KR101105637B1

KR101105637B1 - 스마트 그리드 분전반

Info

Publication number: KR101105637B1
Application number: KR1020110037968A
Authority: KR
Inventors: 김용학
Original assignee: 김용학
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2012-01-18

Abstract

본 발명은 개별부하 원격감시가 가능한 분전반에 관한 것으로서, 이는 전력공급자와 소비자간에 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 사용을 효율적으로 관리하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은 메인차단기 또는 분기어댑터에 연결되는 부스바와, 상기 부스바와 접속되어, 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 온도, 전원공급시간 및 과부하 경보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함하는 서브모듈과; 그룹단위의 상기 서브모듈 데이터를 수집하여 유무선으로 전송하기 위한 제어모듈과; 상기 제어모듈과 착탈가능하게 결합되어 그룹단위의 상기 서브모듈의 데이터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈과; 복수개의 상기 제어모듈로부터 전송된 데이터를 무선으로 수신하여 표시하기 위한 외부서버;로 구성된 스마트 그리드 분전반에 있어서, 상기 메인차단기와 서브모듈이 일체로 통합 구성되어, 하나의 접속모듈을 마련하고, 상기 접속모듈에는, 하나의 피씨비 기판을 내부 및 외부 영역으로 구분하여 내부 로고스키 코일 및 외부 로고스키 코일을 이중으로 형성하고, 상기 내부 로고스키 코일 및 외부 로고스키 코일의 양단부는 피씨비 기판의 비아홀에 금속 배선부를 적층 형성시켜 코일로 형상화하고, 측정 대상인 전력 매체가 통과하는 관통홀을 형성함으로써, 측정오차 면적을 최소화함과 동시에 출력전압을 증가시키도록 구성된 상기 코일을 이용한 전류센서가 내장되는 것을 특징으로 하여, 전력공급자 및 소비자는 전력사용 현황을 실시간으로 파악하여 전력 공급량을 탄력적으로 조절하거나 이에 맞게 요금이 비싼 시간대를 피하여 사용시간 및 사용량의 조절을 가능하게 한다.

Description

스마트 그리드 분전반{DISTRIBUTING BOARD OF SMART GRID TYPE}

본 발명은 스마트 그리드 분전반에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전력공급자와 소비자간에 양방향으로 전압, 전류, 전력, 역률, 전력량, 부스바온도, 사용시간, 과부하 경보 등의 실시간 정보를 교환하도록 하여 에너지 사용을 효율적으로 관리가능하도록 하는 스마트 그리드 분전반에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1 내지 도 4에 예시된 바와 같이, 종래에 따른 스마트 그리드 분전반은 기본적으로 분전반 내 메인차단기(30) 또는 분기어댑터(40)를 거쳐 전기 흐름에 대한 데이터를 확인하기 위한 서브모듈(100)과, 서브모듈(100)의 데이터를 수집하여 시각적으로 확인가능한 데이터로 변환한 다음으로 전송하는 제어모듈(200)과, 제어모듈(200)에 착탈가능하게 연결되어 서브모듈(100)의 데이터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈(300)과, 복수개의 제어모듈(200)의 데이터를 무선으로 수신하여 표시하기 위한 외부서버(140)로 구성된다.

도 4a는 종에 따른 스마트 그리드 분전반 중 메인차단기, 서브모듈 및 분기어댑터의 체결구조를 도시한 도면이다.

