KR100882311B1 - On-site evaluation technique of current transformer comparator system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전류 변성기를 생산하는 중전기기 산업체가 보유하고 있는 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 측정하는 전류변성기 비교측정 장치의 현장 평가 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업체에서 활용되고 있는 전류변성기 비교 측정 장치가 올바로 작동이 되는지를 평가하기 위해 이동이 용이한 표준기를 이용하여 전류변성기 비교측정 장치를 구성하고 있는 산업체의 표준 전류변성기와 전류비교기 및 전류변성기용 부담을 각각 현장에서 직접 평가할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field evaluation method of a current transformer comparison measuring device for measuring the error and phase angle error of the current transformer owned by the heavy electric machine industry to produce a current transformer, more specifically the current used in the industry In order to evaluate the correct operation of the transformer comparator, the standard current transformer, current comparator, and current transformer burden of the industry constituting the current transformer comparator can be directly evaluated in the field by using a mobile standard. It is about how.
전류변성기, 중전기기, 비교측정 장치, 부담, 현장 Current transformer, heavy electric machine, comparative measuring device, burden, field
Description
도 1은 전류변성기 비교 측정 장치의 구성을 나타낸 도면,1 is a view showing the configuration of a current transformer comparison measurement device,
도 2는 1차전류 5000A 급 이동용 표준 전류변성기의 사진,2 is a photograph of a standard current transformer for primary current 5000A class movement,
도 3은 표준저항 부담의 사진,3 is a photograph of the standard resistance burden;
도 4는 표준저항 부담의 저항값에 따른 비오차의 변화를 나타낸 그래프,4 is a graph showing the variation of the error according to the resistance value of the standard resistance burden;
도 5는 표준저항 부담의 저항값에 따른 위상각 오차의 변화를 나타낸 그래프,5 is a graph showing a change in the phase angle error according to the resistance value of the standard resistance burden;
도 6은 광범위 비오차 표준 전류변성기의 사진,6 is a photograph of a wide range error standard current transformer,
도 7은 션트저항을 이용한 부담 측정장치의 구성을 나타낸 도면,7 is a view showing the configuration of a load measuring device using a shunt resistor;
도 8은 션트저항의 사진,8 is a photograph of a shunt resistor,
도 9는 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 비오차의 측정결과를 나타낸 그래프,9 is a graph showing the measurement result of the error of the current transformer according to the change of the shunt resistance value;
도 10은 션트저항값의 변화에 따른 전류변성기의 위상각 오차의 측정결과를 나타낸 그래프.10 is a graph showing the measurement result of the phase angle error of the current transformer according to the change of the shunt resistance value.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10: 표준 전류변성기 20: 피측정 전류변성기10: standard current transformer 20: current transformer to be measured
30: 전류비교기 40: 부담30: current comparator 40: burden
50: 션트저항50: shunt resistance
본 발명은 중전기기 산업체에 구비되어 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 측정하는 전류변성기 비교측정 장치의 현장 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a field evaluation method of a current transformer comparison measuring device provided in the heavy electric machine industry for measuring the error and phase angle error of the current transformer.
일반적으로 전류변성기(current transformer)를 생산하는 산업체에서는 전류변성기의 특성을 평가 또는 교정 시험하기 위하여 전류변성기 비교 측정장치(오차 측정장치)를 사용하여 피측정 전류변성기의 비오차(ratio error)와 위상각 오차(phase angle error)를 측정한다. 피측정 전류변성기는 오차의 등급에 따라 0.1급, 0.2급, 0.5급, 1급 및 3급의 총 5개 등급으로 나누고 있으며, 상기의 등급에 따라 허용되는 오차는 100 %의 정격전류에서 각각 ±0.1 %, ±0.2 %, ±0.5 %, ±1 % 및 ±3 % 이다.In general, an industry producing current transformers uses a current transformer comparison measuring device (error measuring device) to evaluate or calibrate the characteristics of the current transformer. Measure the phase angle error. The current transformer to be measured is divided into five classes, 0.1 class, 0.2 class, 0.5 class,
전류변성기 비교 측정장치는 앞서 언급한 범위까지 오차를 정확하게 측정할 수 있어야 한다. 한편 전류변성기 비교 측정장치는 작은 범위의 오차를 갖는 피측정 전류변성기의 오차는 비교적 정확하게 측정할 수 있는데 반해, 큰 범위의 오차를 갖는 피측정 전류변성기를 측정할 때 오차 측정 눈금이 약간 틀어져 있다면 정확한 측정이 어려워 보정을 요한다. 이를 위해서 전류변성기 비교 측정장치에서 측정된 작은 범위의 오차 측정값이 넓은 범위까지도 선형성을 그대로 유지하고 있는 가를 평가하는 것은 아주 중요하고, 이는 곧 측정장치 교정의 중요한 핵심기술이다.Current transformer comparator must be able to measure error accurately to the above-mentioned range. On the other hand, the current transformer comparator can measure the error of the current transformer with a small range of error relatively accurately.However, if the error measuring scale is slightly misaligned when measuring the current transformer with a large range of errors, Measurement is difficult and requires calibration. To this end, it is very important to evaluate whether the small-range error measurement value measured in the current transformer comparator maintains linearity even over a wide range, which is an important core technique of measuring device calibration.
