KR100982560B1 - 개폐기용 배터리유닛 - Google Patents

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Abstract

배전선로의 개폐를 위한 개폐명령을 출력하는 관제센터와, 상기 개폐명령에 따라 제어를 행하는 제어장치와, 상기 제어장치의 제어에 따라 배전선로를 개폐하는 개폐기로 이루어지는 배전자동화시스템에 작동 전원을 공급하는 배터리유닛에 있어서, 상기 배터리유닛은, 충전 및 방전이 가능한 축전지; 상기 축전지와 병렬로 연결되는 용량성 소자; 상기 축전지의 전압 및 전류를 검출하는 전압·전류 검출회로와, 상기 축전지와 용량성 소자 사이에 연결되며 상기 축전지에 과전류가 흐르는 경우에 상기 축전지와 용량성 소자 사이의 전류 흐름을 차단하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되며, 상기 축전지로 역전류가 흐르는 것을 방지하는 역전류 방지소자와 이에 직렬 연결되는 전류 제한소자로 이루어지는 우회회로를 구비하는 축전지 보호회로;를 포함함으로써, 배터리유닛의 활용성을 높이고 고용량의 축전지 사용으로 인한 설비비용의 증가를 방지한다.

Description

개폐기용 배터리유닛{Battery unit for switchgear}
본 발명은 배전선로 중간에 설치되는 개폐기에 전원을 공급하는 배터리유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 축전지 및 보조전원을 포함하는 배터리유닛을 통해 배전선로를 개폐하는 개폐기에 작동 전원을 공급함으로써, 저용량의 축전지를 사용하는 경우에도 개폐기의 작동시 요구되는 작동 전원을 안정적으로 공급할 수 있도록 하여, 배터리유닛의 활용성을 높이고 고용량의 축전지 사용으로 인한 설비비용의 증가를 방지할 수 있는 보조전원을 구비한 개폐기용 배터리유닛에 관한 것이다.
일반적으로 배전자동화시스템이란 배전선로의 운전상태 감시와 배전설비의 제어를 컴퓨터와 통신망을 통해 원격으로 운전하고 운전정보를 수집하여 배전계통을 효율적으로 운영관리하는 시스템을 말한다. 이러한 배전자동화시스템의 구축으로 배전선로 고장시 배전선로 운전의 정상화시간을 대폭 낮추는 등 배전계통의 효율적인 관리가 가능하게 되었다.
도 1은 배전자동화시스템의 구성도이고, 도 2는 배전자동화시스템을 구성하는 장치들간의 상호 관계를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 배전자동화시스템(100)은 변전소(110)와 가정(160)·공장(170) 등의 수용가 사이에 설치되는 배전선로(120), 전로의 개폐나 기기의 제어를 위해 배전선로(120)의 중간에 설치되는 배전반(150), 통신망을 이용하여 제어장치(140)와 통신을 수행함으로써 배전설비를 관리하는 관제센터(180)로 이루어진다.
제어장치(140)는 상시 배전선로(120)의 선로 상태 정보를 통신유닛(144)을 통해 관제센터(180)로 전송하고, 관제센터(180)로부터 통신유닛(144)을 통해 개폐명령을 수신하여 그에 따른 제어신호를 출력하는 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)(142)와, 제어신호에 따라 개폐기(130)를 제어하는 제어유닛(146)과, 개폐기(130)의 작동시 전원을 공급하고 제어장치(140) 내에 다른 유닛들에게도 작동 전원을 공급하는 배터리유닛(148)을 포함하고 있다. 또한 배터리유닛(148)은 정전시에 있어서 개폐기(130) 및 다른 유닛들에게 작동 전원을 공급하는 역할을 한다.
현재 배터리유닛(148)으로는 납축전지가 사용되고 있으나, 수명이 3~5년 이내로서 교체 주기가 짧아 운용비가 증가하고, 보호회로 미실장으로 인해 과충전·과방전시에는 축전지와 제어회로의 고장원인이 되며, 완전 방전 후에는 폐기해야 하고, 폐기시에는 산업폐기물을 대량으로 발생시키는 문제점이 있다. 1997년 기준 납축전지의 사용량은 약 35만 개이며, 배전자동화시스템이 확대됨에 따라 사용량은 더욱 늘어날 것으로 예상된다.
