KR101549587B1 - Ami기반 전기안전 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수용가측의 최대 소비전력에 따라 배전반 또는 분전반에서 발생하는 지락전류와 아크 정보를 감지하여 전력 사고가 예측되는 수용가의 전기안전 사고를 미연에 발지할 수 있도록 하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템에 관한 것으로, 수용가측의 배전반 또는 분전반에서 부하로 공급되는 전류의 변화량을 감지하는 부하 감지부; 수용가측에서 사용하는 사용전력을 계측하여 DCU로 전송하는 계량기; 상기 전류 감지부에서 감지하는 지락전류 및 아크 정보를 수신하여 저장하고, 상기 지락전류 및 아크 정보를 상기 DCU로 전송하는 이벤트 관리모듈; 상기 DCU를 통해 전송되는 배전반 또는 분전반의 지락전류 및 아크 발생 빈도와 상기 수용가의 사용전력을 이용하여 상기 사용전력량에 따른 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도를 분석하고, 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도가 설정 횟수 이상이면 전기안전 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함한다.

Description

AMI기반 전기안전 관리 시스템{Advanced Metering Infrastructure based Remote electricity safety management system}
본 발명은 AMI 기반의 전기안전 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용가측의 소비전력에 따라 배전반 또는 분전반에서 발생하는 지락전류와 아크 정보를 감지하고, 이를 이용하여 전기안전을 확보할 수 있도록 하는 AMI 기반의 전기안전 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, AMI 시스템은(Advanced Metering Infrastructure System)은 에너지를 소비하는 수용가에 설치된 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 등 각종 계량기의 사용량을 원격에서 검침하는 한편, 해당 정보를 상위 시스템에서 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가에게 제공하는 양방항 통신 인프라를 의미한다.
이와 같은 통상의 AMI 시스템에서는 수용가측에 설치된 전자식 전력량계의 사용량을 AMI용 슬레이브 모뎀과 마스터 모뎀을 이용하여 데이터 집중장치(Data Concentration Unit; DCU)에서 수집한 후 AMI 서버로 전송하게 된다. 이때, 데이터의 송수신은 대부분 PLC 통신 방식에 의해 진행된다.
한편, 최근에는 현재 건물의 수가 증가하고 건물이 대형화됨에 따라 전력설비가 늘어나면서 첨단사업화에 따른 정밀제어용 전력기기가 증가하고 있다. 특히, 다수의 건물이 일정 거리 이격된 곳의 경우에는 각 건물마다 다수의 전력설비가 설치되고 대 전력이 다수의 전력설비를 위해 분전반이나 수/배전반 등을 통해 일시에 공급되는 바, 이로 인해 단위 분전반이나 수/배전반은 배선의 소손 등으로 인한 다량의 위험요소를 갖게 된다.
특히, 전기재해 중 전기화재의 주요원인은 합선, 과전류, 아크, 누전 등이다. 또한 사용자의 주위 시설 환경(침수상태, 가스, 온도, 홈아울렛 접속불량)에 의한 경우도 주요원인이 되고 있다.
