KR101040589B1 - 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법 - Google Patents

전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 디지털 전력량계의 온도변화에 따라 발생하는 내부 소자들의 작동오차에 대하여 계측된 전력량값의 오차를 보정하되, 각각의 소자가 아닌 기기 전체에 대해 보정하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 있어서,
(a) 다수의 전력량계에서 입력 전류에 대한 계량값(Po)의 오차(E)를 구하고, 다수의 전력량계가 갖는 오차(E)의 평균값인 오차 데이터(E1)를 확보하는 단계; (b) 상기 오차 데이터(E1)를 실제온도에 대해 일정 간격으로 구한 다음 최소자승법으로 피팅하여, 온도를 변수로 하는 피팅오차함수(y=ax2+bx+c)를 구하는 단계; (c) 상기 피팅오차함수를 각 입력 전류(i)마다 구하여 그 계수(a(i), b(i), c(i))를 전력량계에 입력하는 단계; (d) 전력량계가 읽는 온도와 실제온도와의 차에 따른 온도보정계수를 구하는 단계; (e) 상기 온도보정계수를 이용하여 전력량계의 출력 전력량값이 계측시의 실제온도에서 갖는 피팅오차(Efit)를 구하는 단계; (f) 상기 출력 전력량값을 계량값(Po)이라고 하고 Pfit ≒ Po/(1-Efit)를 이용하여, 출력 전력량값의 오차를 보정한 예측입력값(Pfit)을 구하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것 을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 제공한다.
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Description

전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법{A method for temperature compensation of digital power meter}
본 발명은 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자식 디지털 전력량계의 온도변화에 따라 발생하는 내부 소자들의 작동오차에 대하여 계측된 전력량값의 오차를 보정하되, 각각의 소자가 아닌 기기 전체에 대해 보정하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 관한 것이다.
일반적으로 산업계에서 널리 쓰이고 있는 전자식 디지털 전력량계(이하, 전력량계로도 표기함)는 다양한 전기전자 소자들로 구성되어 전압 및 전류의 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고 디지털 데이터를 이용하여 전력을 계산하고 시간 흐름에 따른 전력 변화를 누적하여 전력량을 계량한다.
전압 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 과정은 저항을 이용한 분압회로를 이용하여 수십, 수백 볼트 전압을 디지털 변환이 가능한 수 볼트 전압으 로 강압하고, 전류 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 과정은 변류기(Current Transformer)를 이용하여 높은 전류를 낮은 전류로 변류하고, 저항을 이용하여 전압으로 변환하고, 이 신호를 아날로그/디지털 컨버터로 디지털 변환한다.
이러한 동작을 위한 내부소자들은 각 구동조건에 따른 에러 조건을 갖고 있으며, 그 중 온도에 대해서도 에러가 발생하게 된다. 이들 각각의 내부소자가 갖는 온도의존성에 의해 전력량계가 계측하는 전력량도 이들 소자의 오차의 합에 해당하는 온도의존성을 갖게 되고 그에 따른 오차가 발생하게 된다.
이에 따라, 상기와 같은 디지털 변환 과정에서 온도가 높아지거나 낮아지는 경우 저항의 특성이 바뀌고, 아날로그/디지털 컨버터도 온도에 따른 변화 특성을 가지므로 데이터 변환 특성이 다르게 나타난다.
이러한 데이터 변환 특성의 변화는 전자식 디지털 전력량계의 재료, 물리적 특성에 기인하는 것으로 쉽게 극복되는 문제가 아니므로, 데이터 변환 특성의 변화를 예측하여 현재 계량값을 보정해야 한다.
즉, 전력량계는 계측오차가 일정 범위를 벗어나면 계량값의 정확도가 극감되어 계측장치로서의 가치가 소실될 수 있으므로 오차의 원인을 찾아내어 이를 보정하는 것이 요구된다.
전력량계의 오차를 보정하는 기존 방법으로는 CPU 내부의 A/D 컨버터(converter)와 같은 소자의 온도에 대한 오차를 보정하는 방법이 제시된 바 있으며, 전력량계의 전체 소자의 온도의존성에 대한 오차를 보정하는 방법은 제시된 바가 없다.
