KR101485540B1 - 차단 기능이 보강된 수배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차단 기능이 보강된 수배전반에 관한 것으로, 특히 수배전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르지만, 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우, 상기 배선용 차단기와 별도로 상기 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키도록 제어함으로써, 과전류에 의한 수배전반 내의 손상을 방지함과 아울러 전력 계통의 파급 피해를 미연에 방지할 수 있고, 디맨드 컨트롤러에 의하여 차단 제어될 수 있는 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 수가 확장 가능하게 구성함으로써, 수배전반 내의 다수의 배전 또는 분전 선로로 이루어지는 전력 계통에 효율적으로 전원을 공급할 수 있는 차단 기능이 보강된 수배전반에 관한 것이다.
본 발명은 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 상기 과전류가 흐르는 배전 또는 분전 선로의 전자접촉기를 개방시키는 부하 컨트롤러, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로의 정격 전류와 동작 과부하율을 설정하여 상기 부하 컨트롤러에게 전송하는 관리 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차단 기능이 보강된 수배전반{DISTRIBUTING HAVING BOARD BLOCKING FUNCTION}
본 발명은 차단 기능이 보강된 수배전반에 관한 것으로, 특히 수배전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르지만, 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우, 상기 배선용 차단기와 별도로 상기 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키도록 제어함으로써, 과전류에 의한 수배전반 내의 손상을 방지함과 아울러 전력 계통의 파급 피해를 미연에 방지할 수 있고, 디맨드 컨트롤러에 의하여 차단 제어될 수 있는 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 수가 확장 가능하게 구성함으로써, 수배전반 내의 다수의 배전 또는 분전 선로로 이루어지는 전력 계통에 효율적으로 전원을 공급할 수 있는 차단 기능이 보강된 수배전반에 관한 것이다.
통상적으로, 수배전반은 고압반, 저압반, 전동기 제어반 및 분전반으로 이루어지며, 다수의 배전 또는 분전 선로가 분기되어 하나의 전력 계통이 형성된다.
구체적으로 도 1 에 도시한 바와 같이, 고압반(1), 저압반(2), 전동기 제어반(3) 및 분전반(4)으로 이루어지며, 수배전반내에는 주 선로 (10)로부터 다수의 배전 또는 분전 선로(20)가 분기되어 하나의 전력 계통을 이룬다.
상기 수배전반의 저압반(2), 전동기 제어반(3) 및 분전반(4)의 배전 또는 분전 선로(20)에는 과전류 또는 지락 발생시 전력 계통 보호를 위한 배선용 차단기(MCCB)(30)가 설치된다.
한편, 수배전반의 변압기(TR)(70) 양쪽으로 저압반(2)의 주 선로(10)에는 전력 계통에 이상이 있을 경우 전력 계통 보호를 위한 기중 차단기(ACB)(50)가 설치되고, 수배전반의 고압반(1)의 주 선로(10)에는 진공 차단기(VCB)(60)가 설치된다.
그런데, 지락 등의 이상이 발생하여 수배전반의 전력 계통 상단의 고압반 또는 저압반에서 전원 공급을 차단시킬 경우 전력 계통 하단의 저압반, 전동기 제어반 및 분전반의 배전 또는 분전 선로의 전원 공급도 차단되어 지락 등의 사고에 의한 피해 파급이 전력 계통 전체로 확대된다.
이와 같은 문제점을 해결하여 수배전반내의 다수의 배전 또는 분전 선로로 이루어지는 전력 계통에 효율적으로 전원을 공급할 수 있는 기술이 제안되었다. 예를 들어, 대한민국 등록특허 10-0985751호(선택적 지락 차단 기능을 구비한 수배전반, 이하 "선행기술"이라 함)는 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반내의 배전 또는 분전 선로측에 지락 등의 이상 발생시, 이상이 발생한 배전 또는 분전 선로의 전원 공급을 제어함으로써 전력 계통의 이상 발생에 대해 능동적인 대처가 가능해 피해 파급을 최소화할 수 있고, 에너지 절약 등 전력 계통의 효율적인 전원 공급 관리가 가능하도록 하였다.
그러나, 이 선행기술은 지락이 발생한 배전 또는 선로의 배선용 차단기(30)를 선택적으로 차단하는 동작을 수행하고 있지만, 과전류 등에 의하여 상기 배선용 차단기가 차단되지 않은 경우에 대한 해결책은 제시하지 못하고 있다.
현재 배선용 차단기(MCCB, 30)의 정격 전류는 15A, 20A, 30A, 40A, 50A, 60A, 75A, 100A, 125A 175A, 200A, 225A, 250A, 300A, 350A, 400A, 700A, 800A, 1000A로 구분되어 있고, 과전류가 흐르게 되면, KS 규격에 의거하여, 과전류의 크기에 따라 빠르게 또는 느리게 동작한다.
이와 같이 배선용 차단기의 정격 전류의 크기는 세분화되어 있지 않다. 그러나 부하에서 소비하는 정격 전류의 크기는 다양하다. 예를 들어, 부하의 정격 전류가 90A인 경우, 배선용 차단기(MCCB)는 100A의 정격 전류를 가지는 것으로 선택 사용해야 한다.
