KR900001681B1 - Digital watthour meter - Google Patents
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Abstract
Description
제1도-제3도는 본 발명의 제1실시상태를 나타낸 블럭도로서, 제1도는 본 발명의 단상형 블럭도.1 to 3 are block diagrams showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a single-phase block diagram of the present invention.
제2도는 본 발명의 3상 3선식 블럭도.2 is a three-phase three-wire block diagram of the present invention.
제3도는 본 발명의 3상 4선식 블럭도.3 is a three-phase four-wire block diagram of the present invention.
제4도 제1도-제3도의 플로우챠트.4 is a flowchart of FIGS.
제5도는-제7도는 본 발명의 제2실시상태를 나타낸 블럭도로서, 제5도는 본 발명의 단상형 블럭도.5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a single-phase block diagram of the present invention.
제6도는 본 발명의 3상 3선식 블럭도.6 is a three-phase three-wire block diagram of the present invention.
제7도는 3상 4선식 블럭도.7 is a three-phase four-wire block diagram.
제8도는 제5도-제7도의 플로우챠트.FIG. 8 is a flowchart of FIGS. 5-7.
제9도는-제11도는 본 발명의 제3실시상태를 나타낸 블럭도로서,9 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
제9도는 단상형 블럭도이고,9 is a single-phase block diagram,
제10도는 3상 3선식 불럭도이며,10 is a three-phase, three-wire block diagram,
제11도는 3상 4선식 블럭도이다.11 is a three-phase four-wire block diagram.
제12도는 제9도-제11도의 플로우챠트.12 is a flowchart of FIGS. 9-11.
제13도-제15도는 본 발명의 제4실시상태를 나타낸 블럭도로서,13 to 15 are block diagrams showing a fourth embodiment of the present invention.
제13도는 단상형 블럭도이고,13 is a single-phase block diagram,
제14도는 3상 3선식 블럭도이며,14 is a three-phase three-wire block diagram,
제15도는 3상 4선식 블럭도이다.15 is a three-phase four-wire block diagram.
제16도는 제13-제15의 플로우챠트.16 is a flowchart of FIGS. 13-15.
제17도-제19도는 본 발명의 제5실시상태를 나타낸 블럭도로서,17 to 19 are block diagrams showing a fifth embodiment of the present invention.
제17도는 단상형 블럭도이고, 제18도는 3상 3선식 블럭도이며,Figure 17 is a single-phase block diagram, Figure 18 is a three-phase three-wire block diagram,
제19도의 3상 4선식 블럭도이다.It is a three-phase four-wire block diagram of FIG.
제20도는 제17도-제19도의 플로우챠트.20 is a flowchart of FIGS. 17-19.
제21도-제23도는 본 발명의 제6실시상태를 나타낸 블럭도로서,21 to 23 are block diagrams showing a sixth embodiment of the present invention.
제21도는 단상형 블럭도이고,21 is a single-phase block diagram,
제22도는 3상 3선식 블럭도이며,22 is a three-phase three-wire block diagram,
제23도는 3상 4선식 블럭도이다.23 is a three-phase four-wire block diagram.
제24도 제21도-제23도의 플로우챠트.24 is a flowchart of FIGS. 21-23.
제25도-제27도는 본 발명의 제7실시상태를 나타낸 블럭도로서,25 to 27 are block diagrams showing a seventh embodiment of the present invention.
제25도는 본 발명의 제7실시상태를 나타낸 블럭도.25 is a block diagram showing a seventh embodiment of the present invention.
제26도는 3상 3선식 블럭도이며,26 is a three-phase three-wire block diagram,
제27도는 3상 4선식 블럭도이다.27 is a three-phase four-wire block diagram.
제28도는 제 25도-제27도의 플로우차트.28 is a flowchart of FIGS. 25-27.
제29도는 본 발명의 전압과 전류의 제로점 검출에 의한 역률계산 플로우챠트.29 is a flowchart of power factor calculation by zero point detection of voltage and current of the present invention.
제30도는 본 발명의 위상검출회로를 이용한 역률계산 블럭도.30 is a power factor calculation block diagram using a phase detection circuit of the present invention.
제31도는 본 발명의 소프트웨어에 의한 역률 계산방법을 예시한 한 플로우챠트.Figure 31 is a flowchart illustrating a method for calculating power factor by software of the present invention.
제32도는 본 발명의 소프트웨어에 의한 역률 계산방법을 예시한 다른 플로우챠트.32 is another flowchart illustrating a method for calculating power factor by the software of the present invention.
제33도는 본 발명의 소프트웨어에 의한 역률 계산방법을 예시한 또 다른 플로우챠트.33 is another flowchart illustrating a method for calculating power factor by the software of the present invention.
제34도는 본 발명의 전압×전류부호검출기 회로도.34 is a circuit diagram of a voltage x current code detector according to the present invention.
제35도는 본 발명의 전압 및 전류부호검출기 회로도.35 is a circuit diagram of a voltage and current code detector of the present invention.
제36도는 본 발명의 전압전류 변환회로의 블럭도.36 is a block diagram of the voltage-current conversion circuit of the present invention.
제37도는 제36도의 전류변환회로도.37 is a current conversion circuit diagram of FIG.
제38도는 제36도의 전류변환회로도.38 is a diagram of the current conversion circuit of FIG.
제39a, b도는 본 발명의 적분기회로도.39a and b are integrator circuit diagrams of the present invention.
