KR101250269B1 - 저압 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

저압 통신 시스템이 개시된다. 본 발명은 하나 이상의 전기기기와 연결된 회로 상에 설치되고, 상기 회로에 이상이 발생하는 경우 전로를 차단하는 하나 이상의 배선용 차단기와, 전력선 통신 방식으로 상기 배선용 차단기와 연결되고, 상기 전력선 통신 방식과 이종 통신 방식으로 외부 유닛과 연결되는 상위 차단기를 구비하고, 상기 상위 차단기는 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식이 서로 호환되도록 구성함으로써 전체 시스템을 유지 보수하기가 어렵고, 그 비용이 많이 소요되며, 상기 통신선을 통한 노이즈 유입으로 기기가 이상 동작하는 문제점을 해결한다.
저압 계통 통신, 차단기, PLC

Description

저압 통신 시스템{LOW VOLTAGE COMMUNICATIONS SYSTEMS}
본 발명은 저압 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 저압 계통의 차단기 사이의 통신에 적합한 저압 통신 시스템에 관한 것이다.
종래 기술에 따른 저압 배전 계통에서의 저압 통신은 주로 직렬 통신 방식의 하나인 RS-485를 이용한 2-wire 방식의 통신이 주류를 이루었다. 따라서, 저압 배전 계통의 말단에 설치된 배선용 차단기에 전력선과 함께 RS-485 통신선을 연결하여 상위 장치 또는 외부 장치와의 통신을 수행하였다.
종래 기술에 따른 저압 배전 계통에서의 통신은 RS-485와 같은 2-Wire 방식을 이용하여 1:N 혹은 N:N 통신을 목적으로 하는 통신 시스템을 구성하였다. 상위의 감시/제어 장치에서 말단의 저압 차단기까지 최소한 2-wire의 통신 선이 별도로 연결되어 통신 신호를 주고 받도록 하였다.
따라서, 종래 기술에 따른 저압 통신 시스템은 각 기기에 전력을 공급하는 전력선 외에 별도의 통신선을 최소한 두 가닥이상 연결하여 상위 감시/제어 장치부터 말단의 차단기까지 통신을 수행하도록 함으로써 전체 시스템을 유지 보수하기가 어렵고, 그 비용이 많이 소요되며, 상기 통신선을 통한 노이즈 유입으로 기기가 이상 동작하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저압 계통의 통신 시스템에 있어서 별도의 통신선을 연결하지 아니하고, 전력선 통신 기술을 이용하여 말단에 연결된 각종 기기들을 감시 또는 제어할 수 있도록 하는 저압 통신 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력선 통신 방식을 이용하고, 상위 차단기에 게이트웨이 기능을 구현하여 하위 차단기를 감시 또는 제어할 수 있는 저압 통신 시스템을 제공함에 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 통신 시스템은, 하나 이상의 전기기기와 연결된 회로 상에 설치되고, 상기 회로에 이상이 발생하는 경우 전로를 차단하는 하나 이상의 배선용 차단기와, 전력선 통신 방식으로 상기 배선용 차단기와 연결되고, 상기 전력선 통신 방식과 이종 통신 방식으로 외부 유닛과 연결되는 상위 차단기를 구비하고, 상기 상위 차단기는 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식이 서로 호환되도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저압 통신 시스템에 있어서, 상기 상위 차단기는, 상기 이종 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 통신 드라이버와, 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식을 상호 변환하는 프로토콜 변환 유닛과, 상기 전 력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 전력선 통신 구동 유닛과, 상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 하는 라인 커플러를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 저압 통신 시스템에 있어서, 상기 이종 통신 방식은 직렬 통신 방식일 수 있다. 직렬 통신 방식인 경우에는, 상기 통신 드라이버는 상기 직렬 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 직렬 통신 구동 유닛이 된다.
