WO2017026675A1 - 단상 다중회로 계측장치 - Google Patents

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WO2017026675A1
WO2017026675A1 PCT/KR2016/007660 KR2016007660W WO2017026675A1 WO 2017026675 A1 WO2017026675 A1 WO 2017026675A1 KR 2016007660 W KR2016007660 W KR 2016007660W WO 2017026675 A1 WO2017026675 A1 WO 2017026675A1
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WO
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phase
circuit
measuring device
current
power
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PCT/KR2016/007660
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English (en)
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정창용
변영복
조국춘
문부기
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주식회사 루텍
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Publication date
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    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G01R1/22—Tong testers acting as secondary windings of current transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R19/22—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer

Definitions

  • the present invention relates to a single phase multi-circuit measuring apparatus, and more particularly, to a measuring apparatus for measuring current and power flowing in a plurality of arranged single phase circuits and a measuring system using the same.
  • a CT Current Transformer
  • the signal line from each CT is connected to the central main measuring device.
  • the main line and each branch line are measured by using the current signal sensed by each CT and the common voltage signal sensed by one point.
  • this method requires the routing of analog signal lines from each branch circuit to the main measuring device, respectively, which entails excessive installation maneuvering problems, safety problems caused by mixing of multiple signal lines with power lines, and calibration problems for CT. .
  • each branch circuit for example, branch circuit measurement on the side of MCCB.
  • a device 'current measuring device'
  • the main measuring device 'voltage measuring device'
  • the main measuring device provides voltage data to each branch circuit measuring device using serial communication.
  • the measuring device for each branch circuit measures the current data obtained by analog-to-digital conversion of the sensed current signal and the received voltage data. Calculate the power lamp.
  • the current signal sensed by the CT embedded in each branch circuit measuring device is used together with the voltage data transmitted by analog-to-digital conversion, so that the analog signal line from the CT to the main measuring device is There is no problem to be dragged, and the problem of the prior art in which a plurality of signal lines are arranged is solved by connecting a main measuring device and all branch circuit measuring devices using a single serial communication line. Accordingly, there is an advantage to solve the problem of excessive installation maneuver and safety problems due to the mixed power line and signal line. Furthermore, since the calibration can be performed at the production stage and stored separately in the measuring device for branch circuits, there is an advantage of not having to perform the calibration of the CT at the installation stage.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example in which a branch circuit measuring apparatus is installed in a distribution panel according to a patent technology registered by the present applicant (a main measuring apparatus and a serial communication line are omitted).
  • the power of the main line drawn in via the main MCCB 1 is branched to each branch circuit using a busbar, and branch circuit MCCBs 2 are provided for each branch circuit, and the branch circuit MCCB 2 Branch circuit measuring devices 3 are provided one by one.
  • the branch circuit penetrates through the branch circuit measuring apparatus 3, and, for example, when the branch circuit is a single phase circuit, two power lines are respectively penetrated.
  • branch circuit measuring device (3) should be provided for each branch circuit, as shown, when there are 18 branch circuits, 18 branch circuit measuring devices (3) should be installed respectively.
  • the neighboring branch circuit MCCBs 2 are normally arranged in close contact with each other, and accordingly, the neighboring branch circuit measuring devices 3 also have to be arranged in close contact with each other. Since there is no space between neighboring branch circuit measuring devices 3, the branch circuit measuring device 3 must be produced exactly matching the size of the branch circuit MCCB 2, and a separate mounting base plate is required. There is a problem in that a method such as first mounting and then sliding to the side to be combined. In general, the measurement system according to the above-described patent technology is often installed in addition to the distribution panel already in operation, in which case the above problems can be aggravated. In addition, since the neighboring branch circuit measuring device 3 is in close contact with each other, the side facing the neighboring branch circuit measuring device 3 cannot be used in forming the input / output port of the branch circuit measuring device 3. .
  • a large number of single-phase circuits of the same current rating are arranged and arranged (namely in the hundreds or hundreds of feeders).
  • branch circuits using the same rating of single-phase circuits are arranged in an array. Efficiency can be pursued in the configuration of the measuring instrument for the use.
  • An object of the present invention is to provide a measuring apparatus which can improve the efficiency in the configuration of a branch circuit measuring system in a distribution panel or the like in which a large number of single-phase circuits are arranged.
  • a single-phase multi-circuit measuring device comprising: a housing having a plurality of through holes through which power lines constituting a plurality of adjacent single-phase circuits pass; A plurality of CTs embedded in the housing and installed around the through holes to sense currents flowing through the plurality of single-phase circuits, respectively, wherein the plurality of through holes provided in the housing are adjacent to each other.
  • the power lines constituting the plurality of single-phase circuits the two power lines at both edges thereof are not penetrated, and the remaining power lines are penetrated.
  • the four through-holes through which the remaining four power lines except each of the two power lines of each of the six power lines constituting three adjacent single-phase circuits through each A housing provided; A plurality of CTs embedded in the housing and installed around the through holes to sense currents flowing through the three single-phase circuits, respectively; two power lines at both edges of the through holes provided in the housing. It does not penetrate.
  • the CT is installed around the through holes except for the second or third through holes of the four through holes.
  • the current sensed by one of the plurality of CTs, or the current sensed by all but one of the plurality of CTs is inverted phase and used for power calculation. .
  • a single processor embedded in the housing for calculating all of the power for each single-phase circuit using at least current data derived from the current signal generated by the plurality of CT; It is characterized by.
  • a single communication module embedded in the housing for transmitting at least current data derived from the current signal generated by the plurality of CT; characterized in that it comprises a.
  • a single-phase multi-circuit measuring device comprising: a communication module embedded in the housing and receiving voltage data derived from a voltage signal sensed at a different point but having the same voltage as the single-phase circuits from a main measuring device; A single processor built in the housing and generating power data by calculating both power of each single-phase circuit using at least current data derived from current signals generated by the plurality of CTs and voltage data received from the communication module. It includes, characterized in that for transmitting the generated power data to the main measurement device using the communication module.
  • a mounting tab coupled to each of the two side of the four side of the housing that does not penetrate the power line for fixing the housing to the base; do.
  • the housing is characterized in that it comprises an upper housing and a lower housing.
  • Single-phase multi-circuit measurement device while calculating the power using the current data derived from the current signal generated in the built-in through-type CT and the voltage data received from the communication module, as a single device
  • a single-phase multi-circuit measuring device for measuring all of a plurality of adjacent single-phase circuits, of the power lines constituting the plurality of adjacent single-phase circuits, the two power lines at the edge of the power line is configured to pass through the remaining power line without passing through
  • the through-type CTs are installed in the penetrating power lines corresponding to at least one power line for each single-phase circuit.
  • the single-phase multi-circuit measuring device described above is characterized in that it is applied to a distribution board in which single-phase circuits branched from an incoming main line, in particular, single-phase circuits of the same capacity are arranged in an array.
  • the distribution panel is a distribution panel for a data center.
  • a single-phase multi-circuit measuring apparatus comprising: a plurality of ZCT terminals to which ZCT for detecting leakage current of each single-phase circuit is connected; And a ZCT signal processing circuit for processing analog signals input from the plurality of ZCT terminals.
  • a single-phase multi-circuit measuring device comprising: a plurality of DI terminals connected to a contact indicating an operation state of an MCCB; And a DI input sensing unit configured to sense an operation state of the MCCB through the plurality of DI terminals.
  • the single-phase multi-circuit measuring device comprising: a current sensing circuit for performing analog signal processing on the current signal sensed by the CT; And an analog-to-digital converter (ADC) for the signal from the current sensing circuit.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the current sensed in the power line inverts the phase. Characterized in that used for power calculation.
  • the current sensed by some of the plurality of CTs is inverted phase and used for power calculation.
  • information on the phases of the power lines passing through is set and stored, and at least the information about the phases is used to determine whether the phase is inverted.
  • left and right information indicating whether the single-phase multi-circuit measuring apparatus is installed on the left or right side of the busbar is stored and stored. At least the image information and the left and right information are used to determine whether the phase is inverted.
  • the current sensed in the corresponding power line inverts the phase to calculate the power.
  • the power measurement can be performed.
  • the current sensed in one of the plurality of CTs, or the current sensed in all but one of the plurality of CTs, is inverted in phase and used for power calculation, so that both of the power lines for a plurality of (three) single phase circuits can be Even if the power line of the edge is configured not to penetrate the single-phase multi-circuit measuring device, there is an effect that the power can be measured.
  • a plurality of (three) single-phase circuit measurement can be processed in a single housing, a single processor, a single communication module, in particular, such as a processor
  • a single communication module in particular, such as a processor
  • the single-phase multi-circuit measuring device can be configured to penetrate the remaining power lines without penetrating the two power lines at the edge, thereby reducing the size of the measuring device and neighboring
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example in which a branch circuit measuring apparatus is installed in a distribution panel according to a patent technology registered by the present applicant (main measurement apparatus and serial communication line are omitted).
  • FIG. 2 is a view illustrating that the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is installed in the distribution panel 10.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a situation in which the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is installed over three single-phase circuits, and is connected to a three-phase four-wire main line.
  • FIG 4 is an external perspective view of the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating an exploded view of the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a single-phase multi-circuit measurement system to which the single-phase multi-circuit measurement apparatus 100 or 100 ′ according to the embodiment of the present invention described above is applied.
