KR101149315B1

KR101149315B1 - 변전소용 통합 전원 공급 장치

Info

Publication number: KR101149315B1
Application number: KR1020100071624A
Authority: KR
Inventors: 이진수
Original assignee: 이진수
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-05-24
Also published as: KR20120010668A

Abstract

본 발명에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치는 계통전원으로부터 공급받은 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리를 충전시키는 충전부; 상기 충전부의 출력전압을 통해 충전되며 복수의 셀을 갖는 배터리; 상기 충전부의 출력전압 또는 상기 배터리의 충전전압을 입력전압으로 하여 변전소 제어용 전원을 공급하는 부하전압 보상용 드롭퍼; 상기 충전부의 출력전압 또는 상기 배터리의 충전전압을 입력전압으로 하여 변전소 통신용 전원을 공급하는 DC-DC 컨버터부; 계통전원이 공급되지 않는 정전시에 직류의 상기 배터리의 충전전압을 공급받아 교류전압으로 변환하여 변전소 상용 교류전원을 공급하는 인버터; 상기 충전부, 배터리, 부하전압 보상용 드롭퍼, DC-DC 컨버터부 및 인버터 각각의 상황을 체크하여 통합 제어하는 통합 제어부(MCU); 를 포함할 수 있다.

Description

변전소용 통합 전원 공급 장치{Integrated power supply for substation}

본 발명은 변전소용 통합 전원 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변전소 내의 모든 보조전원 설비들을 하나로 통합하는 변전소용 통합 전원 공급 장치에 관한 것이다.

변전소는 발전소에서 생산한 고압전력을 송전선로나 배전선로를 통하여 수용가에 보내기 위한 전압을 변환하는 시설을 말한다.

변전소는 크게 발전전압을 송전전압으로 높이는 승압변전소와 송전전압을 낮추는 강압변전소가 있다. 강압변전소는 다시 그 기능에 따라 송전전압을 더 낮은 송전전압으로 낮추는 1차 변전소와 송전전압을 배전전압으로 바꾸는 2차 변전소로 나눌 수 있다.

또한 변전소를 건설하는 형태에 따라 건물 내부에 기기를 설치하는 옥내변전소와 옥외에 기기를 설치하는 옥외변전소로 나누며, 대도시에서는 옥내변전소가 많이 건설된다.

최근에는 근무자가 없는 무인화 방식으로 운영되는 변전소가 건설되고 있다.

한편, 변전소 운용을 위해서는 변전소 내 제어용 설비를 위한 제어전원, 통신 설비를 위한 통신용 전원, 변전소 내의 컴퓨터, 가전기기 등의 구동을 위한 상용 교류 전원 등의 보조전원 설비가 필요하다.

현재 이러한 변전소 내의 보조전원에 대한 안정적인 전원공급은 확보되었으나 전원공급설비들이 공급 설비별로 다르게 구분되어 있어 유지보수 및 공사에 많은 공간, 시간 및 비용이 소모되는 문제점이 있다.

