KR20020007007A - 단위세대용 전자식 전력량계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단위세대용 전자식 전력량계에 관한 것으로서, 특히 전력량을 적산하는 과정중에 발생하는 양자화 오차를 제거하여 전력량계의 연속성을 유지하기 위한 것이다.
이를 위하여 본 발명은, 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전압에 비례하는 전압신호를 검출하여 소정 레벨의 전압신호로 변환하는 전압신호 검출변환 수단과, 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전류에 비례하는 전류신호를 감지하여 전압신호로 변환하는 전류신호 검출변환 수단과, 전압신호 검출변환 수단과 전류신호 검출변환 수단에서 출력되는 전압신호를 연산하여 전력사용량을 출력하는 연산수단과, 연산수단에서 출력되는 전력사용량을 주파수 신호로 변환하는 전압대 주파수 변환수단과, 전압대 주파수 변환수단에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 소비전력을 적산하는 중앙처리수단과, 중앙처리수단에서 적산한 결과를 저장하는 저장수단과, 중앙처리수단에서 적산한 결과를 출력하는 출력수단을 포함하는 단위세대용 전자식 전력량계를 제공한다.
따라서, 전력량을 적산하는 과정중에 발생하는 양자화 오차를 제거하여 유도형 전력량계의 연속성을 유지하면서 전자식 전력량계의 장점을 이용할 수 있다.

Description

단위세대용 전자식 전력량계{ELECTRONIC WATT-HOUR METER FOR RESPECTIVE HOUSEHOLD}
본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것으로서, 특히 전력량을 적산하는 과정중에 발생하는 양자화 오차를 제거하여 전력량계의 연속성을 유지하는 단위세대용 전자식 전력량계에 관한 것이다.
일반 전자식 전력량계를 기계적으로 구성되어 있는 유도형 전력량계와 비교하여 볼 때, 전자식 전력량계는 기계적인 가동부가 없으므로 경시특성이 우수한 것을 장점으로 꼽을 수 있다.
즉, 미터의 정확성이 장시간 동안 변하지 않고 유지되며, 아날로그 회로 대신에 집적회로 등을 이용하여 회로를 구성하므로 소형화가 가능하다. 또한 컴퓨터와의 인터페이스 및 전용선이나 전화라인 등을 이용한 원격검침이 가능하다.
이러한 장점들로 인하여 종래의 유도형 전력량계를 대체한 전자식 전력량계를 개발하고 있으며, 일예로서 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 전자식 적산전력계의 블록 구성도로서, 특허공보 91-9904에 공고된 내용이며, 동작과정은 다음과 같다.
부하전압(V)에 비례하고 서로 180도의 위상차를 갖는 두 가지 신호의 전압신호(ev)가 분압회로(20)에서 발생되어 샘플링 및 홀딩회로(23)에 인가된다. 소비전류(I)에 비례하는 전압신호(ei)가 전류-전압 변환회로(21)를 경유하여 발생되어 샘플링 및 홀딩회로(24)에 인가된다.
샘플링 및 홀딩회로(23,24)는 전압신호(ev,ei)를 개별적으로 샘플링하고 홀딩한다.
한편, 분압회로에서 출력된 전압신호(ev)는 지연시간 검출회로(27)에도 인가되고, 클럭펄스 발생기(28)의 클럭펄스에 따라 전압신호(ev)의 지연신호를 검출하여 마이크로프로세서(29)에 인가한다. 마이크로프로세서(29)는 샘플링 및 홀딩회로(23,24)에 동시에 샘플링 신호를 출력할 것을 지령한다.
이 때 샘플링 및 홀딩회로(23,24)는 샘플링 신호를 동시에 멀티플렉서(25)에 인가하고, 마이크로프로세서(29)는 클럭펄스 발생기(28)의 소정의 클럭 펄스수를 카운트 한 후 멀티플렉서(25)에 전압신호(ev,ei) 중 어느 하나의 신호를 선택하여 출력할 것을 지령하여 A/D 변환기(26)에 공급한다.
이어서, A/D 변환기(26)가 A/D 변환을 완료하면 완료신호를 마이크로프로세서(29)에 공급하고, 마이크로프로세서(29)는 신호변환 완료신호를 체크하여 디지털 변환신호를 데이터 신호로서 입력한다. 그리고 다시 지연시간 검출을 하는데, 전압데이터를 90도만큼 지연시켜서 전류데이터와 승산한다. 따라서, 분압회로(20)로부터의 전압신호(ev)가 영 레벨과 교차할 때 피크시간에 해당하는 시간을 클럭펄스 발생기(28)의 펄스를 카운트하여 지연시간을 검출한다.
그 다음 지연시간 동안의 입력된 데이터를 기억한 후, 이 데이터를 전류데이터와 승산한다. 그리고 그 신호에 의하여 소비전력을 적산하여 계량숫자가 표시수단(30)에 디지털로 표시된다.
