감시반의 단말기 역할을 할 수 있도록 창안한 것으로, 이하 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 3 도는 본 발명 전기량검출처리장치의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 각상의 3상교류전원(R, S, T)을 개폐기를 통해 입력받아 각상의 전압을 검출하는 전압검출기(1)와, 상기 3상교류전원(R, S, T)에서 각상의 전류를 검출하는 전류검출기(2)와, 상기 전압검출기(1) 및 전류검출기(2)로부터 검출된 출력전압 및 출력전류를 선택하여 출력하는 아날로그멀티플렉서(3)와, 상기 아날로그멀티플렉서(3)로부터 출력된 각상의 전압 및 전류를 각기 샘플링하고, 홀딩하는 샘플 및 홀더부(5)(5a)와, 상기 샘플 및 홀더부(5)(5a)로부터 샘플링된 출력신호를 디지탈신호로 변환시키는 아날로그/디지탈변환기(6)와, 상기 전압검출기(1)로부터 검출된 각상의 입력전압파형에서 제로(Zero)점을 검출하는 영점검출기(4)와, 상기 영점검출기(4)의 출력신호 및 타이머(8)에서 발생된 클럭신호에 의해 아날로그/디지탈변환기(6)의 출력전압 및 출력전류를 연산처리하여 메모리부(9)에 저장하는 메인프로세서(7)와, 상기 메인프로세서(7)로부터 연산처리된 데이타를 입, 출력 인터페이스(11)를 통해 입력받아 개폐기를 제어함과 아울러 외부의 데이타를 메인프로세서(7)에 전송하는 접점입, 출력부(13)와, 상기 메인프로세서(7)로부터 연산처리된 데이타를 버퍼링하여 출력하는 버퍼부(10)와, 어드레스설정용 딥(Dip)스위치(21)의 설정에 따라 상기 버퍼부(10)의 출력신호를 처리하여 메모리부(20)에 저장하는 통신프로세서(19)와, 상기 통신프로세서(19)로부터 출력된 데이타를 직렬로 변환하여 전송하는 직렬 입, 출력프로세서(22)와, 상기 직렬입, 출력프로세서(22)의 출력신호를 상위컴퓨터 및 하위컴퓨터로 전송함과 아울러 그로부터 데이타를 다시 수신하여 메인프로세서(7)로 전송하는 전송포트 A, B(23a)(23b)로 통신부(23)와, 상기 버퍼부(10)를 통한 메인프로세서(7)의 출력데이타를 메모리부(15)에 저장하고, 키스위치(18)의 선택에 따라 측정 데이타를 액정디스플레이부(17)에 디스플레이시킴과 아울러 발광다이오드부(16)를 통해 접점입, 출력부(13)의 상태를 표시하게 제어하는 디스플레이프로세서(14)로서 구성한 것으로, 도면중 미설명 부호 12는 3상 3선 및 3상 4선의 결선지정용 딥스위치이다.
제 5 도는 메인프로세서(7)의 신호흐름도이고, 제 6 도는 디스플레이 프로세서(14)의 신호흐름도이며, 제 7 도는 통신프로세서(19)의 신호 흐름도로서, 이 제 5 도 내지 제 7 도의 흐름도를 참조하여 본 발명의 작용, 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.
개폐기를 통하여 3상교류전원(R, S, T)이 입력되면 전압검출기(1)는 그 3상교류전원(R, S, T)에서 전압을 검출하여 아날로그멀티플렉서(3)로 출력함과 아울러 영점검출기(4)로 출력하고, 전류검출기(2)는 3상교류전원(R, S, T)에서 전류를 검출하여 아날로그멀티플렉서(3)로 출력하게 된다. 이에따라 상기 아날로그멀티플렉서(3)는 전압검출기(1)의 출력전압 및 전류검출기(2)의 출력전류를 선택하여 출력하게 되고, 이 선택된 각 전압, 전류는 샘플 및 홀더부(5)(5a)를 통하여 샘플링됨과 아울러 홀딩된 후 아날로그/디지탈변환기(6)에 입력되면, 그 아날로그/디지탈변환기(6)는 샘플 및 홀더부(5)(5a)의 출력전압 및 출력전류를 디지탈신호로 변환하여 메인 프로세서(7)에 인가하게 되고, 영점검출기(4)는 전압검출기(1)로부터 검출된 임의상의 출력전압파형에서 영점을 검출하여 메인프로세서(7)에 인가하게 된다. 이때 메인프로세서(7)는 3상 4선식 또는 3상 3선식 계통의 측정을 결선방식지정용 딥스위치(12)의 설정상태에 따라 영점검출기(4)의 출력신호를 기준점으로하여 아날로그/디지탈변환기(6)의 출력전류 및 전압의 순시치와 유효 및 무효전력, 유효 및 무효전력량, 역률, 주파수등을 제 5 도의 흐름도에서와같이 연산처리하게 된다.
