KR0123459B1 - 수, 배전선로의 원격감시제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수, 배전선로와 변압기 등의 설비에서 발생되는 이상 상태의 과전류, 과전압 또는 누설전류와 결상 및 과열상태 등을 원거리에서 검출, 표시되게 하여 원격으로 수,배전선로의 전력 변동사항을 전력사용중인 상태에서도 일목요연하게 일시에 파악 감시할 수 있도록 한 수,배전선로의 원격감시제어장치에 관한 것이다.

Description

수, 배전선로의 원격감시제어장치

제1도는 본 발명의 전체적인 계통도.

제2도는 본 발명의 전류, 전압 및 누설검출회로부의 상세회로도.

제3도는 본 발명의 온도 검출회로부의 상세회로도.

제4도는 본 발명의 결상 검출회로부의 상세회로도.

제5도는 본 발명의 카운터 회로부의 상세회로도.

제6도는 본 발명의 제어회로부의 상세회로도.

제7도는 본 발명의 표시회로부의 상세회로도.

본 발명은 수, 배전선로와 변압기 등의 설비에서 발생되는 이상상태의 과전류, 과전압 또는 누설전류와 결상 및 과열상태 등을 원거리에서 검출, 표시되게 하여 원격으로 수, 배전선로의 정상동작 여부를 간단하고 용이하게 식별하여 수, 배전개소의 전력변동 사항을 전력사용중인 상태에서도 일목요연하게 일시에 파악 감시할 수 있도록 한, 수,배전개소의 원격감시 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 수, 배전선로 즉, 수용가 자가용 전기설비의 안전관리 점검을 행하고자 할 때에는 공급전력을 차단한 정전 상태에서만 가능하고, 또한 점거작업시에는 전류, 전압, 과열, 결상등의 매 점검작업을 일일이 점검원이 점검하여야 하는 불편이 뒤따라 효과적이고 완벽한 점검작업을 수행하기가 어렸웠을 뿐만아니라, 정기점검에 많은 인력이 소요되는 등의 여러가지 문제점이 있었다.

이와같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 일본국 특개소 60-125135호와 특개소 60-86931호가 있었으나, 여기서 일본국 특개소 60-125135호는 마이컴을 이용하여 배전반의 과전류 과전압 자락전류 자락전압 등의 이상 상태를 A/D변환 신호로 검출하여 표시함과 동시에 과부하 차단기가 동작되도록 한 것으로, 이는 가까운 배전반에 전용하는 데에는 아무런 문제가 없으나 수백미터 떨어진 원거리를 감시하는 것으로는 부적합하였다.

그리고 상기 일본국 특개소 60-86931호는, 전력설비의 감시 정보를 아나로그화 하여 정전정보를 PWM변환 신호로 전달하는 으로, 이는 정전상태는 감시할 수 있으나 과전류, 과전압, 누설전류 등을 미리 측정하여 전기사고를 미연에 방지하지를 못하는 폐단이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 수용자가 전력을 사용하고 있는 중이라도 수, 배전선로나 부하의 이상상태를 검출, 표시, 경보하게 하여 일정장소, 예컨데 통제실 등에서 선로의 과전압 과전류에 따른 부하의 이상상태를 신속하고 손쉽게 원격감시할 수 있는 장치를 제공할 수 있도록 함에 그 목적을 둔 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 각 수용가 등의 배전선로의 각 배선마다 그래프식 % 변류기를 설치하여 각 선마다 전류를 검출하고, 이 검출된 각 선로의 전류 최대치에 비례한 직류전압을 주파수로 변환하여 전류검출신호를 발생하기 위한 전류검출 회로부와, 변압기함의 온도상태를 검출하고, 검출된 온도 변화를 직류전압으로 변환시킨 후 비교하여 검출된 온도중 최고온도를 검출, 주파수로 변환시켜 온도검출 신호를 발생시키기 위한 온도검출회로부와, 3상 전압중 최대치의 2/3로 설정된 전압레벨과 각 상의 전압을 비교하여 설정전압 이하로 전압이 강화되었는지의 여부를 검출하는 결상신호 검출회로부와 각 검출회로부로 부터 입력된 검출 펄스신호를 매초마다 카운트하여 각종 데이타를 처리하기 위한 카운터회로부와, 카운터회로부에서 입력된 데이타를 연산처리하기 위한 제어회로부와, 제어회로부에서 출력되는 각 검출상태를 표시하기 위한 표시회로부로 구성된 것으로, 이를 첨부한 도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도 내지 제2도에 도시된 바와 같이 전류검출 및 누설전류검출회로부(A)는 각각의 전력선로(1)에 각각 크램프식 변류기(CT)의 2차측에 전류가 흐르도록 하고 이 전류를 저항(R1)을 통해 전압으로 변환시킨 다음 비교증폭기(2) 및 저항(R2),(R3)을 통하여 교류를 증폭시켜 주고, 이 증폭된 신호를 결합콘덴서(C1),(C2)를 통해 교류분만 통과시켜 준 다음, 이 신호를 교류(AC)-직류(DC)실효치 변환용 비교증폭기(3), (4)와 저항(R4), (R5), (R6), (R7), (R8) 및 다이오드(D1), (D2)에 의하여 전력선로(1)에서 검출된 전류에 비례한 직류전압이 비교증폭기(4)의 출력단에 나타나게 하고, 이 출력직류전압은 가변저항(VR₁)에 의해 조정되는 각 선로(1)의 전류검출회로부(a1)가 구성되어 있으며 이 전류검출회로부(a1)는 매전력선로(1)마다 설치하게 되므로서 3상 동력인 경우에는 전류검출회로부(a1)가 3조로서 매전력선로(1)에 설치하여 각각 최대치 검출용 비교기(5), (6), (7) 및 다이오드(D3), (D4), (D5)를 통해 3상 전력선호(1)에 흐르는 전류중 최대치를 비교 검출(P회로)하여 저항(R9)을 통해 V/F변환기(8)에 입력시켜 전압을 주파수로 변환시켜 주면 전력선호(1)의 전류에 비례한 0∼수 KH_Z정도의 주파수가 발생되고 0∼수 KH_Z정도의 주파수 신호를 분주기(9), (10)를 통해 읽기에 편한 1 : 1의 주파수로 변환시켜준 다음 포토커플러(PCI)를 통해 전기적으로 절연된 상태로 수십미터 원격위치로 검출신호가 송출되게 한다.