본 발명은 변전소 내의 설비에 필요한 전원들을 안정적으로 공급하고 유지보수 및 공사에 공간, 시간 및 비용의 소모를 줄일 수 있도록 변전소 내의 설비에 필요한 전원들을 하나의 시스템으로 통합한 변전소용 통합 전원 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 충전부는 제 1 계통전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 직류전압을 출력하는 제 1 충전기; 제 2 계통전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 직류전압을 출력하는 제 2 충전기; 를 포함하며, 상기 제 1 충전기의 출력단과 상기 제 2 충전기의 출력단이 서로 연결되어 상기 배터리에 전압을 공급할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터부는 제 1 DC-DC 컨버터와 제 2 DC-DC 컨버터를 포함하며, 상기 제 1 DC-DC 컨버터와 제 2 DC-DC 컨버터는 서로 병렬 연결될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1 충전기와 제 2 충전기 각각은 계통전원으로부터 공급되는 교류전압을 정류하는 제 1 다이오드; 정류된 직류전압을 평활시키는 제 1 초크코일; 평활된 직류전압을 미리 정해진 직류전압으로 변환시키는 DC-DC 컨버터; 변환된 직류전압을 평활시키는 제 2 초크코일; 을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 DC-DC 컨버터는 입력전압을 스위칭시키는 스위칭단; 스위칭된 전압을 미리 정해진 전압으로 변환시키는 고주파 트랜스; 변환된 교류전압을 정류시키는 제 2 다이오드; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 스위칭단은 복수의 IGBT(insulated gate bipolar transistor)를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 부하전압 보상용 드롭퍼는 복수의 스위칭 소자와 복수의 다이오드를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 통합 제어부(MCU)는 상기 충전부의 교류 입력전압과 입력전류를 측정하는 충전기 센싱부; 상기 배터리의 전체전압과 각 셀별 전압을 측정하는 배터리 센싱부; 상기 부하전압 보상용 드롭퍼의 출력전압과 출력전류를 측정하는 드롭퍼 센싱부; 상기 변전소 제어용 전원에 연결되어 변전소 제어용 전원의 접지여부를 체크하는 접지 감지부; 상기 DC-DC 컨버터부의 입력전압, 출력전압 및 출력전류를 측정하는 DC-DC 컨버터 센싱부; 상기 인버터의 입출력 전압 및 입출력 전류를 측정하는 인버터 센싱부; 상기 충전기 센싱부, 배터리 센싱부, 드롭퍼 센싱부, 접지 감지부, DC-DC 컨버터 센싱부 및 인버터 센싱부에서 측정 및 체크된 데이터에 따라 각 부를 제어하는 주 제어부; 를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 주 제어부는 CAN(controller area network) 통신으로 연결된 상기 충전기 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 충전부에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 충전기 제어부; CAN 통신으로 연결된 상기 배터리 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 배터리에 셀별 전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 배터리 제어부; CAN 통신으로 연결된 상기 드롭퍼 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 부하전압 보상용 드롭퍼에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부; CAN 통신으로 연결된 상기 접지 감지부를 제어하는 접지 제어부; CAN 통신으로 연결된 상기 DC-DC 컨버터 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 DC-DC 컨버터부에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 DC-DC 컨버터 제어부; 상기 인버터 센싱부와 CAN 통신으로 연결되며, 계통전원이 공급되지 않는 비상시에 상기 인버터를 변전소 상용 교류전원에 연결하여 부하에 교류전원을 공급하게 하고 상기 인버터 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 인버터에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 인버터 제어부; 상기 충전기 제어부, 배터리 제어부, 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부, 접지 제어부, DC-DC 컨버터 제어부 및 인버터 제어부 각각의 동작을 제어하는 마이컴; 을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 통합 제어부(MCU)는 상기 통합 제어부(MCU)의 모든 데이터를 외부에 전송할 수 있는 통신부; 상기 통합 제어부(MCU)의 모든 데이터를 표시할 수 있는 디스플레이부; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 하나의 시스템으로 변전소 내에서 필요한 모든 전원을 공급함으로써 각 전원 설비들을 보다 체계적으로 관리하여 관리비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 하나의 통합 시스템으로 변전소 내에 필요한 모든 전원들 중 오작동되는 부분을 용이하게 파악할 수 있어 유지보수를 위한 시간 및 비용을 절감하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 세부 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하전압 보상용 드롭퍼의 세부 구성을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 제어부(MCU)의 세부 구성을 나타내는 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치를 나타내는 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치는 충전부(1), 배터리(2), 부하전압 보상용 드롭퍼(3), DC-DC 컨버터부(4), 인버터(5) 및 통합 제어부(MCU)(6)를 포함할 수 있다.

충전부(1)는 계통전원으로부터 공급받은 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리(2)를 충전시킬 수 있다.

충전부(1)는 제 1 충전기(11)와 제 2 충전기(12)를 포함할 수 있다.

제 1 충전기(11)는 제 1 계통전원과 연결되어 제 1 계통전원에서 공급되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리(2)를 충전할 수 있는 직류전압을 출력할 수 있다.

제 2 충전기(12)는 제 2 계통전원과 연결되어 제 2 계통전원에서 공급되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리(2)를 충전할 수 있는 직류전압을 출력할 수 있다.

여기서, 제 1 충전기(11)의 출력단과 제 2 충전기(12)의 출력단이 서로 연결되어 배터리(2)에 전압을 공급할 수 있다.

즉, 두 대의 충전기의 출력단을 서로 연결함으로써 충전기의 용량을 2배로 하여 고장 등으로 인해 충전기 하나가 동작하지 않더라도 배터리(2) 또는 부하에 안정적인 전원을 공급할 수 있도록 하기 위함이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기의 세부 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(11, 12)는 제 1 다이오드(D1), 제 1 초크코일(CH1), DC-DC 컨버터 및 제 2 초크코일(CH2)을 포함할 수 있다.