따라서 일반 가정(수용가)에서 사용하는 분전반에는 누전이나 과부하시에 내부의 차단기가 동작하면서 전원공급을 차단할 뿐, 분전반 자체의 안전상태, 분전반 내부에 차단기 접속부나 배선 등에서 과부하, 과열 등으로 인하여 발생하는 정보를 이용하여 전력을 차단하는 설비가 제공되고는 있으나, 이는 과전류, 아크, 누전 등이 발생한 이후에 작동하는 것으로 이를 미연에 예측하여 예방할 수 없는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1127094호 한국등록특허 제10-1021628호
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 수용가측의 소비전력에 따라 배전반 또는 분전반에서 발생하는 지락전류와 아크 정보를 감지하여 전력 사고가 예측되는 수용가의 전기안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수용가측의 배전반 또는 분전반에서 부하로 공급되는 전류의 변화량을 감지하는 부하 감지부; 수용가측에서 사용하는 사용전력을 계측하여 DCU로 전송하는 계량기; 상기 전류 감지부에서 감지하는 지락전류 및 아크 정보를 수신하여 저장하고, 상기 지락전류 및 아크 정보를 상기 DCU로 전송하는 이벤트 관리모듈; 상기 DCU를 통해 전송되는 배전반 또는 분전반의 지락전류 및 아크 발생 빈도와 상기 수용가의 사용전력을 이용하여 상기 사용전력량에 따른 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도를 분석하고, 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도가 설정 횟수 이상이면 전기안전 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 배전반 또는 분전반에서 부하로 공급되는 전력선의 전류 변화량을 검출하는 부하전류 검출 센서; 상기 전력선의 열을 감지하는 열 센서; 상기 전력선의 자기를 감지하는 자기 센서; 상기 부하전류 검출 센서에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고 전류의 주파수 신호를 검출하는 아크특성 필터; 상기 아크특성 필터에서 출력하는 신호를 증폭하여 상기 이벤트 관리모듈로 전송하는 제1 증폭기; 상기 전력선의 지락 전류를 감지하는 영상 변류기; 및 상가 영상 변류기에서 출력하는 신호를 증폭하여 상기 이벤트 관리모듈로 전송하는 제2 증폭기로 이루어진 부하 감지부를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 DCU와 데이터 송수신을 위한 PLC 통신부; 상기 부하 감지부로부터 수신하는 상기 지락전류 및 아크 정보를 저장하는 저장부; 및 상기 DCU가 상기 계량기로 데이터 검침을 요청하면 상기 저장부에 저장된 상기 지락전류 및 아크 정보를 상기 PLC 통신부를 통해 상기 DCU로 전송하도록 제어하는 제어부로 이루어진 이벤트 관리모듈을 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 수용가의 사용전력량이 최대 사용전력량에 대하여 설정값 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상 발생하면 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 수용가의 사용전력량이 최대 사용전력량에 대하여 90% 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상 발생하면 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수용가의 검침 주기마다 상기 지락전류 및 아크가 연속해서 발생하면 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 수용가의 사용전력량이 최대 사용전력량에 대하여 30% 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상이고, 검침 주기마다 발생하면 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하는 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원격 검침용 전기안전 관리 시스템에 의하면, 수용가측의 최대소비전력에 따라 배전반 또는 분전반에서 발생하는 지락전류와 아크 정보를 감지하여 수용가의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부하 감지부 및 이벤트 관리모듈을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이벤트 관리모듈을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 따른 원격 검침용 전기안전 관리 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 원격 검침용 전기안전 관리 시스템은 수용가에 설치되는 배전반 또는 분전반(1)에서 부하로 공급되는 전력선의 지락 전류 및 아크 발생 정보를 감지하고, 차단기(과전류 보호장치)의 작동값 이하로 발생하는 지락 전류 및 아크에 대한 패턴을 분석하여 경보를 발생한다.
이를 위하여, 본 실시 예에 따른 AMI기반 전기안전 관리 시스템은 배전반 또는 분전반(1)에서 부하로 공급되는 전류의 변화량을 감지하는 부하 감지부(10)와, 수용가의 사용전력을 계측하여 DCU(3)로 전송하는 계량기(20)와, 부하 감지부(10)로부터 수신되는 지락전류 및 아크 정보를 계량기(20)의 모뎀을 통해 DCU(3)로 전송하는 이벤트 관리모듈(30) 및 이 이벤트 관리모듈(30)로부터 수신하는 지락전류 및 아크 정보를 이용하여 전기안전 경보를 발생하는 전기안전 관리서버(40)를 구비한다.
이때, 원격 검침용 전기안전 관리 시스템은 이벤트 관리모듈(30)에서 전송하는 지락전류 및 아크 정보를 전력량을 검침하여 관리하는 AMI 서버(5)를 통해 전기안전 관리서버(40)로 제공한다.