여기서, 상기 상위 차단기는 상기 배선용 차단기의 정보를 범용 프로토콜로 변환한다. 또한, 상기 상기 상위 차단기로는 다양한 종류의 차단기를 사용할 수 있으며, 특히 기중 차단기를 사용할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 저압 통신 시스템은, 하나 이상의 배선용 차단기를 구비하고, 전력선 통신 방식으로 통신하는 저압 차단기와, 상기 저압 차단기와 전력선 통신 방식으로 통신을 수행하고, 상기 저압 차단기의 정보를 범용 프로토콜 정보로 변환하는 상위 차단기와, 상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 상기 저압 차단기 및 상위 차단기를 제어하는 로컬 제어기와, 상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 타 시스템과 정보를 교환하는 원격 통신 유닛을 포함하여 구성된다.
상기 상위 차단기는, 상기 범용 프로토콜 정보를 상기 로컬 제어기 및 상기 원격 통신 유닛으로 송신하거나, 상기 로컬 제어기 또는 상기 원격 통신 유닛으로부터 수신된 범용 프로토콜 정보를 전력선 통신 방식의 정보로 변환하여 상기 저압 차단기를 구동한다.
여기서, 상기 범용 프로토콜로는 DNP(Distributed Network Protocol), IEC(International Electrotechnical commission) 60870, IEC 61850 등을 이용될 수 있다.
본 발명에 따라 저압 계통의 통신 시스템에 있어서 별도의 통신선을 연결하지 아니함으로써 유지 보수에 있어서 사용자 편의성을 제고하고, 비용을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 전력선 통신 기술을 이용하여 말단에 연결된 각종 기기들을 감시 또는 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따라 전력선 통신 방식을 이용하고, 상위 차단기에 게이트웨이 기능을 구현함으로써 하위 차단기를 감시 또는 제어할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 저압 통신 시스템을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 통신 시스템의 구성을 개략적으로 보인 블록도이고, 도 2는 도 1에서의 상위 차단기의 세부 구성을 개략적으로 보인 블록도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 통신 시스템은, 하나 이상의 전기기기와 연결된 회로 상에 설치되고, 상기 회로에 이상이 발생하는 경우 전로를 차단하는 하나 이상의 배선용 차단기(100A, 100B, ..., 100N) 와, 전력선 통신 방식으로 상기 배선용 차단기와 연결되고, 상기 전력선 통신 방식과 이종 통신 방식으로 외부 유닛과 연결되는 상위 차단기(200)를 구비하고, 상기 상위 차단기(200)는 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식이 서로 호환되도록 한다. 여기서, 상기 상위 차단기는, 상기 이종 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 통신 드라이버(210)와, 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식을 상호 변환하는 프로토콜 변환 유닛(220)과, 상기 전력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 전력선 통신 구동 유닛(230)과, 상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 하는 라인 커플러(240)를 포함한다.
즉, 상기 상위 차단기(200)와 상기 하나 이상의 배선용 차단기(100) 각각의 사이에서는 전력선 통신 방식으로 통신이 이루어지고, 상기 상위 차단기(200)와 외부 유닛, 즉 원격 통신 유닛(310)이나, 또는 로컬 제어기(320) 등과는 상기 전력선 통신 방식과는 다른 이종의 통신 방식으로 통신이 이루어진다.
상기 이종 통신 방식으로 직렬 통신 방식을 이용할 수 있고, 특히 RS-485 통신 방식을 이용할 수 있다. 직렬 통신 방식인 경우에는, 상기 통신 드라이버(210)는 상기 직렬 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 직렬 통신 구동 유닛이 된다.
또한, 상기 상위 차단기(200)는 상기 배선용 차단기(100)의 정보를 범용 프로토콜로 변환한다.
