KR100730627B1

KR100730627B1 - 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법

Info

Publication number: KR100730627B1
Application number: KR1020050130545A
Authority: KR
Inventors: 최상준
Original assignee: (주)에디테크
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-06-21

Abstract

송전 선로나 배전 선로에서 선로의 상을 검출하는 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법에 관한 것으로, 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 송/배전선로 상의 상에 대한 정보를 수집하는 주장치, 작업자가 임의의 측정 장소에서 배전선로의 상 정보를 확인하는 측정 장치 및 상기 주 장치와 상기 측정 장치를 무선으로 연결하는 통신수단을 포함하고, 상기 주 장치와 상기 측정 장치의 각각은 상기 측정 장치와 상기 주장치의 통신이 이루어진 후, 상기 무선통신을 중계하는 통신중계국의 현재 시각으로 상기 측정 장치와 주장치의 시각을 일정시각마다 동기시키는 동기수단, 상기 동기 수단에서 동기된 시간을 세분하여 분주하는 분주 수단과 상기 분주 수단에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일하거나 대응하는 의사파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 산출 수단의 구성을 마련한다.

상기와 같은 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법을 이용하는 것에 의해, 경제적 절감효과가 있으며 장비운용에 필요한 인력이 감축되고 시설 유지보수에 필요한 경비를 절감할 수 있게 된다.

상, 검출, 송전, 배전, 동기

Description

상 정보 검출 시스템 및 검출 방법{Tester for detection of 3-phase information, method of the detection and system thereof}

도 1은 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 주장치를 나타내는 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 측정 장치를 나타내는 블록도,

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 상 정보 검출 시스템을 이용하여 상을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 주 장치와 측정 장치에서의 위상각을 나타내는 파형도,

도 5는 본 발명에 따른 절대 상 판별 및 위상각의 비교 오차의 범위를 나타내는 설명도,

도 6은 본 발명의 일 예에 의해 프로그램 되어 현장의 조건에 맞는 표시그림을 나타낸 도면.

도 7는 본 발명의 일 예에 따른 주 장치와 측정 장치에서의 위상각을 검출하는 파형도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10, 20 : 통신부 11, 21 : 시각 동기부

12, 22 : 분주부 13, 23 : 위상 검출부

14, 24 : DSP 회로 15, 25 : 중앙처리부

16, 26 : 콘버터부 17, 27 : 표시부

18, 28 : 메모리부 100 : 주장치

200 : 측정 장치

본 발명은 상(Phase) 정보 검출 시스템 및 검출 방법에 관한 것으로, 특히 송전 선로나 배전 선로에서 선로의 각상의 임의의 시각에서 위상각(Sinθ)을 검출하는 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법에 관한 것이다.

즉 본 발명은 측정 장치에서 측정한 상의 위상각 신호를 임의 장소에 거치되어 각 상의 위상각 신호를 검출하여 측정할 수 있는 주 장치로 무선 통신망을 통하여 전송하고, 주 장치에서는 자체에서 검출한 위상각 신호에 측정 장치에서 보내온 상 정보(Sinθ)를 대입하여 동일 시각대의 위상각 신호가 어느 상(P1, P2, P3)과 일치 하는지를 판별하여 해당 상의 정보를 측정 장치로 통보하는 상 정보 검출 및 절대 상 확인 기술에 관한 것이다.

일반적으로 수력, 화력 또는 원자력 발전소 등으로부터 발전된 전력은 장거리 송전에 필요한 고압으로 승압하여 변전소로 보낸다. 이때 발전기에서 정해진 상을 가진 즉, P1, P2, P3(절대 상)의 위상차(각 상별 Sin 120°의 차이)를 가진 전력을 상(P1, P2, P3) 별로 구분하여 송전하고 변전소에서는 발전소로부터 송전된 전력을 배전에 필요한 전압으로 감압하여 발전기에서 구분된 상 별로 배전한다. 그러나 배전하는 과정이나 또는 배전망을 운영 중에 신설 또는 설비교체 등으로 인하여 절대 상 확인이 곤란한 경우가 발생하게 된다.

이는 배전공사에서 도로나 환경여건에 의한 단거리 지중구간과 가공선로가 혼재되고 공사시마다 관리하는 시공업체가 상순만을 확인하고 작업하므로 이로 인한 절대 상에 대한 관리부족으로 상 판별이 어렵고, 정전용량 및 노이즈 방지를 위한 연가/교차 시공에 의한 선로변경이 다양하여 필요시 선로의 상에 대한 혼선이 발생하게 된다.

이렇게 상에 대한 혼선이 발생하면 단순 상순에 의한 부하관리에 치중하게 되어 부하의 편중이 생기기 쉽고 이러한 부하편중이 상 불평형을 야기하여 전력손실이나 정전 및 규정전압 초과로 인한 전기기기의 고장이나 수명단축 등 고객에게 공급하는 전력품질이 저하되는 원인이 되어 경제적인 손실 등 관리에 상당한 어려움이 있다.

이와 같은 문제점을 해소하려면 상에 대한 제반 상태, 즉 상 별 총 부하량이나 계절이나 날씨에 따른 환경적 요인에 의한 전력량 변화, 주거형태나 시간대별 또는 미래에 대한 전력량 수요예측 등 분석에 필요한 자료를 비축하고 신설 배전공사나 부하변경에 이런 자료를 바탕으로 설계해야 되는데 지금처럼 공사 시에 해당지점에서 상순만을 확인하여 부하관리를 하는 방법으로는 어려운 일이다.

