KR101545093B1 - 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템 - Google Patents

Abstract

전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템은 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지할 수 있고, 설치와 교환을 간편하게 수행하며, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보할 수 있다. 또한, 효율적인 전력관리를 통해 리스크를 감소시키고 원가절감을 유도할 수 있으며, 건물 내 사용되는 부하 정보를 데이터베이스화함으로써 전력운영 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템{power monitering module and busduct power monitering system including the same}

본 발명은 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지하고, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보할 수 있으며, 설치와 교환이 간편한 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전기 에너지를 전달하는 매개체로서 예전에는 케이블(cable)을 많이 사용해 왔으나, 최근에는 케이블의 대체품으로 부스덕트(bus duct)가 많이 사용되고 있다. 부스덕트는 케이블에 포함된 도체 심선과 같은 역할을 수행하는 부스바(bus bar)를 구비하고 있으며 대용량의 전류를 통전 가능한 장점이 있다.

원래, 전력 배선 방식에 있어서는 전선케이블에 의한 배선 방식이 널리 사용되어 왔으나, 고층 건물이나 대단위 공장 등의 배선 방식에서는 점차적으로 부스바(bus bar)를 구비하는 부스덕트(bus duct)에 의한 배선 방식을 채택하는 경우가 늘어나고 있다.

이러한 부스덕트와 케이블은 도체와 절연체를 가지는 점에서는 공통점이 있으나 케이블은 도체를 보호하거나 절연하기 위하여 비닐 또는 고무를 사용하지만 부스덕트는 대용량의 전류를 도체를 통해 전달하므로, 절연체로서 직접 보호하기 어려워서 절연체를 부스바에 피복함과 동시에 부스바를 금속 덕트 안에 내장하는 점에서 차이가 있다.

이러한 부스덕트는 증설과 이설이 용이할 뿐만 아니라 부스바의 전력배선 상에 이상이나 사고 발생 시 그 처리가 용이하여 신속하게 복구할 수 있으므로 비교적 많은 전력을 사용하는 장소에 널리 사용되고 있다.

더욱이 예전에 비해서 지금의 건축물의 전기공급 시스템은 점점 크고 다양한 용량의 에너지를 필요로 하고 있기 때문에 이러한 추세에 맞추어 안전하고 에너지 손실이 적은 부스덕트의 사용량이 급속하게 증가하고 있다.

예컨대, 부스덕트는 공장, 빌딩, 아파트, 대형 할인마트, 오피스텔, 연구단지, 백화점, 골프장, 터널, 반도체 및 LCD공장, 화학, 정유, 제철, 초고층빌딩, 초고압 변전소, LNG인수기지, 신공항, 항만 등의 다양한 분야의 시설물에 적용되고 있다.

부스덕트 내부에 구비된 부스바는 통상적으로 큰 전류가 흐르기 때문에 소정 크기의 덕트 내부에 외부와 격리된 상태로 구비되며, 이러한 부스바를 포함하는 부스덕트는 일정 길이를 갖는 단위 유닛(unit)으로 제조된 후 설치하고자 하는 시설 및 배전 설계에 맞추어 연결 시공된다.

이때 단위 유닛으로 제조된 부스덕트를 연속적으로 시공할 수 있도록 접속부가 구비된다. 즉, 각각의 부스덕트는 접속부에 의해 도체는 도체끼리 연결되고 외부 접지는 접지끼리 서로 접속이 이루어진다.

이러한 부스덕트는 건물의 벽체를 통과하여 단위배전영역을 경유하도록 시공되고, 각각의 단위배전영역에서 상기한 간선 부스덕트로부터 전기를 인출하여 단위배전영역에 할당된 개별 부하들로 재분배한다.

그런데, 효율적인 전력배분을 통한 에너지 절약과 함께 이상유무를 사전에 감지하여 안전사고를 예방하기 위해서는 단위배전영역으로 분배되는 전력 등 관련된 각종 데이터를 수집하고 이를 통해 전력공급 상태를 감시할 수 있는 감시장치 및 이들을 통합적으로 관리할 시스템이 필요하다.

즉, 규모가 큰 시설물 또는 건축물일수록 내부의 복잡한 전력공급망을 체계적으로 감시하고, 부스덕트를 통해 공급되는 전력을 실시간으로 모니터링함으로써 부하전력관리 및 이상상태 발생을 빠르게 감지할 수 있는 시스템을 구현하는 것이 전력관리체계의 필수적인 해결 과제로 부각되고 있는 것이다.

이러한 상황에서 좀더 구체적으로는 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지하고, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보할 수 있으며, 설치와 교환이 간편한 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명의 실시 예들은 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지하고자 한다.

