KR101335967B1 - 전력감시기 및 이를 구비하는 교류 전력 사용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력감시기에 관한 것으로서, 상세하게는 교류 전력의 품질을 감시하는 전력감시기에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태에 따른 전력감시기는, 교류 전력 입력부를 구비하는 장비의 전력 감시기에 있어서, 제 1 연결부, 제 2 연결부 및 상기 제 1, 2 연결부를 연결하는 배선을 구비하고, 상기 교류 전력의 품질을 측정하는 측정부와 상기 측정부와 연결되고, 상기 전력의 품질을 데이터화하는 처리부와 상기 처리부와 연결되고, 상기 데이터를 화면에 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

전력감시기 및 이를 구비하는 교류 전력 사용 장치{Apparatus for monitoring of electric power quality}

본 발명은 전력감시기 및 교류 전력 사용 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교류 전력의 품질을 감시하는 전력감시기 및 이를 구비하는 교류 전력 사용 장치에 관한 것이다.

최근 전력을 이용하는 각종 설비를 사용하는 산업에서 직접 전력 품질 문제를 인식, 파악 및 해결하는 역량의 중요성이 커지고 있다. 그동안 기업들은 전력을 공급받고 문제가 발생할 때 각 분야의 전문가들에게 문제의 해결을 요청했던 것과 달리 직접 전력 품질 문제를 분석하고 해결함으로써 낭비 없는 에너지 사용을 원하고 있다.

전력 품질 문제는 단기간 변동과 장기간 변동으로 나누어진다. 단기간 변동에는 전압강하, 전압상승 및 정전이 있으며 장기간 변동에는 정전유지, 저전압, 과전압, 전압 불평형 및 주파수 변동 등이 있다.

위와 같은 전력 품질 문제가 발생하면 장비는 가동이 중단될 수밖에 없는 상황에 직면한다. 이러한 시설 및 장비의 중단은 기업 수익의 감소와 직결된다. 때문에 문제 상황의 빠른 분석과 판단, 해결책의 기반이 되는 정보를 제공해주는 전력감시기의 중요성이 부각되고 있다.

종래의 교류 전력을 사용하는 장비가 설치된 상황에서 전력감시기를 설치하기 위해서는 기존 장비가 바닥에 고정 설치되어 전력감시기를 추가로 설치하기 위한 공간의 제약이 많았으며 또한, 전력감지기를 설치하는 동안 시설과 장비의 전력을 중단시키고 설치 작업이 진행됐다. 따라서 설치에 따른 소요 시간만큼 장비의 가동이 중단되어 금전적인 손해가 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 노력으로 휴대용 전력 분석기가 사용되고 있으나 이는 전력 품질 분석을 실시간으로 지원하지 못하고 전력에 문제 발생 후 사후적으로 문제 상태 파악 용도의 기능을 수행하고 있는 실정이다.

또한, 전력 품질 문제가 발생한 정확한 시점의 정보를 제공해주지 못해서 어느 장비에서 언제 문제점이 발생했는지 사용자가 인지할 수 없는 어려움이 있다. 이에 근본적인 전력 품질 문제를 미리 예방할 수 있도록 사용자에게 정보를 실시간으로 제공해 주기에는 어려움이 있다.

KR 10-2007-0009831 A

본 발명은 기존 설비 및 장비의 변경 또는 교체 없이 단순하게 설치되는 전력감시기를 제공한다.

또한, 본 발명은 실시간으로 전력 품질을 감시하는 전력감시기를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 전력감시기는, 교류 전력 입력부를 구비하는 장비의 전력 감시기에 있어서, 제 1 연결부, 제 2 연결부 및 상기 제 1, 2 연결부를 연결하는 배선을 구비하고, 상기 교류 전력의 품질을 측정하는 측정부와 상기 측정부와 연결되고, 상기 전력의 품질을 데이터화하는 처리부와 상기 처리부와 연결되고, 상기 데이터를 화면에 표시하는 표시부를 포함한다.

또한, 상기 제 1 연결부는 상기 입력부의 형상과 동일한 형상을 포함하고, 상기 제 2 연결부는 상기 교류 전력의 공급 라인의 형상과 동일한 형상을 포함한다.

또한, 상기 측정부는 상기 배선이 통과되고 상기 교류 전력의 전류를 측정하는 변류기, 상기 배선에 연결되고 상기 교류 전력의 전압을 측정하는 측정 배선을 포함한다.

또한, 상기 측정부는 상기 변류기와 상기 측정 배선이 내부에 설치된 측정부 하우징을 포함한다.

또한, 상기 측정부 하우징과 회전 가능하도록 연결되고, 상기 표시부가 일면에 설치되고, 내부에 상기 처리부의 적어도 일부가 설치된 처리부 하우징을 포함한다.

또한, 상기 측정부와 상기 처리부는 상호 이격된 별개의 하우징에 설치되는것을 포함한다.

또한, 상기 측정부 하우징과 상기 처리부 하우징 사이에는 회전축을 구비하는 회전부가 결합되는 것을 포함한다.

또한, 상기 처리부는 상기 처리부 하우징 내부에 위치하며 일단부가 상기 처리부 하우징 외부로 노출되는 저장장치 및 통신 포트 중 적어도 하나를 포함한다.

또한, 상기 측정부 하우징 내부에 위치하여, 일단이 상기 배선과 연결되어 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.

또한, 상기 측정부와 상기 처리부는 유선 또는 무선으로 연결되는 것을 포함한다.

