KR101078905B1 - 지능형 분전반 - Google Patents

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KR101078905B1
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안상호
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엘에스산전 주식회사
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    • H02B15/00—Supervisory desks or panels for centralised control or display
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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Abstract

본 발명은 지능형 분전반과 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 지능형 분전반은, 주 회로차단기와, 다수의 분기 회로차단기와, 수요전력의 감시와 제어 기능, 건물내 전기안전의 감시 기능, 건물내 설비의 감시 기능, 건물내 설비미터의 감시 기능을 포함한 국부 감시 또는 제어 기능을 가진 다수의 기능별 감시/제어 유닛과, 상기 기능별 감시/제어 유닛으로부터 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 기능별 감시/제어 유닛을 총괄 제어하는 스마트 미터(smart meter) 및 사용자에게 지능형 분전반 내 정보 검색과 표시 및 상기 기능별 감시/제어 유닛 제어를 위한 사용자 인터페이스 수단을 제공하는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(local control interface panel)을 포함하여 구성된다.
지능형, 분전반, 능동적 수요전력 관리, 건물관리

Description

지능형 분전반 및 이를 이용한 건물 관리방법{SMART CABINET PANEL AND METHOD FOR BUILDING MANAGEMENT USING THE SAME PANEL}
본 발명은 분전반에 관한 것으로, 특히 에너지 수요관리와 전력품질감시, 전기안전감시 및 설비감시가 가능한 지능형 분전반과 이를 이용한 건물 관리방법에 관한 것이다.
전통적으로 분전반은 건물과 같은 집단적 전력수요처에 설치되어 전력을 수전하고 각 층의 전력 수용처에 전력을 분기하여 배전하기 위한 전기장치로 인식되어왔다. 이를 위해 전통적인 분전반은 철재 등 금속재 외함내에 전력의 인입측에 접속되는 주 배선용차단기와 다수의 분기용 배선용차단기가 설치되는 구성을 가졌다. 그러나 최근 개발되고 사용이 확대되고 있는 분전반은 이러한 단순 수배전 기능을 탈피하여 전압 및 전류의 측정과 사용 전력량 산출 및 표시장치에 의한 표시 기능, 전력파형의 분석에 의한 전력사고 분석 기능 및 원격지와의 통신 기능 등 다양한 지능적 기능을 구현하고 디지털화하는 추세에 있다.
이러한 디지털 분전반에 대한 종래기술로서 대한민국 특허 등록 제0809910호(발명의 명칭: 디지털 분전반)을 참고할 수 있다.
그러나 종래기술에 따른 디지털 분전반은 전력 수요관리 기능, 아크 발생의 감지를 포함한 전기안전감시 기능, 건물 설비의 감시 기능, 신재생 에너지/분산 전원 등 미래의 전력환경에 대한 대응과 과금정산 기능 등이 제공되지 않는 등 지능형 분전반으로서의 기능이 매우 제한적인 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 전력 수요관리 기능을 가지며 특히 전력공급자, 건물관리자, 전력 수용가에서 쌍방향으로 능동적으로 수요전력을 감시하고 관리할 수 있는 지능형 분전반을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 아크 발생의 감지를 포함한 전기안전감시 기능을 가진 지능형 분전반을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 건물 설비의 감시 기능을 가진 지능형 분전반을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 4 목적은 신재생 에너지/분산 전원 등 미래의 전력환경에 대한 대응과 과금정산 기능을 가진 지능형 분전반을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 5 목적은 상기와 같은 지능형 분전반을 이용한 건물의 관리 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 제 1 목적은, 지능형 분전반에 있어서,
전원 인입측 주 전력공급 선로에 접속되어 전력공급을 공급 또는 차단하며, 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와 누전을 검출하기 위한 영상 변류기를 구비하는 주 회로차단기;
상기 주 회로차단기에 전기적으로 접속되며, 다수의 분기 전력공급 선로에 접속되어 분기 전력공급 선로의 전력공급을 공급 또는 차단가능하고 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와 누전을 검출하기 위한 영상 변류기를 갖는 다수의 분기 회로차단기;
수요전력의 감시와 제어 기능, 건물내 전기안전의 감시 기능, 건물(B)내 설비의 감시 기능, 건물(B)내 설비미터의 감시 기능을 포함한 국부 감시 또는 제어 기능을 가진 다수의 기능별 감시/제어 유닛;
상기 기능별 감시/제어 유닛에 통신 접속되어, 상기 기능별 감시/제어 유닛으로부터 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 기능별 감시/제어 유닛을 총괄 제어하는 스마트 미터(smart meter); 및
상기 스마트 미터에 접속되고, 사용자에게 지능형 분전반 내 정보 검색과 표시 및 상기 기능별 감시/제어 유닛 제어를 위한 사용자 인터페이스 수단을 제공하는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(local control interface panel);을 포함하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 2 목적은, 상기 스마트 미터에 통신 접속되고,
설정된 기준치와 전력공급용 선로에 설치된 온도감지수단으로부터의 온도 측정 데이터를 근거로 전력공급부 온도를 감시하고, 전력공급선로에 설치된 변류기 또는 광센서로부터의 아크감지신호를 근거로 아크 발생여부를 감시하며, 영상변류기로부터의 영상분 전류신호를 근거로 누전발생을 감시하고, 변류기로부터의 전류검출신호를 근거로 과전류를 감시하는 전기안전 감시 유닛을 더 포함하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 3 목적은, 상기 스마트 미터에 통신 접속되며,
건물 내 물탱크의 제 1 수위센서와 접속되어 제 1 수위센서로부터의 수위감지신호와 미리 설정된 기준값을 근거로 물탱크 내 수위를 감시하고, 건물 통합 공조용 수조내 제 2 수위센서와 접속되어 제 2 수위센서로부터의 수위감지신호와 미리 설정된 기준값을 근거로 건물 통합 공조용 수조내 수위를 감시하며, 건물내 엘리베이터의 제어장치에 접속되어 상기 엘리베이터의 제어장치가 제공하는 엘리베이터의 호기별 정상운행중 또는 정지를 나타내는 운행상태신호를 근거로 건물내 엘리베이터의 호기별 운행상태를 감시하고, 건물내 소화전의 경보등 동작 스위치 또는 경보벨 동작 스위치에 전기적으로 접속되어 경보벨 또는 경보등 동작 스위치의 동작여부 상태 신호를 근거로 건물내 화재발생을 감시하는 설비 감시 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 4 목적은, 상기 자동 계량 검침 유닛이,
태양광 발전설비를 포함하는 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되어 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량을 계량하는 전력량계에 접속되고,
상기 스마트 미터는,
상기 자동 계량 검침 유닛에 접속되어, 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량에 미리 결정된 제 1 요율을 곱하여 상용전력공급처로부터 수금할 금액을 계산하고, 사용전력량에 제 2 요율을 곱하여 전력공급처에 납부할 금액을 계산하며, 상기 납부할 금액으로부터 상기 수금할 금액을 감산함으로써 전력사용요금을 정산하는 연산처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 5 목적은, 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서,
현재 검출된 전력사용량이 미리 설정한 목표 전력사용량을 초과할 때, 부하기기로의 전력공급을 차단하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 제 5 목적은, 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서,
정액 요금 부과, 사용시간 기준 요금 부과, 실시간 전력가격 기준 요금 부과를 포함하는 전력사용 과금방식중 어느 하나의 선택적 설정과 전력사용에 따라서 전력사용에 대한 과금액을 산정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 수요전력의 감시와 제어 기능, 건물내 전기안전의 감시 기능, 건물내 설비의 감시 기능, 건물내 설비미터의 감시 기능을 포함한 국부 감시 또는 제어 기능을 가진 다수의 기능별 감시/제어 유닛과, 기능별 감시/제어 유닛을 총괄 제어하는 스마트 미터(smart meter) 및 사용자에게 지능형 분전반 내 정보 검색과 표시 및 상기 기능별 감시/제어 유닛 제어를 위한 사용자 인터페이스 수단을 제공하는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(local control interface panel)을 포함하므로, 전력의 수전과 분전의 기본적 분전반 기능외에 수요전력의 감시와 제어를 포함한 다양한 건물관리상 필요한 감시와 제어기능을 분전반을 통해 집중하여 감시하고 제어할 수 있어 전력의 수배전과 건물의 관리를 일괄적으로 수행할 수 있으므로 탁월한 편리성을 제공하며, 건물 관리자의 이동거리를 줄일 수 있어 관리업무 생산성을 향상시킬 수 있으며, 소수의 관리자로 건물을 통합 관리할 수 있는 경제성의 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 설정된 목표수요전력 대비 현재 수요전력의 검출 데이터와, 전력사용량의 경과시간별 추이 및 누적 데이터, 경과시간별 전력사용량에 따른 이산화탄소배출량 데이터를 내장 표시부를 통해 그래픽 데이터로 표시할 수 있고 원격지의 표시부로 전송하여 표시도 가능하므로, 건물관리자, 전기사업자(Energy Service Provider)와 수용가(대수용가 및 일반)에게 전력 에너지의 절약과 서로 일치되고 교감된 수요관리가 될 수 있도록 다양한 수요응답(Demand Response) 기능과 수요관리 운영기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 하위기기인 기능별 감시/제어 유닛들과 통신 접속되는 스마트 미터(smart meter)를 포함하며, 스마트 미터는, 미리 저장된 처리 프로그램과 기준값을 근거로 수신되는 측정값으로부터 계량데이터를 연산하여 얻고 기능별 감시/제어 유닛들로부터의 데이터를 처리할 수 있는 중앙처리장치를 가지고 또한 외부의 감시 제어부와의 상위 통신을 위한 상위 통신부를 가지므로, 빌딩 및 건물관리자, 전력공급사업자 및 설비운영자에게 실시간으로 양방향 통합정보관리가 가능한 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 기능별 감시/제어 유닛들과 통신 접속되는 스마트 미터(smart meter)를 포함하며, 스마트 미터는, 처리 프로그램을 근거로 사용 전력량과 수요전력과 역률을 포함하는 계량치를 연산하는 것을 포함하는 연산 하고 기능별 감시/제어 유닛들로부터의 데이터를 처리를 하는 중앙처리장치와, 외부의 감시 제어부와의 상위 통신을 위한 상위 통신부를 가지므로, 전력량계가 없어도 스마트 미터를 통해 전력량의 계량이 가능한 효과를 얻을 수 있고, 수요전력과 역률 등의 계량치 연산이 가능하고 각종 건물내 감시 및 제어 대상의 상태 정보 데이터를 수신하며 제어신호를 건물내 제어 대상에 송신할 수 있으며 상위 통신이 가능하므로, 통신 네트워크를 통한 원격 감시와 프로그램 및 데이터의 송수신이 가능하여 원격감시 및 접근이 가능한 효과와 유지관리가 간편하고 유지관리 인력과 비용을 절감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 전기안전 감시 유닛을 포함하여, 전력공급부 온도를 감시할 수 있고, 아크 발생여부의 감시가 가능하며, 누전발생의 감시가 가능하고, 과전압을 감시할 수 있어, 분전반을 통해 건물내의 전기안전을 원격적으로 및 종합적으로 