KR100981786B1 - 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템에 관한 것으로서, 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 신호 입력부; 전압을 측정하는 기능을 수행하는 전압 센서부; 전류를 측정하는 기능을 수행하는 전류 센서부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부로 인가되는 입력 채널의 수를 조절하기 위한 스위칭부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 및 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수를 검출하기 위한 전력 계통 운용함수 측정부를 포함하며, 상기 스위칭부는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시키는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈 및 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템이 제공된다.

Description

가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템 {Variable analog interface module and wide area power system dynamic monitoring system having the same}
본 발명은 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자가 전압 입력채널 또는 전류 입력채널로 자유롭게 변경이 가능하도록 설계된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 GPS 시각 동기를 이용하여 여러 지역의 전력 계통 상태를 실시간으로 모니터할 수 있는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템에 관한 것이다.
전력 계통 상태는 전력 계통을 충실히 표현할 수 있는 정보의 집합으로 정의되며, 전력 계통 모델이 정확하면 과거와 현재의 입력자료에 의하여 전력 계통을 완전히 표현할 수 있고 미래의 계통상태까지 유추할 수 있다. 그러나 전력 계통의 모델링 뿐만 아니라 상태 변수 측정이 용이하지 않으므로, 근사법의 하나로서 전력 계통 운용함수 즉, 전력계통 운용에 유용한 지표가 되는 함수로서 전력, 무효전력, 전압 및 주파수를 이용하여 전력 계통 상태를 평가하는 것이 일반적이다.
전력 계통 상태에 관한 정보는 전력품질, 안정도, 신뢰도를 보장하면서 전력 계통을 최적으로 운전하고 계통 운용계획을 효과적으로 수립하게 하는 기본적인 정보라는 점에서 지속적으로 감시할 필요가 있으며, 특히 전력악성부하와 발전설비의 대용량화에 따라 심각하게 대두되는 전력 동요(Swing)와 같은 장주기외란(Long-term Disturbance)의 발생 우려가 있는 전력계통에서는 더욱 그러하다.
종래 기술에 따르면 순간적으로 진전되는 전력 계통의 이상 상태에 대하여 전압, 전류의 순시치만을 기록하는 장치가 개발된 바 있다. 또한, 이를 보완하기 위하여, 전력계통 고장과 전력계통 운용함수를 하나의 장치로 검출 및 기록하면서, 전력계통 상태를 표시 및 분석할 수 있는 전력 계통 상태 감시장치가 개발된 바 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 전력 계통 상태 감시장치는 일정 지역 내의 전력 계통에 대한 이상 유무 만을 파악할 수 있으며, 광범위한 지역에서 배치된 서로 다른 전력 계통 감시장치를 모니터하고 필요한 사항을 지시할 수 없었다.
또한, 다양한 환경에 따라 수집할 정보도 변화될 수 있는데, 종래 기술에 따른 전력 계통 상태 감시장치는 계기용 변성기(PT)와 계기용 변류기(CT)가 고정되게 설치되어 있기 때문에, 환경 변화 및 사용자의 요구에 따라 입력 채널의 변경이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사용자가 전압 입력채널 또는 전류 입력채널로 자유롭게 변경이 가능하도록 설계된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 GPS 시각 동기를 이용하여 여러 지역의 전력 계통 상태를 실시간으로 모니터할 수 있는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 전력 계통으로부터 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용 함수를 검출하여 전력 계통 상태를 분석하는 다수의 전력 계통 상태 감시장치; 상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치로부터 전력 계통 상태에 대한 데이터를 수신받아, 상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치의 작동을 제어하는 중앙 모니터 장치; 상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치 및 상기 중앙 모니터 장치간의 데이터 송수신을 위한 통신망; 및 상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치 및 상기 중앙 모니터 장치로 시각 정보를 송신하는 GPS 위성 장치를 포함하며, 상기 각 전력 계통 상태 감시장치 및 중앙 모니터 장치는 GPS 수신기를 통하여 상기 GPS 위성 장치에서 전송한 시각 정보를 수신하고, 수신된 시각 정보에 기초하여 상호간 시각을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템이 제공된다.
