KR100813799B1

KR100813799B1 - 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100813799B1
Application number: KR1020060138971A
Authority: KR
Inventors: 함성식
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-03-13

Abstract

본 발명은 변전소 내의 전력 설비와 기기의 감시 및 제어용 전자장치의 시각 동기화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 마스터모듈이 주기적으로 시간정보를 생성하여 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈로 시간정보를 전송한 후 시간 동기신호를 생성하여 동기신호선을 통해 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈로 전송하면, 상기 각 슬레이브모듈은 동기신호에 따라 인터럽트 동작을 수행하여 상기에서 전송된 시간정보를 기준으로 현재시각을 갱신함으로써, 전력 계통의 선로나 기기에 장착한 전자장치의 정확한 시각동기를 통하여, 계통 또는 기기의 고장 또는 이벤트 정보의 정확한 순서를 파악할 수 있으며, 궁극적으로 순간적으로 발생하는 모든 고장 정보나 이벤트 정보에 대해서 그 원인을 시간적으로 분석하여 전력계통 선로를 안전하고 효율적으로 운영할 수 있다.

변전소, 전자장치, 시간, 동기

Description

전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING TIME OF ELECTRONIC DEVICE IN POWER EQUIPMENTS}

도 1은 종래기술에 의한 전자장치 내의 복수의 모듈간의 데이터버스를 나타낸 블록도이다.

도 2는 종래의 전자장치의 마스터모듈과 슬레이브모듈 간의 동기화를 설명하기 위해 나타낸 버스 구조도이다.

도 3은 본 발명에 의한 전력계통 감시용 전자장치에서의 복수의 모듈간의 동기화를 나타낸 구조도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 복수의 모듈간의 동기화 장치를 나타낸 회로도이다.

도 5는 본 발명에 의한 복수의 모듈간의 동기화 과정을 나타낸 절차도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 전력계통 감시용 전자장치 110: 마스터모듈

111: 제어부 115: 동기회로부

120: 병렬버스 130: 직렬버스

140: 동기신호선 150: 슬레이브모듈들

160: 제 1슬레이브모듈 180: 제 n슬레이브모듈

161,181: 마이크로프로세서 163,183: 공유메모리

165,185: 동기회로부 180: 제 n슬레이브모듈

본 발명은 변전소 내 전자장치의 시각 동기화에 관한 것으로, 특히 변전소 내의 전력 설비와 기기의 감시 및 제어용 전자장치의 시각 동기화 장치 및 방법에 관한 것이다

변전소에 설치된 전자장치는 수배전반에 사용되는 각종 기기들의 동작상태 및 전기량을 계측 및 감시하고 사고 발생시 선로를 차단하는 등의 보호기능과 제어기능을 수행하는 IED(Intelligent Electronic Device), PMU(Phasor Measurement Unit) 등과 같은 기기이다.

전력 계통의 효율적인 운영을 위하여, 전력 기기에 내장된 전자장치는 SOE(Sequence of Event)기능을 제공하게 되는 데, 이 SOE 기능은 전력 계통 또는 기기에서 발생하는 모든 정보에 시간 정보를 추가하여, 계통 및 기기에서 비정상적인 상황이나 계통 선로의 고장이 발생하였을 때, 전자장치에서 판별 또는 생성한 정보에 정확한 시간 정보를 추가하여 모든 정보의 발생 순서를 판별하고, 그 고장의 원인을 판별하는 중요한 정보를 제공하는 것이다.

특히, 전력계통 선로에 지락 또는 과부하, 순간 단락 고장 등이 발생하면, 그 고장이 순간적으로 파급되고 그 계통에 설치된 모든 전력설비에 영향을 미치게 되므로 설비에 내장된 전자장치는 수많은 이벤트 정보를 생성한다. 즉, 고장 발생 당시 생성한 계통의 전류, 전압, 위상 정보와 나아가 고장 복구 시간, 그 결과에 대한 정보가 신속히 전자장치에 의해 수행되는 것이다.

이러한 모든 이벤트 정보에 정확한 발생 시각을 부여하고, 모든 정보를 수집하여 그 정보에 대한 발생 시점에서 최종 결과까지 시간에 근거한 분석을 통하여 그 원인을 쉽게 추적할 수 있고, 추후 이러한 고장에 대한 대비를 할 수 있는 것이다. 이러한 시간 정보는 정확한 시간 정보와 시각 동기가 필요하며, 부정확한 시간 정보는 정확한 원인을 추정할 수 있는 결과를 왜곡시킬 소지도 있는 것이다.