본 발명은 마이크로프로세서(microprocessor)를 이용하여 사용전력량을 측정하는 본인의 선등록 특허 제17903호의 계수형 적산전력량계를 인용개발한 것으로서, 전력량 산정을 위한 마이크로프로세서의 입력데이터를 다종형식으로 취하여 입력데이더의 곱셉과 적분뿐만 아니라 전력량(유효전력량, 무효전력량)과 역률(최대역률, 최소역률, 평균역률) 및 피이크(peak)사용전력, 파이프무효전력, 시간 등을 표시장치에 표시하도록하며, 차등 전산전력량을 산정하여 내부에 기억하며 표시하는 균형적인 전력수급을 위해 요구되는 디맨드미더(Demand Meter)로서의 기능을 수행하도록 함과 동시에 송수신용 시리얼포트를 통해 각 수용가의 전력량을 자동검침할 수 있도록 하고, 특히 본 발명의 또 다른 목적은 전력량을 측정하는 것외에도 가스나 수도 등의 사용량검침에 대하여 자동화를 기할 수 있으며, 또한 불휘발성 메모리를 이용하여 정전대비기능을 갖도록한 계수형 적산전력량계에 관한 것이다.The present invention is developed by citing the digital integrated power meter of the prior registered patent No. 17817, which measures the amount of power used by using a microprocessor, and takes the input data of the microprocessor for power calculation in various formats. In addition to multiplying and integrating the power, the power amount (effective power amount, reactive power amount), power factor (maximum power factor, minimum power factor, average power factor), peak working power, pipe reactive power, and time are displayed on the display device. It functions as a demand meter required for balanced power supply, which calculates and calculates the amount of computational power, and automatically reads the power of each customer through the serial port for transmission and reception. In particular, another object of the present invention is to measure the amount of use of gas or water in addition to measuring the amount of electricity. The present invention relates to a digital integrated power meter that can be automated and has a function of preparing for power failure by using a nonvolatile memory.
본인의 선등록 특허 제17903호의 계수형 적산전력량계는 기계식 적산전력량계의 결점을 보완하여 높은 신뢰도와 정밀도를 부여하고 수명을 길게 연장토록된 효과는 있으나, 전력량계에 있어서 가장 중요한 것의 하나인 정전대비문제와 전력량계의 제한된 기능 및 구체적인 정도향상 대책 등의 결핍으로 인해 기대하는 만큼의 유용성과 정확성이 결여되고 있었다.The counting meter of the patent registered in Korean Patent No. 17903 compensates for the shortcomings of the mechanical meter and gives high reliability and precision and extends its life. Due to the limited function of the electricity meter and the lack of specific improvement measures, the utility and accuracy were lacking as expected.
또한 오차발생의 요건을 배제할 수 없었던 문제점이 있었다.In addition, there was a problem that could not exclude the requirement of error occurrence.
본 발명은 이러한 상기 문제점을 감안하여 개발하기에 이른 것으로, 사용처의 특성 및 요구기능에 따라 여러 가지 불필요한 정보를 표시할 수 있고, 또한 정학도를 높여 오차발생을 방지하고 수명을 더욱 장구히 연장케할 수 있는 것으로서, 이를 보다 명확하도록 첨부도면에 의거 설명하면 다음과 같다.The present invention has been developed in view of the above problems, it is possible to display a variety of unnecessary information according to the characteristics and required functions of the user, and also to increase the degree of suspension to prevent the occurrence of errors and to extend the life of the longer As can be, if described in more detail according to the accompanying drawings as follows.
첨부도면 중 제1도 내지 제4도는 본 발명의 제1실시예시도로서, 1은 전압전류변환부(B)내에 수장된 전압 변환 회로이고, 2도 전압 전류 변화부(B)내에 수장된 전류변환회로로서 접압변환회로(1)와 전류변환회로(2)는 각각 탭변환에 의해 선상의 접압, 전류를 마이크로프로세서의 입력데이터 전압과 전류로 변환시켜 각기 절대치회로(3), 샘플앤드호울더(4), 상사-계수변환기(5)로 순차 입력시키고 각기 회로에서 변환된 데이터의 최종출력 즉, 상사-계수변환기(5)의 출력을 마이크로프로세서에 전송한다.1 to 4 of the accompanying drawings show a first embodiment of the present invention, where 1 is a voltage conversion circuit stored in the voltage current conversion section B, and a current stored in the 2 degree voltage current change section B. As a conversion circuit, the
또한 전압전류 변환부(B)의 전압 및 전류변환 출력을 전압×전류 부호검출기(6)으로 입력시키고 전압×전류 부호검출기(6)의 출력은 마이크로프로세서와 연결되게 하였다.In addition, the voltage and current conversion outputs of the voltage and current converters B are input to the voltage and
상사-계수변환기(5)의 일측은 OR게이트의 입력측에 연결시키고, OR게이트 출력은 샘플앤드호울더(4)에 연결하였으며, 마이크로프로세서의 일측에 시간 카운터, 시간표시기, 표시기(전력량, 피크무효전력, 피크유효전력, 역률표시용), 불휘발성 메모리들을 연결하여 마이크로프로세서부(A)를 형성하여 본 발명의 제1실시예시도를 구성하게 되었다.One side of the similarity-to-
제2도의 동일구성에 대한 것은 제1도와 동일부호를 부여하였으며, 여기에서 상이점은 제1도의 입력 데이터 부분을 이중으로 구성하여 하나의 전압, 전류변환부(B) 및 그 입력데이터 형성부를 추가 연결시킨 것이며, 각 상사-계수변환기(5)와 마이크로프로세서부(A)간에 데코더(7)를 별설하여 3상 3선식을 구성하였다.The same configuration of FIG. 2 is given the same reference numeral as that of FIG. 1, and the difference here is that the input data portion of FIG. 1 is doubled to further connect one voltage, current converter B and its input data forming part. The
제3도 역시 동일구성에 의한 것은 제1도 및 2도와 동일 부호를 부여하였으며, 제2도의 입력데이타 부분에 제1도의 입력 데이타부를 증설하여 3상 4선식을 구성하였다.3 is also given the same reference numerals as in FIGS. 1 and 2, and the three-phase four-wire system is constructed by adding the input data portion of FIG. 1 to the input data portion of FIG.