이는 대용량의 삼상 전력을 사용하는 고객 중에도 사용기기에 따라서 단상전 력을 사용하게 되며, 단상전력이 어느 특정상에 편중되면, 부하 불평형에 의한 상별 전압강하가 불규칙하게 일어나기 때문이다. 예를 들어 전력 수요가 많은 시기의 배전용 변압기에서 중성선에 흐르는 전류가 수백 암페어(A) 이상 발생하고, 이로 인한 막대한 전력손실과 변압기나 케이블 접속개소 등의 국부과열로 인한 기기의 손상이 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.

이러한 문제를 전력공급회사에서도 심각하게 고민하고 있으며, 선진 배전망 체계를 확립하기 위한 과제로 상에 대한 관리를 중점으로 연구하고 있으나 이에 적합한 계측 장치가 없어 그 실행에 어려움을 가지고 있다.

현재 이러한 문제를 해결할 수 있는 일부 상 확인 장치가 개발되어 보급되고는 있으나, 사용 중인 상 확인 장치는 임펄스를 배전 케이블에 주입하는 방법으로 단거리에서 동상을 확인하는 장치로서 운용인력이 2인 이상에 사선(死線)에서만 가능하다는 조건으로 실효성이 떨어지게 된다.

이와 같은 상을 검출하기 위한 방법의 일례가 대한민국 공개특허공보 1990-3637호(1990. 03. 26. 공개), 2002-36390호(2002. 05. 16. 공개), 특2003-70883호(2003. 09. 02. 공개) 등에 개시되어 있다.

상기 공보 1990-3637호에 있어서는 특고압 지중 배전선로용 상판별기로서, 특고압 지중 배전선로 개폐장치의 검전 확인 단자의 발생 유기전압을 이용하여, 교류 입력신호 유무와 두 입력신호의 위상차를 동시에 비교 검출하여 상판별을 할 수 있게 하는 기기에 대해 개시되어 있다.

또 상기 공보 2002-36390호에 있어서는 지중 배전선로의 사활 및 상 검사방 법으로서, 전력제어 기지에서 소정 주파수와 주기를 가진 신호를 송신용 변류기를 이용하여 지중 배전선로 케이블에 투입하고, 작업현장에서 수신용 변류기를 이용하여 그 신호를 검출함으로써, 케이블의 사활 및 상을 검사하는 기술에 대해 개시되어 있다.

또한 상기 공보 2003-70883호는 지중 배전선로에 포설되어 있는 수많은 케이블 중에서 동일 케이블선로를 탐지하는 장치에 관한 것으로서, 지중 배전선로의 일 단에서 비접촉식 전력선 결합기를 사용한 전력선통신 송신장치로 통신신호를 송신하고, 그 상대 단에서는 비접촉식 전력선 결합기를 사용한 전력선통신 수신 장치로 통신신호를 수신하며, 미확인의 동일사양 케이블 모두를 각각 측정하여 가장 수신레벨이 높게 측정되는 케이블과 현재 상대 단에서 신호를 송신하고 있는 케이블을 동일한 케이블로 판별하고, 상기의 측정방법을 반대로 시행하여 그 결과가 앞서 판별된 결과와 일치하는 경우에 그 결과를 확정하는 방법과 그 장치에 대해 개시되어 있다.

그러나, 상기 공보 1990-3637호의 특고압 지중 배전선로용 상 판별기는 개폐장치의 검전 확인 단자에서만 검출할 수 있으므로 지중 구간의 맨홀 단위에서 확인이 필요한 여러 가지 경우에는 활용할 수 없으며, 또 측정 장비의 복잡성과 양단에 유선의 통신용 전송선을 측정 전에 임시 포설하고 측정 후에는 철거하여야 하므로 실용화에는 어려움이 있다는 문제점이 있었다.

또, 상기 공보 등에 개시된 기술에 있어서 지중 배전선로의 사활 및 상 검사 방법은 전력제어기기나 배전용 변전소에서 고압의 신호주입용 변류기를 각 선로별 및 각 상 별로 설치해야 하고, 각 선로의 인출점에 변류기를 설치하면 그 변류기의 전원단에 블록 필터를 설치하여야 한다. 그렇지 않으면 동일 모선에 접속된 모든 배전선로에 그 신호가 흘러가므로 현장의 모든 선로에서 동일한 신호가 검출되므로 어느 구간에 하나의 회선이 포설되어 있는 경우를 제외하고는 1개 이상의 회선이 포설된 경우에는 검사가 불가능하게 된다. 또 대 전류용 블록 필터의 설치는 비용은 제외하더라도 소요공간의 과대 등으로 실용성이 없다는 문제도 있었다,

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로서 GPS나 원자시계를 이용한 동일 시간대의 위상각을 찾는 방법으로 개발된 제품은, 상을 찾는 거리의 제한은 없으나, 장비의 가격이 고가이고, 이동하며 상을 찾는 측정 장치에는 GPS 수신이 지중이나 건물 내부처럼 장소에 따라 수신 불능 지역이 많아 별도의 증폭 안테나를 필요로 하는 등 작업 현장조건에 적용하는데 불편함이 많았다.