그러나, 일반적인 전자식 디지털 전력량계는 CPU 내부의 소자보다는 변류기 등 부가소자에 의해 발생하는 오차가 크므로 전체 오차 중 부가소자들의 오차가 큰 비중을 차지한다. 특히 전류계측에 사용되는 변류기는 온도에 의해 민감하게 반응하므로 온도변화에 따른 오차가 커지는 원인이 된다.
전력량계 전체의 오차가 아닌 일부 소자의 오차만 보정하는 경우 완전한 오차 보정이 수행되지 않으므로 원하는 정확도를 얻지 못하는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 전자식 디지털 전력량계의 오차를 일정 범위 내로 최소화하기 위하여, 사전에 해당 전력량계의 입력값과 계량값 간에 오차를 피팅한 2차 근사함수(피팅오차곡선)의 계수를 저장하고, 이를 이용하여 실제 계측한 전력량값을 보정함으로써 계기 내 CPU 소자만이 아니라 변류기 등 모든 부가소자들의 온도 오차를 보정하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 있어서,
(a) 다수의 전력량계에서 입력 전류에 대한 계량값(Po)의 오차(E)를 구하고, 다수의 전력량계가 갖는 오차(E)의 평균값인 오차 데이터(E1)를 확보하는 단계; (b) 상기 오차 데이터(E1)를 실제온도에 대해 일정 간격으로 구한 다음 최소자승법으로 피팅하여, 온도를 변수로 하는 피팅오차함수(y=ax2+bx+c)를 구하는 단계; (c) 상기 피팅오차함수를 각 입력 전류(i)마다 구하여 그 계수(a(i), b(i), c(i))를 전력량계에 입력하는 단계; (d) 전력량계가 읽는 온도와 실제온도와의 차에 따른 온도보정계수를 구하는 단계; (e) 상기 온도보정계수를 이용하여 전력량계의 출력 전력량값이 계측시의 실제온도에서 갖는 피팅오차(Efit)를 구하는 단계; (f) 상기 출력 전력량값을 계량값(Po)이라고 하고 Pfit ≒ Po/(1-Efit)를 이용하여, 출력 전력량값의 오차를 보정한 예측입력값(Pfit)을 구하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 (a)단계에서 입력 전류에 대힌 계량값(Po)의 오차(E)는, 상기 입력 전류에 고정된 전압값을 곱하여 입력값(Pi)을 구하고, E = (Pi-Po)/Pi를 이용하여 구하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 (e)단계에서, 출력 전력량값의 전류값을 다수의 입력 전류(혹은 전력량값 데이터)와 비교하여 상기 출력 전력량값의 전류값에 가장 근접하는 두 개의 입력 전류를 구한 다음, 두 개의 입력 전류에 해당하는 피팅오차함수의 계수를 이용하여 실제온도에서의 피팅오차 함수값을 각각 구한 후, 두 개의 피 팅오차 함수값을 내분으로 보간하여, 상기 출력 전력량값의 피팅오차(Efit)를 구하는 것을 특징으로 하는 한다.
또는 바람직하게, 상기 (e)단계에서, 출력 전력량값의 전류값이 입력 전류(혹은 전력량값 데이터)와 동일한 값인 경우 상기 입력 전류에 해당하는 피팅오차함수의 계수를 이용하여 실제온도에서의 피팅오차 함수값을 구하고, 상기 피팅오차 함수값을 상기 출력 전력량값의 피팅오차(Efit)로 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법은 온도에 의한 내부소자들의 오차의 합으로 나타나는 전자식 디지털 전력량계의 전체 오차를 보정하여 측정된 전력량값의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 미리 산출한 전자식 디지털 전력량계의 피팅오차곡선의 계수를 저장하고, 이를 이용하여 계측한 전력량값을 보정함으로써 계기 내의 CPU 소자만이 아니라 변류기 등 모든 부가소자들의 온도 오차를 보정하고 온도의존성을 감소시켜, 전력량계의 정확도와 정밀도를 향상시킴으로써 전력량값의 오차를 일정범위 내로 최소화할 수 있다.