제5도-제7도는 본 발명의 제2실시예시도로서, 제1예시도와 동일구성은 동일부호를 부여하였다. 제5도에서는 입력데이터 형성부의 샘플앤드호울더(4)와 상사계수 변환기(5)사이에 스윗치회로(14)를 삽설하였는데, 제1도의 2개의 샘플앤드호울더(4)의 출력을 한 개의 스윗치회로(14)에 입력시켜 이 스윗치회로(14)의 출력을 단일상사-계수변환기(5)를 통해 마이크로프로세서부(A)에 입력되게 구성하였다.5 to 7 show a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 5, the
제6도에서는 제5도의 입력데이터 형성부를 2중으로하여 3상 3선식을 구성하였다.In FIG. 6, the three-phase three-wire system is constructed by double-in the input data forming unit in FIG.
제7도에서는 제6도의 회로에 제5도의 입력형성부를 장설하여 3상 4선식을 구성하였다.In FIG. 7, a three-phase four-wire system is constructed by installing the input forming part of FIG. 5 in the circuit of FIG.
제9도-제13도는 본 발명의 제3실시예시도로서, 제1예시도와 동일구성은 도일부호를 부여하였다. 제9도에서도 입력데이터 형성부의 절대치회로(3)와 샘플앤드호울더(4)간에 아날로그 곱셈기(8)를 삽설하여 구성되게 하였다.9 to 13 show a third embodiment of the present invention, in which the same components as those of the first embodiment are given the same reference numerals. In FIG. 9, the
제10도에서는 제9도의 입력데이타 형성부를 이중으로 하였으며 상부의 전압 전류변환부(B)와 마이크로프로세서부(A)간에는 전압×전류부호검출기(6)을 하부의 전압전류변환부(B)와 마이크로프로세서부(A)간에는 전압×전류부호검출기(6)와 전압 및 전류부호검출기(9)를 삽설하여 3상 3선식을 구성하였다.In FIG. 10, the input data forming part of FIG. 9 is doubled, and a voltage ×
제11도에서는 제9도의 마이크로프로세서의 입력형성부를 3중으로 하되 상부, 중부 및 하부의 전압, 전류 변환부(B)와 마이크로프로세서부(A)간에 전압×전류부호검출기(6)를 각각 삽설하고 합부의 전압, 전류변환부(B)와 마이크로프로세서부(A)간에 전압 및 전류부호검출기(9)를 장설하여서 3상 4선식을 구성하였다.In FIG. 11, the input forming part of the microprocessor of FIG. 9 is tripled, and a voltage ×
제13도-제15도는 본 발며의 제4실시예시도로서, 제1실시예시도, 제2실시예시도와 동일 구성인 것은 제13도, 제14도, 제15도에서는 제9도, 제10도, 제11도의 샘플앤드호울더(4)와 마이크로프로세서부(A)의 사이에 위치한 상사-계수변환기(5) 대신 접압-전류 주파수 변환기(10)(이하 주파수변환기라 칭함)을 사용하였으며, 제14도는 3상 3선식을 제15도에서는 3상4선식을 구성하였다.13 to 15 are views of the fourth embodiment of the present invention, which are the same as those of the first and second embodiments of FIGS. 13, 14, 15, 9 and 10. In FIG. 11, a contact-current frequency converter 10 (hereinafter referred to as a frequency converter) was used instead of the analog-to-
제17도-제19도는 본 발명의 제5실시예시도로서, 전압 전류변환부(B)의 출력에 곱셈기(8)의 일측을, 곱셈기(8)의 출력측에 아날로그적분기(11)를 두고 샘플앤드호울더(4)의 출력측에는 주파수 변환기(10)을 연결하였으며, 타측에는 절대치회로(3)를 연결하여 절대치회로(3)의 입력측을 아날로그 적분기(11)의 출력측에 연결하고, 주파수변화기(10)의 출력을 마이크로프로세서에 연결시키며 아날로그적분기(11)와 절대치회로(3)의 연결부에 전압×전류부호검출기(6)를 연결하고 전압, 전류변환부(B)와 곱셈기(8)의 연결부에 전압 및 전류부호검출기(9)를 연결하여 전압×전류부호검출기(6)의 출력측과 전압 및 전류부호검출기(9)의 출력측을 각각 마이크로프로세서에서 연결시켜서 구성되게 하였다.17 to 19 show a fifth embodiment of the present invention, in which one side of the
제18도는 제17도의 입력형성부를 2중으로하되 하부의 전압, 전류변환부(B)와 마이크로프로세서부(A)사이에만 전압 및 전류부호검출기(9)를 삽설하여 3상 3선식을 구성하였고, 제19도는 제17도의 입력형성부를 3중으로하여 3상 3선식을 구성하였다.In FIG. 18, the input forming part of FIG. 17 is doubled, and a voltage and
여기서 상이한 것은 제17도의 전압 및 전류부호검출기(9)를 제18도와 제19도에 있어서 한선로측 입력변환단에만 설치하였다.What is different here is that the voltage and
제21도-제23도는 본 발명의 제6실시예시도로서, 제17도의 주파수변환기(10) 대신에 상사-계수변환기(5)를 사용하여 구성되게 하였으며, 제22도는 제21도의 마이크로프로세서 입력형성부를 2중으로하여 3상3선식을 구성하였고, 제23도는 제21도와 입력형성부를 3중으로하여 3상 4선식을 구성하게하되, 제22도와 제23도에 있어서는 전압 및 전류부호검출기(9)를 한선로측 전압, 전류변환부(B)에만 두어 구성되게 하였다.21 to 23 show a sixth embodiment of the present invention, which is configured using a similar-
