KR101574716B1 - System for integrate of high and low distribution board, motor control panel and cabinet panel using power line communication - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력선 통신을 이용한 통합관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
전동기제어반, 분전반의 관리를 위하여 각종 전력정보(전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등)를 검출하고, 그 데이터를 전동기제어반, 분전반에 표시 하고 있다.(Voltage, current, power, power factor, frequency, etc.) for the control of the motor control panel and the distribution panel, and displays the data on the motor control panel and the distribution panel.
그러나 전동기제어반, 분전반과 관리자의 거리가 멀 경우 관리가 어려운 부분이 있고, 관리를 위한 인력이 필요하여 관리비가 증가되며 실시간으로 전동기제어반, 분전반의 상태를 확인하는데 한계가 있고 부하의 제어를 하는데 있어 현장제어를 하는 경우가 대부분이므로 비효율적이다.However, when the distance between the motor control board and the distribution board is too long, there is a difficult part to manage, and there is a limitation in checking the status of the motor control board and the distribution board in real time due to the increase of the management cost, In most cases, field control is inefficient.
이를 해결하기 위하여 검출된 데이터는 통신을 이용하여 고·저압배전반 또는 원격감시(PC, 핸드폰, 중앙감시실등)로 데이터를 전송하여 관리하는데 이때, 주로 사용되는 방식은 별도의 통신케이블을 사용하여 통신하는 방식과 데이터를 무선통신을 이용하여 전송하는 방법 등을 이용하고 있다.In order to solve this problem, the detected data is transmitted to the high / low voltage switchboard or remote monitoring (PC, mobile phone, central monitoring room, etc.) by using communication. In this case, A method of communicating and a method of transmitting data using wireless communication.
그러나 이러한 방식은 별도의 통신선을 추가로 공사해야 하기 때문에 공사비 증가와 차후 통신선을 관리하는 별도의 비용이 추가적으로 발생하므로 경제적으로 비효율적이다. However, this method is economically inefficient because an additional communication line needs to be additionally constructed, thereby increasing the construction cost and additional costs of managing the communication line.
한 전력선 모뎀의 구현시, 전력선 통신 전송로에서는 각종 부하에 따른 열악한 전송로 환경으로 인해 고잡음, 고감쇄, 신호왜곡 등으로 인하여 데이터 전송시 오류가 생기는 경우가 발생하고, 두 개의 장치 사이에 채널은 복잡한 네트워크를 형성하고 다른 장치에 전송될 우려가 있다. In the implementation of a power line modem, in a power line communication path, errors may occur in data transmission due to high noise, high attenuation, and signal distortion due to poor transmission path environment due to various loads, May form a complex network and may be transmitted to other devices.
그러므로 신호 전파의 다중경로가 발생하여 통신오류가 발생하는 문제점이 있다.Therefore, a multipath of signal propagation occurs and a communication error occurs.
무선통신방식을 이용할 경우 벽 또는 기둥 등에 의해 차폐가 되면 데이터 전송이 안정적이지 못한 저신뢰성 문제가 발생한다.When a wireless communication system is used, a low reliability problem arises in which data transmission is not stable when it is shielded by a wall or a column.
또한, 국내 화재통계를 살펴보면 전기, 방화, 가스, 담배, 유류 등에 의해 화재가 발생되고 있는데, 이중 전기화재는 화재의 원인 중 1위를 차지하고 있다.In addition, fire statistics are generated by electricity, fire, gas, cigarette, and oil in domestic fire statistics. Electric fire is the number one cause of fire.
따라서 전기화재를 줄이기 위해 원인파악 및 보호 대책이 필요하다.Therefore, in order to reduce electric fire, it is necessary to identify the cause and to take measures for protection.
전기화재의 주원인은 합선, 과부하, 누전, 접촉불량에 의해 발생하는데 이 전기사고를 대비하여 별도의 온도센서, 아크센서와 같은 감지장치를 구비하고 있다.The major cause of electric fire is short-circuit, overload, short-circuit and contact failure. In order to prevent electric accidents, a separate temperature sensor and an arc sensor are provided.
그러나 고가의 센서를 설치하므로 인해서 반내의 내부공간이 부족하고, 설치비용이 증가하고, 태양광 또는 형광등과 같은 외란광에 반응을 하여 오동작하는 경우가 간헐적으로 발생하는 문제점이 있다.However, due to the installation of expensive sensors, there is a problem that the internal space in the panel is insufficient, the installation cost is increased, and a malfunction occurs due to reaction with disturbance light such as sunlight or fluorescent light.
따라서 국내 전기화재 발생빈도를 줄이고져 고·저압배전반, 전동기제어반 및 분전반에 전기화재 원인을 정확하게 판단하여 검출하는 감시장치가 필요하다.