상기 서브모듈(100)은 케이싱부(10) 내 배치되는 복수개의 계기용 CT(Current Transformer)(20)에 형성된 통공에 끼움되는 전도부재(110)와, 전도부재(110)에 일측이 고정되고 타측이 메인차단기(30) 또는 분기어댑터(메인차단기(30) 및 분기차단기를 연결하기 위한 종래의 어댑터)(40)에 연결되는 부스바(120)와, 계기용 CT(20) 및 부스바(3상 4선식으로 R, S, T, N에 대응하여 배치됨)(120)와 접속되는 제1 커넥터(50)를 통해 케이싱부(10) 외측으로 착탈가능하게 설치되어 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 부스바온도, 전원공급시간, 과부하 경보 중 하나 이상을 표시하는 표시부(130)를 포함하게 됨으로써, 표시부(130)에 체적이 큰 계기용 CT(20)를 포함하지 않으면서 케이싱부(10)에서 계기용 CT(20)를 활용하여 부스바(120)를 고정시키는 구조를 통해 서브모듈(100)의 공간활용도를 향상시킴과 아울러 표시부(130) 및 제어모듈(200)에 계기용 CT(20)를 설치하지 않도록 할 수 있으나, 계기용 CT(20)를 착탈식으로 분할하여 분전반에 배치함에 따라 조립의 단순화를 도모할 수 없는 등의 단점을 내포하고 있었다.

여기서 상기 전도부재(110)와 부스바(120)의 체결구조에 대해 살펴보면, 전도부재(110)가 상호간에 나선결합되고 외측에 삽입홈(111a, 112a)이 형성된 제1 및 제2 전도부재(111, 112)로 이루어지도록 하여 그 삽입홈(111a, 112a)에 패널형상의 부스바(120)가 끼움되거나 끼움된 다음으로 용접 등의 방식으로 고정된 상태를 유지하거나, 계기용 CT(20)의 통공으로 끼움가능한 전도부재(110)의 양측에 나선홀(110a)을 형성하여 부스바(120)가 그 나선홀(110a)에 체결볼트(70)로 고정된 상태에서 메인차단기(30) 또는 분기어댑터(40)에 일반적인 체결볼트로 고정된다.

또한, 상기 분기어댑터(40)에 연결되는 부스바(120)는 도면에서와 같이 단차를 가지고 그 분기어댑터(40) 내측까지 연장된 상태에서 고정되거나, 분기어댑터(40)로부터 연장되는 접속부(41)를 통해 케이싱부(10)에서 고정될 수도 있다.

또, 상기 표시부(130)는 제1 커넥터(50)를 통해 케이싱부(10)와 착탈가능하게 설치될 수 있음에 따라 서브모듈(100)의 고정위치에 상관없이 육안으로 확인하기 용이한 상태로 배치가 가능한 한편, 계기용 CT(20) 및 부스바(120)를 통해 확인가능한 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 전원공급시간, 과부하 상태와, 표시부(130)에 내장된 TIC(Temperature Indicatior Controller)를 통한 온도 등에 대한 데이터를 디스플레이하는 기능을 수행하게 된다.

이와 같은, 기존의 종래 분전반 구조에 따르면, 정격전력보다 높은 과전류의 발생시 이를 자동적으로 차단하게 되어 있으나 정격전력 이하에서는 누전 상태를 확인할 수 없어 에너지 손실을 초래하게 되고 누전의 장시간 방치에 따른 화재 발생의 위험성이 있는 한편, 과전류가 흐를 때의 원인확인이나 전기 사용 추세의 예측이 가능하다는 장점은 존재한다.

다만, 이와 같은, 각종 건축물 전기 분전반에서는 메인 차단기, 분기 차단기 및 누전 차단기와 같은 각종 차단기를 통해 전원을 일체화시키고는 있으며, 또, 도 1 내지 도 4에 예시된, 종래의 분전반의 경우, 각종 센서 및 이와 연결되는 CPU를 포함하는 제어부를 통해 그 분전반 내부의 전기 흐름을 검출하여 외부에 유무선으로 디스플레이하도록 하고 있으나, 계기용 CT(Current Transformer)과 같은 센서를 내장하는, 분기어댑터(40)를 거쳐 전기 흐름에 대한 데이터를 확인하기 위한 서브모듈(100)과, 메인차단기(30)를 분리하여 2분할 구조로 결합함에 따라 이의 조립 및 레이아웃 상의 부피가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전력공급자와 소비자간에 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 전력 공급량을 탄력적으로 조절하거나 이에 맞게 요금이 비싼 시간대를 피하여 사용시간 및 사용량의 조절을 가능하게 하는 한편, 메인차단기와 분기어댑터에 설치되는 전원분배부의 공간활용도를 향상시킨 스마트 그리드 분전반을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 메인차단기 또는 분기어댑터에 연결되는 부스바와, 상기 부스바와 접속되어, 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 온도, 전원공급시간 및 과부하 경보 중 하나 이상을 표시하는 표시부를 포함하는 서브모듈과;

