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KR910009904B1 - 전자식 적산무효 전력계 - Google Patents

전자식 적산무효 전력계 Download PDF

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KR910009904B1
KR910009904B1 KR1019860000497A KR860000497A KR910009904B1 KR 910009904 B1 KR910009904 B1 KR 910009904B1 KR 1019860000497 A KR1019860000497 A KR 1019860000497A KR 860000497 A KR860000497 A KR 860000497A KR 910009904 B1 KR910009904 B1 KR 910009904B1
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KR
South Korea
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signal
voltage
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microprocessor
voltage signal
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Application number
KR1019860000497A
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Inventor
김종필
Original Assignee
금성계전 주식회사
최근선
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Publication date
Application filed by 금성계전 주식회사, 최근선 filed Critical 금성계전 주식회사
Priority to KR1019860000497A priority Critical patent/KR910009904B1/ko
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00—Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/30—Dynamo-electric motor meters
    • G01R11/32—Watt-hour meters

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

내용 없음.

Description

전자식 적산무효 전력계
제1도는 종래 기술의 적산 전력계를 블록선도로 보인 구성도.
제2도는 본 발명의 전자식 적산 전력계를 상세히 보인 블록구성도.
제3도는 본 발명에 적용한 마이크로프로세서의 흐름을 보여주는 플로우챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 분압회로 21 : 전류-전압 변환회로
23, 24 : 샘플링 및 홀딩회로 25 : 멀티플렉서
26 : A/D 변환기 29 : 마이크로 프로세서
본 발명은 전자식 적산 전력량계에 관한 것으로, 특히 마이크로 프로세서를 이용한 디지틀식의 무효적산 전력계에 관한 것이다.
종래에는 아날로그식의 적산 전력계들이 사용되어 왔었고, 이러한 적산 전력계들은 전력 공급선의 부하전압에 비례하는 전압신호(
Figure kpo00001
v)를 공급하기 위한 중배회로와, 중배회로의 출력 전압신호가 주파수 신호를 공급하기 위해 적분되는 전압 대주파수 변환회로로 구성되어 있었다.
따라서 이 적산 전력계들은 중배회로와 전압 대 주파수 변화회로가 연산 증폭기로 구성되어 있으므로, 적산전력계의 정확도가 전 범위에 관한 상대오차 대신에 사실 측정치에 관한 절대오차로 표현되기 때문에, 전력계의 측정의 정확도에 나쁜 영향을 주는 동시에 연산증폭기의 오프셋 전압이 나타나는 결과가 되었다. 이에 따라 최근에는 오프셋 전압을 제거하기 위하여 연산 증폭기에는 적분회로를 부가하고, 적분회로의 적분출력전압이 미리 결정한 전압값을 가진 비교회로를 구성시킨 주파수 변환회로를 구비하도록 하였다.
이와 같은 적산 전력계는 Ac 전원의 아날로그 주파수를 구형파 펄스로써 이용하도록 하는 것으로, 다상의 적산전력계를 구성시키는 정도의 확장 기능을 가질 수 있을 뿐이었다.
제1도는 종래 기술의 구체적인 실시예를 보여주는 구성도로서 그 동작을 설명하면, 전력공급선에 인가되는 부하 전압에 비례하는 전압신호
Figure kpo00002
v가 트랜스포머(1)에 의해 감지되고, 그 전압신호
Figure kpo00003
v가 펄스폭 변조회로(2)에 인가되어 전압신호
Figure kpo00004
v의 값에 비례하는 펄스폭 듀티사이클(duty-cycle) 신호를 발생시켜 지연회로(3)에 인가한다. 지연회로(3)는 출력 펄스발생회로(4)에 연결되어 있으며, 펄스 발생회로(4)의 펄스 주기마다 진폭은 서로 같고 위상차가 180°인 두 개의 신호를 출력한다. 지연시간검출회로(5)는 트랜스포머(1)의 출력양단의 지연회로(3)에 병렬 연결되어 지연회로(3)에서의 출력신호가 180°위상차를 갖고 있는가를 검출한다.
한편 전력 공급선의 부하전류에 비례하는 전압신호
Figure kpo00005
v는 전류트랜스포머(6)에서 시분할 승산회로(7)에 공급된다. 이 시분할 승산회로(7)는 지연회로(3)에 의한 두 개의 전압신호
Figure kpo00006
v와 소모전류에 비례하는 전압신호
Figure kpo00007
i의 적에 비례하는 직류전압
Figure kpo00008
op와
Figure kpo00009
on를 발생시킨다. 이 전류전압
Figure kpo00010
op와
Figure kpo00011
on은 각기 저항(8)(8′) 및 캐패시터(9)(9′)로 이루어지는 저역필터를 경유하여 전압 펄스 주파수 변환회로(10)에 인가된다. 이 전압펄스 주파수 변환회로(10)는 전압펄스에 대한 주파수 신호를 출력하여 분주회로(11)에 인가한다. 분주회로(11)는 주파수를 미리 정하여진 소정 값으로 분주하여 이 신호를 카운트하고 표시회로(12)에 인가하므로서 소비전력량을 표시하도록 한다.
그러므로 이러한 종래 구성은 그 기능이 현재의 소비전류를 적산하고, 상기에서와 같이 다상 적산 전력계를 구성시키는 정도로 제한되어 있다.