Therefore, it is necessary to reduce the incidence of electric fire in Korea, and to monitor the high - and low - voltage switchgear, motor control panel and panel board to accurately determine the cause of electric fire.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전동기제어반, 분전반의 각종 데이터를 통합적으로 관리할 수 있도록 기존에 포설되어 있는 전력선을 이용하여 전력선 통신을 하여 부하관리 및 원격감시 데이터를 고·저압배전반과 원격감시(PC, 핸드폰, 중앙감시실등)가 가능한 기기로 전송하여 관리하므로 전력관리의 신뢰성을 높이고, 각 부하에 별도의 식별자(ID)를 부여하여 개별제어 또는 그룹제어가 가능하도록 하고, 사용자가 사용하는 전력설비의 최대사용전력을 목표전력을 설정하여 이를 넘지않도록 관리하고 부하상태를 자동으로 감시 및 조정하여 최대전력제어가 가능하므로 에너지절감을 할 수 있는 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템을 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a power management system, a power management system, And remote surveillance data is transmitted and managed to devices capable of remote monitoring (PC, mobile phone, central monitoring room, etc.) in the high and low voltage switchboards, thereby enhancing the reliability of power management and providing a separate identifier (ID) Control or group control is possible and the maximum power of the power equipment used by the user is set so as not to exceed the target power and the load condition is automatically monitored and adjusted so that the maximum power control is possible, And an integrated management system of a distribution board, an electric power control board, and a distribution board.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템은 원격감시가 가능하도록 부하별 별도의 ID가 부여된 복수의 부하(500) 상태감시, 제어 및 기록 등을 원격지에서 총괄적으로 실행하고, 원격제어를 수행하는 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700); 상기 복수의 부하(500) 상태감시, 제어 및 기록과 파형분석에 의한 아크판단, 순간 과전압, 순간 저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 설정범위 초과시 관리자통보 및 차단기 차단 작업을 수행하며, 상기 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)와 상기 복수의 부하(500) 상태를 전송하고, 상기 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)로부터의 원격제어를 수신하는 부하상태 감시 및 제어장치(200); 상기 복수의 부하(500) 상태 및 제어가 가능하도록 전력선 통신전송을 하고 상기 부하(500)의 전력정보를 수집하는 게이트웨이(300); 및 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200), 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)로부터의 제어에 따라 상기 복수의 부하(500)를 개별 또는 그룹제어하는 부하제어기(400);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an integrated management system for a high / low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication, comprising: a plurality of load 500 status monitoring and control And a
여기서 상기 복수의 부하제어기(400 : 410, 420, 430)와 상기 부하제어부(440)는 상기 부하(500)를 개별 또는 그룹제어가 가능하도록 하며, 상기 부하제어부(440)는 상기 부하제어기(400)와 상기 부하(500) 사이에 구성됨을 특징으로 한다.
The plurality of
그리고 부하상태 감시 및 제어장치(200)에는 수신용 게이트웨이(310)가 포함되는 고·저압배전반이고, 상기 복수의 부하제어기(400)는 송신용 게이트웨이(320)가 포함된 분전반이나 전동기 제어반인 것을 특징으로 한다.
The load condition monitoring and
한편 부하상태 감시 및 제어장치(200)는, 상기 수신용 게이트웨이(310)로부터 하위 전동기제어반, 분전반의 전력정보 및 제어정보를 입력 받아 메인프로세서(230)로 전송하는 입력부(210)와, 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(220)와, 상기 입력부(210)로부터 받은 각종전력정보의 파형을 분석하여 아크판단, 순간과전압, 순간저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 부하별 제어가 가능하도록 다음 프로세서로 전송하는 상기 메인프로세서(230)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 화면에 표시하는 표시부(240)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 원격지 PC(100) 또는 통신망(600)을 통해 모바일 기기(700)로 유선 또는 무선으로 데이터를 전송하는 통신부(250)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 각 부하(500)의 데이터를 바탕으로 상기 부하(500)에 대한 개별 또는 그룹제어를 수행하는 제어부(260) 및 상기 부하(500)를 제어한 데이터를 상기 메인 프로세서(230)를 통해 수신용 게이트웨이(310)로 보내 각 부하(500)에 제어가 가능하도록 통신 신호를 전송하는 출력부(270)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
Meanwhile, the load condition monitoring and
또한 게이트웨이(300)는 고·저압배전반의 수신용 게이트웨이(310)와 전동기제어반, 분전반의 송신용 게이트웨이(320)로 구성되되, 각각 고·저압배전반 또는 전동기제어반, 분전반의 전압, 전류 감지기를 통하여 전력정보를 입력받아 메인프로세서(313, 323)로 전송하는 입/출력부(311, 321)와, 상기 게이트웨이(300)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(312, 322)와, 상기 각각의 입/출력부(311, 321)로부터 받은 각종정보를 분석하고, 터보코드를 이용하여 통신오류를 방지하며, 전력선 통신을 위한 변조파형으로 변환하고 입/출력부(311, 321)의 출력포트로 전송하며 통신상태를 표시부(314, 324)로 전송하는 상기 메인프로세서(313, 323)와, 상기 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 표시등을 이용하여 송,수신등으로 표시하는 표시부(314, 324)와, 각각의 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 통신으로 전송하는 통신부(315, 325)로 구성됨을 특징으로 한다..
The gateway 300 includes a
또한 부하제어기(400)는 부하(500), 현장의 부하제어기(400)와 전동기제어반, 분전반의 제어기의 전력선통신을 수행하며, 상위의 부하제어기(400)로 현장의 부하제어기(400)에서 수집한 데이터를 전송하는 입/출력부(401)와, 상기 부하제어기(400)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(402)와, 메인프로세서(404)를 통해 전송된 상기 부하(500)의 상태 정보를 표시하는 표시부(403)와, 상기 메인프로세서(404)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보로 부하(500)를 제어하는 부하제어부(440)를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
The
그리고 상기 게이트웨이와 상기 부하상태 감시 및 제어장치에서 상기 게이트웨이는 전력선으로부터 통신을 받는 입/출력부(401)에서 신호를 받고 각 부하(500)의 상태 및 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 전송하면, 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)를 통해 각종 전력정보를 표시하고, 상기 각 부하(500)의 상태 감시 및 제어를 하고 아크판단 및 순간과전압, 순간저전압을 판단하며, 부하 패턴을 분석 및 예측하고, 설정범위 초과시 관리자의 원격지 PC(100)나 모바일 기기(700)에게 통보를 하고 이상시 차단신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
In the gateway and the load condition monitoring and control apparatus, the gateway receives a signal from an input /
한편 부하상태 감시 및 제어장치(200)는 부하의 데이터에 대하여, 이전 상태와 비교된 결과 변화분의 연산결과 변화가 발생한 경우 각 항목에 대한 이벤트가 발생한 것으로 판단하되, 부하에 따라 미리 정해진 가중치를 적용하여 3차원 그래프에 적용한 결과가 설정한 범위 내에 있는 경우는 부하의 상태가 정상상태라고 판단하며, 설정범위를 벗어나 있는 경우 아크로 판단하며, 상기 아크 발생시의 고주파에 있어 전기기기에 의한 고주파가 발생하지 않는 0점과 교차하는 부분의 고주파만 검출함으로써, 전기기기에서의 오동작신호를 아크신로로 오인하는 아크 결함 검출의 오동작 요소를 제거하는데, 0.5초 이내에 8개의 임펄스 형태의 전류파형이 있게 되면 아크로 판단하고, 전력정보를 바탕으로 순간적이고 지속적인 변화를 감지하여 판단하는 것을 특징으로 한다.
