KR101471042B1 - 계전기가 내장된 지능형 영상 고조파 필터 - Google Patents

계전기가 내장된 지능형 영상 고조파 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 고조파 필터에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터는 R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기; 상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부; 및 기 설정 시간의 경과시마다 하루 동안 상기 N 상 부스바 상의 전류 중 영상분을 스캐닝하여 시간대별 영상분 평균값을 산출하고, 상기 영상분 평균값이 산출된 시점으로부터 상기 기 설정 시간 경과시까지 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키고, 상기 산출된 영상분 평균값이 상기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결시키는 제어 모듈-상기 제어 모듈은 상기 기 설정된 시간의 경과시마다 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 갱신하고, 상기 갱신된 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 사용하여 상기 기 설정된 시간 동안 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결 또는 분리시킴-을 포함한다.

Description

계전기가 내장된 지능형 영상 고조파 필터{INTELLIGENT ZERO HARMONIC FILTER BUILT-IN RELAY}
본 발명은 영상 고조파 필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계전기가 내장된 지능형 영상 고조파 필터에 관한 것이다.
기기의 보급이 확대되면서 3상 4선식 배전계통의 중성선 영상분 고조파 전류가 다양한 형태의 장해를 일으킬 수 있다. 영상분 고조파는 과전류에 의한 차단기의 Trip, 변압기의 온도 상승 및 열화, 보호기의 오동작, 중성선 과열/화재발생, 통신 장애 등을 유발할 수 있다. 이러한 영상 고조파 저감을 위해, 영상 고조파 필터가 변압기 2차측에서부터 부하 말단 분전반 사이에 설치될 수 있다. 영상 고조파 저감율을 최대로 하기 위해, 영상 고조파 필터는 부하측에 가장 가까운 위치, 즉, 분전반에 설치되는 것이 바람직하다. 주지된 바와 같이 영상 고조파 필터는 지그재그결선 변압기를 포함하고, 영상 고조파 필터는 N 상으로부터 유입된 영상분을 지그재그결선 변압기 내부로 순환시키는 것에 의해 제거할 수 있다.
이와 같은 영상 고조파 필터는 영상분을 부하측에서 제거하는 것에 의해 영상 고조파가 전원측으로 유입되는 것을 차단할 수 있으나, 영상 고조파에 의한 전기 요금 증가, 역률 저하와 같은 문제점을 야기할 수 있다. 구체적으로, 영상 고조파 내의 지그재그결선 변압기는 부하로 작용하여 전기 요금을 증가시킬 수 있으며, 지그재그결선 변압기가 가지는 리액턴스 성분에 의해 역률이 저하될 수 있다.
또한, 영상 고조파 필터가 설치되는 기존의 분전반은 각 상의 전류값 정보, 각 상의 전압값 정보, 분전반에 연결된 부하량, N 상의 영상분 정보, 영상 고조파 필터로 유입되는 영상분 정보, 결상 여부, 역상 여부, 영상 고조파 필터의 온도 등과 같은 정보를 표시해 줄 수단을 구비하고 있지 않았다. 이로 인해, 분전반 운영자는 분전반 상태를 체크하는데 필요한 다양한 정보를 제공받을 수 없다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 영상 고조파 필터가 영상 고조파를 필터링하는 기능을 최대한 유지시키되 영상 고조파 필터에 의한 전기 요금 증가 및 역률 저하를 최소화할 수 있는 영상 고조파 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 각상의 전류값 정보, 각상의 전압값 정보, 분전반에 연결된 부하량, N 상의 영상분 정보, 영상 고조파 필터로 유입되는 영상분 정보, 결상 여부, 역상 여부, 영상 고조파 필터의 온도 등과 같은 분전반 상태를 체크하는데 필요한 다양한 정보를 제공할 수 있는 영상 고조파 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터는 R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기; 상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부; 및 기 설정 시간의 경과시마다 하루 동안 상기 N 상 부스바 상의 전류 중 영상분을 스캐닝하여 시간대별 영상분 평균값을 산출하고, 상기 영상분 평균값이 산출된 시점으로부터 상기 기 설정 시간 경과시까지 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키고, 상기 산출된 영상분 평균값이 상기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결시키는 제어 모듈-상기 제어 모듈은 상기 기 설정된 시간의 경과시마다 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 갱신하고, 상기 갱신된 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 사용하여 상기 기 설정된 시간 동안 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결 또는 분리시킴-을 포함한다.