상기 하나 이상의 배선용 차단기로는 다양한 종류의 차단기를 사용할 수 있는데, 특히 몰드 케이스에 둘러 쌓인 차단기를 주로 사용한다. 배선용 차단기, 특히 Molded Case Circuit Breaker(MCCB)는 교류600V이하, 직류250V이하의 저압 옥내 전로의 보호에 사용하는 정격전류 2500A이하의 Molded Case로 둘러 쌓인 차단기이다. 상기 MCCB는 개폐기구, 트립장치 등을 절연물의 용기내에 일체로 조립한 것으로 통전상태의 전로를 수동 또는 전기조작에 의하여 개폐할 수 있으며, 과부하 및 단락 등의 상태일 때 자동적으로 전로를 차단하는 기구이다. 일반적으로 사용하는 배선용 차단기(100)는 한시트립특성과 순시트립특성을 가지고 있다. 한시트립특성은 과전류치에 반비례한 동작시간을 갖는 과전류 트립특성으로 바이메탈 등의 열적 요소를 이용하는 열동전자형과 ODP(Oil Dash Pot)의 제동 작용을 이용한 완전전자형이 있다. 반면, 순시트립특성은 단락전류 등 비교적 큰 과전류에 의해 빠르게 차단기를 트립하는 과전류트립이다. 전자식 배선용차단기는 한시를 구분하여 장한시트립과 단한시트립으로 3가지 트립특성을 구현할 수 있습니다. 상기 MCCB는 회로에 이상이 생겼을 때 재빨리 전로를 차단함으로써 배선, 접속기기 파괴나 화재발생을 방지하는 기기로서 과부하 차단 및 단락전류와 같은 사고를 차단한다. 즉, 정격전류 이상의 전류가 흐르면 전선이 i²t에 의해 온도가 위험한 상태에 이르기 전에 전로를 차단하고, 단락 같은 큰 사고전류가 흐를 때에는 순간적으로 전로를 차단한다.
상기 상위 차단기로는 다양한 종류의 차단기를 사용할 수 있으며, 특히 기중 차단기 또는 진공 차단기를 사용할 수 있다. 상기 상위 차단기는 상기 하위 차단기, 즉 배선용 차단기의 개폐에 신뢰성을 향상 시키기 위해 사용되고, 과전류나 과전압, 부족 전압 같은 이상이 생기는 경우에 전기기기를 보호하기 위해 사용된다. 즉, 상기 기중 차단기 또는 진공 차단기는 배선용 차단기와 연동 해서 과전류나 과 전압, 부족 전압 같은 이상이 생길 때 자동으로 차단을 시키는 기능이 있다.
상기 기중 차단기(Air Circuit Breakers; ACB)는 절연 물질을 공기로 하는 차단기로서, 일반적인 저압 선로에 사용하고, 차단 전류 용량이 200A를 넘는 경우에 사용한다. 상기 ACB는 상기 배선용 차단기와 연계하여 과전류나 과전압, 부족전압, 상간 단락, 지락 등의 요소를 신속히 검출하여 차단 할 수 있으므로 모터나 용량이 큰 부하 기기를 보호한다. 한편, 상기 진공 차단기(Vacuum Circuit Breakers; VCB)의 내부 절연 물질이 진공이다. 개폐시에 발생하는 아크를 진공에서 흡수해서 소멸 시킨다.
상기 상위 차단기는 상기 외부 유닛(300), 즉 로컬 제어기(320) 또는 원격 통신 유닛(310)의 감시 또는 제어 신호를 수신하여 이를 하위 차단기, 즉 하나 이상의 배선용 차단기(100)에 전달한다. 또한, 상기 상위 차단기(200)는 상기 하나 이상의 배선용 차단기(100)의 상태 정보를 상기 로컬 제어기(320) 또는 상기 원격 통신 유닛(310)에 전달한다. 이때, 상기 외부 유닛(300)과 상기 상위 차단기(200)는 일반적으로 RS-485 통신 방식으로 연결되어 있다. 상기 통신 드라이버(210)는 상기 RS-485 통신 방식에 따른 신호를 송수신하고, 상기 프로토콜 변환 유닛(220)은 상기 전력선 통신 방식과 상기 RS-485 통신 방식의 데이터 또는 정보들을 상호 변환한다. 상기 전력선 통신 구동 유닛(230), 즉 PLC 모듈(Power Line Communications Module)은 상기 전력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하고, 라인 커플러(Line Coupler)는 상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 한다. 물론 상기 RS-485 통신 이외에 직렬 또는 병렬 통신 방식을 이용할 수 있다. 또한, 범용 프로토콜, 예를 들어 DNP(Distributed Network Protocol), IEC(International Electrotechnical commission) 60870, IEC 61850 등을 이용할 수 있다. 여기서, DNP 등의 범용 프로토콜은 physical layer로 직렬 통신 방식인 Point-to-Point방식의 RS232, RS422, Multi-Drop 방식의 RS485, Fiber Optic Network 또는 Network Connection 방식인 TCP / IP를 이용할 수 있으나, 주로 RS485의 직렬 통신 방식을 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 저압 통신 시스템을 설명하기 위한 정보 흐름도이다. 