  • FIG. 7 is a diagram showing a single-phase multi-circuit measuring device 20 as a comparative example compared to the present invention, showing a situation in which the single-phase multi-circuit measuring device 20 is installed over three single-phase circuits.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another situation in which the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is installed over three single-phase circuits, and is connected to a three-phase three-wire main line.
  • FIG. 7 is a diagram showing a single-phase multi-circuit measuring device 20 as a comparative example compared to the present invention, showing a situation in which the single-phase multi-circuit measuring device 20 is installed over three single-phase circuits.
  • ⁇ Comparative example is an invention in the middle of the process leading to the present invention, it is only a reference invention for explaining the process leading to the present invention, it will be briefly described.
  • each measuring device was configured for each single-phase circuit, but in the comparative example, the measurement for three single-phase circuits was single. It is to be performed in the single-phase multi-circuit measuring apparatus 20 of.
  • the single-phase multi-circuit measuring apparatus 20 enables power measurement as one module for three single-phase circuits.
  • the single-phase multi-circuit measuring device 20 has six through holes in the case, and shares three single-phase circuits by sharing a single processor mounted on a single PCB assembly.
  • the number of measuring apparatuses can be reduced to one third, and in particular, cost sharing can be achieved by sharing expensive processors.
  • the single-phase multi-circuit measuring device 20 according to the comparative example has a problem that the size is three times larger than that of the conventional measuring device, and is usually between adjacent single-phase multi-circuit measuring devices 20 due to the branch circuits that are closely arranged.
  • the problem that the difficulty in arrangement and mounting is not solved, and the space problem for the input / output port configuration still remains.
  • FIG. 2 is a view illustrating that the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is installed in the distribution board 10.
  • FIG. 3 is a single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the first power line to be penetrated is connected to the N line, and the first power line to be penetrated is connected to the A line in FIG. 3 (B).
  • the present invention is applied to a distribution panel 10 in which single-phase circuits 4 branched from the main line 5 are arranged in an array, and particularly, such a distribution panel 10 is representative of a data center distribution panel.
  • a distribution panel used for servers in a data center since a large number of single-phase circuits of the same capacity or the same current rating are installed in an array (several to hundreds of feeders), the present invention is directed to the fact that single-phase circuits of the same rating are arranged in an array. I use it.
  • the main line 5 is drawn through the main MCCB 1 and branched into a plurality of single phase circuits 4 using the busbars 6, and the single phase circuit MCCBs 2 are installed in each single phase circuit 4. .
  • the single-phase multi-circuit measuring device 100 is provided on the side of the single-phase circuit MCCB 2, and the single-phase multi-circuit measuring device 100 is installed corresponding to the plurality of single-phase circuits 4. According to the illustrated FIG. 2, one single-phase multi-circuit measuring device 100 is provided corresponding to three single-phase circuits 4 and three MCCBs for single-phase circuits.
  • the plurality of adjacent single-phase circuits 4 corresponding to the single-phase multi-circuit measuring device 100 do not all penetrate the single-phase multi-circuit measuring device 100, but constitute a plurality of single-phase circuits 4. Among them, the two power lines 4S at both edges are not penetrated, and the remaining power lines 4M are penetrated. According to one embodiment of the invention, out of the six power lines constituting the three adjacent single-phase circuits 4, the remaining four power lines 4M except for the two power lines 4S at both edges are respectively penetrated.
  • the main measuring device, the communication line connecting the main measuring device, and the single-phase multi-circuit measuring device 100 and the like are omitted, but these are installed together in the distribution panel 10.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing an exploded single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention to be.
  • the housing includes a lower housing 110 and an upper housing 120.
  • the lower housing 110 includes a lower housing frame 111 and a lower housing cover 112, and the upper housing 120 is an upper housing first.
  • the cover 121, the upper housing frame 122, and the upper housing second cover 123 are included in the scope of the present invention.
  • the lower housing 110 and the upper housing 120 are fastened to each other by using the first to fourth fastening screws 170A to 170D, and have a first penetration between the lower housing 110 and the upper housing 120. Holes to fourth through holes 180A to 180D are formed.
  • the housing is provided with a plurality of through holes 180A to 180D, through which a part of power lines constituting a plurality of adjacent single phase circuits is penetrated, specifically, six power lines constituting three adjacent single phase circuits.
  • Four through-holes 180A to 180D through which the remaining four power lines except two power lines at both edges of the furnace are respectively provided.
  • the PCB assembly 140 is accommodated in the space between the upper housing frame 122 and the upper housing second cover 123, and the PCB assembly 140 includes a first serial port 141A and a second serial port ( 141B, an LCD 142, a ZCT terminal 143, a DI terminal 144, a processor (not shown), and the like are mounted.
  • the CT is composed of the lower core 131 and the bobbin assembly 132, specifically, the first CT is composed of the first lower core 131A and the first bobbin assembly 132A, and the second CT is the second lower portion.
  • the core 131B and the second bobbin assembly 132B are configured, and the third CT is configured with the third lower core 131C and the third bobbin assembly 132C.
  • each bobbin assembly 132 is configured to include an upper core, bobbin and winding coil (not shown).
  • Each lower core 131 is stored in the lower housing 110 and each bobbin assembly 132 is stored in the upper housing 120, but when the lower housing 110 and the upper housing 120 are fastened, the lower core 131 is closed.
  • the leaf spring underneath causes the lower core 131 and the upper core to elastically contact each other.
  • a plurality of CT (Current Transformer) is built in the housing (110, 120) and is installed around the through hole to sense the current flowing in the plurality of single-phase circuit, respectively, is a through CT.
  • the plurality of CTs are installed around the through holes to sense currents flowing through the three single-phase circuits, respectively, and as shown in FIG. 4, the remaining through holes except for the third through hole 180C among the four through holes 180A to 180D are shown.
  • 180A, 180B, 180D may be installed around the periphery.
  • the four through holes 180A to 180D may be installed around the other through holes 180A, 180C, and 180D except for the second through hole 180B.
  • the CT is the second or third of the four through holes. It can be installed around the through hole except the through hole.
  • the CTs are installed in correspondence with at least one power line for each single-phase circuit among the power line passing through.
  • the plurality of through holes provided in the housing are provided such that two power lines at both edges of the power lines constituting the plurality of adjacent single phase circuits do not penetrate through the remaining power lines. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, among the six power lines constituting the three single-phase circuits, four through-holes do not penetrate the two power lines at both edges, but the four power lines, the remaining power lines, are penetrated. Only holes are formed.
  • the mounting tabs 160A and 160B are not connected to the two sides of the power line through the four sides of the housing to fix the housing to the base of the distribution panel, but instead of the two sides of the power line through the housing. Join in a detachable manner.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a single-phase multi-circuit measurement system to which the single-phase multi-circuit measurement apparatus 100 or 100 ′ according to the exemplary embodiment of the present invention described above is applied.
  • Single-phase multi-circuit measurement system is configured to include a main measurement device 200, one or more single-phase multi-circuit measurement device (100, 100 ') and the communication line (300).
  • the block diagram of FIG. 6 is a block diagram viewed from an electrical and signal point of view and does not necessarily correspond to a physical configuration.
  • the main measuring device 200 and the single-phase multi-circuit measuring device 100 and 100 ' are connected through the communication line 300, but are connected in a daisy chain between the single-phase multi-circuit measuring devices 100 and 100'.
  • Ports A and B of the single-phase multiple-circuit measuring apparatus 100 and 100 ' correspond to the first serial port 141A and the second serial port 141B shown in FIG.
  • the main measuring device 200 includes a communication module 21, a calculation and signal processor 22, a PT (Potential Transformer) 23, a voltage sensing circuit 24, an ADC (Analog-Digital Converter) 25, and the like. do.
  • the PT 23 senses a voltage, specifically, contacts one of the power lines in the distribution panel such as an incoming main line or a branch circuit to provide a voltage signal proportional to the voltage on the power line to the voltage sensing circuit 24.
  • the voltage sensing circuit 24 performs analog signal processing on the output signal of the PT 23 and provides the analog signal to the ADC 25.
  • the ADC 25 calculates and converts an analog-digital signal to an input analog signal. Provide voltage data to (22).
  • the communication module 21 performs a serial communication function, for example, a module for performing RS485 communication.
  • the calculation and signal processor 22 may perform various calculations and signal processing, and may include a control function for controlling each component of the main measurement apparatus 200.
  • the communication module 21 transmits data provided by the calculation and signal processor 22 to each single-phase multi-circuit measuring apparatus 100, 100 ′ through the communication line 300, and transmits data from each single-phase multi-circuit measuring apparatus 100, 100 ′.
  • the calculated data is provided to the calculation and signal processing unit 22.
  • the main measurement apparatus 200 may include an operation unit for directly receiving a user's operation and command, a display unit for displaying information to the user, and a separate communication module for communicating with a module or a server of a higher layer (all not shown). And the like may be further included.
  • the single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 includes a communication module 11, a calculation and signal processor 12, a three-channel CT 13, a three-channel current sensing circuit 14, an ADC 15, and a ZCT current.
  • the sensing circuit 16 includes a sensing unit 16, a DI input sensing unit 17, and a DI signal processing unit 18.
  • the communication module 11 receives data from the main measuring device 200 using serial communication and transmits the generated data to the main measuring device 200, and the calculation and signal processing unit 12 uses the input data. By performing calculations and signal processing, it is possible to control each component constituting the single-phase multi-circuit measuring apparatus (100, 100 ').
