KR101223670B1 - 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법 - Google Patents

상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법에 관한 것으로서, 전력계통의 사고로 인한 상용전원의 정전 시, 즉시 비상발전기를 가동하여 안정된 전원을 기 설정된 비상용 부하설비에 공급되어질 수 있도록 하고, 하계 및 동계피크 시의 전력부족으로 인하여 전력예비율이 떨어질 때도 즉시 비상발전기를 가동하여 안정된 전원을 기 설정된 상용 부하설비에 공급되도록 함에 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고장구간 자동개폐기, 전력용 퓨우즈, 피뢰기, 계기용 변성기, 전력용변압기, 전력량계, 기중차단기, 배선용차단기 및 비상발전기를 포함하며, 상기 전력량계를 통해 적산된 사용전력량을 이용하여 전력피크를 예측하여, 상용전원 3단계 경보접점을 출력하는 최대수요전력제어기를 포함하는 수배전반에 관한 것으로서, 상용전원-비상용전원의 전력공급 상태를 감시 및 제어하되, 상용전원-비상용전원의 3상 전압의 위상 및 크기, 상용전원의 공급중지시간, 비상용발전기의 가동시간, 발전상태 및 사용전력량에 따라, 자동절체스위치 및 마그네트 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 전력컨트롤러; 를 포함한다.

Description

상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법{SWITCHGEAR INSTALLED POWER CONTROL UNIT WITH COMMERCIAL-EMERGENCY POWER SUPPLY CONTROL FUNCTION AND METHOD FOR OPERATING THEREOF}
본 발명은 높은 전력공급신뢰도가 필요한 전력수용가의 에너지 절약 및 피크부하 시 최대수요전력제어기의 부하제어 동작으로 인하여 야기될 수 있는 부하 정전사태를 대비하여, 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원자력, 화력 및 수력발전소와 같은 발전소에서 생성된 교류전력을 한전 변전소를 거쳐 전력을 필요로 하는 전력수용가에 안정된 전력을 공급해 주는 한전의 상용전원과 단락, 지락사고와 같은 전력계통의 사고로 인한 전력수용가에 정전발생시 상용전원을 대체하여 건축법, 소방법에 정의된 비상용 조명, 공조 설비, 급/배수설비, 엘리베이터 등에 전력을 공급하기 위하여 설치되는 비상용 발전기를 통하여 생성되는 전력수용가의 비상용전원과의 사이에 전력공급 상태를 감시하고 제어하기 위하여, 상용-비상용 전압을 입력받아 3상 전압의 위상, 크기를 실시간으로 체크하고, 상용전원의 공급중지시간, 비상용 발전기의 가동시간, 발전상태, 사용전력량 등을 확인하며, 전력수급 상황에 따라 최대수요전력제어기, 자동절체스위치와 제어하여 제어할 수 있는 전력컨트롤러를 수배전반 내부에 설치, 운전하여 한전 상용전력 공급 시 뿐만 아니라, 비상용전력 공급 시에도 전력수급의 불안 없이 높은 공급신뢰도를 유지하여 전력수용가 부하설비에 원활한 전력공급과 정전사태의 파급을 방지하고자 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반 및 이의 작동방법에 관한 것이다.
지구 온난화 현상으로 인한 하계 및 동계피크시의 전력수요증가, 노후 발전설비의 잦은 고장발생, 신규 발전소 건설반대 등 국내외적 에너지로 인한 불안요인은 갈수록 가증되고 현실화되고 있다.
특히, 전기에너지는 한번 생산된 전기를 대용량 저장시켜 사용하기가 불가능한 특성이 있고, 전력수요는 매년 증가추세에 있어 한전에서는 하계 및 동계피크 시 예비전력을 확보하기 위하여 다양한 방안을 추진하고 있으나, 기존 발전설비의 노후화로 인하여 잦은 고장 발생, 환경오염으로 인한 지역주민과 환경단체의 신규 발전소건설 반대 등으로 인해 날이 갈수록 전력부족으로 인한 대규모 정전사태의 우려가 커지고 있으나 특별한 대응방안이 없는 실정이다.
이로 인하여, 정부에서는 하계 및 동계피크와 같은 전력부족 시 대규모 전력수용가에 설치되어진 비상발전기, 축전지설비, 태양광발전설비와 같은 예비전원설비를 활용하여 전력예비율이 기준치 이하로 떨어졌을 때 약정되어진 예비전원설비를 가동시켜 전력수용가 내부에 공급함으로써 전체 전력수급을 조절하고, 전력수용가에서 예비전원설비를 가동하는데 소요된 비용을 일부 지원하는 방안을 추진하고 있어 그 결과가 주목된다.