따라서 배전반(150)에 구비되는 배터리유닛(148)은 납축전지 대신 리튬 이온(Li-ion) 축전지 등으로 점차 대체되고 있는 상황이다. 리튬 이온 축전지의 경우에는 수명이 15년 이내로서 교체주기가 길어 운영비가 절감되고, 과전류·과충전·과방전에 대한 보호회로의 내장으로 고장이 적고, 완전 방전 후에도 재사용이 가능하고, 환경 친화적인 물질로 폐기시에도 산업폐기물의 발생하지 않는 장점이 있다.
하지만, 리튬 이온 축전지는 가격이 비싸기 때문에 납축전지에 비해 초기 설비비용이 높다는 단점이 있다. 그러나 전술한 바와 같은 리튬 이온 축전지의 장점으로 인해 장기간 운용시에는 리튬 이온 축전지를 사용하는 것이 납축전지를 사용하는 것보다 경제적으로도 이익이 된다.
또한 리튬 이온 축전지는 축전지 보호회로로 인하여 고용량의 축전지를 사용하여야 한다는 단점이 있다. 부연하면, 전압·전류 용량이 24V·1A인 축전지는 전류 용량인 1A보다 높은 전류가 축전지에 흐를 때, 축전지 보호회로가 작동하여 축전지가 과열 등으로 인하여 손상되는 것을 방지한다. 개폐기(130)의 작동시를 제외하고 제어장치(140) 내의 다른 유닛들이 필요로 하는 전류 용량은 1A이면 충분하나, 개폐기(130)의 작동시에는 돌입전류로 인하여 수십 msec 동안 평상시 전류의 20배인 20A 전류가 축전지에 흐르게 된다. 따라서 축전지 보호회로가 작동하여 축전지와 개폐기(130) 사이의 전류의 흐름을 차단하여 축전지를 보호하게 된다. 결국 개폐기(130)는 축전지로부터 작동 전원을 공급받지 못하여 배전선로(120)를 개폐하지 못하게 된다.
개폐기(130) 작동시 발생하는 돌입전류로 인해 축전지 보호회로가 작동하는 것을 방지하기 위하여 전압·전류 용량이 24V·20A인 축전지가 사용되고 있다. 24V·20A 축전지는 전류 용량인 20A보다 높은 전류가 축전지에 흐르는 경우에 축전지 보호회로가 작동하도록 되어 있기 때문에 돌입전류로 인해 수십 msec 동안 20A 전류가 흐르는 경우에도 축전지 보호회로는 작동하지 않는다. 따라서 개폐기(130)는 축전지로부터 작동 전원을 공급받아 배전선로(120)를 개폐하게 된다. 하지만 24V·20A 축전지는 24V·1A 축전지보다 가격 면에서 2배 내지 4배 이상 비싸며, 이로 인해 초기 설비비용이 대폭 증가함으로써 경제적이며 환경 친화적인 리튬 이온 축전지의 사용을 저해하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 충전 및 방전이 가능한 보조전원을 이용하여 저용량의 축전지를 사용하는 경우에도 개폐기의 작동을 가능하게 함으로써, 납축전지를 리튬 이온 축전지 등으로 대체하는 경우에 있어서 설비비용을 대폭 낮추며, 더불어 운용비용의 절감 및 산업폐기물의 발생을 방지하는 개폐기용 배터리유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 보조전원이 방전된 경우에는 축전지에 의해 충전되도록 함으로써 별도로 보조전원을 충전하는 번거로움을 제거하는 개폐기용 배터리유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전류 제한소자를 구비한 우회회로를 이용함으로써, 과전류로 인한 축전지 손상과 보조전원 충전시 과전류에 의해 보조전원이 손상되는 것을 방지하는 개폐기용 배터리유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 보조전원을 독립적으로 교체할 수 있도록 함으로써, 배터리유닛을 교체하지 않고 보조전원만을 교체하여 운용비용을 절감하고 교체 및 보수 작업의 능률을 향상시키는 개폐기용 배터리유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 배전선로의 개폐를 위한 개폐명령을 출력하는 관제센터와, 상기 개폐명령에 따라 제어를 행하는 제어장치와, 상기 제어장치의 제어에 따라 배전선로를 개폐하는 개폐기로 이루어지는 배전자동화시스템에 작동 전원을 공급하는 배터리유닛에 있어서, 충전 및 방전이 가능한 축전지; 상기 축전지와 병렬로 연결되는 용량성 소자; 및 상기 축전지의 전압 및 전류를 검출하는 전압·전류 검출회로와, 상기 축전지와 용량성 소자 사이에 연결되며 상기 축전지에 과전류가 흐르는 경우에 상기 축전지와 용량성 소자 사이의 전류 흐름을 차단하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되며, 상기 축전지로 역전류가 흐르는 것을 방지하는 역전류 방지소자와 이에 직렬 연결되는 전류 제한소자로 이루어지는 우회회로를 구비하는 축전지 보호회로;를 포함하여 이루어지며, 상기 개폐기는 상기 축전지 및 용량성 소자에 연결되어 작동시 상기 축전지 및 용량성 소자로부터 작동 전원을 공급받고, 상기 용량성 소자는 상기 축전지에 의해 충전되는 개폐기용 배터리유닛을 제공한다