  • the three-channel CTs 13 are the first to third CTs described above, which are embedded in the single-phase multi-circuit measuring devices 100 and 100 'to generate a current signal proportional to the current of the power line penetrating without contacting the power line.
  • Each of the three channels is provided to the current sensing circuit 14, and the three channels of the current sensing circuit 14 perform analog signal processing on the current signals input for each channel.
  • the ZCT current sensing circuit 16 performs analog signal processing on a current signal input from an external ZCT (not shown), and an external ZCT is provided for each of three single-phase circuits, and constitutes each single-phase circuit.
  • Power lines may be installed on the side of the single-phase multi-circuit measuring device (100, 100 ') so as to penetrate at once.
  • the external ZCT is to detect the leakage current of each single-phase circuit
  • the single-phase multi-circuit measuring device (100, 100 ') is a plurality of ZCT terminal 143, the ZCT is connected to the upper end of the side It is provided with, and can be fixed by inserting both ends of the lead wire of the ZCT to the ZCT terminal 143 by rotating and pressing the bolt from above.
  • the ZCT current sensing circuit 16 processes analog signals input from the plurality of ZCT terminals 143, and the ADC 15 converts the analog signals to digital signals and then provides them to the calculation and signal processing unit 12. And the signal processing unit 12 and / or the main measuring device 100.
  • the ADC 15 calculates and outputs current data by analog-to-digital converting current signals input from the three-channel current sensing circuit 14 and the three-channel ZCT current sensing circuit 16, respectively. To provide.
  • the DI input sensing unit 17 is a circuit for sensing the operation state of the MCCB 2 through the plurality of DI terminals 144 described above.
  • the MCCB 2 has a contact output terminal for indicating an operation state such as a trip state thereof, and the DI terminal 144 of the single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 'is connected to the contact output terminal. After inserting the both ends of the conductive wire connected to the contact output terminal to the terminal 144, it can be fixed by rotating and pressing the bolt from above.
  • the DI input sensing unit 17 senses the contact output terminal through the DI terminal 144 and outputs it as a logic signal, and the DI signal processing unit 18 performs signal processing on the input logic signal.
  • the main measuring device 200 generates a voltage signal using the PT 23, the voltage sensing circuit 24, the ADC 25, and the like, having the same voltage as the single phase circuits but sensing the voltage at different points. Analog-to-digital conversion of the voltage signal produces digital voltage data.
  • the voltage data may be a set of instantaneous voltage values obtained by sampling a voltage signal of one or more cycles according to a sampling interval.
  • each single-phase circuit in the distribution panel is branched from the incoming main line, the voltage of the single-phase circuit is the same as that of the connected main line or other single-phase circuit. Therefore, the voltage data provided from the main measuring device 200 may be commonly used in each single-phase multi-circuit measuring device 100 and 100 ′.
  • the communication module 21 of the main measuring device 200 has the same voltage as the single-phase circuits through the communication line 300, but the voltage data (a) derived from the voltage signal sensed at different points, each single-phase multi-circuit measuring device Provided at (100, 100 ').
  • the CT 13 and the current sensing circuit 14 for each single-phase circuit included in the single-phase multi-circuit measuring apparatus (100,100 ') to generate a current signal and signal processing by sensing the current of the power line through
  • the ADC 15 is used to generate analog-to-digital current data.
  • the current data of each single phase circuit may be a set of instantaneous current values obtained by sampling one or more cycles of current signals according to sampling intervals.
  • the main measuring device 200 synchronizes the sampling point of its own sampling point with the sampling point in each single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 '.
  • a signal or a synchronization message is provided to each single phase multi-circuit measuring device (100, 100 ').
  • the synchronization signal may be included in the communication line 300 or provided as a signal line separate from the communication line 300, and the synchronization message may be provided in the form of a broadcast message through the communication line 300, for example.
  • the communication module 11 embedded in the single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 ' has the same voltage as the single-phase circuits, but is derived from a voltage signal sensed at a point different from the point where the single-phase multi-circuit measuring device 100,100' is installed. And the voltage data to be received from the main measuring device 200, and the calculation and signal processing unit 12 of the single-phase multi-circuit measuring device (100, 100 ') is received from the received voltage data and the current signal generated by the built-in CT (13) Power data is generated by calculating all powers of at least each single-phase circuit using the derived current data.
  • the calculation and signal processor 12 may generate a set of instantaneous power values by multiplying the instantaneous value of the voltage data and the instantaneous value of the current data at the same time point in each sample, and generates an active power, reactive power, power amount, and the like. Can be calculated.
  • the current sensed in some of the plurality of CTs is inverted and used for power calculation.
  • the current sensed by one of the plural (3) CTs, or the current sensed by all but two (two) except one of the plural (3) CTs is inverted phase and used for power calculation.
  • the current sensed in the power line is inverted phase and used for power calculation.
  • the reference measurement direction of the CT is one of two directions penetrating the CT, and may be determined when designing the single-phase multi-circuit measuring device 100.
  • the reference current direction on the power line is a reference direction among two directions of current flowing through the power line, and may be determined in response to the reference voltage direction of the single phase circuit.
  • a single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 is designed as a reference measuring direction of CT in a left-to-right direction on the drawing, and A ⁇ N , Where B ⁇ N and C ⁇ N are the reference current directions, the reference current direction (arrow display direction) on the first power line from the top of the power lines passing through the single-phase multiple-circuit measuring device 100 and the reference measurement direction of the CT (Left ⁇ Right) is reversed, so the current sensed on the power line is inverted phase and used for power calculation.
  • the reference current directions on the second and fourth power lines penetrating and the reference measurement directions of the CT are the same, the current sensed in the corresponding power line is used for power calculation without inverting the phase.
  • the current sensed in the corresponding power line does not invert the phase to the power calculation.
  • the reference current direction on the penetrating second and fourth power lines and the reference measurement direction of CT are opposite, the current sensed in the corresponding power line is inverted phase and used for power calculation.
  • 3 (A) and 3 (B) have described the three-phase four-wire case, but similarly applied to the three-phase three-wire case as shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B).
  • the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 is designed in the direction of the left-to-right direction as the reference measuring direction of the CT, and A ⁇ B, B ⁇ C and When C ⁇ A is the reference current direction, the reference current direction (arrow display direction) on the first power line from the top of the power lines passing through the single-phase multi-circuit measuring device 100 and the reference measurement direction of the CT (left ⁇ right) Since is reversed, the current sensed in the power line is inverted phase and used for power calculation. In addition, since the reference current directions on the second and fourth power lines penetrating and the reference measurement directions of the CT are the same, the current sensed in the corresponding power line is used for power calculation without inverting the phase.
  • the reference current direction on the first power line to penetrate and the reference measurement direction (left to right) of the CT are the same, so that the current sensed in the power line does not invert the phase to the power calculation.
  • the reference current direction on the penetrating second and fourth power lines and the reference measurement direction of CT are opposite, the current sensed in the corresponding power line is inverted phase and used for power calculation.
  • Single-phase multi-circuit measuring device 100 has a memory (not shown) that can store the setting information, by the installer to install the single-phase multi-circuit measuring device 100, the power line is connected to each power line passing through Information and left and right information are set and stored.
  • the left and right information is information indicating whether the single-phase multi-circuit measuring device 100 is installed in the distribution panel on the left or right side of the busbar (or the connection point at which the single-phase circuit branched to the main line is connected). The information and the left and right information are used to determine whether to reverse the phase.
  • the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 is installed on the right side of the busbar in the distribution panel, but the arrangement of power lines is assumed to be the same, but the single-phase multi-circuit measuring apparatus 100 is installed in the booth.
  • the reference current direction is left to right rather than right to left in the drawing, so the reference current direction on the power line and the CT reference measurement direction are the same. It should be used without inverting the phase of the sensed current.
  • the direction of the reference current on the power line also varies depending on where the single-phase multi-circuit measuring device 100 is installed in the left and right sides, and accordingly, the reversal of the phase is also changed.
  • both of the power lines of the power line for a plurality of (three) single-phase circuit Even if the configuration does not penetrate the single-phase multi-circuit measuring device, there is an effect that the power measurement can be made.
  • the power data b generated for each single phase circuit is transmitted to the main measuring device 200 using the communication module 11 of the single phase multi-circuit measuring devices 100 and 100 ′.
  • the main measuring device 200 provides voltage data to each single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 ′ by communication so that each single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 ′ calculates power.
  • each single-phase multi-circuit measuring device 100, 100 ' may transmit current data to the main measuring device 200, and the main measuring device 200 may calculate power for each single-phase circuit.
  • a single communication module 11 provided in each single-phase multi-circuit measuring apparatus 100, 100 'mains current data such as a set of instantaneous current values derived from current signals generated by a plurality of (three channels) CTs 13. It transmits to the measurement apparatus 200.
  • Each single-phase multi-circuit measurement apparatus 100, 100 performs power measurement on a plurality of adjacent (three) single-phase circuits, but the calculation and signal processing section 12 is implemented as a single element, that is, a single processor.
  • the processor may be, for example, a microprocessor, a microcontroller or a dedicated chip.
  • each single phase circuit needs to have a branch circuit measuring device, so that the single phase circuit has several dozen to one hundred. If the number is large enough, there was a problem that the construction of the measurement system is expensive.