따라서 본 발명은 이에 착안하여 안출한 것으로, 마이크로 프로세서를 이용하여 전력적산을 디지틀방식으로 표시할 수 있고(사용전력량을 월별, 분기별 또는 1년 단위로 표시할 수 있을 뿐만아니라), 금액 표시기능까지 추가할 수 있는 다기능의 전자식 적산 무효전력계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여 본 발명은 부하전압에 비례하고 서로 180°의 위상차를 갖는 두가지 신호의 전압신호(
Figure kpo00012
v)를 발생하는 분압회로(20)와, 부하전류에 비례하는 전압신호(
Figure kpo00013
i)를 발생하는 전류-전압 변화회로(21)와, 두 전압신호(
Figure kpo00014
v,
Figure kpo00015
i)를 각각 샘플홀딩하는 샘플링 및 홀딩회로(23,24)와, 그 샘플링 및 홀딩회로(23,24)에서 샘플링된 전압신호(
Figure kpo00016
v,
Figure kpo00017
i)중 어느 하나를 선택하는 멀티플렉서(25)와, 그 멀티플렉서(25)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지틀 신호로 변환되는 A/D 변환기(26)와, 그 분압회로(20)로부터 발생된 전압신호(
Figure kpo00018
v)를 입력으로 하여 그의 일측단자에 접속된 클럭펄스 발생수단으로부터 입력되는 펄스신호에 따라 전압신호(
Figure kpo00019
v)의 위상지연신호를 검출하는 지연시간 검출회로(27)와, 클럭펄스 발생수단의 출력펄스에 의해 지연시간 검출회로(27)로부터 입력되는 위상지연신호에 상응하여 해당단자에 지령신호를 발생하고, 그 지령신호에 따라 산출된 값에 의해 소비전력을 적산하는 마이크로프로세서(29)와, 적산된 소비전력을 나타내는 표시수단(30)으로 이루어지고, 상기 마이크로프로세서의 지령신호에 의거하여 동시에 상기 샘플링된 전압신호(
Figure kpo00020
v,
Figure kpo00021
i)를 발생하고, 상기 샘플링된 전압신호(
Figure kpo00022
v,
Figure kpo00023
i)중 어느 하나를 선택하며, 상기 선택된 전압신호를 디지틀 신호로 변환하도록 동작하는 구성을 갖는다.
더하여 마이크로 프로세서내에서 무효전력 Q가 다음식으로 구해진다.
Figure kpo00024
(부하전압 : V, 소비전류 : I, 역률각 : θ)
여기서
Figure kpo00025
가 되므로 부하전압 V에 대하여 소비전류 I를
Figure kpo00026
(90°)만 위상을 위치 변경하여 승산한 무효 전력을 얻도록 구성되어 있으며, 또한 마이크로 프로세서가 이들 구성을 제어하면서, 소정의 다기능을 표시할 수 있도록 설치되어 있다.
그러므로 본 발명은 분압회로가 전압신호를
Figure kpo00027
v를 발생시키고, 전류-전압 변환회로가 상기 전압회로
Figure kpo00028
v에 비례하는 전압신호
Figure kpo00029
i를 발생시키고, 상기 분압회로와 전류-전압 변환회로에 개별적으로 연결되는 샘플링 및 홀딩회로가 이들 전압(
Figure kpo00030
v,
Figure kpo00031
i)를 샘플링하고, 이 샘플링된 신호를 멀티플렉서가 마이크로 프로세서의 지령신호에 의하여 어느 하나를 선택하며, 그 신호를 A/D 변환기에 공급한다. A/D 변환기는 마이크로 프로세서의 지령에 따라 선택된 전압 신호를 디지틀 신호로 변환하여 마이크로 프로세서에 데이터 신호로 공급하여, 마이크로 프로세서가 이들 신호를 카운트하고 기억하게 하며, 마이크로프로세서는 지연시간 검출회로에 의하여 지령신호 주기를 결정한다.
따라서 본 발명은 마이크로프로세서를 구비하여서 마이크로 프로세서의 연산 및 기억기능을 최대로 활용하므로 적산전력계의 기능을 다변환시킬 수 있다.
본 발명은 첨부된 제2 및 제3도를 참조하여 상세히 기술하면 다음과 같다.
부하전압(V)에 비례하는 180°의 위상차를 갖는 두가지 신호의 전압신호(
Figure kpo00032
v)가 분압회로(20)에서 발생되게 하고, 이 신호를 샘플링 및 홀딩회로(23)에 인가되게 하고, 소비전류(I)에 비례하는 전압신호
Figure kpo00033
i가 전류-전압 변환회로(21)를 경유하여 발생되게 하고, 이 신호를 샘플링 및 홀딩회로에 인가되게 한다. 샘플링 및 홀딩회로(23,24)는 전압신호
Figure kpo00034
v및
Figure kpo00035
i를 개별적으로 샘플링하고 홀딩한다. 한편 전압신호
Figure kpo00036
v는 지연시간 검출회로(27)에 인가되고, 클럭펄스발생기(28)의 클럭펄스에 따라 전압신호
Figure kpo00037
v의 지연신호를 검출하여 마이크로 프로세서(29)에 인가하며, 마이크로프로세서(29)는 샘플링 및 홀딩회로(23,24)에 동시에 샘플링 신호를 출력할 것을(단계 31) 지령한다.
이때 샘플링 및 홀딩회로(23,24)는 샘플링 신호를 동시에 멀티플렉서(25)에 인가한다. 그 다음 마이크로프로세서(27)는 클럭펄스 발생기(28)의 소정의 클럭 펄스수를 카운트한 후 멀티플렉서(25)에 전압신호
Figure kpo00038
v및
Figure kpo00039
i중 어느 하나의 신호를 선택하여 출력할 것을 지령하여(단계 32) A/D 변환기(26)에 공급하도록 한다. 이때 마이크로 프로세서(29)는 A/D 변환기(26)에 변환 작동을 하도록 지령한다(단계 33). 그다음 A/D변환기(26)가 A/D 변화를 완료하면 완료신호(status signal)를 마이크로프로세서(29)에 공급한다. 마이크로프로세서(29)는 신호 변환 완료신호를 체크하여 디지틀 변환신호를 데이터 신호로써 입력하고(단계 34), 다시 지연시간 검출(단계 35)을 하게 되는데, 본 발명은 유효 전력량계에서 샘플링 데이터를 동시에 승산하는 것과는 달리 상기와 같이 전압데이터를 (90°)만큼 지연시켜서 전류데이터와 승산하므로, 분압회로(20)로부터의 전압신호
Figure kpo00040
v가 영레벨과 교차(zero crossing)할때와 피이크시간, 즉
Figure kpo00041
에 해당하는 시간을 클럭발생기(28)의 펄스를 카운트하므로 지연시간을 검출하고, 그다음 지연시간 동안의 입력된 데이터를 기억한 후(단계 36), 이 데이터를 전류데이터와 승산하며(단계 37), 이들 신호에 의하여 소비전력을 적산하여(단계 39) 표시기(30)에 표시도록 할 수 있다(단계 40).
이와 같이 구성된 본 발명의 마이크로 프로세서(40)는 단계(39)에서 소비전력에 대하여 적산하는 것만을 예시하였으나, 마이크로 프로세서가 마이크로 컴퓨터임을 감안할 경우 기존 아날로그식과는 달리 정밀도는 물론이고 프로그램의 변경에 다른 여러 가지 기능을 추가할 수 있음을 알 수 있다.
또한 본 발명의 특징으로는 멀티플렉서를 사용하여 A/D 변환기를 하나만 사용하고 있다는 것이다.