여기서, 상기 제어 모듈은, 상기 지그재그결선 변압기 상의 온도가 기 설정된 온도 상한값을 초과하는 경우, 상기 산출된 영상분 평균값이 상기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 해당하는 경우라도, 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.
그리고, 상기 제어 모듈은, 상기 N 상 부스바 상의 영상분을 산출하는 영상분 산출부; 상기 N 상 부스바로부터 상기 지그재그결선 변압기로 유입하는 영상분을 산출하는 N 상 전류 측정부; 상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 결상 여부를 판단하는 결상 판단부; 및 상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 역상 여부를 판단하는 역상 판단부; 상기 지그재그결선 변압기 상의 온도를 계측하는 온도 계측부를 포함하고, 상기 영상분 산출부에 의해 산출된 상기 N 상 부스바 상의 영상분, 상기 N 상 전류 측정부에 의해 산출된 상기 N 상 부스바로부터 상기 지그재그결선 변압기로 유입하는 영상분, 상기 결상 판단부에 의해 판단된 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 결상 여부 판단 결과, 상기 역상 판단부에 의해 판단된 상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 역상 여부의 판단 결과, 상기 온도 계측부에 의해 계측된 상기 지그재그결선 변압기 상의 온도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 분리 조건에 해당하는 경우, 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것에 의해 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명은 연결 조건에 해당하는 경우라도 온도 계측부에 의해 측정된 지그재그결선 변압기의 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 시간 정보에 기반하여 영상 고조파 필터를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 주기로 영상분을 스캐닝하고, 다음 주기까지 그 스캐닝된 값을 사용하여 영상 고조파 필터의 연결/분리를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 분리 시간에 만 영상 고조파 필터를 분리시키는 방식에 의해 제어 모듈의 구조를 매우 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 상의 전류값 정보, 각상의 전압값 정보, 분전반에 연결된 부하량 정보, N 상의 영상분 정보, 영상 고조파 필터로 유입되는 영상분 정보, 결상 여부, 역상 여부, 영상 고조파 필터의 온도, 스위칭부의 개폐 여부 등과 같은 정보를 표시해주는 것에 의해, 분전반 운영자가 분전반 상태를 체크하는데 필요한 다양한 정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터가 분전반에 설치된 상태도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 전류 스캐닝부의 스캐닝 결과에 따라, 스위치 개폐부가 스위칭부를 개폐하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상고조파 필터에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 고조파 필터가 분전반에 설치된 상태도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 전류 스캐닝부의 스캐닝 결과에 따라, 스위치 개폐부가 스위칭부를 개폐하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 본 발명의 요지를 보다 명확히 하기 위해, 종래 주지된 기술에 대한 설명은 간략히 한다.
도 1을 참조하면, 주지된 바와 같이, 분전반(1)은 메인 차단기(50)의 출력단에 위치한 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30), N 상 부스바(40)를 포함할 수 있다. 그리고, 분전반(1) 상에 영상 고조파 필터(1000)가 설치될 수 있다.
영상 고조파 필터(1000)는 지그재그결선 변압기(1100), 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c), 계전기(1300), 제어모듈(1400), 디스플레이부(1500), CT(1600, Current Transformer)를 포함할 수 있다.
지그재그결선 변압기(1100)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40)와 연결되어, 주지된 바와 같이, N 상 부스바(40)를 통해 유입되는 영상분을 순환시키는 방식으로 영상분을 제거할 수 있다.
스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)는 각각 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)와 지그재그결선 변압기(1100)를 연결하는 라인상에 위치하여, 제어모듈(1400)의 제어에 의해 온(on)되는 것에 의해 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40)와 전기적으로 연결시키며, 제어모듈(1400)의 제어에 의해 오프(off)되는 것에 의해 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40)로부터 분리시킬 수 있다. 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온/오프 조건에 대하여는 구체적으로 후술한다.