또한 일정기간마다 장치 사이의 시간 동기를 시켜야하는 관계로 장비사용에 효율성이 떨어지고 표준 상을 검출하는 장치가 고정용이 아닌 이동할 수밖에 없어 설치 및 취급상의 문제와 표준 상을 검출하는 장치를 설치할 때마다 절대 상에 대한 개념이 없어져 절대 상이 아닌 동상을 확인하는 장치에 지나지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 상용화된 이동통신용 CDMA(Code Division Multiple Access) 또는 GSM(Global System for Mobile Telecommunication)등의 통신모듈을 사용하여 이동통신망을 통 한 송/배전선로의 절대 상에 대한 정보를 확인할 수 있는 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의장소에 표준 절대 상(위상)을 검출하는 주장치를 설치하고 임의 전력공급회사가 공급하는 전체 송/배전망 어디서나 무선 통신중계국을 통한 송/배전 선로의 절대 상에 대한 정보를 측정 장치로 전송하여 측정 장치에서 해당 절대 상에 대한 정보를 확인하여 통계화 할 수 있는 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고압선로 및 저압선로 등에 있어서 상(위상) 정보를 인식하기 위한 작업자의 인력을 감소시키고, 측정 작업 시간을 단축할 수 있는 상 정보 검출 시스템 및 검출 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법은 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 3상 송/배전선로 상의 상에 대한 정보를 수집하는 주장치와 상기 주 장치와의 무선 통신에 의해 작업자가 임의의 측정 장소에서 송/배전선로의 상 정보를 확인하는 측정 장치를 이용하여 송전 선로 또는 배전 선로에서 선로의 상을 검출하는 방법에 있어서, (a) 상기 측정 장치와 상기 주장치의 통신이 이루어진 후, 상기 무선통신을 중계하는 통신중계국에서 가지고 있는 현재시각으로 상기 측정 장치와 주장치의 시각을 일정 시각마다 동기 시키는 단계, (b) 상기 단계(a)에서 동기 된 시간을 세분하여 분주하고, 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일한 파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 단계, (c) 상기 주장치는 상기 상 측정 장치에서 송신된 위상각 정보와 상기 주장치가 설치된 송/배전선로의 위상각을 비교하여 위상각 차이가 -60°초과 +60°미만의 범위에 있는 상을 동일한 상으로 판별하여 상기 측정 장치로 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 주 장치와 상기 측정 장치와의 정보의 교환이 중계국에 의해 무선 통신으로 이루어지고, 상기 단계 (a)에서, 상기 측정 장치가 일정 시간 후에 임의의 시각에서 상기 주 장치와 동일방법으로 위상각을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 송/배전선로의 전압의 크기와 관계없이 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 단계 (a)에서 상기 중계국의 시간정보를 수신하여 내부시간을 중계국에서 수신한 시각정보로 일정 시각마다 동기하고, 시각 동기가 한번 이상 이루어지면 일정 시간 동안 중계국의 시각정보가 없어도 자체의 분주된 시간으로 현재 시간정보를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 상에 대한 정보를 측정현장의 환경에 대응하여 측정 장치의 표시수단에 표시하고 그 표시 내용을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 주장치는 확인된 상 판별 정보를 톤 신호와, 또는 패킷 단위로 상기 측정 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 상기 주 장치와 측정 장치에 CDMA 또는 GSM 방식의 이동통신모듈을 내장하여 상기 주 장치와 측정 장치 사이의 상 정보가 직접 통신되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 방법에 있어서, 무선주파수의 사용제한이 없는 범위에서 상기 주 장치와 측정 장치 간에 시각 동기는 통신중계국을 거치지 않고 무전통신기를 이용한 직접통신으로 임의 시각동기가 실행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템은 송전 선로 또는 배전 선로에서 선로의 상을 검출하는 시스템으로서, 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 3상 송/배전선로 상의 상에 대한 정보를 수집하는 주장치, 작업자가 임의의 측정 장소에서 송/배전선로의 상 정보를 확인하는 측정 장치 및 상기 주 장치와 상기 측정 장치를 무선으로 연결하는 통신수단을 포함하고, 상기 주 장치와 상기 측정 장치의 각각은 상기 측정 장치와 상기 주장치의 통신이 이루어진 후, 상기 무선통신을 중계하는 통신중계국의 현재 시각으로 상기 측정 장치와 주장치의 시각을 일정시각마다 동기시키는 동기수단, 상기 동기 수단에서 동기된 시간을 세분하여 분주하는 분주 수단과 상기 분주 수단에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일한 파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 산출 수단을 포함하고, 상기 주장치는 상기 상 측정 장치에서 송신된 위상각 정보와 상기 주장치가 설치된 송/배전선로의 위상각을 비교하여 위상각 차이가 -60°초과 +60°미만의 범위에 있는 상을 동일한 상으로 판별하여 상기 측정 장치로 통지하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 통신 수단은 상기 주 장치와 상기 측정 장치와의 정보를 교환하는 중계국이고, 상기 동기 수단은 상기 측정 장치가 일정 시간 후에 분 또는 초의 시작점에서 상기 주 장치와 동일방법으로 위상각을 검출하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 동기 수단은 상기 송/배전선로의 전압의 크기와 관계없이 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 동기 수단은 상기 중계국의 시간정보를 수신하여 내부시간을 중계국에서 수신한 시각정보로 일정 시각마다 동기하고, 시각 동기가 한번 이상 이루어지면 일정 시간 동안 중계국의 시각정보가 없어도 자체의 분주된 시간으로 현재시간정보를 유지하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 상에 대한 정보를 측정현장의 환경에 대응하여 상기 측정 장치의 표시부에 문자와 그림을 표시하는 표시 수단과 상기 표시 수단에 표시된 내용을 저장하는 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 주장치는 확인된 상 판별 정보를 톤 신호와, 또는 패킷 단위방식으로 상기 측정 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 통신 수단은 상기 주 장치와 측정 장치에 내장된 CDMA 또는 GSM 방식의 이동통신모듈이고, 상기 주 장치와 측정 장치 사이의 상 정보가 직접 통신되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템에 있어서, 상기 통신 수단은 무선주파수의 사용제한이 없는 범위에서 상기 주 장치와 측정 장치 간에 시각 동기는 통신중계국을 거치지 않는 무전통신기이고, 상기 무전통신기를 이용한 직접통신으로 임의 시각동기가 실행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부된 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