또한 가변저항(VR2)으로 V/F변환기(8)의 출력주파수를 0∼수 KH_Z범위내에서 조정할 수 있게 하고, 비교증폭기(11) 및 가변저항(VR3), 저항(R10), (R11), (R12)과 다이오드(D6)을 통해 V/F 변환기(8)의 출력주파수의 0점을 조정할 수 있게 구성하며 분주기(9)의 출력단에는 DIP스위치(12)와 다이오드군(D7)를 연결하여 분주기(9)의 출력을 DIP 스위치(12)로 셋팅한 만큼 주파수를 분주하게 하며 비교증폭기(14)와 다이오드(D8) 및 분압저항(R13), (R14), (R15), (R16)에 의하여 분주기(9)를 제로 리셋트시키게 구성한다.

또한 2차 분주기(10)의 출력단에 DIP 스위치(13)를 접속연결하여 분주기(10)의 출력을 선택하게 하고, 이 신호를 저항(R17), (R18), (R19) 및 트랜지스터(TR1)를 통해 포토커플러(PC1)가 구동할 수 있는 충분한 신호로 증폭한다.

포토커플러(PC1) 2차측은 멀리 전송되는 관계로 졀연전원을 사용하는데 제3도에서 보는 바와 같이 전원트랜스(T1)와는 별도로 절연트랜스(T2)를 사용하여 정류회로(T20)와 콘덴서(C1)를 통해 얻어진 절연된 별도의 직류전원을 사용하고 있다.

또한 전류검출 및 누설전류검출회로부(A) 누설전류검출회로부(a₂)의 구성은 상기한 전류검출회로부(a₁)의 회로중 전류·전압변환용 저항(R1)과 교류신호 비교증폭기(2)의 증폭도를 결정하는 저항(R2), (R3)의 크기가 다르며 최대치 검출용 비교기(5), (6), (7)를 통하지 않고 누설전류용 V/F 변환기(8)로 신호를 보내는 것 이외는 회로가 동일하다.

또한 본 발명에 있어 전압검출회로부(B)에 있어서도 상기 전류검출회로부(a₁)의 회로에서 크램프식 변류기(CT)를 사용하는 대신 전압강하용 절연트랜스(PT)를 사용하는 것 이외에는 동일하고 전압검출회로부(B)의 전압검출 신호를 상기한 전류검출부(a₁)의 최대치 검출용 비교기(5), (6), (7)에 의한 방법 P회로와 동일한 Q회로임 V/F 변환방법도 동일하다.

따라서 전류검출회로부(a₁) 및 누설전류검출회로부(a₂)와 전압검출회로부(B)에서 검출된 전류, 누설전류 또는 전압은 각각 비교증폭기에서 증폭된 이 증폭된 신호는 결합콘덴서(C1), (C2)를 통해 교류분만 통과한 다음 비교증폭기(4)를 통해 검출신호에 비례하는 직류 전압이 발생되게 되고 이 각 신호중 최대치 검출용 비교기(5), (6), (7)에 의해 (단, 누설전류는 최대치 검출에서 제외) 각 선로상에서 검출된 신호중 최대치만을 비교 검출하여 송출(단, 누설전류는 측정 검출치 송출)하고 V/F변환기(8)를 통해 전압을 주파수 변환시킨 다음, 포토커플러(PC)를 통해 후술하는 카운터 회로부(E)로 송출하게 되는 것이다.