또한 상기 우회회로는 상기 전류 제한소자에 직렬 연결되며 상기 축전지가 과방전되는 경우에 과방전을 차단하기 위한 제2 스위치를 더 포함하고, 상기 역전류 방지소자는 다이오드이고 상기 전류 제한소자는 저항이며, 상기 직렬 연결되는 다이오드, 저항 및 제2 스위치로 이루어지는 우회회로는 상기 제1 스위치에 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 축전지 보호회로는 상기 제1 스위치에 직렬 연결되며 상기 축전지가 과충전되는 경우에 과충전을 차단하기 위한 제3 스위치를 더 포함하며, 상기 우회회로는 직렬 연결된 제1 스위치 및 제3 스위치에 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 축전지는 리튬 이온(Li-ion) 축전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion Polymer) 축전지, 니켈-카드뮴(Nickel-cadmium) 축전지, 또는 니켈-메탈하이드라이드(Nickel-MH) 축전지 중에서 선택된 하나이고, 상기 용량성 소자는 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터로 이루어지며, 상기 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터의 양단 전압이 상기 축전지의 만충 전압의 1배 내지 1.02배인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 용량성 소자는 상기 축전지 및 축전지 보호회로와 일체로 형성되지 않고 독립적으로 교체 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 배터리유닛은 축전지 및 보조전원을 구비하여 저용량 축전지를 이용하는 경우에도 개폐기에 충분한 작동 전원을 공급함으로써 배터리유닛의 활용성을 향상시키고, 방전된 보조전원은 축전지에 의해 충전됨으로써 별도로 보조전원을 충전하는 번거로움을 제거하였다.
또한 저용량 축전지는 고용량 축전지에 비해 1/2 내지 1/4 가격으로, 배터리유닛의 가격을 낮춤으로써 납축전지의 교체비용을 절감시킨다. 현재 35만 개 이상의 납축전지가 이용되고 있는 상황을 감안할 때, 본 발명에 따른 배터리유닛을 이용하면 납축전지의 교체비용은 대폭적으로 감소된다.
또한 본 발명에 따른 배터리유닛에 이용되는 축전지는 리튬 이온 축전지 등으로서 산업폐기물을 발생시키지 않아 환경친화적이고, 교체주기가 납축전지의 3배 내지 5배로 운용비용을 대폭적으로 감소시킨다.
또한 전류 제한소자를 포함하는 우회회로를 이용하여 과전류에 의한 축전지의 손상 및 보조전원의 충전시 과전류에 의해 보조전원이 손상되는 것을 방지하여 안정적으로 개폐기 및 다른 유닛에 작동 전원을 공급한다.
또한 본 발명에 따른 배터리유닛은 보조전원을 독립적으로 교체하는 것이 가능하기 때문에 운용비용을 감소시키고, 교체 및 보수 작업의 능률을 향상시킨다.
도 1은 배전자동화시스템의 구성도,
도 2는 배전자동화시스템을 구성하는 장치들간의 상호 관계를 나타내는 블록도,
도 3은 종래 배터리유닛의 회로도,
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도,
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도.
도 3은 종래 배터리유닛의 회로도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도이고, 도 6는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도이고, 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리유닛의 회로도이다.
도 3에 도시된 배터리유닛(200)은 리튬 이온 축전지(210)와, 과전류·과충전·과방전으로부터 리튬 이온 축전지(210)를 보호하는 축전지 보호회로(220)로 이루어진다. 축전지 보호회로(220)는 전압·전류 검출회로(222)와 리튬 이온 축전지(210)의 플러스 단자와 개폐기(130)의 일 단자와의 사이를 개방 또는 단락시키는 스위치(S1)를 포함한다.