먼저 본 발명의 개요에 대해 설명한다.

본 발명에 있어서는 장소나 거리에 관계없이 임의 장소에서 절대 상(A. B. C상)을 찾는 방법을 제안하며, 한 개의 장치에 표준 상을 검출하도록 하고 이동 가능한 휴대용 측정 장치에서는 상을 찾고자하는 선로에 측정 장치를 접속하여 양 장치 간 측정시각을 일치시켜 시간과 위상각에 따른 시간의 진행상태를 구분하여 절대 상을 찾는 방법을 제안하는 것이다.

본 발명에서 주 장치와 측정 장치 사이의 시각을 동기하는 방법은 주 장치와 측정 장치 간 통신접속이 이루어진 후 주 장치와 측정 장치에 내장된 CDMA 또는 GSM 통신모듈에서 통신기지국으로부터 수신한 시각정보로 동기시켜 주 장치와 측정 장치에서 동일 시간대의 상 측정 작업을 수행할 수 있도록 하고, 주 장치와 측정 장치 간 정확한 시간대의 위상각을 측정하여 이를 비교하고 판별된 동상 정보를 쌍 방통신을 통해 공유하는 방법이다.

이와 같은 방법을 정확히 실행하기 위해서는 양 장치 사이의 시각을 동일하게 동기시켜야하는 문제가 있는데 이를 위해서 장치마다 GPS의 시각 수신부를 부착하여 시간을 동기시키는 방법과 최저의 시간 오차를 갖는 원자시계 등을 이용한 현재시간을 얻는 방법 등이 있다. 그러나 장치마다 이와 같은 위성수신기나 원자시계를 부착하기에는 이동성 및 휴대용으로 사용하기에는 지중이나 건물 내에서처럼 장소의 제약이 따르고 제조비용이 크게 된다는 문제가 따른다.

위와 같은 문제는 현재 사용 중인 이동통신용 통신망을 이용할 때 시각 동기에 대한 문제만 해결한다면 양 장치 간 시각을 일치시켜 동일 시각에 주 장치에서 검출한 위상각과 측정 장치에서 검출한 위상각 정보를 비교하여 측정 장치에서 원하는 상판별 정보를 주 장치로부터 통신을 통하여 얻을 수 있을 뿐만 아니라 장치의 제조비용을 저감하고 그 크기를 소형화 할 수 있게 된다.

측정 장치는 작업현장의 여건상 작업자가 쉽게 사용할 수 있도록 소형으로 내부에 내장된 CDMA 또는 GSM 통신모듈을 이용하여 주 장치로 통신하고 주장치는 발전소, 변전소 또는 절대상 확인이 가능한 임의의 장소에 고정으로 거치되어 표준 상을 검출하고 있으며 측정 장치와 동일한 CDMA 또는 GSM 통신모듈을 내장하고 있다.

즉 측정 장치는 내장된 CDMA 또는 GSM 통신모듈과 연결된 키패드를 이용하여 작업자가 주 장치로 통신을 시도하여 측정 장치와 주장치 간 통신이 이루어진다.

통신이 이루어진 후 주 장치와 측정 장치 간에 정확한 시각을 동기시킬 수 있는 방법에 있어서, 주 장치와 측정 장치는 통신중계국으로부터 시각정보를 각각 수신하여 장치 간 현재시간을 일치시키는 방법을 사용한다. CDMA 또는 GSM 통신모듈은 통신중계국과 무선으로 연결되어 통신중계국에서 가지고 있는 시각정보를 받을 수 있고 장치 간 각각 검출한 위상각 정보를 복합 주파수 부호(DTMF. Dual-Tone Multi Frequency) 톤의 반송파 신호와, 또는 패킷데이터 전송방식을 이용해 데이터를 주고받을 수 있게 구성하여 절대 상을 확인할 수 있다.

현재 이동통신기지국에서 가지고 있는 시각 정보는 이동통신(Mobile Communication) 분야에 있어서 매우 중요한 시각 동기화(Time Synchronization)를 하기 위하여 필요한 최소 3개 이상의 위성에서 받은 시각정보를 지리적 조건에 맞게 조합하여 송신한 것이므로, 주 장치와 측정 장치 간 떨어져 있는 거리엔 크게 시간상으로 지장이 없으며, 한 개의 시스템으로 상 확인이 가능한 지역범위로는 삼상에서 각상의 위상차 120°(5.55㎳)를 기준으로 ±60°(2.7㎳) 미만의 오차허용 범위에서는 절대상 판별에 지장이 없다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 주장치(100)를 나타내는 블록도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 측정 장치(200)를 나타내는 블록도이며, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 상 정보 검출 시스템을 이용하여 상을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명에 있어서, 도 1에 도시된 주장치(100)는 임의 장소(발전소, 변전소 또는 절대상 확인이 가능한 임의의 장소)에 거치되어 표준 상을 검출하는 장치이 고, 도 2에 도시된 보조 장치(200)는 이동하면서 표준 상을 찾는 장치이다.