On the other hand, the load condition monitoring and
여기서 부하상태 감시 및 제어장치(200)는 상기 부하(500)의 전압, 전류 파형분석을 통해 순간과전압과 순간저전압을 감지하는데, 순간과전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분, 전압크기가 실효치기준 1.1 p.u. 에서 1.8 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30싸이클정도까지로 되는 현상을 검출하여 순간과전압으로 판단할 수 있으며, 순간저전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분정도, 전압저하의 정도가 실효치기준 0.1 p.u. 에서 0.9 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30 싸이클정도가 되는 현상을 검출하여 순시전압저하로 판단하고, 아크의 발생정도에 따라 단계별로 경보를 울리고 설정범위 초과시 아크발생으로 판단하면 차단기를 트립시켜 계통을 보호하며, 또한 사용전력을 측정하여 사용자가 사용하는 전력설비의 최대사용전력의 목표전력을 설정하여 설정값 이상으로 넘지않도록 관리하고, 상기 전력설비의 관리대상은 중요도가 낮은 부하와 일반 업무용의 냉난방설비 및 관련보조기기를 대상으로 부하상태를 자동으로 감시 및 조정하여 설정값이상시 잠시멈추어도 되는 부하(500)를 순환적으로 자동 중지하고 사용전력이 설정값이하이거나 수요 시한이 끝나면 자동으로 부하전원을 투입하거나 설정값이상시 경보를 발생시켜 사용자가 판단하여 잠시 멈추어도 되는 부하의 전원을 차단하여 최대수요전력을 제어를 하는 것을 특징으로 한다.
Here, the load condition monitoring and
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
첫째, 전동기제어반, 분전반의 각종 데이터를 통합적으로 관리할 수 있도록 기존에 포설되어 있는 전력선 통신을 이용하여 부하관리 및 원격감시를 하여 데이터를 고·저압배전반과 원격감시(PC, 핸드폰, 중앙감시실등)가 가능하도록 전송하여 관리하므로 전력관리의 신뢰성을 높이고, 각 부하에 별도의 식별자(ID)를 부여하여 개별제어 또는 그룹제어가 가능하다.Firstly, load management and remote surveillance are carried out using existing power line communication to integrate various data of motor control panel and distribution board, and data is transmitted to high / low voltage switchboard and remote monitoring (PC, mobile phone, central monitoring room Etc.), it is possible to increase the reliability of the power management and assign individual identifiers (IDs) to the respective loads, so that individual control or group control is possible.
둘째, 사용자가 사용하는 전력설비의 최대사용전력을 목표전력을 설정하여 이를 넘지않도록 관리하고 부하상태를 자동으로 감시 및 조정하여 최대전력제어가 가능하므로 에너지절감을 할 수 있다.Second, the maximum power of the power equipment used by the user can be controlled by setting the target power so that it does not exceed the target power, and the power can be controlled by automatically monitoring and adjusting the load condition.
셋째, 각종 데이터를 수집하기 위하여 설치하던 별도의 통신선을 구축하지 않아도 되므로 경제적으로 장점이 있으며, 설계변경시 신속하고 유연하게 대처가 가능한 시스템을 제공할 수 있다.Third, since there is no need to construct a separate communication line for collecting various data, it is economically advantageous, and it is possible to provide a system capable of coping with design change quickly and flexibly.
넷째, 전력선 통신의 통신오류를 방지하기 위하여 터보코드(turbo code)방식을 사용하여 전송로상에서 전송도중 생긴 오류를 검출하고, 정정하여 안정적인 통신을 제공한다. Fourth, in order to prevent communication errors in power line communication, a turbo code method is used to detect and correct an error occurring during transmission on the transmission path to provide stable communication.
또한 비트 에러 확률 성능이 디코딩 프로세스에서 사용된 반복 횟수가 증가할수록 현저하게 향상된다.Also, the bit error probability performance is significantly improved as the number of iterations used in the decoding process increases.
다섯째, 전압, 전류 검출 후 고장파형과 정상파형을 분리하여 아크 및 열화를 감지하여 전기사고를 예방하고, 전력파형 분석을 통하여 순간고전압, 순간과전압, 순간 저전압 및 순간 정전을 검출하여 분석 후 이상 징후가 발견되면 관리자에게 통보하여 전기사고를 예방하고 즉각적인 조치로 전력기기를 보호할 수 있다.
Fifth, after detecting the voltage and current, it detects the arc and deterioration by separating the fault waveform and the normal waveform, prevents electric accidents, and detects instantaneous high voltage, instantaneous overvoltage, instantaneous undervoltage and instantaneous power failure through analysis of electric power waveform, It is possible to prevent electric shocks and to protect the power equipment with immediate measures.
도 1은 일반적인 전력선 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 이중 이진 터보 부호를 적용한 OFDM 기반의 전력선 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 이중 이진 터보 부호화기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 나타낸 이중 인진 터보 복호화기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템을 적용한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하상태 감시 및 제어장치를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하제어기를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이/부하상태 감시 및 제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기의 개별제어를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기의 그룹제어를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 14는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하상태 감시 및 제어장치에서 전압, 전류 파형을 분석하여 정상파형과 아크파형의 특징을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining general power line communication.
FIG. 2 is a diagram for explaining an OFDM-based power line communication using a general double-binned turbo code.
FIG. 3 is a diagram for explaining a dual binary turbo encoder shown in FIG. 2. Referring to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a dual in-line turbo decoder shown in FIG. 2. FIG.