그러나, 종래의 전류변성기 비교 측정장치는 크기가 크고, 무거워서 운반하기가 힘들뿐만 아니라, 제품의 품질관리 및 교정시험용으로 빈번히 사용되기 때문에 이 장치를 교정시험기관으로 운반하여 성능을 평가(교정)받기는 거의 불가능하다.However, the conventional current transformer comparator is not only difficult to transport because of its large size and heavy weight, but also frequently used for quality control and calibration test of the product. Is almost impossible.
이러한 이유에서 산업체의 전류변성기 비교 측정시스템의 평가를 위해서는 이동이 용이한 현장용 표준기를 개발하여 이를 산업체에 가져가서 현장에서 직접 전류변성기 비교 측정장치를 구성하고 있는 산업체의 표준 전류변성기와 전류비교기 및 전류변성기용 부담을 각각 평가하는 방법이 절실히 요구된다.For this reason, in order to evaluate the current transformer comparison measuring system of the industry, the standard current transformer, current comparator and current of the industry, which has developed an easy-to-move field standard and brought it to the industry and constitutes the current transformer comparison measuring device directly in the field There is an urgent need for a method for evaluating the burden on transformers.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 국내 산업체에서 사용되는 전류변성기 비교측정 장치를 현장조건에 적합하게 교정하여 품질관리효율을 향상시키도록 현장에서 직접 평가할 수 있는 방법인 전류변성기 비교측정 장치의 현장 평가 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to directly calibrate the current transformer comparative measurement device used in the domestic industry to the field conditions to improve the quality control efficiency directly in the field The present invention provides a method for on-site evaluation of a current transformer comparative measurement device that can be evaluated.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 1차측에 동일한 전류를 공급받는 표준 전류변성기와 피측정 전류변성기와, 상기 표준 전류변성기와 피측정 전류변성기의 2차측에 연결된 전류비교기와, 상기 피측정 전류변성기의 2차측에 전류비교기와 직렬로 연결된 부담을 포함하여 구성된 전류변성기 비교 측정장치의 현장 평가 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산업체에서 활용되고 있는 전류변성기 비교 측정 장치가 올바로 작동이 되는지를 평가하기 위해 이동이 용이한 표준기를 이용하여 전류변성기 비교측정 장치를 구성하고 있는 산업체의 표준 전류변성기와 전류비교기 및 전류변성기용 부담을 각각 현장에서 직접 평가할 수 있는 방법에 의해 달성되며, 본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. An object of the present invention as described above, a standard current transformer and a current transformer to be supplied with the same current on the primary side, a current comparator connected to the secondary side of the standard current transformer and the current transformer to be measured, the current transformer The on-site evaluation method of the current transformer comparison measuring device including the burden connected in series with the current comparator on the secondary side of the present invention. More specifically, it is to evaluate whether the current transformer comparison measuring device used in the industry works properly. The standard current transformer, the current comparator, and the current transformer burden of the industry constituting the current transformer comparator using the easy moving standard for the purpose are achieved by a method that can directly evaluate the burden on the site, respectively. And advantages will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. .
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are defined in the technical spirit of the present invention on the basis of the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It must be interpreted to mean meanings and concepts.