감시할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 설비 감시 유닛을 포함하여, 건물내 물탱크 수위, 엘리베이터 운행상태, 건물내 화재 경보기 상태를 원격적으로 및 종합적으로 감시할 수 있어, 각각의 설비 감시 장치를 설치하여 감시하는 것보다 비용과 설치면적면에 있어서 경제적이고 건물관리자의 감시 효율성 측면에서 집중적이므로 효율적인 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 자동 계량 검침 유닛을 포함하여, 가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계를 포함하는 설비미터와 통신 접속되어, 건물내 설비미터의 계량데이터를 분전반상에서 집중적으로 계량하고 표시할 수 있어 설비들의 관리와 사용량 계량 및 과금이 편리한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛이 릴레이 또는 전력선 통신을 통해서 수용가 내의 가전기기를 포함하는 부하기기에 접속되며, 수용가의 수요전력 데이터 및 그의 시경과 추이 데이터를 포함하는 데이터를 메모리로부터 읽어올 수 있는 내장되는 스마트 미터가 광 통신 모듈과 같은 통신 모듈과 광통신 선로를 통해서 홈 네트워크 시스템 또는 일명 홈 오토메이션 시스템에 접속될 수 있어, 수용가의 홈 네트워크 시스템 내 월 패드(Wall Pad)를 통해 수용가의 수요전력 데이터 및 그의 시경과 추이 데이터를 포함하는 데이터의 표시 및 감시가 가능하므로, 빌딩 및 건물관리자, 전기사업자와 수용가에게 홈 네트워크 시스템 또는 홈오토메이션 시스템 관련 생활편의 기능을 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 빌딩 및 건물관리자, 전기사업자와 수용가에게 태양광 발전, 풍력발전, 연료전지 등 신재생전원 운영 및 분산전원 운영과 계통연계를 위한 필요정보로서 신재성전원의 전류와 전압, 역률 등의 정보를 제공함으로써 지능형 전력망(Smart-Grid)이나 소규모 전력망(Micro-Grid)이 구성이 가능 한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 전력 품질 미터가 접속되는 전력 품질 미터 확장 모듈을 구비하므로, 전력 품질에 대한 감시가 가능한 효과가 있고, 전력 품질에 이상이 있을 때 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되는 분기 회로 차단기를 차단 위치로 동작하도록 제어함로써 신재생 에너지사용에 따른 전력 품질의 이상발생시 신재생 에너지를 전원회로로부터 제거하여 전력품질을 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 총괄 제어를 수행하는 스마트 미터의 기능 확장용 연결 회로부에 고기능 고정밀 전력 품질 미터를 접속함에 의해서 전력품질 데이터를 제공할 수 있어, 연중 실시간으로 전력품질에 대한 감시와 고장 및 고장현상의 분석이 가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 태양광 발전, 풍력발전, 연료전지 등의 신재생 에너지의 발전출력에 접속되는 전력량계로부터 발전전력에 대한 전류, 전압, 전력 등 데이터를 수신하고, 품질 미터 확장 모듈로부터 전력 품질 데이터를 수신할 수 있으며, 메모리에 저장되고 갱신이 가능한 프로그램과 기준값을 이용하여, 내장되는 중앙처리장치가 해당 프로그램을 구동하여 관련 데이터를 처리하여 신재생 에너지 발전전력의 용량과 품질을 제시하고 설정된 요율에 따라 판매금액을 산정할 수 있어, 빌딩 및 건물관리자, 전기사업자와 수용가(대수용가 및 일반)에게 시장 참여자간 거래와 전력 및 에너지 (거래) 시장 (선물 및 현물) 참여가능한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은, 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량을 계량하는 전력량계에 접속되고, 신재생 에너지설비에 의한 수금할 금액과 일반 상용전력 사용에 의한 납부 금액을 정산할 수 있어, 전력공급자와 수용가측이 모두 편리하게 전력요금을 정산할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법은,
현재 검출된 전력사용량이 미리 설정한 목표 전력사용량을 초과할 때, 부하기기로의 전력공급을 차단하도록 제어하는 단계를 포함하므로, 별도의 수요 제어기(demand controller)를 설치할 필요가 없이 분전반이 수요 제어기의 역할을 수행하여 수요전력을 제어할 수 있고 그에 따라 전력요금을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법은,
정액 요금 부과, 사용시간 기준 요금 부과, 실시간 전력가격 기준 요금 부과, 첨두치 부하 요금 부과를 포함하는 전력사용 과금방식중 다양한 선택적 설정과 전력사용에 따라서 전력사용에 대한 과금액을 산정하는 단계를 포함하므로, 빌딩 및 건물관리자, 전기사업자와 수용가에게 다양한 요금제 운영기능을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 지능형 분전반의 기능별 세부 구성과 상위 장치 및 통신 네트워크 구성을 입체적으로 보여주는 시스템 구성도인 도 2와, 본 발명에 따른 지능형 분전반의 구성을 평면적으로 보여주는 기능 블록도인 도 1 및 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 스마트 미터의 구성과 하위 장치 및 상위 장치의 접속 구성을 보여주는 상세 기능 블록도인 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 분전반의 구성과 작용을 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 분전반(100)은 크게 구분하여 주 회로차단기(main circuit breaker)(1), 다수의 분기 회로차단기(2), 다수의 기능별 감시/제어 유닛(70 또는 30,40,50,60), 스마트 미터(smart meter)(10) 및 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(local control interface panel)(3)을 포함하여 구성된다.
주 회로차단기(1)는 전력공급선로(PL)중 전원 인입측 주 전력공급 선로에 접속되어 전력을 공급 또는 차단한다. 주 회로차단기(1)는, 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와 누전을 검출하기 위한 영상 변류기를 구비한다. 여기서, 보조 스위치기구는 회로차단기의 개폐기구 또는 트립기구에 접속되게 설치되는 마이크로 스위치(micro switch) 및 마이크로 스위치의 출력 신호선으로 구성될 수 있으며, 마이크로 스위치는, 주 회로차단기(1)의 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 동작 상태(위치)를 나타내는 차단기 동작 상태정보 신호를 발생시켜 상기 출력신호선을 통해 송신할 수 있다.
다수의 분기 회로차단기(2)는 도 1에 있어서 CB1 내지 CB6로 표시된 블록부 분으로서, 주 회로차단기(1)에 전기적으로 접속되며, 다수의 분기 전력공급 선로에 접속되어 분기 전력공급 선로의 전력공급을 공급 또는 차단가능하다. 다수의 분기 회로차단기(2)도 주 회로차단기(1)와 마찬가지로 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와, 누전을 검출하기 위한 영상 변류기(통상 ZCT로 불림)를 구비한다. 상기 보조 스위치구도 마이크로 스위치(micro switch) 및 마이크로 스위치의 출력 신호선으로 구성될 수 있다. 영상 변류기는 3상의 상기 전력공급선로(PL)이 관통하는 미도시의 환형의 코어(core)와 해당 코어에 권선한 코일로 구성되며, 누전이 있을 때 상기 코일에 전압이 유기되고 이러한 유기 전압신호를 미리 설정된 누전을 결정하는 기준전압값과 비교하여 누전여부를 결정하는 데 이용할 수 있다. 다수의 분기 회로차단기(2)는 건물내 수용가측으로의 분기회로마다에 설치될 수 있을 뿐 아니라, 예컨대 건물의 외벽에 설치되는 태양전지 셀(solar cell), 건물내에 설치된 연료전지 등으로부터의 빌전전력을 포함하는 신재생 에너지 발전전력의 출력단에 접속되어 해당 발전전력을 계량하는 미 도시의 전력량계를 통해서 전력공급선로에 연계하는 분기회로에도 설치될 수 있다.
다수의 기능별 감시/제어 유닛(도 3에서 해당 유닛들을 포괄하는 부호로 70 부여 참조 및 도 1 및 도 2의 개별적 유닛에 대한 부여 부호로서 30,40,50,60 참조)는 수요전력의 감시와 제어 기능, 건물내 전기안전의 감시 기능, 건물내 설비의 감시 기능, 건물내 설비미터의 감시 기능을 포함한 국부 감시 또는 제어 기능을 가진다.
기능별 감시/제어 유닛(도 3에서 해당 유닛들을 포괄하는 부호로 70 부여 참조 및 도 1 및 도 2의 개별적 유닛에 대한 부여 부호로서 30,40,50,60 참조)에 포함되는 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 다수의 분기 회로차단기(2)에 접속된다.
또한, 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 분기 회로차단기(2)의 보조 스위치기구로부터의 상기 차단기 동작 상태정보 신호의 수신에 따라 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)에 대한 표시제어신호를 출력할 수 있다.
수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 분기 회로차단기(2)에 트립 제어신호(trip control signal, 다시말해 차단 제어신호)를 출력할 수 있다.
또한, 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 설정된 목표 수요전력값과 검출된 전류량과 전압치 및 미리 저장한 처리 프로그램을 근거로 수요전력을 제어하도록 부하 제어신호를 출력할 수 있다. 다시 말해서, 스마트 미터(10)가 검출된 전류량과 전압치 및 미리 저장한 처리 프로그램을 근거로 수요전력을 연산하여, 연산된 수요전력이 사용자 또는 건물관리자가 미리 설정한 목표 수요전력값 또는 미리 설정한 최대 수요전력값을 초과했을 때, 스마트 미터(10)는 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)으로 수요제어를 요구하는 신호를 출력한다. 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 스마트 미터(10)로부터의 해당 요구 신호에 응답하여, 해당 부하기기 또는 가전기기를 오프하도록 제어하는 부하 제어신호를 출력하거나 해당 분기 회로의 전력을 차단하도록 해당 분기 회로차단기(2)에 트립 제어신호를 송신할 수 있다.
수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)은 상기 수요전력 및 회로차단기 제어 유닛은, 상기 부하 제어신호를 전력선통신을 통해서 가전기기를 포함하는 부하기기에 전송하기 위해서, 송신신호를 전력선통신신호로 변조하거나 전력선을 통해 수신한 수신신호를 처리하기 위해서 복조하는 전력선통신 모뎀(Power Line Communication Modem)을 포함할 수 있다.
기능별 감시/제어 유닛(도 3에서 해당 유닛들을 포괄하는 부호로 70 부여 참조 및 도 1 및 도 2의 개별적 유닛에 대한 부여 부호로서 30,40,50,60 참조)에 포함되는 전기안전 감시 유닛(40)은 설정된 기준치와 전력공급 선로(PL)에 설치된 온도감지수단{예컨대 더어미스터(thermistor), 열전대(thermo couple), 측온 저항체 등으로 구성될 수 있으며, 미 도시}으로부터의 온도 측정 데이터를 근거로 전력공급부 온도를 감시할 수 있다.
또한, 전기안전 감시 유닛(40)은 전력공급선로(PL)에 설치된 변류기(도 1의 부호 CT1 또는 CT2 참조)로부터의 전류량 검출 신호를 근거로 아크 발생여부를 감시할 수 있다. 이것은 아크 발생시 통상 단선에 의해 해당 시점에서 전력공급선로 (PL)에 흐르는 전류량이 0(zero) 또는 0에 가까운 값으로 되는 현상을 이용하여, 변류기(도 1의 부호 CT1 또는 CT2 참조)를 통해 검출되는 전류량이 0 또는 0에 가까운 값이 될 때 아크가 발생한 것으로 결정할 수 있는 것이다.
다른 실시 예로서, 전기안전 감시 유닛(40)은 전력공급선로(PL)에 설치된 광센서(미도시)로부터의 아크감지신호를 근거로 아크 발생여부를 감시할 수도 있다. 이러한 광센서는 전력공급선로(PL) 특히 선로가 접속되는 단자부에 근접하게 설치 되는 광섬유와, 광섬유가 전달하는 아크의 광신호를 전기적 신호로 변환하는 광전변환소자로 구성될 수 있다. 전기안전 감시 유닛(40)은 이러한 광전변환소자부터의 전기적 신호를 수신하여, 신호가 나타내는 값을 미리 결정된 기준값과 비교하여 예컨대 전기적 신호의 값이 상기 기준값을 초과할 때 아크 발생으로 결정하는 방법으로 아크 발생여부를 결정할 수 있다.