이와 같은 경우, 부하의 정격 전류의 115%(약 103.5A)에서 6분 내에 배선용 차단기(MCCB)는 차단되어야 하나, 배선용 차단기(MCCB)가 100A 정격 전류를 가지기 때문에, 차단되지 않을 수 있다.
즉, 배선용 차단기의 정격 전류가 세분화되어 있지 않기 때문에, 부하의 정격 전류와 배선용 차단기의 정격 전류 사이에는 일정한 차이가 발생할 수밖에 없고, 이러한 이유로 과전류가 흐르고 있는 상태에서도 상기 배선용 차단기가 차단되지 않는 문제점이 발생한다. 특히 한시 전류가 흐르는 경우에 이와 같은 문제점은 더욱 빈번하게 발생할 수 있다.
또한 상기 선행기술에는 에너지 절약 등 전력 계통의 효율적인 전원 공급 관리를 수행하기 위하여, 수배전반 내의 총 사용 전력이 설정치를 초과하면, 사전에 설정된 순서에 따라 해당 배선용 차단기를 차단하도록 구성하였다.
그러나, 실제로 상기 배선용 차단기를 차단하기 위한 지령을 내리는 종래의 일반적인 디맨드 컨트롤러는 12 채널을 통하여 복수의 배선용 차단기를 차단할 수 있다. 그런데, 수배전반 내의 총 사용 전력을 초과하는 전력량이 큰 경우, 12개의 배선용 차단기를 차단하더라도 상기 수배전반 내의 총 사용 전력을 설정치 이하로 낮출 수 없는 경우가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 수배전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르지만, 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우, 상기 배선용 차단기와 별도로 상기 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키도록 제어함으로써, 과전류에 의한 수배전반 내의 손상을 방지함과 아울러 전력 계통의 파급 피해를 미연에 방지할 수 있는 차단 기능이 보강된 수배전반을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 디맨드 컨트롤러에 의하여 차단 제어될 수 있는 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 수가 확장 가능하게 구성함으로써, 수배전반 내의 다수의 배전 또는 분전 선로로 이루어지는 전력 계통에 효율적으로 전원을 공급할 수 있는 차단 기능이 보강된 수배전반을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 차단 기능이 보강된 수배전반을 이루는 구성수단은 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 상기 과전류가 흐르는 배전 또는 분전 선로의 전자접촉기를 개방시키는 부하 컨트롤러, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로의 정격 전류와 동작 과부하율을 설정하여 상기 부하 컨트롤러에게 전송하는 관리 컨트롤러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 부하 컨트롤러는 적어도 하나로 구성되고, 복수개로 구성되는 경우, 각 부하 컨트롤러는 복수개의 배전 또는 분전 선로로 구성된 하위 제어군의 각 배전 또는 분전 선로에 대한 과전류 발생 여부를 감시하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 적어도 하나로 구성되는 부하 컨트롤러와, 각 부하 컨트롤러에 의하여 감시되는 하위 제어군들은 상위 제어군을 구성하고, 상기 상위 제어군을 구성하는 상기 적어도 하나의 부하 컨트롤러는 상기 관리 컨트롤러에 의하여 통합 관리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부하 컨트롤러는 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 흐르는 전류를 실시간 계측하는 계측부와, 상기 배전 또는 분전 선로의 정격 전류에 대한 상기 계측된 전류의 비율이 상기 동작 과부하율 이상인 경우 해당 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키는 개폐 동작부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 부하 컨트롤러는 상기 계측부에 의하여 계측된 상기 배전 또는 분전 선로에 흐르는 전류가 해당 배전 또는 분전 선로의 정격 전류를 초과하는 경우, 경보를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부하 컨트롤러는 복수개의 배전 또는 분전 선로에서 사용되는 총 전력이 사전에 세팅된 계약 전력을 초과하는지 판단하고, 초과하는 것으로 판단된 경우 경보를 발생하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 인가되는 전력의 총합이 설정된 제한 전력을 초과하는 경우 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 차단을 지령하는 디맨드 컨트롤러를 더 포함하되, 상기 디맨드 컨트롤러는 상기 관리 컨트롤러에게 상기 복수개의 부하 컨트롤러 중, 적어도 하나의 부하 컨트롤러를 지정할 수 있는 지정 명령을 전송하고, 상기 지정 명령을 받은 상기 부하 컨트롤러는 상기 하위 제어군에 포함되어 있는 상기 배전 또는 분전 선로 중, 적어도 하나의 배전 또는 분전 선로에 연결된 배선용 차단기를 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 차단 기능이 보강된 수배전반에 의하면, 수배전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 흐르지만, 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우, 상기 배선용 차단기와 별도로 상기 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키도록 제어할 수 있기 때문에, 과전류에 의한 수배전반 내의 손상을 방지함과 아울러 전력 계통의 파급 피해를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 디맨드 컨트롤러에 의하여 차단 제어될 수 있는 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 수가 확장 가능하게 구성하기 때문에, 수배전반 내의 다수의 배전 또는 분전 선로로 이루어지는 전력 계통에 효율적으로 전원을 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 일반적인 수배전반의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반의 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반을 구성하는 부하 컨트롤러의 세부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결수단 및 효과를 가지는 본 발명인 차단 기능이 보강된 수배전반에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반은 일반적인 수배전반에 배치되는 구성요소들과 수배전반의 배전 또는 분전 선로(20)에 연결되는 전자접촉기(40), 상기 전자접촉기(40)를 제어하는 부하 컨트롤러(부하 컨트롤러 1 ~ 부하 컨트롤러 m 포함, 100), 상기 부하 컨트롤러(100)를 관리 및 제어하는 관리 컨트롤러(관리 컨트롤러 1 ~ 관리 컨트롤러 k 포함, 200) 및 수배전반의 전력 수요를 감시 및 관리 제어하는 디맨드 컨트롤러(300)를 포함하여 구성된다.