이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하되, 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 하며, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are possible even if displayed on different drawings It should be noted that the same reference numerals are used. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
국내 산업체에서 보유하고 있는 전류변성기 비교 측정 장치는 도 1과 같이 표준 전류변성기(standard current transformer)(10)와 피측정 전류변성기(current transformer under test)(20)의 1차측(10a,20a)에 동일한 대전류를 직렬로 공급하고, 상기 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)의 2차측(10b,20b)의 전류를 전류비교기(current comparator)(30)를 이용하여 비교한다. 이 방법은 피측정 전류변성기(20)와 비교하여 비오차와 위상각 오차를 무시할 수 있는 표준 전류변성기(10)를 기준으로 피측정 전류변성기(20)의 비오차와 위상각 오차를 측정한다. KS C 1706에 의해 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b) 단자에 직렬로 부담(40)을 연결하여 측정하도록 되어 있다.The current transformer comparison measurement device possessed by the domestic industry is provided on the
따라서, 이하에서는 1차측(10a,20a)에 동일한 전류를 공급받는 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)와, 상기 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)의 2차측(10b,20b)에 연결된 전류비교기(30)와, 상기 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b)에 전류비교기(30)와 직렬로 연결된 부담(40)을 포함하여 구성된 전류변성기 비교 측정장치 중 산업체의 표준 전류변성기(10)를 현장에서 평가하는 방법을 개시한다.Therefore, hereinafter, two of the standard
우선, 본 발명은 산업체의 표준 전류변성기(10)를 현장에서 평가하기 위해 1차측 전류의 범위가 5 A ~ 5000 A이고, 2차측 전류는 5 A이며, 정확도 등급은 0.02급이고, 정격부담은 15 VA인 이동용 표준 전류변성기를 구비한다.First, in order to evaluate the industry standard
또한, 상기 이동용 표준 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차를 산업체에 가져가기 전 외부에서 미리 정밀하게 측정하는 단계를 실시하고, 상기 이동용 표준 전류변성기를 산업체로 운반하여 산업체의 전류변성기 비교 측정장치의 피측정 전류변성기(20)의 위치에 연결하여 비오차 및 위상각 오차를 측정하는 단계를 실시한다.In addition, the step of accurately measuring the error and phase angle error of the mobile standard current transformer in advance before taking the industry, and carrying the mobile standard current transformer to the industry of the current transformer of the current transformer comparison measuring apparatus The non-error and phase angle error are measured by connecting to the position of the
그리고 산업체의 표준 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차는 아래에 개시한 <수학식 1,2>로 산출하고 이를 근거로 계산하는 단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the error and phase angle error of the standard current transformer of the industry is calculated by <
여기서, : 외부에서 측정한 이동용 표준 전류변성기의 비오차,here, : Non-error of mobile standard current transformer measured externally,
: 외부에서 측정한 이동용 표준 전류변성기의 위상각 오차, : Phase angle error of external current transformer
: 산업체의 전류비교기에서 측정한 이동용 표준 전류변성기의 비오차, Is the error of the moving standard current transformer measured by the current comparator of the industry,
: 산업체의 전류비교기에서 측정한 이동용 표준 전류변성기의 위상각 오차, : Phase angle error of mobile standard current transformer measured by current comparator in industry,
: 산업체의 표준 전류변성기의 비오차, : The error of the standard current transformer of the industry,
: 산업체의 표준 전류변성기의 위상각 오차이며, 상기 와 는 <수학식1,2>를 근거로 외부에서 미리 측정된 이동용 표준 전류변성기의 비오차와 위상각 오차값에서 상기 산업체의 전류비교기에서 측정된 와 를 각각 빼면 얻어진다. : Phase angle error of standard current transformer of industry, Wow Is measured by the current comparator of the industry in terms of the error and phase angle error of the mobile standard current transformer previously measured externally based on Equation (1,2) Wow It is obtained by subtracting each.
상기에서 외부란 이동용 표준 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 미리 측정할 수 있는 곳으로 "한국표준과학연구원"일 수 있다.In the above, the external means where the error and phase angle error of the mobile standard current transformer can be measured in advance, and may be "Korea Research Institute of Standards and Science".
이와 같은 방법은 상기 전류변성기 비교 측정장치 중 표준 전류변성기(10)를 현장에서 평가할 수 있는 방법이며 이를 보다 구체적으로 설명하면, 이동용 표준 전류변성기를 도 1의 피측정 전류변성기(20)에 연결하고, 전류비교기(30)를 이용하여 산업체의 표준 전류변성기(10)와 비교함으로써 이동용 표준 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차를 측정한다. 이동용 표준 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차는 산업체의 전류비교기(30)에서 측정된 비오차 및 위상각 오차 측정값에 산업체 표준 전류변성기(10)의 비오차 및 위상각 오차의 값을 각각 더함으로써 얻어진다. 따라서 이는 상기 <수학식 1,2>와 같이 나타낼 수 있게 된다.This method is a method for evaluating the standard
여기서, 산업체 현장에서 이동용 표준 전류변성기를 측정하기 전에 이동용 표준 전류변성기의 비오차와 위상각 오차는 별도로 정확히 평가하여 그 값을 알고 있어야 한다. 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>에서 산업체의 표준 전류변성기(10)의 비오차()와 위상각 오차()는 각각 미리 외부에서 측정된 이동용 표준 전류변성기의 비오차()와 위상각 오차()값에서 산업체의 전류비교기(30)에서 측정된 비오차()와 위상각 오차()를 빼면 얻어지며, 상기 전류변성기 비교 측정장치의 부담(40)은 이동용 표준 전류변성기의 비오차 및 위상각 오차를 미리 측정하는 단계에서 사용되는 부담과 동일한 것이어야 한다.Here, before measuring the mobile standard current transformer in the industrial field, the error and phase angle error of the mobile standard current transformer should be accurately evaluated separately to know the value. In <
한편, 아래의 표는 이동용 표준 전류변성기를 이용한 산업체의 표준 전류변성기의 비오차와 위상각 오차의 평가결과의 예를 나타내었다.On the other hand, the table below shows an example of the evaluation results of the error and phase angle error of the standard current transformer of the industry using a mobile standard current transformer.