전기안전 감시 유닛(40)은 분기 회로차단기(2)의 영상변류기로부터 영상분 전류신호를 근거로 누전발생을 감시할 수 있다. 즉, 누전이 발생했을 때, 상기 영상변류기(통상 ZCT로 불림)로부터 영상분 전류신호가 발생하는 특성을 이용해서, 여상분 전류의 전류값을 미리 결정된 기준 전류값과 비교하고, 영상분 전류신호의 전류값이 해당 기준 전류값을 초과했을 때 누전발생으로 결정할 수 있으며, 누전발생시 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)을 통해 해당 분기 회로에서의 누전발생을 표시할 수 있다.
전기안전 감시 유닛(40)은 전력공급선로(PL)에 설치된 전압 변성기(Potential Transformer, 미도시)로부터의 전압검출신호를 근거로 과전압을 감시할 수 있다. 즉, 전압검출신호를 미리 설정한 과전압으로 간주할 수 있는 기준전압과 비교하여, 전압검출신호가 나타내는 전압값이 기준전압값을 초과하는 경우 과전압 상태를 결정하는 방법으로 과전압을 결정할 수 있으며, 이러한 과전압 발생 상태 정보를 스마트 미터(10)를 통해 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)에 데이터로서 전달하여 표시할 수 있다.
기능별 감시/제어 유닛(도 3에서 해당 유닛들을 포괄하는 부호로 70 부여 참 조 및 도 1 및 도 2의 개별적 유닛에 대한 부여 부호로서 30,40,50,60 참조)에 포함되는 설비 감시 유닛(50)은 건물 내 물탱크의 제 1 수위센서(미 도시)와 접속되어 제 1 수위센서로부터의 수위감지신호를 근거로 물탱크 내 수위를 감시할 수 있다.
또한, 설비 감시 유닛(50)은 건물 통합 공조용 수조내 제 2 수위센서(미 도시)와 접속되어 제 2 수위센서로부터의 수위감지신호를 근거로 건물 통합 공조용 수조내 수위를 감시할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 수위센서와 상기 제 2 수위센서중 적어도 어느 하나는 수위에 따라 저항값이 변화하는 레벨 미터(level meter)로 구성될 수 있다.
또한, 설비 감시 유닛(50)은 건물내 엘리베이터의 제어장치에 접속되어 상기 엘리베이터의 제어장치가 제공하는 엘리베이터의 호기별 정상운행중 또는 정지를 나타내는 운행상태신호를 근거로 건물내 엘리베이터의 호기별 운행상태를 감시할 수 있다.
또한, 설비 감시 유닛(50)은 건물내 소화전의 경보기 동작 스위치에 전기적으로 접속되어, 경보기 동작여부 상태 신호를 근거로 건물내 화재발생을 감시할 수 있다. 여기서, 상기 경보기 동작 스위치는 경보벨 또는 경보 램프의 동작 스위치이고, 상기 경보기 동작여부 상태 신호는 경보벨의 동작 상태 신호 또는 경보 램프의 동작 상태 신호로 구성될 수 있다.
설비 감시 유닛(50)은 또한 주 회로차단기(1) 및 다수의 분기 회로차단기(2)에 접속되어, 주 회로차단기(1) 및 분기 회로차단기(2)의 보조 스위치기구로부터의 상기 차단기 동작 상태정보 신호의 수신에 따라 회로차단기(1, 2)에 대한 감시가 가능하도록 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)에 상기 차단기 동작 상태정보를 표시하도록 출력하는 회로차단기 감시부를 포함할 수 있다.
기능별 감시/제어 유닛(도 3에서 해당 유닛들을 포괄하는 부호로 70 부여 참조 및 도 1 및 도 2의 개별적 유닛에 대한 부여 부호로서 30,40,50,60 참조)에 포함되는 자동 계량 검침 유닛(60)은, 가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계, 냉방계, 난방유량계, 냉방유량계를 포함하는 설비미터(60a)와 통신 접속된다. 자동 계량 검침 유닛(60)은 설비미터(60a)로부터의 계량 신호를 근거로 가스, 수도, 온수, 열량, 냉방 및 난방 사용량을 포함하는 계량 데이터를 발생시켜 스마트 미터(10)에 전송한다.
자동 계량 검침 유닛(60)은, 태양광 발전설비를 포함하는 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되어 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량을 계량하는 전력량계에도 접속될 수 있다. 따라서, 자동 계량 검침 유닛(60)은 건물내의 전원공급 선로(PL)에 접속되는 신재생 에너지설비의 발전 출력부로부터의 발전 전력량에 대한 계량신호(발전 전력량에 비례한 갯수로 발생하는 펄스 신호)를 제공하는 상기 전력량계를 통해 해당 계량신호를 계수함으로써 신재생 에너지의 발전전력량을 계량할 수 있다.
도 3에 있어서, 수요 제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)에 접속되는 하부의 블록을 지시하는 부호 30a는 부하기기 및 분기회로차단기(2)로 출력되는 부하기기 및 회로차단기 제어신호와 분기회로차단기(2)로부터 수신되는 회로차단기 상태신호 를 나타낸다.
도 3에 있어서, 전기안전 감시 유닛(40)에 접속되는 하부의 블록을 지시하는 부호 40a는 전력공급선로(PL)에 설치된 전압 변성기(Potential Transformer, 미도시)로부터의 전압검출신호 또는 영상변류기로부터 영상분 전류신호 또는 전력공급선로(PL)에 설치된 변류기(도 1의 부호 CT1 또는 CT2 참조)나 전력공급선로(PL)에 설치된 광센서(미도시)로부터의 아크감지신호와 같은 전기이상신호를 나타내거나, 전력공급 선로(PL)에 설치된 온도감지수단으로부터의 온도 측정 데이터 신호를 나타낸다.
도 3에 있어서, 설비 감시 유닛(50)에 접속되는 하부의 블록을 지시하는 부호 50a는 제 1 수위센서로부터의 수위감지신호, 엘리베이터의 호기별 정상운행중 또는 정지를 나타내는 운행상태신호, 경보벨의 동작 상태 신호 또는 경보 램프의 동작 상태 신호를 포함하는 설비상태신호를 나타낸다.
스마트 미터(10)는 도 3을 참조할 수 있는 바와 같이 기능별 감시/제어 유닛(70) 즉, 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30), 전기안전 감시 유닛(40), 설비 감시 유닛(50) 및 자동 계량 검침 유닛(60)에 통신 접속되어, 기능별 감시/제어 유닛(70)으로부터 데이터를 수신하여 처리하고, 기능별 감시/제어 유닛(70)을 총괄 제어한다.
스마트 미터(10)는, 데이터 또는 처리 프로그램을 저장하는 메모리(13, 14)와, 전력공급 선로에 흐르는 전류량을 검출하는 변류기(Current Transformer)(11)와, 전력공급 선로의 전압치를 검출하는 전압 변성기(Potential Transformer)(12) 와, 변류기(11)가 제공하는 전류량과 전압 변성기(12)가 제공하는 전압치와 경과시간과 메모리(13, 14)가 제공하는 처리 프로그램을 근거로 사용 전력량과 수요전력과 역률을 포함하는 계량치를 연산하고 수신한 데이터를 처리하는 중앙처리장치(16, 17)와, 외부의 감시 제어부와의 통신을 위한 상위 통신부(19)와, 기능별 감시/제어 유닛(70)과 통신을 위한 하위 통신부{도 3의 제 2 중앙처리장치(17) 참조}를 포함한다.
위에서 메모리(13, 14)는 처리 프로그램과 전력량 추이 데이터(Load Profile Data), 연산 결과값의 데이터를 포함하는 데이터를 저장하는 수단으로서, 플래시 메모리(flash memory)(13)와, 에스 램(Static Radom Access Memory)(14)를 포함한다.
위에서 중앙처리장치(16, 17)는 제 1 중앙처리장치(16)와 제 2 중앙처리장치(17)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 중앙처리장치(16)는 현시점에 전력공급선로상에 흐르는 전류값과 전압값의 아날로그 계측치를 변류기(11)와 전압 변성기(12)로부터 수신하고 디지털 신호로 변환하여 제 2 중앙처리장치(17)에 전송한다. 제 2 중앙처리장치(17)는 제 1 중앙처리장치(16)에 접속됨과 아울러 플래시 메모리(13) 및 에스 램(14)과 접속되고, 하위 통신매체(N1)을 통해서 하위의 기능별 감시/제어 유닛(70)과 통신 접속되고 상위 통신매체(N2)를 통해서 상위 기기 즉, 게이트웨이(gate way) 또는 중계장치(91)과 통신 접속된다.
제 2 중앙처리장치(17)는, 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 처리 프로그램, 연산식 및/또는 함수를 이용하여, 제 1 중앙처리장치(16)로부터의 디지털 신호와, 하위의 기능별 감시/제어 유닛(70)으로부터의 데이터를 연산 또는 처리하여 그 결과값을 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장하고, 상위 통신 부(다시 말해 상위 통신 모듈)(19)를 통한 상위 장치로부터의 데이터 요구가 있을 때 상기 결과값의 데이터를 상위 장치로 전송하며, 내장 표시부(18)을 통해 해당 결과값의 데이터를 표시하거나 또는 상기 제 1 중앙처리장치(16)로부터의 디지털 신호에 따른 현재 검출 전류치 및 검출 전압치를 표시할 수 있다.
스마트 미터(10)는, 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)에 접속되고, 내장되는 전력공급 선로의 전류치를 검출하는 변류기(11)와, 전력공급 선로의 전압치를 검출하는 전압 변성기(12)와, 변류기(11)와 전압 변성기(12)로부터 수신한 현시점에 전력공급선로상에 흐르는 전류값과 전압값의 아날로그 계측치를 디지털 신호로 변환하여 제 2 중앙처리장치(17)에 전송하는 제 1 중앙처리장치(16) 및 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 처리 프로그램과 연산식 및/또는 함수를 이용한 연산 및 데이터 처리를 담당하는 제 2 중앙처리장치(17)를 이용하여, 다양한 전력감시 기능을 제공할 수 있다. 여기서, 전력감시 기능에는 현재전력, 기준전력, 목표전력, 피크전력, 예측전력의 데이터 표시 및 그래픽 표시(graphical display), 해당 전력데이터의 패턴과 추이 데이터 표시 및 그래픽 표시, 설정치(설정된 목표 수요전력치 또는 설정된 요금제 및/또는 상한 요금)에 따른 부하제어와 , 경보기능(단계별 설정가능), 수요전력 보고 기능, 원격부하제어, 부하연결상태 감시 기능이 포함된다. 여기서, 부하제어에는, 차례대로 제어하는 부하특성 및 출력방식에 따른 제어로서 순환제어, 우선순위에 따라 제어하는 우선순위제어, 순환 제어와 우선순위제어의 복합형인 복합제어, 건물 관리자 또는 수용가 사용자에 의한 직접제어, 원격부하제어가 포함되고, 계절별 제어와 업종별 제어가 포함되며, 요금체계 조정 (계절 또는 업종별) 기능, 부하설정 기능 즉, 부하갯수, 제어시작시간, 부하 턴온(turn on)시간, 부하차단시간의 설정 기능이 포함된다.
