본 연구에서는 휴대용 계측기기를 이용한 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제시한다. 기존의 전력품질 분석시스템은 주로 대규모 공장 수용가에서 상시 연결 되어, 공장 전력 데이터를 연속적으로 취득, 저장한 후 분석까지 수행하고 있다. 그러나 이러한 시스템의 문제점은 데이터 취득을 위해 설치된 미터에서 수집된 Raw 데이터를 이용하여 공장 수용가의 전체적인 전력 품질을 감시 할 수는 있으나, 비선형 부하의 조합으로 인한 전력품질 저하 발생 시에는 그러한 상황에 대한 구체적인 원인을 파악하는 것은 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 공장의 전력품질 저하가 발생되는 경우 의심되는 여러 부하의 전압, 전류를 직접 측정하여 그 원인이 되는 지점을 쉽게 찾아내고 그에 상응하는 조치가 가능하도록, 휴대용 계측기기 기반 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제시함으로써 보다 안정적인 공장 전력 부하 운영이 가능하도록 한다.
본 연구에서는 휴대용 계측기기를 이용한 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제시한다. 기존의 전력품질 분석시스템은 주로 대규모 공장 수용가에서 상시 연결 되어, 공장 전력 데이터를 연속적으로 취득, 저장한 후 분석까지 수행하고 있다. 그러나 이러한 시스템의 문제점은 데이터 취득을 위해 설치된 미터에서 수집된 Raw 데이터를 이용하여 공장 수용가의 전체적인 전력 품질을 감시 할 수는 있으나, 비선형 부하의 조합으로 인한 전력품질 저하 발생 시에는 그러한 상황에 대한 구체적인 원인을 파악하는 것은 불가능하다. 따라서 본 연구에서는 공장의 전력품질 저하가 발생되는 경우 의심되는 여러 부하의 전압, 전류를 직접 측정하여 그 원인이 되는 지점을 쉽게 찾아내고 그에 상응하는 조치가 가능하도록, 휴대용 계측기기 기반 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제시함으로써 보다 안정적인 공장 전력 부하 운영이 가능하도록 한다.
High-power semiconductor devices and microprocessors in factory electrical installation so sensitive to power quality measurements such as harmonic currents, voltage fluctuations, flicker, current imbalance. Therefore, the little change of power quality can influences the productivity of factory ele...
High-power semiconductor devices and microprocessors in factory electrical installation so sensitive to power quality measurements such as harmonic currents, voltage fluctuations, flicker, current imbalance. Therefore, the little change of power quality can influences the productivity of factory electrical machines. Troubleshooting these problems requires accurate measurements and analysis of power quality with monitoring instruments that can effectively locate issues and identify solutions. In this paper, the author presents hand-held power quality monitoring system to locate issues and identify solutions. The proposed system consists of two parts, One is to develop hand-held power meters by using NI(National Instrument) DAQ(Data Acquisition) and WLAN. Another is develop power quality monitoring MMI(Man-Machine Interface) using LabView software. To demonstrate the validity of the proposed algorithm, variable tests are carried out.
High-power semiconductor devices and microprocessors in factory electrical installation so sensitive to power quality measurements such as harmonic currents, voltage fluctuations, flicker, current imbalance. Therefore, the little change of power quality can influences the productivity of factory electrical machines. Troubleshooting these problems requires accurate measurements and analysis of power quality with monitoring instruments that can effectively locate issues and identify solutions. In this paper, the author presents hand-held power quality monitoring system to locate issues and identify solutions. The proposed system consists of two parts, One is to develop hand-held power meters by using NI(National Instrument) DAQ(Data Acquisition) and WLAN. Another is develop power quality monitoring MMI(Man-Machine Interface) using LabView software. To demonstrate the validity of the proposed algorithm, variable tests are carried out.
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문제 정의
공장 전기설비 전력품질에 관해서는 누전차단기 오동작 방지를 위한 고조파 분석[5] 그리고 능동데이터베이스를 이용하여 공장의 전기설비 사고 예측하는 기술[6] 등이 제시되었다. 본 연구에서는 휴대용 계측기기를 이용한 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제시한다.
본 연구에서는 휴대용 계측기기를 이용한 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제안하고 개발하였다. 본 시스템을 구축하기 전력품질을 정확하게 분석하기 위해 요구되는 기능들을 분석하여 하드웨어를 구성하였고, 또한 전력품질 분석 소프트웨어를 개발하였다.
제안 방법
각 부하의 전압, 전류 신호가 중앙전력 감시시스템에 저장이 되면, DTF을 이용하여, 실효값과 위상각, 주파수 등을 계산한다. 그리고 계산된 위상값 및 위상차를 이용하여 유효, 무효, 피상전력 등을 계산하여 저장한다.
