전자식 계기 계량 알고리즘

소개글

전자식 계기 계량 알고리즘에 대한 이해를 돕기 위한 글입니다.

목차

1. Electronic Energy Meter
2. AC Power Calculation
3. Measuring Algorithm

본문내용

1. Electronic Energy Meter

전자식 계기(Electronic energy meter)는 AFE(Analog Front End)와 마이크로프로세서 그리고 외부 인터페이스로 구성되어 있습니다. AFE는 전류, 전압 등의 아날로그 값을 입력받아 디지털 부호로 변환하는 기능을 담당합니다. 마이크로프로세서는 원천부호화된 각종 계량 데이터를 연산, 저장, 관리하며 통신 인터페이스에 적합한 형태로 변환하여 전송합니다. 일반적으로 마이크로프로세서 내에 외부 인터페이스인 USART(Universal synchronous/asynchronous receiver and transmitter), Pulse output driver, Optical port driver와 LCD Driver 회로가 포함되어 있지만 LCD 자체나 물리적인 통신 인터페이스는 하우징 외부에 부착됩니다.
전자식 계기의 핵심적인 부분은 AFE와 마이크로프로세서이며 일반적으로 이 두 가지는 집적되어 하나의 Mixed Signal Microprocessor 칩으로 구현됩니다. Mixed Signal 프로세서란 아날로그부와 디지털부가 동시에 포함된 집적회로 칩을 말합니다. 전자식 계기는 계량 전용의 Metering Chip으로 구현되기도 하고, 범용 Mixed Signal Microprocessor를 사용하기도 합니다.
ADC(Analog to Digital converter)
전자식 계기의 Analog Front End는 Analog to Digital converter와 Digital Filter로 구성됩니다. 일반적으로 ADC 블록의 내부에 Digital Filter가 포함되므로 AFE는 ADC라고 보아도 무방합니다. 상용 전자식 계기는 대부분 Sigma Delta ADC를 사용하지만 최근에는 Pipelined ADC를 채택하는 경우도 있습니다. ADC의 처리(전송)용량은 양자화 스텝의 수와 샘플링 속도와 관계가 있습니다.
Sigma Delta ADC는 Delta Modulation에서 발전된 기술입니다. Delta Modulation은 직전(直前) 입력값을 출력단에서 입력단으로 Negative Feedback 시켜 현재 입력값과 비교함으로써 그 차이값만을 Demodulator로 전송한다는 아이디어로부터 출발했습니다. 원래 Delta Modulation은 원거리 통신을 염두에 두고 만들어진 기술이므로 기본적으로 1bit comparator를 채택했습니다.

참고 자료

IEC 62056 “Electricity metering - Data exchange for meter reading, tariff and load control"
Part 62 : Interface classes
IEC 62053 “Electricity metering equipment(a.c.)-particular requirements
Part 22 : Static meters for active energy(classes 0.2S and 0.5S)
Part 23 : Static meters for reactive energy(classes and 3)