제25도-제27도는 본 발명의 제7실시예시도로서, 아날로그적분기(11)의 일측에 아날로그곱셈기(8)을 타측에 비교기(12)를 연결하고, 비교기(12)의 다른 일측을 마이크로프로세서에, 아날로그곱셈기(8)의 다른 일측을 전압, 전류변환부(B)에 연결시키며, 전압, 전류변환부(B)와 아날로그 곱셈기(8)의 연결부에 전압 및 전류부호검출기(9)를 연결하고 전압 및 전류부호검출기(9)의 출력측을 마이크로프로세서에 연결시켜 구성되게 하였다.25 to 27 illustrate a seventh exemplary embodiment of the present invention, in which an
제26도는 제25도의 입력형성부를 2중으로하여 3상 3선식을 구성하였으며, 제27도는 제25도의 입력형성부를 3중으로하여 3상 4선식을 구성되게 하였다.FIG. 26 configures a three-phase three-wire system using double input forming units of FIG. 25, and FIG. 27 configures a three-phase four-wire system using triple input forming units of FIG.
여기서 제25도와 상이한점은 제26도와 제 27도의 입력 형성부의 전압, 전류변환부(B)와 마이크로프로세서 사이에 있는 전압 및 전류부호검출기(9)가 제26도-제27도의 각 한선로에만 구성시킨 점이다.Here, the difference from FIG. 25 is that the voltage of the input forming part of FIG. 26 and FIG. 27, and the voltage and
상술한 것과 같이 본 발명은 구성되었으며, 각각의 동작은 다음과 같다.As described above, the present invention is constructed, and each operation is as follows.
먼저 제1실세예시도는 전력량 계산에 있어서, 두 변수의 전압과 전류는 전압 변환회로(1)의 전류변환호로(2)에서 미리 규정된 비율로 적절한 레벨의 신호로 변환되어 절대치회로(3)를 거쳐 각각 상사계수변환기(5)에 입력된다.First, in the first real-world example calculation of the power amount, the voltage and the current of two variables are converted into a signal of an appropriate level at a predetermined ratio in the
상사-계수변환기(5)에 의해 계수치로 바뀐 데이터는 마이크로프로세서내에서 곱셈 및 적분 등 일련의 데이터 조작을 거쳐 여러가지 값들을 계산해 내게 한다.The data converted into coefficient values by the similar-
이때 전압 및 전류의 값은 마이크로프로세서에 입력되므로 소프트웨어로 제31도-제33도와 같이 역률이 계산된다.At this time, the voltage and current values are input to the microprocessor, so the power factor is calculated by software as shown in FIGS.
절대치회로(3)는 상사-계수변환기(5)에 의해 변환되는 아날로그 전압, 전류신혼의 분해능을 높여 정밀도를 높이기 위한 것이다.The
또 시리얼포트(Serial Port)는 전력량 자동검침 등의 경우에는 주 컴퓨터등과의 데이터 송수신용으로 이용되는 중요한 부분이다.In addition, the serial port is an important part used for data transmission and reception with a main computer in the case of automatic power meter reading.
제4도의 플로우챠트와 같이 전력량계에 전원이 들어오면 하드웨어적으로 마이크로프로세서에 리셋(Reset)이 걸려 마이크로프로세서가 프로그램 수행하게 된다. 처음에 여러 가지 사항을 초기화하고, 조건을 설정한 후 정전시에 대피시켰던 데이터를 가져온다.As shown in the flowchart of FIG. 4, when the power meter is powered on, the microprocessor is reset in hardware and the microprocessor program. Initialize various items at first, set conditions, and retrieve the data that was evacuated at the time of power failure.
그 후 입출구 ②부분의 프로그램을 되풀이 수행하게 되는데 한 번 시행시마다 전원의 이상유무를 체크하여 이상이 있는 경우 불휘발성 메모리에 중요한 데이터를 대피시키고 전원이 ON되기를 기다린다. 전원이 ON으로 복귀되면 상기와 같은 동작을 되풀이한다.After that, the program of the inlet and
상술한 제1도의 적산전력량계는 고가의 상사-계수변환기(5)가 2개 이상이므로 가정용 적산전력량계에 사용하기에는 부적합하여 생산가가 저렵한 적산전력량계가 필요하게 되며, 또한 전류와 전압신호의 데이터가 분리되어 들어오기 때문에 전력량을 계산하기 위해서는 소프트웨어적인 곱셈이 필요하고 샘플링주기가 길어져 단위시간에 대한 샘플링 횟수가 적어지는 단점이 있다. 따라서 제2, 제3실시예시도는 상기의 문제점을 보완하였다.Since the integrated power meter of FIG. In order to calculate the amount of power, software multiplication is required, and the sampling period is long, so that the number of samplings per unit time is reduced. Accordingly, the second and third exemplary embodiments solve the above problems.
