KR101305484B1 - 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치 - Google Patents

단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치 Download PDF

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Abstract

전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치는 3상 4선식의 산업용 분전반에 있어서 부스바의 주선 또는 지선을 통해 공급되는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 주측정부와, 주측정부와 데이터 송수신 경로를 제공하는 버스라인을 통해 연결되며, 주측정부가 측정하는 위상 이외의 R상, S상, T상 및 N상 중 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 부측정부와, 측정모듈로부터 전류 및 전압의 값을 제공받아 전류 및 전압의 값을 화면 또는 음성으로 표시하는 상태표시부를 포함한다.

Description

단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치{Apparatus For Sensing A Power State Using One Pole Type Sensor In Industrial Distribution Board}
본 발명은 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 산업용 분전반에 있어서 주인입단의 주선과 지선의 전력, 전압, 전류 및 온도를 위상별로 계측하는 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치에 관한 것이다.
산업용 분전반의 전압 및 전류를 계측하기 위한 종래의 산업용 분전반의 전력상태 계측 장치는 일반적으로 관통형 또는 일체형의 측정부로 구성된다.
종래 기술과 관련하여 도 6은 종래기술에 따른 산업용 분전반 관통형 측정부를 나타내고 있으며, 도 7은 종래기술에 따른 산업용 분전반 일체형 측정부를 나타낸다.
이러한, 종래기술에 따른 관통형의 측정부(91) 또는 일체형의 측정부(92)는 부스바의 전류 위상에 따른 구성순서가 RSTN순(R상, S상, T상, N상의 순서), NTSR순, TNSR순, TSRN순, NSTR순의 3상 4선식 구성순서와 RST순, RTS순, STR순, SRT순, TSR순, TRS순의 3상 3선식 부스바 구성순서 및 NR순, NS순, NT순, RN순, SN순, TN순, RS순, ST순, TR순, ST순, TS순, RT순의 단상 2선식 구선순서 각각에 적합한 측정부의 구조를 가지도록 각각의 형태로 제조되어야한다는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 관통형의 측정부(91) 또는 일체형의 측정부(92)는 특정 상의 측정센서 또는 모듈이 고장나는 경우에 해당 상의 측정부만 분리하여 교체할 수 없다는 한계가 있었고, 분전반 부스바의 상의 순서가 변경되는 경우 측정부 자체를 교체해야한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 산업용 분전반에 있어서 부스바의 주선 또는 지선을 통해 공급되는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상의 개별 위상별로 전력 상태를 측정하고 공급되는 교류 전원의 상태를 표시할 수 있는 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치는 산업용 분전반에 있어서 부스바의 주선 또는 지선을 통해 공급되는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 주측정부와, 주측정부와 데이터 송수신 경로를 제공하는 버스라인을 통해 연결되며, 주측정부가 측정하는 위상 이외의 R상, S상, T상 및 N상 중 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 부측정부와, 측정모듈로부터 전류 및 전압의 값을 제공받아 전류 및 전압의 값을 화면 또는 음성으로 표시하는 상태표시부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 단일극 연결형 센서를 이용하게 되어 R상, S상, T상 및 N상의 개별 위상에 관한 전력 이상 유무를 쉽게 알 수 있으며, 주측정부 및 부측정부의 연결과 위상 선택을 달리하는 경우, 단상 2선, 3상 3선, 3상4선식의 어느 경우에 있어서도 설계변경 없이 전력 상태의 계측이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 공급되는 교류 전원의 위상의 순서와 관계없이 이용할 수 있어 분전반의 부스바의 위상의 순서가 변경되어도 이에 무관하게 이용할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 부측정부를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부 및 부측정부 형상의 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부 및 부측정부가 부스바 및 외부 차단기와의 체결된 형상을 나타내는 예시도.
도 6은 종래기술에 따른 산업용 분전반 관통형 측정부의 예시도.
도 7은 종래기술에 따른 산업용 분전반 일체형 측정부의 예시도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
3상 4선식의 산업용 분전반을 통해 공급되는 교류 전원은 R상, S상, T상 및 N상의 위상을 가지는 교류 성분으로 구분될 수 있으며, 이러한 산업용 분전반은 각 위상에 대응되는 접속 단자를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치는 3상 4선식의 교류 전원의 개별 위상별로 전력 상태를 측정하며, 개별 위상별로 측정된 전력 상태를 측정부간의 통신을 이용하여 전달하고 일괄적으로 전력 상태를 표시할 수 있도록 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부를 설명하기 위한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 부측정부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치(10)는 주측정부(100), 부측정부(200) 및 상태표시부(300)를 포함한다.
주측정부(100) 및 부측정부(200)는 부스바의 교류전류의 위상별(Phase1, Phase2, Phase3, Phase4)로 각각 대응되며, 주측정부(100)와 부측정부(200) 사이에는 버스라인(Bus-Line)을 통해 통신을 한다.
상태표시부(300)는 주측정부(100)와 통신하여 주측정부(100) 및 부측정부(200)에서 측정된 전류 및 전압의 값과 이들로 부터 계산된 유효전력, 피상전력, 무효전력 등의 값 및 데이터를 송수신하고 이들을 표시한다.
구체적으로, 주측정부(100)는 3상 4선식의 산업용 분전반에 있어서 부스바의 주선 또는 지선을 통해 공급되는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정한다.
여기서, 주측정부(100)의 구체적 구성을 도 2를 참조하여 설명하도록한다. 주측정부(100)는 위상 선택부(110), 부스바 연결 단자(120), 차단기 연결 단자(130), 측정부(140), 버스 통신부(150) 및 제어부(160), 시리얼 통신부(170)를 포함할 수 있다.
위상 선택부(110)는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상을 기설정된 값 또는 사용자의 입력에 따라 선택한다.