변전소 및 배전 계통에 설치 운전되는 전자장치는 대부분 기능별로 모듈화된 형태로 설계되어 있고, 모듈화된 장치마다 독립된 프로세서를 가지고 있기 때문에 전 모듈에 대해서 정확한 시각 동기알고리즘이 이루어져야 정확한 정보와 시간 정보를 제공할 수가 있는 것이다.

도 1은 종래기술에 의한 전자장치 내의 복수의 모듈간의 데이터버스를 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래의 전자장치의 마스터모듈과 슬레이브모듈 간의 동기화를 설명하기 위해 나타낸 버스 구조도이다.

상기 전력계통 감시용 전자장치(1)는 마스터모듈(10)과 복수의 슬레이브모듈(50)로 이루어져 있고, 마스터모듈(10)과 복수의 슬레이브모듈(50)은 각각 주로 하나의 PCB단위로 제작되어 병렬버스(20) 및 직렬버스(30)를 통해 마스터모듈(10)과 슬레이브모듈(50) 간에 데이터의 고속 송수신이 가능한 구조를 갖는다.

도 1에서는 슬레이브모듈(50)이 하나의 마스터모듈(10)에 대해 3개만 설치되 어 있는 구조를 설명하고 있으며, 슬레이브모듈들(50)은 예컨대, 디지털입력을 갖는 제 1슬레이브모듈(60), 디지털출력을 갖는 제 2슬레이브모듈(70), 아날로그입력을 갖는 제 3슬레이브모듈(80) 등으로 구성되어 있다.

그리고, 마스터모듈(10)은 전자장치의 주 기능을 담당하며, 슬레이브모듈(50)과 버스신호선(20, 30)으로 연계되어 각 슬레이브모듈(60, 70, 80)의 정보를 읽거나 기록할 수 있다.

상기 각 슬레이브모듈(50)은 마이크로프로세서(미 도시함)가 장착되어 자신의 고유한 기능을 수행하는 데, 제 1슬레이브모듈(60)은 전자장치의 디지털접점 입력신호를, 제 2슬레이브모듈(70)은 전자장치의 제어 출력신호를, 및 제 3슬레이브모듈(80)은 전력 설비에서 제공하는 아날로그입력 신호를 가지고 적절한 아날로그 연산과 고유한 알고리즘을 수행하게 된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 마스터모듈(10)의 제어부(11)는 병렬버스(20)를 이용하여 각 슬레이브모듈(60, 70) 내에 있는 공유메모리(63, 73)를 통해 각 슬레이브모듈(60, 70)의 마이크로프로세서(61, 71)와 정보를 송수신하게 되며, 또한 마스트모듈(10)의 제어부(11)는 직렬버스(30)를 이용하여 슬레이브모듈(50)의 마이크로프로세서와 직접 연결되어 각 슬레이브모듈(60, 70)의 마이크로프로세서(61, 71)와 정보를 송수신하게 된다.

즉, 상기 각 공유메모리(63, 73)는 슬레이브모듈(60, 70)에 각각 위치하며, 마스터모듈(10)과 슬레이브모듈(50)이 양방향에서 정보를 읽거나 쓸 수 있도록 하는 기능을 제공한다. 상기 공유메모리(63, 73)는 일반적인 산업용 버스방식(필드버 스 방식)에서 채택하고 있는 듀얼 메모리구조를 사용한다.

그리고, 직렬버스(30)는 마스터모듈(10)에 의한 신호를 복수의 슬레이브모듈(50)이 동시에 수신 가능한 구조를 갖는다.

도 1 및 도 2에서 제시한 마스터모듈(10)은 RTC(Real Time Clock) 칩을 가지고 있어 시간을 관리하고 처리할 수 있는 능력이 있으며, 주기적으로 슬레이브모듈(50)에 시간정보를 제공해 준다.