스마트 미터(10)는, 전력공급 선로에 흐르는 전류량을 검출하는 변류기(11)와, 전력공급 선로의 전압치를 검출하는 전압 변성기(12)와, 변류기(11)와 전압 변성기(12)로부터 수신한 현시점에 전력공급선로상에 흐르는 전류값과 전압값의 아날로그 계측치를 디지털 신호로 변환하여 제 2 중앙처리장치(17)에 전송하는 제 1 중앙처리장치(16) 및 연산 및 데이터 처리를 담당하는 제 2 중앙처리장치(17)와, 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 처리 프로그램, 연산식 및/또는 함수를 이용하여, 전압 및 전류의 실효치와 최대치, 주파수, 유효전력 (순방향, 순방향 최대, 누적 순방향), 무효전력 (지상, 진상), 피상전력, 수요시한 수요전력 (현재 및 직전), 최대 수요전력 (전월 누적, 현재 누적), 누적 유효전력량 (현재, 전월), 누적 무효전력량 (현재, 전월), 피상전력량, 역률 (전월, 현재, 평균) 등의 데이터를 제공할 수 있다.
스마트 미터(10)는, 자동 계량 검침 유닛(60)에 접속되어, 자동 계량 검침 유닛(60)으로부터의 각종 계량값 (전기, 가스, 수도, 온수, 열량, 냉방, 난방유량, 냉방유량을 포함하는 사용량 데이터)를 실시간으로 수신 및 저장하고, 도 3에 있어서 상위 통신 모듈(19)와 상위 통신 매체(N2)를 통해 통신 접속된 상위 시스템(부호 91, 92, 93 참조)으로 상기 사용량 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 스마트 미 터(10)는, 저장데이터를 이용하여 정전후 복전시 이전 데이터를 제공할 수 있는 정전보상기능을 제공할 수 있으며, 저장된 프로그램과 데이터를 근거로 검침 데이터를 처리하여, 월보, 일보, 추이 보고, 인터넷 검침 기능(인터넷을 통한 데이터의 전송에 의해), 건물(B)내 세대별/시간대별 검침 정보를 제공할 수 있고, 미리 저장된사용량 대비 요율을 사용량에 곱하여 요금을 미리 산출할 수 있으므로 요금조회 기능도 제공할 수 있다.
스마트 미터(10)는, 자동 계량 검침 유닛(60)에 접속되어, 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량에 미리 결정된 제 1 요율(발전 전력의 판매시 요금율)을 곱하여 상용전력공급처로부터 수금할 금액을 계산하고, 사용전력량에 미리 결정된 제 2 요율(상용전력공급처의 전력판매 요율)을 곱하여 전력공급처에 납부할 금액을 계산하며, 상기 납부할 금액으로부터 상기 수금할 금액을 감산함으로써 전력사용요금을 정산하는 연산처리부를 구비하며, 이러한 연산처리부는 제 2 중앙처리장치(17) 및 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)으로 구성될 수 있다.
상기 수요전력 및 회로차단기 제어 유닛(30), 전기안전 감시 유닛(40), 설비 감시 유닛(50), 자동 계량 검침 유닛(60)을 포함하는 기능별 감시/제어 유닛(70)과 스마트 미터(10)의 하위 통신부{도 3의 제 2 중앙처리장치(17) 참조}는, RS-232C 또는 RS-485와 같은 직렬통신(serial communication), 전력선통신(power line communication), 지그비(Zigbee)통신, 무선통신(radio frequency communication)중 어느 한 통신방식을 통해 서로 통신 접속될 수 있다.
상위 통신부(다시 말해, 상위 통신모듈)(19)는, RS-485, RS-232, 전력선 통 신, 무선 통신, 지그비(Zigbee)통신, 이더넷(Ethernet), 광 블루투스(optic bluetooth), 코드분할다중접속(Code Divison Mutiple Access)중 어느 한 통신방식의 통신 변환 카드로 구성되고, 해당 통신 변환 카드는 스마트 미터(10)의 본체에 선택적으로 착탈가능하게 설치될 수 있다. 해당 통신 변환 카드는 스마트 미터(10)의 제 2 중앙처리장치(17)로부터의 데이터를 해당 통신방식의 신호로 변조하거나 수신한 해당 통신방식의 신호를 제 2 중앙처리장치(17)가 처리할 수 있도록 복조하는 통신 변환 회로를 가진 인쇄 회로 기판과, 해당 인쇄 회로 기판에 구비되는 스마트 미터(10)의 회로부에 접속을 위한 접속 회로단자부(circuit terminal for connecting)로 구성될 수 있다.
또한, 스마트 미터(10)는, 에치 엠 아이 확장 단자(Human Machine Interface, 약하여 HMI extention terminal)(20)와, 광 통신 모듈(optic fiber communication module)(21)과, 이더넷 통신 모듈(ethernet communication module)(22) 및 전력 품질 확장 모듈(Power Quality extention module)(23)을 구비할 수 있다.
여기서, 사용자 인터페이스 확장 단자(Human Machine Interface, 약하여 HMI extention terminal)(20)는 광 통신 모듈로 구성될 수 있으며, 다양한 표시기능을 원하는 사용자 또는 홈 네트워크 시스템(home network system)의 월 패드(wall pad)와 연계를 희망하는 사용자에게 본 발명에 따른 지능형 분전반(100), 특히 스마트 미터(10)와의 인터페이스 장치(Human Machine Interface 장치)로서 제공될 수 있는 수단이다.
여기서, 광 통신 모듈(21)은 관리목적의 검침이나 운영 소프트웨어(operating system program)나 펌웨어(firmware)의 업그레이드(up-grade) 등 스마트 미터(10)의 유지보수를 위한 스마트 미터(100)과의 인터페이스 장치(Human Machine Interface 장치)로서 제공될 수 있는 수단이다.
이더넷 통신 모듈(22)은 다양한 통신환경 지원을 위해 마련되었으며, 본 발명의 실시 예상 상위 장치와의 통신을 위한 수단으로 사용되었고, 특정한 게이트 웨이(gateway)장치 또는 중계장치가 필요없이 건물(B)내 기존 설치된 근거리 네트워크(Local Area Network, LAN으로 통상 약칭됨)이나 인터넷으로 통칭되는 월드 와이드 웹(Word Wide Web, 이하 웹으로 약칭함) 네트워크에 접속하여 통신할 수 있는 수단으로 제공될 수 있다.
전력 품질 확장 모듈(23)은 전력 품질 미터(power quality meter)가 모듈 형태로 스마트 미터(10)에 접속될 수 있는 기능 확장용 모듈로서, 전력신호의 1사이클당 128 샘플링이 가능한 전력 품질 미터로부터 전력신호의 1사이클(cycle)당 256 샘플링(sampling)이 가능한 전력 품질 미터 및 연중 24시간 연속 데이터 저장 및 전력신호의 1사이클당 1024 샘플링이 가능한 고기능 고정밀 전력 품질 미터가 모듈 형태로 장착될 수 있다.
스마트 미터(10)는, 전력 품질 확장 모듈(23)을 통해 전력 품질 미터에 접속되어, 전력품질감시기능을 수행할 수 있는 바, 여기서 전력품질감시기능은 전압의 일시적 저하현상인 새그(Sag) 및 전압의 일시적 상승현상인 스웰(Swell)의 검출, 3상의 전압 및 전류에 있어서의 불평형의 검출, 전압 불안정(Flickering)의 검출, 전압 (평균전압, 선간 전압, 상 전압, 정상 전압, 영상 전압, 역상 전압)의 검출, 전류(평균전류, Line 전류, 부하율, 역상 전류)의 검출, 위상(선간전압 간 위상차, 선간-전류 간 위상차, 상전압 간 위상차 및 상전압-상전류 간 위상차)의 검출, 전력(正相: 총 유효전력, 각상 유효전력, 총 무효전력, 각상 무효전력, 총 피상전력, 각상 피상전력, 逆相: 총 유효전력, 각상 유효전력, 총 무효전력, 각상 무효전력)의 산출, 전력량 (유효전력량, 무효전력량, 역방향유효전량, 역방향무효전량, 피상전력량), 주파수, 역률 (총역률, 각상 역률, 각상 기본파 역률), THD(Total Harmonic Distortion)(전압 THD, 전류 THD), 고조파 (전압고조파, 전류고조파), 수요전력(유효전력, 전류 수요), 최대값 (전류, 전압 THD, 전류 THD, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 수요전력의 최대값)을 포함하는 데이터 전체 또는 일부 선택적 데이터를 제공하는 기능이다. 상기 전력 품질 미터는 상술한 변류기 및 전압변성기로부터 또는 별도로 상별 전력공급선로에 설치한 변류기 및 전압변성기를 통해서 전류치 및 전압치를 검출신호를 수신하고 해당 검출신호를 근거로 미리 설정된 연산 및 처리프로그램에 따라서 연상 또는 처리하여 상기 전력품질감시용 데이터를 제공할 수 있다.
본 발명에 따라서 전력 품질 확장 모듈(23)은 분산전원 계통, 마이크로-그리드(micro-grid) 계통 등의 미래 전원계통환경에 대응하기 위한 것으로서, 스마트 미터(10)의 제 2 중앙처리장치(17)가 전력 품질 확장 모듈(23)로부터 전달되는 분산전원 계통의 연계에 주로 기인하는 전력 품질 데이타에 따라서 제어하는 동작은 다음과 같이 이루어진다. 즉, 제 2 중앙처리장치(17)는, 전력공급 선로에 설치된 변류기(CT1 또는 CT2 또는 11) 및 전압 변성기(12)로부터의 검출 전류값 및 검출 전압값의 데이터 또는 상기 전력 품질 확장 모듈(23)의 전력 품질 미터로부터의 전력 품질을 나타내는 데이터를 근거로, 전력 품질을 나타내는 데이터를 미리 설정된 기준값과 비교하여 전력 품질에 이상이 있을 때, 태양광 발전설비를 포함하는 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되는 분기 회로 차단기를 차단 위치로 동작하도록 제어한다. 다시 말해서, 전력 품질을 감시하다가 전력 품질에 이상이 있을 때, 일반 상용전원 전력에 비교하여 날씨와 계절 및 일시에 따른 일조량 변화 등 외부요인의 영향에 따른 발전출력의 변화가 많은 신재생 에너지설비의 발전 출력을 전력계통으로부터 우선적으로 분리하여 전력품질의 안정화를 시도하는 것이다.
도 3에 있어서, 스마트 미터(10)와 상위통신 매체(N2)를 통해 통신 접속되는 상위장치로서 게이트 웨이 또는 중계장치(91)와, 서버(server)(92)와, 감시 제어용 컴퓨터(93)이 포함될 수 있다.
여기서, 게이트 웨이 또는 중계장치(91)는 스마트 미터(10)와 상위의 서버(92)사이에서 데이터 송수신을 중계하기 위한 장치로서 상위통신 매체(N2)가 이더넷과 근거리 네트워크 또는 웹(web)으로 구성되는 경우 불필요할 수 있는 구성요소이다. 도 2에 있어서, 게이트 웨이 또는 중계장치(91)와 서버(server)(92) 및 감시 제어용 컴퓨터(93)사이에 효율적 통신망 이용 및 데이터의 충돌을 회피할 수 있는 안정적 통신을 위한 통신망 접속을 제공하는 라우터(router) 또는 스위치 허브(switch hub)(91a)가 접속되게 구성될 수 있다. 스마트 미터(10)로부터 전송된 데이터는 라우터(router) 또는 스위치 허브(switch hub)(91a)를 통해 데이터 집신기(concentrator)(미 도시)로 전송되어 축적될 수 있다.
서버(92)는 스마트 미터(10)로부터의 정보 데이터를 수집하고 관리하기 위한 데이터 관리 서버 또는 전체 시스템의 운영 서버이다.