<표 1a>의 단위는 %이며, 이동용 전류변성기를 이용한 산업체 표준 전류변성기(10)의 비오차를 평가한 것이고, <표 1b>의 단위는 min이며, 이동용 전류변성기를 이용한 산업체 표준 전류변성기(10)의 위상각 오차를 평가한 것이다.The unit of <Table 1a> is% and the error of the industrial standard
이하에서는 1차측(10a,20a)에 동일한 전류를 공급받는 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)와, 상기 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)의 2차측(10b,20b)에 연결된 전류비교기(30)와, 상기 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b)에 전류비교기(30)와 직렬로 연결된 부담(40)을 포함하여 구성된 전류변성기 비교 측정장치 중 전류비교기(30)의 비오차 및 위상각 오차 직선성을 현장에서 평가하는 방법을 개시한다.Hereinafter, the standard
표준저항부담을 이용한 전류비교기(30)의 비오차 및 위상각 오차의 직선성 평가를 위하여 도 1의 부담(40)으로, 리액턴스 성분이 저항성분과 비교하여 10-5 이하로 무시할 수 있는, 즉 인 표준저항을 사용하면 외부 부담(40) 가 있을 때의 전류변성기의 비오차()와 위상각 오차()는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.The ratio error and phase load 40 of Figure 1 to the linearity evaluation of each error of
상기 <수학식 3> 및 <수학식 4>에서 전류변성기의 2차 전류를 일정하게 유지하고 외부부담 만을 변화시킬 때 는 상수이다. 여기서, <수학식 3>과 <수학식 4>의 각 인자들은 다음과 같다.In <Equation 3> and <
: 전류변성기의 2차 누설 임피던스(secondary leakage impedance), : Secondary leakage impedance of current transformer,
: 컨덕턴스(conductance), : Conductance,
: 서셉턴스(susceptance), : Susceptance,
: 외부부담의 임피던스. : Impedance of external burden.
<수학식 3>의 부담이 있을 때의 비오차()와 <수학식 4>의 부담이 있을 때의 위상각 오차()는 부담의 저항값에 선형적으로 비례()한다.When there is a burden of <Equation 3> ) And phase angle error when the burden of
따라서, 의 값을 변화시켜 가면서 얻은 비오차()와 위상각 오차()를 의 함수로 피팅하여 국내의 산업체에서 보유하고 있는 전류비교기(30)의 비오차와 위상각 오차의 직선성을 평가할 수 있다.therefore, The error obtained by changing the value of ( ) And phase angle error ( ) The linearity of the error and phase angle error of the
한편, 본 발명에서는 국내의 산업체에서 보유하고 있는 전류비교기(30)의 비오차와 위상각 오차 눈금의 직선성을 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b)에 연결하는 표준저항부담()을 변화하여 평가하였다. 여기서, 비오차와 위상각 오차의 직선성은 각각 <수학식 3>과 <수학식 4>를 이용하여 평가하였다.On the other hand, in the present invention, the standard resistance burden (connecting the linearity of the error and phase angle error scale of the
사용한 표준저항부담은 영국 Tinsley 사의 제품으로서 정격저항이 각각 0.1 Ω, 0.2 Ω, 0.4 Ω, 0.6 Ω, 1 Ω, 2 Ω, 4 Ω, 10 Ω이고, 정격전력은 모두 10 W 이다. 도 3은 표준저항부담의 사진이다. 여기서 사용한 피측정 전류변성기(20)는 Yokogawa사의 모델 2242를 사용하였고, 정격전류는 1차측 전류가 100 A이고, 2차측 전류가 5 A로서, 2차 전류를 1 A로 유지하면서 측정하였다. 표준저항부담 중에서 저항값이 제일 큰 10 Ω의 경우, 정격전력이 10 W 이고 이에 해당하는 1 A의 전류를 공급하면서 측정하였다. 10 Ω 이하의 다른 표준저항에서도 10 Ω 표준저항과 동일한 전류에서 측정하기 위하여 1 A로 측정하였다.The standard resistance loads used are from Tinsley, UK, and are rated at 0.1 Ω, 0.2 Ω, 0.4 Ω, 0.6 Ω, 1 Ω, 2 Ω, 4 Ω and 10 Ω, respectively, and the rated power is 10 W. 3 is a photograph of the standard resistance burden. The