하지만, 상용전원과 비상용전원을 연계하여 비상시 전력수용가 상용부하에 안정적으로 공급하기 위해서는 전력수용가에 설치되어 있는 비상발전기의 출력용량을 고려해야 하고, 또한 기존에 사용되어 왔던 비상발전기의 시퀀스(Sequence) 동작과는 별도로 상용전원의 전력공급 상황 확인과 비상용전원의 발전 및 동작 상태를 확인 한 후에 제어시켜야 전력사고 발생 없이 안정된 전력을 부하설비에 지속적으로 공급할 수 있다.
또한, 하계 및 동계피크 시 부하제어를 통한 전기요금 절감을 위한 목적으로 전력수용가 수배전반에 설치되어 있는 최대수요전력제어기의 제어동작과도 연계시켜 부하제어로 인한 수용가 부하의 정전 불편 없이 비상용전원으로부터 안정된 전력을 공급받을 수 있다.
한편, 종래의 수배전반 내부에 설치된 전력컨트롤러와 관련해서는 한국등록특허 10-0984115호(이하, '선행문헌') 이외에 다수 출원 및 등록되어 있다.
그러나, 상기 선행문헌과 같은 종래에는 상용-비상용 전력공급 상황에 대한 모니터링 기능의 부재와 최대수요전력제어기의 부하제어 실시이후 발생하는 정전에 따른 불편함을 사용자에게 주는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 전력계통의 사고로 인한 상용전원의 정전 시, 즉시 비상발전기를 가동하여 안정된 전원을 기 설정된 비상용 부하설비에 공급되어질 수 있도록 하고, 하계 및 동계피크 시의 전력부족으로 인하여 전력예비율이 떨어질 때도 즉시 비상발전기를 가동하여 안정된 전원을 기 설정된 상용 부하설비에 공급되도록 함에 있다.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 최대수요전력제어기의 피크예측 시 즉시 비상발전기를 가동하여 안정된 전원을 부하제어 동작 없이 기 설정된 상용 부하설비에 공급할 수 있도록 전력컨트롤러에 기능을 구비하여 높은 전력공급신뢰도를 유지하도록 함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 고장구간 자동개폐기, 전력용 퓨우즈, 피뢰기, 계기용 변성기, 전력용변압기, 전력량계, 기중차단기, 배선용차단기 및 비상발전기를 포함하며, 상기 전력량계를 통해 적산된 사용전력량을 이용하여 전력피크를 예측하여, 상용전원 3단계 경보접점을 출력하는 최대수요전력제어기를 포함하는 수배전반에 관한 것으로서, 상용전원-비상용전원의 전력공급 상태를 감시 및 제어하되, 상용전원-비상용전원의 3상 전압의 위상 및 크기, 상용전원의 공급중지시간, 비상용발전기의 가동시간, 발전상태 및 사용전력량에 따라, 자동절체스위치 및 마그네트 스위치를 제어하는 제어부를 포함하는 전력컨트롤러; 를 포함한다.
한편, 본 발명은 상용전원 공급중단에 따른 비상용부하에 비상용전원을 공급하기 위한 수배전반의 작동방법에 관한 것으로서, (a) 전력컨트롤러의 T3 단자대의 DI1이 기중차단기로부터 전력계통의 사고 발생에 따른 상용전원의 공급중단으로 인한 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 전력컨트롤러의 제어부가 T1 단자대의 상용전원 전압입력부의 전압입력이 없음을 확인한 후, T2 단자대의 DO1을 통해 비상발전기의 '구동신호' 를 비상발전기로 전송하여 비상발전기를 구동시키는 단계; (c) 상기 전력컨트롤러의 제어부가 T2 단자대의 DO3을 통해 '비상전원 절체신호' 를 자동절체스위치로 전송하는 단계; (d) 상기 '비상전원 절체신호' 에 따라 상기 자동절체스위치가 비상용전원으로 절체하여, 비상발전기의 3상 전력이 비상용부하에 공급되는 단계; (e) 상기 전력컨트롤러의 T1 단자대의 상용전원 전압입력부에 전압공급이 재개될 경우, 상기 전력컨트롤러의 제어부가 T2 단자대의 DO2를 통해 '상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치로 전송하는 단계; 및 (f) 상기 '상용전원 절체신호' 에 따라 상기 자동절체스위치가 상용전원으로 절체하여, 재개된 상용전원의 3상 전력이 비상용부하에 공급되는 단계; 를 포함한다.