상기 각 전력 계통 상태 감시장치는 상기 전력 계통 상태 감시장치의 구성요소에 전원을 공급하기 위한 전원 모듈; 상기 전력 계통 상태 감시장치의 구성요소를 제어하는 CPU 모듈; 전력 계통상의 전압 및 전류를 측정 및 전력계통 운용함수 및 파형을 측정하여 전력 설비 상태를 분석하는 기능을 수행하는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈; 상기 전력 계통 상의 전력 차단기(CB)의 작동 상태를 나타내는 전력 차단기 신호를 입력받아 전력설비의 상태를 평가하는 디지털 인터페이스 모듈; 각 모듈의 신호 처리 순서를 제어하는 기능을 수행하는 신호 처리 유닛; 및 사용자가 전력 계통 상태 감시장치에 명령을 입력하고, 전력 계통의 상태를 확인할 수 있도록 결과를 출력하는 사용자 인터페이스 유닛을 포함하며, 상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈은 입력 채널의 입력 종류를 변환시킬 수 있는 입력 종류 변환 수단인 스위칭부를 포함한다.
상기 전원 모듈은 상용 교류 전원을 입력받아 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부; 및 고전압의 DC 전원을 저전압의 DC 전원으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터를 포함한다.
상기 CPU 모듈은 상기 GPS 위성 장치에서 전송한 시각 정보를 수신하는 GPS 수신기; 상기 전력 계통 상태 감시장치의 시각을 상기 GPS 수신기에서 전송한 시각 정보에 동기시키는 제어부; 상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈 및 디지털 인터페이스 모듈을 통하여 검출된 전력 계통의 고장 여부 및 전력 계통 운용 함수에 대한 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 CPU 모듈과 신호 처리 유닛 및 사용자 인터페이스 유닛 간의 데이터 송수신을 담당하는 데이터 송수신부를 포함한다.
상기 디지털 인터페이스 모듈은 상기 디지털 인터페이스 모듈의 입력 채널로 인가되는 전력 차단기 신호를 샘플링하여 로직값으로 변환하며, 노이즈를 제거하는 디지털 신호 추출부; 및 상기 디지털 신호 추출부에서 추출된 디지털 로직 신호로부터 전력설비의 상태를 평가하는 설비 상태 측정부를 포함한다.
상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈은 상기 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 신호 입력부; 전압을 측정하는 기능을 수행하는 전압 센서부; 전류를 측정하는 기능을 수행하는 전류 센서부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부로 인가되는 입력 채널의 수를 조절하기 위한 스위칭부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 및 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수를 검출하기 위한 전력 계통 운용함수 측정부를 포함하며, 상기 스위칭부는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시키는 것을 특징으로 한다.
상기 전류 센서부는 입력 채널로 연결된 전선 외부에서 전류를 측정할 수 있는 클램프형 계기용 변류기(CT)를 이용한다.
상기 스위칭부는 상기 신호 입력부를 통하여 전압을 입력받을지 또는 전류를 입력받을지 여부를 제어하는 제1 점퍼; 교류 전류 또는 직류 전류의 입력 여부를 제어하기 위한 제2 점퍼와 제3 점퍼; 및 교류 전압 또는 직류 전압의 입력 여부를 제어하는 제4 점퍼를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력 계통으로부터 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용 함수를 검출하여 전력 계통 상태를 분석하는 전력 계통 상태 감시장치의 가변형 아날로그 인터페이스 모듈에 있어서, 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 신호 입력부; 전압을 측정하는 기능을 수행하는 전압 센서부; 전류를 측정하는 기능을 수행하는 전류 센서부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부로 인가되는 입력 채널의 수를 조절하기 위한 스위칭부; 상기 전압 센서부 및 전류 센서부를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 및 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수를 검출하기 위한 전력 계통 운용함수 측정부를 포함하며, 상기 스위칭부는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시키는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈이 제공된다.
본 발명에서와 같이, 사용자가 전압 입력채널 또는 전류 입력채널로 자유롭게 변경이 가능하도록 가변형 아날로그 인터페이스 모듈을 구성함으로써, 측정 데이터의 선택이 가능하여 사용환경의 변화 또는 사용자의 요구에 능동적으로 대응할 수 있게 되었다.