  • a plurality of (three) single-phase circuit measurement can be processed in a single housing, a single processor, a single communication module, in particular
  • the ability to share components that make up a large portion of the cost of configuration, such as processors, can significantly reduce the cost of building instrumentation systems, reducing costs by approximately 1/2 to 1/3.
  • the conventional neighboring branch circuit measuring device 3 has to be arranged in close contact with each other, the arrangement of the input / output ports has a big problem, but as can be seen from FIG. 2, according to an aspect of the present invention, a single-phase multiple circuit
  • a single-phase multiple circuit In addition to reducing the size of the measuring device (100,100 '), there is an effect that can secure the free space between the neighboring single-phase multi-circuit measuring device (100,100'). This increases the degree of freedom in the arrangement and attachment of the measuring device, and there is an effect of not having to use the slide coupling method described above.
  • the side of the single-phase multi-circuit measuring device (100, 100 ') has a space that can be used by combining or configuring a tab such as mounting tab (160A, 160B).
  • the neighboring branch circuit measuring devices 3 closely adhere to each other, there is a problem in that the side of the neighboring branch circuit measuring device 3 cannot be used in forming an input / output port of the branch circuit measuring device 3. According to an aspect of the present invention, there is an effect that the input and output ports can be easily configured on the side of the single-phase multi-circuit measuring device. As shown in Figs. 4 and 5, when the input and output terminals such as the ZCT terminal 143 and the DI terminal 144 is formed on the side of the single-phase multi-circuit measuring device and the conductors are inserted into and fixed to the side, Can be used sufficiently.
  • 18 branch circuit measuring devices 3 have to be densely arranged in order to configure a measurement system for 18 single-phase circuits.
  • the distribution panel is illustrated in FIG. 2.
  • the configuration of the measurement system for 18 single-phase circuits is the same, only six single-phase multi-circuit measurement apparatuses 100 and 100 'need be arranged.
  • the single-phase multi-circuit measuring device can be configured to penetrate the remaining power lines without penetrating at least one or two power lines at the edge, thereby reducing the size of the single-phase multi-circuit measuring device. There is an advantage that can have a lot of free space between neighboring single-phase multi-circuit measuring device.

Abstract

본 발명에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)는, 내장된 관통형의 CT에서 생성된 전류 신호로부터 유래하는 전류 데이터와 통신모듈에서 수신한 전압 데이터를 이용하여 전력을 계산하되, 단일의 장치로써 인접하는 복수의 단상회로(4)를 모두 계측하는 단상 다중회로 계측장치(100)로서, 상기 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로중에서, 가장자리에 있는 두 개의 전력선로(4S)는 관통하지 않고 나머지 전력선로(4M)가 관통되도록 구성되며, 상기 관통하는 전력선로(4M)중 각 단상회로마다 적어도 하나의 전력선로에 대응하여 상기 관통형의 CT가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

단상 다중회로 계측장치
본 발명은 단상 다중회로 계측장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 배열된 다수의 단상회로에 흐르는 전류 및 전력 등을 계측하는 계측장치와 이를 이용한 계측시스템에 관한 것이다.
분전반등에 있어서 인입 주선뿐 아니라 분기되어 나가는 각 분기회로에 대해서도 개별 계측하기 위해서는, 통상 각 분기회로마다 CT(Current Transformer)를 설치하고 각 CT로부터의 신호선을 중앙의 메인 계측장치에 연결하며 메인 계측장치에서는 각 CT에서 센싱된 전류신호와 일 지점에서 센싱된 공통 전압 신호를 이용하여 주선 및 각 지선에 대한 계측을 수행하고 있다.
그러나, 이러한 방식은 각 분기회로로부터 메인 계측장치까지 아날로그 신호선을 각각 라우팅해야 하므로, 과다한 설치 공수의 문제, 다수의 신호선이 전력선과 함께 혼재됨에 따른 안전 문제, 및 CT에 대한 캘리브레이션 문제 등을 수반한다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 본 출원인에 의한 대한민국 특허 제1469448호("효율성 및 간결성을 증대시키는 다중선로 전력 계측 시스템")에 따르면, 각 분기회로마다 예를 들면 MCCB의 측면에 분기회로용 계측장치('전류 계측장치')를 설치하며, 메인 계측장치('전압 계측장치')는 한 지점에서 공통의 전압을 센싱하여 센싱된 전압신호를 아날로그-디지털 변환한 전압 데이터를 생성한다. 그리고 메인 계측장치가 시리얼 통신을 이용하여 각 분기회로용 계측장치로 전압 데이터를 제공하며, 각 분기회로용 계측장치에서는 자체적으로 센싱한 전류신호를 아날로그-디지털 변환한 전류데이터와 전송받은 전압데이터를 이용하여 전력등을 계산한다.
상기한 특허 제1469448호의 기술에 따르면, 각 분기회로용 계측장치에 내장된 CT가 센싱한 전류신호는 바로 아날로그-디지털 변환되어 전송되어온 전압 데이터와 함께 이용되므로, CT로부터 메인 계측장치까지 아날로그 신호선을 끌고가야 하는 문제가 없으며, 단일의 시리얼 통신선을 이용하여 메인 계측장치와 모든 분기회로용 계측장치를 연결하면 되므로 다수의 신호선이 배열되는 종래기술의 문제점도 해결된다. 이에 따라 과다한 설치 공수의 문제와 전력선과 신호선의 혼재에 따른 안전 문제를 해결하는 장점이 있다. 나아가 생산단계에서 CT에 대한 캘리브레이션을 수행하고 분기회로용 계측장치에 개별 저장토록 할 수 있으므로, 설치단계에서 CT에 대한 캘리브레이션을 수행하지 않아도 되는 장점이 있다.
그런데, 상기한 특허기술에 따라 계측 시스템을 구성하려면, 각 분기회로마다 분기회로용 계측장치가 설치되어야 하며, 분기회로가 수십여개에서 백여개에 이를 정도로 그 숫자가 많은 경우에는 계측 시스템의 구축에 많은 비용이 소요되는 문제가 있다.
도 1은 본 출원인에 의해 등록된 특허기술에 따라 분전반에 분기회로용 계측장치를 설치한 예를 도시한 사시도이다(메인 계측장치 및 시리얼 통신선은 생략하고 도시됨).
도시된 바와 같이, 메인 MCCB(1)를 거쳐서 인입된 주선의 전력은 부스바를 이용하여 각 분기회로로 분기되고, 분기회로마다 분기회로용 MCCB(2)가 설치되며 분기회로용 MCCB(2)의 측면에는 분기회로용 계측장치(3)가 하나씩 설치된다. 분기회로가 분기회로용 계측장치(3)를 관통하며, 예를 들어, 분기회로가 단상회로인 경우에는 2개씩의 전력선로가 각각 관통된다.
그런데, 각 분기회로마다 분기회로용 계측장치(3)가 설치되어야 하는 바, 도시된 바와 같이, 18개의 분기회로가 있는 경우 18개의 분기회로용 계측장치(3)가 각각 설치되어야 한다.
그리고, 통상 이웃하는 분기회로용 MCCB(2)는 서로 밀착되어 배치되는 바, 이에 맞추어서 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)도 밀착되어 배치될 수밖에 없다. 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)의 사이에 공간이 없으므로, 분기회로용 MCCB(2)의 사이즈별로 정확히 매칭되는 분기회로용 계측장치(3)를 생산해야 하며, 별도의 장착용 베이스 플레이트를 먼저 장착한 후 측면으로 슬라이드하여 결합하는 등의 방법을 사용해야 하는 문제가 있다. 통상 상기한 특허기술에 따른 계측 시스템은 이미 운용중인 분전반에 부가하여 설치되는 경우가 많은 데, 이러한 경우 위와 같은 문제점은 가중될 수 있다. 또한, 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)가 밀착되므로, 분기회로용 계측장치(3)의 입출력 포트를 형성함에 있어서 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)와 마주하는 측면은 이용할 수 없게 된다.
한편, 데이터센터의 서버용 분전반과 같은 분전반에서는 동일한 전류 정격의 단상 회로가 매우 많이 배열 설치되므로(수십내지 백여 피더에 이름), 이와 같이 동일 정격의 단상 회로가 어레이로 배열되는 점을 이용하여 분기회로용 계측장치의 구성에 있어서 효율성을 추구할 수 있다.
상기한 종래 기술의 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이 아니므로 이러한 인식을 기반으로 선행기술들과 대비한 본 발명의 진보성을 판단하여서는 아니됨을 밝혀둔다.