상기 시간정보는 병렬버스(20)를 이용할 때는 슬레이브모듈(60)에 내장된 공유메모리(63)에 시간 정보를 쓰게 되고, 슬레이브모듈(60)은 공유메모리(63)를 지속적으로 읽어서 시간 정보가 마스터모듈(10)에서 제공되었다면 이를 판별하여 슬레이브모듈(60)의 시간을 마스터모듈(10)에서 제공된 시간으로 새로 갱신하게 된다.

그리고, 직렬버스(30)를 이용할 때는 마스터모듈(10)이 시간정보를 직렬버스(30)에 실어 전송하고, 슬레이브모듈(60)의 마이크로프로세서(61)는 직렬버스(30)를 통하여 입력된 신호를 적절히 디지털데이터로 변환하여 마찬가지로 시간정보를 갱신하게 된다.

단, 병렬버스(20) 방식은 한번에 8비트 내지 16비트를 읽거나 쓸 수 있으므로, 1Bit씩 전송하는 방식인 직렬버스(30) 방식보다 빠르게 정보를 전달할 수 있으나, 각 모듈(50)마다 시간정보를 써 주어야 한다. 직렬버스(30)는 마스터모듈(10)에 의해 한 번만 전송되면 복수의 슬레이브모듈(50)에서 동시에 동보 신호처럼 수신 가능하지만, 1Bit씩 전송하게 되므로 데이터전송 속도나 전송데이터의 양에 따 라 전달 속도가 차이가 발생할 수 있다.

슬레이브모듈(50)은 이러한 시간정보를 수신하여 내부의 마이크로프로세서에 의해서 적절히 시간 정보를 판별하여 시간을 갱신함에 따라 실시간 시간정보를 관리하게 된다. 그리하여, 슬레이브모듈들(50)은 발생하는 모든 이벤트 정보나 중요 정보에 시간을 붙여 관리할 수 있으며, 궁극적으로 발생 정보에 이러한 시간정보를 붙여서 마스터모듈(10)로 전송함으로써, 마스터모듈(10)로 하여금 시간에 근거한 정보의 판단 및 처리할 수 있는 기본적인 정보를 제공하게 되는 것이다.

일반적으로 다수의 마이크로프로세서가 존재하는 전자장치 내에서는 개별 마이크로프로세서의 연산속도 및 개별 마이크로프로세서의 독립적인 연산 기능 때문에 동시에 시각정보의 동기화가 이루어질 수 없다. 즉, 마스터모듈이 동일한 시간정보를 슬레이브모듈에 전송하더라도 슬레이브모듈은 시간 정보를 수신하여 최종 처리하는 시점이 제각기 달라질 수 있기 때문이다.

종래 기술에서 제시한 병렬버스 방식도 속도는 직렬버스 방식보다 고속으로 시간 정보를 전송할 수 있지만, 마스터모듈은 각각의 슬레이브모듈에 시간 정보를 송신해 주어야 하기 때문에 해당 정보를 수신하는 슬레이브모듈에서는 시간적으로 다른 시점에서 동기가 된다. 마찬가지로 마스터모듈이 직렬방식을 이용하여 동보 신호처럼 슬레이브모듈에 시간 정보를 전송하더라도 직렬방식의 고유한 특징 때문에 시간 정보의 전송시간 지연 및 슬레이브모듈에서 어떻게 수신데이터를 읽어 처리하느냐에 따라 시각 동기에 대한 오차를 발생할 소지가 크다. 이러한 시각동기 방식은 마스터모듈에서 제어되는 시간 전송 주기에 따라 다를 수 있지만, 수 ms나 수십 ms의 변이를 슬레이브모듈별로 가져올 수 있다.