한편, 본 발명은 최대수요전력제어기의 상용전원 3단계 경보접점 출력에 따른 수배전반의 작동방법에 관한 것으로서, (a) 전력컨트롤러 T3 단자대의 DI2~DI4가 최대수요전력제어기로부터 3단계 경보접점 신호를 입력받는 단계; (b) 전력컨트롤러의 제어부가 T2 단자대의 DO1을 통해 비상발전기의 '구동신호' 를 비상발전기로 전송하여 비상발전기를 구동시킴으로써, 3상 전력이 생산되는 단계; (c) 상기 전력컨트롤러의 제어부가 T1 단자대의 상용전원 전압입력부를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압(VA)의 위상(Phase)을 확인하여, 영도(0°)가 되었을 때, 제 2 마그네트 스위치를 투입시키는 단계; (d) 상기 전력컨트롤러의 제어부가 기 설정된 상용부하2를 상용전원-비상용전원으로 병렬 운전하는 단계; 및 (e) 상기 제 2 마그네트 스위치 투입 직후, 상기 전력컨트롤러의 제어부가 제 1 마그네트 스위치를 개로시켜, 상용전원을 차단하여 비상전원만으로 기 설정된 상용부하2에 전력을 공급하는 단계; 를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전력수용가에서는 전력계통 사고 시 비상발전기를 통한 비상용 부하설비에 기존과 같은 시퀀스 동작을 수행함으로써 안정적으로 전력공급을 진행할 수 있고, 하계 및 동계피크 시 전력부족으로 인하여 전력예비율이 떨어질 때와 최대수요전력제어기의 피크예측 시에는 상용전원과 비상용전원의 동기를 맞춘 병렬운전을 통하여 기 설정된 상용부하에 무정전 전력공급이 가능해져 전력수요관리의 안정과 정전으로 인한 전력수용가의 불편을 해소할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 일반적인 수배전반의 구성 및 종래의 정전발생 시 비상발전기의 가동을 통한 비상용전원의 전력공급에 관한 구성도.
도 2 는 종래의 피크발생 시 최대수요전력제어기를 통한 부하제어 방식을 나타낸 구성도.
도 3 는 본 발명의 일실시예에 따른 전력컨트롤러의 전면 및 후면을 나타낸 구성도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 설치된 수배전반의 구성도.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 상용전원 공급중단에 따른 비상용부하에 비상용전원을 공급하기 위한 수배전반의 작동방법에 관한 흐름도.
도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 하계 및 동계피크 시, 최대수요전력제어기의 상용전원 3단계 경보접점 출력에 따른 수배전반의 작동방법에 관한 흐름도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 일반적인 수배전반의 구성을 설명하기 위한 블록도로, 다양한 종류의 수배전반 중에서 1000kVA이하 약식수전에 사용되는 열반형 구조의 수배전반을 일례로 선정하였고, 그 구성을 간략히 설명하면 다음과 같다.
우선, 한전의 특고압(22.9kV) 인입케이블(KEPCO CABLE)로부터 공급되어진 전압은 고장구간 자동개폐기(11)를 거쳐 단락보호 기능을 수행하는 전력용 퓨우즈(12)로 공급되어지는데 그 사이에는 뇌써지(Lighting Surge)에 대한 보호기능을 수행하는 피뢰기(13)가 위치하게 된다. 전력용 퓨우즈(12)를 거친 특고압은 계기용 변성기(14)를 거쳐 전력용변압기(15)로 공급되어지는데 그 사이에는 전력수용가 전기요금 계산을 위하여 한전에서는 전력량계(16)를 설치하여 사용전력량을 적산하게 된다. 전력용변압기(15)로 공급되어진 특고압은 사용자가 사용할 수 있는 저압(380/220V)으로 변환되어져 고장전류를 차단하는 기중차단기(17), 배선용차단기(18)를 거쳐 상용부하1(L1), 상용부하2(L2)에 공급되어지며, 정전과 같은 비상발생 시 비상발전기(19)가 구동되어 생성된 전력은 발전기 보호용 기중차단기(20)를 거친 후 자동절체스위치(21)에 도달하게 되는데, 비상용 부하(L3)는 자동절체스위치(21)의 절체동작에 따라 정상 시에는 한전으로부터 상용전원을 공급받고 비상시에는 비상용전원을 공급받도록 시퀀스가 구성되어진다.