국내 2개 회사에서 보유하고 있는 전류변성기 비교측정 장치의 현장평가시 표준저항 부담값을 변화시켜가면서 측정한 피측정 전류변성기(20)의 비오차에 대한 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4에서 표준저항부담 0.01 Ω ~ 10 Ω 범위에서 측정된 비오차의 범위는 -0.686 % ~ +0.01 %이고, 도 4의 두 실선은 <수학식 3>을 이용하여 최소제곱법으로 분석한 결과이다. A사의 경우 부담저항이 0.01 Ω ~ 2 Ω까지는 직선성이 잘 유지되다가 4 Ω에서 윗방향으로 +0.014 % 벗어나기 시작하여, 10 Ω에서 윗방향으로 +0.052 % 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. B 사의 경우 A 사와 유사하게 부담저항이 0.01 Ω ~ 2 Ω까지는 직선성이 잘 유지되다가 10 Ω에서 윗방향으로 +0.035 % 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. 두 회사의 경우 비오차가 작은 범위에서는 직선성이 잘 유지되다가, 비오차가 커지면서 직선성이 점점 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. A 사와 B 사의 경우 전류비교기(30)에서 측정된 비오차를 상기의 벗어난 크기만큼 아랫방향으로(도 4의 화살표 방향) 보정해야 하고 보정값을 도 4의 괄호안에 나타내었다.4 shows the results of the error of the measured
국내 2개 회사에서 보유하고 있는 전류변성기 비교 측정 장치에서 표준저항으로 구성된 부담값을 변화시켜가면서 측정한 피측정 전류변성기(20)의 위상각 오차에 대한 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 표준저항부담 0.01 Ω ~ 10 Ω범위 에서 측정된 위상각 오차의 범위는 0.00023rad ~ 0.00631rad이고, 도 5의 두 실선은 <수학식 4>를 이용하여 최소제곱법으로 분석한 결과이다. A사의 경우 부담저항이 0.01 Ω ~ 1 Ω까지는 직선성이 잘 유지되다가 2 Ω에서 아래방향으로 +0.00015 rad 벗어나기 시작하여, 4 Ω에서 아래방향으로 +0.00062 rad 벗어나고 10 Ω에서 아래방향으로 0.00295 rad 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. B 사의 경우 A 사와 유사하게 부담저항이 0.01 Ω ~ 1 Ω까지는 직선성이 잘 유지되다가 2 Ω에서 아래방향으로 +0.00014 rad 벗어나기 시작하여, 10 Ω에서 아래방향으로 0.00234 rad 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. 두 회사의 경우 위상각 오차가 작은 범위에서는 직선성이 잘 유지되다가, 위상각 오차가 커지면서 직선성이 점점 크게 벗어난다는 것을 알 수 있다. A 사와 B 사의 경우 전류비교기(30)에서 측정된 위상각 오차를 상기의 벗어난 크기만큼 윗방향으로(도 5의 화살표 방향) 보정해야 하고 보정값을 도 5의 괄호안에 나타내었다.The results of the phase angle error of the measured
이하에서는 1차측(10a,20a)에 동일한 전류를 공급받는 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)와, 상기 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)의 2차측(10b,20b)에 연결된 전류비교기(30)와, 상기 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b)에 전류비교기(30)와 직렬로 연결된 부담(40)을 포함하여 구성된 전류변성기 비교 측정장치 중 전류비교기(30)의 비오차 직선성을 현장에서 평가하는 방법을 개시한다.Hereinafter, the standard
상기 전류비교기(30) 비오차의 직선성을 평가하기 위하여 전류변성기의 권선수에 의한 비오차의 이론적인 계산값을 정확히 알고 있는 넓은 범위의 비오차를 갖는 전류변성기(wide ratio error CT, WRE CT)를 제작하여 이를 이용하였다. 권선수 에 의한 전류변성기의 비오차()는 다음과 같다.In order to evaluate the linearity of the
<수학식 5>에서 은 정격 변환비이고, 과 는 각각 1차권선수와 2차권선수이다. 1차권선수는 고정하고 2차권선수를 조정하여 권선수에 의한 비오차가 -10 % ~ +10 %의 값을 가지도록 설계 제작하였다. 상기 WRE CT의 실물사진은 도 6에 나타내었고, 제작사양은 <표2>에 나타내었다.In <Equation 5> Is the rated conversion ratio, and Are the first and second players, respectively. The first wheel is fixed and the second wheel is adjusted so that the error due to the number of turns has a value of -10% to + 10%. The real picture of the WRE CT is shown in Figure 6, the production specifications are shown in Table 2.