제 1 다이오드(D1)는 계통전원에 연결되어 계통전원으로부터 공급되는 교류전압을 정류할 수 있다.

제 1 초크코일(CH1)은 제 1 다이오드(D1)에 연결되어 제 1 다이오드(D1)에 의해 정류된 전압을 평활시킬 수 있다.

DC-DC 컨버터는 제 1 초크코일(CH1)에 연결되어 평활된 전압을 미리 정해진 크기의 직류전압으로 변환시킬 수 있다.

여기서, DC-DC 컨버터는 스위칭단, 고주파 트랜스(T) 및 제 2 다이오드(D2)를 포함할 수있다.

스위칭단은 입력전압을 스위칭시킬 수 있도록 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 바람직하게는 복수의 트랜지스터는 고주파 변환 방식의 IGBT(insulated gate bipolar transistor)일 수 있다.

고주파 트랜스(T)는 스위칭단에 연결되어 스위칭된 전압을 미리 정해진 크기의 구형파 교류전압으로 변환시킬 수 있다.

제 2 다이오드(D2)는 고주파 트랜스(T)에 연결되어 변환된 교류전압을 직류전압으로 정류시킬 수 있다.

제 2 초크코일(CH2)은 DC-DC 컨버터의 제 2 다이오드(D2)에 연결되어 정류된 전압을 평활시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전기(11, 12)는 계통전원으로부터 교류전압을 인가받아 이 교류전압을 제 1 다이오드(D1)를 통해 정류시키고, 정류된 전압을 제 1 초크코일(CH1)을 통해 평활시키며, 평활된 직류전압을 DC-DC 컨버터를 통해 원하는 크기의 직류전압으로 변환하고, 변환된 이 직류전압은 제 2 초크코일(CH2)을 통과하면서 평활될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전부(1)는 제 1 충전기(11)와 제 2 충전기(12)의 출력단을 서로 연결함으로써 충전용량을 2배로 하여 평상시에는 충분한 용량 확보하고, 어느 하나의 충전기가 고장 등으로 동작하지 않거나 오작동하는 경우에는 나머지 하나의 충전기를 통해 배터리(2) 또는 부하에 안정적인 전원을 공급할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 충전부(1)는 제 2 충전기(12)의 출력단을 제 1 충전기(11)의 출력단에 스위칭 수단을 통해 연결함으로써 평상시에는 스위칭 수단을 오프(off) 시켜 제 1 충전기(11)에서 배터리(2) 또는 부하에 전원을 공급하게 하고, 제 1 충전기(11)가 고장 등으로 동작하지 않는 경우 즉각적으로 스위칭 수단을 온(on) 시켜 제 2 충전기(12)에서 배터리(2) 또는 부하에 전원을 공급하게 할 수 있다.

배터리(2)는 충전부(1)에 연결되어 충전부(1)의 출력전압을 통해 충전될 수 있으며, 복수의 셀을 포함할 수 있다.

부하전압 보상용 드롭퍼(dropper)(3)는 충전부(1)와 배터리(2) 사이에 연결되어 충전부(1) 또는 배터리(2)로부터 입력전압을 공급받아 변전소 제어용 전원을 공급할 수 있다.

변전소 제어용 전원은 변전소 내의 각종 장비들을 제어하기 위한 설비를 구동하는 전원으로서, 바람직하게는 DC 125 (V) 일 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부하전압 보상용 드롭퍼의 세부 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부하전압 보상용 드롭퍼(3)는 복수의 스위칭 소자와 복수의 다이오드를 포함할 수 있다.

여기서, 스위칭 소자는 마그네트 스위치일 수 있으며, 복수의 다이오드가 스위칭 소자에 의해 선택적으로 온되는 상태에 의해 DC 125 V의 정격전압으로 부하에 안정적인 전압을 공급할 수 있다.

DC-DC 컨버터부(4)는 충전부(1)와 배터리(2) 사이에 연결되어 충전부(1) 또는 배터리(2)로부터 입력전압을 공급받아 이를 미리 정해진 값의 직류전압으로 변환하여 변전소 통신용 전원을 공급할 수 있다.

변전소 통신용 전원은 변전소 내 통신을 수행하는데 필요한 전원으로서, 바람직하게는 DC 48 V 일 수 있다.

