KR101468887B1

KR101468887B1 - 전력 부하 측정용 프로브

Info

Publication number: KR101468887B1
Application number: KR1020130110470A
Authority: KR
Inventors: 오에릭종; 오찬배
Original assignee: 오찬배; 주식회사 컴텍코리아
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-12-05

Abstract

본 발명은 변압기(103)의 2차측 전선(105)으로부터 전압 및 전류를 측정하여 데이터 집중유닛(104)으로 전송하며, 2차측 전선(105)의 전압은 측정핀(10)을 통해 측정되어 데이터 집중유닛(104)으로 전송되고, 2차측 전선(105)의 전류는 로고스키 코일(20)을 통해 측정되어 데이터 집중유닛(104)으로 전송되도록 설계된 전력 부하 측정용 프로브에 관한 것이다.

Description

전력 부하 측정용 프로브{PROBE FOR MEASURING ELECTRIC POWER LOAD}

본 발명은 전력 부하 측정용 프로브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터 집중유닛으로 하여금 측정핀에 의한 2차측 전선의 전압과 로고스키 코일에 의한 2차측 전선의 전류를 데이터화하여 인터넷 또는 무선을 통해 중앙통제실로 송신토록 하여 실시간 파악을 가능케 할 수 있는 전력 부하 측정용 프로브에 관한 것이다.

일반적으로 지상에 설치되는 지상변압기 혹은 전주에 설치되는 주상변압기는 변전소에서 보내온 높은 전압을 공장 또는 가정에서 사용 가능한 낮은 전압으로 변압하는 기능을 담당한다.

즉, 전기를 공급하는 한전은 소비자에게 전력을 공급하기 위해 부하 중심에서 수백 ㎞ 떨어진 발전소로부터 전기를 생산하여 이를 공급하는데, 이때 전송에 따른 손실을 줄이기 위해 전압을 상승시킨다.

이에 따라, 부하가 군집된 곳에 변전소를 설치하여 배전전압(한전의 경우 22,900V)으로 내린 후, 이를 지중선로 또는 가공선로를 통해 사용자 인근의 변압기로 전달하여 최종적으로 일반 전압인 380V/220V로 강압하게 된다.

변압기는 높은 전압을 낮은 전압으로 변압시키므로 1차측 전압(변압기로 입력되는 전압) 및 2차측 전압(변압기에서 출력되는 전압)은 매우 높기 때문에 변압기에 조그마한 오동작이 발생되면 안전사고를 유발하게 된다.

이러한 변압기의 오동작은 주로 변압기의 과부하에 원인이 있는데, 과부하 상태가 오랫동안 지속될 경우 변압기에 치명적인 손상을 입힐 수가 있으며, 더욱이 변압기의 과부하에 기인한 오동작으로 인하여 정상적인 변압 기능이 수행되지 못할 경우에는 공장이나 가정에 필요이상으로 큰 전압이 공급되거나 매우 낮은 전압이 공급될 수 있고, 나아가 필요이상의 고전압이 공급될 경우 화재로 이어지는 문제를 초래하게 된다.

도 1은 일반적인 전력 부하 감시 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 전력 부하 감시 시스템은 변압기(103), 데이터 집중유닛(104) 및 전력 부하 측정용 프로브(100)로 이루어진다.

전주(101)에는 변전소에서 전력이 송신되는 1차측 전선(102)이 전주상단을 통과하고, 1차측 전선(102)에서 소정의 전선이 분기되어 1차측 전압이 변압기(103)로 입력된다. 변압기(103)로 입력된 1차측 전압은 변압기(103) 내의 감압회로에 의해 전압이 감소되어 2차측 전압을 생성하고, 2차측 전선(105)에 의해 수용가로 전달된다.

변압기(103)의 감압과정은 상당한 고압과정에서 이루어지므로 많은 전류량의 변화가 있으며 감압시 높은 열이 발생하므로, 변압기(103)는 열에 의한 고장이 빈번하게 발생하곤 한다.

이로 인하여 하나의 변압기(103)가 고장나면 수백 또는 수천 가구에 전기의 공급이 차단되어 일반 가구에 많은 불편을 낳게 된다.

따라서, 이러한 점을 해결하고자 변압기(103)에서 수용가로 흘러가는 2차측 전선(105)의 정보를 실시간으로 감시하기 위한 장치가 필요하게 되었고, 이에 따라 2차측 전선(105) 내의 전압 및 전류를 실시간으로 감시할 수 있는 전력 부하 감시 시스템이 필요하게 되었다.

즉, 인터넷 또는 무선을 통해 전주(101)에 설치된 변압기(103)의 전류와 전압 등의 부하상태를 실시간으로 중앙통제부의 배전운영실로 알려줘 예방조치를 취하게 함으로써 전력의 안정감과 품질을 높여주는 시스템이 필요하게 된 것이다.