본 발명의 목적은, 많은 수의 단상회로가 배열 설치되는 분전반 등에서 분기회로 계측 시스템의 구성에 있어서 효율성을 향상시킬 수 있는 계측장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 단상 다중회로 계측장치는, 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들이 관통되는 복수의 관통홀을 구비하는 하우징; 상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 상기 관통홀의 둘레에 설치되는 복수의 CT;를 포함하여 구성되되, 상기 하우징에 구비되는 복수의 관통홀은, 상기 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 관통되지 않고 나머지 전력선로들이 관통되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 단상 다중회로 계측장치는, 인접하는 3개의 단상회로를 구성하는 6개의 전력선로 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로를 제외한 나머지 4개의 전력선로가 각각 관통되는 4개의 관통홀을 구비하는 하우징; 상기 하우징에 내장되며, 상기 3개의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 상기 관통홀의 둘레에 설치되는 복수의 CT;를 포함하며, 상기 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 상기 하우징에 구비되는 관통홀을 관통하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 CT는 4개의 관통홀 중에서 두번째 또는 세번째 관통홀을 제외한 나머지 관통홀의 둘레에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 복수의 CT 중에서 하나에서 센싱된 전류, 또는 상기 복수의 CT 중에서 하나를 제외한 나머지 모두에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터를 적어도 이용하여 각 단상회로별 전력을 모두 계산하는 단일의 프로세서:를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터를 적어도 전송하는 단일의 통신 모듈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 하우징에 내장되며, 상기 단상회로들과 동일한 전압을 가지지만 다른 지점에서 센싱된 전압 신호에서 유래하는 전압 데이터를 메인 계측 장치로부터 수신하는 통신 모듈; 상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터와 상기 통신 모듈에서 수신하는 전압 데이터를 적어도 이용하여 각 단상회로별 전력을 모두 계산하여 전력 데이터를 생성하는 단일의 프로세서:를 포함하며, 상기 통신 모듈를 이용하여 상기 생성된 전력 데이터를 상기 메인 계측 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 하우징을 베이스에 고정하기 위하여 상기 하우징의 4개 측면중 상기 전력선로가 관통하지 않는 2개 측면에서 각각 결합되는 마운팅탭;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 하우징은 상부 하우징 및 하부 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 단상 다중회로 계측장치는, 내장된 관통형의 CT에서 생성된 전류 신호로부터 유래하는 전류 데이터와 통신모듈에서 수신한 전압 데이터를 이용하여 전력을 계산하되, 단일의 장치로써 인접하는 복수의 단상회로를 모두 계측하는 단상 다중회로 계측장치로서, 상기 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로중에서, 가장자리에 있는 두 개의 전력선로는 관통하지 않고 나머지 전력선로가 관통되도록 구성되며, 상기 관통하는 전력선로중에서 각 단상회로마다 적어도 하나의 전력선로에 대응하여 상기 관통형의 CT가 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 인입 주선으로부터 분기된 단상회로, 특히 동일용량의 단상회로가 어레이로 배치되는 분전반에 적용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 분전반은 데이터센터용 분전반인 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 각 단상회로의 누설전류를 검출하기 위한 ZCT가 연결되는 복수의 ZCT용 단자; 상기 복수의 ZCT용 단자에서 입력되는 아날로그 신호를 처리하는 ZCT용 신호처리 회로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, MCCB의 동작상태를 나타내는 접점과 연결되는 복수의 DI 단자; 상기 복수의 DI 단자를 통하여 상기 MCCB의 동작 상태를 센싱하는 DI 입력 센싱부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 CT에서 센싱된 전류신호에 대하여 아날로그 신호처리를 수행하는 전류 센싱 회로; 상기 전류 센싱 회로로부터의 신호에 대해여 아날로그-디지털 변환하는 ADC;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 복수의 CT를 관통하는 전력선로들에서, 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향이 반대인 경우 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 복수의 CT 중에서 일부에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 관통하는 전력선로들의 상에 관한 정보가 설정 저장되며, 적어도 상기 상에 관한 정보는 상기 위상의 반전 여부를 결정할 때 이용되는 것을 특징으로 한다.
상기한 단상 다중회로 계측장치에 있어서, 상기 관통하는 전력선로들의 상에 관한 정보와 상기 단상 다중회로 계측장치가 부스바를 중심으로 좌측 또는 우측 중 어디에 설치되는지를 나타내는 좌·우 정보가 설정 저장되며, 적어도 상기 상에 관한 정보 및 상기 좌·우 정보는 상기 위상의 반전 여부를 결정할 때 이용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 복수의 CT를 관통하는 전력선로들에서, 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향이 반대인 경우 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용함으로써, 복수(3개)의 단상회로를 위한 전력선로들중에서 양쪽 가장자리의 전력선로는 단상 다중회로 계측장치를 관통하지 않도록 구성해도 전력 계측이 가능하게 되는 효과가 있다.
복수의 CT 중에서 하나에서 센싱된 전류, 또는 복수의 CT 중에서 하나를 제외한 나머지 모두에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용함으로써, 복수(3개)의 단상회로를 위한 전력선로들중에서 양쪽 가장자리의 전력선로는 단상 다중회로 계측장치를 관통하지 않도록 구성해도 전력 계측이 가능하게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따른 단상 다중회로 계측장치를 이용하면, 복수(3개)의 단상회로 계측이 단일의 하우징, 단일의 프로세서, 단일의 통신 모듈에서 처리가능하게 되며, 특히 프로세서와 같이 구성 비용에서 높은 비중을 차지하는 부품을 공용할 수 있게 되므로, 계측 시스템의 구축 비용을 대폭 절감할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 가장자리에 있는 2개의 전력선로는 관통하지 않고 나머지 전력선로가 관통되도록 단상 다중회로 계측장치를 구성할 수 있음으로써, 계측 장치의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이웃하는 단상 다중회로 계측장치 사이에 여유 공간을 가질 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 계측장치의 배치 및 부착 등에 있어서 자유도가 증가하고, 슬라이드 결합 방법 등을 사용하지 않아도 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면 단상 다중회로 계측장치의 측면에 입출력 포트를 용이하게 구성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 출원인에 의해 등록된 특허기술에 따라 분전반에 분기회로용 계측장치를 설치한 예를 도시한 사시도이다(메인 계측장치 및 시리얼 통신선 생략).
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)가 분전반(10)에 설치된 것을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)가 3개의 단상회로에 걸쳐 설치되는 상황을 도시한 도면으로서, 3상4선식 주선에 연결되는 경우이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)의 외관 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 전술한 본 발명의 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100,100')를 적용한 단상 다중회로 계측시스템을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명에 비교되는 비교예로서의 단상 다중회로 계측장치(20)를 도시한 도면으로서, 단상 다중회로 계측장치(20)가 3개의 단상회로에 걸쳐 설치되는 상황을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)가 3개의 단상회로에 걸쳐 설치되는 또다른 상황을 도시한 도면으로, 3상3선식 주선에 연결되는 경우이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다.
도 7은 본 발명에 비교되는 비교예로서의 단상 다중회로 계측장치(20)를 도시한 도면으로서, 단상 다중회로 계측장치(20)가 3개의 단상회로에 걸쳐 설치되는 상황을 도시한 도면이다. {비교예는 종래기술에서 본 발명에 이르는 과정의 중간에 있는 발명으로서, 본 발명에 이르는 과정을 설명하기 위한 참조 발명에 불과하므로, 간략하게만 설명한다.}
종래 특허 제1469448호("효율성 및 간결성을 증대시키는 다중선로 전력 계측 시스템")에 따른 전력 계측을 위해서는, 각 단상회로마다 계측장치를 각각 구성하였으나, 비교예에서는 3개의 단상회로에 대한 계측을 단일의 단상 다중회로 계측장치(20)에서 수행토록 한다.
비교예에 따른 단상 다중회로 계측장치(20)는 3개의 단상회로에 대하여 하나의 모듈로써 전력계측할 수 있도록 한다. 단상 다중회로 계측장치(20)는 케이스에 6개의 관통공을 구비하고, 단일의 PCB 어셈블리에 탑재되는 단일의 프로세서를 공용하여 3개의 단상회로를 계측토록 한다. 비교예에 따른 단상 다중회로 계측장치(20)를 이용하면, 계측장치의 숫자를 1/3로 줄일 수 있으며, 특히 고가의 프로세서를 공용함으로써 비용 절감을 가져올 수 있다.
그러나, 비교예에 따른 단상 다중회로 계측장치(20)는 종래 계측장치에 비하여 사이즈가 3배로 커지는 문제가 있으며, 통상 빽빽이 밀착 배치되는 분기회로들로 인해 이웃하는 단상 다중회로 계측장치(20) 사이도 밀착되어, 배치 및 장착상의 어려움이 해소되지 않는 문제와 입출력 포트 구성을 위한 공간상의 문제 등은 여전히 남아 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)가 분전반(10)에 설치된 것을 예시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)가 3개의 단상회로에 걸쳐 설치되는 상황을 도시한 도면으로서, 도 3(A)에서는 관통되는 첫번째 전력선로가 N선과 연결된 것이며 도 3(B)에서는 관통되는 첫번째 전력선로가 A선과 연결된 것이다.
본 발명은 주선(5)으로부터 분기된 단상회로(4)가 어레이로 배치되는 분전반(10)에 적용되며, 특히, 이러한 분전반(10)으로서 데이터센터용 분전반이 대표적이다. 데이터센터의 서버용으로 사용되는 분전반에서는 동일 용량 또는 동일한 전류 정격의 단상 회로가 매우 많이 어레이로 배열 설치되므로(수십내지 백여 피더), 본 발명은 이와 같이 동일 정격의 단상 회로가 어레이로 배열되는 점을 이용한다.
주선(5)은 메인 MCCB(1)를 거쳐 인입되며 부스바(6)를 이용하여 복수의 단상회로(4)로 분기되되, 각 단상회로(4)마다 단상회로용 MCCB(2)가 설치된다. 단상회로용 MCCB(2)의 측면에는 단상 다중회로 계측장치(100)가 설치되되, 복수의 단상회로(4)에 대응하여 단상 다중회로 계측장치(100)가 설치된다. 예시된 도 2에 따르면, 3개의 단상회로(4) 및 3개의 단상회로용 MCCB(2)에 대응하여 하나의 단상 다중회로 계측장치(100)가 설치된다.