DC-DC 컨버터부(4)는 제 1 DC-DC 컨버터(41)와 제 2 DC-DC 컨버터(42)를 포함할 수 있으며, 제 1 DC-DC 컨버터(41)와 제 2 DC-DC 컨버터(42)는 서로 병렬 연결될 수 있다.

즉, 제 1 DC-DC 컨버터(41)와 제 2 DC-DC 컨버터(42)를 서로 병렬 연결함으로써 어느 하나의 DC-DC 컨버터가 고장 등으로 작동하지 않는 경우에도 나머지 DC-DC 컨버터가 정상적으로 동작하여 변전소내의 통신용 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.

인버터(5)는 충전부(1)와 배터리(2) 사이에 연결되어 계통전원이 공급되지 않는 정전시에 배터리(2)로부터 직류인 입력전압을 공급받아 교류전압으로 변환하여 변전소 상용 교류전원을 공급할 수 있다.

변전소 상용 교류전원은 변전소 내의 컴퓨터, 모니터 등과 각종 통신관련 제품을 구동하기 위한 구동전원으로서, 바람직하게는 AC 220 V 일 수 있다.

또한, 변전소 상용 교류전원은 평상시에는 제 3 계통전원으로부터 직접 공급받을 수 있으며, 정전 등으로 인하여 제 3 계통전원이 공급되지 않는 비상시에는 인버터(5)와 변전소 상용 교류전원 사이에 연결된 스위칭 수단(S1)이 온 상태가 되어 인버터(5)가 배터리(2)로부터 공급받은 직류전압을 교류전압으로 변환하여 변전소 상용 교류전원을 공급할 수 있다.

한편, 앞서 살펴본 부하전압 보상용 드롭퍼(3), DC-DC 컨버터부(4) 및 인버터(5)는 충전부(1)와 배터리(2) 사이에 서로 병렬 연결되어 충전부(1) 또는 배터리(2)로부터 입력전압을 공급받을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 제어부(MCU)의 세부 구성을 나타내는 도면이다.

통합 제어부(MCU)(6)는 충전부(1), 배터리(2), 부하전압 보상용 드롭퍼(3), DC-DC 컨버터부(4) 및 인버터(5) 등의 각각의 상황을 체크하여 이를 통합 제어할 수 있다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 제어부(MCU)(6)는 주 제어부(61), 충전기 센싱부(62), 배터리 센싱부(63), 드롭퍼 센싱부(64), 접지 감지부(65), DC-DC 컨버터 센싱부(66) 및 인버터 센싱부(67)를 포함할 수 있다.

주 제어부(61)에 대한 설명은 후술하기로 하고 먼저, 충전기 센싱부(62)에 대하여 살펴본다.

충전기 센싱부(62)는 충전부(1)의 제 1 충전기(11)와 제 2 충전기(12)에 모두 연결되며, 충전부(1)의 제 1 충전기(11)와 제 2 충전기(12)가 정상적인 작동을 하고 있는지 여부를 확인하기 위해 충전부(1)의 교류 입력전압과 입력전류를 측정할 수 있다.

보다 구체적으로, 충전기 센싱부(62)는 입력 전압 및 전류, 출력 전압 및 전류 등을 측정하여 이 측정된 데이터를 후술하는 주 제어부(61)에 전송할 수 있다.

배터리 센싱부(63)는 배터리(2)에 연결되며, 배터리 전체의 충전상태 및 각 셀들의 충전상태를 파악하기 위해 배터리(2)의 전체전압과 각 셀별 전압을 측정할 수 있다.

또한, 배터리 센싱부(63)는 열로 인한 배터리(2)의 오작동을 방지하기 위해 배터리(2) 전체의 온도와 각 셀별 온도를 더 측정할 수 있다.

드롭퍼 센싱부(64)는 부하전압 보상용 드롭퍼(3)에 연결되며, 부하전압 보상용 드롭퍼(3)가 정상적인 동작을 하고 있는지 여부를 확인하기 위해 부상전압 보상용 드롭퍼(3)의 출력전압과 출력전류를 측정할 수 있다.

또한, 드롭퍼 센싱부(64)는 부하전압 보상용 드롭퍼(3)를 구성하고 있는 복수의 스위칭 소자 및 복수의 다이오드의 정상동작 여부를 확인하기 위해 복수의 스위칭 소자 및 복수의 다이오드 각각의 출력전압과 출력전류를 측정할 수 있다.