도 2 는 종래의 피크발생시 최대수요전력제어기(22)를 통한 부하제어 방식을 나타낸 구성도로, 최대수요전력제어기(22)는 하계 및 동계피크 시 전력수용가의 전기요금 절감을 위한 부하제어 기능을 수행하기 위하여 전력량계(16)로부터 펄스 신호(WP : 유효전력량, EOI : 15분 수요시한)를 입력받아 예측전력이 목표전력을 초과할 시 출력접점을 이용, 제어신호를 출력하여 전자개폐기(23)를 개로시켜 기 설정된 8개의 부하를 순차적으로 제어하여, 예측전력이 목표전력을 초과하지 않도록 부하제어 기능을 수행하며, 시퀀스 구성에 따라서 경보발령, 중앙제어실에서의 원격감시 기능을 수행한다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 전력컨트롤러(100)의 전면 및 후면을 나타낸 구성도로, 전력컨트롤러(100)는 외부의 전자파를 차단하기 위해 금속제 사각형 케이스로 제작되어지고, 인출형 구조(Draw-out Type)로 되어 있으며, 정전발생 시 동작수행을 위한 제어전원부와 병렬로 충전용배터리가 내장되어 있다.
우선, 전면 구성을 살펴보면, 전력컨트롤러(100) 전면에는 상용전원과 비상용전원의 상태 및 전력컨트롤러(100)의 내부 상태를 사용자가 편리하게 확인할 수 있도록 터치스크린 디스플레이(Touch Screen Display)(102), 메뉴트리(Menu Tree) 구조로 되어 있는 내부기능을 선택하기 위한 기능키(F1~F8)(104) 및 상,하,좌,우를 선택하기 위한 방향키(106), 자동절체스위치(21)를 수동으로 제어하기 위한 상용 선택키(108), 비상용 선택키(110)가 구비된다.
다음으로 후면 단자구성을 살펴보면, T1 단자대(112)는 상용전원의 3상 전압을 입력받아 공급상태, 전압의 크기, 위상을 확인할 수 있는 상용전원 전압입력부(114)와 비상용전원의 3상 전압 및 전류를 입력받아 공급상태, 전압의 크기, 위상, 사용전류를 확인할 수 있는 비상용전원 전압입력부(116) 및 비상용 전원 전류입력부(118)로 구성되어 있다.
또한, T3 단자대(120)는 디지털입력(Digital Input : DI) 포트로서, DI1부터 DI5로 구성되어 있으며, DI1은 상용전원의 정전발생시 배전반으로부터 전압상실 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호를 입력받고, DI2~DI4는 최대수요전력제어기(22)의 3단계 경보접점 신호를 입력받으며, DI5는 여분접점으로 사용자의 요청에 따라 사용될 수 있다.
또한, T2 단자대(122)는 디지털출력(Digital Output : DO) 포트로서, DO1부터 DO5로 구성되어 있으며, DO1은 비상발전기(19) 구동신호 접점으로 DI1~DI4에 입력이 들어오면 접점을 출력하여 비상발전기(19)가 구동을 시작할 수 있도록 하고, DO2와 DO3은 자동절체스위치(21)를 자동 및 수동으로 제어하기 위하여 상용 선택키(108), 비상용 선택키(110)를 눌렀을 때 동작하는 접점(DO2 : 상용전원, DO3 : 비상용전원) 으로 동시에 투입되지 못하도록 인터락(Interlock)이 되어 있으며, DO4는 전력컨트롤러(100) 자기진단 이상 시 출력하는 경보접점이고, DO5는 비상발전기(19) 동작중지 신호접점이다.
그리고, 통신용 포트(COM1, COM2)(124)는 전력수용가 원방감시용으로 TCP/IP, RS485를 사용할 수 있도록 구비되어 있다
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러(100)가 내장된 수배전반의 구성도로, 상기 도 3 에서 설명한 전력컨트롤러(100)의 기능을 참고하여 시스템을 설명하도록 한다.
정상 사용 시, 한전에서 공급되어지는 상용전원을 이용하여 전력수용가의 상용부하1(L1), 상용부하2(L2), 비상용부하(L3)에 전력공급이 이루어진다.
여기서, 상용부하2(L2)와 비상용부하(L3)는 상용전원과 비상용부하를 제어하여 전력공급을 받을 수 있도록 기 설정되어 있으며, 상용부하2(L2)는 상용전원 사용 시 제 1 마그네트 스위치(210), 비상용전원 사용 시는 제 2 마그네트 스위치(220)에 의해 투입, 공급되어지고, 비상용부하(L3)는 자동절체스위치(21)의 절체에 의해서 상용전원과 비상용전원이 공급되어진다.