<표2>의 사양에 따라 제작된 WRE CT를 도 1의 피측정 전류변성기(20)로 사용하여 -10 % ~ +10 % 범위의 전류비교기(30)의 비오차 직선성을 평가하였다. 산업체 전류비교기 비오차 직선성 평가의 예를 <표3>에 나타내었다. <표3>에서 1차전류가 100 A 및 1kA인 WRE CT의 0 ~ ±10 %의 명목 비오차에서 권선수에 의한 비오차는 <수학식 5>를 이용하여 계산하면 +11.1111 %, +3.0928 %, +1.0101 %, 0.00000 %, -0.9901 %, -2.9126 %, -9.0909 %가 되며, 이들 계산된 권선비에 의한 비오차 이론값과 산업체에서 측정한 비오차 측정값을 각각 <표3>의 세번째와 네번째 열에 나타내었다. <표3>의 마지막 열에는 이론값과 측정값의 차이 즉 산업체의 전류비교기(30)가 보정해 주어야 할 값을 나타내었다.The WRE CT fabricated according to the specifications of Table 2 was used as the
<표3>에서 보는 바와 같이 1차전류가 100 A 및 1 kA인 WRE CT의 경우는 명목 비오차 0 %와 +1 %에서는 각각 보정값이 0 %와 0.0009 %로 무시할 수 있을 정도로 작아 보정할 필요가 없으나, 나머지 명목 비오차의 경우는 권선비에 의한 비오차의 이론값과 측정값의 차이인 약 0.02 % ~ 2 %를 보정해야 한다는 것을 알 수 있다.As shown in Table 3, for WRE CTs with primary currents of 100 A and 1 kA, the correction values are negligible to 0% and 0.0009% at nominal errors of 0% and +1%, respectively. Although it is not necessary, it can be seen that the remaining nominal errors should be corrected by about 0.02% to 2%, which is the difference between the theoretical and measured values of the error due to the turns ratio.
이하에서는 1차측(10a,20a)에 동일한 전류를 공급받는 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)와, 상기 표준 전류변성기(10)와 피측정 전류변성기(20)의 2차측(10b,20b)에 연결된 전류비교기(30)와, 상기 피측정 전류변성기(20)의 2차측(20b)에 전류비교기(30)와 직렬로 연결된 부담(40)을 포함하여 구성된 전류변성기 비교 측정장치 중 부담(40)을 현장에서 평가하는 방법을 개시한다.Hereinafter, the standard
션트저항을 이용한 전류변성기용 부담측정 장치의 구성도를 도 7에 나타내었다. 도 7에서와 같이 부담(40)측정을 위해서 션트저항(Tinsley 사)(50)이 피측정 전류변성기(20) 2차측(20b)에 병렬로 연결되어 있다.7 is a block diagram of a burden measuring device for a current transformer using a shunt resistor. As shown in FIG. 7, a shunt resistor (Tinsley) 50 is connected in parallel to the
션트정밀 표준저항 는 저항의 직류-교류의 차이가 10-5 이하로 무시할 수 있는 저항을 사용하면 이다. 따라서, 션트저항이 있을때의 비오차()와 위상각 오차()는 다음과 같이 쓸 수 있다.Shunt Precision Standard Resistance If the resistance of the DC-AC difference of the resistance is less than 10 -5 to be. Therefore, when the shunt resistor is present, ) And phase angle error ( ) Can be written as
<수학식 6>에서 션트저항이 있을때와 없을때의 비오차의 차이()와 <수학식 7>에서 션트저항이 있을때와 없을때의 위상각 오차의 차이()는 모두 션트 저항값의 역수()에 비례한다. 따라서 <수학식 6>에 의해 션트저항 값을 변화시키면서 측정한 값을 ()의 1차 함수로 피팅하면 직선의 기울기가 부담의 저항성분 가 된다. 엄밀히 말하자면 여기서 구한 는 부담에 연결되어 있는 측정케이블의 선저항(r)이 포함되어 있는 값, 즉 이다. 이와 유사하게 <수학식 7>에 의해 ()의 값을 변화시키면서 측정한 값을 ()의 1차 함수로 피팅하면 직선의 기울기가 부담의 리액턴스 성분 가 된다. 여기서 구한 는 부담에 연결되어 있는 측정케이블의 리액턴스 성분()이 포함되어 있는 값, 즉 이다. 따라서 순수한 부담의 저항성분()과 리액턴스 성분( )을 구하기 위해서는 측정케이블의 저항성분(r)과 리액턴스 성분()을 구하여 빼주어야 한다.Difference in Rain Error with and Without Shunt Resistance in Equation 6 ) And the difference between the phase angle error with and without shunt resistance (Equation 7) ) Is the inverse of the shunt resistance Is proportional to). Therefore, by measuring the shunt resistance value according to Equation (6) Value ( When fitting with the linear function of Becomes Strictly speaking, from here Is the value that contains the wire resistance (r) of the measuring cable connected to the load, ie to be. Similarly, by <Equation 7> Measured while changing the value of) Value ( If you fit with the linear function of Becomes From here Is the reactance component of the measuring cable ), That is, to be. Thus, the pure burden of resistance ) And reactance component ( ), The resistance component (r) and reactance component ( ) And get it out.