도 1의 도면부호 104는 2차측 전선(105)내의 전압 및 전류를 실시간으로 감시할 수 있는 데이터 집중유닛(DCU; Data Concentrate Unit)이 외부에 설치된 모습을 나타낸 것이다.

데이터 집중유닛(104)은 전주(101)에 매달려 있는 각 변압기(103)와 가까이 위치하여 변압기(103)에서 출력되어 수용가로 흘러가는 전기의 이동통로인 2차측 전선(105)의 전압 및 전류를 측정하여 이를 데이터화하고 인터넷 또는 무선을 통해 중앙통제실로 전송하여 실시간으로 전력상태를 파악할 수 있도록 하는 것이다.

선행기술문헌 1(10-2012-0011592; 부하 측정용 프로브) 도 2는 선행기술문헌 1에 따른 부하 측정용 프로브를 나타내는 구조도이다. 선행기술문헌 1에 따른 부하 측정용 프로브는 상부브라켓(120)과, 중앙에 전선삽입구멍(131)이 형성된 하부브라켓(130)과, 하부브라켓(130)의 일면에 돌출되게 형성된 핀고정부(141)에 설치되며 전선삽입구멍(131)에 삽입된 전선[도 1의 2차측 전선(105)]과 접촉하여 전선의 전압 또는 전류 등을 측정하는 측정핀(140)과, 측정핀(140)의 뾰족한 끝단부와 대응되는 위치에 하부브라켓(130)의 일면에서 돌출된 형태로 형성된 핀보호부(142)와, 측정핀(140)을 전후진 시키는 손잡이(147)와, 하부브라켓(130)의 타측에 설치되어 상부브라켓(120)의 상면에 형성된 걸쇠홈(164)에 체결됨으로써 잠금기능을 수행하는 걸쇠(160)를 포함한다. 그리고, 상부브라켓(120)과 하부브라켓(130)은 힌지(122)로 연결되되 상부브라켓(120) 하부에는 하부브라켓(130)의 전선삽입구멍(131)에 삽입된 전선을 상부에서 지지하는 고정홈(121)이 형성되고, 상부브라켓(120)의 타측에는 걸쇠홈(164)이 형성되며, 하부브라켓(130)의 상부 일측에는 힌지(122)로 상부브라켓(120)과 결합되는 힌지돌기(133)가 형성되고, 힌지돌기(133) 하부에는 측정핀(140)의 손잡이(147)가 설치되고, 하부브라켓(130)의 타측에는 걸쇠돌기(132)가 형성된다. 나아가, 힌지(122)를 중심으로 상부브라켓(120)을 상하 회동시킴으로써 하부브라켓(130)의 상부가 개방되어 공간이 확보되고, 작업자는 하부브라켓(130)의 전선삽입구멍(131)에 전선을 삽입할 수 있도록 되어 있다. 이때, 하부브라켓(120)의 하부에는 코일부(134)가 형성되어 있는데, 이 코일부(134)는 하부브라켓(120)의 하부를 감싸듯이 형성되는 것으로, 내부에 보빈 및 코일을 포함하고 있으며, 이들 보빈 및 코일은 일반적으로 전류 및 전압 등의 측정을 위해 사용되는 것으로 되어 있다. 선행기술문헌 1에는 코일부(134)에 대한 설명이 구체적으로 되어 있지 않아, 현재 시중에 유통되고 있는 전력 부하 측정용 프로브를 통해 설명하면 다음과 같다. 도 3a 및 도 3b는 현재 시중에 유통되고 있는 전력 부하 측정용 프로브를 나타내는 사진이다. 도 1 및 도 2 그리고 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 코일부(134)는 하부코어(134a)를 내장한 보빈에 코일이 권선된 상태에서 전선[도 1의 2차측 전선(105)]을 감싸도록 상부코어(134b)가 하부코어(134a)에 맞닿아 폐구형을 구현토록 이루어진다. 그런데, 도 2의 선행기술문헌 1 그리고 도 3a 및 도 3b의 전력 부하 측정용 프로브는 전류를 측정하기 위하여 전선[도 1의 2차측 전선(105)]을 폐구형으로 감싸는 코일부(134)의 구성이 되는 하부코어(134a) 및 상부코어(134b)가 서로 맞닿기 위하여 외부로 노출되는 구조로 이루어져 빗물이나 습기에 취약할 뿐만 아니라 부식까지 발생하는 문제점을 안고 있다.