5 is a view for explaining an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining an embodiment in which an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention shown in FIG. 5 is applied.
FIG. 7 is a diagram for explaining in detail the load condition monitoring and control device of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
FIG. 8 is a view for explaining in detail the gateway of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
FIG. 9 is a view for explaining in detail the load controller of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
10 is a diagram for explaining a configuration of a gateway / load status monitoring and control apparatus of an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration for individual control of a load controller with respect to a load in an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention shown in FIG.
12 is a diagram for explaining a configuration for group control of a load controller with respect to a load in an integrated management system of a high-low-voltage switchboard, an electric motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention shown in FIG.
13 to 14 show voltage and current waveforms in a load condition monitoring and control apparatus of an integrated management system of a high and low voltage switchboard, a motor control panel and a distribution board using power line communication according to the present invention, Fig.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. In addition, although the term used in the present invention is selected as a general term that is widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, since the meaning is described in detail in the description of the relevant invention, It is to be understood that the present invention should be grasped as a meaning of a term that is not a name of the present invention.
또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. Further, in describing the embodiments, descriptions of technical contents which are well known in the technical field to which the present invention belongs and which are not directly related to the present invention will be omitted.
이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
This is for the sake of clarity of the present invention without omitting the unnecessary explanation.
도 1은 전력선 통신을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining power line communication.
전력선 통신이란 기존 또는 신설로 포설하는 전력선을 이용하여 도 1에 나타낸 바와 같이 전력선의 전원파형에 변조된 통신신호를 고주파 신호로 변환하여 실어 보내고, 이를 고주파 필터를 통해 분리하여 그 통신신호를 수신하는 방식을 말하며, 전력망 네트워크는 현재 지구상 가장 넓게 포설되어 있는 인프라로써 전력선을 통하여 통신신호를 9kHz~30MHz의 고주파로 바꿔 실어 보내고, 이를 고주파 필터를 이용하여 따로 분리해 신호를 수신하는 방식을 말한다. As shown in FIG. 1, a power line communication uses a conventional or newly installed power line to convert a communication signal modulated to a power supply waveform of a power line into a high frequency signal, send it out, separate it through a high frequency filter, The power network is the most widely deployed infrastructure on the planet. It converts the communication signal from high frequency of 9kHz ~ 30MHz through power line and separates it by using high frequency filter and receives signal.
이러한 전력선 통신은 통신 속도에 따라 표 1과 같이 분류할 수 있다.
These power line communications can be classified as shown in Table 1 according to communication speed.
도 2는 이중 이진 터보 부호를 적용한 OFDM 기반의 전력선 통신을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining an OFDM-based power line communication employing a dual binary turbo code.
이중 이진 터보 부호를 적용한 OFDM 기반의 전력선 통신은 도 2에 나타낸 바와 같이, 먼저 직렬 데이터 스트림이 이중 이진 터보 부호화기에서 부호화 된다. As shown in FIG. 2, an OFDM-based power line communication employing a dual binary turbo code has a serial data stream encoded in a dual binary turbo encoder.
그리고 부호화된 데이터 스트림이 16QAM 개념으로 심볼 전송률 1/Ts의 데이터 심볼에 맵핑된다. Then, the encoded data stream is mapped to a data symbol of
그 결과 나온 심볼 스트림은 Nc 데이터 심볼들로 맵핑된다. The resulting symbol stream is mapped to Nc data symbols.
병렬 데이터 심볼율은 1/(Nc + Ts) 이고 병렬심볼 지속시간은 Ts이다. The parallel data symbol rate is 1 / (Nc + Ts) and the parallel symbol duration is Ts.
이후 데이터 심볼 벡터는 IFFT 된다. The data symbol vector is then IFFTed.
그 결과 다음과 같은 OFDM 신호 x(n)가 식1과 같이 생성된다.
As a result, the following OFDM signal x (n) is generated as shown in Equation (1).
여기서 이다.here to be.
다중경로 효과는 심볼간 간섭 (ISI : Inter-Symbol Interference)를 야기하고, OFDM의 직교성 (Orthogonality)을 왜곡시킨다. PLC 다중경로 채널에서 OFDM의 직교성을 유지하기 위해 보호 대역을 각 OFDM 블록 앞에 삽입한다. 보호 대역의 지속시간은 ISI를 제거하기 위해 채널 임펄스 응답보다 커야한다.Multipath effects cause inter-symbol interference (ISI) and distort orthogonality of OFDM. In order to maintain the orthogonality of OFDM in the PLC multipath channel, a guard band is inserted in front of each OFDM block. The duration of the guard band must be greater than the channel impulse response to remove the ISI.
jth 번째 OFDM 블록의 마지막 Ng 샘플들은 OFDM 프레임 s(n)을 만드는 프리엠블(preamble)로서 복사되고 붙여진다. The last Ng samples of the jth th OFDM block are copied and pasted as a preamble for creating an OFDM frame s (n).
이것이 잘 알려진 cyclic prefix(CP)이다. This is the well known cyclic prefix (CP).
이후 신호는 전송된다. The signal is then transmitted.
수신단에서 전송된 데이터는 CP를 제거한 후 FFT를 사용하여 각 프레임의 兒Nc 샘플들을 복조한다.The data transmitted from the receiver demodulate the Nc samples of each frame using the FFT after removing the CP.
전력선에서 노이즈는 컬러(colored) 노이즈, 백그라운드(background) 노이즈 및 임펄스(impulse) 노이즈 세가지로 분류된다.
In power lines, noise is classified into three types: colored noise, background noise, and impulse noise.
도 3은 도 2에 나타낸 이중 이진 터보 부호화기를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining a dual binary turbo encoder shown in FIG. 2. Referring to FIG.
이진 이중 터보 부호화기 구조를 나타낸다. Binary dual turbo encoder structure is shown.
여기서 S1, S2, S3 는 각각 쉬프트 레지스터를 나타낸다. Here, S1, S2, and S3 denote shift registers, respectively.