또한 제1도 및 제3도에 도시한 바와 같이 본 발명에 있어서의 온도검출회로부(C)는 자가용 수용자 전기 설비에 설치하는 것을 예로서 설명하면, 공장에서는 일반적으로 3상 동력용 변압기 3대와 조명용 변압기 1대로 하여 모두 4대의 변압기를 설치하고 있으므로서, 본 발명에 있어서는 온도검출센서부(C')가 4조 설치된 것을 예로하여 설명하였다.

온도검출센서부(C)는 변압기등에 온도센서(15)를 부착하고 변압기의 온도변화를 전류변화로 변환시켜준 다음 비교증폭기(16)에 입력하여 저항(R20), (R21)에 의해 전압으로 변환시켜준 다음 비교증폭기(16)의 출력을 다시 반전용 비교증폭기(17)와 저항(R22), (R23)에 의해 수배 증폭 한 다음 최대치 비교검출기(18)에 입력하여 4조의 온도검출신호의 최대치 전압을 비교검출하여 저항(R24)을 통해 V/F변환기(19)에 입력시켜 온도변화에 따른 검출전압을 주파수로 변환시켜 준 다음 분주용카운터(20)와 DIP스위치(21)를 통해 포토커플러(PC2)를 통해 후술하는 카운터회로부(E)로 절여전송하게 되며, 이때 정밀한 온도계측을 위해 별도의 정전압회로(22)를 부가하여 전원을 사용하고 있다.

또한 제1도 및 제4도에 도시한 바와 같이 결상신호검출회로부(D)는 전압검출회로부(B)의 각상의 전압 검출신호 b1, b2, b3와 최대전압 검출신호 b0의 2/3 레벨을 각각 비교하여 결상을 검출하는데, 즉 b0 신호를 버퍼Amp(4-1)를 통하여 안정화 시키고 그 출력전압을 Ra와 Rb의 저항값을 1 : 2 비율로 직렬 연결한 중간지점에서 인출하여 각 상의 결상비교기(4-2) 3개의 공통으로 입력하고 결상비교기(4-2)의 또 다른 입력은 각각 전압검출신호 b1, b2, b3를 입력하면 결상비교기(4-2) 출력 b10, b20, b30은 결국 R상, S상, T상 어느상이라도 건전상 전압의 2/3 이하이면 출력되므로 각 상의 결상 검출신호는 포토커플러(PC3)를 통하여 카운터회로부(E)로 입력시킨다.

한편 제1도 및 제5도에 도시된 바와 같이 카우터회로부(E)는 상기한 각 검출회로부에서 전송선을 타고 입력한 펄스신호를 각 입력별로 별도로 수신하는 포토커플러(PC4)를 통해 입력하고 이 신호를 인버터(23)를 통해 파형정형 한 후 8비트 바이너리카운터 IC를 2개 조합한 16비트 바이너리 카운터회로(24)에 각각 입력시켜 단위 계측 시간인 1초마다 후술하는 제어회로부(F)에서 읽도록 하고, 16비트 바이너리 카운터회로(24)에는 랫치회로(25)에 연결하여 제어회로부(F)의 데이타버스로 읽어 드린다.

따라서 상기와 같은 카운터회로부(E)는 16비트 바이너리 카운터회로(24)와 랫치회로(25)를 4벌로 구성하고 있으며(전류, 누설전류, 전압, 온도 등의 측정개소를 늘리면 4별 이상으로 조정할 수 있음), 카운터 회로부(E)의 리셋트 신호는 제어회로부(F)측에서 일괄하여 신호를 공급하게 하여 매 연산주기마다 현재의 카운트 값에 직전의 카운트값을 감산하여 단위 주기당(매초마다) 입력데이타를 읽어 드린다.

또한 결상신호검출회로부 매 상마다 포토커플러(PC4)로 전송받아 인버터(23)를 통해 반전시킨 다음 랫치회로(25)를 통해 제어회로부(F)로 입력시킨다.

또한 제1도 및 제6도에서 도시된 바와 같은 제어회로부(F)는 8비트 원칩 CPU(26)로서 카운터회로부(E)의 각 신호를 데이타버스를 통하여 입력한다.

이의 CUP(26)를 중심으로 한 프로그램 수행은 ROM(27) 및 랫치IC(28)를 통하여 수행하고 있으며, 디코더 IC(29), (30)을 통해 데이터버스에 어느 순간에 1개의 IC만 선택하여 기능을 수행하도록 한다.