접지 감지부(65)는 변전소 제어용 전원에 연결되어 변전소 제어용 전원(DC 125 V)과 제어 설비들을 연결하는 선로에 있어서 접지된 부분이 있는지 여부를 체크할 수 있다.

또한, 접지 감지부(65)는 변전소 제어용 전원과 제어 설비들을 연결하는 선로에 접지된 부분이 있는 경우 감지된 데이터를 후술하는 주 제어부(61)에 전송할 수 있다.

DC-DC 컨버터 센싱부(66)는 DC-DC 컨버터부(4)의 제 1 DC-DC 컨버터(41)와 제 2 DC-DC 컨버터(42) 사이에 연결되어 DC-DC 컨버터부(4)의 입력전압, 출력전압 및 출력전류 등을 측정할 수 있다.

또한, DC-DC 컨버터 센싱부(66)는 DC-DC 컨버터부(4)의 입력전압, 출력전압 및 출력전류 등을 측정한 데이터를 후술하는 주 제어부(61)에 전송할 수 있다.

인버터 센싱부(67)는 인버터(5)에 연결되어 인버터(5)의 입출력 전압과 입출력 전류 등을 측정할 수 있다.

또한, 인버터 센싱부(67)는 인버터(5)의 입출력 전압과 입출력 전류 등을 측정한 데이터를 후술하는 주 제어부(61)에 전송할 수 있다.

주 제어부(61)는 충전기 센싱부(62), 배터리 센싱부(63), 드롭퍼 센싱부(64), 접지 감지부(65), DC-DC 컨버터 센싱부(66) 및 인버터 센싱부(67)에서 측정되거나 체크된 데이터에 따라 각 부를 제어할 수 있다.

여기서, 충전기 센싱부(62), 배터리 센싱부(63), 드롭퍼 센싱부(64), 접지 감지부(65), DC-DC 컨버터 센싱부(66) 및 인버터 센싱부(67)에서 측정되거나 체크된 데이터는 CAN(controller area network) 통신을 통해 주 제어부(61)로 전송될 수 있다.

주 제어부(61)를 보다 구체적으로 살펴보면, 주 제어부(61)는 충전기 제어부(612), 배터리 제어부(613), 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부(614), 접지 제어부(615), DC-DC 컨버터 제어부(616), 인버터 제어부(617) 및 마이컴(611)을 포함할 수 있다.

충전기 제어부(612)는 CAN 통신으로 연결된 충전기 센싱부(62)에서 측정된 데이터에 따라 충전부(1)에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.

즉, 충전기 제어부(612)는 송신된 교류 입력전압과 입력전류 등의 데이터에 따라 과전압 또는 저전압, 과전류 또는 저전류의 상태를 확인하여 충전부(1)에 출력전압을 제어할 수 있는 제어신호를 전송하게 된다.

또한, 충전기 제어부(612)는 제 1 충전기(11) 또는 제 2 충전기(12)의 오동작 또는 고장 등을 확인하여 이를 주 제어부(61)에 송신할 수 있다.

배터리 제어부(613)는 CAN 통신으로 연결된 배터리 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 배터리(2)에 셀별 전압을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.

즉, 배터리 제어부(613)는 송신된 배터리 전체 전압과 셀별 전압을 통해 임의의 셀의 전압이 과소한 경우 해당 셀이 정상동작하는지 유무를 확인하고 정상동작하는 경우 이 셀을 충전시키는 제어신호를 배터리(2)에 전송할 수 있다.

부하전압 보상용 드롭퍼 제어부(614)는 CAN 통신으로 연결된 드롭퍼 센싱부(64)에서 측정된 데이터에 따라 부하전압 보상용 드롭퍼(3)에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.

예를 들면, 송신된 부하전압 보상용 드롭퍼(3)의 출력전압과 출력전류 등의 데이터에 따라 이를 조절하기 위해 스위칭 소자의 스텝 시간을 변경하는 제어신호를 부하전압 보상용 드롭퍼(3)에 전송할 수 있다.

접지 제어부(615)는 CAN 통신으로 연결된 접지 감지부(65)를 제어할 수 있다.

즉, 접지 제어부(615)는 접지 감지부(65)에서 변전소 제어용 전원과 제어 설비들 간의 선로 중 어느 부분에 접지되었는 여부를 판단할 수 있는 데이터를 송신하면 이 데이터를 통해 접지 여부를 판단하여 접지 예상 부분을 확인할 수 있도록 하는 제어신호를 후술하는 마이컴(611)에 송신할 수 있다.