도 3에 있어서, 스마트 미터(10)는, 상위 통신 모듈(19)로부터 수신되는 프로그램과 전력품질 확장 모듈(23)로부터의 데이터를 근거로, 수요관리 및 배전계통 정보연계 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 수요관리 및 배전계통 정보연계 기능에는 각각의 기능별 프로그램에 의한 전력요금 누진제 회피 기능, 다양한 요금 산출 기능(고정 요금, 사용시간 요금, 첨두전력요금 등), 질소산화물(Nox) 및 이산화탄소(CO2) 발생량 계산 기능, 전력품질별 요금산출 기능, 상용전원과 신재생에너지 전원의 분산전원(계통) 대응 기능이 포함된다.
도 3에 있어서 미설명 부호 15는 통상 에스엠피에스(Switching Mode Power Supply, SMPS로 통상 약칭됨)로 불리는 안정적 직류전원공급장치로서 스마트 미터(10)내의 회로 구성부들에게 직류전원공급선로(DCL)을 통해 안정적으로 미리 결정된 직류 전원을 공급한다.
도 2에 있어서 부호 90은 게이트 웨이 또는 중계장치(91)와 서버(server)(92) 및 감시 제어용 컴퓨터(93)를 포함하는 본 발명 지능형 분전반(100)에 접근할 수 있는 상위 장치 시스템을 나타낸다.
감시 제어용 컴퓨터(93)는 건물(B)의 관리자 또는 사용자가 본 발명에 따른 지능화 분전반(100)을 이용하여 수요전력 관리 및 분기 회로차단기의 제어, 건물(B)의 전기안전을 감시하고, 건물(B)내 설비를 감시하고 회로 차단기의 동작상태 감시하며, 건물(B)내 설비미터의 계량치를 확인하고 관리할 수 있는 건물(B)의 감시 또는 제어용 사용자 인터페이스 수단으로서 개인용 컴퓨터 또는 데이터의 표시와 제어신호의 송신이 가능한 다양한 형태의 표시 인터페이스 단말기로 구성될 수 있고, 감시 제어용 컴퓨터(93)는 다수가 구성될 수 있다.
한편, 도 1에 있어서, 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)은 스마트 미터(10)에 접속되고, 사용자 또는 관리자에게 본 발명에 따른 지능형 분전반(100) 내 정보 검색과 표시 및 기능별 감시/제어 유닛(70)의 제어를 위한 사용자 인터페이스 수단을 제공한다. 해당 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)은 구체적으로 터치 인터페이스(touch interface)가 가능한 터치 디스플레이 패널(touch display pannel)로 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3의 감시 제어용 컴퓨터(93)로서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)이 지능형 분전반(100)에 장착된 것과 별도로 분리된 상태로 사용될 수 있다.
한편, 도 4 내지 도 17을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 표시화면을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 분전반의 기능과 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 대한 감시와 제어를 위한 접근과 표시는 도 1 및 도 2에 도시된 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)을 통해 가능할 뿐아니라 도 2 및 도 3에 도시된 감시제어용 컴퓨터(93)을 통해서도 가능하다. 따라서, 도 4 내지 도 17에 도시된 본 발명에 따른 표시화면은, 지능형 분전반(100)에 장착된 표 시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)의 표시화면이거나, 지능형 분전반(100)으로부터 원격지에 위치하지만 지능형 분전반(100)과 통신 접속되는 상위 장치인 감시제어용 컴퓨터(93)의 표시화면일 수 있다.
이러한 표시화면은 본 발명에 따른 표시화면은, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(도 3의 부호 10 참조)의 처리 및 제어와 그에 하위 접속된 기능별 감시/제어 유닛(70)의 데이터 제공 및 제어실행에 의해서 실행될 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 권한별 사용자 접근 제어 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 4를 참조하여 설명한다.
일반 사용자는 도 4에 도시된 화면상에서 "감시"의 좌측 원을 클릭(click)하거나 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 화면이 액정 터치 패널(Liquid Crystal Display touch pannel)로 구성된 경우, 터치(touch)함으로써, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 접근할 수 있다. 일반 사용자는 미리 설정된 비밀번호를 입력하지 않는 한, 본 발명에 따른 지능형 분전반의 감시와 제어 기능중 감시 기능 즉, 각종 정보 데이터를 표시하여 확인할 수 있는 기능만을 활용할 수 있다.
건물(B)의 관리자/운영자는 도 4에 도시된 화면상에서 "감시&제어"의 좌측 원을 클릭(click)하거나, 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 화면이 액정 터치 패널(Liquid Crystal Display touch pannel)로 구성된 경우 터치(touch)하고, 비밀번호 입력창에 미리 설정된 비밀번호를 키 입력함으로써, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 접근하여 감시와 제어 기능을 모두 실행시킬 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 총괄 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 5를 참조하여 설명한다.
도시된 바와 같이 총괄 표시 화면상에서는 전력 품질, 전기 안전, 설비 감시, 수요 제어, 회로차단기 감시 및 제어, 자동 검침, 전력계량의 기본적 정보 데이터가 모두 표시될 수 있다.
도 5에 도시된 화면중 가장 좌측에서 위로부터 아래로 배치된 다수의 수평 바(bar)형태로 도시된 기능 구분 및 선택 바(bar)내의 영문 "Power Quality"는 전력 품질을, "Electric Safety"는 전기 안전을, "Facility Monitoring"은 설비 감시를, "Demand Control"는 수요전력 제어를, "CB Monitoring & Control"는 회로차단기 감시 및 제어를, "AMR"는 자동 계량 검침을, "Metering"은 전력계량을 각각 의미한다.
"Power Quality"항목의 표시 데이터는 R, S, T의 상별 전압과, 상별 전류, 전압위상, 주파수 및 역률이다.
"Electric Safety"항목의 표시 데이터는 상별 온도(더욱 구체적으로는 수배전용 부스바/도체의 온도)와, 상별 아크 발생여부와, 상별 과전압 발생여부, 상별 과전류 발생여부, 상별 누전발생 여부이다.
"Facility Monitoring"항목의 표시 데이터는 물탱크 수위와, 에어컨 수조의 수위, 엘리베이터의 운행상태, 소화전의 동작상태이다.
"Demand Control"항목의 표시 데이터는 계측된 현재전력사용량과, 미리 설정된 목표전력사용량, 기준전력량과, 부하제어시 부하기기에 공급되는 전력이 있고, 차단할 때 부하기기별 해당 계전기에 의해서 차단하는 경우 "R1, R2, R3 ..." 의 계전기 번호 버튼부를 터치하거나 클릭할 수 있고, 차단할 때 전력선 통신에 의해서 차단하는 경우 "P1, P2, P3, P4 ..."의 해당 부하기기 번호 버튼부를 터치하거 클릭할 수 있게 구성되었다. 만일, 일반 사용자 또는 건물(B)관리자가 수요전력 관리를 위해서 "R1, R2, R3 ..." 의 계전기 번호 버튼부 또는 "P1, P2, P3, P4 ..."의 해당 부하기기 번호 버튼부를 터치하거나 클릭하면, 본 발명에 따른 지능형 분전반의 스마트 미터(도 3의 부호 10 참조)는 이에 응답하여 수요전력 제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)을 통해 해당 부하기기/가전기기 또는 해당 부하기기/가전기기에 접속된 계전기에 턴오프(turn off)하도록 부하제어신호를 출력한다.
"AMR"항목의 표시 데이터는 가스사용량, 수도사용량, 온수사용량, 난방사용량이다.
"Metering"항목의 표시 데이터는 유효전력, 무효전력, 최대수요전력 및 요율이다.
도 5에 도시된 바와 같은 총괄 표시 화면상에서 가장 좌측에서 위로부터 아래로 배치된 다수의 수평 바(bar)형태로 도시된 기능 구분 및 선택 바를 터치 또는 클릭하면, 해당 기능에 대한 상세 표시 및 인터페이스 화면으로 화면이 전환될 수 있으며 이하 각각의 기능별 상세 표시 및 인터페이스 화면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전력 품질 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 6을 참조하여 설명한다.
화면 상단에 전력 품질 감시를 위한 각각의 항목들, 즉 전압, 전류, 위상, 역률, 3상 전압간 불평형, 전압 불안정, THQ 및 TDO, 전력, K-factor의 항목들이 수평 바 형태로 표시되고 있으며, 그 하단에 상별 고조파 발생 상태를 표시할 수 있는 상별 전압과 상별 전류를 선택할 수 있는 수평 바들이 화면구성되어 있다.
각각의 해당 수평 바를 터치 또는 클릭하면, 해당 항목에 대한 측정 데이터가 화면 하부에 도시된 예의 막대 그래프와 같이 그래픽 데이터로서 표시될 수 있으며, 도 6에서는 일 예로서 전력 항목에 대한 측정 데이터가 막대 그래프로 표시되고 있는 상태이다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 화면중 총괄 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7에 따른 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능의 총괄 화면은 다음과 같이 구성될 수 있다.
온도, 아크, 누설전류, 과전압, 과전류의 전기안전 감시 항목들을 좌측 상측으로부터 하측으로 배치하고, 해당 감시 항목별로 대표적 데이터를 우측에 표시할 수 있다.
각각의 항목별 데이터는 스마트 미터(10)가 도 3을 참조할 수 있는 전기 안전 감시 유닛(40)으로부터 수신하여 제공한 데이터로서, 온도 항목은 3상의 각 상별 전력인입측 부스바의 온도로서, 실시 예상 R상은 섭씨 56도, S상은 섭씨 33도, T상은 섭씨 58도가 표시되고 있다.
아크 항목은 상 별로 정상 또는 아크 발생 시간을 표시할 수 있다.
누설전류 항목은 분기 회로차단기(도 1의 부호 2 참조)의 식별번호별 누설전류 발생 시간을 표시할 수 있다.
과전압 항목은 상별로 정상 또는 과전압 발생 시간을 표시할 수 있다.
과전류 항목은 상별로 정상 또는 과전류 발생 시간을 표시할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 지능형 분전반은 온도, 아크, 누설전류, 과전압, 과전류의 전기안전 감시 항목들과 이상 발생시 해당 이상 발생 시간을 표시할 수 있으므로 사고 및 기기 고장의 원인을 신속히 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 아크 발생 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 8을 참조하여 설명한다.
화면 상단에는 각 상별로 정상 또는 아크 발생시 발생시간을 표시하고, 화면 하단에는 상별 시간 경과별 아크 발생을 그래픽으로 보여줄 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 온도 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 9를 참조하여 설명한다.
화면 상단에는 각 상별로 전력인입측 부스바의 측정 온도치를 표시할 수 있고, 화면 하단에는 상별 시간 경과별 온도변화 추이를 점선 그래프로 보여주고 있으며, 하단 그래프중 중간 선은 온도의 상승이상을 결정하는 기준 온도로서 실시 예상 섭씨 55도를 기준 온도로 설정하였고 도 9의 실시 예상 31시 30분경부터 온도가 기준온도를 초과하여 이상상태를 보이고 있다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 누설전류 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 10을 참조하여 설명한다.
화면 상단에는 누전 발생이 있었던 해당 분기 회로차단기의 식별번호가 예컨대 "6번", "9번"으로 표시되고 각각의 누전 발생 시간이 그의 우측에 표시될 수 있다.
화면의 하단에는 시간 경과에 따른 해당 분기 회로차단기의 영상분 전류(누설전류)가 점 그래프로 그래픽 도시될 수 있으며, 하단 그래프중 중간 선은 누설전류의 이상 즉, 누전발생을 결정하는 기준 영상분 전류(누설전류)값으로서 실시 예상 15 밀리암페어(mA)를 기준 영상분 전류(누설전류)값으로 설정하였고 도 10의 실시 예상 31시 30분경부터 온도가 기준 영상분 전류값(기준 누설전류값)을 초과하여 누전이 발생한 상태를 보이고 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 과전압 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 11을 참조하여 설명한다.