도 3과 같이 배터리유닛(200)에 연결된 개폐기(130)는 제어장치(140)의 제어에 따라 배전선로(120)의 개폐를 수행한다. 만약 배터리유닛(200) 내의 리튬 이온 축전지(210)의 전압·전류 용량이 24V·1A 라면, 축전지 보호회로(220)는 리튬 이온 축전지(210)를 통해 흐르는 전류가 전류 용량인 1A를 초과하는 경우에 스위치(S1)를 턴오프시켜 리튬 이온 축전지(210)의 플러스 단자와 개폐기(130)의 일 단자 사이를 개방함으로써 리튬 이온 축전지(210)가 과전류에 의한 과열로 인하여 손상되는 것을 방지하게 된다.
부연하면, 개폐기(130)가 작동시에는 돌입전류로 인하여 수십 msec 동안 20A 전류가 흐르게 되고, 전압·전류 검출회로(222)는 20A 전류를 검출하게 된다. 따라서 스위치(S1)는 턴오프되고 리튬 이온 축전지(210)의 플러스 단자와 개폐기(130)의 일 단자 사이가 개방된다. 개방으로 인하여 리튬 이온 축전지(210)는 과전류로부터 보호되지만, 개폐기(130)는 리튬 이온 축전지(210)로부터 작동 전원을 공급받지 못하여 배전선로(120)의 개폐를 수행하지 못하게 된다.
따라서, 도 3의 회로에서는 전압·전류 용량이 24V·20A인 축전지를 사용하지 않는 한 축전지 보호회로(220)의 작동으로 인하여 개폐기(130)가 배전선로를 개폐하는 것이 불가능하게 된다.
개폐기(130)의 작동시를 제외하면 24V·1A 용량의 축전지를 사용하여도 제어장치(140)에서 필요로 하는 전원을 공급할 수 있지만, 돌입전류로 인한 축전지 보호회로(220)의 작동으로 인하여 24V·20A 용량의 축전지를 사용하여야 한다.
도 5에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리유닛(300)은 축전지(310)와, 이에 병렬 연결되는 보조전원으로서 용량성 소자와, 축전지(310)와 용량성 소자 사이에 연결되는 축전지 보호회로(320)로 이루어진다. 과전류·과충전·과방전을 방지하는 축전지 보호회로(320)는 전압·전류 검출회로(322)와, 직렬 연결된 역전류 방지소자 및 전류 제한소자로 이루어지는 우회회로(324)와, 이에 병렬 연결되는 제1 스위치(S1)를 포함한다. 도 5에 있어서, 용량성 소자는 복수의 직렬 연결된 슈퍼 커패시터(330)가, 역전류 방지소자는 다이오드(D1)가, 전류 제한소자는 저항(R1)이 이용되었지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 축전지(310)는 리튬 이온(Li-ion) 축전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion Polymer) 축전지, 니켈-카드뮴(Nickel-cadmium) 축전지, 또는 니켈-메탈하이드라이드(Nickel-MH) 축전지와 같은 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 의미한다.
축전지(310)의 전압·전류 용량이 24V·1A이라고 가정하고 도 5의 배터리유닛(300)의 작동을 설명하면 다음과 같다.
관제센터(180)는 개폐명령을 출력하고, 개폐명령을 수신한 제어장치(140)는 개폐명령에 따라 제어를 행한다. 개폐기(130)는 제어장치(140)의 제어에 따라 배터리유닛(300)으로부터 작동 전원을 공급받아 배전선로(120)를 개폐하게 된다. 전술한 바와 같이 개폐기(130)가 작동하는 때에 돌입전류로 인하여 수십 msec 동안 20A 전류가 흐르게 된다. 따라서 전압·전류 검출회로(322)는 축전지(310)에 1A보다 높은 전류가 흐르는 것을 검출하고, 축전지(310)에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 제1 스위치(S1)를 턴오프시킨다. 따라서 전류는 다이오드(D1) 및 저항(R1)으로 이루어지는 우회회로(324)를 통해 흐르게 된다. 저항(R1)은 전류 제한 소자로서 1A보다 높은 전류가 흐르는 것을 방지하도록 저항값이 설정된다. 따라서 우회회로(324)를 통해 전류가 흐르는 경우에도, 축전지(310)의 전류 용량인 1A보다 높은 전류가 축전지(310)에 흐르는 것이 방지된다. 그리고 개폐기(130) 작동시 요구되는 20A의 돌입전류의 대부분은 슈퍼 커패시터(330)에서 공급하게 된다.
전술한 바와 같이, 축전지(310)에 흐르는 전류는 1A 이하가 되어 과전류로 인한 축전지(310)의 손상이 방지되며, 개폐기(130)는 작동시 요구되는 돌입전류를 축전지(310) 및 슈퍼 커패시터(330)로부터 공급받음으로써 배전선로(120)를 개폐하게 된다.