또한, 설치와 교환을 간편하게 수행하고, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보하고자 한다.

또한, 효율적인 전력관리를 통해 리스크를 감소시키고 원가절감을 유도하고자 한다.

또한, 건물 내 사용되는 부하 정보를 데이터베이스화함으로써 전력운영 효율을 향상시키고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부스덕트의 전력 접속함에 설치되는 전력감시모듈에 있어서, 전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 데이터를 입력받는 아날로그 입력부와, 차단기의 온/오프 상태, 누설전류 유무, 상기 전력 접속함 내부의 도체 온도, 전력 접속함 내부 공기 온도 중 하나 이상을 포함하는 디지털 데이터를 입력받는 디지털 입력부와, 상위 감시시스템 및 하위 감시시스템과 통신을 수행하는 통신부와, 상기 아날로그 입력부 및 디지털 입력부를 통해 입력된 데이터를 처리하고 상기 통신부를 통해 상위 감시 시스템에 전송하는 제어동작을 수행하는 제어부 및, 일측에 상기 아날로그 데이터, 디지털 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되고, 타측이 상기 아날로그 입력부, 디지털 입력부 및 통신부의 단자연결부에 각각 착탈 가능하게 삽입되어 전기적 연결을 이루는 단자연결유닛을 포함하는 전력감시모듈이 제공될 수 있다.

상기 단자연결유닛은, 피복이 제거되어 내부 심선이 노출된 상기 케이블의 단부가 삽입되는 케이블 삽입부와, 고정나사를 회전시킴으로써 상기 삽입된 케이블 단부의 심선을 내부도체와 접촉한 상태로 고정시키는 고정부와, 상기 단자연결부에 삽입됨으로써 상기 내부도체가 전력감시모듈 내부의 단자와 전기적 연결을 이루는 단자삽입부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 아날로그 입력부는, 전원 연결 및 전압 계측이 이루어지는 전압 및 전원 입력부와, 전류 계측이 이루어지는 전류 입력부와, 누설전류 유무를 체크하는 누설전류 입력부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 디지털 입력부는, 상기 전력 접속함 내부에 설치된 온도센서와 연결되는 온도데이터 입력부와, 디지털 데이터가 입력되는 데이터 입력부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 통신부는, 상위 감시시스템과 통신이 이루어지는 상위 통신부와, 하위 감시시스템과 통신이 이루어지는 하위 통신부를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 시공된 부스덕트의 소정 영역에 설치되며, 단위배전영역에 할당된 개별 부하로 전력을 분배하는 복수의 전력 접속함과, 상기 복수의 전력 접속함에 각각 설치되어, 전류 및 전압 계측과 전력상태 및 이상 유무를 감시하는 복수의 전력감시모듈과, 상기 복수의 전력감시모듈로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집장치와, 상기 데이터 수집장치에서 수집된 데이터를 전송 가능한 형식으로 변환하여 전송하는 원격단말장치 및, 상기 원격단말장치로부터 데이터를 전송받아 저장 및 관리하고, 전력상태를 모니터링 가능한 단말기를 포함하며, 상기 전력감시모듈은 일측에 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되고, 타측이 전력감시모듈의 입력부의 단자연결부에 각각 착탈 가능하게 삽입되어 전기적 연결을 이루는 단자연결유닛을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부스덕트 전력감시시스템이 제공될 수 있다.

상기 전력감시모듈은, 전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 데이터를 입력받는 아날로그 입력부와, 차단기의 온/오프 상태, 누설전류 유무, 상기 전력 접속함 내부의 도체 온도, 전력 접속함 내부 공기 온도 중 하나 이상을 포함하는 디지털 데이터를 입력받는 디지털 입력부와, 상위 감시시스템 및 하위 감시시스템과 통신을 수행하는 통신부와, 상기 아날로그 입력부 및 디지털 입력부를 통해 입력된 데이터를 처리하고 상기 통신부를 통해 상위 감시 시스템에 전송하는 제어동작을 수행하는 제어부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 복수의 전력감시모듈은 병렬로 접속되어 연결될 수 있다.

상기 단자연결유닛은, 피복이 제거되어 내부 심선이 노출된 상기 케이블의 단부가 삽입되는 케이블 삽입부와, 고정나사를 회전시킴으로써 상기 삽입된 케이블 단부의 심선을 내부도체와 접촉한 상태로 고정시키는 고정부와, 상기 단자연결부에 삽입됨으로써 상기 내부도체가 전력감시모듈 내부의 단자와 전기적 연결을 이루는 단자삽입부를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 전력 접속함의 함체 일측면에는 잠금 기구를 구비하는 개폐 도어가 설치되고, 상기 전력감시모듈은 상기 개폐 도어에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 설치와 교환을 간편하게 수행하고, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보할 수 있다.