화면의 상단에는 각 상별 정상상태 또는 과전압 발생시간이 표시될 수 있다.
화면의 하단에는 도시된 예와 같이 상별 시간경과별 전압값 추이가 점 그래프로서 그래픽 표시될 수 있다.
하단 그래프중 중간 선은 전압의 이상 즉, 과전압발생을 결정하는 기준 전압값으로서 실시 예상 225 볼트(V)를 기준 전압값으로 설정하였고 도 11의 실시 예상 31시 30분경부터 33시까지 전압이 기준 전압값을 초과하여 과전압이 발생한 상태를 보이고 있다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 수요제어기능에 따른 그래픽 사용자 인터페이스 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 12의 화면은 데이터를 표시할 뿐 아니라 사용자가 화면의 해당 기능부분을 터치 또는 클릭하여 해당 기능을 실행하도록 제어할 수 있는 사용자 그래픽 인터페이스 기능을 가진다.
화면의 상단 좌측에는 수요시한이 표시되는 바 해당 수요시한은 미리 설정한 시간간격으로서 해당 시간간격동안의 평균 전력치가 수요전력이 된다. 도시된 실시 예에서 수요시한은 15분이 설정되었다. 시간경과상 현재 수요시한까지 남은 시간은 실시 예상 7분 21초가 표시되고 있다.
화면중 상기 수요시한 및 남은 수요시한 표시항목의 하부에는 수요시한의 시간경과에 따라 목표 수요전력, 현재 수요전력, 기준 수요전력, 예측 수요전력이 각각 다른 색의 꺽은 선 그래프로 그래픽 도시될 수 있다. 꺽은 선 그래프의 우측에 는 목표전력, 현재전력, 기준전력, 예측전력 및 최대수요전력, 누적수요전력이 각각의 킬로 와트 단위 값으로 표시될 수 있다. 현재전력(현재 수요전력)이 목표전력에 도달하는 경우 1단계 경보 램프가 점멸하게 표시될 수 있고, 현재전력(현재 수요전력)이 최대수요전력을 초과할 경우 2단계 경보 램프가 점멸하게 표시될 수 있다. 이러한 기능은 스마트 미터가 미리 저장된 프로그램 및 전력 측정 데이터에 의해서 처리하고 제어신호를 제공함에 의해서 실행될 수 있다.
화면 하부에는 현재전력(현재 수요전력)이 목표전력에 도달하는 경우, 건물 관리자 또는 사용자가 계전기 또는 전력선통신을 이용해서 부하기기에 공급되는 전력을 차단할 수 있도록 본 발명 지능형 분전반에 접근하여 직접 제어명령을 지시할 수 있는 부하 선택 버튼 부가 부하기기별로 구성되어 있다. 계전기를 이용해서 부하기기를 제어하는 경우, 좌측의 "부하제어 A"의 하부에 있는 부하기기 선택 버튼부와 제어상태 버튼부를 터치하거나 클릭하면 된다. 예컨대 "R1"의 해당 부하기기에 대한 계전기를 선택하고 제어상태 버튼 부를 터치한 경우, 그 제어결과는 상부의 상태별 표시등의 점멸 또는 변색으로 확인 할 수 있다. 제어가 성공했을 때 "제어"문자의 좌측 원이 깜박이거나 변색되게 표시될 수 있고, 지연될 때 "대기"문자의 좌측 원이 깜박이거나 변색되게 표시될 수 있으며, 부하기기의 선택(해당 계전기의 선택)만하고 제어상태 버튼부를 터치하지 않은 경우 "선택"문자의 좌측 원이 깜박이거나 변색하여 표시될 수 있고, 해당 부하기기에 대한 제어가 실패한 경우 "제외"문자의 좌측 원이 깜박이거나 변색되게 표시될 수 있다. 부하기기에 대한 계전기를 통한 제어 동작은 다음과 같이 구체적으로 실행될 수 있다. 예컨대 "R1"의 해당 부하기기에 대한 계전기를 선택하고 해당 제어상태 버튼부를 터치한 경우, 본 발명 지능형 분전반의 스마트 미터는 해당 계전기를 동작시켜 해당 계전기가 제어하는 부하기기에 대한 전력공급을 차단하라는 제어신호를 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)을 통해 해당 계전기로 송신하고, 해당 계전기에 의해 전력공급을 차단함으로써 해당 부하기기를 턴 오프시킨다.
전력선통신을 이용해서 부하기기를 제어하는 경우, 우측의 "부하제어 B(PLC)"의 하부에 있는 부하기기 선택 버튼 부와 제어상태 버튼부를 터치하거나 클릭하여 해당 제어명령을 본 발명 지능형 분전반을 통해 실행시킬 수 있다. 예컨대 부하기기 4, 즉 "P4"를 선택하고 해당 "제어상태"버튼부를 터치하거나 클릭하면, 그 제어결과는 상부의 상태별 표시등의 점멸 또는 변색으로 확인 할 수 있다. 결과 내용설명은 계전기를 이용한 부하기기 제어에서 기설명한 바 있으므로 생략한다. 부하기기에 대한 전력선통신을 통한 제어 동작은 다음과 같이 구체적으로 실행될 수 있다. 예컨대 "R1"의 해당 부하기기를 선택하고 해당 제어상태 버튼부를 터치한 경우, 본 발명 지능형 분전반의 스마트 미터는 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)을 통해 전력선을 통해 접속된 해당 부하기기를 직접 제어하여 해당 부하기기를 턴 오프시킬 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 회로차단기 감시 및 제어 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 13을 참조하여 설명한다.
도 13에 따른 화면도 표시뿐 아니라 사용자가 제어동작을 화면을 통해 지시 할 수 있는 양방향 인터페이스 화면이다.
화면중 상부는 회로차단기 감시 화면으로서 회로차단기별로 트립동작시 해당 트립동작시간을 연월일 시분초의 시간데이터가 표시되게 할 수 있다.
화면중 하부는 회로차단기에 대한 선택과 제어동작을 확인할 수 있는 인터페이스 버튼 부와 제어동작의 결과 확인 표시부가 마련될 수 있다.
예를 들어 3번 회로차단기를 트립시키고자 하는 경우, 화면 하부의 윗단에서 "CB3"버튼부를 터치하면 되고, 제어결과를 확인하고 싶으면 화면 하부의 아랫단에서 "CB3"버튼부를 터치하면, 해당 회로차단기의 결과적 동작상태가 "제어가능", "Tripped", "제어불가"의 어느 하나로 표시될 수 있다. 여기서, "제어가능"은 화면 하부의 윗단에서 해당 회로차단기의 버튼부를 터치하지 않은 상태에서 트립동작이 가능한 상태 즉, 현재 온(on)상태인 경우 표시되고, "Tripped"는 트립된 상태를 나타내며, "제어불가"는 해당 회로차단기가 현재 오프(off) 상태에 있거나 해당 회로차단기로부터 상태신호가 수신되지 않는 상태 등 트립시킬 수 없는 상태일 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 설비 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 14를 참조하여 설명한다.
설비 감시 화면은 건물(B)내 물탱크 수위와 에어컨수조 수위, 엘리베이터의 운행상태 정보, 소화전의 동작상태 정보가 표시될 수 있다.
도 14에 있어서 물탱크 수위는 설정기준치와 해당 구역별 물탱크의 수위가 설정기준치이하인지 여부가 표시된다.
에어컨수조 수위도 설정기준치와 해당 구역별 에어컨수조의 수위가 설정기준치이하인지 여부가 표시된다.
엘리베이터는 건물(B)내 운행 엘리베이터 호기별로 운행정지상태인지 운행가능한 정상상태인지가 표시된다.
소화전 감시 데이터로서 구역별 소화전의 동작상태가 "정상" 또는 "화재발생"으로서 표시될 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 자동 계량 검침 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 15를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 자동 계량 검침 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 15를 참조하여 설명한다.
도 15의 화면구성도는 설비미터(도 3의 부호 60a 참조)로부터의 계량데이터와 각각의 설비미터들의 상태데이터 및 설비미터별 계량치의 시경과에 따른 추이를 볼 수 있는 막대 그래프의 그래픽 표시로 구성된다.
좌측 상부에는 설비미터별 즉, 가스미터와 수도미터, 온수미터, 열량계로부터의 계량치가 표시되며, 상단의 "현재", "오늘", "이달", "전달"을 터치하거나 클릭하면, 해당 시기의 설비미터별 계량치가 표시될 수 있다. 또한 하부에는 "GAS", "WATER","HOT WATER", "HEATER"로 표시된 가스미터와 수도미터, 온수미터, 열량계 로부터의 계량치가 막대그래프의 그래픽으로 표시된다. 화면의 우측에는 설비미터별로 즉, "GAS", "WATER","HOT WATER", "HEATER"로 표시된 가스미터와 수도미터, 온수미터, 열량계의 상태가 "Low Batt.", "센서 오류", "역류", "누수"의 문자와 해당 문자 우측의 램프(예컨대 발광 다이오드)의 점등으로 표시될 수 있다. 여기서, "Low Batt."은 해당 설비미터기의 제어 및 송신부에 직류전원을 공급하는 배터리의 충전전압이 부족한 상태를 의미하고, "센서 오류"는 해당 설비미터의 계량용 센서로부터 출력이 수신되지 않거나 오류데이터가 수신되는 경우를 의미하고, "역류"는 계량용 센서를 통해 지나가는 유체의 흐름 방향이 정상방향과 반대로 흐르는 경우를 의미하고 이때는 정상적으로 해당 설비미터가 계량을 수행할 수 없다. "누수"는 계량용 센서가 유체의 비정상적 압력 저하를 검출하여 누수를 결정했을 때 이러한 누수검출 데이터를 해당 설비미터로부터 수신하여 표시한다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전력사용량 자동 계량 검침 화면으로서, 시경과 데이터/누적 데이터 및 데이터의 그래픽 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 16을 참조하여 설명한다.
사용량 추이 그래프(Load Profile)로서 표시되며, 화면의 상단의 "현재", "15분", "15분(이전)", "오늘", "이달", "전달"중 어느 하나를 클릭 또는 터치하면, 해당 표시바의 표시색이 다른 표시바들과 차별되게 변색함과 아울러 중간단에는 해당 계량치가 숫자로 표시되고, 하부에는 해당 계량치가 막대 그래프로서 그래픽 표시되며, 하단의 "Load Profile" 표시바 우측의 표시바들중 "현재"의 표시바가 다른 표시바들과 차별되게 변색하면서 현재 계량치를 표시함을 사용자에게 알려준다. 실시예상 도 16에서 표시되는 전력사용량 자동 계량 검침 데이터는 막대 그래프의 좌측으로부터 "P_Max"로서 최대 유효전력량을 나타내고, "Q_Max"로서 최대 무효전력량을 나타내며, "S_Max"로서 최대 피상전력량을 나타내고, "P_R"로서 R상 유효전력량을 나타내며, "P_S"로서 S상 유효전력량을 나타내고, "P_T"로서 T상 유효전력량을 나타내며, "Q_R"로서 R상 무효전력량을 나타내고, "Q_S"로서 S상 무효전력량을 나타내며, "Q_T"로서 T상 무효전력량을 나타내고, "S_R"로서 R상 피상전력량을 나타내며, "S_S"로서 S상 피상전력량을 나타내고, "S_T"로서 T상 피상전력량을 나타내며, "Max_Dm"로서 최대수요전력량을 나타내고, "Max_P"로서 최대 누적유효전력량을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 이산화탄소 배출량의 시경과 데이터/누적 데이터 및 데이터의 그래픽 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도인 도 17을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 지능형 분전반은 미리 설정한 전력사용량 대비 이산화탄소배출량의 비율(CO2 Emission Coefficient)에 근거하여 전력사용량을 시간 추이에 따라 이산화탄소배출량으로 환산하여 표시할 수 있다. 이러한 이산화탄소배출량 환산용 비율은 예컨대 전력공급처에서 고시하는 비율이 활용될 수 있고, 이러한 전력사용량의 이산화탄소배출량 환산 표시은 전력사용자가 지구온난화 및 환경 문제에 대한 경각심을 가지고 전력사용을 자발적으로 절감하도록 유도하는 효과를 의도한 것이다.