즉, 각상의 전압순시치를 각각 vr, vs, vt이라 하고, 각상의 전류순시치를 ir, is, it, 한주기의 시간을 T, 한주기동안 샘플링횟수를 N이라하면, 이때 각상의 전압실효치(Vr)=, Vs=, Vt=이고, 전류실효치
이며, 유효전력(P)=(vrㆍir+Vsㆍis+Vtㆍit)/N, 피상전력(VA)=VrㆍIr+VsㆍIs+VtㆍIt, 무효전력(Q)=역률(PF)=P/VA, 주파수(f)=로 되고, 이것으로 제 4a 도와 같이 3상 4선식 계통의 전기량을 측정한다. 또한 제 4b 도와 같이 3상 3선식의 경우에는 전압순시치는 vrs+vst+vtr=0이므로 vtr=-vst-vrs=vts-vrs이고 vst=-vts이므로 상기와 같은 방법으로 하여 전압을 계산하게 된다.
즉, 유효전력(P)=(vrsㆍi1+vstㆍi3)/N이고, 피상전력(VA)=VRSㆍI1+VSTㆍI2+VTRㆍI3이다.
이때 i1=이다.
그리고, 제 4b 도에서 V4, I4는 입력전압의 기준전위(OV) 및 입력전류의 중성점 전류를 나타낸다.
이와같이 메인프로세서(7)는, 입, 출력인터페이스(11)를 통한 3상 4선식 또는 3상 3선식 계통의 측정을 결선방식지정용 딥스위치(12)의 설정값 상태에 따라 전기량을 측정하여 메모리부(9)에 저장함과 아울러 그 측정된 데이타와 접점일, 출력부(13) 및 입, 출력인터페이스(11)를 통한 외부기기의 데이타를 버퍼부(10)를 통해 디스플레이프로세서(14) 및 통신프로세서(19)에 인가하게 되면, 디스플레이프로세서(14)는 제 6 도의 흐름도에서와 같이 메인프로세서(7)의 측정데이타와 외부기기의 데이타를 자체의 메모리부(15)에 저장하고 동시에 키스위치(18)의 선택에 따라 측정된 데이타와 외부의 데이타를 액정디스플레이부(17)에 디스플레이시킴과 아울러 발광다이오드부(16)를 통해 접점입, 출력부(13)의 상태를 표시하게 되며, 또한 통신프로세서(19)는 제 7 도의 흐름도에서와 같이 메인프로세서(7)의 측정데이타와, 외부데이타를 어드레스설정용딥스위치(21)의 선택에 따라 처리하여 메모리부(20)에 저장함과 아울러 그 데이타를 직렬 입, 출력프로세서(22)에서 직렬로 변환한 후 통신부(23)에 구성된 전송포트 B(23b)를 통해 상위컴퓨터로 전송하게 되며, 이때 통신부(23)의 전송포트 A(23a)는 하위컴퓨터를 통신어드레스 순서로 폴링하면서 전송포트 B(23b)를 통해 상위컴퓨터에서 전송되어 온데이타를 하위컴퓨터로 전송하고, 하위컴퓨터로부터의 데이타를 수신하여 전송포트 B(23b)로 전달하게 되고, 전송포트 B(23b)는 상위컴퓨터에서 전송되어 오는 데이타를 수신하여 데이타에 포함된 통신어드레스를 체크하여 내부에 설정된 어드레스와 일치할 경우 메인프로세서(7)로 데이타를 전달하고, 그렇지 않은 경우 하위컴퓨터로 데이타를 전송할 수 있도록 전송포트 A(23a)로 데이타를 전달하게 되며, 또 하위컴퓨터에서 전송포트 A(23a)를 통해 전송되어 온 데이타를 상위컴퓨터로 전송하게 된다.