또한, 효율적인 전력관리를 통해 리스크를 감소시키고 원가절감을 유도할 수 있다.

또한, 건물 내 사용되는 부하 정보를 데이터베이스화함으로써 전력운영 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템이 적용되는 전력 설비의 일례를 도시한 입체구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템이 적용되는 전력 설비의 일례를 도시한 평면구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함이 설치되는 예를 도시한 조립도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 내부 구조를 도시한 정면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 개폐 도어가 열린 상태에서 내부 구조를 도시한 정면도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 내부 구조를 도시한 측면도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈을 도시한 사시도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈의 전체 구성을 도시한 구성도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 2회로 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛을 도시한 사시도
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛에 케이블을 연결하는 과정을 도시한 단면도
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛이 전력감시모듈에 삽입된 상태를 도시한 사시도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 연결로 이루어진 부스덕트 전력감시시스템의 구성도
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결로 이루어진 부스덕트 전력감시시스템의 구성도

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템이 적용되는 전력 설비의 일례를 도시한 입체구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템이 적용되는 전력 설비의 일례를 도시한 평면구성도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 전기실(2)의 메인 배전반(4)으로부터는 전력 케이블(6)이나 부스덕트(10)가 연장되어, 건축물의 벽체를 통과하여 단위배전영역을 경유하도록 설치된다.

각각의 단위배전영역을 통과하는 부스덕트(10)에는 접속구(Plug-In Hole)(20)를 만들며, 해당 접속구(20)에 '플러그 홀 박스(Plug Hole Box; PH BOX)'나 '플러그-인 유닛(Plug-In Unit)'으로 불리우는 전력 접속함(30)을 설치하여 전력을 인출한다.

그리고 상기 전력 접속함(30)으로부터는 케이블을 연장하여 단위배전영역용 분전반(40)에 연결하며, 상기 분전반(40)에서 단위배전영역에 할당된 개별 부하로 전력을 재분배한다.

상기 전기실(2)의 메인 배전반(4)으로부터 연장되는 전력 케이블(6)과 단위배전영역에 설치되는 부스덕트(10)의 연결부에는 피드 인 박스(Feed In Box, 8c)가 설치되고, 메인 배전반(4)으로부터 연장되어 단위 배전영역으로 나가는 부스덕트(10)의 도중에는 선로 보호를 위해 브레이커 박스(Breaker Box, 8a)나 리듀서 박스(Reducer Box, 8b)가 설치된다.

구체적으로, 도 2에 도시된 것처럼 상기 전기실(2)의 메인 배전반(4)으로부터는 케이블(6)이나 부스덕트(10)가 연장되고, 그로부터 단위 배전영역으로 부스덕트(10)가 분기되는데, 이 경우, 메인 배전반(4)과 단위배전영역 사이의 부스덕트(10)에는 선로 보호 목적의 차단기 기능을 가지는 전술한 브레이커 박스(8a)가 설치되거나, 고용량에서 소용량으로 감소하는 위치에 선로 보호 목적의 차단기 기능을 가지는 리듀서 박스(8b)가 설치되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함이 설치되는 예를 도시한 조립도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 내부 구조를 도시한 정면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 개폐 도어가 열린 상태에서 내부 구조를 도시한 정면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 내부 구조를 도시한 측면도이다.

이하에서 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함의 구조 및 설치 방식을 상세히 설명한다.

상기 전력 접속함(100)은 전술한 단위배전영역의 부스덕트(10)에 전력을 인출하기 위해 설치되는 플러그인 박스 또는 플러그 홀 박스로 활용되는 전력 접속함(100)이다.

우선, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 접속함(100)은, 함체(110)와 도어(120)를 포함하고, 상기 함체(110)의 배면(111)에는 브러시 단자대(140)가 설치된다. 상기 브러시 단자대(140)에는 부스덕트(10) 접속구(20)의 접속 플러그(22)에 전기적, 기계적으로 접속되는 접속 브러시(142)들이 설치되어 있다.

상기 접속 플러그(22)는 부스덕트 외함(12)을 관통하여 부스덕트(10) 내부에 배치된 부스바(14)들과 전기적으로 연결된 상태이므로, 상기 전력 접속함(100)의 접속 브러시(142)를 접속 플러그(22)에 접속함으로써 부스덕트(10)를 통해 전달된 전력을 분배할 수 있게 된다.

