KR100820754B1 - 상 정보 송신 장치와 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압배전선로용 상식별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상 정보 송신 장치와 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치에 관한 것으로, 간편하게 특고압은 물론 저압 배전선로의 상을 식별하기 위하여, 본 발명에 따른 상 정보 송신 장치는 기준 상 파형 캡쳐부; 필터부; 기준 클럭 발생부; A/D 변환부; 및 송신측 전화 통신부;를 포함하고, 상식별 장치는, 배전선로 접속장치; 저장부; 기준 클럭 발생부; 입력부; 처리부; 표시부; 및 전화 신호 수신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특고압, 상식별, 3상, CDMA, TDMA, GSM, 위성전화

Description

상 정보 송신 장치와 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치{A phase information transmitter and a phase identify apparatus for indistribution line using telephone network}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 상 정보 송신 장치의 블럭도이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 상 식별 장치의 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50: 변전소 60: 배전선로

100: 상식별 장치 110: 상 정보 송신 장치

112: 기준 상 파형 캡쳐부 114: A/D 변환부

116: 송신측 전화 통신부 118: 기준 클럭 발생부

120: 배전선로 접속장치 122: 필터부

124: A/D 변환부 130: 처리부

140: 저장부 150: 전화 신호 수신부

152: 기준 클럭 발생부 154: 표시부

155: 선택부 156: 입력부

160: 전원부

본 발명은 상 정보 송신 장치와 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간편하게 특고압은 물론 저압 배전선로의 상을 식별하기 위한 장치에 관한 것이다.

발전소에서 생산된 전력을 변전소를 거쳐 일반 빌딩이나 공장 또는 가정으로 공급하는 배전선로는 관련 법규에 의거 대한민국의 경우 전압을 22.9KV이하로 공급한다.

또한 이때의 배전선로는 3상으로 구성된다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 3상으로 구성된 배전선로는 공급측과 사용측의 선로 연결을 각 상에 맞도록 해 주어야 한다.

왜냐하면, 공급측은 불평형 전류로 인한 전기적 손실의 감소와 사용측의 부하불평형에 따른 계전기 동작으로 인한 사고정전시간을 예방함으로써 전력 공급의 신뢰도 향상 및 부하불평형을 개선하기 위한 부하전류의 계측 불편을 해소하고 사용측은 양질의 전력을 사용할 수 있음으로써 제품의 질적향상과 기기의 수명을 연장시킬 수 있기 때문이다.

이와 같이 3상의 배전 선로를 각 상에 맞도록 연결하기 위해서는, 각 상에 따른 선로를 처음부터 추적하면서 일치시켜야 하는데, 선로구성이 복잡한 대도시나 지중선의 경우 이는 매우 불편하다.

이와 같은 수작업으로 3상을 구별하는 방법에 따른 문제점을 해결하기 위하 여, 서로 이격된 두 지점의 상 정보를 유무선 통신 장치를 통해 서로 확인하는 장치가 제안되었다.

그러나 이와 같은 장치는 상 정보를 확인할 때마다, 변전소와 배전선로 설치현장간에 서로 상주하면서 유무선 통신에 의존하여 송수신해야 하기 때문에 통신 비용 및 인력 유지 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

또한, 송수신자간의 통화에 있어서 시차에 의한 위상차를 보정하는 작업이 추가로 필요한 경우가 수반되기 때문에 사용이 불편한 문제점이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 기준 클럭을 발생하고, 기준 클럭에 따라 위상을 동기화하여 3상을 측정하는 상식별 장치를 제안하였다.

그러나 이와 같은 상식별 장치는 GPS 신호 수신이 불안정한 빌딩 밀집 지역이나 건물 내부 또는 지하에서 사용할 수 없는 문제가 상존한다.

또한, 기존의 상식별 장치는 기준 상 파형 캡쳐부가 변전소로부터 소정 시간 동안 기준 상을 캡쳐한 뒤, 배전 선로로 이동하여 상을 식별하게 되는데, 주파수가 60Hz를 정확하게 유지하는 경우에는 문제가 없지만, 약간의 오차(예를 들면 1시간당 ±0.1Hz)가 발생하는 경우에는 상 캡쳐한 시간으로부터 상 식별 시간까지의 소요 시간이 큰 경우에는 정확한 상 식별이 곤란한 문제가 발생한다.