그룹단위의 상기 서브모듈 데이터를 수집하여 유무선으로 전송하기 위한 제어모듈과;

상기 제어모듈과 착탈가능하게 결합되어 그룹단위의 상기 서브모듈의 데이터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈과;

복수개의 상기 제어모듈로부터 전송된 데이터를 무선으로 수신하여 표시하기 위한 외부서버;로 구성된 스마트 그리드 분전반에 있어서,

상기 메인차단기와 서브모듈이 일체로 병렬 구성되어, 하나의 접속모듈을 마련하고,

상기 접속모듈에는, 하나의 피씨비 기판을 내부 및 외부 영역으로 구분하여 내부 로고스키 코일 및 외부 로고스키 코일을 이중으로 형성하고, 상기 내부 로고스키 코일 및 외부 로고스키 코일의 양단부는 피씨비 기판의 비아홀에 금속 배선부를 적층 형성시켜 코일로 형상화하고, 측정 대상인 전력 매체가 통과하는 관통홀을 형성함으로써, 측정오차 면적을 최소화함과 동시에 출력전압을 증가시키도록 구성된 상기 코일을 이용한 전류센서가 내장되는 것을 특징으로 한다.

한편으로 상기 제어모듈은 상기 접속모듈에 연결되는 전원공급라인으로부터 전원을 입력받는 전원입력부와; 상기 전원입력부에 인가된 교류전압을 정격전압으로 변환하여 상기 서브모듈에 공급하는 전원공급부와; 상기 전원입력부의 교류신호를 직류신호로 변환하는 A/D(Analog Digital) 컨버터와; 상기 A/D 컨버터의 직류신호를 상기 서브모듈 또는 디스플레이 모듈에서 확인가능한 데이터로 변환하는 마이크로프로세서와; 상기 마이크로프로세서와 서브모듈이 상호간에 통신하도록 상기 제1 커넥터에 연결되는 제1 통신포트와; 상기 마이크로프로세서와 디스플레이 모듈이 상호간에 통신하도록 상기 제2 커넥터에 연결되는 제2 통신포트와; 상기 마이크로프로세서와 외부서버가 상호간에 무선통신하도록 하는 통신부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반은 일체형 접속모듈에에 배치되는 전류센서에 부스바를 설치하여 전기 흐름 데이터의 확인이 가능한 서브모듈의 공간활용도를 증가시키는 한편, 복수개의 접속모듈 데이터를 제어모듈이 수집하여 전력공급자 및 소비자에게 실시간으로 확인가능하게 공급할 수 있어 전력의 안정적이고 효율적인 사용을 가능하게 한다.

기술된 기본적인 기능 이외에, 분전반의 통합관리에 의한 전력관리의 체계적 운영, 고조파 관리(원인별 대책 수립 및 조치 전후 에너지 절감량 계측 가능), 상 불평형 관리(분전반 각 feeder 별 일정기간 불평형을 관리), 디멘드 관리(Demend Trend에 의한 피크부하 관리), 역률관리(콘덴서 적정배치 유도), 조업관리(작업 시작시간 및 종료시간 등 전력 사용에 따른 관리), 대기전력 관리(사용하지 않는 부하에 대한 전력관리), 모터부하 효율관리 등을 가능하게 한다.

