KR100868696B1 - 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치에 관한 것으로써, 배전선로에 운영중인 변압기를 2대(V결선) 또는 3대(Y결선)로 부하에 전원을 공급중 변압기의 특정상의 부하율에 높을 경우 다른 상의 부하율에 상관없이 변압기 교체 또는 인입선로 변경 등 작업이 이루어져 공사비용 및 변압기 이용 효율 저하의 문제를 해결하고자 상간 부하율 분배를 위한 무정전 부하 분배 및 절체 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 변압기 이용률을 향상시킬 수 있으며, 부하불평형 개선으로 선로손실을 최소화 시킬 수 있고, 변압기 용량 증설 및 교체 공사를 최소화할 수 있다. 그리고 특정상에 대한 과부하 현상을 방지할 수 있으며, 단상 접지 변압기의 결선 방식을 이용한 이용률을 최대화할 수 있고, 인입선로 선로 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
절체장치, 부하배분, 변압기, 무정전, 과부하

Description

변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치{Switching System for Load Distribution}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정된 전기량을 연산처리하기 위해 이를 계측한 후 연산처리하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과부하가 걸린 상을 다른 상과 병렬연결하여 무정전으로 자동 부하 배분하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치가 변압기에 설치되는 위치를 나타낸 것이다.
{도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명}
100 : 절체장치 101 : 시리얼 통신부
102 : 메모리부 103 : 네트워크 통신부
104 : 연산처리부 105 : 제어부
106 : 계측부 107 : 결선 및 상변환부
본 발명은 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치에 관한 것으로써, 변압기 2대 또는 3대로 3상 전원을 공급하고 있을 때 특정상의 부하율에 높을 경우 다른 상의 부하율에 상관없이 변압기 교체 또는 결선 작업이 이루어져 공사비용 및 변압기 이용 효율 저하의 문제를 해결하고자 상시 전기량을 계측하고 상간 부하율 분배를 위한 무정전 부하 분배 및 절체 장치에 관한 것이다.
현재 수용가 측 전원은 변압기 2대 또는 3개로 3상전원(A, B, C)으로 이루어진 전력선이 여러 가정으로 분배되며 변압기의 용량 또한 상별 크기를 가지고 있다. 그러나 각 상(A, B, C)의 부하율이 달라 특정상에 부하가 몰릴 경우 변압기에 과부하가 걸려 변압기 사고로 인해 정전 및 인명사고의 원인이 되고 있다.
상기 문제점을 해결하고자 부하 증가시 변압기를 증설하거나, 상별 부하율 배분을 고려하지 않고 변압기 용량 증설함으로써 해결하고 있으나, 부하 증가에 따라 인입선로 변경, 변압기 증설 공사 및 변압기 교체 비용 발생하고, 시간대별 부하율 변화에 대응하지 못하며 최대 부하값에 의해 용량이 결정되며, 인입선 변경 및 변압기 교체에 따른 정전 수반한다. 또한 부하불평형에 따른 선로선실이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로써, 그 목적은 변압기 부하감시 (전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 역률, 전기품질, 전압변동 등)와 함께 시간대별, 일별, 월별, 계절별 부하율, 수용률, 부등율 등을 고려하여 상별 부하를 배분시키고, 특정상에 치중된 부하를 부하율이 적은 변압기의 상으로 배분시키며, 무정전으로 자동 부하배분가능하고, 온라인 절체 또는 설정 조건에 의한 자동 부하절체가 가능한 장치를 제공하는 데 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치의 블록도이다.
상기 실시예에서, 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치(100)는 시리얼 통신부(101), 메모리부(102), 네트워크 통신부(103), 연산처리부(104), 제어부(105), 계측부(106) 및 결선 및 상변환부(107)를 포함한다.
상기 실시예는, 소정의 상에서 과부하시 상변환하여 부하를 배분하는 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치(100)는 변압기의 2차 측과 수용가의 사이에 연결되어, 수용가로 흐르는 각 상의 전력을 감시한다. 상기 변압기의 2차 측은 결선 및 상변환부(107)에 연결된다. 상기 결선 및 상변환부(107)는 수용가로 들어가는 각 상(A, B, C, N)의 전압/전류가 입력되고, 소정의 상에 과부하가 걸리는 경우 각 상의 부하를 무정전으로 자동 배분한다.
상기 계측부(106)는 상기 결선 및 상변환부(107)에 입력된 변압기 2차 측의 전압, 전류를 계측하여 전기량(전압(V), 전류(I), 유효전력(kW), 무효전력(kVar), 피상전력(VA), 역률(cosθ) 및 전압변동 등을 계측한다. 신호계측의 흐름은 도 2와 같다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정된 전기량을 연산처리하기 위해 이를 계측한 후 연산처리하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
상기 실시예에서, 측정된 전기량을 연산처리하기 위해 이를 계측한 후 연산처리하기 위한 장치는 계기용 변압기(PT)(201), 계기용 변류기(CT)(202), 저역통과필터 및 연산증폭부(203), 멀티플렉서(204), 아날로그-디지털 변환부(205) 및 디지털 신호처리부(206)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 계기용 변압기(201) 및 계기용 변류기(202)에서 각 상에 대한 전류(Ia, Ib, Ic, In) 및 전압(Va, Vb, Vc)을 측정하고 상기 측정된 각 아날로그 값은 저역통과필터에 입력되어 증폭된다. 상기와 같이 증폭된 값은 멀티플렉 서(204)로 입력되어 다중화되어 아날로그-디지털 변환부(205)로 입력된다. 상기 멀티플렉서(204)는 다양하게 사용되는 것이 가능하나 본 발명에서는 16채널 멀티플렉서(204)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 아날로그-디지털 변환부(205)에 의해 디지털 값으로 변환된 각 계측량은 디지털신호처리부(206)에 입력되어 처리된다.