먼저, 처음 작업자가 절대 상을 찾는 임의 장소에서 측정 장치(200)에 내장된 CDMA 또는 GSM 방식 통신모듈과 연결된 키패드(Keypad)를 이용하여 제2의 통신부(20)를 통해 주장치(100)를 호출한다.

중계국을 통하여 전화를 받은 주장치(100)는 장치의 정상 유무를 확인하는 약속된 톤 신호를 제1의 통신부(10)을 통해 측정 장치(200)로 전송하고 통신이 연결된 상태에서 통신기지국에서 시각정보를 수신하여 제2의 시각 동기부(21)에서 내부시각을 동기시킨다.

즉 측정 장치(200)는 제2의 통신부(20)을 통해 주장치(100)의 제1의 통신부(10)와 통신이 이루어진 후, 중계국을 통하여 수신된 시각정보로 제2의 시각 동기부(21)에서 내부 시각을 동기하고, 동기된 시간을 제2의 분주부(22)에서 일정하게 분주, 예를 들어 21.6㎑(측정대상의 주파수에 따른 각속도로서 60㎐일 경우 21,600°/초)로 분주한다.

제2의 분주부(22)에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일하거나 대응하는 측정용 의사파형을 만들고, 주장치(100)에서 보내온 톤 신호가 도착됨과 동시에 사전 약속된 일정시간 후 측정시작을 알리는 톤 신호를 주장치(100)로 보낸다.

주장치(100)는 측정 장치(200)와 통신이 이루어진 후, 톤 신호를 발송한 후부터 측정 장치(200)와 동일하게 통신기지국에서 받은 시간을 제1의 분주부(12)에서 분주, 예를 들어 21.6㎑(측정대상의 주파수에 따른 각속도)로 분주한다.

제1의 분주부(12)에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일하거나 대응하 는 의사파형을 만들고, 이렇게 만들어진 의사파형과 분주된 시간을 고속연산처리가 가능한 제1의 DSP(Digital Signal Processor) 회로(14)로 출력하여, 제1의 위상 검출부(13)에서 검출하고 있는 각 상의 위상각에 일정 시간이 시작되는 점(예를 들어 1초 또는 1분당 1회 측정)마다 연속하여 각 상의 전압 위상 0°∼ 360° 구간의 해당 시간 축에 있는 위상 각도를 상별로 동시 측정하여 제1의 중앙처리부(15)로 출력한다.

제1의 중앙처리부(15)에는 제1의 DSP 회로(14)에서 전달된 각 상의 위상각 정보와 시각정보를 정해진 일정시간 동안의 데이터만 저장하고, 측정 장치(200)에서 측정된 위상각 데이터가 도착하기를 기다린다.

측정 장치(200)는 주장치(100)와 통신이 연결된 후 제2의 위상검출부(23)에 연결된 프로브(Probe)를 통하여 해당 선로의 전압위상을 검출하여 제2의 DSP 회로(24)에 보낸다. 제2의 DSP 회로(24)에서는 검출하는 위상을 임의속도, 예를 들어21.6㎑(60㎐기준, 1초=21,600°)로 A/D 변환하여 주장치(100)와 동일하게 1°(46.2962㎲) 단위로 0°∼ 360° 구간의 위상각을 반복하여 추적하며, 주장치(100)와 약속된 시점의 일정 시간이 시작되는 점(시간 축)에서 전압위상을 추적하고 있던 위상각 정보와 시간 정보를 조합 연산하여 제2의 중앙처리부(25)로 보낸다.

제2의 중앙처리부(25)는 제2의 DSP(24) 회로에서 전달받은 위상 각도를 제2의 콘버터부(26)로 보내 전송에 필요한 반송파(DTMF) 신호로 변환하여 제2의 통신부(20)을 통해 주장치(100)로 전송하고, 주장치(100)에서 다음 신호가 오기를 기다린다. 만약 주장치(100)에서 재 측정 정보를 요구하는 신호가 다시 도착할 때는 사 전에 프로그램 된 동작에 의해 처음과 같은 행위를 반복한다.

주장치(100)는 측정 장치(200)에서 보내온 위상각 정보가 도착하면, 측정 장치(200)에서 측정한 시각의 위상각 정보를 분석하고, 자체 저장된 위상각 정보를 불러와 동일 시각(시간)의 위상각 정보를 비교하고, 동일한 위상각을 판별하여 측정 장치(200)로 판별된 상 정보를 전송한다.

이때 측정 장치(200)와 주장치(100) 간 거리나 통신환경 등에 의해서 발생할 수 있는 시각 동기오차에 의한 어느 한쪽의 시간지연현상이 발생했을 때, 즉 양 장치에서 측정한 위상각 정보가 60° 혹은 그 이상 차이가 발생할 때는 주장치(100)에서 상판별에 오판할 가능성이 있기 때문에 이와 같은 동작을 수회 반복하여 동일 상 판별이 이루어질 때 측정 장치(200)로 판별된 정보를 전송한다.