또한, 원격 검침용 전기안전 관리 시스템은 수용가의 전력 사용량 검침이 15분을 주기로 이루어지며, 이 검침 주기마다 검침 데이터를 AMI 서버(5)로 제공함과 동시에 이벤트 관리모듈(30)에 저장되는 지락전류 및 아크 정보를 함께 제공한다.
본 실시 예에 따른 부하 감지부(10)는 수용가의 배전반 또는 분전반(1)에 설치되어 분전반(1)과 부하를 연결하는 전력선의 전류를 감지하여 이벤트 관리모듈(30)로 전송한다.
이러한, 부하 감지부(10)는 분전반(1)에서 부하로 공급되는 전력선의 전류 변화량을 검출하는 부하전류 검출 센서(11)와, 전력선의 열을 감지하는 열 센서(12)와, 전력선의 자기를 감지하는 자기 센서(13)와, 부하전류 검출 센서(11)에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고 전류의 주파수 신호를 검출하는 아크특성 필터(14)와, 이 아크특성 필터(14)에서 출력하는 신호를 증폭하여 이벤트 관리모듈(30)로 전송하는 제1 증폭기(15)를 포함한다.
또한, 부하 감지부(10)는 전력선의 지락 전류를 감지하는 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)(16) 및 이 영상 변류기(16)에서 출력하는 신호를 증폭하여 이벤트 관리모듈(30)로 전송하는 제2 증폭기(17)를 더 포함한다. 여기서, 영상 변류기(16)는 저주파 성분만을 검출할 수 있는 링형 철심이 구비되어 있어, [㎂]단위의 미세 전류를 검출한다.
아크특성 필터(14)는 부하전류 검출센서(11)에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고 전류의 주파수 신호만을 검출하여 제1 증폭기(30)로 출력한다.
제1 증폭기(15)는 아크특성 필터(14)에서 필터링한 전류 주파수 신호를 증폭하여 이벤트 관리모듈(30)로 출력한다.
이벤트 관리모듈(30)은 분전반(1)의 내부에 설치되어 제1 증폭기(15) 및 제2 증폭기(17)를 통해 수신하는 신호를 이용하여 지락전류 및 아크 발생 여부를 판단하고, 이 지락전류 및 아크의 크기 및 발생시간을 저장한 후, AMI 서버(5)의 검침 요청시 저장한 정보를 계량기(20)의 모뎀을 통해 AMI 서버(5)로 제공한다.
본 실시 예에 따른 이벤트 관리모듈(30)은 분전반(1)의 전류차단기가 작동하는 지락전류 및 아크 전류이하로 발생하는 지락전류 및 아크 정보를 저장하고, 이를 AMI 서버(5)로 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 이벤트 관리모듈(30)은 계량기(20)의 통신 모뎀과 데이터 송수신을 위한 PLC 통신부(31)와, 부하 감지부(10)로부터 수신하는 지락전류 및 아크 정보를 저장하는 저장부(33); 및 DCU(3)가 계량기(20)로 데이터 검침을 요청함에 따라 저장부(33)에 저장된 지락전류 및 아크 정보를 PLC 통신부(31)를 통해 DCU(3)로 전송하도록 제어하는 제어부(35)를 포함한다. 이때, DCU(3)는 계량기(20)로부터 전송되는 검침정보와 이벤트 관리모듈(30)에서 전송되는 지락전류 및 아크 정보를 AMI 서버(5)로 제공한다.
또한, AMI 서버(5)는 이벤트 관리모듈(30)에서 수신하는 지락전류 및 아크 정보를 전기안전 관리서버(40)로 제공한다.
전기안전 관리서버(40)는 AMI 서버(5)에서 제공하는 분전반(1)의 전력선 지락전류 및 아크 발생 빈도와 수용가의 사용전력을 이용하여 사용전력량에 따른 지락전류 및 아크의 발생 빈도를 분석하고, 이를 통해 전기안전 경보를 발생한다.
즉, 전기안전 관리서버(40)는 수용가의 사용전력량에 따라 지락전류 및 아크의 발생 빈도가 설정 횟수 이상이면 전기안전 경보를 발생한다.