부스바 연결 단자(120)는 부스바의 주선 또는 지선에 접속되기 위한 도전성의 단자로 이루어 진다.
차단기 연결 단자(130)는 부스바 연결 단자(120)와 전기적으로 연결되되 외부 차단기와의 접속을 위한 단자이다.
측정부(140)는 부스바 연결 단자(120) 및 차단기 연결 단자(130)에 접속되어 위상 선택부(110)에서 선택된 위상의 전류 및 전압을 측정한다.
버스 통신부(150)는 부측정부(200)로부터 버스라인(Bus-Line)을 통해 제공되는 부측정부(200)에서 측정된 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상의 각각의 위상에서의 전류 및 전압, 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값을 수신받는다.
제어부(160)는 측정부(140)로부터 측정된 값을 디지털 신호로 변환하며, 전압 및 전류를 이용하여 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값을 계산한다. 여기서, 제어부(160)는 상기 기능을 수행하기 위한 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값이 기설정된 임계값 미만의 경우에 위상 선택부에서 선택된 위상에 대한 전력 이상 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 R상, S상, T상 및 N상의 개별 위상에 관한 전력 이상 유무를 알 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 측정부(140)로부터 측정된 전류 및 전압의 값과 이들로부터 계산된 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값 및 부측정부(200)에서 측정된 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상의 각각의 위상에서의 전류 및 전압, 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값 및 전력 이상 신호에 기초하여 부스바를 통해 공급되는 모든 위상에 대한 교류 전원의 전력 상태 정보를 생성할 수 있다.
시리얼 통신부(170)는 교류 전원의 전력 상태 정보를 상태표시부(300)로 전송한다. 시리얼 통신부(170)는 RS-485 통신에 따라 상태표시부(300)와의 통신을 수행할 수 있다.
RS-485 통신은 RS 232, RS 422의 확장 버전으로, 홈 네트워크를 지원하는 일종의 시리얼 통신 프로토콜 표준 규격이다. RS-485 통신은 모든 장치들이 같은 라인에서 데이터 전송 및 수신을 할 수 있으며, 반이중 방식과 전 이중 통신 방식을 모두 지원한다.
한편, 부측정부(200)는 주측정부(100)와 데이터 송수신 경로를 제공하는 버스라인을 통해 연결되며, 주측정부(100)가 측정하는 위상 이외의 R상, S상, T상 및 N상 중 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정한다.
여기서, 부측정부(200)의 구체적 구성을 도 3을 참조하여 설명하도록한다. 부측정부(200)는 위상 선택부(210), 부스바 연결 단자(220), 차단기 연결 단자(230), 측정부(240), 버스 통신부(250) 및 제어부(260)를 포함한다.
위상 선택부(210)는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상을 기설정된 값 또는 사용자의 입력에 따라 선택한다.
부스바 연결 단자(220)는 부스바의 주선 또는 지선에 접속되기 위한 도전성의 단자로 이루어 진다.
차단기 연결 단자(230)는 부스바 연결 단자(220)와 전기적으로 연결되되 외부 차단기와의 접속을 위한 단자이다.
측정부(240)는 부스바 연결 단자(220) 및 차단기 연결 단자(230)에 접속되어 위상 선택부(210)에서 선택된 위상의 전류 및 전압을 측정한다.
버스 통신부(250)는 위상 선택부에서 선택된 위상의 전류 및 전압에 관한 값을 버스라인을 통해 송수신한다.
제어부(260)는 측정부(240)로부터 측정된 값을 디지털 신호로 변환하며, 전압 및 전류를 이용하여 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값을 계산한다. 여기서, 제어부(260)는 상기 기능을 수행하기 위한 아날로그-디지털 컨버터를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(260)는, 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값이 기설정된 임계값 미만의 경우에 위상 선택부에서 선택된 위상에 대한 전력 이상 신호를 생성할 수 있으며, 이에 따라 R상, S상, T상 및 N상의 개별 위상에 관한 전력 이상 유무를 알 수 있다.
한편, 주측정부(100) 및 부측정부(200)는 R상, S상, T상 및 N상에 각각 대응되도록 이루어질 수 있는데 이 때, 복수개의 부측정부(200)가 구비될 수 있으며 각각 위상별로 대응될 수 있다.
주측정부(100)는 부측정부(200)에서 측정된 각각의 R상, S상, T상 및 N상들의 위상에 대한 전류 및 전압의 값을 제공받게 되며, 주측정부(100)에서 측정된 전류 및 전압의 값과 함께 R상, S상, T상 및 N상의 모든 위상에 대한 전류 및 전압의 값을 출력할 수 있다.
한편, 상태표시부(300)는 주측정부(100)로부터 각각의 R상, S상, T상 및 N상에서 측정된 전류, 전압과 각각의 위상별 피상전력, 유효전력, 무효전력, 전력 이상 신호 및 교류 전원의 전력 상태 정보를 제공받아 이들을 화면 또는 음성으로 표시한다. 여기서, 상태표시부(300)는 상기 기능을 수행하기 위한 통신수단, 제어수단 및 디스플레이 수단을 포함할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부(100) 및 부측정부(200) 형상의 일예시도이다.
주측정부(100) 또는 부측정부(200)는 부스바의 각 분기에 상별(R, S, T, N상)로 부착할 수 있으며, 주측정부(100) 또는 부측정부(200)의 내부에는 각 분기의 각 상(R, S, T, N상)별 전류, 전압, 온도를 측정하는 센서모듈, A/D 컨버터, 통신을 통신모듈, 부스바가 위치하며 일체형으로 컴팩트하게 모듈화된다.
한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부(100) 및 부측정부(200)가 부스바 및 외부 차단기와의 체결된 형상을 나타내는 예시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치의 주측정부(100) 및 부측정부(200) 형상의 일예시도 또는 부스바 및 외부 차단기와의 체결된 형상을 나타내는 예시도일 뿐 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 설계변경에 의해서 다른 형상으로 변경할 수 있음은 물론이다.
전술한 바에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 상태 계측 장치(10)는 주측정부 및 부측정부의 연결과 위상 선택을 달리하여 단상 2선, 3상 3선, 3상4선식의 어느 경우에 있어서도 설계변경 없이 적용이 가능하다는 장점이 있으며, 위상의 순서와 관계없이 이용할 수 있어 분전반의 부스바의 위상의 순서가 변경되어도 이에 무관하게 이용할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 주측정부
110: 위상 선택부, 120: 부스바 연결단자, 130: 차단기 연결단자,
140: 측정부, 150: 버스통신부, 160: 제어부, 170: 시리얼 통신부
200: 부측정부
210: 위상 선택부, 220: 부스바 연결단자, 230: 차단기 연결단자,
240: 측정부, 250: 버스통신부, 260: 제어부
300: 상태표시부