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으 로, 전화 통신망을 통해 실시간으로 위상을 동기화하고, 배전선로 설치시나 부하불평형 시정시 전화 통신망의 신호를 통해 실시간으로 계산하여 정밀한 3상 측정이 가능한 장치의 제공을 목적으로 한다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태에 따른 상 정보 송신 장치는, 변전소로부터 3상으로 구성된 기준 위상을 1~10초 동안 캡쳐하는 기준 상 파형 캡쳐부; 상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거하는 필터부; 상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 위상에 시간 정보를 추가하는 기준 클럭 발생부; 상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐되고 기준 클럭 발생부에서 시간 정보가 추가된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부; 및 상기 A/D 변환부의 출력 신호를 유선 또는 무선 전화망으로 송신하는 송신측 전화 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 기준 클럭 발생부는 상기 송신측 전화 통신부를 통해 수신된 전화망의 시간 정보를 기준 클럭으로 사용할 수 있다.

전술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시형태에 따른 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치는, 배전선로에 접촉하여 1~10초 동안 상 정보를 캡쳐하는 상 파형 캡쳐부, 상기 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거하는 필터부와 상기 필터부의 출력 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부를 포함하는 배전선로 접속장치; 변전소의 상 정보 송신 장치와 상기 배전선 로 접속장치에서 전송된 정보를 저장하는 저장부; 시스템의 기준 시간을 발생하는 기준 클럭 발생부; 사용자의 명령을 입력하는 입력부; 상기 입력부를 통해 입력된 사용자의 명령에 따라 상기 저장부에 저장된 상기 변전소의 상 정보 송신 장치와 배전선로 접속장치에서 전송된 정보를 상기 기준 클럭 발생부의 기준 시간을 기반으로 상호 비교하여 상기 배전선로 접속장치에서 캡쳐된 삼상 정보를 판정하는 처리부; 상기 처리부에서 판정된 삼상 판정 정보를 표시하는 표시부; 및 유선 또는 무선 전화망으로부터 송신측 전화 통신부에서 송출된 상 정보와 시간 정보를 수신하고, 상기 변전소의 상 정보 송신 장치에서 송신된 정보를 유선 또는 무선 전화망을 통해 수신하는 전화 신호 수신부;를 포함하고, 상기 기준 클럭 발생부는 상기 전화 신호 수신부에서 수신한 시간 정보를 기반으로 기준 클럭을 발생하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 사용자의 선택에 따라 전화 통신 규격을 선택하여 상기 입력부로 전달하는 선택부;를 추가로 포함하고, 상기 처리부는 상기 전화 신호 수신부가 상기 선택부에서 선택된 전화 통신 규격에 따른 주파수만을 수신하도록 제어할 수 있다.

본 발명에서, 상기 기준 클럭 발생부는 GPS로부터 기준 시간 정보를 수신할 수 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술된다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이 용어들은 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

(상 정보 송신 장치)

먼저 첨부된 도면 도1을 참조로 본 발명의 실시예에 따른 상 정보 송신 장치를 설명한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 상 정보 송신 장치의 블럭도이다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상 정보 송신 장치(110)는, 변전소(50)로부터 3상으로 구성된 기준 위상을 1~10초 동안 캡쳐하는 기준 상 파형 캡쳐부(112), 기준 상 파형 캡쳐부(112)에서 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거하는 필터부(113), 기준 상 파형 캡쳐부(112)에서 캡쳐된 위상에 송신측 전화 통신부(116)를 통해 수신된 시간 정보를 추가하는 기준 클럭 발생부(118), 기준 상 파형 캡쳐부(112)에서 캡쳐되고 기준 클럭 발생부(118)에서 시간 정보가 추가된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부(114) 및 A/D 변환부(114)의 출력 신호를 유선 또는 무선 전화망으로 송신하는 송신측 전화 통신부(116)를 포함한다.

이에 의해 변전소(50)의 기준 상은 실시간으로 시간 정보와 함께 유선 또는 무선 전화망을 통해 외부로 전송될 수 있다.

(상 식별 장치)

이하에서 첨부된 도면 도2를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치를 설명한다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 상 식별 장치의 블럭도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치(100: 이하에서 설명의 편의를 위하여 별다른 설명이 없는 한, '전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치'는 간략히 '상 식별 장치'라 한다)는, 필터부(122)와 A/D 변환부를 포함하는 배전선로 접속 장치(120), 저장부(140), 처리부(130), 입력부(156), 선택부(155), 전화 신호 수신부(150), 기준 클럭 발생부(152), 표시부(154) 및 전원부(160)를 포함하여 구성된다.

필터부(122)는 배전 선로(60)에 접촉하여 상 정보를 캡쳐한 후 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거한다.

A/D 변환부(124)는 필터부(122)의 출력 신호를 디지탈 신호로 변환한다.