도 1은 종래에 따른 스마트 그리드 분전반의 결선구조를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래에 따른 스마트 그리드 분전반의 내외부 구조를 도시한 도면.
도 3은 종래에 따른 스마트 그리드 분전반 중 외부서버의 모니터링 원리를 도시한 도면.
도 4a 내지 도 4e는 종래에 따른 스마트 그리드 분전반 중 계기용 CT, 전도부재 및 부스바의 체결구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반의 내외부 구조를 도시한 도면.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반 중 로고스키 코일을 내장하는 서브모듈과 메인차단기가 일체로 결합된 접속모듈과, 전력 분배용 모선과 분기선의 전기적인 개별 접속을 수행하는 전기접속기(600)가 결합된 상태를 도시한 사시도 및 단면도.
도 7은 도 6에서의 서브모듈의 커버를 제외한 상태의 사시도.
도 8a 및 도 8b는 도 7에서 접속모듈의 케이싱을 제외한 상태에서의 동력차단수단을 나타낸 사시도와, 계측용 제1 통전 라인이 결합된 상태를 나타낸 사시도.
도 9는 도 8의 선 D-D에 따른 종단면 구조도.
도 10은 본 발명에 따른 동력차단수단의 솔레노이드의 전원공급의 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 로고스키 코일을 이용한 전류센서를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반 중 제어모듈의 구조를 도시한 도면.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반을 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 스마트 그리드 분전반을 설명하기에 앞서, 도 1 내지 도 4e에 도시된 종래에 따른 스마트 그리드 분전반와 동일한 구성과 기능을 갖는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반은, 메인차단기(30) 또는 분기어댑터(40)에 연결되는 부스바(120)와, 상기 부스바(120)와 접속되어, 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 온도, 전원공급시간 및 과부하 경보 중 하나 이상을 표시하는 표시부(130)를 포함하는 서브모듈(100)과; 그룹단위의 상기 서브모듈(100) 데이터를 수집하여 유무선으로 전송하기 위한 제어모듈(200)과; 상기 제어모듈(200)과 착탈가능하게 결합되어 그룹단위의 상기 서브모듈(100)의 데이터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈(300)과; 복수개의 상기 제어모듈(200)로부터 전송된 데이터를 무선으로 수신하여 표시하기 위한 외부서버(140);로 구성되어 있다.

또, 상기 메인차단기(30)와 서브모듈(100)이 일체로 통합 구성되어, 하나의 접속모듈(400)을 마련하는 구성으로 되어 있다.

상기 접속모듈(400)에는, 하나의 피씨비 기판을 내부 및 외부 영역으로 구분하여 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)을 이중으로 형성하고, 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)의 양단부는 피씨비 기판의 비아홀에 금속 배선부를 적층 형성시켜 코일로 형상화하고, 측정 대상인 전력 매체가 통과하는 관통홀(411)을 형성함으로써, 측정오차 면적을 최소화함과 동시에 출력전압을 증가시키도록 구성된 상기 코일을 이용한 전류센서(410)가 내장되어 있다.

또, 상기 전류센서(410)는 상기 접속모듈(400)에 2중으로 설정거리 이격되어 배치되어 있다.

또한, 상기 전류센서(410)는, 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 피씨비 기판(10) 및 제2 피씨비 기판(20)으로 구성되고, 상기 제1 피씨비 기판(10)은 중앙에 측정 대상인 전력 매체가 통과하도록 관통홀(15)이 형성되고, 이 관통홀(15)의 둘레를 따라 내부 영역(11) 및 외부 영역(13)으로 구분되며, 이 내부 영역(11) 및 외부 영역(13)에는 각각 내부 로고스키 코일(12) 및 외부 로고스키 코일(14)이 전기적으로 연결되도록 권선되고, 상기 제2 피씨비 기판(20)은 중앙에 측정 대상인 전력 매체가 통과하도록 관통홀(25)이 형성되고, 이 관통홀(25)의 둘레를 따라 내부 영역(21) 및 외부 영역(23)으로 구분되며, 이 내부 영역(21) 및 외부 영역(23)에는 각각 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)이 상기 제1 피씨비 기판(10)의 내부 로고스키 코일(12) 및 외부 로고스키 코일(14)과 전기적으로 연결됨과 동시에 그 권선 방향은 반대가 되도록 권선되고, 상기 내부 로고스키 코일(12,22) 및 외부 로고스키 코일(14,24)로부터 유도되는 출력전압을 적분 및 증폭하여 최종 전류값을 계산하는 것으로 구성된다.