또한, 상기 측정부가 복수 개가 구비되고, 상기 처리부는 상기 복수 개의 측정부와 연결되는 것을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 교류 전력 사용 장치는 교류 전력을 사용하고 상기 교류 전력과 연결되는 입력부를 가지는 장비와 상기 교류 전력의 공급 라인과 상기 입력부 사이에 착탈 가능하게 연결되고, 상기 교류 전력의 품질을 감시하는 전력감시기를 포함한다.

또한, 상기 전력 감시기는 상기 공급 라인과 결합되는 제 1 연결부와 상기 입력부와 결합되는 제 2 연결부를 구비하는 측정부를 포함한다.

또한, 상기 측정부는 측정부 하우징, 상기 측정부 하우징 내에 설치되고 상기 제 1 및 상기 제 2 연결부와 연결되는 배선, 상기 배선으로부터 비접촉 방식으로 전류를 측정하는 전류측정기, 상기 배선과 접촉하여 전압을 측정하는 전압측정기를 포함한다.

또한, 상기 전력 감시기는 상기 측정부 하우징에 회전 가능하도록 연결되고, 일면에 표시부가 형성되고 내부에 처리부의 적어도 일부가 설치되는 처리부 하우징을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 전력감시방법은, 전력감시기를 마련하는 과정과 전력을 공급하는 공급 라인과 전력을 사용하는 장비 사이에 상기 전력감시기를 삽입하여 설치하는 과정과 상기 전력감시기가 상기 전력의 품질을 감시하는 과정을 포함한다.

또한, 상기 전력은 단상, 3상, 및 4상 교류전력 중 적어도 하나이며, 상기 장비는 반도체 또는 디스플레이 제조 장비를 포함한다.

또한, 상기 전력감시기는 상기 전력의 전류, 전압, 위상을 측정하여 데이터화하고, 사용자로부터 미리 설정 값을 입력받아 상기 데이터와 상기 설정 값을 대비하는 것을 포함한다.

또한, 상기 전력 품질 감시 과정은 상기 공급 라인과 상기 입력부를 연결하는 배선을 구비하고, 상기 배선과 비 접촉하여 전류를 측정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 전력 품질 감시 과정은 상기 배선과 접촉하여 상기 전압과 위상을 측정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 감시는 상기 데이터를 기록, 분석, 그래프화, 데이터 포맷 변환 후 외부로 전송 및 저장, 설정 값과 대비 및 경보 발생 중 적어도 하나를 수행하는것을 포함한다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 기존 설비 및 장비의 변경 또는 교체 없이 용이하고 단순하게 전력감시기를 설치할 수 있다. 설치 공간이 제한적인 곳에 설치될 경우에도 단순하게 설치되는 전력감시기는 기존 장비의 구조적인 변경이 필요하지 않으므로 설치에 따른 비용과 소요 시간을 줄일 수 있다.

또한, 전력 감시에 프로브 등 별도의 부재를 필요로 하지 않으며, 전력감시기를 동작시키는 별도의 전원(예: 배터리, 외부 전원선)을 생략할 수 있다.

또한, 실시간으로 설비에 공급되는 전력의 각종 정보(예:전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 위상, 온도, 에너지 등)등을 측정하여 감시한다.

또한, 공급되는 전력을 실시간으로 측정하여 데이터화 하여 저장하고, 분석하여 품질 정보를 용이하게 파악할 수 있고, 이에 체계적으로 설비 혹은 장비를 관리할 수 있고, 측정값을 기초하여 전력 품질 문제가 발생하기 전에 전력변화 및 장비 상태 변화 파악하여 위험을 사전에 알려준다.

또한, 전력 품질의 상태 및 변화를 데이터화 하여 각 설비와 장비의 전력 소모량을 실시간으로 용이하게 파악할 수 있다. 이에 설비 및 장비 간 비교 평가하여 고효율의 설비를 개발을 유도할 수 있으며 전력 소모를 절감할 수 있다.

또한, 공급되는 전력을 실시간으로 감시하여 설비 상태의 변화를 사전에 예측하여 설비 유지, 보수 및 효과적인 운영을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기가 구비된 교류 전력 사용 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기의 조립도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기의 (a)정면도, (b)배면도, (c)우측면도, (d)좌측면도, (e)평면도이다.
도 4는 본 발명의 변형 실시 예에 따른 전력감시기의 구성이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시방법의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질의 측정방법을 설명하는 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위해서 두께를 확대 표현하였으며 도면 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 본 발명에서 연결의 의미는 물리적 연결, 전기적 연결, 무선 통신 연결, 기구적 연결 중 적어도 하나를 포함하는 광의의 개념이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기가 구비된 교류 전력 사용 장치의 개략도이다.

교류 전력 사용 장치는 전력감시기(200), 교류 전력과 연결되는 입력부(310)를 구비하고 교류 전력을 사용하여 장비를 운용하는 장비(300)를 포함한다.