따라서, 중요한 정보나 이벤트 정보에 제공된 시간 정보가 그만큼 시간에러나 변이를 동반할 수 있고, 여러 모듈에서 발생한 이벤트 정보를 가지고 그 발생 순서를 추적할 시는 실제 발생한 순서와 다르게 발생시간 순서가 뒤바뀌는 상황이 초래할 수 있다. 이에 따라 동일한 시간으로 동기가 이루어져도 슬레이브모듈들에서 동시에 시간정보가 갱신되지 못하는 단점 때문에 슬레이브모듈에 대한 오 정보가 제공될 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 각 모듈에서 발생하는 이벤트 정보의 정확한 시간정보를 생성하여 각 모듈에서 산발적으로 발생하는 이벤트에 대해서도 시간 정보를 바탕으로 발생 순서를 정확하게 파악할 수 있는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 직렬 또는 병렬버스를 통해 슬레이브모듈로 시간정보를 전송한 후 전자장치 내의 시각을 동기시키기 위한 동기신호를 발생하는 마스터모듈; 상기 마스터모듈에서 발생된 동기신호에 따라 인터럽트 동작을 수행하여 마스터모듈로부터 전달된 시간정보를 기준으로 현재시간을 갱신시키는 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈; 및 상기 마스터모듈과 슬레이브모듈 사이에 연결되어 마스터모듈에서 발생된 동기신호를 각 슬레이브모듈로 전달하는 동기신호선;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 마스터모듈은, 주기적으로 시간정보 및 시간 동기신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어부의 동기신호에 따라 작동하여 동기신호선으로 시간 동기신호를 출력하는 마스터동기회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 마스터동기회로부는 포토커플러로 구성되어 동기신호선과 전기적으로 분리된 것을 특징으로 한다.

상기 슬레이브모듈은, 상기 동기신호선으로 전달된 동기신호에 따라 작동되어 동기신호를 발생하는 슬레이브동기회로부; 및 상기 슬레이브동기회로부로부터 동기신호가 전달되면 인터럽트 동작을 수행하여 미리 전달된 시간정보로 현재시각을 갱신시키는 마이크로프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 슬레이브모듈이 복수개일 경우, 각 슬레이브모듈은 동기신호선을 통해 전달된 동기신호에 의해 인터럽트 동작을 동시에 수행하여 현재시각을 갱신하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬레이브동기회로부는 포토커플러로 구성되어 동기신호선과 상기 마이크로프로세서의 입력단이 전기적으로 상호 분리된 것을 특징으로 한다.

상기 포토커플러는 제 1전원전압단과 동기신호선 사이에 연결된 포토다이오드와 제 2전원전압과 마이크로프로세서의 입력단 사이에 연결된 포토트랜지스터로 이루어지되 포토다이오드와 포토트랜지스터는 서로 다른 전원전압단에 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 마스터모듈은 주기적으로 시간정보를 생성하여 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈로 시간정보를 전송하는 제 1단계; 상기 마스터모듈은 시간정보를 전송한 후 시간 동기신호를 생성하여 동기신호선을 통해 슬레이브모듈로 전송하는 제 2단계; 및 상기 슬레이브모듈은 동기신호선을 통해 동기신호가 전송되면 인터럽트 동작을 수행하여 상기에서 전송된 시간정보를 기준으로 현재시각을 갱신하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제 2단계에서의 동기신호는 시각 동기를 위한 인터럽트 신호이며, 상기 제 3단계에서 슬레이브모듈이 복수개일 경우 동시에 인터럽트 동작을 수행하여 시간을 갱신하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 의한 전력계통 감시용 전자장치에서의 복수의 모듈간의 동기화를 나타낸 구조도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 복수의 모듈간의 동기화 장치를 나타낸 회로도로서, 전자장치(100)는 마스터모듈(110), 병/직렬버스(120, 130), 동기신호선(140) 및 슬레이브모듈들(150)을 포함하여 이루어져 있다.

상기 마스터모듈(110)은 주기적으로 시간정보를 벙렬버스(120) 또는 직렬버스(130)를 통해 슬레이브모듈들(150)로 전송함과 아울러 전자장치(100) 내의 시각을 동기시키기 위한 시각 동기신호를 발생하여 동기신호선(140)으로 출력하도록 구성되어 있다.

상기 벙/직렬버스(120, 130)는 마스터모듈(110)과 슬레이브모듈들(150)을 상호 연결하되 마스터모듈(110)에서 발생된 시간정보를 각 슬레이브모듈(160, ..., 180)로 전달하도록 구성되어 있다.

상기 동기신호선(140)은 상기 마스터모듈(110)과 슬레이브모듈들(150) 사이에 연결되어 마스터모듈(110)에서 발생된 시각 동기신호를 각 슬레이브모듈(160, 180)로 일괄 전달하도록 구성되어 있다.