그리고, 단상 다중회로 계측장치(100)에 대응하는 인접하는 복수의 단상회로(4)는 모두 단상 다중회로 계측장치(100)를 관통하는 것이 아니라, 복수의 단상회로(4)를 구성하는 전력선로들중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로(4S)는 관통되지 않고 나머지 전력선로들(4M)이 관통한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인접하는 3개의 단상회로(4)를 구성하는 6개의 전력선로 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로(4S)를 제외한 나머지 4개의 전력선로(4M)가 각각 관통된다.
도 2에서는 메인 계측장치와, 메인 계측장치 및 단상 다중회로 계측장치(100)들 사이를 연결하는 통신선 등을 생략하고 도시되었으나, 이들은 분전반(10)에 함께 설치된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)의 외관 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100)를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
하우징은 하부 하우징(110) 및 상부 하우징(120)을 포함하며, 하부 하우징(110)은 하부 하우징 프레임(111) 및 하부 하우징 커버(112)로 구성되고, 상부 하우징(120)은 상부 하우징 제 1 커버(121), 상부 하우징 프레임(122) 및 상부 하우징 제 2 커버(123)로 구성된다. 본 실시예에서는 하우징이 하부 하우징(110)과 상부 하우징(120)이 결합하는 형태를 예시하였으나, 당연히 일체로 된 하우징도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 물론이다.
하부 하우징(110)과 상부 하우징(120)은 제 1 체결 스크류 내지 제 4 체결 스크류(170A~170D)를 이용하여 서로 체결되며, 하부 하우징(110)과 상부 하우징(120)의 사이에 제 1 관통홀 내지 제 4 관통홀(180A~180D)이 형성된다.
하우징은 복수의 관통홀(180A~180D)이 구비되며 이 관통홀에는 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들의 일부분이 관통되며, 구체적으로는 인접하는 3개의 단상회로를 구성하는 6개의 전력선로 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로를 제외한 나머지 4개의 전력선로가 각각 관통되는 4개의 관통홀(180A~180D)를 구비한다.
상부 하우징 프레임(122)과 상부 하우징 제 2 커버(123) 사이의 공간에는 PCB 어셈블리(140)가 수납되며, PCB 어셈블리(140)는 PCB기판에 제 1 시리얼 포트(141A) 및 제 2 시리얼 포트(141B)와, LCD(142), ZCT용 단자(143), DI 단자(144) 및 프로세서(미도시) 등이 탑재된다.
CT는 하부 코어(131)와 보빈 어셈블리(132)로 구성되는 바, 구체적으로 제 1 CT는 제 1 하부 코어(131A)와 제 1 보빈 어셈블리(132A)로 구성되고, 제 2 CT는 제 2 하부 코어(131B)와 제 2 보빈 어셈블리(132B)로 구성되며, 제 3 CT는 제 3 하부 코어(131C)와 제 3 보빈 어셈블리(132C)로 구성된다. 그리고 각 보빈 어셈블리(132)는 상부 코어, 보빈 및 권선코일(미도시)을 포함하여 구성된다.
각 하부 코어(131)는 하부 하우징(110)에 수납되고 각 보빈 어셈블리(132)는 상부 하우징(120)에 수납되나, 하부 하우징(110)과 상부 하우징(120)이 체결되면 하부 코어(131)의 아래에 있는 판 스프링에 의해, 하부 코어(131)와 상부 코어가 서로 탄성적으로 접촉하게 된다.
복수의 CT(Current Transformer)는 하우징(110,120)에 내장되며 복수의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 관통홀의 둘레에 설치되는 것으로서, 관통형의 CT이다. 복수의 CT는 3개의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 관통홀의 둘레에 설치되되, 도시된 바와 같이 4개의 관통홀(180A~180D) 중에서 제 3 관통홀(180C)를 제외한 나머지 관통홀(180A,180B,180D)의 둘레에 설치될 수 있다.
또는 4개의 관통홀(180A~180D) 중에서 제 2 관통홀(180B)를 제외한 나머지 관통홀(180A,180C,180D)의 둘레에 설치되게 할 수 있는 바, CT는 4개의 관통홀 중에서 두번째 또는 세번째 관통홀을 제외한 나머지 관통홀의 둘레에 설치되게 할 수 있다.
CT는 관통하는 전력선로중에서 각 단상회로마다 적어도 하나의 전력선로에 대응하여 각각 설치된다.
그리고 하우징에 구비되는 복수의 관통홀은 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 관통되지 않고 나머지 전력선로들이 관통되도록 구비된다. 구체적으로 도 2 및 도 3에서도 도시된 바와 같이, 3개의 단상회로를 구성하는 6개의 전력선로들중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 관통하지 않고 나머지 전력선로들인 4개의 전력선로가 관통되도록 4개의 관통홀만이 형성되어 있다.
마운팅탭(160A,160B)은 하우징을 분전반의 베이스에 고정하기 위하여 하우징의 사방 4개 측면중 전력선로가 관통하는 쪽의 2개 측면이 아니라, 전력선로가 관통하지 않는 2개 측면에서 각각 하우징과 탈착 방식으로 결합한다.
도 6은 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100,100')를 적용한 단상 다중회로 계측시스템을 도시한 블럭도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측 시스템은 메인 계측장치(200), 하나 이상의 단상 다중회로 계측장치(100,100')와 통신선(300)을 포함하여 구성된다. 도 6의 블럭도는 전기 및 신호의 관점에서 본 블럭도로서 물리적인 구성과 반드시 일치하는 것은 아니다.
메인 계측장치(200)와 단상 다중회로 계측장치(100,100')는 통신선(300)을 통하여 연결되되, 단상 다중회로 계측장치(100,100')들 사이는 데이지 체인으로 연결된다. 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 Port A 및 Port B는 도 4에 도시된 제 1 시리얼 포트(141A) 및 제 2 시리얼 포트(141B)에 대응된다.
메인 계측 장치(200)는 통신 모듈(21), 계산 및 신호처리부(22), PT(Potential Transformer;23), 전압 센싱 회로(24), ADC(Analog-Digital Converter;25) 등을 포함하여 구성된다.
PT(23)는 전압을 센싱하며, 구체적으로는 인입 주선 또는 분기회로 등 분전반내의 전력 선로중 한 곳에 컨텍하여 전력 선로에서의 전압에 비례하는 전압 신호를 전압 센싱 회로(24)에 제공한다. 전압 센싱 회로(24)는 PT(23)의 출력 신호에 대하여 아날로그 신호 처리를 수행하여 ADC(25)에 제공하며, ADC(25)는 입력되는 아날로그 신호에 대하여 아날로그-디지털 변환하여 계산 및 신호처리부(22)에 전압데이터를 제공한다.
통신 모듈(21)은 시리얼 통신 기능을 수행하는 것으로서, 예를 들면 RS485 통신을 수행하는 모듈이다. 계산 및 신호처리부(22)는 각종 계산 및 신호처리를 수행하며, 메인 계측장치(200)의 각 구성요소를 제어하는 제어기능을 함께 포함할 수 있다.
통신 모듈(21)은 계산 및 신호처리부(22)가 제공하는 데이터를 통신선(300)을 통하여 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')로 전송하며, 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')로부터 전송되어 온 데이터를 계산 및 신호처리부(22)로 제공한다.
기타, 메인 계측장치(200)는 사용자의 조작 및 명령을 직접 입력받기 위한 조작부, 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이부, 상위 계층의 모듈 또는 서버 등과 통신하기 위한 별도의 통신 모듈(모두 미도시) 등을 더 포함할 수 있다.
단상 다중회로 계측장치(100,100')는 통신모듈(11), 계산 및 신호처리부(12), 3채널의 CT(13), 3채널의 전류 센싱 회로(14), ADC(15), ZCT용 전류 센싱 회로(16), DI 입력 센싱부(17) 및 DI 신호처리부(18)를 포함하여 구성된다.
통신모듈(11)은 시리얼 통신을 이용하여 메인 계측장치(200)로부터의 데이터를 수신하고 메인 계측장치(200)로 생성된 데이터를 전송하며, 계산 및 신호처리부(12)는 입력되는 데이터를 이용하여 계산 및 신호처리를 수행하며 나아가 단상 다중회로 계측장치(100,100')를 구성하는 각 구성요소를 제어할 수 있다.
3채널의 CT(13)는 전술한 제 1 CT 내지 제 3 CT로서, 단상 다중회로 계측장치(100,100')에 내장되어 전력선로에 접촉하지 않고 관통되는 전력선로의 전류에 비례하는 전류신호를 생성하여 3채널의 전류 센싱 회로(14)에 각각 제공하며, 3채널의 전류 센싱 회로(14)는 각 채널별로 입력되는 전류신호에 대하여 아날로그 신호처리를 수행한다.
ZCT용 전류 센싱 회로(16)는 외부의 ZCT(미도시)로부터 입력되는 전류 신호에 대하여 아날로그 신호 처리를 수행하며, 외부의 ZCT는 3개의 단상회로별로 각각 구비되되, 각 단상회로를 구성하는 2개의 전력선로가 한꺼번에 관통되도록 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 측면에 설치될 수 있다.
외부의 ZCT는 각 단상회로의 누설전류를 검출하기 위한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 다중회로 계측장치(100,100')는 그 측면 상단에 ZCT가 연결되는 복수의 ZCT용 단자(143)을 구비하며, ZCT용 단자(143)에 ZCT의 도선 양단을 삽입한 후 상방으로부터 볼트를 회전 가압하는 것으로써 고정할 수 있다.