도 17에 있어서 이산화탄소 배출량은 "현재", "15분", "15분(이전)", "오늘", "이달", "전달"별로 화면 상단에 전력사용량 대비 이산화탄소배출량 환산치가 표시되며, 하부에는 해당 계량데이터가 막대 그래프로 그래픽 표시되고 있다. 화면의 하단에는 적용되고 있는 전력사용량 대비 이산화탄소배출량의 비율(CO2 Emission Coefficient)가 예컨대 424 그램/킬로와트시(g/KWh)로 표시되고 있다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 수요전력 제어 동작(방법)을 보여주는 흐름도인 도 18을 주로 참조하고 해당 동작을 수행하는 본 발명의 지능형 분전반의 구성을 보여주는 도 1 내지 도 3을 보조적으로 참조하여 설명한다.
먼저 제 1 단계(ST1)에서, 지능형 분전반(100)은 요금제 또는 목표치 즉, 수요전력 목표치를 메모리에 저장한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 건물 관리자가 원격지에서 송신하거나 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)을 통해서 입력한 수요전력 목표치 또는 요금제의 데이터를 플래시 메모리(13) 또는 에스 램(14)에 저장한다.
다음, 제 2 단계(ST2)로 진행하여, 지능형 분전반(100)은 수요전력 목표치 또는 요금제와 전력제어 프로그램에 따라 전력사용을 감시한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 내장형 변류기(11) 및 내장형 전압 변성기(12)를 통해 검출한 전류 검출치 및 전압 검출치를 근거로 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 연산식과 처리 프로그램에 따라서 전력사용량을 산출 및/또는 전력 사용량을 미리 설정된 요율(rate)에 따라 전력 사용요금으로 환산한다.
다음, 제 3 단계(ST3)로 진행하여, 계량된 수요전력을 수요전력 목표치와 비교하거나 사용 전력요금을 설정된 요금제에 따른 설정요금과 비교한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 계량된 수요전력을 수요전력 목표치와 비교하거나 사용 전력요금을 설정된 요금제에 따른 설정요금과 비교한다. 비교결과, 계량된 수요전력이 수요전력 목표치를 초과하거나 또는 사용 전력요금이 요금제에 따른 설정요금에 도달하면, 다음 제 4 단계(ST4)로 진행한다.
제 4 단계(ST4)에서, 지능형 분전반(100)은 부하제어 신호를 발출하거나 경보 신호를 발출한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 수요전력을 목표치이하로 제어하기 위해서 수요전력 제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)을 통해서 부하기기에 대한 전력공급을 차단하는 부하제어 신호를 발출하거나, 사용자 인터페이스 확장 단자(20)를 통해서 전력 수용가의 홈 네트워크 시스템의 월 패드(wall pad)에 경보신호를 표시하도록 발출될 수 있다.
다음, 제 5 단계(ST5)로 진행하여, 해당 부하기기의 전력공급이 차단되거나 경보가 표시될 수 있다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)로부터 수요전력 제어 및 회로차단기 제어 유닛(30)를 통해 전송된 부하 제어 신호는 계전기를 통해 부하기기를 턴오프시킬 수 있고 전력선통신을 통해 부 하기기를 직접 턴오프시킬 수 있다. 또한, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 사용자 인터페이스 확장 단자(20)를 통해서 발출된 경보신호를 전력 수용가의 홈 네트워크 시스템의 월 패드(wall pad)에서 표시함으로써 수용가내 사용자가 자발적으로 부하기기의 사용을 중지하여 수요전력을 줄이도록 유도할 수 있다.
제 3 단계(ST3)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)가 계량된 수요전력을 수요전력 목표치와 비교하거나 사용 전력요금을 설정된 요금제에 따른 설정요금과 비교하여, 계량된 수요전력이 수요전력 목표치에 미달하거나 또는 사용 전력요금이 요금제에 따른 설정요금에 미달하면, 다음 제 6 단계(ST6)로 진행한다.
제 6 단계(ST6)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는지 확인한다.
제 6 단계(ST6)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는 경우, 제 7 단계(ST7)으로 진행하여 스마트 미터(10)는 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 각종의 계량 데이터 및 상태(감시) 데이터를 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로 전송한다.
제 6 단계(ST6)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 없는 경우, 스마트 미터(10)는 제 2 단계로 처리동작으로 복귀한다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반 을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 건물(B)의 설비감시 및 제어 기능의 동작(방법)을 보여주는 흐름도인 도 19를 주로 참조하고 해당 동작을 수행하는 본 발명의 지능형 분전반의 구성을 보여주는 도 1 내지 도 3을 보조적으로 참조하여 설명한다.
먼저 제 11 단계(ST11)에서, 지능형 분전반(100)은 설비제어의 기준값을 메모리에 저장한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 건물 관리자가 원격지에서 송신하거나 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)을 통해서 입력한 설비제어의 기준값을 플래시 메모리(13) 또는 에스 램(14)에 저장한다. 여기서 설비제어의 기준값은 예컨대 건물(B)내 구역별 수조의 최소수위로서 30%가 될 수 있다.
다음, 제 12 단계(ST12)로 진행하여, 지능형 분전반(100)은 설비로부터 상태 검출신호를 수신한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 설비의 예컨대 수위 감지 센서에 검출된 수위 감지 신호를 수신한다.
다음, 제 13 단계(ST13)로 진행하여, 설비로부터의 상태 검출신호의 데이터값을 저장된 기준값과 비교한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 설비로부터의 상태 검출신호의 데이터값을 저장된 기준값과 비교한다. 비교결과, 상태 검출신호의 데이터값이 기준값을 초과하면, 다음 제 14 단계(ST14)로 진행한다.
제 14 단계(ST14)에서, 지능형 분전반(100)은 설비제어 신호를 발출한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 설비의 제어대상값 을 기준값이상으로 설비 감시 유닛(50)을 통해서 해당 설비에 설비제어 신호를 발출한다.
다음, 제 15 단계(ST15)로 진행하여, 해당 설비가 제어되거나 경보가 감시 제어용 컴퓨터(93) 및/또는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)상에 표시될 수 있다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)로부터 설비 감시 유닛(50)을 통해 전송된 설비제어 신호는 예컨대 수조에 급수를 조절하는 전자밸브를 개방하도록 제어하여 급수가 실행될 수 있다. 또한, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 경보신호를 감시 제어용 컴퓨터(93) 및/또는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)상에 표시함으로써 건물 관리자가 해당 설비에 대한 조치를 취하도록 유도할 수 있다.
제 13 단계(ST13)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)가 설비로부터의 상태 검출신호의 데이터값을 저장된 기준값과 비교하여, 상대 검출신호의 데이터값이 저장된 기준값에 미달하면, 다음 제 16 단계(ST16)로 진행한다.
제 16 단계(ST16)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는지 확인한다.
제 16 단계(ST16)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는 경우, 제 17 단계(ST17)으로 진행하여 스마트 미터(10)는 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 각종의 계량 데이터 및 상태(감시) 데이터를 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨 터(93)로 전송한다.
제 16 단계(ST16)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 없는 경우, 스마트 미터(10)는 제 12 단계로 처리동작으로 복귀한다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 전기안전 감시 기능의 동작(방법)을 보여주는 흐름도인 도 20을 주로 참조하고 해당 동작을 수행하는 본 발명의 지능형 분전반의 구성을 보여주는 도 1 내지 도 3을 보조적으로 참조하여 설명한다.
먼저 제 21 단계(ST21)에서, 지능형 분전반(100)은 전기 안전 기준값을 설정한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 건물 관리자가 원격지에서 송신하거나 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)을 통해서 입력한 전기 안전 기준값의 데이터를 플래시 메모리(13) 또는 에스 램(14)에 저장한다.
다음, 제 22 단계(ST22)로 진행하여, 지능형 분전반(100)은 전기 설비의 상태 신호를 수신한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 수전측 부스바에 설치된 아크 검출 센서(변류기 또는 광센서)로부터의 아크 검출 신호 또는 수전측 부스바 또는 전기적 도체에 설치된 온도 센서로부터의 온도 검출 신호 또는 분기회로차단기(2)의 영상변류기 및 통신용 보조장치로부터 수신한 누전검출신호(영상전류 검출신호) 또는 3상 전력공급선로에 설치된 전압 변성기로부터의 전압검출신호를 수신한다.
다음, 제 23 단계(ST23)로 진행하여, 상기 검출 신호들에 따른 상태 데이터 값을 상기 전기 안전 기준값과 비교한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 상기 검출 신호들에 따른 상태 데이터 값(아날로그 검출 신호의 디지털 변환 데이터)을 상기 전기 안전 기준값과 비교한다. 비교결과, 상태 데이터 값(아날로그 검출 신호의 디지털 변환 데이터)이 상기 전기 안전 기준값을 초과하면, 다음 제 24 단계(ST24)로 진행한다.
제 24 단계(ST24)에서, 지능형 분전반(100)은 해당 회로차단기에 차단제어 신호(트립 제어신호)를 발출하거나 경보 신호를 발출한다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 전기 안전을 위해서 전기안전 감시 유닛(40)을 통해서 분기 회로차단기(2)에 차단제어 신호(트립 제어신호)를 발출하거나, 감시 제어용 컴퓨터(93) 및/또는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)상에 경보신호를 표시하도록 발출될 수 있다.
다음, 제 25 단계(ST25)로 진행하여, 해당 분기 회로차단기(2)가 차단(다시말해 트립)되거나 경보가 표시될 수 있다. 더욱 상세히 기술하면, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)로부터 전기안전 감시 유닛(40)을 통해 전송된 차단 제어 신호는 해당 분기 회로차단기(2)를 턴오프시킬 수 있다. 또한, 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 경보신호를 발출하여 감시 제어용 컴퓨터(93) 및/또는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(3)상에 표시함으로써 건물 관리자가 조치를 취하도록 유도할 수 있다.
제 23 단계(ST23)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)가 상기 검출 신호들에 따른 상태 데이터 값을 상기 전기 안전 기준값과 비교하여, 상기 검출 신 호들에 따른 상태 데이터 값이 상기 전기 안전 기준값에 미달하면, 다음 제 26 단계(ST26)로 진행한다.
제 26 단계(ST26)에서 지능형 분전반(100)의 스마트 미터(10)는 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는지 확인한다.
제 26 단계(ST26)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 있는 경우, 제 27 단계(ST27)으로 진행하여 스마트 미터(10)는 플래시 메모리(13) 및/또는 에스 램(14)에 저장된 각종의 계량 데이터 및 상태(감시) 데이터를 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로 전송한다.