계전기(1300)는 전류 계측부(1310), 전압 계측부(1320) 및 부하 계측부(1330)를 포함할 수 있다.
전류 계측부(1310)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상의 각각의 전류값을 측정할 수 있다. 전류 계측부(1310)는 각 상의 부스바(10, 20, 30, 40) 상에 설치된 CT(Current Transformer, 미도시)를 통해 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상의 전류에 해당하는 신호를 인가받고, 그 신호를 사용하여 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상의 전류를 계측할 수 있다. 전류 계측부(1310)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상 각각의 전류값을 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
전압 계측부(1320)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상의 각각의 전압값을 측정할 수 있다. 전압 계측부(1320)는 각 상의 부스바(10, 20, 30, 40) 상에 설치된 PT(Potential Transformer, 미도시)를 통해 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상 각각의 전압에 해당하는 신호를 인가받고, 그 신호를 사용하여 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상의 전압을 계측할 수 있다. 전압 계측부(1320)는 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30) 및 N 상 부스바(40) 상 각각의 전압값을 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
부하 계측부(1330)는 전류 계측부(1310)가 측정한 전류값 및 전압 계측부(1320)가 측정한 전압값을 사용하여 분전반에 연결된 총 부하량을 산출할 수 있다. 이때, 주지된 바와 같이 각 상별로 소모되는 부하량을 산출하고 그 상별로 산출된 부하량을 총합하는 것에 의해, 총 부하량을 산출할 수 있다. 부하 계측부(1330)는 산출된 총 부하량, 각 상별 부하량 중 적어도 하나를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
제어모듈(1400)은 영상분 산출부(1410), N 상 전류측정부(1420), 전류 스캐닝부(1430), 결상 판단부(1440), 역상 판단부(1450), 온도 계측부(1460), 스위치 개폐부(1470), 타이머(1480), 알람부(1490)를 포함할 수 있다.
영상분 산출부(1410)는 N 상 부스바(40) 상의 영상분을 산출할 수 있다. 이를 위해, 영상분 산출부(1410)는 N 상 부스바(40) 측에 설치된 CT(미도시)를 통해 N 상 부스바(40) 상의 전류를 검출하고, 그 검출된 전류를 주파수 분석하는 것에 의해 영상분을 산출할 수 있다. 영상분은 기설정된 대역에서의 영상 고조파를 사용하여 산출될 수 있다. 영상분 산출부(1410)는 산출된 영상분의 크기를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
N 상 전류측정부(1420)는 N 상 부스바(40)로부터 지그재그결선 변압기(1100)로 유입되는 영상분을 측정할 수 있다. 이를 위해, N 상 부스바(40)와 지그재그결선 변압기(1100)를 연결하는 라인 측에 설치된 CT(1600)를 통해 지그재그결선 변압기(1100)로 유입되는 영상분을 측정할 수 있다. N 상 전류측정부(1420)는 산출된 지그재그결선 변압기(1100)로 유입되는 영상분의 크기를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
전류 스캐닝부(1430)는 외부 명령 또는 기 설정된 주기에 따라, N 상 부스바(40) 상의 영상 고조파를 기 설정 시간 동안 스캐닝할 수 있다. 스캐닝 시간은 1일일 수 있다. 여기서, 스캐닝되는 영상 고조파는 기 설정된 대역 예를 들어, 3고조파, 6고조파, 9고조파 등일 수 있다. 스캐닝되는 영상 고조파는 3고조파 만일 수도 있으며, 스캐닝된 영상 고조파 대역은 제한이 없을 수 있다. 전류 스캐닝부(1430)는 스캐닝된 영상 고조파의 크기를 기 설정된 시간 단위에서의 평균값으로 환산할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도 2에서 가로축은 시간을 의미하고, 세로축은 영상분을 의미할 수 있다. 도 2는 전류 스캐닝부(1430)가 하루 동안 스캐닝한 결과를 나타낸다. 점선은 전류 스캐닝부(1430)가 환산한 예를 들어, 3고조파, 6고조파 합의 피크값일 수 있다. 그리고, 막대그래프의 높이는 각 시간대(1 시간 동안)에서의 영상분의 평균값을 의미할 수 있다. 전류 스캐닝부(1430)의 스캐닝 결과를 참조하여, 스위치 개폐부(1470)는 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에, 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 이와 달리, 스위치 개폐부(1470)는 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 때, 지그재그결선 변압기(2100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)에 연결시킬 수 있다.