이진 이중 터보 부호화기는 선형 궤환 쉬프트 레지스터의 입력으로 단위시간당 두 개의 비트를 공급한다.A binary dual turbo encoder supplies two bits per unit time as an input to a linear feedback shift register.
즉 두 개의 연속된 이진 비트들을 하나의 2-비트 심볼로 형성한 후 부호화를 수행한다. That is, two consecutive binary bits are formed into one 2-bit symbol, and then the encoding is performed.
이때 constituent 부호화기는 콘볼루션 부호화 기법을 사용한다. At this time, the constituent encoder uses a convolutional coding scheme.
정보 블록 N비트의 입력은 N/2비트로 구성된 A,B서브 블록으로 나뉜다. Information block The input of N bits is divided into A and B subblocks composed of N / 2 bits.
부호기에서 입력 A,B서브 블록은 출력 A,B,Y1,W1,Y2,W2 서브 블록을 생성하고 각 서브 블록은 N/2비트로 구성되어 있다. In the encoder, input A and B subblocks generate output A, B, Y1, W1, Y2, and W2 subblocks, and each subblock consists of N / 2 bits.
따라서 펑처링을 거치지 않은 이중 이진 터보 부호는 1/3의 부호율을 갖는다. Therefore, a double-binned turbo code not punctured has a code rate of 1/3.
출력에서 A,B서브 블록은 정보 비트가 그대로 출력되는 systematic 부호화의 결과이고, Y1과 W1서브 블록은 정보 비트를 이중 이진 구조의 궤환형 콘볼루션 부호기를 통과시킨 후 생성된 패리티 비트이며, Y2와 W2는 인터리버를 거친 정보 비트를 이중 이진 구조의 궤환형 콘볼루션 부호기를 통과시킨 후 생성된 패리티 비트이다.
In the output, A and B subblocks are the result of systematic coding in which information bits are output as they are. Y1 and W1 subblocks are parity bits generated after passing information bits through a feedback type convolutional encoder with a double binary structure. And W2 is a parity bit generated after passing the information bits having passed through the interleaver to a feedback convolutional encoder having a double binary structure.
도 4는 도 2에 나타낸 이중 인진 터보 복호화기를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 4 is a diagram for explaining a dual in-line turbo decoder shown in FIG. 2. FIG.
이중 이진 터보 부호의 복호화기는 연속된 입력 비트들이 TrellisMux를 통하여 정보 비트와 패리티 비트로 구분된다. The decoder of the binary turbo code divides consecutive input bits into information bits and parity bits through TrellisMux.
그리고 정보 비트와 패리티 비트가 이전의 SISO (Single Input Single Output) 복호기에 의해 발생된 사전 정보값과 함께 복호화 과정에 이용된다. The information bit and the parity bit are used in the decoding process together with the dictionary information value generated by the previous Single Input Single Output (SISO) decoder.
그리고 복호화된 결과가 이전의 복호화된 결과 값과 비교된 후 추가 부가 정보들을 이용하여 복호화를 반복하여 결과 값에 대한 신뢰도를 증가시킨다. Then, after the decoded result is compared with the previous decoded result value, the decoding is repeated using the additional additional information to increase the reliability of the result value.
일정 회수만큼 반복 복호화된 결과값은 판정을 거쳐서 최종값으로 결정된다.
The resultant value repeatedly decoded by the predetermined number of times is determined as a final value after being determined.
도 5는 본 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템을 적용한 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining an integrated management system of a high-voltage and low-voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention, FIG. 6 is a schematic diagram of a high- A control panel, and a distribution board according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템은 도 5에 나타낸 바와 같이 원격지 PC(100)와, 부하상태 감시 및 제어장치(200)와, 수신용 및 송신용 게이트웨이(310, 320), 복수의 부하제어기(400 : 410, 420, 430), 부하제어부(440) 및 복수의 부하(500 : 510, 520, 530)로 구성되며, 통신망(600)과 모바일 기기(700)가 더 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel and the distribution board using the power line communication according to the present invention includes a
원격지 PC(100)는 부하(500)의 상태감시, 제어 및 기록 등을 원격지에서 총괄적으로 실행하고, 원격제어를 수행한다. The
이러한 원격지 PC(100)는 중앙감시실 등에 설치될 수도 있다.The
부하상태 감시 및 제어장치(200)는 각 부하(500)의 상태감시, 제어 및 기록과 파형분석에 의한 아크판단, 순간 과전압, 순간 저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 설정범위 초과시 관리자통보 및 차단기 차단 등의 작업을 수행하며, PC로 구성할 수 있다, The load condition monitoring and
수신용 및 송신용 게이트웨이(310, 320)는 게이트웨이 대 게이트웨이 전력선통신과 부하제어기(400)를 통해 부하의 상태 및 제어가 가능하도록 전력선 통신전송을 하고 전압, 전류 감지기를 통하여 부하(500)의 전력정보(전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등)를 수집한다.The
복수의 부하제어기(400 : 410, 420, 430)와 부하제어부(440)는 각 부하(500)를 개별 또는 그룹제어가 가능하도록 한다. A plurality of load controllers (400: 410, 420, 430) and a load controller (440) allow each load (500) to be individually or group controlled.
이때, 부하제어부(440)는 부하제어기(400)와 부하(500) 사이에 구성된다.At this time, the
여기서, 도 6에 나타낸 바와 같이 부하상태 감시 및 제어장치(200)와, 수신용 게이트웨이(310)는 고·저압배전반일 수 있고, 송신용 게이트웨이(320)와 복수의 부하제어기(400)는 분전반이나 전동기 제어반일 수 있다.6, the load state monitoring and
복수의 부하(500 : 510, 520, 530)는 원격감시가 가능하도록 부하별 별도의 ID가 부여된다. A plurality of loads (500: 510, 520, and 530) are assigned separate IDs for each load to enable remote monitoring.