제 26 단계(ST26)에서 상위 시스템 즉, 도 3에 있어서 감시 제어용 컴퓨터(93)로부터의 데이터 전송요구가 없는 경우, 스마트 미터(10)는 제 22 단계로 처리동작으로 복귀한다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 분전반의 구성을 보여주는 기능 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 지능형 분전반의 기능별 세부 구성과 상위 장치 및 통신 네트워크 구성을 보여주는 시스템 구성도이며,
도 3은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 스마트 미터의 구성과 하위 장치 및 상위 장치의 접속 구성을 보여주는 상세 기능 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 권한별 사용자 접근 제어 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 5는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전력 품질 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 6은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 총괄 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 7은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 화면중 총괄 표시하는 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 8은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 아크 발생 감시 화면의 일 예를 보여 주는 화면구성도이며,
도 9는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 온도 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 10은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 누설전류 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 11은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전기 안전 감시 기능중 과전압 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 12는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 수요제어기능에 따른 그래픽 사용자 인터페이스 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 13은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 회로차단기 감시 및 제어 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 14는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 설비 감시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 15는 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이 스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 자동 계량 검침 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 16은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 전력사용량 자동 계량 검침 화면으로서, 시경과 데이터/누적 데이터 및 데이터의 그래픽 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이며,
도 17은 본 발명에 따른 지능형 분전반에 있어서 표시 및 국부제어 인터페이스 패널 또는 감시제어용 컴퓨터의 이산화탄소 배출량의 시경과 데이터/누적 데이터 및 데이터의 그래픽 표시 화면의 일 예를 보여주는 화면구성도이고,
도 18은 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 수요전력 제어 동작(방법)을 보여주는 흐름도이며,
도 19는 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 건물의 설비감시 및 제어 기능의 동작(방법)을 보여주는 흐름도이고,
도 20은 본 발명에 따른 지능형 분전반 및/또는 본 발명에 따른 지능형 분전반을 이용한 건물 관리방법에 있어서, 전기안전 감시 기능의 동작(방법)을 보여주는 흐름도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
1: 주 회로차단기 2: 분기 회로차단기
3: 표시 및 국부제어 인터페이스 패널
10: 스마트 미터(smart meter) 11: 내장형 변류기
12: 내장형 전압 변성기 13: 플래시 메모리(flash memory)
14: 에스 램(Static Random Access Memory, SRAM으로 통상 약칭됨)
15: 직류전원공급장치(Switching Mode Power Supply, SMPS로 통상 약칭됨)
16: 제 1 중앙처리장치 17: 제 2 중앙처리장치
18: 표시부
19: 상위 통신 모듈 20: 사용자 인터페이스 확장 단자
21: 광통신 모듈 22: 이더넷 통신모듈
23: 전력품질 확장 모듈 30: 수요제어 및 회로차단기 제어 유닛
30a: 부하기기 및 회로차단기 제어신호와 회로차단기 상태신호
40: 전기안전 감시 유닛 40a: 전기 이상신호 및 온도 측정치 신호
50: 설비 감시 유닛 50a: 설비상태 신호
60: 자동 계량 검침 유닛 60a: 설비미터
70: 기능별 감시/제어 유닛 80: 감시제어 대상 및 신호
90: 상위 진입 시스템 91: 게이트웨이 또는 중계장치
92: 서버 93: 감시 제어용 컴퓨터
100: 지능형 분전반
100a-100c: 제 1 내지 제 3 지능형 분전반
B: 건물 CT1: 스마트 미터용 변류기
CT2: 전기안전 감시 유닛용 변류기
N1: 하위통신 매체 N2: 상위통신 매체
PL: 전력공급 선로 SL: 신호선

Claims (23)

  1. 지능형 분전반에 있어서,
    전원 인입측 주 전력공급 선로에 접속되어 전력공급을 공급 또는 차단하며, 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와 누전을 검출하기 위한 영상 변류기를 구비하는 주 회로차단기;
    상기 주 회로차단기에 전기적으로 접속되며, 다수의 분기 전력공급 선로에 접속되어 분기 전력공급 선로의 전력공급을 공급 또는 차단가능하고 온(on), 오프(off), 트립(trip)의 차단기 동작 상태정보 신호를 전송하는 보조 스위치기구와 누전을 검출하기 위한 영상 변류기를 갖는 다수의 분기 회로차단기;
    수요전력의 감시와 제어 기능, 건물내 전기안전의 감시 기능, 건물(B)내 설비의 감시 기능, 건물(B)내 설비미터의 감시 기능을 포함한 국부 감시 또는 제어 기능을 가진 다수의 기능별 감시/제어 유닛;
    상기 기능별 감시/제어 유닛에 통신 접속되어, 상기 기능별 감시/제어 유닛으로부터 데이터를 수신하여 처리하고, 상기 기능별 감시/제어 유닛을 총괄 제어하며,
    데이터 또는 처리 프로그램을 저장하는 메모리와,
    전력공급 선로에 흐르는 전류량을 검출하는 변류기와,
    전력공급 선로의 전압치를 검출하는 전압 변성기(Potential Transformer)와,
    상기 변류기(Current Transformer)가 제공하는 전류량과 상기 전압 변성기가 제공하는 전압치와 경과시간과 상기 메모리가 제공하는 처리 프로그램을 근거로 사용 전력량과 수요전력과 역률을 포함하는 계량치를 연산하고 수신한 데이터를 처리하는 중앙처리장치와,
    외부의 감시 제어부와의 통신을 위한 상위 통신부와,
    상기 기능별 감시/제어 유닛과 통신을 위한 하위 통신부를 가지는 스마트 미터(smart meter); 및
    상기 스마트 미터에 접속되고, 사용자에게 지능형 분전반 내 정보 검색과 표시 및 상기 기능별 감시/제어 유닛 제어를 위한 사용자 인터페이스 수단을 제공하는 표시 및 국부제어 인터페이스 패널(local control interface panel);을 포함하는 지능형 분전반.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    상기 다수의 분기 회로차단기에 접속되어, 상기 분기 회로차단기의 보조 스 위치기구로부터의 상기 차단기 동작 상태정보 신호를 수신하여 상기 스마트 미터에 제공할 수 있고, 상기 스마트 미터로부터의 트립 제어신호에 응답하여 상기 분기 회로차단기에 트립 동작하도록 제어신호를 출력할 수 있으며, 부하기기에 접속되어 상기 스마트 미터로부터의 부하 제어신호에 응답하여 해당 부하기기를 온(on) 또는 오프(off) 제어하는 제어신호를 출력할 수 있는 수요전력 및 회로차단기 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수요전력 및 회로차단기 제어 유닛은,
    상기 부하 제어신호를 전력선통신을 통해서 부하기기에 전송하기 위해서, 전력선통신 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    설정된 기준치와 전력공급용 선로에 설치된 온도감지수단으로부터의 온도 측정 데이터를 근거로 전력공급부 온도를 감시하고, 전력공급선로에 설치된 변류기로부터의 전류량 검출 신호를 근거로 아크 발생여부를 감시하며, 상기 분기 회로차단기의 영상변류기로부터의 영상분 전류신호를 근거로 누전발생을 감시하고, 상기 전력공급선로에 설치된 전압 변성기로부터의 전압검출신호를 근거로 과전압을 감시하는 전기안전 감시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    설정된 기준치와 전력공급용 선로에 설치된 온도감지수단으로부터의 온도 측정 데이터를 근거로 전력공급부 온도를 감시하고, 전력공급선로에 설치된 광센서로부터의 아크감지신호를 근거로 아크 발생여부를 감시하며, 상기 분기 회로차단기의 영상변류기로부터의 영상분 전류신호를 근거로 누전발생을 감시하고, 상기 전력공 급선로에 설치된 변류기로부터의 전류검출신호를 근거로 과전류를 감시하는 전기안전 감시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    건물 내 물탱크의 제 1 수위센서와 접속되어 제 1 수위센서로부터의 수위감지신호를 근거로 물탱크 내 수위를 감시하고, 건물 통합 공조용 수조내 제 2 수위센서와 접속되어 제 2 수위센서로부터의 수위감지신호를 근거로 건물 통합 공조용 수조내 수위를 감시하며, 건물내 엘리베이터의 제어장치에 접속되어 상기 엘리베이터의 제어장치가 제공하는 엘리베이터의 호기별 정상운행중 또는 정지를 나타내는 운행상태신호를 근거로 건물내 엘리베이터의 호기별 운행상태를 감시하고, 건물내 소화전의 경보기 동작 스위치에 전기적으로 접속되어 경보기 동작여부 상태 신호를 근거로 건물내 화재발생을 감시하는 것을 포함하여 건물내 설비의 상태를 감시하는 설비 감시 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 설비 감시 유닛은,
    상기 주 회로차단기 및 다수의 분기 회로차단기에 접속되어, 상기 주 회로차단기 및 분기 회로차단기의 보조 스위치기구로부터의 상기 차단기 동작 상태정보 신호의 수신에 따라 회로차단기에 대한 감시가 가능하도록 상기 표시 및 국부제어 인터페이스 패널에 상기 차단기 동작 상태정보를 표시하도록 출력하는 회로차단기 감시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제 1 수위센서와 상기 제 2 수위센서중 적어도 어느 하나는 수위에 따라 저항값이 변화하는 레벨 미터(level meter)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 경보기 동작 스위치는 경보벨 또는 경보 램프의 동작 스위치이고, 상기 경보기 동작여부 상태 신호는 경보벨의 동작 상태 신호 또는 경보 램프의 동작 상태 신호인 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계를 포함하는 설비미터와 통신 접속되어,
    상기 설비미터로부터의 계량 신호를 근거로 가스, 수도, 온수, 열량을 포함하는 계량 데이터를 발생시켜 상기 스마트 미터에 전송하는 자동 계량 검침 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  12. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제11항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스마트 미터의 하위 통신부와
    수요전력 및 회로차단기 제어 유닛, 전기안전 감시 유닛, 설비 감시 유닛, 자동 계량 검침 유닛을 포함하는 상기 기능별 감시/제어 유닛은,
    직렬통신, 전력선통신, 지그비(Zigbee)통신, 무선통신중 어느 한 통신방식으로 서로 통신 접속되는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 상위 통신부는,
    RS-485, RS-232, 전력선 통신, 무선 통신, 지그비(Zigbee)통신, 이더넷(Ethernet), 광 블루투스(optic bluetooth), 코드분할다중접속(Code Divison Mutiple Access), CAN(Controller Area Network) 통신중 어느 한 통신방식의 통신 변환 카드로 선택적으로 착탈가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 미터는,
    전력 품질 미터가 접속되어 구성되는 전력 품질 미터 확장 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 중앙처리장치는,
    전력공급 선로에 설치된 변류기 및 전압 변성기로부터의 검출 전류값 및 검출 전압값의 데이터 또는 외부 전력 품질 미터로부터의 전력 품질을 나타내는 전압, 전류, 위상, 역률, 3상 전압간 불평형, 전압 불안정, 전력, 3상 전압별 고조파 발생 상태, 3상 전류별 고조파 발생 상태의 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 데이터를 근거로, 전력 품질을 나타내는 데이터를 미리 설정된 기준값과 비교하여 전력 품질에 이상이 있을 때, 태양광 발전설비를 포함하는 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되는 분기 회로 차단기를 차단 위치로 동작하도록 제어하는 중앙처리장치인 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 자동 계량 검침 유닛은,
    태양광 발전설비를 포함하는 신재생 에너지설비의 발전 출력부에 전기적으로 접속되어 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량을 계량하는 전력량계에 접속되고,
    상기 스마트 미터는,
    상기 자동 계량 검침 유닛에 접속되어, 상기 신재생 에너지설비로부터 발전되는 전력량에 미리 결정된 제 1 요율을 곱하여 상용전력공급처로부터 수금할 금액을 계산하고, 사용전력량에 미리 결정된 제 2 요율을 곱하여 전력공급처에 납부할 금액을 계산하며, 상기 납부할 금액으로부터 상기 수금할 금액을 감산함으로써 전 력사용요금을 정산하는 연산처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 지능형 분전반.
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