구체적으로 전기안전 관리서버(40)는 수용가의 사용전력량이 최대 사용전력량에 대하여 설정값 이상 예를 들어 최대 사용전력양의 90% 이상이면서 1일 지락전류 및 아크 발생이 4번 이상 발생하면 주의 경보를 발생한다. 즉, 전기안전 관리서버(40)는 지락전류 및 아크 값이 차단기를 동작 값 이하이면서 1일 4번 이상 발생하면 주의 경보를 발생하며 발생 주기 및 빈도에 대한 설정은 변경이 가능하다.
또한, 전기안전 관리서버(40)는 수용가의 사용전력량이 최대 사용전력량에 대하여 60% 이상을 유지하면서 지락전류 및 아크 발생이 15분(전력량 검침주기)을 주기로 연속적으로 발생하면 관심 경보를 발생한다.
또한, 전기안전 관리서버(40)는 수용가의 상용 전력량이 최대 사용전력량에 대하여 30% 이상을 유지하면서 지락전류 및 아크 발생이 1일 4번 이상이고, 15분을 주기로 연속적으로 발생하면 확인 경보를 발생한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 부하 감지부
20 : 계량기
30 : 이벤트 관리모듈
40 : 전기안전 관리서버

Claims (7)

  1. 수용가측의 배전반 또는 분전반에서 부하로 공급되는 전류의 변화량을 감지하는 부하 감지부;
    수용가측에서 사용하는 사용전력량을 계측하여 DCU로 전송하는 계량기;
    상기 전류 감지부에서 감지하는 지락전류 및 아크 정보를 수신하여 저장하고, 상기 지락전류 및 아크 정보를 상기 DCU로 전송하는 이벤트 관리모듈;
    상기 DCU를 통해 전송되는 배전반 또는 분전반의 지락전류 및 아크 발생 빈도와 상기 수용가의 사용전력을 이용하여 상기 사용전력량에 따른 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도를 분석하고, 상기 지락전류 및 아크의 발생 빈도가 설정 횟수 이상이면 전기안전 경보를 발생하는 전기안전 관리서버를 포함하며,
    상기 부하 감지부는,
    상기 배전반 또는 분전반에서 부하로 공급되는 전력선의 전류 변화량을 검출하는 부하전류 검출 센서;
    상기 전력선의 열을 감지하는 열 센서;
    상기 전력선의 자기를 감지하는 자기 센서;
    상기 부하전류 검출 센서에서 출력하는 신호에서 전압의 고주파 신호를 제거하고 전류의 주파수 신호를 검출하는 아크특성 필터;
    상기 아크특성 필터에서 출력하는 신호를 증폭하여 상기 이벤트 관리모듈로 전송하는 제1 증폭기;
    상기 전력선의 지락 전류를 감지하는 영상 변류기; 및
    상가 영상 변류기에서 출력하는 신호를 증폭하여 상기 이벤트 관리모듈로 전송하는 제2 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 이벤트 관리모듈은,
    상기 DCU와 데이터 송수신을 위한 PLC 통신부;
    상기 부하 감지부로부터 수신하는 상기 지락전류 및 아크 정보를 저장하는 저장부; 및
    상기 DCU가 상기 계량기로 데이터 검침을 요청하면 상기 저장부에 저장된 상기 지락전류 및 아크 정보를 상기 PLC 통신부를 통해 상기 DCU로 전송하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기안전 관리서버는, 상기 사용전력량이 상기 수용가의 최대 사용전력량에 대하여 설정값 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상 발생하면 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기안전 관리서버는, 상기 사용전력량이 상기 수용가의 최대 사용전력량에 대하여 90% 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상 발생하면 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기안전 관리서버는, 상기 수용가의 검침 주기마다 상기 지락전류 및 아크가 연속해서 발생하면 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전기안전 관리서버는, 상기 사용전력량이 상기 수용가의 최대 사용전력량에 대하여 30% 이상을 유지하면서 상기 지락전류 및 아크가 1일 설정횟수 이상이고, 검침 주기마다 발생하면 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 AMI기반 전기안전 관리 시스템.
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