상기 수배전반의 고압반에 계기용 변성기(MOF, 80), 그 하단에 진공 차단기(VCB(VCB 1 ~ VCB k 포함), 60)가 배치되고, 변압기(TR, 70)를 통하여 저압반에 연결되어 있으며, 상기 계기용 변성기(MOF, 80)에는 계량기(90)가 연결되고, 계량기(90)에는 디맨드 컨트롤러(300)가 연결되어 수배전반의 총 사용 전력을 감시한다.
상기 수배전반의 저압반에는 기중 차단기(ACB(ACB 1 ~ ACB m) 포함, 50)가 변압기(TR, 70) 하단에 배치되고, 그 하단에 배선용 차단기(MCCB(MCCB 1 ~ MCCB n 포함), 30)와 전자접촉기(M/C(M/C 1 ~ M/C n 포함), 40)가 배전 또는 분전 선로(20)에 연결되어 있다. 상기 배선용 차단기(MCCB(MCCB 1 ~ MCCB n 포함), 30)와 전자접촉기(M/C(M/C 1 ~ M/C n 포함), 40)는 상기 기중 차단기(ACB(ACB 1 ~ ACB m) 포함, 50)와 부하(부하 1 ~ 부하 n 포함) 사이에 배치되면 되고, 그 순서는 바뀌어도 무방하다.
상기 배전 또는 분전 선로는 상기와 같이 저압반 내의 배전 또는 분전 선로일 수도 있고, 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)일 수도 있다. 즉, 상기 배선용 차단기(MCCB(MCCB 1 ~ MCCB n 포함), 30)와 전자접촉기(M/C(M/C 1 ~ M/C n 포함), 40)는 상기 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)에 연결될 수도 있다.
정리하면, 상기 기중 차단기(ACB(ACB 1 ~ ACB m) 포함, 50)에 연결되는 배전 또는 분전 선로(20)는 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)에 해당되고, 각 배전 또는 분전 선로(20)에는 상기 배선용 차단기(MCCB(MCCB 1 ~ MCCB n 포함), 30)와 전자접촉기(M/C(M/C 1 ~ M/C n 포함), 40)가 순서에 상관없이 연결되어 있다.
상기 전자 접촉기(40)는 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배선 또는 분전 선로에 연결되되, 상기 부하 컨트롤러(100)의 제어를 받아 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 부하로의 전류 흐름을 차단한다.
구체적으로, 상기 전자 접촉기(40)는 자신이 결합되어 있는 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 부하 컨트롤러(100)의 감시 동작에 의한 제어를 통하여 상기 해당 배전 또는 분전 선로(20)를 개방시킨다.
상기 배전 또는 분전 선로(20)에 과전류가 흐르면, 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 배선용 차단기(30)가 차단되어야 하는데, 상기 배전 또는 분전 선로에 연결된 부하의 정격 전류와 상기 배선용 차단기(30)의 정격 전류 사이의 갭(gap)에 의하여, 상기 배선용 차단기(30)가 차단되지 않는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 이 경우, 상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 과전류가 흐르는 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 결합된 상기 전자접촉기(40)를 제어함으로써, 상기 해당 배전 또는 분전 선로(20)를 차단한다. 이를 통하여, 상기 부하의 손상 방지 및 상기 수배전반의 손상을 방지, 더 나아가 수배전반에 연결된 전력 계통에 영향을 미치는 것을 미연에 방지할 수 있다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 배전 또는 분전 선로에 과전류가 발생하여 상기 배선용 차단기(30)가 정상적으로 동작한 경우에는, 상기 배전 또는 분전 선로에 전류가 더 이상 흐르지 않기 때문에, 상기 전자접촉기(40)를 제어할 상황은 발생하지 않는다. 즉, 상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 배선용 차단기(30)가 과전류에 의하여 정상적으로 차단되지 않는 경우에만, 상기 배전 또는 분전 선로의 과전류를 감지하여 상기 전자접촉기를 개방시키는 제어를 수행한다.