상기 부스바(14)의 구성은 부스덕트(10)의 설치대상이나 설치환경, 공급하는 전력용량 등에 따라 다양하게 구성할 수 있다. 예를 들어 상기 부스바(14)는 R, S, T의 3상의 부스바(14)로 이루어지거나 R, S, T 및 1개의 N을 합쳐 4개의 부스바(14)로 이루어질 수 있다.

상기 함체(110) 내부에는 메인 차단기(150)가 설치된다. 그리고, 상기 브러시 단자대(140)를 기준으로 상기 함체(110)의 배면(111) 쪽으로는 접속 브러시(142)의 일단이 돌출되고, 접속 브러시(142)의 타단은 함체(110)의 내부로 연장되어 있다.

상기 메인 차단기(150)는 양측에 1차측 단자대(152)와 2차측 단자대(154)를 구비하며, 상기 함체(110)의 내부의 접속 브러시(142)의 하류(전류의 공급 방향을 기준으로 하류(下流))측에 설치된다.

여기서 상기 1차측 단자대(152)는 연결용 부스바(144)에 의해 접속 브러시(142)와 접속되고, 상기 2차측 단자대(154)에는 부하측으로 전력을 인출하기 위한 연장 단자(160)가 접속된다. 그리고 상기 연장 단자(160)에는 분전반 및 케이블과 접속하기 위한 터미널 러그(162)가 구비되며, 상기 터미널 러그(162)에 분배 케이블(163)이 연결될 수 있다.

상기 함체(110) 내부의 메인 차단기(150)의 1차측 단자대(152) 상류 측에는 벽체(149)가 설치될 수 있다. 상기 벽체(149)는 차단기(150)의 1차측 단자대(152)를 포함하는 지점부터 브러시 단자대(140)를 포함하는 전력 인입 부분의 공간 둘레를 막는 형태로 설치될 수 있다.

이를 통해 상기 메인 차단기(150)의 1차측 단자대(152), 브러시 단자대(140) 및 연결용 부스바(144)를 타 부품들과 격리된 공간에 배치함으로써 안전 사고를 방지할 수 있다.

상기 함체(110)의 측면(112)에는 개폐 도어(130)가 설치될 수 있다. 상기 개폐 도어(130)에는, 전력감시모듈(200), 전원공급모듈(131), 표시기(133)와 표시램프(135) 등이 설치될 수 있다.

상기 개폐 도어(130)를 이용하여 함체(110) 내부의 상태나 전력감시모듈(200)의 상태 등을 용이하게 확인, 점검할 수 있고 내부 구성의 설치나 교체도 쉽게 수행할 수 있다. 이때, 상기 개폐 도어(130)는 힌지(132)에 의해 회동 가능하게 설치되며, 잠금 기구(134)를 통해 잠그거나 해제할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 상기 전력 접속함(100)의 상태를 검출하기 위한 검출기의 예로서는, 전류 검출기(164)나 전압 검출기(146) 더 나아가 도체, 예를 들어 접속 브러시(142), 연결용 부스바(144), 연장 단자(160)의 온도나 함체(110) 내부의 온도(특히, 전력 도입측 공간의 온도)를 측정하는 온도센서들(미도시), 차단기(150) 하류측에 누설전류 검출기(미도시) 등을 설치할 수 있다.

이와 함께, 상기 차단기(150)에 연계된 차단기 온/오프 상태 또는 전력 트립(trip) 상태를 검출하는 검출기가 추가로 구비될 수 있다.

위와 같은 검출기들에서 측정된 데이터는, 전력감시모듈(200)에 입력된다. 상기 전력감시모듈(200)은 상위 감시 시스템의 통제하에 해당 전력 접속함(100)의 검출기로부터 데이터를 입력받고 처리하여 상위 감시 시스템으로 전송하는 한편, 표시기(133) 및 표시램프(135)를 구동한다. 표시기(133) 및 표시램프(135)는 전력감시모듈(200)이나 상위 감시 시스템에 의하지 않고 직접 검출기로부터 데이터를 입력받아 자체적으로 표시하거나 점등하도록 구성되는 것도 가능하다.

상기 전원공급모듈(131)은 상기 전력감시모듈(200)에 전원을 공급하는데, 상기 개폐 도어(130)의 일측에는 상기 전원공급모듈(131)에 연결되는 전원선로를 도입하기 위한 구멍(136)이 형성될 수 있다.

상기 표시기(133)는, 부하전류, 누설전류, 도체 온도, 내부 공기 온도, 또는 차단기 상태에 대한 정보 중 하나 이상의 정보를 디스플레이함으로써, 현장을 순회하는 관리자가 해당 전력 접속함(100)에서 직접 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.