동일한 소자들을 사용하여 설계된 전력량계의 경우에는 한 번의 계측으로 온도보정계수를 구하여 온도에 의한 오차를 일정 범위 내로 줄이는 것을 기대할 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.
일반적인 전자식 디지털 전력량계(이하, 전력량계라고도 표기함)의 계량값 오차발생의 원인으로는 여러 가지가 있으며, 그 중 온도에 의한 오차는 각 내부소자가 갖는 온도의존성에 기인한 것으로, 특히 전류 계측에 사용되는 변류기(current transformer, CT)는 온도에 의해 민감하게 반응하므로 온도 오차가 커지게 된다.
계절 온도차에 의한 오차가 특히 커지는 전력량계가 정밀급으로 운용되기 위해서는 이러한 온도 오차를 최소한으로 하거나 온도에 의한 오차를 보정해 주어야 한다.
본 발명은 전자식 디지털 전력량계의 계량 정확도를 향상시켜 정밀급으로 사용하기 위하여 계측한 전력량값의 온도변화에 따른 오차를 보정하여 최소화한다.
이를 위해 한 두개의 소자가 아닌 전체 시스템의 오차를 측정하고 보정하여 입력된 전력량과 계측된 전력량 사이에 오차를 최소화한다.
이에 따라 1차적으로 온도 의존성이 적은 소자들을 사용하여 오차가 발생하는 근원을 줄이고, 2차적으로는 발생한 오차를 보정하여 전력량계에 입력되는 입력 값(실제 전력량값)과 전력량계가 출력하는 계량값(계측 전력량값) 사이의 오차를 줄여 실제 전력량에 근접한 값을 일정범위 오차 내에서 계측할 수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 상세하게 설명한다.
본 발명에서는, 온도변화에 따라 계측된 전력량값에 오차가 발생하는 전력량계의 오차를 일정범위 내로 최소화하여 보정하기 위해, 사전에 해당 전력량계의 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간에 피팅(fitting)된 오차(Efit)를 구할 수 있는 온도보상곡선(피팅오차함수 혹은 에러함수)의 계수를 계산하여 저장하고, 이를 이용하여 해당 전력량계에서 계측된 전력량값의 온도에 따른 오차를 최소화한다.
도 1은 본 발명에 따른 입력값(Pi)에 대한 전력량계의 계량값(Po)과 이 계량값(Po)을 근사함수로 피팅한 데이터(Po')를 나타내는 그래프이다.
통상 전력량계의 출력된 계량값(Po)은 대체적으로 온도에 대해 2차 혹은 3차 함수로 근사 가능한 온도의존성을 갖으므로, 이러한 특성을 이용하여 피팅된 오차(Efit)를 구할 수 있는 온도보상곡선의 계수를 구한다.
먼저, 피팅오차(Efit)를 이용하여 전자식 디지털 전력량계의 오차를 보정하는 과정을 수식으로 살펴본다.
도 2는 본 발명에 따른 전력량계의 오차 데이터(E1)와 이 오차 데이터(E1)를 피팅(fitting)하여 근사함수로 나타낸 피팅오차(Efit)를 나타낸 그래프이다.
해당 전력량계에 입력되는 전력량값을 입력값(Pi)이라고 하고, 상기 입력값(Pi)을 전력량계에 입력하여 출력되는 전력량값을 계량값(Po)이라고 하자.
상기 입력값(Pi)은 실제 전력량계의 출력 전력량값을 측정할 시에는 알 수 없는 이상적인 값으로, 해당 전력량계의 피팅오차(Efit)를 미리 구하기 위해 전력량계에 입력되는 전력량 데이터이다.
상기 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간의 오차 데이터(E1)는 아래 수학식 1과 같이 산출할 수 있으며, 이에 따른 입력값(Pi)은 수학식 2와 같이 정리하여 나타낼 수 있다.