정리하면, 상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)에 과전류가 흐르는 것으로 판단되는 경우, 상기 과전류가 흐르는 배전 또는 분전 선로(20)의 전자접촉기(40)를 개방시키는 동작을 수행한다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 관리 컨트롤러(200)에 의하여 관리되고 제어된다. 예를 들어, 상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 관리 컨트롤러(200)에서 선택한 배전 또는 분전 선로(20)에 대하여 감시를 수행하거나, 상기 관리 컨트롤러(200)에서 세팅한 설정값에 따라 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 차단을 수행한다.
상기 관리 컨트롤러(200)는 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로의 정격 전류와 동작 과부하율을 설정하여 상기 부하 컨트롤러(100)에게 전송한다. 상기 배전 또는 분전 선로의 정격 전류 및 동작 과부하율은 가변 설정될 수도 있고, 가변 설정된 경우, 상기 관리 컨트롤러(200)는 가변 설정된 값을 상기 부하 컨트롤러(100)로 전송한다.
상기 관리 컨트롤러(200)에 설정되는 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류 및 동작 과부하율은 수배전반의 관리자 또는 작업자의 조작에 의하여 세팅 설정되거나 변경 설정될 수 있다.
상기 부하 컨트롤러(100)가 복수개의 배전 또는 분전 선로(20)를 감시하는 경우, 상기 부하 컨트롤러(100)를 관리하는 상기 관리 컨트롤러(200)는 상기 부하 컨트롤러(100)가 감시하는 상기 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 정격 전류(부하 정격 전류)와 동작 과부하율을 설정하여 상기 부하 컨트롤러(100)에게 전송한다.
그러면, 상기 부하 컨트롤러(100)는 자신이 감시하는 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 정격 전류(부하 정격 전류)와 동작 과부하율을 저장한다. 즉, 상기 부하 컨트롤러(100)는 해당 배전 또는 분전 선로(20)와 상기 정격 전류 및 동작 과부하율을 매칭하여 저장한다.
상기 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류는 이 배전 또는 분전 선로에 연결된 부하의 정격 전류를 의미하고, 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 동작 과부하율은 상기 전자접촉기(40)를 동작(개방)시키기 위한 상기 배전 또는 분전 선로의 과부하율을 의미한다.
따라서, 상기 부하 컨트롤러(100)는 감시하는 상기 배전 또는 분전 선로에 과전류가 발생하되, 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 흐르는 과전류와 상기 설정된 부하의 정격전류(배전 또는 분전 선로(20)에 흐르는 정격 전류)를 이용하여 계산된 과부하율이 상기 설정된 동작 과부하율 이상인 경우에 상기 전자접촉기(40)를 개방시키는 동작 제어를 수행한다. 상기 계산된 과부하율은 (배전 또는 분전 선로에 흐르는 과전류)/(배전 또는 분전 선로의 정격 전류)를 이용하여 계산된다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 배전 또는 분전 선로(20)에 대하여 각각 과전류 발생 여부를 감시할 수 있고, 과전류가 발생한 해당 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 상기 전자접촉기(40)를 개방시키는 제어를 수행할 수 있다.
상기 복수개의 배전 또는 분전 선로의 집합체는 이하에서 하위 제어군(도 2에서 DC 1 ~ DC m으로 표기됨)으로 칭한다. 즉, 상기 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)은 배선용 차단기(30), 전자접촉기(40) 및 부하가 연결된 배전 또는 분전 선로(20)가 복수개가 그룹핑되어 구성할 수 있다.
상기 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)에 포함되어 있는 각각의 배전 및 분전 선로(20)는 상기 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)을 감시하는 상기 부하 컨트롤러(100)에 의하여 감시되고 제어된다.
상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)는 부하의 개수에 따라 많은 개수를 가질 수 있다. 이 때, 상기 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)은 하나일 수도 있지만, 복수개로 구성될 수 있다.
즉, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)가 복수개의 그룹으로 그룹핑되어 상기 부하 컨트롤러(100)에 의하여 감시되도록 구성할 수 있다. 따라서, 상기 부하 컨트롤러(100)는 하나로 구성될 수도 있지만, 상기 각각의 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)에 일대일로 대응되어 복수개로 구성될 수도 있다.
상기 부하 컨트롤러(100)가 복수개로 구성되는 경우, 각각의 부하 컨트롤러(100)는 자신이 감시하는 상기 하위 제어군(DC 1 ~ DC m)에 포함되어 있는 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 감시를 통하여 과전류 발생 여부를 판단하고, 과전류가 발생한 것으로 판단하면, 해당 배전 또는 분전 전류에 연결된 전자접촉기(40)를 차단시키는 동작 제어를 수행한다.
정리하면, 상기 부하 컨트롤러(100)는 적어도 하나로 구성되고, 복수개로 구성되는 경우, 각 부하 컨트롤러(100)는 복수개의 배전 또는 분전 선로(20)로 구성된 상기 하위 제어군의 각 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 과전류 발생 여부를 감시하며, 과전류가 발생한 해당 배전 또는 분전 선로에 연결된 전자접촉기(40)를 개방시키는 제어를 수행함으로써, 상기 해당 배전 또는 분전 선로에 연결된 부하가 손상되는 것을 방지함과 아울러, 수배전반에 악영향을 미치지 않도록 한다.