전압·전류 검출회로(322)는 축전지(310)에 흐르는 전류가 1A 이하로 검출되는 경우에는 턴오프되었던 제1 스위치(S1)를 턴온시켜, 전류가 제1 스위치(S1)를 통해 흐르도록 한다. 축전지(310)는 제어장치(140) 내의 다른 유닛에도 작동 전원을 공급하며, 돌입전류의 공급으로 방전되어 전압이 낮아진 슈퍼 커패시터(330)를 충전시킨다. 따라서 방전된 슈퍼 커패시터(330)를 충전하기 위한 별도의 충전 작업이 요구되지 않는다.
슈퍼 커패시터(330)가 충전되는 동안 축전지(310)의 이상 등으로 인하여 1A보다 높은 전류가 흐르는 경우에는 전압·전류 검출회로(322)가 제1 스위치(S1)를 턴오프시켜 전류의 흐름을 차단시킨다. 따라서 전류는 다이오드(D1) 및 저항(R1)으로 이루어지는 우회회로(324)를 통해 흐르게 되며, 전류 제한소자인 저항(R1)에 의해 우회회로(324)에는 1A 이하의 전류가 흐르게 된다. 이와 같이 슈퍼 커패시터(330)에 충전되는 충전전류를 1A 이하로 제한함으로써 과전류에 의한 충전으로 슈퍼 커패시터(330)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리유닛(400)의 우회회로(324)는 저항(R1)에 직렬 연결된 제2 스위치(S2)를 더 포함할 수 있다. 제2 스위치(S2)는 축전지(310)가 과방전되는 것을 방지하는 역할을 한다. 전압·전류 검출회로(322)는 방전으로 인하여 축전지(310)의 전압이 기준전압 이하가 되면 제2 및 제1 스위치(S2 및 S1)를 턴오프시켜 축전지(310)의 과방전을 방지함으로써 축전지(310)의 손상을 예방한다.
도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리유닛(500)의 축전지 보호회로(320)는 제1 스위치(S1)에 직렬 연결되는 제3 스위치(S3)를 더 포함할 수 있다. 외부 전원에 의해 축전지(310)가 충전되는 경우에, 전압·전류 검출회로(322)는 축전지(310)가 기준전압 이상이 되면 제3 스위치(S3)를 턴오프시켜 축전지(310)의 과충전을 방지함으로써 축전지(310)의 손상을 예방한다. 도 7에서의 축전지 보호회로(320)는 과충전을 방지하기 위한 제3 스위치(S3)를 별도로 구비하였지만, 제3 스위치(S3)를 구비함이 없이 축전지(310)의 전압이 기준전압 이상이 되면 제1 스위치(S1)를 턴오프시키도록 설계될 수 있다.
또한 도 5, 6 및 7의 배터리유닛(300,400,500)에서는 전압·전류 용량이 24V·1A인 축전지를 예로 들었지만, 24V·6A 또는 24V·10A 등 다양한 전압·전류 용량의 축전지에도 축전지 보호회로(320)가 사용될 수 있다. 이 경우에 축전지 보호회로(320)가 작동하는 기준전압 및 기준전류는 축전지의 전압·전류 용량에 따라 달라질 것이다.
도 5, 6 및 7의 슈퍼 커패시터(330)는 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터를 나타낸다. 예를 들어, 축전지(310)의 전압 용량이 24V인 경우에는 전압 용량이 2.7V인 슈퍼 커패시터가 11개 직렬 연결되며, 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터의 전체 전압은 29.7V가 된다. 이와 같이 11개의 슈퍼 커패시터가 이용되는 것은 전압 용량이 24V인 축전지(310)의 경우 만충 전압이 29.4V이기 때문이다. 부연하면, 10개의 직렬 연결된 슈퍼 커패시터가 이용되는 경우에는 전체 전압이 27V로서 축전지(310)의 만충 전압인 29.4V보다 낮아, 만충된 축전지(310)에 의해 슈퍼 커패시터(330)는 충전이 되며, 과충전이 되어 손상될 수 있다. 이러한 슈퍼 커패시터(330)의 손상을 방지하기 위해서는, 직렬 연결된 복수의 커패시터(330)의 전체 전압은 축전지(310)의 만충 전압보다 높아야 하며, 만충 전압의 1배 내지 1.02배 되는 것이 바람직하다.