이때 보내는 상 정보 데이터의 전송은 톤 펄스 방식이나 패킷(Packet)단위로 전송되며, 정보가 오가는데 걸리는 시간은 절대상 판별과는 무관하다. 이는 시각동기에 의한 위상각 검출에서 양 장치 간 각각 통신중계국으로부터 받은 시간정보로 동기한 시각이 오차가 없었다면 단순 측정 위상각 비교에 필요한 데이터 교환은 절대상 판별에는 영향이 없고, 다만 작업자가 이미 판별된 상을 확인하는 과정에서 늦고 빠른 차이만 있기 때문이다.

이러한 단순 데이터 교환에 발생되는 문제가 아닌 위에서 언급한 위상각 검출에서 양 장치 간 시각동기와 같은 오차의 판별에 대해 도 4 및 도 5에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 주 장치와 측정 장치에서의 위상각을 나타내는 파형 도 이고, 도 5는 본 발명에 따른 절대상 판별 및 위상각의 비교 오차의 범위를 나타내는 설명도이다.

도 4 및 도 5에 있어서, 예를 들어 주장치(100)에서 측정 장치(200)가 보내온 위상각 정보가 임의 측정시점(도 4b)에서 120°라면 같은 동일 시각(시간 축)에서 주장치(100)가 검출한 각 상의 위상각도(도 4a)가 A상은 75°, B상은 315°, C상은 195° 일 때, 주장치(100)에서 판별하는 측정 장치(200)가 찾는 절대 상은 A 상이다.

이때 장치 간 시각 동기 오차 및 위상각 검출 오차는 2.08㎳(45°)이며 최대 ±2.77㎳미만(120°기준 61°~ 179°)의 오차는 상판별에 문제가 되지 않는다.

이와 같이 측정 장치(200)에서 보내온 위상각 정보가 240°(181°~ 299°)일 때는 C상, 0°(-59°~ 59°)일 때는 B상으로 판별이 가능하다.
즉, 측정장치(200)에서 보내온 위상각 정보와 주장치(100)가 검출한 3개의 위상각 중 그 차이가 ±60°미만의 범위에 있는 상을 동일한 상으로 판단하는 것이다.

이는 만약 특정한 사정에 의해 일어날 수 있는 오차를 염두에 두고 설명한 것이지만, 실제로 주장치(100)와 측정 장치(200)가 통신기지국에서 받은 시각정보는 위성에서 받는 시각정보와 동일하므로, 양 장치간 시각의 오차는 피코(p)sec 수준이며 통신상의 문제가 있다고 해도 나노(n)sec 이상을 벗어나지 않는다.

이는 위성에서 발사하는 시간은 그리니치(Greenwich) 천문대의 시각을 기준으로 내부원자시계를 통한 시간과, 지상관제소에서 각각의 궤도에 있는 24개의 위성에 보정한 정보를 송신 받아 조합하여 보내는 시각이므로, 두 개의 장치 중 어느 한 장치에서만 시간이 빠르거나 늦다고 볼 수 없으며 다만 양 장치가 각각의 통신기지국으로부터 신호를 수신할 때 걸리는 거리의 시간 오차는 있을 수 있으나, 전 파의 속도를 감안할 때 상판별에 영향을 주기에는 아주 미미한 수준이므로 무시할 수 있다.

물론 위와 같은 방법으로 장치 간 동기오차시간을 감안하여 동상을 판별할 때 주장치(100)와 측정 장치(200)에서 데이터를 처리하는 속도가 다를 수 있는데 이는 장치마다 사용되는 부품의 성능과 위상각을 검출하고 처리하는 속도에 따라서 ±의 추가 지연시간 등의 문제로 통신망의 문제가 아닌 장치에서의 지연편차가 발생 될 수 있기 때문이다.

그러나 본 발명에 있어서는 도 1 및 2와 같이 동일 구조의 송수신 기능을 갖는 장치의 특성상 같은 회로에 동일 종류의 성능을 갖는 부품을 공통으로 사용함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다. 즉, 도 1의 각각의 구성 요소는 도 2의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는다.

이와 같이 최종 확인하여 판별된 상의 정보를 측정 장치(200)에서는 도 6에 도시된 바와 같이 도식적으로 표시하여 나타낼 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 예에 의해 도시하지 않은 중앙처리장치에서 프로그램 되어 현장(측정위치)의 조건에 맞는 표시그림(전주 또는 전력설비의 배전선로 모양 또는 패드 변압기나 개폐기 등의 선로의 상 별 구성표시)을 나타낸 도면이다.

즉 본 발명의 측정 장치(200)에서는 도 6의 표시그림을 제2의 표시부(27)에서 불러와 제2의 키조작부(29)에서 선택하고 판별된 상 별로 정리하여 제2의 메모리부(28)에 저장한다.

따라서 작업자는 판별된 장소(위치)의 전산번호와 전주번호 또는 설치번호 및 DL번호(변전소 뱅크마다 분기되는 배전선로 명)를 측정 장치(200)에 구성된 제2의 키조작부(29)의 기능버튼이나 제2의 표시부(27)의 그래픽 LCD 위에 직접 입력(Touch Screen)하여 제2의 메모리부(28)에 저장하고, PC의 분석프로그램을 통해 출력할 수 있게 구성한다. 그러므로 본 발명에 따르면 작업자가 공사시마다 재 측정하는 작업을 방지하고 부하관리에 일관성을 유지하도록 DB화할 수 있게 하여 절대 상에 대한 관리를 체계적으로 할 수 있다.