통신망(600)은 부하상태 감시 및 제어장치(200)에서 수집된 데이터를 모바일 기기(700)로 전송하며, 모바일 기기(700)로부터의 부하(500)의 상태감지, 제어 및 기록 등과, 원격제어를 부하상태 감시 및 제어장치(200)로 전송한다.The
모바일 기기(700)는 스마트기기(스마트폰, 스마트패드)로 구성될 수 있는데, 부하상태 감시 및 제어장치(200)를 통해 전송된 부하(500)의 상태감시, 제어 및 기록 등을 원격지에서 총괄적으로 실행하고, 원격제어를 수행하기 위한 프로그램이 설치된다. The
도 7은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하상태 감시 및 제어장치를 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a diagram for explaining in detail the load condition monitoring and control device of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하상태 감시 및 제어장치는 도 7에 나타낸 바와 같이, 입력부(210), 전원부(220), 메인프로세서(230), 표시부(240), 통신부(250), 제어부(260) 및 출력부(270)로 구성된다.7, the load monitoring and control device of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel and the distribution board using the power line communication includes an
여기서 입력부(210)는 수신용 게이트웨이(310)로부터 하위 전동기제어반, 분전반의 전력정보 및 제어정보를 입력 받아 메인프로세서(230)로 전송한다.Here, the
전원부(220)는 부하상태 감시 및 제어장치(200)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급한다.The
메인프로세서(230)는 입력부(210)로부터 받은 각종전력정보의 파형을 분석하여 아크판단, 순간과전압, 순간저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 부하별 제어가 가능하도록 다음 프로세서로 전송한다.The
표시부(240)는 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 화면에 표시한다.The
통신부(250)는 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 원격지 PC(100) 또는 통신망(600)을 통해 모바일 기기(700)로 유선 또는 무선으로 데이터를 전송한다.The
제어부(260)는 메인프로세서(230)로부터 받은 각 부하의 데이터를 바탕으로 개별 또는 그룹제어를 수행한다.The
출력부(270)는 제어한 데이터를 메인 프로세서(230)를 통해 수신용 게이트웨이(310)로 보내 각 부하(500)에 제어가 가능하도록 통신 신호를 전송한다.
The
도 8은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이를 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining in detail the gateway of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이는 도 8에 나타낸 바와 같은데, 예를 들면 고·저압배전반의 수신용 게이트웨이(310)와 전동기제어반, 분전반의 송신용 게이트웨이(320)로 구성되며, 입/출력부(311, 321)는 고·저압배전반 또는 전동기제어반, 분전반의 전압, 전류 감지기를 통하여 전력정보(전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등)를 입력받아 메인프로세서(313, 323)로 전송한다. The gateway of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel and the distribution board using the power line communication according to the present invention is as shown in FIG. 8. For example, the
이때, 송신용 게이트웨이(320)의 경우 메인프로세서(323)로부터 받은 정보를 상위의 수신용 게이트웨이(310)로 데이터 전송을 위하여 전력선 통신을 수행한다.At this time, in the case of the
그리고 수신용 게이트웨이(310)는 전력선통신을 통해 받은 정보를 통신이 가능하도록 변환하기 위한 데이터 정보를 입력한다.The receiving
전원부(312, 322)는 각각의 수신용 및 송신용 게이트웨이(310, 320)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급한다.The
메인프로세서(313, 323)는 각각의 입/출력부(311, 321)로부터 받은 각종정보를 분석하고, 터보코드를 이용하여 통신오류를 방지하며, 전력선 통신을 위한 변조파형으로 변환하고 입/출력부(311, 321)의 출력포트로 전송하며 통신상태를 표시부(314, 324)로 전송한다.The
표시부(314, 324)는 각각의 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 표시등(LED)을 이용하여 송,수신등으로 표시한다.The
통신부(315, 325)는 각각의 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 통신으로 전송한다.
The
도 9는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하제어기를 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a view for explaining in detail the load controller of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel, and the distribution board using the power line communication of the present invention shown in FIG.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 부하제어기는 도 9에 나타낸 바와 같이, 고·저압배전반과 같은 수신용 부하제어기와 전동기 제어반이나 분전반 같은 송신용 부하제어기로 나눌 수 있다.As shown in FIG. 9, the load controller of the integrated management system of the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the distribution board using the power line communication according to the present invention includes a receiving load controller such as a high / low voltage switchboard, .
이러한 부하제어기(400)는 입/출력부(401), 전원부(402), 표시부(403), 메인프로세서(404) 및 부하제어부(440)로 구성된다.The
여기서, 입/출력부(401)는 송,수신용 부하제어기 각각에서 부하(500), 현장의 부하제어기(400)와 전동기제어반, 분전반의 제어기의 전력선통신을 수행한다. Here, the input /
이때, 각각의 부하제어기(400)는 부하(500)로부터 식별자를 전송받아 선택제어가 가능하도록 입/출력부(401)에 전송한다.At this time, each
수신용 부하제어기(400)는 부하(500)로부터 받은 정보 및 제어 정보를 상위의 수신용 게이트웨이(310)로 전송한다.The receiving
전원부(402)는 부하제어기(400)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급한다.The
표시부(403)는 메인프로세서(404)를 통해 전송된 부하(500)의 상태 정보를 표시한다.The
부하제어부(440)는 메인프로세서(404)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보로 부하(500)를 제어한다.
The
도 10은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이/부하상태 감시 및 제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.10 is a diagram for explaining a configuration of a gateway / load status monitoring and control apparatus of an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템의 게이트웨이/부하상태 감시 및 제어장치는 도 10에 나타낸 바와 같이, 전력선으로부터 통신을 받는 입/출력부(401)에서 신호를 받고 각 부하(500)의 상태 및 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 전송한다.The gateway / load status monitoring and control device of the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel and the distribution board using the power line communication according to the present invention is characterized in that the input /
부하상태 감시 및 제어장치(200)를 통해 각종 전력정보(전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등)를 표시하고, 각 부하(500)의 상태 감시 및 제어를 하고 아크판단 및 순간과전압, 순간저전압을 판단하며, 부하 패턴을 분석 및 예측하고, 설정범위 초과시 관리자의 원격지 PC(100)나 모바일 기기(700)에게 통보를 하고 이상시 차단기에 차단신호를 보내는 장치이다.