제5도-제7도는 제2실시예시로서, 제5도는 한 개의 상사-계수변환기와 스윗치를 이용한 형식으로 스윗치에 의해 전압과 전류값을 하나의 상사-계수변환기로서 시분할 분리하여 마이크로프로세서에 변환 입력되어 전력량을 계산하게 된 것이다.5 to 7 show a second embodiment, in which FIG. 5 uses a single similarity-coefficient converter and a switch to time-divisionally divide voltage and current values into a single-coefficient-coefficient converter by a switch to convert them to a microprocessor. The power input is calculated.
제8도에서 나타낸 바와 같이 파워 on을하여 샘플앤드호울더(4)에 입력을 전송하고 전압×전류값의 부호를 읽어 상사-계수변환기(5)가 변환동작으 하고 변환이 종료되면 스윗치(14)를 전환하여 다시 상사-계수변환기(5)를 동작시켜 마이크로프로세서에 입력되는 전압과 전류값을 시분할 분리하여 계산케된 것이다.As shown in FIG. 8, the power is turned on, the input is transmitted to the sample and
제9도에서는 전력량적분을 마이크로프로세서 내부에서 계수치로 행하지만 전압과 전류의 곱셈은 마이크로프로세서 외부의 아날로그 곱셈기(8)를 이용하여 행하게되어 마이크로프로세서에 의한 소프트웨어적인 곱셈이 필요없기 때문에 샘플링(Sampling)주가가 제1도보다 짧게 되었다.In FIG. 9, power integration is performed as a count value inside the microprocessor, but multiplication of voltage and current is performed by using an
제9도에서는 역률계산을 위해 정해진 시간을 주기로 전압 및 전류신호의 상승제로점(rising Zero-cross point)에서 가로채기(Interrupt)가 발생하도록 하드웨어적인 구성을 하였다.In FIG. 9, the hardware is configured to generate an interrupt at the rising zero-cross point of the voltage and current signals at a predetermined time period for power factor calculation.
즉, 제12도의 플로우챠트에서 보는 바와 같이 주(主) 루틴(Main routine)의 전체적인 흐름은 제4도와 비슷하다. 그러나 역률을 계산할 때는 정해진 시간을 주기로 전압 신호의 상승제로점에서 가로채기가 발생하도록하여 가로채기가 발생하면 위상차를 계산하는 카운터를 동작시킨 다음 전류신호로부터 가로채기를 기다린다. 전류신호의 상승제로점에서 가로채기가 발생하면 위상차 계산용 카운터를 정지시키고 그 값을 계산한 후 그 값을 조작하여 역률을 계산해 내게 된다.That is, as shown in the flowchart of FIG. 12, the overall flow of the main routine is similar to that of FIG. However, when calculating the power factor, the interception occurs at the rising zero point of the voltage signal at a predetermined time period. When the interception occurs, the counter calculates the phase difference and waits for the interception from the current signal. If an interception occurs at the rising zero point of the current signal, the counter for calculating the phase difference is stopped, the value is calculated, and the value is manipulated to calculate the power factor.
이외의 사항은 상술한 제1도와 동일하다.Other matters are the same as those of FIG. 1 described above.
제3실시예시도의 제10도, 제11도의 동작은 제9도와 거의 같다.10 and 11 in the third embodiment are substantially the same as those in FIG.
제13도는 제9도의 상사-계수변환기(5)대신 주파수 변환기(10)를 사용한 것으로서, 주파수변환기(10)는 전압주파수 변환방식이나 전류주파수 방식을 사용하는데 그 결과는 동일하다. 주파수 변환기(10)에 의해 그 값에 상응하는 주파수 클럭(Clock)신호로 변환되어 마이크로프로세서에 입력된다.FIG. 13 uses the
마이크로프로세서는 입출력포트(I/O port)를 통해 일정시간동안 카운트를 하여 계수치로 변환된 입력데이타를 형성하며 이 값을 조작하여 전력량으로 환산해 내게된다.The microprocessor counts for a certain period of time through the I / O port to form input data converted into counts, and manipulates this value to convert it into power.
이외의 동작은 제9도와 동일하며, 플로우챠트 제16는 제12도와 거의 동일하게 된다.The other operations are the same as in FIG. 9, and the flowchart 16 is almost the same as in FIG.