제2의 표시부(27)의 동작 흐름을 도 6에 대비하여 설명하면 다음과 같다.

처음 측정 장소에서 작업자가 측정 장치(200)와 무선통신을 통해 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 거치되어 절대 상을 검출하고 있는 주장치(100)를 호출한다(도 6a).

이때 측정 장치(200)에는 확인하려는 선로의 특성에 따라 고압 또는 저압의 프로브(Probe)를 연결하여 상판별을 하려는 선로에 접속(도 6b)시킨다.

주장치(100)와 측정 장치(200) 간 통신이 연결되면, 상술한 상 측정방법의 구성 예에서처럼 사전에 프로그램 된 순서에 의해서 상을 찾는 행위(도 6c)를 자동으로 실행하고, 확인된 상 정보를 측정 장치(200)에 표시(도 6d)하여 작업자가 직접 확인할 수 있도록 한다.

이 상태에서 작업자가 저장하지 않고 다음 상을 찾으려하는 행위(도 6e)를 하거나 종료할 수도 있으며, 또는 판별된 상 정보를 현장의 상황에 맞게 저장하려고 하면 현장의 모습과 동일한 표시그림(예로 가공일 경우 전주의 배선모양에 따라 선택)을 불러와 확인된 절대 상을 해당 선로에 연결한다(예로 도 6f).

그리고 제2의 키조작부(29)에 구성된 키(터치 또는 버튼식)를 이용하여 해당 전산번호(도 6g)와 전주번호(도 6h) 또는 설치번호 및 DL명(도 6i)과 변압기의 용량을 상별(도 61)로 입력하여 저장한다.

첫째 상을 찾고 두 번째 상을 찾아 선로표시(도 6f)를 하면 나머지 한 상은 찾을 필요 없이 선택된 현장그림에 삼상 모두 자동 선택(도 6j)되어 측정이 종료되며 저장할 수 있고, 단상일 경우는 단상의 현장그림(도 6m)을 불러와 선택하는 것만 별개로 하고 나머지 행위는 삼상과 동일하게 입력하여 제2의 메모리부(28)에 저장할 수 있다.

제2의 메모리부(28)에 저장된 데이터는 측정 장치(200)에서 직접 불러와 확인(도 6k)할 수 있으며, PC의 분석프로그램으로 출력하여 DB화가 가능하도록 구성된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기 실시 예에 있어서는 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 한 대의 주장치(100)를 설치하여 상 정보를 검출하는 것으로 되어있지만, 이에 한정되지 않고, 배전망의 전체 거리에 따라서 주장치(100)를 추가로 설치하여 운영할 수 있음도 물론이다.

또, 상기 실시 예에 있어서 주장치(100)는 한 대의 측정 장치(200)와 상에 대한 정보를 주고받는 것이 아니라 필요에 의해 주장치(100)에 접속되는 무선 통신 망을 확장하고 회로를 병렬로 증가시켜 동일 시간대에 여러 대의 측정 장치(200)와 상호 정보를 교환할 수 있음도 물론이다.

또한, 측정 장치(200)에서 주장치(100)로 상 정보를 전송하여 주장치(100)에서 상판별을 하는 것으로 되어있지만 이에 한정되는 것은 아니며 반대로 측정 장치(200)에서 주장치(100)로 상 정보를 전송하여 측정 장치(200)에서 상판별을 직접 실행할 수 있음도 물론이다.

또한, 주 장치와 측정 장치에서 위상각을 검출할 때 시각에 기준을 두고 시간 축에 있는 위상 각도를 검출하는 방법으로 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 반대로 도 7 과 같이 위상 축에 해당되는 시간을 검출하는 방식으로 위상의 일정 구간마다 펄스를 발생시켜 발생된 펄스시각에 해당되는 시간을 비교하여 동상을 찾는 방법도 가능함은 물론이다.

또한, 주장치(100)와 측정 장치(200)는 CDMA 또는 GSM 통신모듈을 내장하여 상호 정보를 주고받는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 내장형 통신 모듈 대신 주장치(100)와 측정 장치(200)에 휴대전화기를 외부에서 연결하여 상호 정보를 주고받을 수도 있으며, 무선 송/수신기능을 장착하는 방법으로 주장치(100)와 수신 장치를 일체형으로 제작하고 상호 통신 중계국을 거치지 않고 직접 상호정보를 주고받을 수 있음도 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상 정보 검출시스템 및 방법에 의하면, 발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 주장치를 설치하고, 측정 장치로 임의의 장소에서 절대 상을 확인할 수 있으므로, 장치의 단일화로 인한 경제적 절감효과가 있으며 장비운용에 필요한 인력이 감축되고 시설 유지보수에 필요한 경비를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 상 정보 검출시스템 및 방법에 의하면, 고가의 원자시계나 건물 내부처럼 장소의 제약(별도의 고가 증폭안테나)이 많은 GPS수신 장치를 사용하지 않아도 정확한 상 정보를 검출할 수 있다는 효과도 얻어진다.