이와 같은 방식을 위해, 타이머(1480)가 구비될 수 있으며, 스위치 개폐부(1470)는 타이머(1480)로부터 시간 정보를 취득하여, 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시각에 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 특정 영역 또는 특정 분전반에서의 영상 고조파를 진단하고 그 진단 결과에 따라 영상 고조파 필터가 설치된 이후, 그 진단 결과와 상이하게 영상 고조파가 발생될 수 있다. 본 발명은 영상 고조파 필터가 설치된 이후 설치된 부하측에서의 영상 고조파 발생률에 따라 선택적으로 영상 고조파 필터를 부스바에 연결 또는 분리시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명은 설치된 이후 기 설정된 주기 예를 들어, 1 달 마다 영상 고조파를 스캐닝하고, 그 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킬 수 있다. 영상 고조파 필터의 연결 및 분리시 사용되는 영상분 평균값은 기 설정 시간 경과시 마다 예를 들어, 1 달 마다 갱신되고, 제어 모듈은 그 갱신된 영상분 평균값을 사용하여 기 설정 시간 경과시까지 예를 들어, 1 달 동안 영상 고조파 필터의 연결 및 분리 제어 동작을 수행할 수 있다.
이에 의해, 영상분이 적어 영상 고조파 필터의 필터링이 필요없을 때, 영상 고조파 필터(1000)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 방지할 수 있다. 물론, 실시간으로 N 상의 영상 고조파를 모니터링하고 영상 고조파가 기 설정된 하한값 이하인 때 영상 고조파 필터를 분리시킬 수도 있으나, 이와 같은 방식은 영상 고조파를 실시간으로 연산하는데 과도한 전력을 소모할 수 있는 점 및 영상 고조파가 기 설정된 영상분 하한값을 기준으로 초과와 미만을 반복할 때 과도한 스위칭을 통해 스위칭부의 수명을 단축시켜 관리 비용이 증대되는 점 등을 고려할 때 부적합할 수 있다. 전력 수용가의 사용 패턴은 월 단위 또는 환절기 단위로 일정할 수 있다. 따라서, 월 단위로 N 상에서의 영상분을 스캐닝하고, 그 스캐닝된 결과에 따라 1 달 동안 동일한 패턴으로 스위치 개폐부(1470)가 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시각에 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)로부터 분리시킨다고 하여도 영상 고조파에 대하여 충분한 절감 효과를 볼 수 있다. 이와 동시에 영상 고조파 필터에 의한 역률 저감 및 전기 요금 증가를 최소화할 수 있으며, 영상 고조파 필터의 유지 비용 및 영상 고조파 필터의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
이와 달리, 설계자에 의해 영상 고조파 필터의 분리 시간이 기 설정되고, 스위치 개폐부(1470)는 기 설정된 분리 시간에만 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20), T 상 부스바(30)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 영상 고조파 설치 위치에 따라 영상 고조파량이 많은 시간대는 상이할 수 있다. 따라서, 기 설정된 분리 시간은 설계자에 의해 설치 위치에 따라 가변적으로 설정될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 설정된 시간 정보에 기반하여, 영상 고조파 필터의 분리 및 연결을 제어할 수 있다. 여기서, 설정된 시간 정보는 설계자에 의해 임의로 설정된 분리 또는 연결 시간일 수 있다. 또는, 설정된 시간 정보는 전류 스캐닝부에 의해 스캐닝된 결과에 기초한 영상분 하한값 이하인 시간대(분리 시간), 영상분 하한값 초과인 시간대(연결 시간)일 수 있다.