이와같이 전송포트 A, B(23a)(23b)가 상위컴퓨터와 접속되어 상위컴퓨터의 지령에 따라 측정데이타와 접점입, 출력부(13)의 상태를 통신라인으로 전송하고, 개폐기의 제어명령을 메인프로세서(7)로 전송하면 그 메인프로세서(7)는 통신부(23)로부터 상위컴퓨터의 개폐기제어명령을 받거나 또는 디스플레이프로세서(14)로부터의 개폐기제어키입력을 받으면 접점입, 출력부(13)를 통해 개폐기를 제어하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 3상전력 계통의 전기량을 3상 3선식과 3상 4선식의 계통에 공통으로 사용하여 전력을 측정할 수 있고, 또한 전력계통의 중앙감시 시스템을 3상 4선식/3상 3선식에 상관없이 간단하게 구성시킬 수 있는 특징이 있다.

Claims (4)

  1. 전압검출기(1)와 전류검출기(2)에서 검출된 각상의 전압 및 전류를 아날로그/디지탈변환기(6)를 통해 디지탈신호로 변환하고, 그 변환된 신호를 메인프로세서(7)가 영점검출기(4)의 출력신호에 의해 전기량을 측정하여 외부로 전송하는 전기량검출처리장치에 있어서, 상기 메인프로세서(7)에 연결되어 3상 3선 및 3상 4선의 결선을 지정하는 딥스위치(12)와, 상기 메인프로세서(7)로부터 측정된 3상 3선 및 3상 4선의 측정데이타를 입, 출력인터페이스(11)를 통해 입력받아 개폐기를 제어함과 아울러 외부의 데이타를 메인프로세서(7)에 전송하는 접점입, 출력부(13)와, 상기 메인프로세서(7)의 측정데이타를 버퍼링하는 버퍼부(10)와, 어드레스설정용 딥스위치(21)의 설정에 따라 상기 버퍼부(10)의 출력데이타를 처리하여 메모리부(20)에 저장하는 통신프로세서(19)와, 상기 통신프로세서(19)의 출력데이타를 직렬변환하여 전송하는 직렬입, 출력프로세서(22)와, 상기 직렬입, 출력프로세서(22)의 출력데이타를 외부의 컴퓨터로 전송함과 아울러 그로부터 데이타를 수신하는 통신부(23)와, 상기 버퍼부(10)를 통한 측정데이타 및 외부의 데이타를 메모리부(15)에 저장하고 그 저장된 데이타를 키스위치(18)의 선택에 따라 발광다이오드부(16) 및 액정디스플레이부(17)에 표시하는 디스플레이프로세서(14)로 구성하여 된것을 특징으로 하는 전기량검출처리장치.
  2. 초기에 메인프로세서(7)는 영점검출기(4)의 기준위상의 주기를 측정하여 주파수 및 샘플링횟수를 계산하고, 입력신호를 샘플링한후 딥스위치(12)의 설정에 따라 3상 3선/3상 4선의 전압, 전류, 전력, 무효전력 및 역률을 계산하는 단계와, 이후 디스플레이프로세서(14)의 상태를 체크하여 개폐기의 제어입력신호가 있으면 접점입, 출력부(13)를 통해 개폐기를 제어하고, 제어신호가 없으면 접점입, 출력부(13)의 변화상태를 체크하여, 변화가 있으면 접점상태를, 없으면 측정데이타를 디스플레이프로세서(14) 및 통신프로세서(19)로 전송하는 단계와, 이후 상기 통신프로세서(19)의 상태를 체크하여 개폐기의 제어신호가 있으면 개폐기를 제어하고, 없으면 영점검출기(4)의 기준위상주기를 측정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기량검출처리방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 디스플레이프로세서(14)는 메인프로세서(7)로부터 접점상태가 입력되면 발광다이오드부(16)를 온/오프하여 표시하고, 입력이 없으면 디스플레이선택키스위치(18)의 입력상태를 체크하여 키신호가 있으면 선택된 전기량을 액정디스플레이부(17)에 표시하고, 없으면 개폐기제어키신호가 입력되어 있는가를 체크하여 있으면 메인프로세서(7)로 그 값을 전송하고, 없으면 측정데이타를 입력하는 것을 특징으로 하는 전기량검출처리방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 통신프로세서(19)는 메인프로세서(7)의 측정데이타를 입력하고 통신라인의 입력데이타가 있는가를 체크하여 없으면 다시 메인프로세서(7)로부터 측정데이타를 입력받고, 있으면 수신어드레스가 일치하는가를 체크하여 어드레스가 일치하고 외부로부터 데이타송신요구신호가 있으면 측정데이타 및 접점상태를 송신하고, 송신요구신호가 없으면 외부로부터 개폐기제어명령이 있는가를 체크하여 있으면 그 데이타를 메인프로세서(7)로 전송하고 없으면 메인프로세서(7)로부터 측정데이타를 입력받는 것을 특징으로 하는 전기량검출처리방법.
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