Claims

발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 3상 송/배전선로 상의 상에 대한 정보를 수집하는 주장치와 상기 주 장치와의 무선 통신에 의해 작업자가 임의의 측정 장소에서 송/배전선로의 상 정보를 확인하는 측정 장치를 이용하여 송전 선로 또는 배전 선로에서 선로의 상을 검출하는 방법에 있어서,

(a) 상기 측정 장치와 상기 주장치의 통신이 이루어진 후, 상기 무선통신을 중계하는 통신중계국에서 가지고 있는 현재시각으로 상기 측정 장치와 주장치의 시각을 일정 시각마다 동기 시키는 단계,

(b) 상기 단계(a)에서 동기 된 시간을 세분하여 분주하고, 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일한 파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 단계,

(c) 상기 주장치는 상기 상 측정 장치에서 송신된 위상각 정보와 상기 주장치가 설치된 송/배전선로의 위상각을 비교하여 위상각 차이가 -60°초과 +60°미만의 범위에 있는 상을 동일한 상으로 판별하여 상기 측정 장치로 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 1항에 있어서,

상기 주 장치와 상기 측정 장치와의 정보의 교환이 중계국에 의해 무선 통신으로 이루어지고,

상기 단계 (a)에서, 상기 측정 장치가 일정 시간 후에 일정의 시각에서 상기 주 장치와 동일방법으로 위상각을 검출하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 2항에 있어서,

상기 송/배전선로의 전압의 크기와 관계없이 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 2항에 있어서,

상기 단계 (a)에서 상기 중계국의 시간정보를 수신하여 내부시간을 중계국에서 수신한 시각정보로 일정 시각마다 동기하고, 시각 동기가 한번 이상 이루어지면 일정 시간 동안 중계국의 시각정보가 없어도 자체의 분주된 시간으로 현재 시간정보를 유지하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 1항에 있어서,

상기 상에 대한 정보를 측정현장의 환경에 대응하여 측정 장치의 표시수단에 표시하고 그 표시 내용을 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 1항에 있어서,

상기 주장치는 확인된 상 판별 정보를 톤 신호와, 또는 패킷 단위로 상기 측 정 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 1항에 있어서,

상기 주 장치와 측정 장치에 CDMA 또는 GSM 방식의 이동통신모듈을 내장하여 상기 주 장치와 측정 장치 사이의 상 정보가 직접 통신되는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
제 1항에 있어서,

무선주파수의 사용제한이 없는 범위에서 상기 주 장치와 측정 장치 간에 시각 동기는 통신중계국을 거치지 않고 무전통신기를 이용한 직접통신으로 임의 시각동기가 실행되는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 방법.
송전 선로 또는 배전 선로에서 선로의 상을 검출하는 시스템으로서,

발전소, 변전소 또는 절대 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 3상 송/배전선로 상의 상에 대한 정보를 수집하는 주장치,

작업자가 임의의 측정 장소에서 송/배전선로의 상 정보를 확인하는 측정 장치 및

상기 주 장치와 상기 측정 장치를 무선으로 연결하는 통신수단을 포함하고,

상기 주 장치와 상기 측정 장치의 각각은

상기 측정 장치와 상기 주장치의 통신이 이루어진 후, 상기 무선통신을 중계하는 통신중계국의 현재 시각으로 상기 측정 장치와 주장치의 시각을 일정시각마다 동기시키는 동기수단,

상기 동기 수단에서 동기된 시간을 세분하여 분주하는 분주 수단과

상기 분주 수단에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일한 파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 산출 수단을 포함하고,

상기 주장치는 상기 상 측정 장치에서 송신된 위상각 정보와 상기 주장치가 설치된 송/배전선로의 위상각을 비교하여 위상각 차이가 -60°초과 +60°미만의 범위에 있는 상을 동일한 상으로 판별하여 상기 측정 장치로 통지하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 통신 수단은 상기 주 장치와 상기 측정 장치와의 정보를 교환하는 중계국이고,

상기 동기 수단은 상기 측정 장치가 일정 시간 후에 일정 시각에서 상기 주 장치와 동일방법으로 위상각을 검출하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 동기 수단은 상기 송/배전선로의 전압의 크기와 관계없이 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 동기 수단은 상기 중계국의 시간정보를 수신하여 내부시간을 중계국에서 수신한 시각정보로 일정 시각마다 동기하고, 시각 동기가 한번 이상 이루어지면 일정 시간 동안 중계국의 시각정보가 없어도 자체의 분주된 시간으로 현재시간정보를 유지하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 상에 대한 정보를 측정현장의 환경에 대응하여 상기 측정 장치의 표시부에 문자와 그림을 표시하는 표시 수단과

상기 표시 수단에 표시된 내용을 저장하는 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 주장치는 확인된 상 판별 정보를 톤 신호와, 또는 패킷 단위방식으로 상기 측정 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 통신 수단은 상기 주 장치와 측정 장치에 내장된 CDMA 또는 GSM 방식의 이동통신모듈이고,

상기 주 장치와 측정 장치 사이의 상 정보가 직접 통신되는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 통신 수단은 무선주파수의 사용제한이 없는 범위에서 상기 주 장치와 측정 장치 간에 시각 동기는 통신중계국을 거치지 않는 무전통신기이고,

상기 무전통신기를 이용한 직접통신으로 임의 시각동기가 실행되는 것을 특징으로 하는 상 정보 검출 시스템.