그리고 ZCT용 전류 센싱 회로(16)는 복수의 ZCT용 단자(143)에서 입력되는 아날로그 신호를 처리하고 ADC(15)가 이를 아날로그-디지털 변환한 다음 계산 및 신호처리부(12)로 제공하며, 계산 및 신호처리부(12) 및/또는 메인 계측장치(100)에서 이용되도록 한다.
ADC(15)는 3채널의 전류 센싱 회로(14) 및 3채널의 ZCT용 전류 센싱 회로(16)로부터 입력되는 전류 신호들을 각각 아날로그-디지털 변환하여 전류 데이터를 생성하여 계산 및 신호처리부(12)로 제공한다.
DI 입력 센싱부(17)는 전술한 복수의 DI 단자(144)를 통하여 MCCB(2)의 동작 상태를 센싱하는 회로이다.
통상 MCCB(2)는 자신의 트립 상태 등 동작 상태를 표시하는 접점 출력 단자를 구비하고 있는 바, 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 DI 단자(144)는 이 접점 출력 단자와 연결되며, DI 단자(144)에 접점 출력 단자와 연결되는 도선 양단을 삽입한 후 상방으로부터 볼트를 회전 가압하는 것으로써 고정할 수 있다.
그리고 DI 입력 센싱부(17)는 DI 단자(144)를 통하여 접점 출력 단자를 센싱하여 로직 신호로 출력하며, DI 신호처리부(18)는 입력되는 로직 신호에 대하여 신호처리를 수행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 단상 다중회로 계측시스템의 동작에 대하여 설명한다.
메인 계측 장치(200)는 PT(23), 전압 센싱 회로(24) 및 ADC(25)등을 이용하여, 각 단상회로들과 동일한 전압을 가지지만 다른 지점에서 전압을 센싱한 전압 신호를 생성하고 전압 신호를 아날로그-디지털 변환하여 디지털인 전압 데이터를 생성한다. 전압 데이터는 1주기 이상의 전압 신호를 샘플링 간격에 따라 샘플링한 순시 전압값의 집합일 수 있다.
분전반에서 각 단상회로는 인입 주선으로부터 분기된 것이므로, 단상회로의 전압은 연결된 주선 또는 다른 단상회로의 전압과 동일하다. 따라서 메인 계측 장치(200)에서 제공되는 전압 데이터는 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')에서 공통 이용될 수 있다.
메인 계측 장치(200)의 통신 모듈(21)은 통신선(300)을 통하여 단상회로들과 동일한 전압을 가지지만 다른 지점에서 센싱된 전압 신호에서 유래하는 전압 데이터(a)를 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')로 제공한다.
한편, 단상 다중회로 계측장치(100,100')에 포함된 각 단상회로별 CT(13)와 전류 센싱 회로(14)를 이용하여 관통되는 전력선로의 전류를 센싱하여 전류 신호를 생성하고 신호처리하며, ADC(15)를 이용하여 아날로그-디지털 변환한 전류 데이터를 생성한다. 각 단상회로의 전류 데이터는 1주기 이상의 전류 신호를 샘플링 간격에 따라 샘플링한 순시 전류값의 집합일 수 있다.
전압의 샘플링 시점과 각 단상회로에서 전류의 샘플링 시점은 동기화되어야 하므로, 메인 계측 장치(200)는 자신의 샘플링 시점과 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')에서의 샘플링 시점을 동기화시키기 위하여, 동기 신호 또는 동기 메시지를 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')로 제공한다.
동기 신호는 통신선(300)에 포함되어 또는 통신선(300)과 별도의 신호선으로써 제공될 수 있으며, 동기 메시지는 통신선(300)을 통하여 예를 들면 브로드캐스트 메시지 형태로 제공될 수 있다.
단상 다중회로 계측장치(100,100')에 내장된 통신 모듈(11)은 단상회로들과 동일한 전압을 가지지만 단상 다중회로 계측장치(100,100')가 설치된 지점과는 다른 지점에서 센싱된 전압 신호에서 유래하는 전압 데이터를 메인 계측 장치(200)로부터 수신하며, 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 계산 및 신호처리부(12)는 수신된 전압 데이터와, 내장된 CT(13)에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터를 이용하여 적어도 각 단상회로별 전력을 모두 계산하여 전력 데이터를 생성한다.
예를 들어, 계산 및 신호처리부(12)는 각 샘플중 동일 시점에서 전압 데이터의 순시값과 전류 데이터의 순시값을 곱해서 순시 전력값의 집합을 생성할 수 있으며, 유효전력, 무효전력 및 전력량 등을 계산할 수 있다.
복수(3개)의 CT 중에서 일부에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용된다. 또는 복수(3개)의 CT 중에서 하나에서 센싱된 전류, 또는 복수(3개)의 CT 중에서 하나를 제외한 나머지 모두(2개)에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용된다.
또는, 복수(3개)의 CT를 관통하는 전력선로들에서, 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향이 반대인 경우 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용된다.
CT의 기준 계측 방향은 CT를 관통하는 2가지 방향중 하나로서, 통상 단상 다중회로 계측장치(100)를 설계할 때 정해질 수 있다. 전력선로상의 기준 전류 방향은 전력선로를 흐르는 전류의 2가지 방향 중 기준이 되는 방향으로서, 단상회로의 기준 전압 방향에 부응하여 결정될 수 있다.
구체적으로 예를 들어 도 3(A)를 살펴보면, 단상 다중회로 계측장치(100)에서 도면상 좌 → 우의 방향이 CT의 기준 계측 방향으로 단상 다중회로 계측장치(100)가 설계되고, A → N, B → N 및 C → N 이 기준 전류 방향인 경우, 단상 다중회로 계측장치(100)를 관통하는 전력선로들중 위로부터 첫번째 전력선로상의 기준 전류 방향(화살표 표시 방향)과 CT의 기준 계측 방향(좌 → 우)은 반대가 되므로, 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용된다. 그리고 관통하는 두번째 및 네번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향은 동일하므로 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시키지 않고 전력계산에 사용된다.
또한, 도 3(B)를 살펴보면, 관통하는 첫번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향(좌 → 우)은 동일하므로, 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시키지 않고 전력계산에 사용되나, 관통하는 두번째 및 네번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향은 반대이므로 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용된다.
도 3(A) 및 도 3(B)에서는 3상4선식인 경우를 설명하였으나, 도 8(A) 및 도 8(B)와 같이 3상3선식인 경우도 유사하게 적용된다.
도 8(A)를 살펴보면, 단상 다중회로 계측장치(100)에서 도면상 좌 → 우의 방향이 CT의 기준 계측 방향으로 단상 다중회로 계측장치(100)가 설계되고, A → B, B → C 및 C → A 가 기준 전류 방향인 경우, 단상 다중회로 계측장치(100)를 관통하는 전력선로들중 위로부터 첫번째 전력선로상의 기준 전류 방향(화살표 표시 방향)과 CT의 기준 계측 방향(좌 → 우)은 반대가 되므로, 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용된다. 그리고 관통하는 두번째 및 네번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향은 동일하므로 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시키지 않고 전력계산에 사용된다.
또한, 도 8(B)를 살펴보면, 관통하는 첫번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향(좌 → 우)은 동일하므로, 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시키지 않고 전력계산에 사용되나, 관통하는 두번째 및 네번째 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향은 반대이므로 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용된다.
단상 다중회로 계측장치(100)는 설정 정보를 저장할 수 있는 메모리(미도시)를 가지며, 단상 다중회로 계측장치(100)를 설치하는 설치자에 의해, 관통하는 각 전력선로별로 전력선로가 연결된 상에 관한 정보와 좌·우 정보가 설정 저장된다. 여기서 좌·우 정보는 분전반에서 단상 다중회로 계측장치(100)가 부스바(또는 분기되는 단상회로가 주선에 연결되는 연결 지점)를 중심으로 좌측 또는 우측 중 어디에 설치되는지를 나타내는 정보이며, 상에 관한 정보와 좌·우 정보는 위상의 반전 여부를 결정할 때 이용된다.
예를 들어, 도 3(A)에서 단상 다중회로 계측장치(100)는 분전반에서 부스바의 우측에 설치되어 있으나, 가정하여 전력선로의 배치 순서는 동일하되 단상 다중회로 계측장치(100)를 부스바의 좌측에 설치하면, 첫번째 전력선로의 경우 기준 전류 방향은 도면상 우→좌의 방향이 아니라 좌→우의 방향이 되므로, 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향은 동일하게 되며 이에 따라 센싱된 전류의 위상을 반전시키지 않고 사용되어야 한다.
단상 다중회로 계측장치(100)가 좌·우중 어디에 설치되는지에 의해서도 전력선로상의 기준 전류 방향이 달라지며, 이에 따라 위상의 반전 여부도 달라지게 된다.
이와 같은 본 발명의 일 양상에 따라 일부 전력선로에서 센싱된 전류의 위상을 반전시켜 전력계산에 사용하는 방법을 구사함으로써, 복수(3개)의 단상회로를 위한 전력선로들중에서 양쪽의 전력선로를 단상 다중회로 계측장치를 관통하지 않도록 구성해도 전력 계측이 가능하게 되는 효과가 있다.