DC-DC 컨버터 제어부(616)는 CAN 통신으로 연결된 DC-DC 컨버터 센싱부(66)에서 측정된 입력전압, 출력전압 및 출력전류 등의 데이터에 따라 DC-DC 컨버터부(4)에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.

또한, DC-DC 컨버터 제어부(616)는 제 1 DC-DC 컨버터(41) 또는 제 2 DC-DC 컨버터(42)의 오동작 및 고장 등을 판별하여 이러한 정보를 주 제어부(61)에 송신할 수 있다.

인버터 제어부(617)는 인버터 센싱부(67)와 CAN 통신으로 연결될 수 있다.

또한, 인버터 제어부(617)는 계통전원이 공급되지 않는 비상시에 스위칭 소자(S1)를 온시켜 인버터(5)를 변전소 상용 교류전원에 연결하여 부하에 교류전원을 공급하게 할 수 있다.

또한, 인버터 제어부(617)는 인버터 센싱부(67)에서 측정된 데이터에 따라 인버터(5)에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송할 수 있다.

마이컴(611)은 충전기 제어부(612), 배터리 제어부(613), 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부(614), 접지 제어부(615), DC-DC 컨버터 제어부(616) 및 인버터 제어부(617) 각각의 동작을 제어할 수 있다.

즉, 마이컴(611)은 충전기 제어부(612), 배터리 제어부(613), 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부(614), 접지 제어부(615), DC-DC 컨버터 제어부(616) 및 인버터 제어부(617) 각각과 연결되어 각 부에 송신하는 데이터를 수신하고 이 데이터를 바탕으로 각 부를 제어하는 제어신호를 송신할 수 있고, 각 부의 모든 정보를 종합하여 이 정보를 외부의 서버에 유무선 통신을 이용하여 전송할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 통합 제어부(MCU)(6)는 통합 제어부(MCU)(6)의 모든 정보를 외부에 전송할 수 있는 통신부(68)와 통합 제어부(MCU)(6)의 모든 데이터를 표시할 수 있는 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

통신부(68)를 통하여 유무선 통신을 이용하여 모든 데이터를 수신받아 필요한 제어 신호를 다시 송신함으로써 무인으로 운영되는 무인 변전소의 경우에도 직접 변전소에 가지 않고도 변전소의 모든 상황을 확인하고 제어할 수 있다.

디스플레이부(미도시)는 본 발명의 일 실시예에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치의 개략도에 따라 각 부의 현황을 확인할 수 있도록 구현하여 사용자가 문제가 있는 부분을 쉽게 확인하여 빠른 시간 내에 문제점을 해결할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변전소용 통합 전원 공급 장치는 변전소 내에서 필요한 제어용 전원, 통신용 전원, 기타 사용 교류전원 등을 하나의 시스템으로 구현하여 통합 제어부(MCU)를 통해 제어함으로써 유지 관리의 면에서 소요시간 및 비용을 절감하는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

1: 충전부 2: 배터리
3: 부하전압 보상용 드롭퍼 4: DC-DC 컨버터부
5: 인버터 6: 통합 제어부(MCU)
11: 제 1 충전기 12: 제 2 충전기
41: 제 1 DC-DC 컨버터 42: 제 2 DC-DC 컨버터
61: 주 제어부 62: 충전기 센싱부
63: 배터리 센싱부 64: 드롭퍼 센싱부
65: 접지 감지부 66: DC-DC 컨버터 센싱부
67: 인버터 센싱부 611: 마이컴
612: 충전기 제어부 613: 배터리 제어부
614: 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부
615: 접지 제어부 616: DC-DC 컨버터 제어부
617: 인버터 제어부 618: 통신부