교류 전력은 산업계 전반에 사용되는 교류 전력으로 단상, 단상 3 선식과 3상 4 선식이 있다. 단상은 두 개의 도선을 써서 교류 전력을 공급하며, 단상 3 선식은 세 개의 도선을 써서 단상 전력을 공급하며, 3상 4 선식은 네 개의 도선으로 3상 전력을 공급한다. 교류 전력 라인(100)은 전력을 공급하는 수단으로 공장 등의 유틸리티를 의미한다. 교류 전력 라인(100)의 단부(110)는 장비의 입력부(310)와 대응되는 형상이 구비되어 있어서 교류 전력 사용 장치(300)와 연결된다. 즉, 단부(110)는 장비(300)의 입력부(310)와 체결될 수 있는 형상으로 구비된다. 이때 단부(110)와 입력부(310) 사이에는 전력감시기(200)가 결합된다. 물론, 전력감시기(200) 없이 장비(300)가 직접 교류 전력에 연결되어 가동될 수 있다. 이에 전력감시기(200)는 단부(110)와 입력부(310)에 체결되는 연결부를 구비한다. 예컨대 각 연결부(210, 220)와 단부(110), 입력부(310)는 상호 체결되는 커넥터를 구비하고 제 1 연결부(210)의 커넥터 형상은 장비(300)의 입력부(310)의 커넥터 형상과 동일하여 교류 전력 라인(100)의 단부(110)와 연결되며, 제 2 연결부(220)의 커넥터 형상은 교류 전력 라인(100)의 단부(110)의 커넥터 형상과 동일하여 장비(300)의 입력부(310)와 연결된다. 따라서 기존의 장비의 연결 부분의 손상 및 파손을 주지 않으면서 전력감시기(200)의 설치가 가능하며, 설치에 소요되는 시간과 설치시 장비 정지에 따른 금전적 피해를 줄일 수 있다. 여기서 제 1 연결부(210)의 형상은 한가지 형상에 한정되지 않고, 연결 대상인 교류 전력 라인(100)의 단부(110)의 형상에 따라 대응되는 형상을 갖는다. 제 2 연결부(220)의 형상 또한 한가지 형상에 한정되지 않고, 연결 대상인 장비(300)의 입력부(310)의 형상에 따라 대응되는 형상을 갖는다.

교류 전력을 사용하는 장비(300)은 단상, 3선식, 4선식 중 한가지를 사용하는 장비로써, 예를 들면 교류 전력을 사용되는 장비들은 전력 회사, 통신 회사, 항공기, 첨단 고가 의료기기, 선박, 철도, 대단위 공장의 생산 설비 등에서 사용되며, 본 발명의 실시 예에서는 위에 설명된 산업 중 고가의 반도체 및 디스플레이 생산 장비를 예를 들어 설명하고 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기의 조립도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시기의 (a)정면도, (b)배면도, (c)우측면도, (d)좌측면도, (e)평면도이다.

전력감시기(200)는 전력의 품질을 측정하는 측정부(230), 전력의 품질을 데이터화하는 처리부(250), 처리부(250)를 측정부(230)와 회전가능하도록 연결하는 회전부(240), 처리부(250)와 연결되고 데이터를 화면에 표시하는 표시부(270)를 포함한다.

측정부(230)는 내부에 빈공간이 형성되어 측정 부재(예:전류측정기, 전압측정기)가 설치되고, 일면이 제 1 연결부(210)와 연결되고, 타면이 제 2 연결부(220)와 연결되는 제 1 하우징(231: 231a, 231b), 교류 전력 라인의 단부(110)와 일단이 연결되고 타단이 제 1 하우징(231: 231a, 231b)의 일면과 연결되는 제 1 연결부(210), 전력을 사용하는 장비의 입력부(310)와 일단이 연결되고 타단이 제 1 하우징(231: 231a, 231b)의 타면과 연결되는 제 2 연결부(220), 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(220)를 연결하는 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)을 포함한다.

제 1 하우징(231: 231a, 231b)은 상 하우징(231a)과 하 하우징(231b)이 결합하여 내부에 빈 공간을 형성하고, 상기 공간 내부에 연결 배선, 측정기, 회로 기판 등 각종 부재가 설치된다.

상 하우징(231a)은 수평 방향으로 길이가 연장되는 상부 플레이트와 상부 플레이트의 양단에 연결되는 좌, 우 플레이트를 포함한다. 좌, 우 플레이트는 서로 마주보며 평행하며, 좌, 우 플레이트는 앞 및 뒤쪽으로 꺽인 가장자리 플레이트를 구비하고 가장자리 플레이트는 관통 홀(236)을 구비하여 하 하우징(231b)의 양 단면에 구비된 관통 홀(235) 및 제 1, 2 연결부(210, 220)에 구비된 관통 홀과 연결 부재(예: 볼트, 너트)로 연결된다. 즉, 전체적으로 'ㄷ' 모양의 절곡을 가지는 형상이다. 상 하우징(231a)의 상부 플레이트는 중앙에 회전부(240)와 연결을 위한 관통 홀을 포함한다. 상부 플레이트 하부 면에는 공급 전력을 측정하기 위한 측정 회로 기판(234)이 설치되어있다.

측정 회로 기판(234)은 제 1 하우징(231: 231a, 231b)의 내부의 빈 공간에 설치되고, 측정 회로 기판(234)의 상면 또는 하면이 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)으로부터 비접촉 방식으로 전류를 측정하는 복수 개의 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c), 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)으로부터 접촉 방식으로 전압을 측정하는 전압 측정기(미도시), 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c)와 전압 측정기(미도시)에서 측정된 측정값을 디지털 신호로 변환하는 신호 변환기(미도시), 전원부(미도시)와 연결된다.