전화 신호 수신부(150)는 외부 전화 통신망으로부터 송신측 전화 통신부(116)에서 송출된 상 정보와 시간 정보를 수신한다. 여기서 사용되는 외부 전화 통신망은, 유선 및/또는 무선 전화 통신망이 사용될 수 있으며, 예를 들면, PSTN(Public Switched Telephone Network), CDMA(Code Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile communication), GPRS(General Packet Radio Service), IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), 이리듐 위성전화 및 ACeS(ASIA Cellular Satellite) 위성전화 등과 같은 다양한 유선 전화망, 무선 전화망, 위성 전화망으로부터 상 정보와 시간 정보를 수신한다. 한편 본 발명은 이와 같은 유선 또는 무선 전화 통신망에 특별히 한정되는 것은 아니며 전술된 통신 규격 외의 유선 또는 무선 전화 통신망에도 적용 가능함에 유의해야 한다.

전화 신호 수신부(150)가 다양한 유선 및/또는 무선 전화 통신망 규격에 대응하여 시간 정보를 수신하기 때문에, 본 실시예에 따른 상식별 장치(100)는 입력부(156)에 연결된 선택부(155)가 추가로 포함될 수 있다.

선택부(155)는 사용자의 선택에 따라 전화 통신 규격을 선택하여 입력부(156)로 전달한다. 이에 의해, 처리부(130)는 전화 신호 수신부(150)가 선택부(155)에서 선택된 전화 통신 규격에 따른 주파수만을 수신하도록 제어하게 된다. 그러나 본 발명은 이에 특별히 한정되는 것은 아니며, 전화 신호 수신부(150)가 특정 통신 규격의 신호만을 수신하도록 설정된 경우, 선택부(155)의 부가는 생략 가능함에 유의한다.

기준 클럭 발생부(152)는 전화 신호 수신부(150)의 위성 정보로부터 기준 클럭을 발생한다.

저장부(140)는 상 정보 송신 장치(110)의 송신측 전화 통신부(116)에서 전송된 기준 상과 시간 정보 및 배전선로 접속장치(120)에서 전송된 상 정보와 시간 정보를 저장하고, 처리부(130)의 요청에 따라 자료를 갱신하거나 처리부(130)로 전달 한다. 저장부(140)는 전원부(160)로부터의 전원 공급이 차단되더라도 저장된 내용이 지워지지 않도록 비휘발성 메모리로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 저장부는 후술되는 표시부(154)에 표시될 화면 구성에 필요한 데이타 정보도 저장된다.

입력부(156)는 사용자, 관리자 등의 명령을 입력받아 이를 처리부(250)에 전달한다.

표시부(260)는 상 식별 결과를 사용자, 관리자 등이 시각적으로 확인할 수 있도록 하며 여러가지 디스플레이 장치가 적용될 수 있다.

전원부(160)는 상 식별장치(100)의 각 구성 요소에 필요한 전원을 공급한다.

처리부(130)는 입력부(156)를 통해 입력된 사용자의 명령에 따라 저장부(140)에 저장된 데이타들을 기반으로 배전선로 접속장치에서 캡쳐된 상 정보를 판정한다.

(사용예)

이하에서, 본 발명에 따른 상 식별장치(100)의 상을 확인하는 사용예를 설명한다.

제1단계, 기준 상 파형부(112)를 사용하여 변전소(50)로부터 상 정보를 캡쳐한다. 이때, 기준 클럭 발생부(118)는 상 정보에 시간 정보를 추가로 부가한다. 한편, 기준 상 파형부(112)에서 캡쳐된 상 정보는 노이즈를 포함할 수 있기 때문에, 필터부(113)에 의해 노이즈가 제거되는 것이 바람직하다.

제2단계, 캡쳐된 상 정보는 A/D 변환부(114)에서 디지탈 신호로 변환된다. 여기서 변환된 디지털 신호는, 송신측 전화 통신부(116)를 통해 전화망으로 전송된다.

제3단계, 전화 신호 수신부(150)에서 수신된 변전소 위치 정보와 시간 정보가 제2단계에서 변환된 상 정보와 함께 처리부(130)로 전달된 뒤, 저장부(140)에 저장된다.

제4단계, 상 파형 캡쳐부(121), 필터부(122)와 A/D 변환부(124)로 구성된 배전선로 접속장치(120)를 사용하여 상 파형 캡쳐부(121)에서 배전 선로(60)의 상을 캡쳐하여, 필터부(122)에서 잡음을 제거하고 A/D 변환부(124)에서 디지탈 신호로 변환된다. 이때 기준 클럭 발생부(152)가 상 정보에 시간 정보를 추가하게 된다. 또한, 시간 정보는 전화 신호 수신부(150)가 아닌 GPS 신호 수신부(도시되지 않음)에서 수신될 수도 있음에 유의한다. 잘 알려진 바와 같이, GPS는 위성을 통해 동일한 시간 정보를 송출하기 때문에 기준이 되는 시간 설정에 도움을 줄 수 있다.

제5단계, 전화 신호 수신부(150)에서 수신된 시간 정보가 제4단계에서 변환된 상 정보와 함께 처리부(130)로 전달된 뒤, 저장부(140)에 저장된다.