본 발명의 목적은 측정핀에 의한 2차측 전선의 전압과 로고스키 코일에 의한 2차측 전선의 전류를 측정토록 한 전력 부하 측정용 프로브를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 구조가 간단하고 무게가 가벼우며 특히 부식에 대한 염려가 없고 변압기의 2차측 전선의 높은 전류의 측정을 가능토록 한 전력 부하 측정용 프로브를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 구조의 간단화와 더불어 조립의 간소화를 함께 구현할 수 있는 전력 부하 측정용 프로브를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 로고스키 코일로서 2차측 전선을 폐구형으로 감싸면서 상호 작용하여 전류를 측정할 수 있는 전력 부하 측정용 프로브를 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 절연과 더불어 생산성까지 보장할 수 있는 전력 부하 측정용 프로브를 제공함에 있다.

본 발명은 변압기의 2차측 전선으로부터 전압 및 전류를 측정하여 데이터 집중유닛으로 전송하는 전력 부하 측정용 프로브에 있어서,

상기 2차측 전선의 전압은 측정핀을 통해 측정되어 상기 데이터 집중유닛으로 전송되고,

상기 2차측 전선의 전류는 로고스키 코일을 통해 측정되어 상기 데이터 집중유닛으로 전송되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

본 발명은 데이터 집중유닛으로 하여금 측정핀에 의한 2차측 전선의 전압과 로고스키 코일에 의한 2차측 전선의 전류를 데이터화하여 인터넷 또는 무선을 통해 중앙통제실로 송신토록 하여 실시간 전력상태 파악을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구조가 간단하고 무게가 가벼우며 특히 부식에 대한 염려가 없고 변압기의 2차측 전선의 높은 전류의 측정 또한 가능토록 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구조의 간단화와 더불어 조립의 간소화를 함께 구현할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 로고스키 코일로서 2차측 전선을 폐구형으로 감싸면서 상호 작용하여 전류를 측정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 로고스키 코일의 구성으로서 권선코일과 더불어 절연플렉시블바디를 함께 내장시켜 보호하는 절연튜브를 더 포함토록 하여 절연을 특히 보장할 수 있고, 절연플렉시블바디를 실리콘수지로 제작하여 심선의 인서트 사출을 용이토록 하여 생산성까지 보장할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전력 부하 감시 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 구조도.
도 2는 선행기술문헌 1에 따른 부하 측정용 프로브를 나타내는 구조도.
도 3a 및 도 3b는 현재 시중에 유통되고 있는 전력 부하 측정용 프로브를 나타내는 사진.
도 4는 본 발명에 따른 전력 부하 감시 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 구조도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브의 사용상태를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브의 구성이 되는 하부 브래킷 및 상부 브래킷을 분해하여 나타내는 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브를 종방향으로 단면하여 나눈 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브를 나타내는 분해 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브에 적용된 로고스키 코일의 제작 과정을 보여주는 사시도.

본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 전력 부하 감시 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 구조도이다.

본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브는 변압기(도 1의 103)의 2차측 전선(105)으로부터 전압 및 전류를 측정하여 데이터 집중유닛(104)으로 전송하며, 이때 2차측 전선(105)의 전압은 측정핀(10)을 통해 측정되어 데이터 집중유닛(104)으로 전송되고, 2차측 전선(105)의 전류는 로고스키 코일(20)을 통해 측정되어 데이터 집중유닛(104)으로 전송되도록 설계된다.

즉, 2차측 전선(105)에 측정핀(10)이 삽입되어 전압을 측정하여 데이터 집중유닛(104)으로 보내고, 2차측 전선(105)과 로고스키 코일(20)의 상호 작용으로 전류를 측정하여 데이터 집중유닛(104)으로 보낼 수 있도록 하여, 데이터 집중유닛(104)으로 하여금 측정핀(10)에 의한 2차측 전선(105)의 전압과 로고스키 코일(20)에 의한 2차측 전선(105)의 전류를 데이터화하여 인터넷 또는 무선을 통해 중앙통제실(CC)로 송신하여 실시간 전력상태를 파악케 하는 것이다.

더욱 구체적으로, 로고스키 코일(20)은 현재 시중에 유통되고 있는 것과 같이 철심 또는 Material core를 사용하지 않으므로 구조가 간단하고 무게가 가벼우며 특히 부식에 대한 염려가 없고, 다른 하편으로 인덕턴스(Inductance)가 거의 없기 때문에 유도되는 값을 비례적으로 구현하기가 어렵고 위상(Phase)의 지연 발생으로 Integrate시켜 2차값을 구해야 하는 단점을 본 발명에서는 역으로 활용하여 변압기(103)의 2차측 전선(105)의 높은 전류의 측정을 가능토록 하는 것이며, 더욱 구체적으로는 10,000A이상까지 측정 가능토록 하는 것이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브의 사용상태를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브의 구성이 되는 하부 브래킷(30) 및 상부 브래킷(40)을 분해하여 나타내는 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브를 종방향으로 단면하여 나눈 사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브를 나타내는 분해 사시도이다.