또한, 상기 제2 피씨비 기판(20)은 중앙에 측정 대상인 전력 매체가 통과하도록 관통홀(25)이 형성되고, 이 관통홀(25)의 둘레를 따라 내부 영역(21) 및 외부 영역(23)으로 구분되며, 이 내부 영역(21) 및 외부 영역(23)에는 각각 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)이 상기 제1 피씨비 기판(10)의 내부 로고스키 코일(12) 및 외부 로고스키 코일(14)과 연결 라인(31)을 매개로 전기적으로 직렬 연결됨과 동시에 그 권선 방향은 반대가 되도록 권선된다.

또한, 상기한 접속모듈(400) 내에는 동작 상태에 따라 온/오프되는 동력차단수단(500)이 내장되어 있다.

또, 상기 동력차단수단(500)은 일측 단부가 상기 접속모듈의 디스플레이(421) 상에 돌출되고 타측 단부에 부채꼴형상의 피니언기어부(511)가 형성되며, 상기 피니언기어부(511)에 기어 맞물림되는 랙기어부(520)를 진퇴이동 가능하게 상기 케이싱(401)에 제1 힌지핀(H1)을 중심으로 회전하는 변환레버(510)와, 상기 변환레버(510)의 회동에 연동하여 진퇴이동하는 랙기어부(520)의 일측 단부에 연결부재(521)를 매개로 연결된 플런저(531)를 갖는 솔레노이드(530)와, 상기 솔레노이드(530)의 플런저에 회전 가능하게 연결된 다리부(552)를 가지며, 상기 케이싱(401)에 제2 힌지핀(H2)을 중심으로 회전하면서, 하방 배치된 고정접점부재(560)에 접촉 및 접촉해제되는 가동접점부재(550)를 포함하여 이루어진다.

또, 상기 가동접점부재(550)의 가동접점부(551)는 스프링(S)을 매개로 탄력적으로 가동되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 솔레노이드(530)는, 도 6b에 단면상으로 별도 예시된 바와 같이, 상기 케이싱(401)의 하부에 안착 고정된 하우징(530a)과, 상기 하우징(530a)의 내측에 배치된 보빈코일(533)과, 상기 보빈코일(533)의 내부에 축방향으로 설치되어, 후술하는 전원 공급 방향에 따른 상기 보빈코일(533)의 자기력 발생 방향에 따라 자화되어 진퇴이동하는 플런저(531)와, 상기 하우징(530a)의 일측에 고정되는 커버(530b)의 내측에 고정된 영구자석(537)과, 상기 영구자석(537)과 플런저(531)의 사이에 탄지된 복원 스프링(535)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 솔레노이드(530)의 커버(530b)에 고정된 영구자석(537)은 상기 보빈코일(533)의 자기장에 의해 이동 가능한, 상기 플런저(531)를 흡인하여, 상기 고정접점부재(560)에 대한 가동접점부재(550)의 접촉 작동을 유지 및 래치시키는 작용을 수행한다.

이때, 상기 영구자석(537)의 자속밀도는, 전자접촉기에 공급되던 전원이 갑자기 차단되면, 상기 보빈코일(533)에 흐르던 전류도 차단되어 코일주위에 발생되었던 자기력이 소멸되므로 압축되어 있던 복원스프링(535)의 압축력에 의해 상기 플런저(531)가 상방향으로 복원이동되는 것을 억제하는 정도의 크기로 설정된다.

여기에서, 상기 접속모듈(400) 내의 제어회로의 역기전력 제공에 따른 복원력이 발생하면, 상기 영구자석(537)의 흡인력을 이기고 상기 플런저(531)가 전진 방향(가동접접부재와 고정접점부재의 접촉 해제 방향)으로 이동되도록 하여, 상기 접점의 접촉 상태를 해지하도록 구성되어 있음은 물론이다.