(Voltage, current, power, power factor, frequency, and the like) through the load condition monitoring and
도 11은 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기의 개별제어를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining a configuration for individual control of a load controller with respect to a load in an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention shown in FIG.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기(400)의 개별제어를 위한 구성은 도 11에 나타낸 바와 같이, 각 부하(500)마다 부하제어기(400)를 설치하여 부하별 개별 제어가 가능하도록 하고 부하 제어기(400)에서 전력선 통신하여 상위의 분전반이나 전동기 제어반의 부하 제어기(400)에 전송한다.
11, in the integrated management system of the high and low voltage switchboards, the motor control panel and the distribution board using the power line communication according to the present invention, as shown in FIG. 11, a
도 12는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기의 그룹제어를 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.12 is a diagram for explaining a configuration for group control of a load controller with respect to a load in an integrated management system of a high-low-voltage switchboard, an electric motor control panel, and a distribution board using power line communication according to the present invention shown in FIG.
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 부하에 대한 부하제어기의 그룹제어를 위한 구성은 도 12에 나타낸 바와 같이, 부하(500)를 통합하여 제어가 가능하도록 상위에 부하제어기(400)를 설치하고, 부하(500)별 식별자(ID)를 부여하므로써 선택제어가 가능하도록 전력선 통신한다.
In the integrated management system for high and low voltage switchgear, motor control panel and distribution board using power line communication, the configuration for group control of the load controller with respect to the load is such that the load 500 can be integrated and controlled as shown in FIG. The
도 13 내지 도 14는 도 5에 나타낸 본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 전압, 전류 파형을 분석하여 정상파형과 아크파형의 특징을 설명하기 위한 도면이다.13 to 14 are diagrams for explaining characteristics of a normal waveform and an arc waveform by analyzing voltage and current waveforms in an integrated management system of a high-low voltage switchboard, a motor control panel, and a distribution board using the power line communication of the present invention .
본 발명 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템에서 전압, 전류 파형을 분석한 정상파형과 아크파형의 특징은 도 13과 같이 정상시 60Hz의 정현파의 특징이 나타나며, 아크발생시 도 14와 같이 전류는 약간 감소하고 병렬아크시 임펄스형태의 대전류가 발생하는데 아크전류파형은 전반적으로 정현파에 가까우나 전류의 0점에서 미세한 처짐현상이 발생한다.In the integrated management system of high and low voltage switchgear, motor control panel and distribution board using power line communication, the characteristics of normal waveform and arc waveform analyzed voltage and current waveform are as shown in Fig. 13, The current is slightly reduced as shown in FIG. 14, and a large current of an impulse type occurs in parallel arc. The arc current waveform is close to the sinusoidal wave, but a fine deflection phenomenon occurs at zero point of the current.
전압파형은 구형파에 가까운 파형의 특징을 보여 고조파 양측면 대역과 고주파수 대역에서 스펙트럼이 크게 증가되는 특징과 60Hz 홀수배의 고조파성분이 나타나는 특징을 보인다. The voltage waveform is characterized by a waveform close to a square wave, which shows that the spectrum is greatly increased in both side bands and high frequency bands of the harmonics, and a harmonic component of 60Hz is displayed.
위와 같은 특징을 바탕으로 각 변수들에 대하여 부하상태 감시 및 제어장치(200)는 이전 상태와 비교된 결과 변화분의 연산결과 변화가 발생한 경우 각 항목에 대한 이벤트가 발생한 것으로 판단한다.Based on the above characteristics, the load condition monitoring and
이때 그 결과를 다시 3가지의 경우에 대하여 각각 퍼지룰을 적용하여 판단한다.At this time, the result is again judged by applying the fuzzy rule to each of the three cases.
3가지에 대한 요소를 판단한 결과 부하에 따라 미리 정해진 가중치를 적용하여 3차원 그래프에 적용한 결과가 설정한 범위 내에 있는 경우는 부하의 상태가 정상상태라고 판단하며, 설정범위를 벗어나 있는 경우 아크로 판단한다.As a result of judging the factors for the three factors, if the result of applying the predetermined weight according to the load and applying the result to the three-dimensional graph is within the set range, it is determined that the load is in the normal state. .
아크검출시 회로에서 보호범위의 방향성을 두어 오동작의 요인을 제거하기 위하여 보호범위의 방향성을 측정하기 위해 아크 결함 검출 장치에 기준전류를 생성하는 회로를 구성하여 아크 발생시 전류에서 발생하는 처지는 폭의 변화로 아크 파형을 검출한다.In order to measure the directionality of the protection range in order to eliminate the factor of malfunction by setting the direction of the protection range in the circuit in the arc detection, a circuit for generating the reference current in the arc defect detection device is constituted, The arc waveform is detected.
아크 발생시의 고주파에 있어 전기기기에 의한 고주파가 발생하지 않는 0점과 교차하는 부분의 고주파만 검출함으로써, 전기기기에서의 오동작신호를 아크신로로 오인하는 아크 결함 검출의 오동작 요소를 제거한다.By detecting only the high frequency at the portion that crosses the zero point where no high frequency is generated by the electric device in the high frequency at the occurrence of the arc, the malfunctioning element of the arc defect detection for detecting the malfunction signal in the electric device is removed.
또한 아크의 위치신호 구분을 통하여 방향성을 판별되므로써 유해한 아크만을 차단하여 오동작을 제거한 아크검출 차단장치를 제작할 수 있어 빠르고 정확하게 아크를 검출할 수 있다.In addition, by detecting the directionality through the position signal classification of the arc, it is possible to manufacture an arc detection blocking device which eliminates the malfunction by blocking the harmful arc, so that the arc can be detected quickly and accurately.