그리고, GPS 시각 동기를 이용하여 여러 지역의 전력 계통 상태를 실시간으로 모니터할 수 있는 효과를 얻었다.
또한, 사고가 발생한 영역의 전력 계통 상태 감시장치에서 사고 발생에 대한 데이터를 즉시 중앙 모니터 장치로 보고함으로써, 중앙 모니터 장치에서 사고 발생 지점의 전력 계통 상태 감시장치에 접속하지 않고도 사고에 대한 데이터를 수신할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광역 전력 계통 상태 감시 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 시스템이 적용되는 전력 계통의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 1에 도시된 각 전력 계통 상태 감시장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 중앙 모니터 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 5는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 개략적인 기능 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시된 스위칭부의 개략적인 구성도이다.
도 7은 도 5에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 개략적인 회로 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 입력 종류에 대한 스위치 전환 방법을 도시한 표이다.
도 9a 내지 도 9d는 도 5에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 모습을 나타낸 사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 광역 전력 계통 상태 감시 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광역 전력 계통 상태 감시 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 시스템이 적용되는 전력 계통의 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 광역 전력 계통 상태 감시 시스템은 다수의 전력 계통 상태 감시 장치(PSDM:power system dynamic monitoring)(100), GPS 위성 장치(200), 중앙 모니터 장치(300) 및 통신망(400)을 포함한다.
다수의 전력 계통 상태 감시 장치는 통신망(400)을 통하여 중앙 모니터 장치(300)와 연결된다. 각 전력 계통 상태 감시 장치(100)는 일정 영역 내에 설치된 전력 계통의 고장 여부 및 전력 계통 운용 함수를 검출 및 기록하며, 이를 이용하여 전력 계통 상태를 표시 및 분석한다. 또한, 분석한 전력 계통 상태에 대한 데이터를 통신망(400)을 통하여 중앙 모니터 장치(300)에 전송한다.
각 전력 계통 상태 감시장치(100)는 발전기, GIS, 변전소 및 배전반을 포함하는 전력 계통에 설치되며, 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력받고, 부하를 차단하기 위한 차단기로부터 인가되는 전력 설비의 동작으로 나타내는 신호를 입력받아 전력 계통의 고장 여부 및 전력 계통 운용 함수를 검출 및 기록하며, 이를 이용하여 전력 계통 상태를 표시 및 분석한다. 각 전력 계통 상태 감시장치(100)는 전압 및 전류의 순시치, 전력계통 운용함수 및 파형을 측정하고 표시하며, 전력 설비 상태를 감시하는 한편, 전력 계통의 고장 또는 이상을 검출하면 일정 기간의 전력 계통 상태를 기록 및 저장하는 동시에, 이를 통신망(400)을 통하여 중앙 모니터 장치(300)로 전송한다.
GPS 위성 장치(200)는 전체 시스템의 시각을 동기화시키기 위하여, 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100) 및 중앙 모니터 장치(300)로 시각 정보를 송신한다. 각 전력 계통 상태 감시장치(100) 및 중앙 모니터 장치(300)는 GPS 수신기를 통하여 GPS 위성 장치(200)에서 전송한 시각 정보를 수신하고, 수신된 시각 정보에 기초하여 상호간 시각을 동기화시킨다. GPS 위성 장치(200)를 이용하여 전체 시스템의 시각을 동기화한 후 시스템을 운용하게 되면, 지역별 전력 계통 상태 감시장치의 시각 불일치로 인하여 발생하는 문제점을 배제할 수 있게 되어, 보다 정확한 사고 발생 시간 및 원인 규명이 가능해져 전체 전력 계통의 유지 및 보수가 원활해지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 3은 도 1에 도시된 각 전력 계통 상태 감시장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 3을 참조하면, 각 전력 계통 상태 감시장치는 전원 모듈(110), CPU 모듈(120), 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130), 디지털 인터페이스 모듈(140), 신호 처리 유닛(150) 및 사용자 인터페이스 유닛(160)을 포함한다.