한편, 상기 부하 컨트롤러(100)는 자체적으로 복수개의 배전 또는 분전 선로에서 사용되는 총 전력이 사전에 세팅된 계약 전력을 초과하는지 판단하고, 초과하는 것으로 판단된 경우 경보를 발생할 수도 있도록 구성될 수도 있다.
구체적으로, 상기 부하 컨트롤러(100)는 복수개의 배전 또는 분전 선로에 각각 연결되어 있는 부하들의 총 사용 전력을 실시간으로 산출한다. 상기 부하 컨트롤러는 상기 복수개의 배전 또는 분전 선로에 대하여 실시간으로 전압, 전류 등을 계측하기 때문에, 상기 부하들이 사용하는 총 사용 전력을 실시간으로 산출할 수 있다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 사전에 세팅된 계약 전력 값을 저장하고 있고, 상기 산출된 총 사용 전력과 상기 사전 세팅된 계약 전력을 비교하여, 상기 총 사용 전력이 상기 세팅된 계약 전력을 초과하는지 판단한다. 상기 판단 결과, 상기 총 사용 전력이 상기 세팅된 계약 전력을 초과하는 것으로 판단된 경우, 알람 발생부(150)를 통하여 경보를 발생할 수도 있고, 더 나아가 사전에 세팅된 부하에 연결된 배전 또는 분전 선로를 선택적으로 차단할 수도 있다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 관리 컨트롤러(200)에 의하여 관리되고 제어된다. 상술한 바와 같이 상기 부하 컨트롤러(100)가 복수개로 구성되는 경우, 상기 복수개의 부하 컨트롤러(100)는 하나의 관리 컨트롤러(200)에 의하여 통합적으로 관리될 수도 있고, 복수개로 그룹핑되어 복수개의 관리 컨트롤러(200)에 의하여 관리 및 제어될 수도 있다.
이하에서는 상기 하나의 부하 컨트롤러(100)와 이 부하 컨트롤러(100)에 의하여 감시되는 상기 하위 제어군의 집합체 또는 상기 복수개의 부하 컨트롤러(100)와 이 각각의 부하 컨트롤러(100)에 일대일 매칭되어 감시되는 상기 하위 제어군의 집합체를 상위 제어군(도 2에서 UC 1 ~ UC k로 표기됨)으로 칭한다.
상기 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)이 복수개로 구성되는 경우, 각각의 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)은 상기 관리 컨트롤러(200)에 일대일로 매칭되어 관리되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 상기 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)에 포함되는 상기 부하 컨트롤러(100)가 복수개인 경우, 이 복수개의 부하 컨트롤러(100)는 해당 상위 제어군을 관리하는 상기 관리 컨트롤러에 의하여 관리 및 제어된다.
정리하면, 상기 적어도 하나로 구성되는 부하 컨트롤러(100)와, 하나의 부하 컨트롤러(100) 또는 각 부하 컨트롤러(복수개인 경우 각 부하 컨트롤러)에 의하여 감시되는 하위 제어군들은 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)을 구성하고, 상기 상위 제어군을 구성하는 상기 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100)는 상기 관리 컨트롤러(200)에 의하여 통합 관리된다.
상기 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)이 복수개로 구성되는 경우, 각각의 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)은 일대일로 매칭되는 관리 컨트롤러(200)에 의하여 관리되고 제어된다.
상기 관리 컨트롤러(200)는 대응 연결되는 상위 제어군(UC 1 ~ UC k)에 포함되어 있는 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100)가 감시하는 복수개의 배전 또는 분전 선로(20) 각각에 대한 정격 전류 및 동작 과부하율을 세팅 설정 또는 가변 설정하여 상기 해당 부하 컨트롤러(100)에 전송한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반은 복수개의 관리 컨트롤러(200) 각각은 복수개의 부하 컨트롤러(100)를 관리 제어할 수 있고, 각각의 부하 컨트롤러(100)는 복수개의 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 과전류 발생 여부를 감시할 수 있기 때문에, 많은 수의 부하에 일대일로 연결된 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 과전류의 발생 여부를 통합적이면서 체계적으로 감시할 수 있다.
상기 관리 컨트롤러(200)의 관리 및 제어를 받아 상기 하위 제어군을 각각 감시하는 상기 각각의 부하 컨트롤러(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 계측부(110)와 개폐 동작부(130)를 포함하여 구성될 수 있고, 알람 발생부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 부하 컨트롤러(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)에 흐르는 전류를 실시간 계측하는 계측부(110)와, 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류에 대한 상기 계측된 전류의 비율이 상기 동작 과부하율 이상인 경우 해당 배전 또는 분전 선로(20)에 연결되는 전자접촉기(40)를 개방시키는 개폐 동작부(130)를 포함하여 이루어진다.