우선, 전력계통의 사고로 인하여 전력수용가에 정전발생 시 기중차단기(17)와 같은 보호기기에서는 전원상실로 인한 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호가 출력되는데, 전력컨트롤러(100)의 T3 단자대(120)의 DI1가 상기 저전압 트립 신호를 입력받으며, 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)의 전압입력이 없음을 확인한 후, T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시킨다.
또한, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO3을 통해 '비상전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하며, 상기 '비상전원 절체신호' 에 따라 자동절체스위치(21)가 비상용전원으로 절체한다. 이에 따라, 비상발전기(19)의 3상 전력이 비상용부하(L3)에 공급된다.
이후, 전력컨트롤러(100)의 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)에 전압공급이 재개될 경우, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO2를 통해 '상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하며, 상기 '상용전원 절체신호' 에 따라 자동절체스위치(21)가 상용전원으로 절체한다. 이에 따라, 재개된 상용전원의 3상 전력이 비상용부하(L2)에 공급된다.
또한, 자동절체스위치(21)가 절체된 직후, 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO5를 통해 비상발전기(19)의 '중지신호' 를 비상발전기(19)로 전송하며, 상기 '중지신호' 에 따라 비상발전기(19)는 서서히 가동을 중단하게 된다.
또한, 전력컨트롤러(100) 내부에는 RTC(Real Time Clock) 및 메모리(Memory) 기능이 있어, 비상발전기(19)의 구동시간을 년/월/일/시/분/초로 계산, 저장할 수 있으며, 현재 비상발전기(19)의 가동상태, 발생전압, 사용전류, 사용전력량을 모니터링하여 전면 터치스크린 디스플레이(102)에 나타낸다.
다음으로, 하계 및 동계피크 시, 최대수요전력제어기(22)에서는 예측전력이 목표전력을 초과할 때 부하제어를 먼저 실시하는 것이 아니라, 사용자에게 3단계 경보를 우선적으로 출력하여 부하제어 실시를 미리 알려주도록 되어있고, 본 발명에 따른 시스템에서는 전력수용가 상용부하설비에 정전이 발생하는 최대수요전력제어기(22)의 부하제어 기능을 사용하지 않는다.
최대수요전력제어기(22)에서 3단계 경보접점이 출력되면, 이 신호를 전력컨트롤러(300)의 T3 단자대(120)의 DI2~4에서 입력받고, 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시키고, 비상발전기(19)로부터 3상 전력이 생산된다.
이때, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압(VA)의 위상(Phase)을 확인하여 영도(0°)가 되었을 때, 제 2 마그네트 스위치(220)를 투입시키며, 제 2 마그네트 스위치(220) 투입 직후, 제 1 마그네트 스위치(210)를 개로시킨다.
즉, 기 설정된 상용부하2(L2)는 상용전원, 비상용전원으로 병렬운전 되다가, 제 2 마그네트 스위치(220) 투입 직후 제 1 마그네트 스위치(210)를 개로시켜 비상용전원으로만 전력을 공급받게 된다.
또한, 비상용전원을 이용하여 상용부하2(L2)를 운전 중, 전력수용가에 정전이 발생되어 전력컨트롤러(100)의 T3 단자대(120)의 DI1으로 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호가 입력되면, 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)에 전압입력이 없음을 확인한 후, 제 2 마그네트 스위치(220)를 개로시켜, 상용부하2(L2)에 전력공급을 중지시키고, '비상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하여, 상기 '비상용전원 절체신호' 에 따라 자동절체스위치(21)가 비상용전원으로 절체한다. 이에 따라, 비상용전원이 비상용부하(L3)에 공급된다.
한편, 최대수요전력제어기(22)의 3단계 경보접점이 해제되었을 때는 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압의 위상을 확인하여 영도(0°)가 되었을 때, 제 1 마그네트 스위치(210)를 투입시키며, 제 1 마그네트 스위치(210) 투입 직후, 제 2 마그네트 스위치(220)를 개로시킨다.
즉, 기 설정된 상용부하2(L2)는 상용전원-비상용전원으로 병렬운전 되다가, 제 1 마그네트 스위치(210) 투입 직후 제 2 마그네트 스위치(220)가 개로됨에 따라 상용전원으로만 전력을 공급받게 된다.