전원 모듈(110)은 전력 계통 상태 감시장치의 각 구성요소에 전원을 공급한다. 전원 모듈(100)은 CPU 모듈(120), 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130), 디지털 인터페이스 모듈(140) 및 신호 처리 유닛(150)에 전원을 공급하는 전원 공급 장치이다. 전원 모듈(110)은 상용 교류 전원을 입력받아 DC 전원으로 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부(111)와 고전압의 DC 전원을 저전압의 DC 전원으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터(112)를 포함한다.
전원 모듈(100)에는 각 구성요소에 DC 전압을 제공하기 위한 AC/DC 변환부와 DC/DC 컨버터 이외에도 전력 계통 상태 감시장치의 이상, 통신 이상 및 이벤트 발생 여부를 알려주는 알람부(113)를 추가로 포함할 수 있다.
CPU 모듈(120)은 전력 계통 상태 감시장치의 각 구성요소를 제어하는 기능을 수행하며, CPU 모듈(120)은 GPS 수신기(121), 메모리부(122), 데이터 송수신부(123) 및 제어부(124)를 포함한다.
GPS 수신기(121)는 GPS 위성 장치(200)에서 전송한 시각 정보를 수신하고, 수신된 시각 정보를 제어부(124)로 전송한다. 제어부(124)는 전력 계통 상태 감시장치의 시각을 GPS 수신기(121)에서 전송한 시각 정보에 동기시킨다. 메모리부(122)는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130) 및 디지털 인터페이스 모듈(140)을 통하여 검출된 전력 계통의 고장 여부 및 전력 계통 운용 함수에 대한 데이터를 포함한 다양한 데이터를 저장한다. 데이터 송수신부(123)는 CPU 모듈(120)과 신호 처리 유닛(150) 및 사용자 인터페이스 유닛(160)간의 데이터 송수신을 담당하며, 중앙 모니터 장치(300)와 CPU 모듈(120)간의 데이터 송수신도 담당한다. 제어부(124)는 CPU 모듈(120)의 각 구성요소의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130)은 계통상의 전압 및 전류를 측정 및 전력계통 운용함수 및 파형을 측정하여 전력 설비 상태를 분석하는 기능을 수행한다. 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130)은 전압을 측정하기 위한 전압 센서부와 전류를 측정하기 위한 전류 센서부 및 입력 채널의 입력 종류를 변환시킬 수 있는 입력 종류 변환 수단인 스위칭부를 포함하여, 입력 채널의 종류를 환경 및 사용자의 요구에 따라 변경할 수 있다. 이에 대한 내용은 이하의 도 5에서 상세히 설명한다.
디지털 인터페이스 모듈(140)은 전력 계통 상의 전력 차단기(CB)의 작동 상태를 나타내는 전력 차단기 신호를 입력받아 전력설비의 상태를 평가한다.
이러한 디지털 인터페이스 모듈(140)은 디지털 신호 수신부(141)와 설비 상태 측정부(142)를 포함한다. 디지털 신호 추출부(141)는 디지털 인터페이스 모듈(140)의 입력 채널로 인가되는 전력 차단기 신호를 샘플링하여 로직값으로 변환하며, 노이즈를 제거하는 기능을 수행한다. 설비 상태 측정부(142)는 디지털 신호 추출부(141)에서 추출된 디지털 로직 신호로부터 전력설비의 상태를 평가한다.
신호 처리 유닛(150)은 각 모듈의 신호 처리 순서를 제어하는 기능을 수행한다. 사용자 인터페이스 유닛(160)은 오퍼레이터가 전력 계통 상태 감시장치에 명령을 입력하고, 전력 계통의 상태를 확인할 수 있도록 결과를 출력하는 기능을 수행한다. 이러한 사용자 인터페이스 유닛(160)은 디스플레이부(161), 키보드 및 마우스(162), 프린터(163) 및 경보기(164)를 포함한다.
도 4는 도 1에 도시된 중앙 모니터 장치의 개략적인 기능 블록도이다.