연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)은 하기 자세히 설명될 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(220)를 서로 연결하는 연결 도선이다. 즉, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)의 일단은 제 1 연결부(210)에 연결되고, 타단은 제 2 연결부(220)와 연결된다. 제 1 하우징(231: 231a, 231b) 내부 쪽에 위치한 제 1 연결부(210)의 단부와 연결된 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)은 각각 복수 개의 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c)에 구비된 내부 공간을 통과하여 제 1 하우징(231: 231a, 231b) 내부 쪽에 위치한 제 2 연결부(220)의 단부와 연결된다. 즉, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)은 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(230)를 측정부(230) 내부에서 연결한다. 측정부(230) 내부에 구비된 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)의 개수는 전력 라인(100)으로부터 공급되는 교류 전류의 방식에 따라 변경된다. 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)이 교류 전력 라인(100)의 단부(110)와 교류 전력 사용 장비(300)의 입력부(310)를 연결하기 때문에 전력감시기(200)가 작동 중 문제가 생겨도 교류 전력 사용 장치(300)는 정상 작동할 수 있다.

복수 개의 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c)의 형상은 도넛 모양의 원형 링으로 일 측이 측정 회로 기판(234)과 연결되어 있다. 복수 개의 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c) 내부의 원형 공간 사이로 위에 설명된 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)을 각각 통과시켜 비접촉 방식으로 교류 전력의 전류를 측정한다.

전압 측정기(미도시)는 측정 배선(미도시) 및 측정 회로 기판(234)과 연결된다. 전압 측정기(미도시)는 교류 전력의 전압과 위상을 측정하기 위해 추가로 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)과 접촉하는 방식을 사용하여 전압과 위상을 측정한다. 예를 들어 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)에 측정 배선(미도시)을 연결하여 측정배선을 통해 전압과 위상을 측정하게 된다.

제 1 하우징(231) 내부에 복수 개의 전류 측정기(234), 전압 측정기(미도시), 연결 배선(232), 측정 배선(미도시)이 설치되어, 전력 라인으로부터 공급되는 교류 전력을 측정한다. 이에 교류 전력을 측정하기 위하여 일단이 전력감시기와 연결되고 일부 영역이 외부에 노출되어 측정 대상에 연결되는 소모성 액세서리(예: 측정용 프로브)가 필요 없다. 이는 전력감시기를 운용하는데 유지보수에 대한 추가 비용이 발생하지않는 이점이 있다.

신호 변환기(미도시)는 제 1 하우징(231) 내부에 설치되고, 전압 측정기(미도시)와 복수 개의 전류 측정기(233: 233a, 233b, 233c)에서 측정된 교류 전력의 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환한다. 변환된 디지털 신호들을 처리부(250)로 전송한다. 여기서 신호들의 전달 방법은 데이터 배선과 같은 유선에만 국한되지 않으며 무선 연결에 의한 신호 전달도 가능하다.

전원부(미도시)는 제 1 하우징(231) 내부에 설치되고, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)에 접촉 방식으로 교류 전력을 공급받아 전력감시기(200)의 구동에 필요한 전원으로 변환하여 전력감시기(200)에 공급한다. 즉, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)과 연결되어 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)에 흐르는 교류전력을 직류 전원으로 변환하고, 변환된 직류 전원을 전력감시기(200)의 각 구성부에 필요한 전원으로 변환하여 각 구성부에 구동 전원을 공급한다. 예컨대 전력을 추출하는 선은 상기에서 설명한 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)의 전압 측정을 위한 측정 배선(미도시)을 활용할 수 있다. 즉, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)에 접촉 연결된 측정 배선(미도시)을 통해 전압과 위상을 측정할 뿐 아니라 전력을 공급을 받을 수 있다. 이때, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)으로부터 교류 전력이 공급되지 않는 것이 감지되면, 전력감시기(200)에 설치된 별도의 재충전가능한 배터리에 연결된 배선으로 구동 전원을 공급받아 전력감시기(200)의 각 구성부에 구동 전원을 공급한다. 또한, 교류 전력이 공급되는 동안에는 전원부(미도시)는 교류 전력을 변환하여 재충전이 가능한 배터리를 충전한다.

하 하우징(231b)은 수평 방향으로 길이가 연장되는 하부 플레이트와 하부 플레이트의 양단에 연결되는 전, 후 플레이트를 포함한다. 전, 후 플레이트는 서로 마주보며 평행하며, 전체적으로 'ㄷ' 모양의 절곡을 가지는 형상이다. 전, 후 플레이트는 중앙에 개방된 관통 구(238)와 관통 구(238) 양측에 복수 개의 관통 홀(235)를 구비한다. 전, 후 플레이트의 관통 구(238)는 중앙부가 개구되어 있으며, 가장자리 테두리가 연결된 링 형상이다. 복수 개의 관통 홀(235)은 관통 구(238)를 중심으로 양단에 복수 개가 배치되어 구비되어있다. 관통 구(238)를 통해 제 1 연결부(210)와 제 2 연결부(220)의 일단을 연결하는 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)이 관통 구(238)를 관통하며 설치된다. 예컨대 관통구(235)를 통해 제 1 연결부(210)과 제 2 연결부(220)이 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)으로 하 하우징(231b) 내부에서 연결된다. 또한, 전, 후 플레이트에 구비된 관통 홀(235)은 제 1, 2 연결부(210, 220)에 구비된 관통 홀(211) 및 상 하우징(231a)의 가장자리 플레이트에 구비된 관통 홀(236)과 연결 부재(예: 볼트, 너트)로 연결된다. 상 하우징(231a)과 하 하우징(231b)이 끼워 맞춰지고 각 하우징의 플레이트에 구비된 관통 홀(235, 236)이 정렬되고 연결 부재(예: 볼트, 너트) 등으로 체결된다. 이때, 하 하우징(231b)의 전, 후 플레이트에 구비된 관통 홀(235)와 제 1, 2 연결부(210, 220)에 구비된 관통 홀(211)도 정렬되어 연결 부재(예: 볼트, 너트) 등으로 체결된다.