상기와 같이 영구자석(537)을 구성한 이유는 전원이 끊어졌을 때 상기 플런저(531)의 흡인력이 발생되므로 이를 효율적으로 이용하기위한 것이다.

이와 같은 솔레노이드의 래치 기능으로 인해, 별도의 전원 투입없이도, 접속모듈(400)에 내포되어 보조접점역할을 할뿐만 아니라 가동접점부재(550)의 다리부(552)를 견고하게 래치할 수 있게 되는 장점이 있다.

다시 말해서, 상기한 영구자석형 래치 작동을 수행하도록 구성됨에 따라 전원이 갑자기 끊어졌을 때는 물론이고, 통상 시에도, 별도의 전원없이 접점을 그대로 유지시킬 수 있도록 함으로써, 과전류 및 접속불량을 방지하도록 구성되게 되는 것이다.

전원공급방법으로는 MCU의 신호에 따라 포토커플러(PHOTO COUPLER)와 트라이액(TRIAC) 조합의 위상제어회로(16)에 의해 공급하는 것과, 릴레이 구동회로(17)를 이용하여 각 접점을 통해 2개의 전원을 com단자로 하여금 교대로 공급하는 방법이다.

본 전원공급방법은 솔레노이드 밸브의 특성상, 초기전원 공급에 의해 솔레노이드의 플런저가 후퇴 이동되었을 때 초기전원보다 전류를 일부 약하게 하여도 밸브가 닫히지 않는 원리를 이용한 것이며, 이는 전자석에 철이 일단 붙으면 전류를 일정량 줄여도 떨어지지 않는 현상과 맥락을 같이한다.

도 10 (가)는 위상제어에 의한 전원공급의 구성도이다.

회로구성은 포토커플러와 트라이액 조합의 위상제어회로(16)로써 트라이액의 T1,T2단자를 도 10과 같이 결선하고, 이어서 교류 전압을 가했을 때 트라이액의 게이트(GATE)에 전류를 흘려서 턴온(turn-on)하는 위상을 교류 전압을 관계하여 벗어 나게 하면 부하 양단 전압의 크기가 제어되는 원리를 이용한 것으로, 초기에는 최대 정격전압, 솔레노이드의 플런저가 후퇴 이동한 후엔 정격이하의 유지전압으로 변경시키며, 정류장치(115)를 컨트롤러(18)에 내장할 경우 전파제어의 트라이액 대신 반파제어 개념의 SCR(silicon controlled rectifier)로 대치하면 정류다이오드는 필요 없어진다.

도 10 (나)는 릴레이(RELAY)에 의한 전원공급의 구성도이다.

릴레이1 a접점은 정류다이오드에, com은 릴레이2 com에, 릴레이2 a접점엔 코일의 최대 정격전압, b접점엔 정격이 하의 유지전압을 인가한다.

MCU에서 밸브의 열림 신호가 발생되면 릴레이1과 릴레이2를 동시에 동작하여 릴레이2 a접점의 최대 정격전압이 com과 릴레이1 com, a접점을 통해 정류다이오드에 공급된다.

이후 MCU프로그램에 따라 릴레이2만을 OFF시키게 되면 b접점을 통해 정격전압 이하의 유지전압으로 상기 플런저의 후퇴 상태를 유지(접점전환 시 전원공급이 빠르므로 밸브가 중간에 전진 이동하여, 가동접점부재(550)와 고정접점부재(560)이 개방되는 현상은 발생치 않음)하게 되고, 릴레이1를 OFF 시키면 전원공급이 끊기어 릴레이2의 동작 상태와 관계없이 밸브는 닫히게 된다.

초기에 최대 정격전압(수명에 영향이 없는 정도의 높은 전압)을 공급하는 것은 강력한 전자력을 형성하여 상기 플런저의 후퇴 이동을 원활히 하기위한 것으로, 공급시간은 솔레노이드(530)의 여유동작시간 범위로 한정된다.