도 4를 참조하면, 중앙 모니터 장치(300)는 중앙 데이터 송수신부(310), 중앙 제어부(320), 중앙 메모리부(330) 및 중앙 GPS 수신기(340)를 포함한다.
중앙 데이터 송수신부(310)는 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)로부터 전송되는 데이터를 수신하며, 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)로 데이터를 송신하는 기능을 수행한다. 중앙 제어부(320)는 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)로부터 수신한 데이터에 기초하여 이상이 발생한 전력 계통의 운용을 제어하는 기능을 수행한다. 중앙 메모리부(330)는 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)로부터 전송된 데이터를 저장하는 기능을 수행하며, 중앙 GPS 수신기(340)는 GPS 위성 장치(200)에서 전송한 시각 정보를 수신하고, 수신된 시각 정보를 중앙 제어부(320)로 전송한다. 중앙 제어부(320)는 중앙 모니터 장치(300)의 시각을 GPS 수신기(121)에서 전송한 시각 정보에 동기시킨다.
도 5는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 개략적인 기능 블록도이며, 도 6은 도 5에 도시된 스위칭부의 개략적인 구성도이며, 도 7은 도 5에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 개략적인 회로 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 입력 종류에 대한 스위치 전환 방법을 도시한 표이다.
도 5를 참조하면, 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130)은 신호 입력부(131), 전압 센서부(132), 전류 센서부(133), 아날로그/디지털(A/D) 변환부(134), 전력 계통 운용함수 측정부(135), 스위칭부(136) 및 가변형 AI 모듈 제어부(137)을 포함한다.
신호 입력부(131)는 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 입력 채널이다. 본 실시예의 경우 8ch의 입력 채널을 구비하고 있으나, 이는 필요에 따라 변동될 수 있다. 전압 센서부(132)는 전압을 측정하는 기능을 수행하며, 전류 센서부(133)는 전류를 측정하는 기능을 수행한다. 본 발명의 경우, 전압 센서부(132)와 전류 센서부(133)로 인가되는 입력 채널이 고정되는 것이 아니라, 설치 환경 또는 사용자의 요구에 따라 전압 센서부(132) 및 전류 센서부(133)로 인가되는 입력 채널의 수를 스위칭부(136)를 통하여 조절할 수 있다. 이를 위하여, 전류 센서부(133)는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈(130)의 PCB 기판에 고정 설치되지 않고, 입력 채널로 연결된 전선 외부에서 전류를 측정할 수 있는 클램프형 계기용 변류기(CT)가 사용된다.
스위칭부(136)는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시킨다.
아날로그/디지털(A/D) 변환부(134)는 전압 센서부(132) 및 전류 센서부(133)를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환한다. 전력 계통 운용함수 측정부(135)는 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수 즉, 유효 전력, 무효전력, 주파수, 역률 등을 검출한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 스위칭부(136)는 제1 점퍼(JP1;36a), 제2 점퍼(JP2;136b), 제3 점퍼(JP3;136c) 및 제4 점퍼(JP4;136d)를 포함한다.
제1 점퍼(136a)는 신호 입력부(131)를 통하여 전압 또는 전류 입력 여부를 제어하며, 제4 점퍼(136d)는 교류 전압 또는 직류 전압의 입력 여부를 제어한다. 그리고, 제2 점퍼(136b) 및 제3 점퍼(136c)는 교류 전류 또는 직류 전류의 입력 여부를 제어한다.
도 7 및 도 8을 살펴보면, AC 250V/60Hz의 전압을 입력받기 위해서는 제2 점퍼(JP2)를 제거하고, 제1 점퍼(JP1)를 V_SEL로 전환시킨다. 그리고, 외부에서 ±10Vdc를 입력받기 위해서는 제4 점퍼(JP4)를 삽입한다.
한편, 클램프형 계기용 변류기(CT)로부터 전류를 입력받기 위하여, 제1 점퍼(JP1)를 I_SEL로 전환시키며, 제2 점퍼(JP2)를 삽입한다. 또한, 입력 전류를 2배로 늘리기 위해서는 제3 점퍼(JP3)를 삽입한다. 이에 대한 자세한 내용은 도 8을 참조한다.