그리고 상기 표시램프(135)는, 차단기의 상태, 예를 들어, 차단기(150)의 온/오프 상태나 트립(Trip) 상태 등을 램프를 점등하여 표시함으로써 현장을 순회하는 관리자가 해당 정보를 직관적으로 인식하도록 구성될 수 있다.

이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈(200)을 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈을 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈의 전체 구성을 도시한 구성도이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단상 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 2회로 전력감시모듈의 입력단자를 도시한 구성도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛을 도시한 사시도이다. 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛에 케이블을 연결하는 과정을 도시한 단면도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 단자연결유닛이 전력감시모듈에 삽입된 상태를 도시한 사시도이다.

전술한 바와 같이, 상기 함체(110)의 일측면 즉 개폐 도어(130)가 설치된 부분에 전력감시모듈(200)이 고정 설치될 수 있다. 상기 전력감시모듈(200)은, 전력 접속함(100)으로부터 전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 타입의 데이터와, 차단기의 온/오프 상태, 상기 함체 내부의 도체 온도, 함체 내부 공기 온도를 포함하는 디지털 데이터를 입력받아 처리하여 상위 감시 시스템으로 전송하도록 구성될 수 있다.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈(200)은 크게 전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 데이터를 입력받는 아날로그 입력부(210)와, 차단기의 온/오프 상태, 누설전류 유무, 상기 전력 접속함(100) 내부의 도체 온도, 전력 접속함 내부 공기 온도 중 하나 이상을 포함하는 디지털 데이터를 입력받는 디지털 입력부(220)와, 상위 감시시스템 및 하위 감시시스템과 통신을 수행하는 통신부(230)와, 상기 아날로그 입력부(210) 및 디지털 입력부(220)를 통해 입력된 데이터를 처리하고 상기 통신부(230)를 통해 상위 감시 시스템에 전송하는 제어동작을 수행하는 제어부(201) 및, 일측에 상기 아날로그 데이터, 디지털 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되고, 타측이 상기 아날로그 입력부(210), 디지털 입력부(220) 및 통신부(230)의 단자연결부에 각각 착탈 가능하게 삽입되어 전기적 연결을 이루는 단자연결유닛(250)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제어부(201)는 전력감시모듈(200)의 제반 동작을 제어하기 위한 것으로, 바람직하게는 마이크로 프로세서로 구현되고 내장 프로그램을 통해 전력감시모듈(200)의 제반 동작을 제어한다.

도 9에 도시된 것처럼, 상기 아날로그 입력부(210)는 전력감시모듈(200)이 설치되어 있는 전력 접속함(100)에서 검출한 전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 타입의 데이터를 입력받아서 제어부(201)에서 판독할 수 있도록 처리하여 제어부(201)로 전송한다.

이러한 아날로그 입력부(210)의 구체적인 입력단자 구성은 전력감시모듈(200)이 설치되는 전력 접속함(100)이 연결된 전력 구성이 단상인지 3상인지 또는 2회로인지에 따라 다르게 이루어질 수 있다. 그 구체적인 변형예와 관련하여 단상인 경우는 도 10에, 3상인 경우는 도 11에 그리고 2회로인 경우는 도 12에 도시되어 있다.

구체적으로 도 10 내지 도 12에 도시된 것처럼, 상기 아날로그 입력부(210a, 210b, 210c)는, 전원 연결 및 전압 계측이 이루어지는 전압 및 전원 입력부(212a, 212b, 212c)와, 전류 계측이 이루어지는 전류 입력부(214a, 214b, 214c)와, 누설전류 유무를 체크하는 누설전류 입력부(216a, 216b, 216c)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전압 계측의 경우 전력 접속함(100) 내에 라인전압이 그대로 인가될 수 있는데, 위와 같이 전압과 전류가 계측되면 전압값 및 전류값과 함께 유효전력, 무효전력 역률 및 주파수 등의 데이터들이 함께 계산되어 전송될 수 있다.

상기 디지털 입력부(220)는 전력감시모듈(200)이 설치되어 있는 전력 접속함(100) 내에서 검출한 차단기 상태, 온도 등을 포함하는 디지털 데이터를 입력받아서 제어부(201)에 전송한다.

이러한 디지털 입력부(220)의 입력단자의 구체적인 변형예 또한, 단상인 경우는 도 10에, 3상인 경우는 도 11에 그리고 2회로인 경우는 도 12에 각각 도시되어 있는데, 구체적으로 상기 디지털 입력부(220a, 220b, 220c)는, 상기 전력 접속함 내부에 설치된 온도센서와 연결되는 온도데이터 입력부(222a, 222b, 222c)와, 디지털 데이터가 입력되는 데이터 입력부(224a, 224b, 224c)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 통신부(230)는 제어부(211)의 통제하에 상위 감시 시스템 및 하위 감시 시스템과의 통신을 수행하며, 상위 감시 시스템으로부터의 데이터 전송 요청 메시지를 수신하여 제어부(201)에 전송하고, 상기 제어부(211)로부터 입력되는 전송 데이터와 하위 감시 시스템으로부터 수신된 데이터를 상위 감시 시스템으로 전송한다.