상기 슬레이브모듈들(150)은 마스터모듈(110)로부터 전송된 시간정보를 제공받되 상기 마스터모듈(110)에서 발생된 동기신호에 따라 인터럽트 동작을 동시에 수행하여 마스터모듈(110)로부터 전송된 시간정보를 기준으로 현재시각을 일괄 갱신시키도록 구성되어 있다.

아울러, 마스터모듈(110)은 RTC(Real Time Clock) 칩을 가지고 있어 시간을 관리하고 처리할 수 있는 능력이 있으며, 주기적으로 직렬버스(130) 또는 벙렬버스(120)를 통해 슬레이브모듈들(150)로 시간정보를 제공하게 된다. 여기서, 시간정보를 제공하는 수단을 RTC 칩에 대해서 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨데 마스터모듈(110)에 GPS수신기를 내장할 수 있으며, 이러할 경우 GPS수신기를 통해 보다 정확한 시간정보를 제공받을 수 있고, 이에 따라 변전소 또는 배전 계통의 전자장치가 오차내의 시각동기가 가능하다.

상기 시간 정보는 벙렬버스(120)를 이용할 때는 각 슬레이브모듈(160, 180)에 내장된 공유메모리(163, 183)에 시간정보를 쓰게 되고, 각 슬레이브모듈(160, 180)은 공유메모리(163, 183)를 지속적으로 읽어서 시간정보가 마스터모듈(110)에서 제공되었다면 이를 판별하여 슬레이브모듈들(150)의 시각을 마스터모듈(110)에서 제공한 시간으로 새로 갱신하되 마스터모듈(110)로부터 동기신호가 전송될 때를 기준으로 갱신하게 된다.

그리고, 직렬버스(130)를 이용할 때는 마스터모듈(110)이 시간정보를 직렬버스(130)에 실어 전송하고, 각 슬레이브모듈(160, 180)의 마이크로프로세서(161, 181)는 직렬버스(130)를 통하여 입력된 신호를 적절히 디지털데이터로 변환하여 시간정보를 갱신하되 마스터모듈(110)로부터 동기신호가 전송될 때를 기준으로 갱신하게 된다.

상기에서 직렬버스(130)와 벙렬버스(120)의 시간정보 전송을 포함한 각종 기능은 종래와 동일한 것이다.

이와 같이 구성된 마스터모듈(110)과 슬레이브모듈들(150)의 동기화 장치에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 아래와 같다.

상기 마스터모듈(110)은 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(111)와 마스터동기회로부(115)를 포함하여 이루어져 있는 데, 제어부(111)는 주기적으로 시간정보 및 시간 동기신호를 발생하도록 구성되어 있고, 마스터동기회로부(115)는 상기 제어부(111)의 동기신호에 따라 작동하여 동기신호선(140)으로 동기신호를 출력하도록 구성되어 있다.

상기 마스터동기회로부(115)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(111)에서 출력되는 동기신호(MSig1)를 반전시켜 출력하는 인버터(INV1)와 제 1전원전압단(VCC1)과 인버터(INV1)의 출력단 사이에 연결되어 인버터(INV1)의 출력신호에 따라 온오프되는 포토다이오드(PD1)와, 동기신호선(140)과 제 2접지단(GND2) 사이에 연결되어 상기 포토다이오드(PD1)의 발광에 따라 도통되어 동기신호선(140)으로 동 기신호를 전달하게 되는 포토릴레이(PR1)로 이루어져 있고, 상기 제어부(111)의 출력단은 포토커플러(PC1)로 구성되어 동기신호선(140)과 전기적으로 분리되어 있다.

그리고, 상기 제 1슬레이브모듈(160)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 동기신호선(140)으로 전달된 동기신호에 따라 작동되어 동기신호를 발생하는 슬레이브동기회로부(165)와, 상기 슬레이브동기회로부(165)로부터 동기신호가 전달되면 인터럽트 동작을 수행하여 미리 전달된 시간정보로 현재시각을 동기화시키는 마이크로프로세서(161)로 이루어져 있다.