E1 = (Pi-Po)/Pi = 1-(Po/Pi)
Pi = Po/(1-E1)
상기 입력값(Pi)은 후술하는 바와 같이 전력량계에서 측정되는 계량값(Po)에 대하여 온도에 대한 2차 근사함수 값인 피팅오차(Efit)로 보정을 수행하여 예측입력값(Pfit)으로 피팅(fitting)할 수 있다.
상기 오차 데이터(E1)를 실제 데이터로 간주하면 도 2와 같이 피팅(fitting)된 2차 근사함수로 나타낼 수 있으며, 상기 오차 데이터(E1)를 근사함수로 피팅한 피팅오차(Efit) 데이터가 수많은 데이터를 이용하여 평균한 값을 통해 얻은 것이라고 가정하면, 상기 피팅오차(Efit)가 정확한 온도 의존성을 갖는다고 할 수 있고, 이러한 피팅오차(Efit)가 전력량계의 온도 의존성을 대표한다고 볼 수 있다.
또한, 상기 피팅오차(Efit)는 오차 데이터(E1)를 많이 수집하여 산출할수록 상기 오차 데이터(E1) 값에 가까워지며 상기 오차 데이터(E1)와 피팅오차(Efit) 간의 오차를 줄일 수 있다.
따라서, 상기 피팅오차(Efit)가 상기 오차 데이터(E1)와의 차이를 무시할 수 있을 정도로 많은 데이터를 수집하여 근사화된 함수라고 가정하고, 상기 예측입력값(Pfit)이 상기 입력값(Pi)에 매우 근접한 값이라고 가정하면, 상기 수학식 2를 이용하여 아래 수학식 3을 유도할 수 있다.
Pfit ≒ Po/(1-Efit)
그리고, 상기 수학식 3으로 산출되는 예측입력값(Pfit)과 입력값(Pi) 간의 오차 데이터(E2)는 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
E2 = (Pi-Pfit)/Pi = 1-Pfit/Pi = 1-(1-E1)/(1-Efit) = (E1-Efit)/(1-Efit)
도 3은 본 발명에 따른 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간의 오차 데이터(E1)와, 입력값(Pi)과 예측입력값(Pfit) 간의 오차 데이터(E2)를 백분율로 환산하여 나타낸 그래프이다.
상기 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간의 오차 데이터(E1)와 입력값(Pi)과 예측입력값(Pfit) 간의 오차 데이터(E2)는 아래 수학식 5와 같이 비교할 수 있다.
E1/E2 = E1/[(E1-Efit)/(1-Efit)] = E1(1-Efit)/(E1-Efit)
아래 표 1은 입력값(Pi)에 따른 전력량계의 계량값(Po)과 그 외 데이터를 정리한 것이며, 도 2는 표 1의 데이터를 바탕으로 도시된 것이다. 여기서 입력값(Pi)은 41로 설정하였다.
Figure 112011012998881-pat00006
따라서, 상기 예측입력값(Pfit)이 입력값(Pi)과 매우 근사한 값이라고 가정하였으므로, 본 발명에서는 전력량계의 계량값(Po)에 대해 입력값(Pi) 대신 예측입력값(Pfit)을 구할 수 있다. 이때, 상기 계량값(Po)이 예측입력값(Pfit)에 대해 갖는 오차를 상기 피팅오차(Efit)로 볼 수 있으며, 수학식 3에 따라 피팅오차(Efit)를 이용하여 계량값(Po)을 보정하면 전력량계의 전체 오차가 보정된 예측입력값(Pfit)을 얻을 수 있게 되어 전력량계의 정확도가 향상된다.
도 3의 그래프와 같이, 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간의 오차 데이터(E1)에 비해 근사함수로 피팅된 예측입력값(Pfit)과 입력값(Pi) 간의 오차 데이터(E2)가 크게 감소한 값을 가짐을 알 수 있다. 이때, 상기 오차 데이터(E2)는 온도변화와 무관한 오차로 바뀌었음을 알 수 있으며, 또한 전력량계 전체 오차의 크기가 일정범위 내에서 발생함도 알 수 있다.