도 9a 내지 도 9d는 도 5에 도시된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 모습을 나타낸 사진이다.
도 9a는 PCB 기판 상에 형성된 가변형 아날로그 인터페이스 모듈의 전체 모습을 나타낸 사진이며, 도 9b에는 스위칭부를 구성하는 제1 내지 제4 점퍼가 도시되며, 도 9c 및 도 9d는 본 발명의 실시예에서 전류 센서부로 사용된 클램프형 계기용 변류기(CT)이다.
도 10은 본 발명에 따른 광역 전력 계통 상태 감시 시스템의 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 우선 각 전력 계통 상태 감시장치의 작동 환경을 설정하는 과정을 수행한다(S10). 즉, 전력 계통 상태 감시장치의 환경에 따라 신호 입력부로 입력될 입력 종류를 스위칭부를 통하여 설정한다. GPS 위성 장치(200)는 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)와 중앙 모니터 장치(300)로 GPS 시각 정보를 송신한다(S20).
각 전력 계통 상태 감시장치(100)와 중앙 모니터 장치(300)는 GPS 위성 장치로부터 GPS 시각 정보를 수신하고, 수신된 GPS 시각 정보에 기초하여 시각을 동기화한다(S30, S35).
각 전력 계통 상태 감시장치(100)는 해당 전력 계통의 전압 및 전류를 측정하는 과정을 수행한다(S40). 그리고 나서, 측정된 전압 및 전류로부터 전력 계통 운용함수를 검출하는 과정을 수행한다(S50). 검출된 전력 계통 운용함수로부터 전력 계통의 이상 유무 및 설비 상태를 분석하는 과정을 수행한다(S60).
그리고 나서, 전력 계통 상태 감시장치(100)는 전력 계통 상태 정보를 통신망을 이용하여 중앙 모니터 장치(300)로 전송한다(S70).
중앙 모니터 장치(300)는 다수의 전력 계통 상태 감시장치(100)로부터 전송된 데이터를 수신 및 저장하며(S80), 수신된 데이터에 기초하여 각 전력 계통 상태 감시장치(100)의 작동을 제어한다(S90).
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 가변형 아날로그 인터페이스 모듈과 이를 포함한 광역 전력 계통 상태 감시 시스템의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 전력 계통 상태 감시 장치
200 : GPS 장치
300 : 중앙 모니터 장치
400 : 통신망

Claims (10)

  1. 광역 전력 계통 상태 감시 시스템에 있어서,
    전력 계통으로부터 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용 함수를 검출하여 전력 계통 상태를 분석하는 다수의 전력 계통 상태 감시장치;
    상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치로부터 전력 계통 상태에 대한 데이터를 수신받아, 상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치의 작동을 제어하는 중앙 모니터 장치;
    상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치 및 상기 중앙 모니터 장치간의 데이터 송수신을 위한 통신망; 및
    상기 다수의 전력 계통 상태 감시장치 및 상기 중앙 모니터 장치로 시각 정보를 송신하는 GPS 위성 장치를 포함하며,
    상기 각 전력 계통 상태 감시장치 및 중앙 모니터 장치는 GPS 수신기를 통하여 상기 GPS 위성 장치에서 전송한 시각 정보를 수신하고, 수신된 시각 정보에 기초하여 상호간 시각을 동기화시키며,
    상기 각 전력 계통 상태 감시장치는,
    상기 전력 계통 상태 감시장치의 구성요소에 전원을 공급하기 위한 전원 모듈; 상기 전력 계통 상태 감시장치의 구성요소를 제어하는 CPU 모듈; 전력 계통상의 전압 및 전류를 측정 및 전력계통 운용함수 및 파형을 측정하여 전력 설비 상태를 분석하는 기능을 수행하는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈; 상기 전력 계통 상의 전력 차단기(CB)의 작동 상태를 나타내는 전력 차단기 신호를 입력받아 전력설비의 상태를 평가하는 디지털 인터페이스 모듈; 각 모듈의 신호 처리 순서를 제어하는 기능을 수행하는 신호 처리 유닛; 및 사용자가 전력 계통 상태 감시장치에 명령을 입력하고, 전력 계통의 상태를 확인할 수 있도록 결과를 출력하는 사용자 인터페이스 유닛을 포함하며,
    상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈은 입력 채널의 입력 종류를 변환시킬 수 있는 입력 종류 변환 수단인 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전원 모듈은,