이러한 통신부(230)의 입력단자의 구체적인 변형예 또한, 단상인 경우는 도 10에, 3상인 경우는 도 11에 그리고 2회로인 경우는 도 12에 각각 도시되어 있는데, 구체적으로 상기 통신부(230a, 230b, 230c)는, 상위 감시시스템과 통신이 이루어지는 상위 통신부(232a, 232b, 232c)와, 하위 감시시스템과 통신이 이루어지는 하위 통신부(234a, 234b, 234c)를 포함하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 전력감시모듈(200) 전면에는 표시부(203a, 203b, 203c)가 구비되는데, 상기 표시부(203a, 203b, 203c)는 제어부(201)의 통제하에 전류, 전압, 전력, 전원상태, 통신상태 등을 시각적으로 확인할 수 있도록 표시한다.

그리고, 전술한 전원공급모듈(131)은 전원선로를 통해 입력되는 직류 전원의 전압을 전력감시모듈(200)에서 사용되는 전압으로 변환하여 동작 전원으로서 공급하는데, 예를 들어, 직류 24V를 직류 5V로 변환하여 동작 전원으로서 공급할 수 있다.

또한, 도 9에 도시된 전원감시부(206)는 전원공급모듈(131)에 입력되는 직류 전원의 정전 여부를 감시하여 정전 발생시에 제어부(201)에 보고하도록 구성될 수 있는데, 상기 제어부(201)는 상기 전원감시부(206)를 통해 정전 신호를 입력받는 경우에 백업 전원을 공급받아 구동하여 정전상태를 표시부(203)에 표시할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력감시모듈(200)은 단자연결유닛(250)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 단자연결유닛(250)은 일측에 상기 아날로그 데이터, 디지털 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되고, 타측이 상기 아날로그 입력부(210), 디지털 입력부(220) 및 통신부(230)의 단자연결부(209)에 각각 착탈 가능하게 삽입되어 전기적 연결을 이루게 된다.

구체적으로, 상기 단자연결유닛(250)은, 피복이 제거되어 내부 심선이 노출된 케이블의 단부가 삽입되는 케이블 삽입부(252)와, 고정나사(255)를 회전시킴으로써 상기 삽입된 케이블 단부의 심선을 내부도체(257)와 접촉한 상태로 고정시키는 고정부(254)와, 상기 단자연결부에 삽입됨으로써 상기 내부도체(257)가 전력감시모듈(200) 내부의 단자와 전기적 연결을 이루는 단자삽입부(256)를 포함하여 이루어질 수 있다.

도 13과 도 14에 도시된 것처럼 케이블 단부의 피복을 제거하고, 심선을 케이블 삽입부(252)에 끼운 상태에서 고정부(254)에 구비된 고정나사(255)를 회전시키면 케이블 심선이 내부도체(257)와 접촉한 상태로 고정될 수 있다.

이와 같이 케이블을 연결한 상태로 단자연결유닛(250)의 단자삽입부(256)를 전력감시모듈(200)의 단자연결부(209)에 삽입하면 내부 단자(미도시)와 접속하게 되므로 전기적인 연결을 이루게 되어 해당 데이터가 전력감시모듈(200)에 입력될 수 있다.

상기 단자연결유닛(250)을 통해 각각의 해당 입력단자와 케이블을 연결하게 되면, 미리 단자연결유닛(250)에 케이블을 연결한 상태에서 단자연결부(209)에 끼우기만 하면 전기적 연결이 이루어지므로, 전력 접속함(100) 내에 전력감시모듈(200)을 간편하게 설치할 수 있을 뿐만 아니라 고장 시 교체도 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다. 또한, 전력 접속함(100) 내의 각종 케이블 거치 및 정리를 간편하게 수행할 수 있으므로 작업 능률이 향상될 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬 연결로 이루어진 부스덕트 전력감시시스템의 구성도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 연결로 이루어진 부스덕트 전력감시시스템의 구성도이다.