이렇게 얻어진 부담의 와 값으로부터 부담값(apparent power)과 역률(power factor)은 아래의 관계에 의해 얻어진다.Of the burden thus obtained Wow From the values, the parent power and power factor are obtained by the following relationship.
전류변성기의 2차측 전류 는 5 A에서 부담을 측정하였으므로 <수학식 8>에서 5 A를 대입하였다.Secondary side current of current transformer Since the burden was measured at 5 A, 5 A was substituted in
션트 저항값이 200 Ω에서 8 kΩ 사이의 범위에서 션트저항을 변화시키면서 피측정 전류변성기의 비오차와 위상각 오차를 측정한다. 여기서 사용한 션트저항 5개의 실물사진은 도 8에 나타내었다. 피측정 전류변성기는 일본 Yokogawa사의 모델 2261을 사용하였고, 1차측 전류가 100 A이고, 2차측 전류는 5 A로 유지하면서 측정하였다. 전류변성기용 부담값 10 VA, 역률 0.8, 60 Hz, 2차전류 5 A에서의 비오차의 측정결과의 예를 도 9에 나타내었다. 도 9에서 y-축은 션트저항이 있을때와 없을때의 비오차의 차이()를 나타내고, -축은 션트 저항값의 역수()를 나타낸다. 도 9에서 직선은 <수학식 6>에 따라 피팅한 결과를 나타내었는데 직선의 기울기는 0.4162 Ω이고 괄호안은 피팅오차를 나타낸다. 이 값은 전 류변성기용 부담의 저항성분에 부담에 연결되는 측정케이블의 저항성분을 더한값, 즉 임을 가리킨다.Measure the error and phase angle error of the current transformer under measurement with varying shunt resistance in the range of 200 Ω to 8 kΩ. The actual photograph of five shunt resistors used here is shown in FIG. 8. The current transformer to be measured was model 2261 manufactured by Yokogawa, Japan, and was measured while maintaining the primary current at 100 A and the secondary current at 5 A. 9 shows an example of the measurement result of the error at the load value for the
케이블의 선저항이 포함되지 않는 순수한 부담의 저항성분을 구하기 위하여 도 7에서 부담을 제거하고 측정케이블을 단락시켜 앞과 동일하게 션트저항을 바꾸어가면서 비오차의 변화를 측정하여 도 9와 같이 피팅하여 케이블의 선저항을 측정하였다. 피팅 결과 케이블의 선저항 r = 0.0396 Ω이었다. 따라서 10 VA/PF=0.8 순수한 부담의 저항성분 = 0.3766 Ω이다.In order to obtain the resistance component of the pure burden not including the wire resistance of the cable, remove the burden from FIG. 7 and short-circuit the measurement cable. The wire resistance of the cable was measured. As a result of the fitting, the wire resistance r = 0.0396 Ω of the cable. Thus 10 VA / PF = 0.8 pure burden of resistance = 0.3766 Ω.