제14도와 제15도의 동작은 제13도와 같다. 제5, 제6실시예시도에 있어서는 전력량의 순시치를 샘플링(Sampling)하여 누적하는 제1실시예시도와는 달리 전력량을 일정기간동안 아날로그적분기(11)를 통해 적분한 후 주파수 변환기(10)또는 상사-계수변환기(5)를 거쳐 마이크로프로세서에 입력시키는 방법이다. 제5, 제6실시예시도의 방법을 이용함으로써 마이크로프로세서는 적분기간동안 다른 제어기능을 수행할 수 있게 된다.The operation of FIG. 14 and FIG. 15 is the same as that of FIG. In the fifth and sixth exemplary embodiments, unlike the first exemplary embodiment in which the instantaneous values of the amount of power are sampled and accumulated, the
즉, 전압, 전류의 곱셈과 그 곱한값의 부분적인 누적을 하드웨어적으로 행하여 마이크로프로세서로 하여금 다른 제어기능을 수행할 수 있도록 소프트웨어의 부담을 줄인 것이다.In other words, the multiplication of voltage and current and partial accumulation of the multiplication are performed in hardware to reduce the burden on the software so that the microprocessor can perform other control functions.
상술한 것과 같이 제5, 제6실시예시도에서의 전력량계는 외부와의 데이터 통신 및 기타 전기, 수도, 가스 계량기 등의 데이터 수집 및 제어기능에 시간을 많이 할당하도록 꾸며진 형식들이다.As described above, the power meters in the fifth and sixth exemplary embodiments are designed to allocate a large amount of time to data collection and control functions such as data communication and other electricity, water, and gas meters.
제20도, 제24도에 도시한 플로우챠트와 같이 일정시간동안 적분기(11)에 적분이되면 그 값을 호울드(Hold)시키고 동시에 다시 적분을 시작한다. 이 때 먼저 적분된 갑을 리셋(Reset)시키려면 어느정도 시간의 경과가 요구되므로 본 발명에서는 제39도와 같은 회로를 이용한다.When the
제39a, b도에서 콘덴서(C1)(C2)는 번갈아 적분기(11)의 한부분으로 이용되는데 이용되지 않는 순간에느 저항(R3)에로 방전하여 초기화되어진다. 제39a, b도에서 모우다(Mode)를 제어하는 스위치들은 아날로그스위치를 이용하며, 마이크로프로세서에 의해 제어된다.In Figs. 39a and b, the capacitors C 1 and C 2 are alternately initialized by discharging to the resistor R 3 at the moment when they are not used as part of the
플로우챠트 제20도, 제 24도에서 알 수 있는 바와 같이 적분기의 적분주기는 마이크로프로에 의해 일정하게 제어되며 그 시간은 마이크로프로세서 내부의 타이머를 이용하면 필요한 시간으로 얼마든지 가변 가능하다.As can be seen in the
기타의 사항은 상기의 설명한 형식과 거의 동일하다. 제25도는 제17도와 제21도의 주파수변환기(10)나 상사-계수변환기(5) 대신 비교기(12)를 사용하여 적분된 전력량이 미리 설정해 놓은 어떤 단위전력량에 상응하는 레벨(level)이 되면 자동적으로 비교기(12)가 하나의 펄스(pulse)를 마이크로프로세서에 보내 하드웨어적으로 마이크로프로세서내의 카운터의 값을 증가시키거나 또는 가로채기를 걸어 소프투웨어적으로 데이터를 증가시켜 전력량을 산출해 내는 방식이다. 전반적으로 제17도-제21도와 비슷한 프로그램이 되나 여기서는 마이크로프로세서에 입력되는 전력량에 관련된 외부 입렵신호가 상술한 상게 제1도-제24도의 경우와는 달리 주기적이 아닌점이 특징이며, 따라서 마이크로프로세서는 외부입력신호와의 타이핑(Timing)에 관계없이 프로그램을 수행할 수 있는 장점이 있다. 사용된 적분기(11)는 제17도-제21도와 동일할 것이며, 기타의 사항은 역시 제17도-제21도와 동일하다.Other matters are almost the same as those described above. FIG. 25 automatically uses the
상술한 제1실시예시도-제7실시예시도에서 3상-3선식 계수형 적산전력량계의 입력신호들은 3상중의 한상을 기준레벨로하여 측정되어지는 전압, 전류신호들이며, 3상 4선식은 입력선중 중성선을 기준레벨로하여 측정되어지는 전압, 전류 신호들이다.In the above-described first and seventh exemplary embodiments, the input signals of the three-phase three-wire counting integrated power meter are voltage and current signals measured using one of the three phases as a reference level. Voltage and current signals are measured by using neutral line as the reference level.
3상 계수형 적산전력량계에서는 입력신호가 다수이기 때문에 정도(精度)를 높이기 위헤서 16비트 마이크로프로세서를 사용하였으며, 이때 마이크로프로세서가 수행하는 프로그램의 대체적인 흐림은 단상계수형 적산전력량계에서와 거의 비슷하므로 불럭도만 도시하였다.In the three-phase counting meter, a 16-bit microprocessor was used to increase accuracy because of the large number of input signals, and the general blur of the program executed by the microprocessor is almost the same as that of the single-phase counting meter. So only block diagrams are shown.
상기 다종의 계수형 적산전력량계의 역률은 제29도-제33도와 같이 구해진다.Power factors of the various types of counting integrated power meters are obtained as shown in Figs.