도 16과 도 17을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부스덕트 전력감시시스템(1000)은 시공된 부스덕트(10)의 소정 영역에 설치되며, 단위배전영역에 할당된 개별 부하로 전력을 분배하는 복수의 전력 접속함(100)과, 상기 복수의 전력 접속함(100)에 각각 설치되어, 전류 및 전압 계측과 전력상태 및 이상 유무를 감시하는 복수의 전력감시모듈(200)과, 상기 복수의 전력감시모듈(200)로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집장치(300)와, 상기 데이터 수집장치(300)에서 수집된 데이터를 전송 가능한 형식으로 변환하여 전송하는 원격단말장치(400) 및, 상기 원격단말장치(400)로부터 데이터를 전송받아 저장 및 관리하고, 전력 상태를 모니터링 가능한 단말기(500)를 포함하여 이루어질 수 있다.

전술한 바와 같이, 메인 배전반(4)으로부터는 부스덕트(10)가 연장되어, 건축물의 벽체를 통과하여 단위배전영역을 경유하도록 설치되고, 각각의 단위배전영역을 통과하는 부스덕트(10)에는 전력 접속함(100)을 설치하여 전력을 인출함으로써 단위배전영역에 할당된 개별 부하로 전력을 재분배한다.

그리고, 상기 전력감시모듈(200)은 상기 복수의 전력 접속함(100)에 각각 설치되어, 전류 및 전압 계측과 전력상태 및 이상 유무를 감시하게 되는데, 상기 전력 접속함(100)과 전력감시모듈(200)의 구성은 전술한 바와 동일하게 적용될 수 있으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.

상기 각각의 전력감시모듈(200)은 통신케이블(70)에 의해 연결되는데, 여기서 상기 통신케이블(70)은 485 통신용 케이블이 사용될 수 있다. 485 통신용 케이블은 1 내지 수km 범위에서 통신이 가능하므로 추가적인 중계 서버 설치 없이 넓은 범위에 설치된 부스덕트(10)의 전력감시가 가능한 장점이 있다.

또한, 상기 통신케이블(70)은 부스덕트(10)의 부스바(14)에 흐르는 전류에 의해 형성되는 자기장의 영향을 최소화할 수 있도록 차폐기능을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 통신케이블(70)은 전술한 전력감시모듈(200)의 통신부(230)에 접속되는데, 이때, 각 전력감시모듈(200)의 통신연결은 도 16에 도시된 것처럼 직렬로 연결될 수 있지만, 보다 바람직하게는 도 17에 도시된 것처럼 병렬로 연결될 수 있다.

이와 같이 각 전력감시모듈(200)이 병렬로 연결됨으로써 중간에 어느 하나의 전력감시모듈(200)의 고장이나 오작동이 발생한 경우에도 감시시스템이 다운되지 않고 유지될 수 있으며, 문제가 있는 곳을 쉽게 찾아 교체 또는 수리할 수 있는 장점이 있다.

병렬 연결의 경우 연결 분기선이 1m 이상으로 길어지면 노이즈 발생이 심하여 적용하기 어려운 경우가 대부분이지만, 본 발명의 부스덕트 전력감시시스템(1000)의 경우 부스덕트(10)의 시공 특성상 각 전력감시모듈(200)로 분기되는 분기선을 1m 이내로 제한할 수 있으므로, 병렬 연결을 구현하는 것이 가능하다.

한편, 상기 각각 전력감시모듈(200)에서 수집된 각종 데이터는 통신케이블(70)을 통해 데이터 수집장치(300)로 전송되어 모이게 되며, 상기 데이터 수집장치(300)에 수집된 데이터는 원격단말장치(400)에서 전송 가능한 형식으로 변환하여 서버(미도시) 또는 단말기(500)로 전송된다.

상기 단말기(500)는 PC나 터치패드 모바일 기기 등 다양한 형태로 구현될 수 있는데, 사용자는 상기 단말기(500)를 통해 각 전력 접속함(100)의 전력 상태 등의 조회와 정상범위의 설정 및 모니터링이 가능하며 비정상적인 전력 상태의 경우 알람을 통해 경보신호를 전달받을 수 있다.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 전력감시모듈 및 이를 포함하는 부스덕트 전력감시시스템은 전력품질 분석 및 개별부하 감시를 통해 사고를 미연에 방지할 수 있고, 설치와 교환을 간편하게 수행하며, 원격감시에 따른 운영인원을 최소화하여 비용을 절감함과 아울러 운전의 편의성을 확보할 수 있다.

또한, 효율적인 전력관리를 통해 리스크를 감소시키고 원가절감을 유도할 수 있으며, 건물 내 사용되는 부하 정보를 데이터베이스화함으로써 전력운영 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.