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 통신 시스템의 동작을 설명한다. 도 3에 보인 바와 같이, 상기 상위 차단기는 DNP 등으로 이루어진 상기 외부 유닛(300), 즉 로컬 제어기(320) 또는 원격 통신 유닛(310)의 감시 또는 제어 정보신호를 수신하여 이를 하위 차단기, 즉 하나 이상의 배선용 차단기(100)에 PLC 통신 방식으로 변환하여 전달한다. 또한, 상기 상위 차단기(200)는 전력선 통신 방식으로 이루어진 상기 하나 이상의 배선용 차단기(100)의 계측 또는 상태 정보를 상기 로컬 제어기(320) 또는 상기 원격 통신 유닛(310)에 DNP 등의 범용 프로토콜로 변환하여 전달한다.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저압 통신 시스템은, 하나 이상의 배선용 차단기(100A, 100B, 100C,...,100N)를 구비하고, 전력선 통신 방식으로 통신하는 저압 차단기(100)와, 상기 저압 차단기와 전력선 통신 방식으로 통신을 수행하고, 상기 저압 차단기의 정보를 범용 프로토콜 정보로 변환하는 상위 차단기(200)와, 상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 상기 저압 차단기 및 상위 차단기를 제어하는 로컬 제어기(320)와, 상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 타 시스템과 정보를 교환하는 원격 통신 유닛(310)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 상위 차단기(200)는, 상기 범용 프로토콜 정보를 상기 로컬 제어기(320) 및 상기 원격 통신 유닛(310)으로 송신하거나, 상기 로컬 제어기 또는 상기 원격 통신 유닛으로부터 수신된 범용 프로토콜 정보를 전력선 통신 방식의 정보로 변환하여 상기 저압 차단기(100)를 구동한다. 여기서, 상기 범용 프로토콜로는 DNP(Distributed Network Protocol), IEC(International Electrotechnical commission) 60870, IEC 61850 등을 이용될 수 있다.
상기 상위 차단기(200)는, 상기 직렬 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 통신 드라이버(210)와, 상기 전력선 통신 방식과 상기 직렬 통신 방식을 상호 변환하는 프로토콜 변환 유닛(220)과, 상기 전력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 전력선 통신 구동 유닛(230)과, 상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 하는 라인 커플러(240)를 포함할 수 있다.
상기 상위 차단기는 상기 외부 유닛(300), 즉 로컬 제어기(320) 또는 원격 통신 유닛(310)의 감시 또는 제어 신호를 수신하여 이를 하위 차단기, 즉 하나 이상의 배선용 차단기(100)에 전달한다. 또한, 상기 상위 차단기(200)는 상기 하나 이상의 배선용 차단기(100)의 상태 정보를 상기 로컬 제어기(320) 또는 상기 원격 통신 유닛(310)에 전달한다. 이때, 상기 외부 유닛(300)과 상기 상위 차단기(200)는 일반적으로 RS-485 통신 방식으로 연결되어 있다. 상기 통신 드라이버(210)는 상기 RS-485 통신 방식에 따른 신호를 송수신하고, 상기 프로토콜 변환 유닛(220) 은 상기 전력선 통신 방식과 상기 RS-485 통신 방식의 데이터 또는 정보들을 상호 변환한다. 상기 전력선 통신 구동 유닛(230), 즉 PLC 모듈(Power Line Communications Module)은 상기 전력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하고, 라인 커플러(Line Coupler)는 상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 한다. 물론 상기 RS-485 통신 이외에 직렬 또는 병렬 통신 방식을 이용할 수 있다. 즉, DNP 등의 범용 프로토콜은 physical layer로 직렬 통신 방식인 Point-to-Point방식의 RS232, RS422, Multi-Drop 방식의 RS485, Fiber Optic Network 또는 Network Connection 방식인 TCP / IP를 이용할 수 있으나, 주로 RS485의 직렬 통신 방식을 사용한다.