제29도 및 제30도는 하드웨어를 이용한 역률계산으로서 제29도는 전압과 전류의 제로점 검출에 의한 방법이며 아날로그 신호인 전압과 전류신호를 전압 및 전류부호검출기(9)를 통해 찾아내어 먼저 전압신호의 제로점에서 가로채기가 걸려 마이크로프로세서 내부의 카운터를 스타트 시킨 후 전류신호의 제로점에 의한 가로채기를 기다렸다가 가로채기 신호가 오면 카운터를 정지시켜 그 값에 역률을 산정해 낸다. 그 가로채기 루틴(Routine)은 제29도에 표시하였다.29 and 30 are power factor calculations using hardware. FIG. 29 is a method of detecting zero points of voltage and current. First, voltage and current signals, which are analog signals, are found through the voltage and
제 30도는 위상검출회로를 이용한 방법으로 도면에 도시한 바와 같이 두 입력신호간의 위상차를 위상검출회로에 의해 전압값으로 변화시킨 후 상사-계수변환기(5)나 주파수변환기(10) 등을 통해 마이크로프로세서에 입력시키는 방식이다.30 is a method using a phase detection circuit. As shown in the drawing, a phase difference between two input signals is changed to a voltage value by a phase detection circuit, and then a microcomputer is obtained through a similar-
제30도의 위상검출기의 출력 Vout는 위상차가 1°이면
제31도-제32도는 소프트웨어에 의한 역률계산으로서 제31도는 최대 또는 최소(제로)값을 찾아서 행하는 방법이다.31 to 32 are power factor calculations by software, and Fig. 31 is a method of finding and performing a maximum or minimum (zero) value.
즉 전압 및 전류신호가 각각 분리되어 마이크로프로세서에 입력되는 형식에서 이용하는 방법으로서, 제31도의 플로우챠트에 나타낸 바와같이 역률계산이 시작되면 전압과 전류의 최대값 또는 그 최소값 사이의 간격을 카운터로서 계산하고 이 값에 의해 역률을 계산하는 방식이다.In other words, the voltage and current signals are separated and input to the microprocessor, and when the power factor calculation starts, as shown in the flowchart of FIG. 31, the interval between the maximum or minimum value of the voltage and current is calculated as a counter. The power factor is calculated based on this value.
여기다 ek는 k번째의 전압데이타이고 ek+1은 k+1번째의 전압데이타이며, ik는 K번째의 Wo의 전류데이타이고 ik+1은 k+1번째의 전류데이타이다.Here, e k is the k th voltage data, e k + 1 is the k + 1 th voltage data, i k is the K th current data of Wo and i k + 1 is the k + 1 th current data.
제32도와 제33도는 일반적인 역률계산식을 이용하는 방법으로 제32도에 나타낸 바와 같이 유효전력과 피상전력을 이용해서 계산하는 방법과 제33도에 나타낸 것과같이 전압과 전류의 최대치를 구하여 계산하는 방법이다.32 and 33 are methods for calculating a general power factor, as shown in FIG. 32, and using the active power and the apparent power, and as shown in FIG. 33, to calculate the maximum values of voltage and current. .
제34도와 제35도는 제1도-제24도의 전압×전류부호검출기(6)와 전압 및 전류부호검출기(9)의 회로이다. 제34도의 전압×전류부호검출기(6)의 두 입력신호인 전압 및 전류신호는 먼저 비교기(자체비교기)에서 비교되어 TTL레벨의 구형파신호로 바뀌면서 두 신호의 부호를 레벨신호로서 표시하게 된다. 그 후 4개의 NAND게이트로 구성되어 있는 Exclusive-OR기능을 가진 회로를 거쳐 전류신호와 전압신호의 부호를 곱한 신호를 나타낸다. 즉 A, B에서의 전압과 전류신호의 레벨이 서로다르면(전압신호와 전류신호의 부호가 서로 다르면)최종출력 C는 1이되어 곱한값이 음(-)임을 나타낸다. 그리고 A, B의 레벨이 서로 같으면 최종출력 C는 제로로되어 입력신호의 곱이 양(+)임을 나타내게 된다. 상기 동작의 진리값은 표1과 같다.34 and 35 are circuits of the voltage x
[표1]Table 1
제35도는 제34도의 비교기 부분에 해당된다. 입력신호 전압(e)과 전류(i)간위 위상차들 ψ라고 하면 역률은 cosψ로 표시될 수 있다. 이 ψ의 값을 구하기 위해서 비교기의 출력구형파 A의 폴링-에지(falling-edge)에서 마이크로프로세서에 가로채기(interrupt)가 걸려 위상차계산용 카운터를 스타트(start)시키고 난 후 제35도의 출력 B의 로우레벨(low-level)에서 다시 가로채기가 걸려 카운터를 정지시키고 그 값을 계산하게 된다.35 corresponds to the comparator portion of FIG. If the phase differences between the input signal voltage (e) and current (i) ψ, the power factor can be expressed as cosψ. To obtain the value of ψ, the microprocessor is interrupted at the falling edge of the output square wave A of the comparator, and the counter for the phase difference calculation is started. At low level, it is intercepted again to stop the counter and calculate its value.
즉 제35도의 a점에서 카운터를 시작시키고 b점에서 카운터를 정지시킨다. 상기 A의 가로채기 transition-activated방식이며, B에서의 가로채기는 level-actiated방식이다. 이러한 이유는 마이크로프로세서가 외부 가로채기를 놓치는 일이 없도록 하기 위함이며, 마이크로프로세서는 이 A와 B의 입력을 체크하여 전압과 전류 신호의 부호를 알게 된다.That is, the counter starts at point a in FIG. 35 and stops at point b. The interception of A is a transition-activated method, and the interception of B is a level-actiated method. This is to ensure that the microprocessor does not miss an external interception, and the microprocessor checks the inputs of these A and B to know the sign of the voltage and current signals.