제 1 연결부(210)는 교류 전력 사용 장비(300)가 교류 전력을 공급받기 위해 구비된 입력부(310)의 형상과 동일한 형상의 커넥터를 구비한다. 따라서, 제 1 연결부(210)의 일단은 교류 전력 라인(100)의 단부(110)와 연결되며, 타단은 하 하우징(231b)의 전, 후 플레이트의 외 측면에 구비된 관통 구(238)와 관통 홀(235)과 고정 부재(예: 볼트, 너트)로 고정된다. 관통 구(238)를 통해서는 제 2 연결부(220)의 일단과 연결된 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)과 연결된다. 예컨대 본 발명의 실시 예들에서는 제 1 연결부(210)를 반도체 장비에 사용되는 내부에 6핀을 구비하고 있는 암 커넥터를 예를 들어 설명하고 있다. 내부에 6핀을 구비하고 있는 수 커넥터의 형상의 교류 전력 라인(100)의 단부(110)와 내부에 6핀을 구비하고 있는 암 커넥터의 형상의 제 1 연결부(210)는 서로 결합한다. 또한, 내부에 구비된 6 핀들끼리도 연결된다. 여기서 입력부(310)의 형상과 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하지만, 제 1 연결부(210)의 형상은 특정 형상에 한정되지 않으며 교류 전력을 공급받기 위해 구비된 입력부(310)의 형상에 따라 변형될 수 있다.

제 2 연결부(220)는 교류 전력 사용 장치(300)에 교류 전력을 공급하기 위한 교류 전력 라인(100)의 단부(110)의 형상과 동일한 커넥터 형상이다. 따라서, 제 2 연결부(220)의 일단은 교류 전력 사용 장치(300)의 단부(310)와 연결되며, 타단은 하 하우징(231b)의 앞 또는 뒤 플레이트 중 제 1 연결부(210)가 고정되어있지 않는 플레이트의 외 측면에 구비된 관통 구와 관통 홀과 고정 부재(예: 볼트, 너트)로 고정된다. 관통 구를 통해서는 제 1 연결부(210)와 연결된 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)과 연결된다. 예컨대 본 발명의 실시 예들에서는 제 2 연결부(220)를 반도체 장비에 사용되는 내부에 6핀을 구비하고 있는 수 커넥터를 예를 들어 설명하고 있다. 내부에 6핀을 구비하고 있는 암 커넥터의 형상의 교류 전력을 공급받기 위해 구비된 입력부(310)와 내부에 6핀을 구비하고 있는 수 커넥터의 형상의 제 2 연결부(220)는 서로 결합한다. 또한, 내부에 구비된 6 핀들끼리도 연결된다. 여기서 제 2 연결부(220)의 형상은 교류 전력 라인(100)의 단부(110)의 형상과 동일한 형상과 동일한 형상을 갖는 것이 바람직하지만, 제 2 연결부(220)의 형상은 특정 형상에 한정되지 않으며 교류 전력을 공급하기 위한 교류 전력 라인(100)의 단부(110)의 형상에 따라 변형될 수 있다.

상기에서 제 1 하우징(231)을 두 개의 부재(231a, 231b)를 체결하는 것을 예시하였으나, 제 1 하우징(231)의 형상 및 구조는 다양하게 변경될 수 있다.

위에서 설명된 제 1 하우징(231: 231a, 231b)의 외 측을 살펴 보면 일면에 제 1 연결부(210)와 연결되고, 타면에 제 2 연결부(220)가 연결된다. 본 발명의 실시 예에서는 제 1 및 2 연결부(210, 220)를 사용하여 교류 전력 라인(100)의 단부(110)와 교류 전력 사용 장비(300)가 교류 전력을 공급받기 위해 구비된 입력부(310) 사이에 삽입되어 설치되는 구조로 설명되었지만, 전력감시기(200)의 측정부(230)의 기능적인 면으로 살펴보면 제 1 및 2 연결부(210, 220)를 연결하는 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c) 이용하여 측정이 되기 때문에 연결부가 구비되어있지 않은 설비 장비에 설치될 경우 공급되는 교류 전력의 배선과 교류 전력을 사용하는 장비의 입력단의 배선 사이에 전력감시기(200)를 삽입 설치하고, 연결 배선(232: 232a, 232b, 232c)의 일단을 교류 전력의 배선과 연결하고, 타단을 교류 전력을 사용하는 장비의 입력단의 배선과 연결하여 전력감시기(200)를 사용할 수 있다. 바람직한 방법으로 설치시 소요되는 시간과 번거로움을 줄이기 위해 제 1 및 2 연결부(210,220)를 구비한 전력감시기(200) 설치하는 것이 좋다.

회전부(240)는 내부에 각종 선이 지나가는 통로를 형성하며, 회전축을 구비하여 측정부(230)와 처리부(250)가 회전 가능하도록 연결해준다. 회전부(240)는 고정된 하단 영역과 회전축이 구비되어 회전 가능한 상단 영역을 구비하고 있으며, 하단 영역은 측정부(230)에 구비된 관통 홀(237)과 연결되고, 상단 영역은 처리부(250)의 구비된 관통 홀(254)과 연결된다. 즉, 처리부(250)는 소정 각도(예: 70도) 범위 안에서 좌우로 회전이 가능하다. 또한, 회전부(240)은 측정부(230)와 처리부(250)를 연결된 데이터 선을 외부의 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.