도 3은 도 1에 도시된 A/D 변환기(26)의 변환특성을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 종래의 전자식 전력량계에서 사용하는 A/D 변환기(26)의 출력과 전압신호를 샘플링 및 홀딩한 멀티플렉서의 출력 사이에 양자화 오차가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명은 전력량을 적산하는 과정중에 발생하는 양자화 오차를 제거하여 전력량계의 연속성을 유지하는 단위세대용 전자식 전력량계를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 크기를 소형화하고 구조를 단순화하며 가격을 저렴하게 낮춘 단위세대용 전자식 전력량계를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 원격검침 장치와의 통신을 통하여 원격검침이 가능한 단위세대용 전자식 전력량계를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는, 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전압에 비례하는 전압신호를 검출하여 소정 레벨의 전압신호로 변환하는 전압신호 검출변환 수단과; 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전류에 비례하는 전류신호를 감지하여 전압신호로 변환하는 전류신호 검출변환 수단과; 상기 전압신호 검출변환 수단과 상기 전류신호 검출변환 수단에서 출력되는 전압신호를 연산하여 전력사용량을 출력하는 연산수단과; 상기 연산수단에서 출력되는 전력사용량을 주파수 신호로 변환하는 전압대 주파수 변환수단과; 상기 전압대 주파수 변환수단에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 소비전력을 적산하는 중앙처리수단과; 상기 중앙처리수단에서 적산한 결과를 저장하는 저장수단과; 상기 중앙처리수단에서 적산한 결과를 출력하는 출력수단을 포함하는 단위세대용 전자식 전력량계를 제공한다.
또한, 상기 본 발명의 일실시예는 상기 중앙처리수단에서 적산한 소비전력에따라서 소정의 전력량마다 펄스를 출력하는 외부 카운트용 펄스출력수단을 포함한다.
상기 본 발명의 일실시예는 외부 원격검침 장치와의 통신을 지원하는 통신수단과, 상기 단위세대를 식별하기 위한 아이디를 설정하는 원격검침 아이디 설정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 전자식 적산전력계의 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 단위세대용 전자식 전력량계의 일실시예를 도시한 블록 구성도이고,
도 3은 도 1에 도시된 A/D 변환기의 변환특성을 도시한 그래프이고,
도 4는 도 2에 도시된 전압대 주파수 변환수단의 선형비례 변환특성을 도시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 전압신호 검출변환 수단 110 : 전류신호 검출변환 수단
120 : 연산수단 130 : 전압대 주파수 변환수단
140 : 중앙처리수단 150 : 저장수단
160 : 출력수단 170 : 통신수단
180 : 원격검침 아이디 설정수단 190 : 외부 카운트용 펄스출력수단
본 발명의 이들 목적과 특징 및 장점은 첨부 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 단위세대용 전자식 전력량계의 일실시예를 도시한 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전압에 비례하는 전압신호를 검출하여 소정 레벨의 전압신호로 변환하는 전압신호 검출변환 수단(100)과, 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전류에 비례하는 전류신호를 감지하여 전압신호로 변환하는 전류신호 검출변환 수단(110)과, 전압신호 검출변환 수단과 전류신호 검출변환 수단에서 출력되는 전압신호를 연산하여 전력사용량을 출력하는 연산수단(120)과, 연산수단에서 출력되는 전력사용량을 주파수 신호로 변환하는 전압대 주파수 변환수단(130)과, 전압대 주파수 변환수단에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 소비전력을 적산하는 중앙처리수단(140)과, 중앙처리수단에서 적산한 결과를 저장하는 저장수단(150)과, 중앙처리수단에서 적산한 결과를 출력하는 출력수단(160)과, 외부 원격검침 장치와의 통신을 지원하는 통신수단(170)과, 단위세대를 식별하기 위한 아이디를 설정하는 원격검침 아이디 설정수단(180)과, 중앙처리수단에서 적산한 소비전력에 따라서 소정의 전력량마다 펄스를 출력하는 외부 카운트용 펄스출력수단(190)을 포함한다.
이상과 같은 구성된 본 발명의 동작과정을 자세히 설명하면 다음과 같다.
전압신호 검출변환 수단(100)에서 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전압에 비례하는 전압신호를 검출한 다음 소정 레벨의 전압신호(ev)로 변환한다. 그리고, 전류신호 검출변환 수단(110)에서 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전류에 비례하는 전류신호를 감지하여 전압신호(iv)로 변환한다.
연산수단(120)은 전압신호 검출변환 수단(100)과 전류신호 검출변환 수단(110)에서 출력되는 전압신호를 입력받아 전력사용량(pv)을 연산한다. 전압대 주파수 변환수단(Voltage to Frequency converter; VF converter)(130)은 연산수단(120)에서 출력되는 전력사용량(pv)을 주파수 신호로 변환하며, 변환특성은 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 여기서, 연산수단(120)에서 출력되는 전력사용량(pv)은 전압신호이다.