상기 계측부(110)는 상기 부하 컨트롤러(100)가 감시하는 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 흐르는 전류를 실시간으로 측정하여 상기 개폐 동작부(130)로 출력한다. 그러면, 상기 개폐 동작부(130)는 상기 계측부(110)로부터 입력받은 상기 각각의 배전 또는 분전 선로에 대한 계측된 전류와 상기 대응되는 관리 컨트롤러(200)로부터 입력받은 상기 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 대한 정격 전류 및 동작 과부하율을 이용하여 각각의 배전 또는 분전 선로(20)에 대하여 과전류 발생 여부를 판단한다.
상기 판단 결과, 특정 배전 또는 분전 선로(20)에 대하여 과전류가 발생한 것으로 판단되면, 해당 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 상기 전자접촉기(40)를 개방시켜서 상기 부하를 차단한다.
구체적으로, 상기 개폐 동작부(130)는 배전 또는 분전 선로(20)로부터 계측된 전류와 이 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류를 이용하여 과부하율을 산정한다. 그런 다음, 이 산정된 과부하율과 상기 배전 또는 분전 선로의 설정된 동작 과부하율을 비교하여, 상기 산정된 과부하율이 상기 설정된 동작 과부하율 이상인 경우에는, 상기 배전 또는 분전 선로에 결합된 전자접촉기(40)를 개방시키는 제어를 수행한다.
이와 같이 개폐 동작부(130)는 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 과전류(설정된 과부하율 이상의 과부하율((과전류)/(정격전류)))이)가 발생하였지만 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 배선용 차단기(30)가 차단되지 않은 경우, 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 상기 전자접촉기(40)를 차단하는 제어를 수행한다.
상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 결합된 상기 전자접촉기(40)를 개방시킬 정도의 과전류(설정된 과부하율 이상의 과부하율((과전류)/(정격전류)))이)가 발생하지 않더라도, 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 흐르는 계측된 전류가 이 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류(부하의 정격 전류)를 초과하는 경우, 과전류 발생 시작을 알리는 경보를 발생시키는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 부하 컨트롤러(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 알람 발생부(150)를 더 구비하여, 상기 계측부(110)에 의하여 계측된 상기 배전 또는 분전 선로에 흐르는 전류가 해당 배전 또는 분전 선로(20)의 정격 전류를 초과하는 경우, 경보를 발생시킬 수 있도록 한다.
상기 알람 발생부(150)의 동작에 따라 경보가 발생하면, 상기 알람 발생부(150)는 상기 알람 발생 대상인 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 정보(식별 번호 등)를 대응되는 관리 컨트롤러(200)에 전송한다. 그러면, 수배전반의 관리자 또는 작업자는 상기 관리 컨트롤러(200)를 통하여 경보 대상인 배전 또는 분전 선로의 식별 정보를 인식하고, 적절한 조치(해당 배전 또는 분전 선로의 차단)를 취할 수 있다.
한편, 상기 관리 컨트롤러(200)는 상기 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 부하 별로 전압 등의 측정값을 계측 및 저장 관리한다. 상기 관리 컨트롤러(200)는 상기 측정값들을 자체적으로 감시 측정하여 저장 및 관리하거나 또는 상기 부하 컨트롤러(100)에서 측정된 값을 전송받아 저장 관리할 수 있다.
구체적으로, 상기 관리 컨트롤러(200)는 자체 측정하여 획득된 측정 값 또는 상기 부하 컨트롤러(200)에서 측정되어 전송된 측정 값, 즉 전압, 전류, 전략량(피상, 무효, 유효 전력량), 전력(피상, 무효, 유효 전력), 역률, 주파수 등을 저장 관리한다.
상기 관리 컨트롤러(200)는 상기 측정되어 저장 관리되는 값들을 이용하여 부하 별로 월 피크 전력을 계측하여 저장 관리한다. 따라서 부하별 피크 전력을 감시함으로써 전력 사용량 계획에 반영할 수 있고, 이를 통하여 전력 사용량 절감을 달성할 수 있다.