처리부(250)는 측정부(230)와 연결되어 각종 신호들을 처리하는 것으로 제 2 하우징(251) 내부에 설치되며 측정부(230)와 유선 또는 무선으로 연결되어 측정 부재(예: 전류측정기, 전압측정기)로부터 교류 전력에서 측정된 신호들을 전달받아 데이터화, 기록(저장), 분석, 저장, 문자화, 그래프화, 데이터 송 수신을 수행하는 처리 회로 기판(252), 전력감시기 외부로 상기 데이터들을 저장할 수 있는 저장 포트(예: USB, SD card), 전력감시기를 다른 기기(예: 다른 곳에 설치된 전력감시기, 서버)와 데이터 송, 수신할 수 있게 하는 통신 포트(예: RS232, ,RF, 블루투스, 지그비)등을 포함한다. 또한, 제 2 하우징(251)의 내부 또는 외부에 위치하며, 상기 데이터들을 화면에 텍스트와 그래픽으로 표시하는 표시부(270)와 연결된다.

제 2 하우징(251: 251a, 251b)은 앞 하우징(251a)과 뒤 하우징(251b)이 결합하여 내부에 빈 공간을 구비하고, 앞면에 표시부(270)가 형성되며, 타면(하면)에 구비된 관통 홀(254)이 회전부(240)와 연결된다.

앞 하우징(251a)은 수평 방향으로 길이가 연장되는 플레이트로서, 제 2 하우징(251: 251a, 251b)의 내부 빈 공간에 설치된 표시부(270)의 일부 영역이 외부로 노출되도록 중앙부가 개구되어 있는 관통 부(253)를 구비하고 있다. 관통 부(253)는 중앙부가 개구되어 있으며, 가장자리 테두리가 연결된 링 형상이다. 플레이트와 구비된 관통 부(253)의 크기는 표시부(270)의 크기에 대응하여 변경된다. 즉, 앞 하우징(251a)이 표시부(270)의 테두리를 덮는 형상이다. 상기에서 표시부는 제 2 하우징(251)의 내부에 빈 공간에 설치되는 것을 예시하였으나 표시부(270)은 제 2 하우징(251) 내부에 설치되는 것이 국한되지 않고 제 1 하우징(231)의 내부에 설치 되거나 제 1, 2 하우징(231, 251)과 별개의 하우징으로 설치될 수 있다.

뒤 하우징(251b)은 수평 방향으로 길이가 연장되는 뒷면 플레이트와 뒷면 플레이트의 네 변에 연결되는 상, 하, 좌, 우 플레이트를 포함한다. 상 및 하 플레이트는 서로 마주보며 평행하며, 좌 및 우 플레이트도 서로 마주보며 평행하다. 즉, 전체적으로 한 면이 개방되어 있으며 내부에 비어있는 공간을 가지는 형상이다. 상기 공간에 처리 회로 기판(252)이 설치되며, 전력감시기의 전원을 제어하는 전원 스위치(263)에 대응하는 관통 구(259)가 구비되어있다. 상 플레이트에 처리 회로 기판(252)과 연결되어 일부 영역이 외부로 돌출된 제 2 저장장치 포트(264)(예: sd 메모리 슬롯)에 대응하는 관통 구(257)가 구비되어 있다. 하 플레이트는 회전부(240)와 연결을 위한 관통 홀(254)을 구비한다. 우 플레이트는 처리 회로 기판(252)과 연결되어 일부 영역이 외부로 돌출된 제 1 통신 포트(262)(예: 랜 포트)에 대응하는 관통 구(258)가 구비되어 있다. 좌 플레이트는 처리 회로 기판(252)과 연결되어 일부 영역이 외부로 돌출된 제 2 통신 포트(265)(예: RS232 포트)에 대응하는 관통 구(255)와 제 1 저장장치 포트(261)(예: usb 포트)에 대응하는 관통 구(256)가 구비되어 있다. 여기서 각종 관통 구와 관통 홀의 형태 및 배치는 특정된 것이 아니며 처리 회로 기판(252)에 연결되어 제 2 하우징(251: 251a, 251b) 외부로 일부 돌출되는 각종 슬롯 또는 포트의 형태와 배치에 따라 관통 구와 관통 홀의 형태와 배치도 그에 대응하여 변경된다.

처리 회로 기판(252)은 표시부(270)와 연결되어 처리부(250)의 하우징(251: 251a, 251b) 내부에 연결 부재(예: 볼트, 너트)로 고정되어 설치된다. 처리 회로 기판(252)은 전원스위치(263), 제 1 통신 포트(262), 제 1 저장장치 포트(261), 제 2 통신 포트(265), 제 2 저장장치 포트(264)를 구비하고 있다. 각 포트는 처리 회로 기판(252)의 특정 위치에 배치되는 것에 한정되지 않고 처리 회로 기판(252)에 연결되어 자유롭게 배치될 수 있으며, 각 포트 자체가 처리부(250)의 하우징(251: 251a, 251b)과 고정되며, 처리 회로 기판(252)에서부터 각 포트까지 연장된 선으로 연결될 수 있다. 즉, 전력감시기(200)의 측정부 및 처리부 하우징(231, 251)의 어느 위치에나 배치될 수 있다.