개발된 전력품질 분석 소프트웨어는 전압/전류 트랜스듀서에서 계측된 아날로그 신호를 DAQ로 입력하고 DAQ는 다시 디지털 신호를 출력하여 전력품질 소프트웨어로 WLAN 또는 USB를 통하여 입력하도록 구성되었다. 소프트웨어는 LabView를 이용하여 구현되었으며 각 상전압 및 상전류의 위상과 진폭 그리고 주파수 조정 가능하도록 개발되었다.
공장 수용가 전력품질 분석시스템은 공장 전기설비시설내의 개인용 컴퓨터, 정류기, 전기로와 시험장치 등의 비선형 부하 사용으로 발생되는 각종 고조파 및 Sag,Swell, Flicker 그리고 순간정전 등이 발생될 경우, 공장의 전력 품질 상황을 분석하여 적절하게 대처하도록 함으로써 공장 부하설비의 관리 운영을 효율화하도록 개발되었다. 기존의 전력품질 분석시스템은 주로 대규모 공장 수용가에서 상시 연결 되어, 공장 전력 데이터를 연속적으로 취득, 저장한 후 분석까지 수행하고 있다.
각 부하의 전압, 전류 신호가 중앙전력 감시시스템에 저장이 되면, DTF을 이용하여, 실효값과 위상각, 주파수 등을 계산한다. 그리고 계산된 위상값 및 위상차를 이용하여 유효, 무효, 피상전력 등을 계산하여 저장한다. 그림 4는 공장 내에서 전력 부하의 전압, 전류 신호를 입력받아, 각 상전압, 상전류, DC 오프셋 그리고 벡터도 등을 보여주는 블록 다이어그램이며 그림 5는 블록 다이어그램을 이용한 MMI 화면이다.
본 연구에서는 휴대용 계측기기를 이용한 공장 수용가 전력품질 분석시스템을 제안하고 개발하였다. 본 시스템을 구축하기 전력품질을 정확하게 분석하기 위해 요구되는 기능들을 분석하여 하드웨어를 구성하였고, 또한 전력품질 분석 소프트웨어를 개발하였다. 공장 부하는 다수의 비선형 부하를 사용함으로써 필연적으로 각종 고조파 및 sag, DIP, swell, flicker 그리고 순간정전 등이 발생된다.
즉 상시 전력품질 분석시스템이 공장의 전체적인 전력품질 저하를 검출하는 경우, 전력품질 저하를 유발하는 지점 및 원인을 정확히 파악하고 대처하기 위해 본 연구에서 개발된 휴대용 전력 품질 분석시스템을 이용한다. 본 연구의 유용성을 검증하기 위해 다양한 부하에 대하여 휴대용 전력품질 분석시스템을 적용하였다.
개발된 전력품질 분석 소프트웨어는 전압/전류 트랜스듀서에서 계측된 아날로그 신호를 DAQ로 입력하고 DAQ는 다시 디지털 신호를 출력하여 전력품질 소프트웨어로 WLAN 또는 USB를 통하여 입력하도록 구성되었다. 소프트웨어는 LabView를 이용하여 구현되었으며 각 상전압 및 상전류의 위상과 진폭 그리고 주파수 조정 가능하도록 개발되었다.
시작품으로 개발된 휴대용 전력계측 장치는 공장 부하의 전력량 변화를 온라인으로 검출 후 바로 휴대용 컴퓨터에 전송하여 실시간 분석이 가능하도록 개발되었으며, 특히, 사용자의 선택에 따라서 계측된 데이터를 USB 인터페이스를 이용한 유선과 WLAN을 이용한 무선 계측이 가능하도록 개발되었다. 다음의 그림 2는 휴대용 전력 계측기의 블록선도를 나타내고 있다.
제시되는 전력품질 분석시스템은 NI의 DAQ와 WLAN을 이용하여 휴대용 전력 측정기 시제품을 개발하고 LabView 프로그램을 전력품질 소프트웨어를 개발한다. 이러한 시스템은 기존의 중앙 관리형으로 개발된 상시 전력품질 감시시스템의 보조 시스템으로 사용된다.
이러한 시스템은 기존의 중앙 관리형으로 개발된 상시 전력품질 감시시스템의 보조 시스템으로 사용된다. 즉 상시 전력품질 분석시스템이 공장의 전체적인 전력품질 저하를 검출하는 경우, 전력품질 저하를 유발하는 지점 및 원인을 정확히 파악하고 대처하기 위해 본 연구에서 개발된 휴대용 전력 품질 분석시스템을 이용한다. 본 연구의 유용성을 검증하기 위해 다양한 부하에 대하여 휴대용 전력품질 분석시스템을 적용하였다.