또한, 상기 관리 컨트롤러(200)는 부하 별로 경보 및 차단 부하율을 설정하여 경보 및 차단이 가능하도록 제어함으로써, 전력 사용량이 급증할 때(하절기 또는 동절기), 자체적으로 중요하지 않은 부하 순서대로 차단 제어를 수행할 수 있고, 이를 통하여 전력 사용량을 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반에 의하면, 각 배전 또는 분전 선로(20)에 배선용 차단기(30)와 별도로 전자접촉기(40)를 연결하고, 각 배전 또는 분전 선로(20)에 과전류가 발생한 경우, 상기 전자접촉기가 개방될 수 있도록 구성하기 때문에, 부하의 정격 전류 크기와 배선용 차단기의 정격 전류 크기의 차이가 커서, 과전류에 의하여 상기 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우가 발생하더라도, 상기 전자접촉기의 개방 제어를 통한 부하 차단을 수행할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반은 도 2에 도시된 바와 같이, 디맨드 컨트롤러(300)를 더 포함하여 구성된다. 일반적인 디맨드 컨트롤러(300)는 12 채널을 통하여 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 배선용 차단기(30)를 차단할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기 디맨드 컨트롤러(300)에 의하여 차단될 수 있는 배선용 차단기(30)는 12개이다. 따라서, 이와 같은 일반적인 디맨드 컨트롤러는 수배전반의 총 사용 전력을 원하는 만큼 낮출 수 없게 되는 상황이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 디맨드 컨트롤러(300)는 상기 계량기(90)에 연결되어 수배전반의 총 사용 전력 추이를 감시할 수 있다. 이와 같은 감시 결과, 상기 수배전반의 총 사용 전력이 설정된 제한 전력을 초과하는 경우, 상기 디맨드 컨트롤러(300)는 상기 관리 컨트롤러(200)에게 지령을 내려서, 상기 부하 컨트롤러(100)에 의하여 복수개의 배전 또는 분전 선로(20)의 배선용 차단기(30)가 차단될 수 있도록 제어한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 차단 기능이 보강된 수배전반은 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로(20)에 인가되는 전력의 총합이 설정된 제한 전력을 초과하는 경우 상기 배전 또는 분전 선로(20)의 배선용 차단기(30)의 차단을 상기 관리 컨트롤러(200)를 통하여 상기 부하 컨트롤러(100)에게 지령하는 디맨드 컨트롤러(300)를 구비한다.
상기 디맨드 컨트롤러(300)는 상기 관리 컨트롤러(200)에게 상기 복수개의 부하 컨트롤러(100) 중, 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100)를 지정할 수 있는 지정 명령을 전송하고, 상기 지정 명령을 받은 상기 부하 컨트롤러(100)는 상기 하위 제어군에 포함되어 있는 상기 배전 또는 분전 선로(20) 중, 적어도 하나의 배전 또는 분전 선로(20)에 연결된 배선용 차단기(30)를 차단하는 동작을 수행한다.
예를 들어, 상기 디맨드 컨트롤러(300)가 1 ~ 12번 주 채널 중, 1번 주 채널을 선택하면, 복수개의 관리 컨트롤러(200) 중, 상기 1번 주 채널에 연결된 적어도 하나의 관리 컨트롤러(200)에게 차단 지령이 전달된다.
상기 각각의 주 채널은 상기 디맨드 컨트롤(300)과 상기 복수개의 관리 컨트롤러(200) 사이의 연결 패스를 의미하고, 이는 사전에 설정되고, 이후에 변경 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 주 채널 중, 1번 주 채널은 상기 디맨드 컨트롤러(300)가 도 2에서 도시된 상기 관리 컨트롤러 1과 관리 컨트롤러 3과 연결되어 상기 차단 지령을 전달할 수 있고, 2번 주 채널은 상기 디맨드 컨트롤러(300)가 상기 관리 컨트롤러 1, 관리 컨트롤러 3을 포함하여 관리 컨트롤러 6과 연결되어 상기 차단 지령을 전달할 수 있다. 이와 같은 주 채널의 연결 패스는 부하의 전력 소비량 고려하여 사전에 설정되거나, 변경 설정될 수 있다.
상기 차단 지령을 전달받은 적어도 하나의 관리 컨트롤러(200) 각각은 사전에 설정된 분기 채널을 통하여 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100)에게 차단 지령을 전달한다. 상기 분기 채널은 상기 각각의 관리 컨트롤러(200)가 이 관리 컨트롤러(200)에 연결된 복수의 부하 컨트롤러(100) 중, 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100)에게 상기 차단 지령을 전달하기 위한 패스를 의미한다. 이와 같은 분기 채널의 연결 패스는 부하의 전력 소비량 고려하여 사전에 설정되거나, 변경 설정될 수 있다.
상기 차단 지령을 전달받은 적어도 하나의 부하 컨트롤러(100) 각각은 사전에 설정된 배선용 차단기의 선택 신호에 따라, 적어도 하나의 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기를 차단한다. 상기 배선용 차단기의 선택 신호는 적어도 하나의 배전 또는 분전 선로의 차단기를 선택하는 신호이고, 사전에 설정될 수도 있고, 후에 변경 설정될 수도 있다.
이와 같이, 상기 디맨드 컨틀롤러(30)로부터 전송되는 차단 지령은 상기 관리 컨트롤러(200) 및 부하 컨트롤러(100)를 거치면서 분기되고, 이 과정에서 각각의 관리 컨트롤러(200)는 복수개의 부하 컨트롤러(100)와 연결되고, 각각의 부하 컨트롤러(100)는 복수개의 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기(30)를 선택하여 차단제어하기 때문에, 적은 수의 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기(30)를 차단시킬 수도 있고, 많은 수의 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기를 차단시킬 수도 있다.