표시부(270)는 처리부(250)와 연결된다. 정확하게는 처리 회로 기판(252)과 연결되어 제 2 하우징(251: 251a, 251b) 내부에 연결 부재(예: 볼트, 너트)로 고정된다. 표시부(270)의 외형은 통산적인 형상을 가지므로 생략한다. 여기서 표시부(270)의 크기는 한정되지 않고, 전력감시기가 설치되는 공간을 반영하여 크기가 변동 가능하다.

도 4는 본 발명의 변형 실시 예에 따른 전력감시기의 구성이다.

측정부(230)의 제 1 하우징(231)과 처리부(250)의 제 2 하우징(251)을 회전부(240)로 기구적으로 연결하여 전력감시기(200)를 구성할 수도 있지만, 도 4에서 표현된 바와 같이 처리부(250)와 측정부(230)를 데이터 선으로 연결하여 처리부(250)와 측정부(230)가 이격된 원격의 별개의 하우징에 설치되는 구성을 갖는 전력감시기(200)도 가능하다. 또한, 회전부를 통한 제 1 하우징(231), 제 2 하우징(251)의 상대 회전을 예시하였으나, 제 1 하우징(231)과 제 2 하우징(251) 사이에 여러 가지 이동 기구를 설치하여, 상하, 전후 방향으로 이동시킬 수도 있다. 예를 들어 제 2 하우징(251)에 상하 및 좌우 이동가능한 암의 고정부를 설치하고, 자유롭게 이동가능한 암 끝단에 제 1 하우징(231)을 연결할 수 있다. 또한, 복수 개의 측정부(230: 230a, 230b, 230c)와 단일 처리부(250)를 연결한 전력감시기(200)의 구성이 또한 가능하다. 여기서 처리부(250)와 측정부(230)의 연결은 유선(예: RS232, 랜 통신)에 한정되지 않고, 무선 통신(예: RF ID, 블루투스, 지그비, 와이파이)을 사용하여 연결가능하다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전력감시방법의 순서도이다.

도 5를 참조하여 감시 방법을 상세히 설명한다.

우선, 전력감시기를 준비한다(도 5의 S100). 전력감시기는 전력을 공급하는 공급라인과 결합되는 제 1 연결부와 전력을 사용하는 장비와 결합되는 제 2 연결부를 포함하고 있다.

전력을 공급하는 공급 라인과 전력을 사용하는 장비 사이에 전력감시기를 삽입하여 설치한다(도 5의 S200). 즉, 전력감시기에 구비된 제 1 연결부는 공급라인과 연결되고, 제 2 연결부는 전력을 사용하는 장비와 연결되어 전력감시기는 공급 라인과 전력을 사용하는 장비 사이에 삽입되어 설치된다.

그 후, 전력감시기는 공급 라인으로부터 공급되는 전력의 품질(예: 전류, 전압, 위상)을 감시한다(도 5의 S300). 전력감시기는 공급 라인으로부터 공급되는 전력의 품질을 감시하며, 제 2 연결부로 전력을 사용하는 장비에 전력을 전달한다. 여기서 전력의 품질을 감시하는 방법은 하기에서 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 품질의 측정방법을 설명하는 블럭도이다.

하기 설명되는 전력감시기의 전력 품질 감시는 실시간으로 진행된다.

측정부(230)는 교류 전력(400)의 품질을 측정한다. 즉, 교류 전력(400)의 전류, 전압, 위상의 신호를 측정한다(511). 여기서 측정된 신호는 아날로그 신호이기 때문에 신호 처리와 데이터 처리가 힘들다. 따라서 측정된 신호를 디지털 신호로 변환한다(512). 그 후 변환된 신호들을 처리부(250)로 전달한다.

처리부(250)는 변환된 신호들을 전달받아 처리한다. 여기서 처리는 교류 전력의 전류, 전압, 위상 신호들을 기반으로 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 위상 차, 에너지 등으로 변환한다. 교류 전력의 전압, 전류, 위상을 기반으로 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 위상 차, 에너지를 구하는 방법은 통상적인 공식에 의해 처리되므로 설명을 생략한다. 처리된 신호들은 데이터화 된다(521).

그 후, 데이터들은 표시부(270)의 화면에 표시(531)되기 위한 전처리 과정으로 문자화, 그래픽화 된다(522).

또한, 데이터들은 사용자가 미리 입력한 설정 값과 대비된다(523). 예컨대 단상 3 선식 또는 3상 4 선식을 사용하며 사용자가 설정 값으로 전류 0.5 암페어를 설정한 경우를 예를 들어 설명하면 전력감시기는 공급되는 교류 전류의 3개의 상을 0.5 암페어와 실시간 대비하여 감시한다. 예컨대 3개의 상 중 하나의 전류가 0.5 암페어를 초과하거나 0.5 암페어 미만 시에는 사용자 설정 조건에 충족하지 않는 경우가 된다. 따라서 경보가 발생하면 알람(예: 화면 표시 및 소리)을 발생하며 경보가 발생한 시점과 연결된 장비에 대한 정보가 로그 파일로 기록되며, 기록된 로그 파일은 문자와 그래프로 분석이 가능하며, 각 로그 파일끼리 비교 분석도 가능하다. 여기서 설정 값은 혹은 설정 범위는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 위상 차, 에너지값 등으로 설정할 수 있다.