앞과 유사하게 션트 저항값이 200 Ω에서 8 kΩ 사이의 범위에서 션트저항을 변화시키면서 피측정 전류변성기의 위상각 오차를 측정한다. 전류변성기용 부담값 10 VA, 역률 0.8, 60 Hz, 2차전류 5 A에서의 위상각 오차의 측정결과의 예를 각각 도 10에 나타내었다. 도 10에서 y-축은 션트저항이 있을때와 없을때의 위상각 오차의 차이()를 나타내고 -축은 션트 저항값의 역수()를 나타낸다. 도 10에서 직선은 <수학식 7>에 따라 피팅한 결과를 나타내었는데 직선의 기울기는 0.252 Ω이고, 괄호안은 오차를 나타낸다. 직선의 기울기 0.252 Ω은 전류변성기용 부담의 리액턴스 성분과 부담에 연결되는 측정 케이블의 리액턴스 성분을 더한값, 즉 를 가리킨다.Similarly, the phase angle error of the current transformer is measured while varying the shunt resistance in the range of 200 Ω to 8 kΩ. Examples of the measurement results of the phase angle error at the load value for the
케이블의 리액턴스 성분이 포함되지 않는 순수한 부담의 리액턴스 성분을 구 하기 위하여 도 7에서 부담을 제거하고 측정케이블을 단락시켜 앞과 동일하게 션트저항을 바꾸어가면서 위상각 오차의 변화를 측정함으로써 도 10과 같이 피팅하여 케이블의 리액턴스 성분을 얻었다. 피팅 결과 케이블의 리액턴스 성분은 =0.004 Ω 이었다. 따라서, 10VA/P=0.8 순수한 부담의 리액턴스 성분은 도 10에서 구한값 0.252 Ω에서 =0.004 Ω를 빼어 =0.248 Ω을 얻었다.To obtain the purely charged reactance component that does not include the reactance component of the cable, remove the burden from FIG. 7 and short-circuit the measurement cable to measure the change in the phase angle error while changing the shunt resistance in the same manner as before. By fitting, the reactance component of the cable was obtained. As a result of the fitting, the reactance component of the cable = 0.004 Ω. Therefore, the reactance component of 10VA / P = 0.8 pure burden is obtained at 0.252? Subtract = 0.004 Ω = 0.248 Ω.
정밀션트저항을 이용하여 구한 부담의 저항성분 와 리액턴스 성분 로부터 전류변성기용 부담값과 역률은 각각 <수학식 8>과 <수학식 9>에 의해 구할 수 있다. 한편 2.5 VA/0.8 ~ 40 VA/0.8의 범위의 부담에서도 앞의 방법과 동일하게 부담의 저항성분 와 리액턴스 성분 를 구하였으며, <수학식 8>과 <수학식 9>에 의해 부담값과 역률을 구하여 <표4>에 정리하였다.Burden-resistance component obtained using precision shunt resistor And reactance components The burden value and power factor for the current transformer can be obtained from Equations (8) and (9), respectively. On the other hand, the burden of resistance in the range of 2.5 VA / 0.8 to 40 VA / 0.8 is the same as the previous method. And reactance components The equations for
전술한 바와 같은 본 발명은 이동용 표준 전류변성기를 이용하여 전류변성기 비교측정 장치를 구성하고 있는 산업체의 표준 전류변성기를 절대 평가할 수 있고, 저항의 직류-교류 차이가 거의 없는 정밀저항 부담을 이용하여 비교적 좁은 범위(약 ±1 %)의 전류비교기의 비오차와 위상각 오차의 직선성을 동시에 평가할 수 있고, 권선수에 의한 비오차값을 알고 있는 광범위 비오차 표준 전류변성기를 이용하여 넓은 범위(약 ±10 %)의 전류비교기의 비오차 직선성을 평가할 수 있다. 또한, 정밀션트저항을 이용하여 전류변성기용 부담을 현장 평가할 수 있는데 이는 전류비교기에 연결되어 있는 케이블의 임피던스의 값과 전류비교기의 입력 임피던스를 효과적으로 측정할 수 있어 전류변성기용 부담을 더욱 정밀 평가할 수 있다.The present invention as described above can evaluate the standard current transformer of the industry constituting the current transformer comparator using the mobile standard current transformer, and the relative resistance by using a precision resistance with almost no DC-AC difference in resistance. It is possible to evaluate the linearity of the error and phase angle error of the current comparator in a narrow range (approximately ± 1%) at the same time, and use the wide range error standard current transformer that knows the error value by the number of turns. The error linearity of the current comparator of ± 10%) can be evaluated. In addition, the precision shunt resistor can be used for on-site evaluation of the burden for the current transformer, which can effectively measure the value of the impedance of the cable connected to the current comparator and the input impedance of the current comparator, so that the burden for the current transformer can be more accurately evaluated. have.
이상 본 발명이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described in connection with a preferred embodiment, those of ordinary skill in the art will be able to easily make various changes and modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the true scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are included in the present invention. Should be interpreted as.
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Kon et al. | Expansion of the measurement range of AC shunt resistor standard |
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