결과적으로, 상기 디맨드 컨트롤러(300)에서 감시된 결과, 수배전반에 인가되는 전력의 총합이 사전에 설정된 제한 전력을 많이 초과되는 경우, 많은 수(예를 들어, 13 이상)의 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기(30)를 동시에 차단함으로써, 상기 수배전반에 인가되는 전력의 총합을 상기 설정된 제한 전력 이하로 낮출 수 있다.
이와 같은, 많은 수의 배선용 차단기를 동시에 차단할 수 있는 차단 기능 보강을 통하여, 수배전반 내의 전력 사용의 효율을 배가시킬 수 있고, 에너지 절약 등 전력 계통의 효율적인 전원 공급 관리를 유지할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1 : 고압반 2 : 저압반
3 : 전동기 제어반 4 : 분전반
10 : 주 선로 20 : 배전 또는 분전 선로
30 : 배선용 차단기(MCCB) 40 : 전자접촉기(M/C)
50 : 기중 차단기(ACB) 60 : 진공 차단기(VCB)
70 : 변압기(TR) 80 : MOF
90 : 계량기 100 : 부하 컨트롤러
110 : 계측부 130 : 개폐 동작부
150 : 알람 발생부 200 : 관리 컨트롤러
300 : 디맨드 컨트롤러

Claims (7)

  1. 고압반, 저압반, 전동기 제어반 및 분전반으로 구성되는 수배전반에 있어서,
    상기 수배전반의 고압반에 배치되는 계기용 변성기(MOF);
    상기 수배전반의 고압반에 배치되고, 상기 계기용 변성기(MOF)의 하단에 연결되는 진공 차단기(VCB);
    상기 수배전반의 저압반에 배치되되, 변압기(TR)을 통하여 상기 진공 차단기(VCB)에 연결되는 기중 차단기(ACB);
    상기 기중 차단기(ACB)의 하단에 연결되되, 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 연결되는 배선용 차단기;
    상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 상기 배선용 차단기가 연결되어 있는 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기;
    상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 과전류가 발생하고, 상기 배전 또는 분전 선로에 연결된 부하의 정격 전류와 상기 배선용 차단기의 정격 전류 사이의 갭에 의하여 상기 배선용 차단기가 차단되지 않는 경우에만, 상기 과전류가 흐르는 배전 또는 분전 선로의 전자접촉기를 개방시키는 부하 컨트롤러;
    상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로의 정격 전류와 동작 과부하율을 설정하여 상기 부하 컨트롤러에게 전송하는 관리 컨트롤러를 포함하여 이루어지되,
    상기 부하 컨트롤러는 상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 흐르는 전류를 실시간 계측하는 계측부와, 상기 배전 또는 분전 선로의 정격 전류에 대한 상기 계측된 전류의 비율이 상기 동작 과부하율 이상인 경우 해당 배전 또는 분전 선로에 연결되는 전자접촉기를 개방시키는 개폐 동작부를 포함하여 구성되고,
    상기 부하 컨트롤러는 상기 배전 또는 분전 선로에 결합된 상기 전자접촉기를 개방시킬 정도의 과전류가 발생하지 않더라도, 상기 계측부에 의하여 계측된 상기 배전 또는 분전 선로에 흐르는 전류가 해당 배전 또는 분전 선로의 정격 전류를 초과하는 경우, 경보를 발생시키고,
    상기 부하 컨트롤러는 적어도 하나로 구성되고, 복수개로 구성되는 경우, 각 부하 컨트롤러는 복수개의 배전 또는 분전 선로로 구성된 하위 제어군의 각 배전 또는 분전 선로에 대한 과전류 발생 여부를 감시하고, 상기 적어도 하나로 구성되는 부하 컨트롤러와, 각 부하 컨트롤러에 의하여 감시되는 하위 제어군들은 상위 제어군을 구성하고, 상기 상위 제어군을 구성하는 상기 적어도 하나의 부하 컨트롤러는 상기 관리 컨트롤러에 의하여 통합 관리되며,
    상기 수배전반의 저압반 또는 전동기 제어반 또는 분전반 내의 배전 또는 분전 선로에 인가되는 전력의 총합이 설정된 제한 전력을 초과하는 경우 상기 배전 또는 분전 선로의 배선용 차단기의 차단을 지령하는 디맨드 컨트롤러를 더 포함하되,
    상기 디맨드 컨트롤러는 상기 관리 컨트롤러에게 상기 복수개의 부하 컨트롤러 중, 적어도 하나의 부하 컨트롤러를 지정할 수 있는 지정 명령을 전송하고, 상기 지정 명령을 받은 상기 부하 컨트롤러는 상기 하위 제어군에 포함되어 있는 상기 배전 또는 분전 선로 중, 적어도 하나의 배전 또는 분전 선로에 연결된 배선용 차단기를 차단하는 것을 특징으로 하는 차단 기능이 보강된 수배전반.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 부하 컨트롤러는 복수개의 배전 또는 분전 선로에서 사용되는 총 전력이 사전에 세팅된 계약 전력을 초과하는지 판단하고, 초과하는 것으로 판단된 경우 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 차단 기능이 보강된 수배전반.
  7. 삭제
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