따라서, 상기 예측입력값(Pfit)이 계량값(Po)에 비해 입력값(Pi)에 근사하고, 온도변화에 따른 오차가 작게 발생함을 알 수 있다.
이와 같은 결과에 따라 계량값(Po)을 피팅오차(Efit) 데이터로 보정하여 산출한 예측입력값(Pfit)이 전력량계에서 온도변화에 의해 발생하는 오차가 감소된 전력량값임을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법을 이용하여 온도변화에 대한 오차를 최소화하여 출력된 전력량값을 보정하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 전력량계에 입력되는 전력량값(전류값이라고도 함, 전압값은 일정하게 고정)의 온도변화에 따른 피팅오차곡선(Efit,에러곡선)을 나타내는 3차원 온도보상곡선을 도시한 그래프이다.
도 4와 같은 피팅오차 데이터(에러곡선)를 마련하기 위해 먼저, 전력량계의 오차 데이터(E1)를 확보하는 실험을 실시한다.
상기 오차 데이터(E1) 확보를 위한 실험은 설정된 온도 데이터에 따라 온도가 조절되는 온도조절챔버에서 실시되며, 상기 온도조절챔버에 투입되는 다수의 전력량계의 입력값(Pi)을 바꾸면서 계량값(Po)을 측정하고, 상기 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간에 오차(E)를 구한다.
이때, 상기 입력값(Pi)은 전압값이 고정된 전력량값으로 입력 전류에 따라 입력값(Pi)이 변하게 되므로, 상기 오차(E)는 입력 전류가 온도변화에 따라 갖는 전력량계의 오차라고 볼 수 있다.
각 전력량계마다 오차(E)가 미세한 차이를 보이므로 전력량계들의 오차(E)에 대한 평균값을 구하여 오차 데이터(E1)를 산출함으로 분산을 최소화한다. 이때, 각 전력량계들은 동일하게 설계된 기기로서 평균값을 많이 벗어나는 전력량계는 오차 데이터(E1) 산출 과정에서 제외하여 평균값에 정확성을 부여한다.
상기와 같이 다수의 전력량계를 이용하여 입력 전류의 온도에 따른 오차 데이터(E1)를 구하는 과정을 일정 간격의 온도 데이터마다 실시하여, 해당 입력 전류에 대하여 온도에 따라 변하는 오차 데이터(E1)를 확보한다.
다음으로, 온도에 따라 변화하는 상기 오차 데이터(E1)를 최소자승법으로 피팅하여 해당 입력전류(혹은 입력값(Pi))에 대하여 온도를 변수 x로 하는 2차 근사함수 형태의 피팅오차함수(yi=ax2+bx+c)를 구한다. 또한, 상기 2차 근사함수 형태의 피팅오차함수(yi=ax2+bx+c)를 서로 다른 입력전류(i)에 대하여 각각 구하는 작업을 반복한다.
그럼, 상기 2차 근사함수의 함수값(yi)은 해당 입력전류 i(혹은 입력값(Pi)) 및 해당 온도 x에서의 피팅오차(Efit)값이 되며, 이러한 피팅오차(Efit)값은 외부 컴퓨터 등을 이용하여 구할 수 있다.
이렇게 확보한 각각의 2차 근사함수의 계수를 입력전류(i)에 따라 a(i), b(i), c(i)행렬로 산출하여 도 4와 같은 온도보상곡선을 구할 수 있으며, 전력량계에 이러한 2차 근사함수의 계수를 입력하여, 이에 따라 전력 측정시 온도와 전류에 대한 피팅오차(Efit)가 결정되도록 할 수 있다.
즉, 상기 2차 근사함수는 피팅오차(Efit)를 나타내는 에러곡선(온도보상곡선)의 함수로서, 각 전력량값 데이터가 온도변화에 따라 갖게 되는 오차 데이터(E1)를 피팅한 함수값(yi)이 된다.
이에 따라 각 입력 전류(i)에 해당하는 온도보상곡선의 계수(a(i), b(i), c(i))를 알면 계측 전력량값의 온도변화에 따른 피팅오차(Efit)를 알 수 있고, 일정 단위의 온도 데이터(실제온도)에 따른 다수의 피팅오차(Efit)를 도 4와 같이 산출할 수 있게 된다.