또한, 제 2 마그네트 스위치(220)의 동작 직후, 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO5를 통해 '중지신호' 를 비상발전기로 전송하며, 상기 '중지신호' 에 따라 비상발전기(19)는 서서히 가동을 중단하게 된다.
보다 상세하게 본 발명의 일실시예에 따른 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반의 작동방법에 관하여 도 5 내지 도 6 을 참조하여 살피면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 상용전원 공급중단에 따른 비상용부하(L3)에 비상용전원을 공급하기 위한 수배전반의 작동방법에 관한 흐름도로서, 도시된 바와 같이 전력컨트롤러(100) T3 단자대(120)의 DI1은 기중차단기(17)와 같은 보호기기로부터 전력계통의 사고 발생에 따른 상용전원의 공급중단으로 인한 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호를 입력받는다(S110).
이후, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)의 전압입력이 없음을 확인한 후(S120), T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시킨다(S130).
또한, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO3을 통해 '비상전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하며(S140), 상기 '비상전원 절체신호' 에 따라 자동절체스위치(21)가 비상용전원으로 절체한다(S150). 이에 따라, 비상발전기(19)의 3상 전력이 비상용부하(L3)에 공급된다.
뒤이어, 전력컨트롤러(100)의 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)에 전압공급이 재개될 경우, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO2를 통해 '상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하며(S160), 상기 '상용전원 절체신호' 에 따라 자동절체스위치(21)가 상용전원으로 절체한다(S170). 이에 따라, 재개된 상용전원의 3상 전력이 비상용부하(L2)에 공급된다.
한편, 도 6 은 본 발명의 일실시예에 따른 하계 및 동계피크 시, 최대수요전력제어기(22)의 상용전원 3단계 경보접점 출력에 따른 수배전반의 작동방법에 관한 흐름도로서, 도시된 바와 같이 전력컨트롤러(100) T3 단자대(120)의 DI2~DI4는 최대수요전력제어기(22)로부터 3단계 경보접점 신호를 입력받는다(S310).
이후, 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시킴으로써(S320), 3상 전력이 생산된다.
이때, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압(VA)의 위상(Phase)을 확인하여(S330), 영도(0°)가 되었을 때, 제 2 마그네트 스위치(220)를 투입시켜(S340), 기 설정된 상용부하2(L2)를 상용전원-비상용전원으로 병렬 운전하며(S350), 제 2 마그네트 스위치(220) 투입 직후, 제어부(300)는 제 1 마그네트 스위치(210)를 개로시켜(S360), 상용전원을 차단하여 비상전원만으로 기 설정된 상용부하2(L2)에 전력을 공급한다(S370).
한편, 최대수요전력제어기(22)의 3단계 경보접점이 해제되었을 경우, 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)는 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압의 위상을 확인하여(S380), 영도(0°)가 되었을 때, 제 1 마그네트 스위치(210)를 투입시켜(S390), 기 설정된 상용부하2(L2)를 상용전원-비상용전원으로 병렬 운전하며(S400), 제 1 마그네트 스위치(210) 투입 직후, 제어부(300)는 제 2 마그네트 스위치(220)를 개로시켜(S410), 비상용전원을 차단하여 상용전원으로만 기 설정된 상용부하2(L2)에 전력을 공급한다(S420).