도 4는 도 2에 도시된 전압대 주파수 변환수단의 선형비례 변환특성을 도시한 그래프이다. 도 4를 참조하면, 전압대 주파수 변환수단(130)이 연산수단(120)에서 출력된 전력사용량에 선형비례하는 주파수 신호를 출력하는 것을 보여주고 있다. 따라서, 종전의 A/D 변환과정에서 발생하는 양자화 오차가 전압대 주파수 변환수단에서는 발생하지 않기 때문에, 정확한 소비전력을 구할 수 있게 된다.
중앙처리수단(140)은 전압대 주파수 변환수단에서 출력되는 주파수 신호에따라서 소비전력을 적산하고, 적산한 결과를 저장수단(150)에 저장한다.
상기 저장수단(150)으로는 EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM)과 같이 정전시에도 적산된 소비전력 결과를 유지할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 출력수단(160)은 중앙처리수단(140)에서 적산한 소비전력을 디지털로 표시하기 위해서 LCD(Liquid Crystal Display; 액정 디스플레이)와 같은 디스플레이 수단을 사용하는 것이 바람직하다.
통신수단(170)은 단위세대에서 사용한 전력량을 통신을 통하여 원격검침을 할 수 있도록 지원한다. 그리고, 통신수단(170)은 통신포트를 구비하여 외부 원격검침 장치와 연결되어 있으며, 중앙처리수단(140)으로부터 제어를 받는다.
각각의 단위세대마다 전력량계를 설치하게 되므로 단위세대를 식별하기 위한 아이디(ID; identification)를 설정하는 원격검침 아이디 설정수단(180)을 구비하고 있으며, 상기 원격검침 아이디 설정수단(180)으로 입력한 데이터는 중앙처리수단(140)을 통하여 저장수단(150)에 저장된다.
그리고, 외부 카운트용 펄스출력수단(190)은 중앙처리수단(140)에서 적산한 소비전력에 따라서 소정의 전력량마다 펄스를 출력하여 기존의 유도형 원격검침용 전력량계에 대처할 수 있다.
예를 들면, 20KW의 전력량을 1KW 마다 한 번씩 펄스를 출력하도록 하면, 총 20번의 펄스를 출력하게 된다. 여기서, 펄스를 출력하는 기준 전력량은 구현하는 시스템에 따라서 운영자가 조정할 수 있다.
따라서, 다른 검침장치에서도 외부 카운트용 펄스출력수단(190)에서 출력되는 펄스를 카운트함으로써 사용 전력량을 쉽게 검침할 수 있게 된다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은, 전력량을 적산하는 과정중에 발생하는 양자화 오차를 제거하여 유도형 전력량계의 연속성을 유지하면서 전자식 전력량계의 장점을 이용할 수 있다.
그리고, 집적회로를 이용하므로써 전자식 전력량계의 크기를 소형화하고 구조를 단순화하였으며, 가격도 낮추게 되는 이점이 있다.
또한, 컴퓨터와의 인터페이스 및 전용선이나 전화라인 등 통신을 이용하여 외부 원격검침 장치로 원격검침이 가능하다.

Claims (4)

  1. 단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전압에 비례하는 전압신호를 검출하여 소정 레벨의 전압신호로 변환하는 전압신호 검출변환 수단과;
    단위세대 전력공급선에 인가되는 부하전류에 비례하는 전류신호를 감지하여 전압신호로 변환하는 전류신호 검출변환 수단과;
    상기 전압신호 검출변환 수단과 상기 전류신호 검출변환 수단에서 출력되는 전압신호를 연산하여 전력사용량을 출력하는 연산수단과;
    상기 연산수단에서 출력되는 전력사용량을 주파수 신호로 변환하는 전압대 주파수 변환수단과;
    상기 전압대 주파수 변환수단에서 출력되는 주파수 신호를 입력받아 소비전력을 적산하는 중앙처리수단과;
    상기 중앙처리수단에서 적산한 결과를 저장하는 저장수단과;
    상기 중앙처리수단에서 적산한 결과를 출력하는 출력수단을 포함하는 단위세대용 전자식 전력량계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중앙처리수단에서 적산한 소비전력에 따라서 소정의 전력량마다 펄스를 출력하는 외부 카운트용 펄스출력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단위세대용 전자식 전력량계.
  3. 제 2항에 있어서,
    외부 원격검침 장치와의 통신을 지원하는 통신수단과;
    상기 단위세대를 식별하기 위한 아이디를 설정하는 원격검침 아이디 설정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단위세대용 전자식 전력량계.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전압대 주파수 변환수단은
    상기 연산수단에서 전력사용량으로 변환된 전압신호를 선형비례하는 주파수 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 단위세대용 전자식 전력량계.
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