모든 전력량계는 조립 후 캘리브레이션(calibration) 절차를 거치게 되는데, 이 과정에서 다른 에러를 보정하는 절차를 거친 후, 전력량계의 중앙처리장치가 읽는 온도와 실제온도와의 차이를 보정하는 절차를 거쳐 산출한 온도보정계수를 이용하여 출력 전력량값 계측시에 전력량계의 온도를 실제온도로 환산한다. 이처럼 전력량계의 실제온도를 취득하게 되면, 상기 실제온도에서 얻은 피팅오차곡선의 계수(a(i), b(i), c(i))를 이용하여 피팅오차(Efit)를 계산하게 된다. 즉, 전력량계의 실제온도를 피팅오차함수(yi)의 변수 x로 대입한 결과값을 통해 전력량계의 계량값(Po)과 예측입력값(Pfit) 간의 피팅오차(Efit)를 구할 수 있다.
상기와 같이 구한 온도보상곡선(피팅오차 함수)을 이용하여 계측한 전력량값을 보정하는 과정은 다음과 같다.
실제 전력량계에 입력되는 전력량값에 대해 전력량계는 출력 전력량값을 계측하고, 상기 출력 전력량값을 계측한 시간의 온도를 온도보정계수를 이용하여 실제온도로 변환한다.
상기 출력 전력량값(전압값은 통상 고정되므로 전류값으로 볼 수 있음)의 전류값이 피팅오차 데이터의 입력 전류와 동일한 경우 피팅오차 데이터의 입력 전류(i)가 갖는 피팅오차함수(yi)의 계수를 이용하여 해당 피팅오차함수(yi)를 구하고, 상기 피팅오차함수(yi)가 해당 실제온도에서 갖는 함수값이 피팅오차(Efit)가 된다.
그러나, 상기 출력 전력량값(혹은 전류값)은 피팅오차 데이터의 입력 전류와 상이한 경우가 일반적이며, 이 경우 출력 전력량값은 두 개의 입력 전류 데이터 사이에 위치하게 된다.
따라서, 상기 출력 전력량값의 전류값을 피팅오차 데이터의 입력 전류와 비교하여 출력 전력량값의 전류값에 가장 근접한 두 개의 입력 전류 데이터를 찾은 다음, 두 개의 입력 전류 데이터가 해당하는 피팅오차함수의 계수를 이용하여 해당 피팅오차곡선을 구하고, 이 피팅오차곡선에서 실제온도의 제1피팅오차(Efit1)와 제2피팅오차(Efit2)를 구한다.
이렇게 구한 제1피팅오차(Efit1)와 제2피팅오차(Efit2)에 대해 내분으로 보간하여 실제온도에서 전력량계의 출력 전력량값에 대한 피팅오차(Efit)값을 구하고, 수학식 3을 적용하여 출력 전력량값을 계량값(Po)이라고 하면 보정된 전력량값인 예측입력값(Pfit)을 계산할 수 있다.
실시예
본 발명에 따라 도 2와 같은 에러곡선(혹은 피팅오차함수)이 얻어졌다고 가정하면, 전류 0.5A(고정 전압 110V) 단위로 이와 같은 피팅오차함수 12개가 온도를 변수로 하는 2차 근사함수의 계수 형태로 저장된다.
해당 전력량계에서 도 4와 같이 온도보상곡선 위의 한 점(푸른색 점, 14℃, 1.8A 근처)에 해당하는 조건의 전력량이 계측되었다고 가정하고 온도보상절차를 살펴보면, 먼저 계측 전력량값 1.8A가 1.5A의 입력 전류 데이터가 해당하는 에러곡선과 2.0A의 입력 전류 데이터가 해당하는 에러곡선 사이에 있으므로 두 에러곡선에서 온도 14도에 해당하는 피팅오차 데이터를 읽는다.