RTC IC(31)로 현재의 월, 일, 시각을 결정하며 입력된 데이타를 RAM(32), (33), (34), (35)의 4개에 기억시켜 두고 내장밧데리 및 정전 검출회로에 의하여 정전되어 되더라도 장시간 보존 가능하도록 한다.

I/O 확정 IC(36)를 통해 프린터를 구동하고 설정치와 입력과를 비교하여 입력치가 초과 되었을 때 경보램프 및 경보음(37)의 출력에 사용되고 있다.

설정치보다 입력치가 초과 되었을 때 차단용 릴레이를 구동시키기 위하여 랫치 IC(38)와 파워드라이브 IC(39)를 통해 릴레이 연결단자(40)에 송출되고 있다.

숫자 및 입력콘트를 전용 IC(41)에 연결된 콘넥터(42)를 통하여 후술하는 표시회로부(G)에 연결되고 있다.

각 입력마다 설정치 및 배율 등은 수시로 변동되는 데이타가 아니며, 이의 설정데이터가 정전때 변동되는 큰 오차를 수반하므로 EEPROM IC(43)에 설정 데이타를 기억시켜 두었다가 프로그램 수행시 필요한 때에 읽어볼 수 있도록 한다.

제너 다이오드(ZD1) 및 저항(R27), (28),…(R39) 및 트랜지스터(TR2), (RT3)…(RT7)등은 RAM(32), (33), (34), (35) 및 RTCIC(35) EEPROMIC(43)의 데이타들이 POWER ON/OFF시 또는 정전시, 에러가 발생되지 않도록 하는 기억데이타 보호회로이다.

또한 제1도 내지 제7도에 도시된 바와 같이 표시회로부(G)는 콘넥터(44)를 통하여 입력된 표시데이타들은 LED Display Drive용 게이트(45), (46), (47), (48), (49), (50), (51), (52) 및 전류 제항저항(R22), (R23)…(R29)을 통하여 LED Dispaly군(53) 12개의 A-F까지의 각 시그먼트 데이타신호를 공급하고 디지트설정용 데이타들은 디코더 IC(54)에 입력한 IC(54)의 출력단자를 각각 전류증폭용 Drive IC(56), (57)를 통하여 LED Display군(53)의 공통단자에 각각 연결한다.

디코더 IC(55)의 출력 8개는 2개줄의 메트릭스 키보드(60)를 형성하여 2개의 키 입력신호는 콘넥터(61)를 통하여 키 입력콘트를 전용 입력된다.

또한 설정치 보다 입력치가 초과 되었을 때 표시하기 위한 LED 경보램프군(62)이 다색으로 명판에 취부되어 리셋트를 누르면 LED 결보램프군(62)은 켜지지만 원인이 제거될때까지 릴레이 및 표시램프군(63)을 복구되지 않게 한다.

이와 같은 본 발명은 수용가 배전선로상에서 발생되는 모든 이상상태를 일정장소에서 원격으로 검출감지할 수 있어 전력계통의 감시 통제기능을 배가시켜 줄 수 있을 뿐만아니라, 검출시 전원을 차단하지 않고 감시제어 할 수 있게 되어 운전중에도 수시로 검출할 수 있는 특징을 지닌 것이다.

Claims (1)

1. 수용가등의 배전선로의 매선마다 그래프식 변류기를 설치하여 각 선마다 전류를 검출하여 전류의 최대치를 비교검출하고, 검출된 전류를 직류전류로 변환하여 이를 다시 주파수 변환하여 전류의 검출신호를 발생하도록 한 전류검출 및 누설전류검출회로부(A)를 구성하며, 수용가나 배전 선로상의 매선마다 전압을 검출하고 이를 교류 증폭시킨 다음, 각 선에서 검출된 전압의 최대치를 비교검출하고 이 검출된 전압을 주파수로 변환시킨 전압 검출신호를 발생하기 위한 공지된 전압 검출회로부(B)를 구성하며, 변압기의 과열상태를 검출하고 검출되는 온도 변화를 전압으로 변환시킨 다음 각 변압기에서 검출된 온도중 최고온도를 비교검출하고 비교 검출된 최고온도, 즉 전압을 주파수로 변환시켜 온도 검출신호를 발생시키기 위한 공지된 온도 검출회로부(C)를 형성하고, 3상 전압중 최대치의 2/3로 설정된 전압레벨과 각 상의 전압을 비교하여 설정전압 이하로 전압이 강하되었는지의 여부를 검출하는 결상신호 검출회로부(D)와, 각 검출호로부로 부터 입력된 검출펄스신호를 매초마다 카운트하여 각종 데이타를 처리하기 위한 카운터회로부(E)와, 카운터회로부에서 입력된 데이타를 연산처리하기 위한 제어회로부(F)와, 제어회로부에서 출력된 각 검출상태를 표시하기 위한 공지된 표시회로부(G)로 구성함 특징으로 한 수, 배전선로의 원격감시 제어장치.

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