본 발명에 따라 측정핀(10)은 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이 2차측 전선(105)을 감싸는 수용홈(31)을 지닌 하부 브래킷(30)에 삽탈 가능하게 끼워지고, 나아가 수용홈(31)을 감싸도록 하부 브래킷(30)에 조립되는 상부 브래킷(40)을 구비하며, 로고스키 코일(20)은 수용홈(31)에 놓여진 2차측 전선(105)을 폐구형으로 감싸도록 하부 브래킷(30) 및 상부 브래킷(40)에 내장된다.

로고스키 코일(20)이 하부 브래킷(30) 및 상부 브래킷(40)에 내장되어 2차측 전선(105)을 간단히 폐구형으로 감싸도록 함으로써 구조의 간단화와 더불어 조립의 간소화를 함께 구현할 수 있어 바람직하게 된다.

도 9는 본 발명에 따른 전력 부하 측정용 프로브에 적용된 로고스키 코일(20)의 제작 과정을 보여주는 사시도이다.

로고스키 코일(20)은 도 9에 도시된 바와 같이 데이터 집중유닛(104)에 시작단이 연결된 심선(21)과, 이 심선(21)을 인서트 내장한 절연플렉시블바디(22)와, 심선(21)의 끝단에 접속되어 절연플렉시블바디(22)의 외주연을 따라 역방향으로(아래방향으로) 권선된 후 데이터 집중유닛(104)에 연결되는 권선코일(23)을 포함하는 구성으로 이루어져, 2차측 전선(105)을 폐구형으로 감싸면서 상호 작용하여 전류를 측정할 수 있도록 하는 것이다.

바람직하게, 로고스키 코일(20)은 권선코일(23)과 더불어 절연플렉시블바디(22)를 함께 내장시켜 보호하는 절연튜브(24)를 더 포함하여 절연을 보장토록 하고, 절연플렉시블바디(22)는 실리콘수지로 제작하여 심선(21)의 인서트 사출을 용이하게 하여 절연과 더불어 생산성까지 보장토록 한다.

본 발명은 변압기의 2차측 전선의 전력상태를 측정 및 감시할 수 있는 산업분야에 이용될 수 있다.

103 : 변압기 105 : 2차측 전선
CC : 중앙통제실 104 : 데이터 집중유닛
10 : 측정핀 20a : 측정수단
20 : 로고스키 코일 21 : 심선
22 : 절연플렉시블바디 23 : 권선코일
24 : 절연튜브 30 : 하부 브래킷
31 : 수용홈 32 : 회동돌기
32a : 외향 걸침턱 40 : 상부 브래킷
41 : 회동공 50 : 잠금수단
51 : 클립 50a : 숫돌기
50b : 암홈

Claims

변압기(103)의 2차측 전선(105)으로부터 전압 및 전류를 측정하여 데이터 집중유닛(104)으로 전송하는 전력 부하 측정용 프로브에 있어서,
상기 2차측 전선(105)의 전압은 측정핀(10)을 통해 측정되어 상기 데이터 집중유닛(104)으로 전송되고,
상기 2차측 전선(105)의 전류는 로고스키 코일(20)을 통해 측정되어 상기 데이터 집중유닛(104)으로 전송되고,
상기 측정핀(10)은 상기 2차측 전선(105)을 감싸는 수용홈(31)을 지닌 하부 브래킷(30)에 삽탈 가능하게 끼워지고,
상기 수용홈(31)을 감싸도록 상기 하부 브래킷(30)에 조립되는 상부 브래킷(40)을 구비하며,
상기 로고스키 코일(20)은 상기 수용홈(31)에 놓여진 상기 2차측 전선(105)을 폐구형으로 감싸도록 상기 하부 브래킷(30) 및 상부 브래킷(40)에 내장되는 것을 특징으로 하는 전력 부하 측정용 프로브.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 로고스키 코일(20)은 상기 데이터 집중유닛(104)에 시작단이 연결된 심선(21)과, 상기 심선(21)을 인서트 내장한 절연플렉시블바디(22)와, 상기 심선(21)의 끝단에 접속되어 상기 절연플렉시블바디(22)의 외주연을 따라 역방향으로 권선된 후 상기 데이터 집중유닛(104)에 연결되는 권선코일(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 부하 측정용 프로브.
제 3 항에 있어서,
상기 로고스키 코일(20)은 상기 권선코일(23)과 더불어 상기 절연플렉시블바디(22)를 함께 내장시켜 보호하는 절연튜브(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 부하 측정용 프로브.
제 3 항에 있어서,
상기 절연플렉시블바디(22)는 실리콘수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 부하 측정용 프로브.