    상용 교류 전원을 입력받아 DC 전원을 변환하여 출력하는 AC/DC 변환부; 및
    고전압의 DC 전원을 저전압의 DC 전원으로 변환하여 출력하는 DC/DC 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 CPU 모듈은,
    상기 GPS 위성 장치에서 전송한 시각 정보를 수신하는 GPS 수신기;
    상기 전력 계통 상태 감시장치의 시각을 상기 GPS 수신기에서 전송한 시각 정보에 동기시키는 제어부;
    상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈 및 디지털 인터페이스 모듈을 통하여 검출된 전력 계통의 고장 여부 및 전력 계통 운용 함수에 대한 데이터를 저장하는 메모리부; 및
    상기 CPU 모듈과 신호 처리 유닛 및 사용자 인터페이스 유닛 간의 데이터 송수신을 담당하는 데이터 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 인터페이스 모듈은,
    상기 디지털 인터페이스 모듈의 입력 채널로 인가되는 전력 차단기 신호를 샘플링하여 로직값으로 변환하며, 노이즈를 제거하는 디지털 신호 추출부; 및
    상기 디지털 신호 추출부에서 추출된 디지털 로직 신호로부터 전력설비의 상태를 평가하는 설비 상태 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가변형 아날로그 인터페이스 모듈은,
    상기 전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 신호 입력부;
    전압을 측정하는 기능을 수행하는 전압 센서부;
    전류를 측정하는 기능을 수행하는 전류 센서부;
    상기 전압 센서부 및 전류 센서부로 인가되는 입력 채널의 수를 조절하기 위한 스위칭부;
    상기 전압 센서부 및 전류 센서부를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 및
    측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수를 검출하기 위한 전력 계통 운용함수 측정부를 포함하며,
    상기 스위칭부는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시키는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 센서부는 입력 채널로 연결된 전선 외부에서 전류를 측정할 수 있는 클램프형 계기용 변류기(CT)를 이용하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 신호 입력부를 통하여 전압을 입력받을지 또는 전류를 입력받을지 여부를 제어하는 제1 점퍼;
    교류 전류 또는 직류 전류의 입력 여부를 제어하기 위한 제2 점퍼와 제3 점퍼; 및
    교류 전압 또는 직류 전압의 입력 여부를 제어하는 제4 점퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역 전력 계통 상태 감시 시스템.
  9. 전력 계통으로부터 측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용 함수를 검출하여 전력 계통 상태를 분석하는 전력 계통 상태 감시장치의 가변형 아날로그 인터페이스 모듈에 있어서,
    전력 계통에 설치된 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 인가되는 전압 및 전류를 입력 받기 위한 신호 입력부;
    전압을 측정하는 기능을 수행하는 전압 센서부;
    전류를 측정하는 기능을 수행하는 전류 센서부;
    상기 전압 센서부 및 전류 센서부로 인가되는 입력 채널의 수를 조절하기 위한 스위칭부;
    상기 전압 센서부 및 전류 센서부를 통하여 측정된 전압 및 전류값을 디지털 코드값으로 변환하는 아날로그/디지털 변환부; 및
    측정된 전압 및 전류값으로부터 전력 계통 운용함수를 검출하기 위한 전력 계통 운용함수 측정부를 포함하며,
    상기 스위칭부는 다수의 점퍼로 구성되며, 각 점퍼의 온, 오프 동작에 따라 상기 신호 입력부로 입력되는 입력신호의 종류를 변환시키는 것을 특징으로 하는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전류 센서부는 입력 채널로 연결된 전선 외부에서 전류를 측정할 수 있는 클램프형 계기용 변류기(CT)를 이용하는 것을 특징으로 하는 가변형 아날로그 인터페이스 모듈.

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