즉, 상기 슬레이브동기회로부(165)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2전원전압단(VCC2)과 포토릴레이(PR1)의 일측단 사이에 연결되어 포토릴레이(PR1)가 온됨에 따라 제 2전원전압단(VCC2)으로부터 전류를 제공받아 발광되는 포토다이오드(PD2)와, 제 1전원전압단(VCC1)과 제 1접지단(GND1) 사이에 연결되어 상기 포토다이오드(PD2)의 발광에 따라 도통되어 슬레이브모듈(160)의 내부 마이크로프로세서(161)로 동기신호를 전달하게 되는 포토트랜지스터(PT2)로 이루어져 있고, 상기 동기신호선(140)과 마이크로프로세서(161)의 입력단은 포토커플러(PC2)로 구성되어 전기적으로 분리되어 있다.

또한, 제 n슬레이브모듈(180)도 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 동기신호선(140)으로 전달된 동기신호에 따라 작동되어 동기신호를 발생하는 슬레이브동기회로부(185)와, 상기 슬레이브동기회로부(185)로부터 동기신호가 전달되면 인터럽트 동작을 수행하여 미리 전달된 시간정보로 현재시각을 동기화시키는 마이크로프로세서(181)로 이루어져 있다.

상기 슬레이브동기회로부(185)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2전원전압단(VCC2)과 포토릴레이(PR1)의 일측단 사이에 연결되어 포토릴레이(PR1)가 온됨에 따라 제 2전원전압단(VCC2)으로부터 전류를 제공받아 발광되는 포토다이오드(PD3)와, 제 1전원전압단(VCC1)과 제 1접지단(GND1) 사이에 연결되어 상기 포토다이오드(PD3)의 발광에 따라 도통되어 슬레이브모듈(180)의 내부 마이크로프로세서(181)로 동기신호를 전달하게 되는 포토트랜지스터(PT3)로 이루어져 있고, 상기 동기신호선(140)과 마이크로프로세서(181)의 입력단은 포토커플러(PC3)로 구성되어 전기적으로 분리되어 있다.

본 발명에서는 설명의 편의상 2개의 슬레이브모듈(160, 180)을 예로들어 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 다수의 슬레이브모듈(150; 160, ..., 180)이 동기신호선(140)에 병렬로 연결될 수 있다.

즉, 본 발명에서는 동기신호선(140)을 두어 마스터모듈(110)과 복수의 슬레이브모듈(150)의 시각을 동일 시점에서 동기화시키고자 하는 것이다.

동기신호는 마스터모듈(110)에서 발생되어 슬레이브모듈(150)에 위치한 마이크로프로세서(161, 181)의 인터럽트 신호로 입력된다. 상기 각 슬레이브모듈(150)의 독립적인 기능을 수행하면서 시각동기를 위한 인터럽트 신호가 발생하면 인터럽트 기능을 수행하게 된다.

이와 같은 인터럽트 기능은 모든 슬레이브모듈이 동시에 수행되며, 각 슬레이브모듈의 마이크로프로세서(161)는 인터럽트 기능 내에서 시각동기 알고리즘을 수행하게 된다.

아울러, 도 4에서는 설명의 편의상 단일 마스터모듈(110)과 2개의 슬레이브모듈에 대해서만 도식화하였으나, 궁극적으로 다수의 슬레이브모듈로 확대할 수 있음은 당연하다.

마스터모듈(110)과 슬레이브모듈들(150)의 동기회로부(115, 165, 185)에서는 포토커플러(PC1, PC2, PC3)를 사용하였는데, 포토커플러를 사용하는 이유는 백플레인(Backplane)용 PCB에 존재하는 제어신호선이 외부의 전자기적인 노이즈에 대한 내성을 갖도록 하는 데 그 이유가 있다. 그러므로, 제 1전원전압단(VCC1)과 제 2전원전압단(VCC2)의 2종류의 전원을 이용하여 전원을 상호 분리하였고, 각 모듈에서 발생할 수 있는 노이즈로부터 타 모듈에 연관되어 시각동기 신호가 노이즈에 의해 왜곡되지 않도록 설계한 것이다.

아울러, 벙렬버스(120)와 직렬버스(130)를 이용한 데이터 전송 방식은 종래기술과 동일하게 적용되지만, 단 동기신호선(140)이 추가된 것이다.

상기 동기신호선(140)은 도 4와 같이 마스터모듈(110)과 모든 슬레이브모듈(150)의 동기회로부(115, 165, 185)에 연계되어 있고, 동기신호선(140)은 궁극적으로 모든 슬레이브모듈(150)의 인터럽트신호(SSig1, SSig2)를 생성시켜 각 슬레이브모듈(165, 185)의 마이크로프로세서(161)의 인터럽트 동작이 모든 슬레이브모듈(150)에서 동시에 발생되도록 한다.