10: 부스덕트 100: 전력 접속함
200: 전력감시모듈 250: 단자연결유닛
1000: 부스덕트 전력감시시스템

Claims (10)

1. 부스덕트의 전력 접속함에 설치되는 전력감시모듈에 있어서,
   전류 및 전압 데이터를 포함하는 아날로그 데이터를 입력받는 아날로그 입력부;
   차단기의 온/오프 상태, 누설전류 유무, 상기 전력 접속함 내부의 도체 온도, 전력 접속함 내부 공기 온도 중 하나 이상을 포함하는 디지털 데이터를 입력받는 디지털 입력부;
   상위 감시시스템 및 하위 감시시스템과 통신을 수행하는 통신부;
   상기 아날로그 입력부 및 디지털 입력부를 통해 입력된 데이터를 처리하고 상기 통신부를 통해 상위 감시 시스템에 전송하는 제어동작을 수행하는 제어부;
   일측에 상기 아날로그 데이터, 디지털 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되는 단자연결유닛; 및,
   상기 단자연결유닛을 삽입함으로써 상기 케이블이 상기 아날로그 입력부, 디지털 입력부 또는 통신부와 전기적 연결을 이루고, 상기 단자연결유닛을 탈거함으로써 전기적 연결이 해제되는 단자연결부;를 포함하고,
   상기 단자연결유닛은,
   피복이 제거되어 내부 심선이 노출된 상기 케이블의 단부가 삽입되는 케이블 삽입부와,
   고정나사를 회전시킴으로써 상기 삽입된 케이블 단부의 심선을 내부도체와 접촉한 상태로 고정시키는 고정부와,
   상기 단자연결부에 삽입됨으로써 상기 내부도체가 전력감시모듈 내부의 단자와 전기적 연결을 이루는 단자삽입부를 포함하며,
   상기 단자삽입부는 상기 단자연결부에 착탈 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 전력감시모듈.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 아날로그 입력부는,
   전원 연결 및 전압 계측이 이루어지는 전압 및 전원 입력부와, 전류 계측이 이루어지는 전류 입력부와, 누설전류 유무를 체크하는 누설전류 입력부를 포함하는 전력감시모듈.
4. 제1항에 있어서,
   상기 디지털 입력부는,
   상기 전력 접속함 내부에 설치된 온도센서와 연결되는 온도데이터 입력부와, 디지털 데이터가 입력되는 데이터 입력부를 포함하는 전력감시모듈.
5. 제1항에 있어서,
   상기 통신부는,
   상위 감시시스템과 통신이 이루어지는 상위 통신부와, 하위 감시시스템과 통신이 이루어지는 하위 통신부를 포함하는 전력감시모듈.
6. 시공된 부스덕트의 소정 영역에 설치되며, 단위배전영역에 할당된 개별 부하로 전력을 분배하는 복수의 전력 접속함;
   상기 복수의 전력 접속함에 각각 설치되어, 전류 및 전압 계측과 전력상태 및 이상 유무를 감시하는 복수의 전력감시모듈;
   상기 복수의 전력감시모듈로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집장치;
   상기 데이터 수집장치에서 수집된 데이터를 전송 가능한 형식으로 변환하여 전송하는 원격단말장치; 및
   상기 원격단말장치로부터 데이터를 전송받아 저장 및 관리하고, 전력상태를 모니터링 가능한 단말기;를 포함하며,
   상기 전력감시모듈은,
   일측에 아날로그 데이터, 디지털 데이터 또는 통신을 전송하는 케이블이 고정 연결되는 단자연결유닛과,
   상기 단자연결유닛을 삽입함으로써 상기 케이블이 상기 전력감시모듈의 아날로그 입력부, 디지털 입력부 또는 통신부와 전기적 연결을 이루고, 상기 단자연결유닛을 탈거함으로써 전기적 연결이 해제되는 단자연결부;를 포함하고,
   상기 단자연결유닛은,
   피복이 제거되어 내부 심선이 노출된 상기 케이블의 단부가 삽입되는 케이블 삽입부와,
   고정나사를 회전시킴으로써 상기 삽입된 케이블 단부의 심선을 내부도체와 접촉한 상태로 고정시키는 고정부와,
   상기 단자연결부에 삽입됨으로써 상기 내부도체가 전력감시모듈 내부의 단자와 전기적 연결을 이루는 단자삽입부를 포함하며,
   상기 단자삽입부는 상기 단자연결부에 착탈 가능하게 삽입되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 전력감시시스템.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 복수의 전력감시모듈은 병렬로 접속되어 연결되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 전력감시시스템.
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 전력 접속함의 함체 일측면에는 잠금 기구를 구비하는 개폐 도어가 설치되고, 상기 전력감시모듈은 상기 개폐 도어에 설치되는 것을 특징으로 하는 부스덕트 전력감시시스템.
    

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