상기에서와 같이 계측부가 변압기 2차측의 각 정보를 계측하나 도 1에는 미도시 되어 있지만, 변압기 상태감시 및 열화진단 관련 센서를 이용하여 해당 상의 과부하여부를 판단하는 것도 가능하다
다시 도 1을 참조하면, 상기 연산처리부(104)는 상기 디지털 값으로 변환된 값을 이용하여 각 부하 공급상별 전기량을 기초로 하여 변압기 용량에 대한 부하량을 측정하여 부하 이용률과 과부하 여부를 판별한다. 상기 측정된 값들은 메모리부(102)에 저장된다.
상기 제어부(105)는 상기 연산처리부(104)에서 소정의 상의 부하가 과부하임을 검출한 경우 상기 결선 및 상변환부(107)를 이용하여 해당 상의 부하를 다른 상과 병렬연결하여 무정전으로 자동 부하 배분시킨다. 상기 과부하 여부를 판단하기 위해서는 시간대별, 일별, 월별, 계절별 부하율, 수용률, 부등율 등을 고려하여 상별 부하를 배분시키며, 특정상에 치중된 부하를 부하율이 적은 상으로 배분시키게 된다. 이때 해당 과부하 상은 경보를 발생시켜 중앙시스템에 전송하고 자동/수동 설정에 따라 무정전으로 자동 부하배분이 되며, 온라인 절체 또는 설정 조건에 의해 자동을 절체되는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 과부하가 걸린상을 다른 상과 병렬연결 하여 무정전으로 자동 부하 배분하는 과정을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, A상에 과부하가 걸림을 판단한 연산처리부(104)가 제어부(105)를 통하여 변압기 2차측 결선을 변경하여 이웃하는 B상과 병렬연결하도록 하여 A상의 과부하가 B상과 나누어 걸림으로써, 해당 수용가의 정전과정 없이 자동으로 부하를 절체하는 과정이다. 상기 부하를 절체하는 과정을 일 실시예에 불과한 것이며, 부하율이 적은 상으로 배분시키는 방법은 다양하게 구현이 가능하다.
상기 네트워크 통신부(103)는 소정의 통신을 통하여 상기 전기량측정 데이터, 이벤트 정보, 과부하율 및 설비 이용률 정보 등을 상위시스템에 제공하고, 과부하 경보를 발생시켜 상위 시스템에서 온라인으로 원격 절체 하거나, 자동절체후 절체정보를 제공한다. 상기 상위 시스템은 본 발명의 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치에서 제공되는 정보를 통신처리, 이력처리, 이벤트정보, 데이터 관리, 상태감시, 계측, 설정, 제어할 수 있는 장치를 통칭하는 것으로써, 해당 수용가의 전력을 감시하는 중앙관제소가 될 수 있다. 상기 네트워크 통신부(103)에 의해 상위 시스템은 변압기 부하를 온라인으로 감시할 수 있다.
또한, 계측된 각 변압기 2차측 선로(상별) 전기품질 및 정전정보를 상위시스템에 제공한다. 상기 통신방법은 당업자의 수준에 맞추어 다양하게 구현가능하고, 본 발명에서는 유선 또는 무선, 무선 중계방식 중 선택되는 1종의 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 시리얼 통신부(101)는 사용자 인터페이스와 연결되어 해당 감시자가 장치의 기능을 확인하거나 현장에서 제어하기 위하여 사용된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치가 변압기에 설치되는 위치를 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 상기 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치는 변압기의 2차측과 수용가로 인입되는 부분에 연결됨을 알 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 변압기 이용률을 향상시킬 수 있으며, 인입선로 변경공사, 변압기 용량 증설 및 교체 공사를 최소화 할 수 있다. 그리고 특정상에 대한 과부하 현상을 방지할 수 있으며, 단상 접지 변압기의 결선 방식을 이용한 이용률을 최대화 할 수 있고, 인입선로 선로 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
게다가 배전자동화 시스템에 연계를 통한 변압기별 수용가 사고 검출이 가능하고, 수용가별 정전정보 관리, 전압변동률 감시, 역률 보상용 콘덴서 제어가 가능하며, 고저항 지락사고 및 단선 사고 감시정보를 배전자동화 주장치에 전송하여 신속한 고장복구 및 하계 최대 부하 발생시 부하 차단 장치로 활용이 가능하다.

Claims (3)

  1. 변압기 2차측의 전압, 전류를 계측하여 전기량을 계측하는 계측부;
    상기 계측부에 의한 계측된 각 부하 공급상별 전기량을 기초로 변압기 용량에 대한 부하량을 측정하여 이용률과 과부하 여부를 판단하는 연산처리부;
    상기 각 부하 공급상에 대한 과부하 여부를 판단하여, 해당상에 대해 과부하로 판단되면 해당 과부하상에 대해 상변환하여 과부하 선로에 무정전으로 부하를 병렬공급하는 상변환부;
    통신을 통하여 상기 계측부에 의해 계측된 전기량 데이터, 과부하 경보 및 과부하율 및 설비 이용율 정보를 상위 시스템으로 제공하는 네트워크 통신부; 및
    사용자 인터페이스와 연결되는 시리얼 통신부를 포함하는 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 통신부는 유선, 무선 및 무선 중계방식 중 선택되는 1종의 통신방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 네트워크 통신부는 각 변압기의 2차측 선로(상별) 전기품질 및 정전정 보를 계측 관리한 정보를 상위시스템에 제공하는 것을 특징으로 하는 변압기 부하감시 무정전 부하배분 절체장치.
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