아울러 정류장치(115)를 컨트롤러(18)에 내장할 경우 위상제어방식으로 상기 솔레노이드(530) 1개당 정류장치(115)를 결선한다.

참고로 릴레이1은 상기 솔레노이드(530)와 같은 수량이 필요하나, 릴레이2는 릴레이1의 동작순서에 따라 com을 통해 2개의 전원을 교대로 공급하면 되므로 1개로써 충분한 동작이 가능함은 물론이다.

도 12는 본 발명에 따른 스마트 그리드 분전반 중 제어모듈의 구조를 도시한 도면이다.

상기 제어모듈(200)은 1개 분전반에 설치된 복수개의 서브모듈(100) 데이터를 유무선으로 전송하기 위한 것으로, 이를 위해 상기 접속모듈(400)의 동력차단수단(500)에 연결되는 전원공급라인으로부터 전원을 입력받는 전원입력부(210)와, 전원입력부(210)에 인가된 교류전압을 정격전압으로 변환하여 서브모듈(100)에 공급하는 SMPS(Switched-Mode Power Supply) 타입의 전원공급부(220)와, 전원입력부(210)의 교류신호를 직류신호로 변환하는 A/D(Analog Digital) 컨버터(230)와, A/D 컨버터(230)의 직류신호를 서브모듈(100) 또는 디스플레이 모듈(300)에서 확인가능한 데이터로 변환하는 마이크로프로세서(240)와, 마이크로프로세서(240)와 서브모듈(100)이 상호간에 통신하도록 제1 커넥터(미도시)에 연결되는 제1 통신포트(250)와, 마이크로프로세서(240)와 디스플레이 모듈(300)이 상호간에 통신하도록 제2 커넥터(미도시)에 연결되는 제2 통신포트(260)와, 마이크로프로세서(240)와 외부서버(140)가 상호간에 무선통신하도록 하는 통신부(270)로 구성된다.

상기 디스플레이 모듈(300)은 단위 분전반, 즉 1개 분전반의 부스바(120)에 연결된 개별부하 감시, 서브모듈(100)의 데이터 표시 등의 기능을 수행하게 되며, 일반적인 커넥터를 통해 제어모듈(200)과 착탈가능하게 결합될 수 있어 분전반 내측과 도어를 분리하는 경우에도 불필요하게 다시 제어모듈(200) 및 디스플레이 모듈(300)을 결선할 필요가 없게 된다.

상기 외부서버(140)는 복수개의 분전반, 즉 복수개의 제어모듈(200)로부터 전송된 데이터를 종래의 다양한 무선통신 방식에 따라 수신하여 표시하기 위한 것으로서, 이를 통해 대형 건축물 내 분전반의 통합적인 모니터링을 가능하게 한다.

더욱이, 본원 발명에 따른 솔레노이드의 영구자석형 래치 작동을 수행하도록 구성됨에 따라 전원이 갑자기 끊어졌을 때는 물론이고, 통상 시에도, 별도의 전원없이 접점을 그대로 유지시킬 수 있도록 함으로써, 과전류 및 접속불량을 방지하여 기기의 신뢰성을 향상시킴은 물론, 소비전력 등 에너지를 절감할 수 있는 등의 스마트 그리드 기능을 수행할 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 전력공급자와 소비자간에 양방향으로 실시간 정보를 교환함으로써 에너지 사용을 효율적으로 관리함으로써, 전력공급자 및 소비자는 전력사용 현황을 실시간으로 파악하여 전력 공급량을 탄력적으로 조절하거나 이에 맞게 요금이 비싼 시간대를 피하여 사용시간 및 사용량의 조절을 가능하게 한다.