상기 상위 차단기(200)는 DNP 등의 범용 프로토콜로 이루어진 상기 외부 유닛(300), 즉 로컬 제어기(320) 또는 원격 통신 유닛(310)의 감시 또는 제어 정보신호를 수신하여 이를 하위 차단기, 즉 하나 이상의 배선용 차단기(100)에 PLC 통신 방식으로 변환하여 전달한다. 또한, 상기 상위 차단기(200)는 전력선 통신 방식으로 이루어진 상기 하나 이상의 배선용 차단기(100)의 계측 또는 상태 정보를 상기 로컬 제어기(320) 또는 상기 원격 통신 유닛(310)에 DNP 등의 범용 프로토콜로 변환하여 전달한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 저압 통신 시스템은 별도의 통신선을 연결하지 아니하고, 특히 기중 차단기와 같은 상위 차단기에 게이트웨이 기능을 부가함으로써 시스템의 유지 보수에 있어서 사용자 편의성을 제고하고, 비용을 줄일 수 있고, 전력선 통신 기술을 이용하여 말단에 연결된 각종 기기들을 감시 또는 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 통신 시스템의 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 2는 도 1에서의 상위 차단기의 세부 구성을 개략적으로 보인 블록도;
도 3은 본 발명에 따른 저압 통신 시스템을 설명하기 위한 정보 흐름도이다.

Claims (9)

  1. 하나 이상의 전기기기와 연결된 회로 상에 설치되고, 상기 회로에 이상이 발생하는 경우 전로를 차단하는 하나 이상의 배선용 차단기; 및
    전력선 통신 방식으로 상기 배선용 차단기와 연결되고, 상기 전력선 통신 방식과 이종 통신 방식으로 외부 유닛과 연결되는 상위 차단기;를 구비하되,
    상기 상위 차단기는,
    상기 이종 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 통신 드라이버;
    상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식을 상호 변환하는 프로토콜 변환 유닛;
    상기 전력선 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 전력선 통신 구동 유닛; 및
    상기 전력선 통신 방식으로 통신이 가능하도록 하는 라인 커플러;를 포함하여, 상기 전력선 통신 방식과 상기 이종 통신 방식이 서로 호환되도록 하는 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 이종 통신 방식은,
    직렬 통신 방식인 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 통신 드라이버는,
    상기 직렬 통신 방식에 따른 신호를 송수신하는 직렬 통신 구동 유닛;인 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 상위 차단기는,
    상기 배선용 차단기의 정보를 DNP, IEC 60870, IEC 61850 중 어느 하나의 범용 프로토콜로 변환하는 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 상위 차단기는,
    기중 차단기인 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  7. 하나 이상의 배선용 차단기를 구비하고, 전력선 통신 방식으로 통신하는 저압 차단기;
    상기 저압 차단기와 전력선 통신 방식으로 통신을 수행하고, 상기 저압 차단기의 정보를 범용 프로토콜 정보로 변환하는 상위 차단기;
    상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 상기 저압 차단기 및 상위 차단기를 제어하는 로컬 제어기; 및
    상기 상위 차단기와 직렬 통신 방식으로 연결되고, 타 시스템과 정보를 교환하는 원격 통신 유닛;을 포함하는 저압 통신 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 상위 차단기는,
    상기 범용 프로토콜 정보를 상기 로컬 제어기 및 상기 원격 통신 유닛으로 송신하거나, 상기 로컬 제어기 또는 상기 원격 통신 유닛으로부터 수신된 범용 프로토콜 정보를 전력선 통신 방식의 정보로 변환하여 상기 저압 차단기를 구동하는 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 범용 프로토콜은 DNP, IEC 60870, IEC 61850 중 하나인 것을 특징으로 하는 저압 통신 시스템.
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KR20050036325A (ko) * 2003-10-15 2005-04-20 김순 원격제어가 가능한 전기분전반의 차단기와 그 제어 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050036325A (ko) * 2003-10-15 2005-04-20 김순 원격제어가 가능한 전기분전반의 차단기와 그 제어 방법

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