결상 판단부(1440)는 기 설정된 방식으로 결상 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 결상 판단부(1440)는 R, S, T 상의 위상신호를 감지한 후 감지된 R, S, T 상 중 어느 하나의 상의 레벨이 하이레벨로 일정 시간 이상 동안 유지되면 그 어느 하나의 상에 대해 결상으로 판단할 수 있다. 결상 판단부(1440)는 R, S, T 상 각각에 대한 결상 여부에 대한 판단 결과를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
역상 판단부(1450)는 기 설정된 방식으로 역상 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 역상 판단부(1450)는 R, S, T 상의 위상신호를 감지하고, 그 감지된 각 상의 위상 신호 중 R 상의 하이레벨을 감지하고, 일정 위상각 이내에 S 상의 하이레벨이 감지되면 역상으로 판단할 수 있다. 역상 판단부(1450)는 R, S, T 상 각각에 대한 역상 여부에 대한 판단 결과를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
온도 계측부(1460)는 지그재그결선 변압기(1100) 상의 온도를 계측할 수 있다. 이를 위해, 온도 계측부(1460)는 지그재그결선 변압기(1100) 측에 설치된 온도 센서(미도시)로부터 수신되는 전기 신호를 사용하여 온도를 산출할 수 있다. 온도 계측부(14600는 지그재그결선 변압기(1100) 상의 온도를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다.
스위치 개폐부(1470)는 기 설정된 연결 조건 및 분리 조건에 따라 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온 및 오프를 제어하는 것에 의해, 지그재그결선 변압기(1100)를 R 상 부스바(10), S 상 부스바(20) 및 T 상 부스바(30)와 연결 또는 분리시킬 수 있다. 스위치 개폐부(1470)는 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온 및 오프 상태를 디스플레이부(1500)를 통해 디스플레이할 수 있다. 그 연결 조건 및 분리 조건은 다음의 표 1과 같이 정리될 수 있다.
분리 조건 - 부스바에 연결된 총 부하량이 기 설정된 부하량 상한값 이하인 경우
- 지그재그결선 변압기 상의 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우
- 기 설정된 분리 시간인 경우
- 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대(분리 시간)인 경우
연결 조건 - 부스바에 연결된 총 부하량이 기 설정된 부하량 상한값 초과인 경우
- 지그재그결선 변압기 상의 온도가 기 설정된 온도 상한값 미만인 경우
- 기 설정된 연결 시간인 경우
- 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대(연결 시간)인 경우
스위치 개폐부(1470)는 위와 같은 연결 조건 및 분리 조건에 따라 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온 및 오프를 제어하기 위해, 부하 계측부(1330)로부터 분전반(1)에 연결된 총 부하량을 기 설정된 주기로 수신할 수 있고, 온도 계측부(1460)로부터 지그재그결선 변압기(1100) 상의 온도를 기 설정된 주기로 수신할 수 있고, 타이머로부터 시간 정보를 수신할 수 있다. 스위치 개폐부(1470)는 위 분리 조건 중 어느 하나에 해당하는 때, 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)를 오프시키는 것에 의해 영상 고조파 필터(1000)를 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 이와 달리, 스위치 개폐부(1470)는 위 연결 조건 중 어느 하나에 해당하는 때, 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)를 온시키는 것에 의해 영상 고조파 필터를 부스바에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 다만, 연결 조건 중 1) 부스바에 연결된 총 부하량이 기 설정된 부하량 상한값 초과인 경우 2) 기 설정된 연결 시간인 경우 3) 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대인 경우 중 어느 하나에 속하는 경우라도, 온도 계측부(1460)에 의해 측정된 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우에는, 스위치 개폐부(1470)는 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)를 오프시키는 것에 의해, 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다. 이는 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지하기 위함일 수 있다.