그리고 단상회로별로 생성된 전력 데이터(b)는 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 통신 모듈(11)을 이용하여 메인 계측 장치(200)로 전송된다.
한편, 상기 실시예에서는 메인 계측 장치(200)가 통신으로 전압 데이터를 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')로 제공하여 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')가 전력을 계산하는 형태이지만, 변형예로서, 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')가 전류 데이터를 메인 계측장치(200)로 전송하며, 메인 계측장치(200)에서 각 단상회로에 대한 전력을 계산하는 것으로 하여도 좋다. 이때 각 단상 다중회로 계측장치(100,100')에 구비된 단일의 통신모듈(11)은 복수(3채널)의 CT(13)에서 생성된 전류신호에서 유래하는 순시 전류값의 집합과 같은 전류 데이터를 메인 계측 장치(200)로 전송한다.
각 단상 다중회로 계측장치(100,100')는 인접하는 복수(3개)의 단상회로에 대하여 전력 계측 등을 수행하지만, 계산 및 신호처리부(12)는 단일의 소자, 즉 단일의 프로세서로서 구현된다. 프로세서는 예를 들면, 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러 또는 전용칩 등일 수 있다.
종래 특허 제1469448호("효율성 및 간결성을 증대시키는 다중선로 전력 계측 시스템")에 따른 전력 계측을 위해서는, 각 단상회로마다 분기회로용 계측장치가 설치되어야 하므로, 단상회로가 수십여개에서 백여개에 이를 정도로 그 숫자가 많은 경우에는 계측 시스템의 구축에 많은 비용이 소요되는 문제가 있었다.
그러나 본 발명의 일 양상에 따른 단상 다중회로 계측장치(100,100')를 이용하면, 복수(3개)의 단상회로 계측이 단일의 하우징, 단일의 프로세서, 단일의 통신 모듈에서 처리가능하게 되며, 특히 프로세서와 같이 구성 비용에서 높은 비중을 차지하는 부품을 공용할 수 있게 되므로, 계측 시스템의 구축 비용을 대폭 절감할 수 있게 되는 효과가 있으며, 대략 1/2 내지 1/3의 비용으로 줄어들게 된다.
그리고, 종래 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)는 밀착 배치될 수밖에 없고 입출력 포트의 배치에도 제약이 큰 문제점이 있었으나, 도 2에서도 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 양상에 따르면, 단상 다중회로 계측장치(100,100')의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이웃하는 단상 다중회로 계측장치(100,100') 사이에 여유 공간을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다. 이에 따라 계측장치의 배치 및 부착 등에 있어서 자유도가 증가하고, 전술한 슬라이드 결합 방법을 사용하지 않아도 되는 효과가 있다. 예를 들면, 단상 다중회로 계측장치(100, 100')의 측면에 마운팅탭(160A,160B)과 같은 탭을 결합 또는 구성하여 사용할 수 있는 공간을 가지게 된다.
종래 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)는 서로 밀착되므로, 분기회로용 계측장치(3)의 입출력 포트를 형성함에 있어서 이웃하는 분기회로용 계측장치(3)의 측면을 이용할 수 없는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 양상에 따르면 단상 다중회로 계측장치의 측면에 입출력 포트를 용이하게 구성할 수 있는 효과가 있다. 도 4 및 도 5에도 도시된 바와 같이, 단상 다중회로 계측장치의 측면에 ZCT용 단자(143) 및 DI 단자(144)와 같은 입출력 단자를 형성하고 이들에 도선을 삽입 고정할 때 측면의 여유 공간을 충분히 이용할 수 있게 된다.
도 1에 예시된 분전반에서는 18개의 단상회로에 대한 계측 시스템을 구성하기 위하여 18개의 분기회로용 계측장치(3)가 빽빽하게 배치될 수밖에 없었으나, 본 발명을 이용하면 도 2에 예시된 바와 같이 분전반에 18개의 단상회로에 대한 계측 시스템을 구성하는 점은 동일하지만, 6개의 단상 다중회로 계측장치(100,100')만을 배치하면 된다. 나아가 본 발명의 일 양상에 따르면, 가장자리에 있는 적어도 하나 또는 2개의 전력선로는 관통하지 않고 나머지 전력선로가 관통되도록 단상 다중회로 계측장치를 구성할 수 있음으로써, 단상 다중회로 계측장치의 크기를 줄이고 이웃하는 단상 다중회로 계측장치 사이에 많은 여유 공간을 가질 수 있는 장점이 있다.

Claims (20)

  1. 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들이 관통되는 복수의 관통홀을 구비하는 하우징;
    상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 상기 관통홀의 둘레에 설치되는 복수의 CT;를 포함하여 구성되되,
    상기 하우징에 구비되는 복수의 관통홀은, 상기 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로들 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 관통되지 않고 나머지 전력선로들이 관통되도록 구비되는,
    것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  2. 인접하는 3개의 단상회로를 구성하는 6개의 전력선로 중에서 양쪽 가장자리의 두 전력선로를 제외한 나머지 4개의 전력선로가 각각 관통되는 4개의 관통홀을 구비하는 하우징;
    상기 하우징에 내장되며, 상기 3개의 단상회로에 흐르는 전류를 각각 센싱하기 위하여 상기 관통홀의 둘레에 설치되는 복수의 CT;를 포함하며,
    상기 양쪽 가장자리의 두 전력선로는 상기 하우징에 구비되는 관통홀을 관통하지 않는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 CT는 4개의 관통홀 중에서 두번째 또는 세번째 관통홀을 제외한 나머지 관통홀의 둘레에 설치되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 CT 중에서 하나에서 센싱된 전류, 또는 상기 복수의 CT 중에서 하나를 제외한 나머지 모두에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터를 적어도 이용하여 각 단상회로별 전력을 모두 계산하는 단일의 프로세서:
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터를 적어도 전송하는 단일의 통신 모듈;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에 내장되며, 상기 단상회로들과 동일한 전압을 가지지만 다른 지점에서 센싱된 전압 신호에서 유래하는 전압 데이터를 메인 계측 장치로부터 수신하는 통신 모듈;
    상기 하우징에 내장되며, 상기 복수의 CT에서 생성된 전류신호에서 유래하는 전류 데이터와 상기 통신 모듈에서 수신하는 전압 데이터를 적어도 이용하여 각 단상회로별 전력을 모두 계산하여 전력 데이터를 생성하는 단일의 프로세서:를 포함하며,
    상기 통신 모듈를 이용하여 상기 생성된 전력 데이터를 상기 메인 계측 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징을 베이스에 고정하기 위하여 상기 하우징의 4개 측면중 상기 전력선로가 관통하지 않는 2개 측면에서 각각 결합되는 마운팅탭;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 단상회로 계측장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징은,
    상부 하우징 및 하부 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 단상회로 계측장치.
  10. 내장된 관통형의 CT에서 생성된 전류 신호로부터 유래하는 전류 데이터와 통신모듈에서 수신한 전압 데이터를 이용하여 전력을 계산하되, 단일의 장치로써 인접하는 복수의 단상회로를 모두 계측하는 단상 다중회로 계측장치로서,
    상기 인접하는 복수의 단상회로를 구성하는 전력선로중에서, 가장자리에 있는 두 개의 전력선로는 관통하지 않고 나머지 전력선로가 관통되도록 구성되며,
    상기 관통하는 전력선로중에서 각 단상회로마다 적어도 하나의 전력선로에 대응하여 상기 관통형의 CT가 각각 설치되는,
    것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  11. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    인입 주선으로부터 분기된 단상회로가 어레이로 배치되는 분전반에 적용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 분전반은 데이터센터용 분전반인 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  13. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    각 단상회로의 누설전류를 검출하기 위한 ZCT가 연결되는 복수의 ZCT용 단자;
    상기 복수의 ZCT용 단자에서 입력되는 아날로그 신호를 처리하는 ZCT용 신호처리 회로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  14. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    MCCB의 동작상태를 나타내는 접점과 연결되는 복수의 DI 단자;
    상기 복수의 DI 단자를 통하여 상기 MCCB의 동작 상태를 센싱하는 DI 입력 센싱부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 단상회로 계측장치.
  15. 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 CT에서 센싱된 전류신호에 대하여 아날로그 신호처리를 수행하는 전류 센싱 회로;
    상기 전류 센싱 회로로부터의 신호에 대해여 아날로그-디지털 변환하는 ADC;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 단상회로 계측장치.
  16. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 CT를 관통하는 전력선로들에서, 전력선로상의 기준 전류 방향과 CT의 기준 계측 방향이 반대인 경우 해당 전력선로에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력계산에 사용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 어레이로 배치되는 단상회로는 동일 용량 또는 동일한 전류 정격인 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  18. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 CT 중에서 일부에서 센싱된 전류는 위상을 반전시켜 전력 계산에 사용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 관통하는 전력선로들의 상에 관한 정보가 설정 저장되며, 적어도 상기 상에 관한 정보는 상기 위상의 반전 여부를 결정할 때 이용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 관통하는 전력선로들의 상에 관한 정보와 상기 단상 다중회로 계측장치가 부스바를 중심으로 좌측 또는 우측 중 어디에 설치되는지를 나타내는 좌·우 정보가 설정 저장되며, 적어도 상기 상에 관한 정보 및 상기 좌·우 정보는 상기 위상의 반전 여부를 결정할 때 이용되는 것을 특징으로 하는 단상 다중회로 계측장치.
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