그리고 리튬 이온 축전지가 도 5, 6 및 7의 배터리유닛(300,400,500)의 축전지(310)로 이용되는 경우에는 직렬 연결된 슈퍼 커패시터(330)는 축전지(310) 및 축전지 보호회로(320)와는 별도로 형성되는 것이 바람직하다. 일반적으로 리튬 이온 축전지의 수명은 15년 이내이고 슈퍼 커패시터의 수명은 10년이다. 만약 축전지(310), 축전지 보호회로(320), 및 슈퍼 커패시터(330)가 일체로 형성되어 배터리유닛(300)을 형성한다면, 슈퍼 커패시터(330)를 교체하기 위해서는 배터리유닛(300) 전체를 교체하여야 한다. 따라서 슈퍼 커패시터(330)가 독립적으로 교체될 수 있도록 배터리유닛(300)에 구비되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 슈퍼 커패시터가 탈착 및 부착이 가능하도록 배터리유닛(300)에 설치될 수 있다. 수명이 다한 슈퍼 커패시터를 탈착하고 새로운 슈퍼 커패시터를 부착할 수 있게 함으로써 배터리유닛(300) 전체를 교체해야 하는 불편함을 방지할 수 있다. 이렇게 함으로써 운용비용의 절감, 교체 및 보수 작업의 능률을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 특정의 바람직한 실시예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명이 상술한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 상술한 실시예가 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
110 : 변전소 130 : 개폐기
140 : 제어장치 150 : 배전반
300 : 배터리유닛 310 : 축전지
320 : 축전지 보호회로 322 : 전압·전류 검출회로
324 : 우회회로 330 : 슈퍼 커패시터

Claims (5)

  1. 배전선로의 개폐를 위한 개폐명령을 출력하는 관제센터와, 상기 개폐명령에 따라 제어를 행하는 제어장치와, 상기 제어장치의 제어에 따라 배전선로를 개폐하는 개폐기로 이루어지는 배전자동화시스템에 작동 전원을 공급하는 배터리유닛에 있어서,
    충전 및 방전이 가능한 축전지;
    상기 축전지와 병렬로 연결되는 용량성 소자; 및
    상기 축전지의 전압 및 전류를 검출하는 전압·전류 검출회로와, 상기 축전지와 용량성 소자 사이에 연결되며 상기 축전지에 과전류가 흐르는 경우에 상기 축전지와 용량성 소자 사이의 전류 흐름을 차단하는 제1 스위치와, 상기 제1 스위치와 병렬로 연결되며, 상기 축전지로 역전류가 흐르는 것을 방지하는 역전류 방지소자와 이에 직렬 연결되는 전류 제한소자로 이루어지는 우회회로를 구비하는 축전지 보호회로;를 포함하여 이루어지며, 상기 개폐기는 상기 축전지 및 용량성 소자에 연결되어 작동시 상기 축전지 및 용량성 소자로부터 작동 전원을 공급받고, 상기 용량성 소자는 상기 축전지에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 배터리유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우회회로는 상기 전류 제한소자에 직렬 연결되며 상기 축전지가 과방전되는 경우에 과방전을 차단하기 위한 제2 스위치를 더 포함하고, 상기 역전류 방지소자는 다이오드이고 상기 전류 제한소자는 저항이며, 상기 직렬 연결되는 다이오드, 저항 및 제2 스위치로 이루어지는 우회회로는 상기 제1 스위치에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 배터리유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 축전지 보호회로는 상기 제1 스위치에 직렬 연결되며 상기 축전지가 과충전되는 경우에 과충전을 차단하기 위한 제3 스위치를 더 포함하며, 상기 우회회로는 직렬 연결된 제1 스위치 및 제3 스위치에 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 배터리유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 축전지는 리튬 이온(Li-ion) 축전지, 리튬 이온 폴리머(Li-ion Polymer) 축전지, 니켈-카드뮴(Nickel-cadmium) 축전지, 또는 니켈-메탈하이드라이드(Nickel-MH) 축전지 중에서 선택된 하나이고, 상기 용량성 소자는 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터로 이루어지며, 상기 직렬 연결된 복수의 슈퍼 커패시터의 양단 전압이 상기 축전지의 만충 전압의 1배 내지 1.02배인 것을 특징으로 하는 개폐기용 배터리유닛.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 용량성 소자는 상기 축전지 및 축전지 보호회로와 일체로 형성되지 않고 독립적으로 교체 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 개폐기용 배터리유닛.
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