상술한 제1도-제28도의 계수형 적산전력량계의 전력량 측정범위를 광범위하게 사용할 수 있도록 입력되는 전압 및 전류신호를 탭(TAB)변환방식에 의해 변환시켜 입력되는 전압 및 전류의 크기에 관계없이 적산전력량계에 항상 일정한 입력신호를 전송케한 것이 제36도-제38도이다.Regardless of the magnitude of the voltage and current input by converting the input voltage and current signals by the tap (TAB) conversion method so that the power measurement range of the digital integrated power meter of FIGS. 36 to 38 are used to transmit a constant input signal to the integrated power meter.
제36도는 제1도-제38도의 전압, 전류변환부(B)이며, 제37도는 전압변환회로(1), 제38도는 전류변환회로(2)이다. 설계된 적산전력량계의 정격전압을 V, 정격전류를 I라하면 제36도-제38도의 방식으로 V 및 I이상의 전압 및 전류범위에서도 사용케한 것으로 제37도의 저항(Rc)은 공통이자만 저항(R1, R2, R3……RN)의 값이 각각 달라 전원값에따라 분배전압값을 다르게하여 저항(Rc)에는 항상 최대 ±10Vpeak이하의 전압이 인가되도록 되었다.36 is a voltage and current converter B of FIGS. 1 to 38, FIG. 37 is a
제38도의 전류변환회로 역시 출력이 최대 ±10Vpeak이하가 되도록 되어 있어 상사-계수변환기(5) 등의 다수의 소자들이 안전하게 동작할 수 있다. 따라서 적산전력량계 내부소자의 변동은 전혀없고 단지 마이크로프로세서가 적산전력량계에 입력되는 전압 및 전류범위의 변동을 감지해야 하므로 제37도의 포토커플러부(PC)를 구성하여 이들 정보를 마이크로프로세서로 전송케하였다. 즉37도의 S1, S2…SN은 포토커를러(Pc1…Pcn에 의한 출력데이타를 AND게이트를 거쳐 마이크로프로세서에 전송하며, 마이크로프로세서는 이 정보에 의해 전원의 크기를 체크하여 전력량 산정을 위한 데이터포인터(Data pointer)를 찾아 기본데이터를 페치(fetch)하여 정상동작상태로 들어가게 된다. 또한 더 광범위한 전압 및 전류범위가 필요하면 탭(tap)을 더 설치하면되고 전압과 전류변환의 탭이 독립적으로 동작할 수 있게되어 필요한 전압 또는 전류범위를 임의로 조절할 수 있게 되었다. 제1도에서의 OR게이트는 상사-계수변환기(5)의 변환종료신호를 입력으로하여 그 출력으로서 샘플앤드호울더(4)의 샘플이냐 호울드상태이냐를 제어한다. 즉 예를들면 상사-계수변환기(5)들이 변환을 시작하면 변환종료시간은 High상태(inactive상태)로 되어있다. 이 때 OR게이트의 출력은 High로 되어 샘플앤드호울더(4)는 호울드상태를 유지한다.The current conversion circuit of FIG. 38 also has an output of up to ± 10 V peak or less so that a large number of devices such as the similarity-
그 후 2개의 상사-계수변환기(5)의 변환이 끝나면 변환종료신호는 Low상태(active상태)로 되어 OR게이트를 통해서 샘플앤드호울더(4)에 샘플상태 신호를 보내게되는데, 이 때 OR게이트는 두 상사-계수변환기(5)의 변환이 완전히 끝날 때까지 샘플앤드호울더(4)가 호울드(Hold)상태를 유지하도록 하기 위한 logic이다.After the conversion of the two similarity-
제1도를 제외한 형식에서는 마이크로프로세서로부터 직접 동시에 제어되므로 OR게이트가 필요없게 된 것이다. 상술한 것과 같이 본 발명은 계수형 적산전력량계의 마이크로프로세서가 유효 및 무효 전력량과 역률 및 피이크 사용전력 피이크무효전력 시간 등을 표시케하고, 마이크로프로세서에 내장된 타이머를 이용하여 차등적산력량을 산정하여 기억하고 표시도 하기 때문에 균형적인 전력수급을 위해 요구되는 디맨드미터(Demand Meter)로서의 기능을 훌륭히 수행하게 되며, 또한 마이크로프로세서의 입력형식을 다종의 방법으로 취해 각기의 특성에 적합케 사용하게 하고, 입, 출력포트를 이용하여 외부와의 송수신이 간단히 수행되어 전력량 자동검침을 더욱 현실화한 대한히 획기적인 유용한 발명이다.With the exception of FIG. 1, the OR gate is not necessary because it is controlled simultaneously directly from the microprocessor. As described above, the present invention allows the microprocessor of the digital counting meter to display the effective and reactive power, the power factor, the peak working power, the peak reactive power time, and the like, and calculates the differential integrated power using a timer built in the microprocessor. Because it remembers and displays, it performs well as a demand meter required for balanced power supply. It also takes various types of microprocessor inputs and makes them suitable for their characteristics. Transmitting and receiving from the outside using the input and output ports is a simple and innovative invention for realizing the automatic meter reading.
Claims (25)
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Family Applications (1)
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| KR1019850007346A KR900001681B1 (en) | 1985-10-05 | 1985-10-05 | Digital watthour meter |
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1985
- 1985-10-05 KR KR1019850007346A patent/KR900001681B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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| KR870004310A (en) | 1987-05-08 |
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