Claims (1)

  1. 부하전압에 비레하고 서로 180°의 위상차를 갖는 두가지 신호의 전압신호(
    Figure kpo00042
    v)를 발생하는 분압회로(20)와; 부하전류에 비례하는 전압신호(
    Figure kpo00043
    i)를 발생하는 전류-전압 변화회로(21)와; 상기 두 전압신호(
    Figure kpo00044
    v,
    Figure kpo00045
    i)를 각각 샘플홀딩하는 샘플링 및 홀딩회로(23,24)와; 상기 그 샘플링 및 홀딩회로(23,24)에서 샘플링된 전압신호(
    Figure kpo00046
    v,
    Figure kpo00047
    i)중 어느 하나를 선택하는 멀티플렉서(25)와; 상기 멀티플렉서(25)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지틀 신호로 변환하는 A/D변환기(26)와; 상기 분압회로(20)로부터 발생된 전압신호(
    Figure kpo00048
    v)를 입력으로 하여 그의 일측단자에 접속된 클럭펄스 발생수단으로부터 입력되는 펄스신호에 따라 전압신호(
    Figure kpo00049
    v)의 위상 지연신호를 검출하는 지연시간 검출회로(27)와; 상기 클럭펄스 발생수단의 출력펄스에 의해 지연시간 검출회로(27)로부터 입력되는 위상지연신호에 상응하여 해당단자에 지령신호를 발생하고, 그 지령신호에 따라 산출된 값에 의해 소비전력을 적산하는 마이크로 프로세서(29)와; 상기 적산된 소비전력을 나타내는 표시수단(30)으로 이루어지고, 상기 마이크로 프로세서의 지령신호에 의거하여 동시에 상기 샘플링된 전압신호(
    Figure kpo00050
    v,
    Figure kpo00051
    i)를 발생하고, 상기 샘플링된 전압신호(
    Figure kpo00052
    v,
    Figure kpo00053
    i)중 어느 하나를 선택하며, 상기 선택된 전압신호를 디지틀 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 전자식 적산 무효전력계.
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