그리고, 본 발명은 1) 부스바에 연결된 총 부하량이 기 설정된 부하량 상한값 이하인 경우에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 방식 2) 지그재그결선 변압기 상의 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 방식 3) 기 설정된 분리 시간인 경우에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 방식 4) 스캐닝된 결과에 따라 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대인 경우에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 방식 중 어느 하나의 방식 만을 사용할 수 도 있다. 이때, 사용되지 않는 방식에 해당하는 구성요소는 생략된 형태로 실시될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 분리 시간에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식 만을 사용하는 경우, 전류 스캐닝부(1430)가 생략된 형태로 실시될 수 있다. 기 설정된 분리 시간에 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 방식 만을 사용하는 경우, 제어 모듈(1400)의 구조가 매우 간소화되고, 영상 고조파 필터의 제작비가 매우 저렴할 수 있다. 이때, 설치 후에 부하 상태에 따라, 영상 고조파량이 적은 시간대가 변경될 수 있으므로, 제어 모듈(1400)는 운영자에 의해 분리 시간을 재설정할 수 있는 설정부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다. 운영 중 운영자에 의해 분리 시간이 재설정되면 스위치 개폐부(1470)는 재설정된 분리 시간에 따라 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온/오프를 제어할 수 있다. 위에서, 분리 시간을 사용하는 방식은 영상분 평균값을 사용하는 방식을 대체할 수 있다. 이때, 분리 시간은 기 계측된 하루 중 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대를 대신할 수 있다.
타이머(1480)는 전류 스캐닝부(1430), 스위치 개폐부(1470)에 시간 정보를 제공할 수 있다. 이때, 전류 스캐닝부(1430)는 타이머(1480)가 제공하는 시간을 참조하여 기 설정된 주기가 도래한 것으로 판단되면, 스캐닝을 할 수 있다. 스위치 개폐부(1470)는 타이머(1480)가 제공한 시간 및 전류 스캐닝부(1430)의 스캐닝 결과를 참조하여 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 온/오프를 제어할 수 있다.
알람부(1490)는 결상 판단부(1440)가 결상이라고 판단한 경우, 역상 판단부(1450)가 역상이라고 판단한 경우, 온도가 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우 알람을 제공할 수 있다.
디스플레이부(1500)는 1) 계측부(1310)가 계측한 R, S, T, N 상 부스바(10, 20, 30, 40) 중 적어도 어느 하나의 부스바 상의 전류값, 2) 전압 계측부(1320)가 계측한 R, S, T, N 상 부스바(10, 20, 30, 40) 중 적어도 어느 하나의 부스바 상의 전압값, 3) 분전반에 연결된 총 부하량, 4) 각 상에 연결된 부하량, 5) 영상분 산출부(1410)에 의해 산출된 N 상 부스바(40) 상의 영상분, 6) N 상 전류 측정부(1420)에 의해 측정된 N 상 부스바(40)로부터 지그재그결선 변압기(1100)로 유입되는 영상분, 7) 결상 여부 판단 결과, 8) 역상 여부 판단 결과, 9) 지그재그결선 변압기(1100) 상의 온도, 10) 스위칭부(1200a, 1200b, 1200c)의 개폐 여부 중 적어도 하나를 디스플레이할 수 있다. 디스플레이부(1500)는 영상 고조파 필터 상에 설치될 수도 있고, 분전반 외함에 설치될 수도 있다. 즉, 디스플레이부(1500)의 설치 위치에는 제한이 없을 수 있다. 위와 같은 제어 모듈(1400)의 구성요소는 그 전체 또는 그 일부로서 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소가 별개의 모듈로서 제작될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 분리 조건에 해당하는 경우, 영상 고조파 필터를 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것에 의해 영상 고조파 필터에 의한 역률 저하 및 전기 요금 인상을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명은 연결 조건에 해당하는 경우라도 온도 계측부에 의해 측정된 지그재그결선 변압기의 온도값이 기 설정된 온도 상한값 이상인 경우 연결 조건에 우선하여 영상 고조파 필터를 부스바로부터 분리시키는 것에 의해, 영상 고조파 필터의 과부하에 의한 사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 시간 정보에 기반하여 영상 