Claims

메인차단기(30) 또는 분기어댑터(40)에 연결되는 부스바(120)와, 상기 부스바(120)와 접속되어, 전압, 전류, 전력, 전력량, 역률, 온도, 전원공급시간 및 과부하 경보 중 하나 이상을 표시하는 표시부(130)를 포함하는 서브모듈(100)과;
그룹단위의 상기 서브모듈(100) 데이터를 수집하여 유무선으로 전송하기 위한 제어모듈(200)과;
상기 제어모듈(200)과 착탈가능하게 결합되어 그룹단위의 상기 서브모듈(100)의 데이터를 표시하기 위한 디스플레이 모듈(300)과;
복수개의 상기 제어모듈(200)로부터 전송된 데이터를 무선으로 수신하여 표시하기 위한 외부서버(140)로 구성된 스마트 그리드 분전반에 있어서,
상기 메인차단기(30)와 서브모듈(100)이 일체로 병렬 구성되어, 하나의 접속모듈(400)을 마련하고,
상기 접속모듈(400)에는, 하나의 피씨비 기판을 내부 및 외부 영역으로 구분하여 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)을 이중으로 형성하고, 내부 로고스키 코일(22) 및 외부 로고스키 코일(24)의 양단부는 피씨비 기판의 비아홀에 금속 배선부를 적층 형성시켜 코일로 형상화하고, 측정 대상인 전력 매체가 통과하는 관통홀(411)을 형성함으로써, 측정오차 면적을 최소화함과 동시에 출력전압을 증가시키도록 구성된 상기 코일을 이용한 전류센서(410)가 내장되고,
상기 접속모듈(400) 내에는 동작 상태에 따라 온/오프되는 동력차단수단(500)이 내장되고,
이 동력차단수단(500)은 일측 단부가 상기 접속모듈의 디스플레이(421) 상에 돌출되고 타측 단부에 부채꼴형상의 피니언기어부(511)가 형성되며, 상기 피니언기어부(511)에 기어 맞물림되는 랙기어부(520)를 진퇴이동 가능하게 외관을 이루는 케이싱(401)에 제1 힌지핀(H1)을 중심으로 회전하는 변환레버(510)와,
상기 변환레버(510)의 회동에 연동하여 진퇴이동하는 랙기어부(520)의 일측 단부에 연결부재(521)를 매개로 연결된 플런저(531)를 갖는 솔레노이드(530)와,
상기 솔레노이드(530)의 상부에서, 상기 솔레노이드(530)의 플런저에 회전 가능하게 연결된 다리부(541)를 가지며, 상기 케이싱(401)에 제2 힌지핀(H2)을 중심으로 회전하면서, 하방 배치된 고정접점부재(560)에 접촉 및 접촉해제되는 가동접점부재(550)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 분전반.
청구항 1에 있어서,
상기 전류센서(410)는 상기 접속모듈(400)에 2중으로 설정거리 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 분전반.
삭제
청구항 2에 있어서,
상기 가동접점부재(550)의 가동접점부(551)는 스프링(S)을 매개로 탄력적으로 가동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 분전반.
청구항 1에 있어서,
상기 제어모듈(200)은,
상기 접속모듈(400)의 동력차단수단(500)의 솔레노이드(530)에 연결되는 전원공급라인으로부터 전원을 입력받는 전원입력부(210)와;
상기 전원입력부(210)에 인가된 교류전압을 정격전압으로 변환하여 상기 서브모듈(100)에 공급하는 전원공급부(220)와;
상기 전원입력부(210)의 교류신호를 직류신호로 변환하는 A/D(Analog Digital) 컨버터(230)와;
상기 A/D 컨버터(230)의 직류신호를 상기 서브모듈(100) 또는 디스플레이 모듈(300)에서 확인가능한 데이터로 변환하는 마이크로프로세서(240)와;
상기 마이크로프로세서(240)와 서브모듈(100)이 상호간에 통신하도록 제1 커넥터에 연결되는 제1 통신포트(250)와;
상기 마이크로프로세서(240)와 디스플레이 모듈(300)이 상호간에 통신하도록 제2 커넥터에 연결되는 제2 통신포트(260)와;
상기 마이크로프로세서(240)와 외부서버(140)가 상호간에 무선통신하도록 하는 통신부(270);로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드 분전반.