또한, 제 2 마그네트 스위치(220)의 동작 직후, 제어부(300)는 T2 단자대(122)의 DO5를 통해 '중지신호' 를 비상발전기로 전송하여, 비상발전기(19)의 가동을 중단시킨다(S430).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 전력컨트롤러 102: 터치스크린 디스플레이
104: 기능키 106: 방향키
108: 상용 선택키 110: 비상용 선택키
112: T1 단자대 114: 상용전원 전압입력부
116: 비상용전원 전압입력부 118: 비상용 전원 전류입력부
120: T3 단자대 122: T2 단자대
124: 통신용 포트 210: 제 1 마그네트 스위치
220: 제 2 마그네트 스위치 11: 고장구간 자동개폐기
12: 전력용 퓨우즈 13: 피뢰기
14: 계기용 변성기 15: 전력용변압기
16: 전력량계 17: 기중차단기
18: 배선용차단기 19: 비상발전기
20: 발전기 보호용 기중차단기 21: 자동절체스위치
22: 최대수요전력제어기 L1: 상용부하1
L2: 상용부하2 L3: 상용부하3

Claims (13)

  1. 고장구간 자동개폐기(11), 전력용 퓨우즈(12), 피뢰기(13), 계기용 변성기(14), 전력용변압기(15), 전력량계(16), 기중차단기(17), 배선용차단기(18) 및 비상발전기(19)를 포함하며, 상기 전력량계(16)를 통해 적산된 사용전력량을 이용하여 전력피크를 예측하여, 상용전원 3단계 경보접점을 출력하는 최대수요전력제어기(22)를 포함하는 수배전반에 있어서,
    상용전원-비상용전원의 전력공급 상태를 감시 및 제어하되, 상용전원-비상용전원의 3상 전압의 위상 및 크기, 상용전원의 공급중지시간, 비상용발전기(19)의 가동시간, 발전상태 및 사용전력량에 따라, 자동절체스위치(21) 및 마그네트 스위치를 제어하는 제어부(300)를 포함하는 전력컨트롤러(100); 를 포함하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력컨트롤러(100)는,
    외부의 전자파를 차단하기 위해 금속제 사각형 케이스로 제작되어지고, 인출형 구조(Draw-out Type)로 되어 있으며, 정전발생 시 동작수행을 위한 제어전원부와 병렬로 충전용배터리가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력컨트롤러(100)는,
    터치스크린 디스플레이(Touch Screen Display)(102), 메뉴트리(Menu Tree) 구조로 되어 있는 내부기능을 선택하기 위한 기능키(F1~F8)(104) 및 상/하/좌/우를 선택하기 위한 방향키(106), 자동절체스위치(21)를 수동으로 제어하기 위한 상용 선택키(108), 비상용 선택키(110)가 구비되는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력컨트롤러(100)는,
    RTC(Real Time Clock) 및 메모리(Memory) 기능이 있어, 비상발전기(19)의 구동시간을 년/월/일/시/분/초로 계산 및 저장하며,
    현재 비상발전기(19)의 가동상태, 발생전압, 사용전류, 사용전력량을 모니터링하여 전면 터치스크린 디스플레이(102)에 나타내는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력컨트롤러(100)는,
    상용전원의 3상 전압을 입력받아 공급상태, 전압의 크기, 위상을 확인할 수 있는 상용전원 전압입력부(114)와 비상용전원의 3상 전압 및 전류를 입력받아 공급상태, 전압의 크기, 위상, 사용전류를 확인할 수 있는 비상용전원 전압입력부(116) 및 비상용 전원 전류입력부(118)로 구성된 T1 단자대(112);
    디지털입력(Digital Input : DI) 포트로서, 전압상실 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호를 입력받는 DI1, 최대수요전력제어기의 3단계 경보접점 신호를 입력받는 DI2~DI4, 사용자의 요청에 따라 사용되는 DI5로 구성된 T3 단자대(120);
    디지털출력(Digital Output : DO) 포트로서, 비상발전기(19) 구동신호 접점으로 DI1~DI4에 입력이 들어오면 접점을 출력하여 비상발전기(19)가 구동을 시작할 수 있도록 하는 DO1, 자동절체스위치(21)를 자동 및 수동으로 제어하기 위하여 상용 선택키(108), 비상용 선택키(110)를 눌렀을 때 동작하는 접점(DO2 : 상용전원, DO3 : 비상용전원)인 DO2와 DO3, 전력컨트롤러(100) 자기진단 이상 시 출력하는 경보접점인 DO4, 비상발전기(19) 동작중지 신호접점인 DO5로 구성된 T2 단자대(122); 및
    전력수용가 원방감시용으로 TCP/IP, RS485를 사용할 수 있도록 구비된 통신용 포트(COM1, COM2)(124); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 T2 단자대(122)의 DO2와 DO3은,
    동시에 투입되지 못하도록 인터락(Interlock)이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    T3 단자대(120)의 DI1이 저전압 트립 신호를 입력받은 경우, T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)의 전압입력이 없음을 확인한 후, T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시키며, T2 단자대(122)의 DO3을 통해 '비상전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)에 전압공급이 재개될 경우, T2 단자대(122)의 DO2를 통해 '상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하며, 상기 자동절체스위치(21)가 절체된 직후, T2 단자대(122)의 DO5를 통해 비상발전기(19)의 '중지신호' 를 비상발전기(19)로 전송하는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 최대수요전력제어기(22)에서 3단계 경보접점이 출력될 경우,
    T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시키며, T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압(VA)의 위상(Phase)을 확인하여 영도(0°)가 되었을 때, 제 2 마그네트 스위치(220)를 투입시키며, 상기 제 2 마그네트 스위치(220) 투입 직후, 제 1 마그네트 스위치(210)를 개로시키는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부(300)는,
    상기 최대수요전력제어기(22)의 3단계 경보접점이 해제되었을 경우,
    T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압의 위상을 확인하여 영도(0°)가 되었을 때, 제 1 마그네트 스위치(210)를 투입시키며, 제 1 마그네트 스위치(210) 투입 직후, 제 2 마그네트 스위치(220)를 개로시키며, 상기 제 2 마그네트 스위치(220)의 동작 직후, T2 단자대(122)의 DO5를 통해 '중지신호' 를 비상발전기로 전송하는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반.