그리고 1.5A와 2.0A에서의 각 피팅오차값에 내분식을 적용하여 1.8A에서의 피팅오차값을 알 수 있다.
이렇게 출력 전력량값 1.8A에서의 피팅오차값을 구한 다음, 상기 피팅오차값을 피팅오차(Efit)에 대입하고 출력 전력량값을 계량값(Po)에 대입하면 수학식 3(Pfit = Po/(1-Efit))을 이용하여 입력값(Pi, 이상적인 전력량값)에 근접한 예측입력값(Pfit)을 구할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실험예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력량계의 계량값(Po)과 이 계량값(Po)을 근사함수로 피팅한 데이터(Po')를 나타내는 그래프
도 2는 본 발명에 따른 전력량계의 오차 데이터(E1)와 이 오차 데이터(E1)를 피팅(fitting)하여 근사함수로 나타낸 피팅오차(Efit)를 나타낸 그래프
도 3은 본 발명에 따른 입력값(Pi)과 계량값(Po) 간에 오차 데이터(E1)와 입력값(Pi)과 예측입력값(Pfit) 간에 오차 데이터(E2)를 백분율로 환산하여 나타낸 그래프
도 4는 본 발명에 따른 전력량계에 입력되는 전력량값(전류값, 전압값은 일정하게 고정)의 온도변화에 따른 피팅오차(Efit)(에러곡선)를 나타내는 3차원 온도보상곡선을 도시한 그래프

Claims (5)

  1. 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법에 있어서,
    (a) 다수의 전력량계에서 전력 입력값(Pi)에 대한 계량값(Po)의 오차(E)를 구하고, 다수의 전력량계가 갖는 오차(E)의 평균값인 오차 데이터(E1)를 산출하는 단계;
    (b) 상기 오차 데이터(E1)를 전력량계의 온도를 변화하여 일정 간격으로 구한 다음 최소자승법으로 피팅하여, 온도를 변수 x로 하는 피팅오차함수(yi=ax2+bx+c)를 구하는 단계;
    (c) 상기 피팅오차함수를 서로 다른 다수의 입력 전류(i)에 대하여 각각 구하고, 각 피팅오차함수의 계수(a(i), b(i), c(i))를 전력량계에 입력하는 단계;
    (d) 현재 전력량계의 실제온도를 구하는 단계;
    (e) 상기 전력량계의 실제온도를 전력량계의 입력 전류(i)에 대한 피팅오차함수(yi)의 변수 x로 대입한 결과값을 통해 전력량계의 계량값(Po)과 예측입력값(Pfit) 간의 피팅오차(Efit)를 구하는 단계;
    (f) 전력량계의 상기 계량값(Po)과 피팅오차(Efit)를 기초로 계량값(Po)의 오차를 보정한 예측입력값(Pfit)을 구하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a)단계에서 전력 입력값(Pi)에 대한 계량값(Po)의 오차(E)는, E = (Pi-Po)/Pi를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (e)단계에서, 출력 전력량값의 전류값과 입력 전류 간에 동일한 값이 존재하지 않을 경우, 출력 전력량값의 전류값에 가장 근접하는 두 개의 입력 전류를 구한 다음, 두 개의 입력 전류에 해당하는 피팅오차함수의 계수를 이용하여 실제온도에서의 피팅오차 함수값을 각각 구한 후, 두 개의 피팅오차 함수값을 내분으로 보간하여, 상기 출력 전력량값의 피팅오차(Efit)를 구하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (e)단계에서, 출력 전력량값의 전류값과 입력 전류 간에 동일한 값이 존재할 경우, 상기 입력 전류에 해당하는 피팅오차함수의 계수를 이용하여 실제온도에서의 피팅오차 함수값을 구하고, 상기 피팅오차 함수값을 상기 출력 전력량값의 피팅오차(Efit)로 결정하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)단계는, 전력량계의 전력 측정시 전력량계가 읽는 온도와 실제온도와의 차에 따른 온도보정계수를 구하고, 상기 온도보정계수를 이용하여 현재 전력량계의 실제온도를 구하는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계의 온도변화에 따른 전력량 보정방법.
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