고조파 필터를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 주기로 영상분을 스캐닝하고, 다음 주기까지 그 스캐닝된 값을 사용하여 영상 고조파 필터의 연결/분리를 제어하는 것에 의해, 제어 모듈의 수명을 길게하고, 제어 모듈의 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기 설정된 분리 시간에 만 영상 고조파 필터를 분리시키는 방식에 의해 제어 모듈의 구조를 매우 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 각 상의 전류값 정보, 각상의 전압값 정보, 분전반에 연결된 부하량 정보, N 상의 영상분 정보, 영상 고조파 필터로 유입되는 영상분 정보, 결상 여부, 역상 여부, 영상 고조파 필터의 온도, 스위칭부의 개폐 여부 등과 같은 정보를 표시해주는 것에 의해, 분전반 운영자가 분전반 상태를 체크하는데 필요한 다양한 정보를 제공할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1: 분전반
10: R 상 부스바
20: S 상 부스바
30: T 상 부스바
40: N 상 부스바
50: 메인 차단기
1000: 영상 고조파 필터
1100: 지그재그결선 변압기
1200a, 1200b, 1200c: 스위칭부
1300: 계전기
1310: 전류 계측부
1320: 전압 계측부
1330: 부하 계측부
1400: 제어모듈
1410: 영상분 산출부
1420: N 상 전류 측정부
1430: 전류 스캐닝부
1440: 결상 판단부
1450: 역상 판단부
1460: 온도 계측부
1470: 스위치 개폐부
1480: 타이머
1490: 알람부
1500: 디스플레이부

Claims (3)

  1. 계전기가 내장된 지능형 영상 고조파 필터에 있어서,
    R 상 부스바, S 상 부스바, T 상 부스바 및 N 상 부스바와 전기적으로 연결되며, 영상 고조파를 내부에서 순환시키는 것에 의해 영상 고조파를 제거하는 지그재그결선 변압기;
    상기 지그재그결선 변압기와 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바를 각각 연결하는 라인 상에 위치하는 스위칭부; 및
    기 설정 시간의 경과시마다 하루 동안 상기 N 상 부스바 상의 전류 중 영상분을 스캐닝하여 시간대별 영상분 평균값을 산출하고, 상기 영상분 평균값이 산출된 시점으로부터 상기 기 설정 시간 경과시까지 상기 산출된 영상분 평균값이 기 설정된 영상분 하한값 이하인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키고, 상기 산출된 영상분 평균값이 상기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결시키는 제어 모듈-상기 제어 모듈은 상기 기 설정된 시간의 경과시마다 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 갱신하고, 상기 갱신된 하루 동안의 시간대별 영상분 평균값을 사용하여 상기 기 설정된 시간 동안 상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바와 연결 또는 분리시킴-을 포함하며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 지그재그결선 변압기 상의 온도가 기 설정된 온도 상한값을 초과하는 경우,
    상기 산출된 영상분 평균값이 상기 설정된 영상분 하한값 초과인 시간대에 해당하는 경우라도,
    상기 지그재그결선 변압기를 상기 R 상 부스바, S 상 부스바 및 T 상 부스바로부터 전기적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 영상 고조파 필터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 N 상 부스바 상의 영상분을 산출하는 영상분 산출부;
    상기 N 상 부스바로부터 상기 지그재그결선 변압기로 유입하는 영상분을 산출하는 N 상 전류 측정부;
    상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 결상 여부를 판단하는 결상 판단부; 및
    상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 역상 여부를 판단하는 역상 판단부;
    상기 지그재그결선 변압기 상의 온도를 계측하는 온도 계측부를 포함하고,
    상기 영상분 산출부에 의해 산출된 상기 N 상 부스바 상의 영상분, 상기 N 상 전류 측정부에 의해 산출된 상기 N 상 부스바로부터 상기 지그재그결선 변압기로 유입하는 영상분, 상기 결상 판단부에 의해 판단된 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 결상 여부 판단 결과, 상기 역상 판단부에 의해 판단된 상기 R 상, S 상, T 상 중 적어도 하나에서의 역상 여부의 판단 결과, 상기 온도 계측부에 의해 계측된 상기 지그재그결선 변압기 상의 온도 중 적어도 하나를 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 고조파 필터.
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