도 5는 본 발명에 의한 마스터모듈과 슬레이브모듈간의 시각 동기화 과정을 나타낸 도면으로서, 도 3 및 도 4를 참조하여 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 마스터모듈(110)은 주기적으로 내부 RTC(Real Time Clock) 칩 또는 GPS수신기를 통해 시간정보를 획득한 후 직렬버스(130) 또는 벙렬버스(120)를 통해 모든 슬레이브모듈(150)로 시간정보를 동시에 또는 순차적으로 전송하게 된다(S1, S2).

여기서, 상기 직렬버스(130) 방식의 경우 마스터모듈(110)의 한 번의 전송으로 모든 슬레이브모듈(150)이 시간정보를 수신할 수 있고, 슬레이브모듈들(150)은 병렬 또는 직렬버스(120, 130)를 통해 전송된 시간정보를 제공받아 일시 저장하게 된다(S3).

마스터모듈(110)의 제어부(111)는 시간정보를 직렬버스(130) 또는 벙렬버스(120)를 통해 슬레이브모듈(150)로 전송한 후 곧바로 '하이'레벨의 동기신호를 발생하여 도 4의 동기회로부(115)인 인버터(INV1)의 입력단(MSig1)으로 인가하게 된다(S4, S5).

이어, 인버터(INV1)의 출력단은 '로우'레벨의 신호를 출력함에 따라 포토다이오드(PD1)로 전류가 흘려 발광하게 되고, 이에 따라 포토릴레이(PR1)는 턴온되게 된다.

상기 포토릴레이(PR1)가 턴온됨에 따라 슬레이브모듈들(150)에 위치한 각 포토다이오드(PD2, PD3)는 제 2전원전압단(VCC2)으로부터 인가되는 전류에 따라 발광하게 되고, 그에 따라 포토다이오드(PD2, PD3)의 대응되어 설치된 각 포토트랜지스터(PT2, PT3)가 턴온되게 된다. 이어 상기 각 포토트랜지스터(PT2, PT3)를 통해 전류가 흘러 각 마이크로프로세서(161, 181)의 입력단(SSig1, SSig2)으로는 풀다운저항(R1, R2)에 의해 분압된 적절한 하이레벨의 신호가 인가되게 된다.

이에 따라 각 슬레이브모듈(150)의 마이크로프로세서(161, 181)는 동시에 인터럽트 동작을 수행하게 된다. 즉, 마스터모듈(110)의 동기신호에 의해 모든 슬레이브모듈(150)이 동시에 인터럽트 기능을 수행하게 된다(S6).

각 슬레이브모듈(160, 180)의 인터럽트 동작에서는 미리 수신된 시간정보를 가지고 시각동기 알고리즘을 수행하게 되는 데, 앞서 벙렬버스(120) 또는 직렬버스(130)에서 수신된 시간정보를 기준으로 현재시간을 갱신하게 된다(S7).

이러한 일련의 알고리즘은 모든 슬레이브모듈(150)에서 동시에 시각동기 신호를 받아 처리하게 할 수 있으며, 결과적으로 복수의 슬레이브모듈(150)은 동시에 시각동기를 맞출 수 있다.

마스터모듈(110)은 이러한 시각동기를 적절한 주기로 연속적으로 슬레이브모듈(150)에 동시에 수행하고, 슬레이브모듈(150)은 동기화된 시간정보를 가지고, 중요 정보나 이벤트 정보에 정확한 발생 시간 정보를 제공할 수 있는 것이다.

궁극적으로 이러한 시각 정보를 가진 이벤트 데이터를 시간별로 분류하면, 개개의 슬레이브모듈(160, 180)에서 발생한 모든 정보에 대해서 시간에 근거한 순서를 정확히 정렬할 수 있고, 전력계통 선로나 기기에서 발생한 고장 정보 또는 이벤트 정보에 대해서 그 원인을 파악하는 데 중요한 요소를 제공할 수가 있게 된다.