Claims

계통전원으로부터 공급받은 교류전압을 직류전압으로 변환하여 배터리를 충전시키는 충전부;
상기 충전부의 출력전압을 통해 충전되며 복수의 셀을 갖는 배터리;
상기 충전부의 출력전압 또는 상기 배터리의 충전전압을 입력전압으로 하여 변전소 제어용 전원을 공급하는 부하전압 보상용 드롭퍼;
상기 충전부의 출력전압 또는 상기 배터리의 충전전압을 입력전압으로 하여 변전소 통신용 전원을 공급하는 DC-DC 컨버터부;
계통전원이 공급되지 않는 정전시에 직류의 상기 배터리의 충전전압을 공급받아 교류전압으로 변환하여 변전소 상용 교류전원을 공급하는 인버터;
상기 충전부, 배터리, 부하전압 보상용 드롭퍼, DC-DC 컨버터부 및 인버터 각각의 상황을 체크하여 통합 제어하는 통합 제어부(MCU); 를 포함하며,
상기 통합 제어부(MCU)는,
상기 충전부의 교류 입력전압과 입력전류를 측정하는 충전기 센싱부;
상기 배터리의 전체전압과 각 셀별 전압을 측정하는 배터리 센싱부;
상기 부하전압 보상용 드롭퍼의 출력전압과 출력전류를 측정하는 드롭퍼 센싱부;
상기 변전소 제어용 전원에 연결되어 변전소 제어용 전원의 접지여부를 체크하는 접지 감지부;
상기 DC-DC 컨버터부의 입력전압, 출력전압 및 출력전류를 측정하는 DC-DC 컨버터 센싱부;
상기 인버터의 입출력 전압 및 입출력 전류를 측정하는 인버터 센싱부;
상기 충전기 센싱부, 배터리 센싱부, 드롭퍼 센싱부, 접지 감지부, DC-DC 컨버터 센싱부 및 인버터 센싱부에서 측정 및 체크된 데이터에 따라 각 부를 제어하는 주 제어부; 를 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 충전부는,
제 1 계통전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 직류전압을 출력하는 제 1 충전기;
제 2 계통전원의 교류전압을 직류전압으로 변환하여 직류전압을 출력하는 제 2 충전기; 를 포함하며,
상기 제 1 충전기의 출력단과 상기 제 2 충전기의 출력단이 서로 연결되어 상기 배터리에 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터부는 제 1 DC-DC 컨버터와 제 2 DC-DC 컨버터를 포함하며, 상기 제 1 DC-DC 컨버터와 제 2 DC-DC 컨버터는 서로 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 충전기와 제 2 충전기 각각은,
계통전원으로부터 공급되는 교류전압을 정류하는 제 1 다이오드;
정류된 직류전압을 평활시키는 제 1 초크코일;
평활된 직류전압을 미리 정해진 직류전압으로 변환시키는 DC-DC 컨버터;
변환된 직류전압을 평활시키는 제 2 초크코일; 을 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 DC-DC 컨버터는,
입력전압을 스위칭시키는 스위칭단;
스위칭된 전압을 미리 정해진 전압으로 변환시키는 고주파 트랜스;
변환된 교류전압을 정류시키는 제 2 다이오드; 를 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 스위칭단은 복수의 IGBT(insulated gate bipolar transistor)를 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 부하전압 보상용 드롭퍼는 복수의 스위칭 소자와 복수의 다이오드를 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 주 제어부는,
CAN(controller area network) 통신으로 연결된 상기 충전기 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 충전부에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 충전기 제어부;
CAN 통신으로 연결된 상기 배터리 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 배터리에 셀별 전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 배터리 제어부;
CAN 통신으로 연결된 상기 드롭퍼 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 부하전압 보상용 드롭퍼에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부;
CAN 통신으로 연결된 상기 접지 감지부를 제어하는 접지 제어부;
CAN 통신으로 연결된 상기 DC-DC 컨버터 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 DC-DC 컨버터부에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 DC-DC 컨버터 제어부;
상기 인버터 센싱부와 CAN 통신으로 연결되며, 계통전원이 공급되지 않는 비상시에 상기 인버터를 변전소 상용 교류전원에 연결하여 부하에 교류전원을 공급하게 하고 상기 인버터 센싱부에서 측정된 데이터에 따라 상기 인버터에 출력전압을 제어하는 제어신호를 전송하는 인버터 제어부;
상기 충전기 제어부, 배터리 제어부, 부하전압 보상용 드롭퍼 제어부, 접지 제어부, DC-DC 컨버터 제어부 및 인버터 제어부 각각의 동작을 제어하는 마이컴; 을 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 통합 제어부(MCU)는,
상기 통합 제어부(MCU)의 모든 데이터를 외부에 전송할 수 있는 통신부;
상기 통합 제어부(MCU)의 모든 데이터를 표시할 수 있는 디스플레이부; 를 더 포함하는 변전소용 통합 전원 공급 장치.