제6단계, 처리부(130)가 저장부(140)에 저장된 제3단계에서의 정보와 제5단계에서의 정보를 비교하여 상을 구분한다.

대한민국을 기준으로, 3상의 주파수는 60㎐이다. 따라서 주기 T는 1/60초로 대략 16.67ms가 된다. 각 상의 위상은 120°의 차이를 갖기 때문에, A, B, C상으로 구성된 3상에서 A상과 B상은 16.67ms의 1/3, 즉 약 5.56ms의 시간차를 갖고, A상과 C상은 16.67ms의 2/3, 즉 약 11.12ms의 시간차를 갖는다.

또한 각 상의 주파수의 오차가 ±0.1㎐로 관리된다면, 기준 주파수에 비해 약 26㎲의 시간을 갖게 된다.

또한 미국 연구 결과에 따르면, 거리에 따른 배전 선로 특성은 14㎞마다 1°의 위상차가 발생하여 약 46.3㎲의 시간차가 발생함을 알 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 특별히 한정되는 것이 아니며, 현장 정보를 통해 새로운 편차의 계산을 적용할 수도 있음에 유의해야 한다.

이와 같은 각 상의 시간차와, 오차에 따른 시간차 및 배전 선로와 변전소와의 거리차를 기반으로 처리부(130)는 정확한 상 확인이 가능해진다.

제8단계, 처리부(250)에서 확인된 상 정보는 표시부(260)에 표시된다.

이상으로 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조로 기술되었다. 그러나, 본 발명은 전술된 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 당업자에 의해, 첨부된 청구범위의 정신과 사상 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함에 유의해야 한다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따르면 기준 변전소로부터 원거리에 위치한 배전선로에 운영자가 단독으로 수신이 가능한 유선 및/또는 무선 전화 신호를 사용하여 상식별을 할 수 있어, 사용이 간편하고 유지 및 보수가 용이한 상 식별 장치를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 변전소로부터 3상으로 구성된 기준 위상을 1~10초 동안 캡쳐하는 기준 상 파형 캡쳐부;

   상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거하는 필터부;

   상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 위상에 시간 정보를 추가하는 기준 클럭 발생부;

   상기 기준 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐되고 기준 클럭 발생부에서 시간 정보가 추가된 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부; 및

   상기 A/D 변환부의 출력 신호를 유선 또는 무선 전화망으로 송신하는 송신측 전화 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상 정보 송신 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기준 클럭 발생부는 상기 송신측 전화 통신부를 통해 수신된 전화망의 시간 정보를 기준 클럭으로 사용하는 것을 특징으로 하는, 상 정보 송신 장치.
3. 배전선로에 접촉하여 1~10초 동안 상 정보를 캡쳐하는 상 파형 캡쳐부, 상기 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 신호에서 잡음을 제거하는 필터부와 상기 필터부의 출력 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환부를 포함하는 배전선로 접속장치;

   변전소의 상 정보 송신 장치와 상기 배전선로 접속장치에서 전송된 정보를 저장하는 저장부;

   시스템의 기준 시간을 발생하여 상기 상 파형 캡쳐부에서 캡쳐된 상에 시간 정보를 추가하는 기준 클럭 발생부;

   사용자의 명령을 입력하는 입력부;

   상기 입력부를 통해 입력된 사용자의 명령에 따라 상기 저장부에 저장된 상기 변전소의 상 정보 송신 장치와 배전선로 접속장치에서 전송된 정보를 상기 기준 클럭 발생부의 기준 시간을 기반으로 상호 비교하여 상기 배전선로 접속장치에서 캡쳐된 삼상 정보를 판정하는 처리부;

   상기 처리부에서 판정된 삼상 판정 정보를 표시하는 표시부; 및

   유선 또는 무선 전화망으로부터 송신측 전화 통신부에서 송출된 상 정보와 시간 정보를 수신하고, 상기 변전소의 상 정보 송신 장치에서 송신된 정보를 유선 또는 무선 전화망을 통해 수신하는 전화 신호 수신부;를 포함하고,

   상기 기준 클럭 발생부는 상기 전화 신호 수신부에서 수신한 시간 정보를 기반으로 기준 클럭을 발생하는 것을 특징으로 하는, 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   사용자의 선택에 따라 전화 통신 규격을 선택하여 상기 입력부로 전달하는 선택부;를 추가로 포함하고,

   상기 처리부는 상기 전화 신호 수신부가 상기 선택부에서 선택된 전화 통신 규격에 따른 주파수만을 수신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 기준 클럭 발생부는 GPS로부터 기준 시간 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는, 전화 통신망을 이용한 특고압 및 저압 배전선로용 상식별 장치.

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