본 발명에서 제시한 직렬버스(130)는 궁극적으로 같은 백플레인(Backplane)에 존재한 슬레이브모듈에만 국한되지는 않는다. 직렬버스(130)는 전자장치(100)에서 백플레인(bakcplane)에 연계되지 않은 외부의 특정 모듈에도 확대 연계될 수 있고, 동기신호가 슬레이브모듈에 똑같이 제공된다면 궁극적으로 소지역내의 타 전자 장치에도 정확한 시각동기를 제공할 수가 있는 것이다.

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전력 계통의 선로나 기기에 장착한 전자장치의 정확한 시각동기를 통하여, 계통 또는 기기의 고장 또는 이벤트 정보의 정확한 순서를 파악할 수 있으며, 궁극적으로 순간적으로 발생하는 모든 고장 정보나 이벤트 정보에 대해서 그 원인을 시간적으로 분석하여, 전력 계통 선로를 안전하고 효율적으로 운영할 수 있는 이점이 있다.

또한, GPS를 통하여 전자장치의 마스터모듈이 시간정보를 취득할 수 있다면, 변전소 또는 배전 계통의 전자장치가 오차내의 시각동기가 가능해질 것이며, 그리하여 궁극적으로 개별 전자장치에 내장된 모든 슬레이브 모듈의 시각동기도 동시에 이룰 수 있어, 계통에 연계된 전 전자장치의 이벤트 정보에 대한 시간 정보의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 시간 정보에 근거한 이벤트 순서(SOE) 정렬 기능에 더욱 더 신뢰성 있는 정보를 제시할 수 있는 이점이 있다.

Claims

직렬 또는 병렬버스를 통해 슬레이브모듈로 시간정보를 전송한 후 전자장치 내의 시각을 동기시키기 위한 동기신호를 발생하는 마스터모듈;

상기 마스터모듈에서 발생된 동기신호에 따라 인터럽트 동작을 동시에 수행하여 마스터모듈로부터 전달된 시간정보를 기준으로 현재시간을 갱신시키는 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈; 및

상기 마스터모듈과 슬레이브모듈 사이에 연결되어 마스터모듈에서 발생된 동기신호를 각 슬레이브모듈로 전달하는 동기신호선;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 마스터모듈은 주기적으로 시간정보 및 시간 동기신호를 발생하는 제어부; 및 상기 제어부의 동기신호에 따라 작동하여 동기신호선으로 시간 동기신호를 출력하는 마스터동기회로부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 마스터동기회로부는 포토커플러로 구성되어 동기신호선과 전기적으로 분리된 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 슬레이브모듈은, 상기 동기신호선으로 전달된 동기신호에 따라 작동되어 동기신호를 발생하는 슬레이브동기회로부; 및 상기 슬레이브동기회로부로부터 동기신호가 전달되면 인터럽트 동작을 수행하여 미리 전달된 시간정보로 현재시각을 갱신시키는 마이크로프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 4에 있어서,

상기 슬레이브동기회로부는 포토커플러로 구성되어 동기신호선과 상기 마이크로프로세서의 입력단이 전기적으로 상호 분리된 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 포토커플러는 제 1전원전압단과 동기신호선 사이에 연결된 포토다이오드와 제 2전원전압과 마이크로프로세서의 입력단 사이에 연결된 포토트랜지스터로 이루어지되 포토다이오드와 포토트랜지스터는 서로 다른 전원전압단에 연결된 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 슬레이브모듈이 복수개일 경우 각 슬레이브모듈은 동기신호선에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 장치.
마스터모듈은 주기적으로 시간정보를 생성하여 적어도 하나 이상의 슬레이브모듈로 시간정보를 전송하는 제 1단계;

상기 마스터모듈은 시간정보를 전송한 후 시간 동기신호를 생성하여 동기신호선을 통해 슬레이브모듈로 전송하는 제 2단계; 및

상기 슬레이브모듈은 동기신호선을 통해 동기신호가 전송되면 인터럽트 동작을 수행하여 상기에서 전송된 시간정보를 기준으로 현재시각을 갱신하는 제 3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 제 2단계에서 동기신호는, 시각 동기를 위한 인터럽트 신호인 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 방법.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,

상기 제 3단계에서 슬레이브모듈이 복수개일 경우 동시에 인터럽트 동작을 수행하여 시간을 갱신하는 것을 특징으로 하는 전력계통 감시용 전자장치의 시각 동기화 방법.