Claims (5)

  1. 산업용 분전반에 있어서 부스바의 주선 또는 지선을 통해 공급되는 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 주측정부;
    상기 주측정부와 데이터 송수신 경로를 제공하는 버스라인을 통해 연결되며, 상기 주측정부가 측정하는 위상 이외의 상기 R상, 상기 S상, 상기 T상 및 상기 N상 중 하나의 위상에 대한 전류 및 전압을 측정하는 부측정부; 및
    상기 주측정부로부터 상기 전류 및 상기 전압의 값을 제공받아 상기 전류 및 상기 전압의 값을 화면 또는 음성으로 표시하는 상태표시부;를 포함하되,
    상기 부측정부는,
    상기 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상 중 어느 하나의 위상을 선택하는 위상 선택부;
    부스바의 주선 또는 지선에 접속되기 위한 도전성의 단자로 이루어지는 부스바 연결 단자;
    상기 부스바 연결 단자와 전기적으로 연결되되 외부 차단기와의 접속을 위한 차단기 연결 단자;
    상기 부스바 연결 단자 및 상기 차단기 연결 단자에 접속되어 상기 위상 선택부에서 선택된 위상의 전류 및 전압을 측정하는 측정부; 및
    상기 위상 선택부에서 선택된 위상의 상기 전류 및 상기 전압에 관한 값을 상기 버스라인을 통해 송수신하는 버스 통신부;를 포함하는 것
    인 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수개의 상기 부측정부를 포함하여, 상기 주측정부 및 상기 부측정부는 상기 교류 전원의 R상, S상, T상 및 N상에 각각 대응되도록 이루어지되,
    상기 주측정부는 상기 부측정부에서 측정된 각각의 위상에 대한 상기 전류 및 상기 전압의 값을 제공받고 상기 교류 전원의 모든 위상에 대한 상기 전류 및 상기 전압의 값을 출력하는 것
    인 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정부로부터 측정된 값을 디지털 신호로 변환하며, 상기 전압 및 상기 전류를 이용하여 피상전력, 유효전력 및 무효전력의 값을 계산하는 제어부
    를 더 포함하는 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 피상전력, 상기 유효전력 및 상기 무효전력의 값이 기설정된 임계값 미만의 경우에 상기 위상 선택부에서 선택된 위상에 대한 전력 이상 신호를 생성하는 것
    인 단일극 연결형 센서를 이용한 산업용 분전반의 전력 상태 계측 장치.
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