즉, 휴대용 전력계측 하드웨어가 공장 수용가 전압 전류를 계측하고, 계측된 데이터를 무선 랜 또는 USB 인터페이스를 이용하여 컴퓨터로 보내면, LabView 프로그램으로 구현된 전력품질 분석 소프트웨어가 전압, 전류, 고조파, 왜형률 등의 현재 전력품질을 실시간 분석하여 보여준다.
대상 데이터
위의 그림 3에서 전압 트랜스듀서는 MagnelabSPT-0375-600 Potential Transformer를 사용했고, 전류트랜스듀서는 FLUKE-i5SPQ3 5A AC Current Probe 사용했다. DAQ는 NI(National Instrument)사의 NI 9220사용했고, USB 인터페이스는 NI cDAQ-9171 그리고 WLAN은 NI cDAQ-9191(NI CompactDAQ 1 슬롯 이더넷 및 802.11 Wi-Fi 섀시)를 사용하였다.
성능/효과
이러한 경우, 기존의 상시 전력품질 분석시스템에서는 시스템 구조상 원인 발생 지점을 정확하게 추정할 수 없었다. 그러나 본 연구에서 개발된 전력품질 분석시스템은 휴대용 전력 품질 계측기를 이용하기 때문에 의심되는 여러 부하의 전압, 전류를 직접 측정하여 그 원인이 되는 지점을 찾아내고 그에 상응하는 조치가 가능하다. 따라서 기존의 상시 전력품질 분석 시스템의 보조시스템으로 활용할 경우, 보다 안정적인 공장 부하 운영이 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전력품질 분석시스템 구축에 관한 연구 동향은?
본 논문과 관련하여 현재까지 전력품질 분석시스템 구축에 관한 연구 동향은 전력품질 미터로부터 전송된데이터의 효율적 탐색 및 통합을 위한 데이터베이스 설계 방법[1], 객체지향 방법론을 이용한 전력품질 분석 소프트에어 설계 방법[2], 전력품질에 영항을 주는 이벤트(Sag, Swell, Harmonic)를 분석하는 방법[3] 그리고 시간 영역의 상관함수 이론과 DSP 프로세서를 이용한 전력품질 분석시스템[4]이 제시되었다. 공장 전기설비 전력품질에 관해서는 누전차단기 오동작 방지를 위한 고조파 분석[5] 그리고 능동데이터베이스를 이용하여 공장의 전기설비 사고 예측하는 기술[6] 등이 제시되었다.
공장 수용가 전력품질 분석시스템의 개발 목적은?
공장 수용가 전력품질 분석시스템은 공장 전기설비시설내의 개인용 컴퓨터, 정류기, 전기로와 시험장치 등의 비선형 부하 사용으로 발생되는 각종 고조파 및 Sag,Swell, Flicker 그리고 순간정전 등이 발생될 경우, 공장의 전력 품질 상황을 분석하여 적절하게 대처하도록 함으로써 공장 부하설비의 관리 운영을 효율화하도록 개발되었다. 기존의 전력품질 분석시스템은 주로 대규모 공장 수용가에서 상시 연결 되어, 공장 전력 데이터를 연속적으로 취득, 저장한 후 분석까지 수행하고 있다.
본 연구에서 전력품질 분석시스템은 어디에 사용되는가?
제시되는 전력품질 분석시스템은 NI의 DAQ와WLAN을 이용하여 휴대용 전력 측정기 시제품을 개발하고 LabView 프로그램을 전력품질 소프트웨어를 개발한다. 이러한 시스템은 기존의 중앙 관리형으로 개발된 상시 전력품질 감시시스템의 보조 시스템으로 사용된다. 즉 상시 전력품질 분석시스템이 공장의 전체적인 전력품질 저하를 검출하는 경우, 전력품질 저하를 유발하는 지점 및 원인을 정확히 파악하고 대처하기 위해 본 연구에서 개발된 휴대용 전력 품질 분석시스템을 이용한다.
참고문헌 (8)
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Y. I. Kim, S. J. Bang, J. H. Han, T. Y. Yun "Development of Power Quality Monitoring System(PQMS) : Object-Oriented Design for Power Quality Analysis Software", KIEE summer conference 2003, Vol 1, pp. 131-133, Nov. 2003.
S. J. Bang, Y. I. Kim, J. H. Han, T. Y. Yun "Development of Power Quality Monitoring System", KIEE summer conference 2003, Vol 1, pp. 158-160, Nov. 2003.
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