  11. 상용전원 공급중단에 따른 비상용부하(L3)에 비상용전원을 공급하기 위한 수배전반의 작동방법에 있어서,
    (a) 전력컨트롤러(100)의 T3 단자대(120)의 DI1이 기중차단기(17)로부터 전력계통의 사고 발생에 따른 상용전원의 공급중단으로 인한 저전압 트립(Low Voltage Trip) 신호를 입력받는 단계;
    (b) 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)의 전압입력이 없음을 확인한 후, T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시키는 단계;
    (c) 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T2 단자대(122)의 DO3을 통해 '비상전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하는 단계;
    (d) 상기 '비상전원 절체신호' 에 따라 상기 자동절체스위치(21)가 비상용전원으로 절체하여, 비상발전기(19)의 3상 전력이 비상용부하(L3)에 공급되는 단계;
    (e) 상기 전력컨트롤러(100)의 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)에 전압공급이 재개될 경우, 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T2 단자대(122)의 DO2를 통해 '상용전원 절체신호' 를 자동절체스위치(21)로 전송하는 단계; 및
    (f) 상기 '상용전원 절체신호' 에 따라 상기 자동절체스위치(21)가 상용전원으로 절체하여, 재개된 상용전원의 3상 전력이 비상용부하(L2)에 공급되는 단계; 를 포함하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반의 작동방법.
  12. 최대수요전력제어기(22)의 상용전원 3단계 경보접점 출력에 따른 수배전반의 작동방법에 있어서,
    (a) 전력컨트롤러(100) T3 단자대(120)의 DI2~DI4가 최대수요전력제어기(22)로부터 3단계 경보접점 신호를 입력받는 단계;
    (b) 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T2 단자대(122)의 DO1을 통해 비상발전기(19)의 '구동신호' 를 비상발전기(19)로 전송하여 비상발전기(19)를 구동시킴으로써, 3상 전력이 생산되는 단계;
    (c) 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압(VA)의 위상(Phase)을 확인하여, 영도(0°)가 되었을 때, 제 2 마그네트 스위치(220)를 투입시키는 단계;
    (d) 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 기 설정된 상용부하2(L2)를 상용전원-비상용전원으로 병렬 운전하는 단계; 및
    (e) 상기 제 2 마그네트 스위치(220) 투입 직후, 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 제 1 마그네트 스위치(210)를 개로시켜, 상용전원을 차단하여 비상전원만으로 기 설정된 상용부하2(L2)에 전력을 공급하는 단계; 를 포함하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반의 작동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (f) 상기 최대수요전력제어기(22)의 3단계 경보접점이 해제되었을 경우, 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T1 단자대(112)의 상용전원 전압입력부(114)를 통해 입력된 3상 전압과 비상용전원 전압입력부(116)를 통해 입력된 3상 전압의 크기와 기준이 되는 A상 전압의 위상을 확인하여, 영도(0°)가 되었을 때, 제 1 마그네트 스위치(210)를 투입시키는 단계;
    (g) 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 기 설정된 상용부하2(L2)를 상용전원-비상용전원으로 병렬 운전하는 단계;
    (h) 상기 제 1 마그네트 스위치(210) 투입 직후, 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 제 2 마그네트 스위치(220)를 개로시켜, 비상용전원을 차단하여 상용전원으로만 기 설정된 상용부하2(L2)에 전력을 공급하는 단계; 및
    (i) 상기 제 2 마그네트 스위치(220)의 동작 직후, 상기 전력컨트롤러(100)의 제어부(300)가 T2 단자대(122)의 DO5를 통해 '중지신호' 를 비상발전기로 전송하여, 비상발전기(19)의 가동을 중단시키는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용-비상용 전력수급 제어 기능을 가지는 전력컨트롤러가 내장된 수배전반의 작동방법.
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