또한, 데이터는 실시간으로 전력감지기에 내장된 저장장치에 저장된다(524). 여기서 저장 위치는 전력감지기 내부에 저장장치에 한정되지않고, 외부 저장장치 슬롯 및 포트를 통해 외부 저장 장치에 저장될 수 있으며, 통신 포트를 통해 서버와 연결되어 데이터를 서버에 저장될 수 있다.

또한, 통신 포트를 통해 다른 기기와 실시간으로 측정되는 데이터의 송 수신이 가능하다(525). 통신 포트를 통해 위에서 설명된 서버와 복수 개의 전력감시기를 연결하고, 서버에서 각 전력감시기를 제어하여 교류전력을 사용하는 복수 개의 장비를 실시간으로 감시할 수 있다. 또한, 통신 포트를 통해 다수 개의 측정부와 단일 처리부로 구성이 가능하다.

표시부(270)를 통해 사용자는 교류 전력의 측정값들을 그래프와 텍스트로 확인할 수 있고, 사용자가 원하는 설정 값을 표시부(270)를 통해 입력할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예, 변형 예, 실시방법 및 변형 방법들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예, 변형 예, 실시방법 및 변형방법들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 실시 예 및 변형 예들 간의 다양한 조합이 가능하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 교류 전력 라인 110: 단부
200: 전력감시기 210: 제 1 연결부
220: 제 2 연결부 231: 제 1 하우징
232: 배선 233: 전류 측정기
234: 측정 회로 기판 235: 관통 홀
236: 관통 홀 237: 관통 홀
238: 관통 구 240: 회전부
250: 처리부 251: 제 2 하우징
252: 처리 회로 기판 255: 관통 구
256: 관통 구 257: 관통 구
258: 관통 구 259: 관통 구
261: 제 1 저장장치 포트 262: 제 1 통신 포트
263: 전원 스위치 264: 제 2 저장장치 포트
270: 표시부 300: 교류 전력 사용 장비
310: 입력부 400: 교류 전력
511: 신호 측정 512: 신호 변환
521: 신호 처리 및 데이터화 522: 데이터 문자 또는 그래픽화
523: 데이터 분석 및 설정 값 비교 524: 데이터 저장
525: 통신 531: 화면 표시
532: 사용자 입력

Claims (15)

1. 교류 전력 입력부를 구비하는 장비의 전력 감시기에 있어서,
   제 1 연결부, 제 2 연결부 및 상기 제 1, 2 연결부를 연결하는 배선을 구비하고, 상기 배선이 통과되고 상기 교류 전력의 전류를 측정하는 변류기를 포함하는 측정부 하우징을 구비하여 상기 교류 전력의 품질을 측정하는 측정부;
   상기 측정부와 연결되고, 상기 전력의 품질을 데이터화하는 처리부; 및
   상기 처리부와 연결되고, 상기 데이터를 화면에 표시하는 표시부;
   를 포함하며,
   상기 측정부 하우징과 회전 가능하도록 연결되고, 상기 표시부가 일면에 설치되고, 내부에 상기 처리부의 적어도 일부가 설치된 처리부 하우징을 포함하는 전력감시기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 1 연결부는 상기 입력부의 형상과 동일한 형상을 포함하고, 상기 제 2 연결부는 상기 교류 전력의 공급 라인의 형상과 동일한 형상을 포함하는 전력감시기
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 측정부는 상기 배선에 연결되고 상기 교류 전력의 전압을 측정하는 측정 배선을 포함하는 전력감시기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 측정부 하우징의 내부에는 상기 측정 배선이 설치된 전력감시기.
5. 삭제
6. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 측정부와 상기 처리부는 상호 이격된 별개의 하우징에 설치되는 전력감시기.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 측정부 하우징과 상기 처리부 하우징 사이에는 회전축을 구비하는 회전부가 결합되는 전력감시기.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 처리부는 상기 처리부 하우징 내부에 위치하며 일단부가 상기 처리부 하우징 외부로 노출되는 저장장치 및 통신 포트 중 적어도 하나를 포함하는 전력감시기.
9. 청구항 4 또는 청구항 8에 있어서,
   상기 측정부 하우징 내부에 위치하여, 일단이 상기 배선과 연결되어 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 전력감시기.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부와 상기 처리부는 유선 또는 무선으로 연결되는 전력감시기.
11. 청구항 1 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 측정부가 복수 개가 구비되고, 상기 처리부는 상기 복수 개의 측정부와 연결되는 전력감시기.
12. 교류 전력을 사용하고 상기 교류 전력과 연결되는 입력부를 가지는 장비; 및
    상기 교류 전력의 공급 라인과 결합되는 제 1 연결부와 상기 입력부와 결합되는 제 2 연결부와, 측정부 하우징을 포함한 측정부를 구비하여, 상기 공급 라인과 상기 입력부 사이에 착탈 가능하게 연결되고, 상기 교류 전력의 품질을 감시하는 전력감시기;
    를 포함하며,
    상기 전력 감시기는 상기 측정부 하우징에 회전 가능하도록 연결되고 일면에 표시부가 형성되고 내부에 처리부의 적어도 일부가 설치되는 처리부 하우징을 포함하는 교류 전력 사용 장치.
13. 삭제
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 측정부는, 상기 측정부 하우징 내에 설치되고 상기 제 1 및 상기 제 2 연결부와 연결되는 배선, 상기 배선으로부터 비접촉 방식으로 전류를 측정하는 전류측정기, 상기 배선과 접촉하여 전압을 측정하는 전압측정기를 포함하는 교류 전력 사용 장치.
15. 삭제

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