여기서 판단기준은 예로서 0.5초 이내에 8개의 임펄스 형태의 전류파형이 있게 되면 아크로 판단하고, 전력정보(전압, 전류, 전력, 역률, 주파수 등)를 바탕으로 순간적이고 지속적인 변화를 감지하여 판단한다.In this case, if the current waveform of eight impulse waveforms is present within 0.5 seconds, the determination criterion is determined as an arc, and the instantaneous and continuous change is detected and determined based on the power information (voltage, current, power, power factor, frequency, etc.).
또한 전압, 전류 파형분석을 통해 순간과전압과 순간저전압을 감지한다.It also detects instantaneous overvoltage and instantaneous undervoltage through voltage and current waveform analysis.
순간과전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분정도, 전압크기가 실효치기준 1.1 p.u. 에서 1.8 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30싸이클정도까지로 되는 현상을 검출하여 순간과전압으로 판단할 수 있다.The instantaneous overvoltage is measured at a rated frequency of 1 minute at 0.5 cycles, with a voltage magnitude of 1.1 pu. To 1.8 p.u. In this case, the phenomenon in which the duration is from 0.5 cycle to 30 cycles can be detected and the instantaneous overvoltage can be determined.
순간저전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분정도, 전압저하의 정도가 실효치기준 0.1 p.u. 에서 0.9 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30 싸이클정도가 되는 현상을 검출하여 순시전압저하로 판단할 수 있다.The instantaneous undervoltage is approximately 1 minute at 0.5 cycles at the rated frequency, and the voltage drop is 0.1 p.u. To 0.9 p.u. In this case, it is possible to judge the instantaneous voltage drop by detecting the phenomenon that the duration becomes about 30 cycles in 0.5 cycle.
이로써 최종 아크로 판단한 경우 아크의 발생정도에 따라 단계별로 경보를 울리고 설정범위 초과시 아크발생으로 판단하면 차단기를 트립시켜 계통을 보호할 수 있다.As a result, when the final arc is determined, an alarm is sounded according to the degree of occurrence of an arc, and if it is determined that an arc is generated when the set range is exceeded, the system can be protected by tripping the breaker.
또한 사용전력을 측정하여 사용자가 사용하는 전력설비의 최대사용전력의 목표전력을 설정하여 설정값 이상으로 넘지않도록 관리한다. Also, by measuring the used power, the target power of the maximum use power of the power equipment used by the user is set and managed so as not to exceed the set value.
관리대상은 중요도가 낮은 부하와 일반 업무용의 냉난방설비 및 관련보조기기를 대상으로 부하상태를 자동으로 감시 및 조정하여 설정값이상시 잠시 멈추어도 되는 부하를 순환적으로 자동 중지하고 사용전력이 설정값이하이거나 수요 시한이 끝나면 자동으로 부하전원을 투입하거나 설정값이상시 경보를 발생시켜 사용자가 판단하여 잠시 멈추어도 되는 부하의 전원을 차단하여 최대수요전력을 제어를 한다.The control target automatically monitors and adjusts the load status for heating and heating equipment and related auxiliary equipment for low-importance load and general business, automatically stops the load which can be paused when the set value is exceeded, Or when the demand time limit is over, the load power is automatically turned on or an alarm is generated when the set value is exceeded, and the user determines that the maximum demand power is controlled by cutting off the power of the load which may be stopped temporarily.
이를 원격제어, 표시가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 전송하여 관리자가 표시부(240)의 화면을 보고 상태정보 및 제어를 실시하고 모바일 기기나 중앙감시실로도 전송되어 관리자가 편하게 전력상황을 감시 및 제어가 가능하다.And transmits it to the load condition monitoring and
그러므로 부하(500)의 고장내역표시 및 부하상태를 실시간으로 파악이 가능하므로 현장 상황에 즉각 대처가 가능한 장점이 있다.
Therefore, it is possible to instantaneously cope with the situation in the field because the display of the fault history of the load 500 and the load state can be grasped in real time.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it should be understood that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. Obviously, the invention is not limited to the embodiments described above.
따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas which fall within the scope of equivalence by alteration, substitution, substitution and the like within the scope of the present invention, Range.
또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
In addition, it should be clarified that some configurations of the drawings are intended to explain the configuration more clearly and are provided in an exaggerated or reduced size than the actual configuration.
100 : 원격지 PC
200 : 부하상태 감시 및 제어장치
300, 310, 320 : 수신용 및 송신용 게이트웨이
400, 410, 420, 430 : 부하제어기
440 : 부하제어부
500, 510, 520, 530 : 부하
600 : 통신망
700 : 모바일 기기100: Remote PC
200: Load condition monitoring and control device
300, 310, 320: gateway for receiving and transmitting
400, 410, 420, 430: load controller
440:
500, 510, 520, 530: load
600: Network
700: Mobile device
Claims (9)
고·저압배전반의 수신용 게이트웨이(310)와 전동기제어반, 분전반의 송신용 게이트웨이(320)로 구성되어 상기 복수의 부하(500) 상태 및 제어가 가능하도록 전력선 통신전송을 하고 상기 부하(500)의 전력정보를 수집하는 게이트웨이(300);
상기 수신용 게이트웨이(310)로부터 하위 전동기제어반, 분전반의 전력정보 및 제어정보를 입력받아 메인프로세서(230)로 전송하는 입력부(210)와, 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(220)와, 상기 입력부(210)로부터 받은 각종전력정보의 파형을 분석하여 아크판단, 순간과전압, 순간저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 부하별 제어가 가능하도록 다음 프로세서로 전송하는 상기 메인프로세서(230)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 화면에 표시하는 표시부(240)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 데이터를 원격지 PC(100) 또는 통신망(600)을 통해 상기 모바일 기기(700)로 유선 또는 무선으로 데이터를 전송하는 통신부(250)와, 상기 메인프로세서(230)로부터 받은 각 부하(500)의 데이터를 바탕으로 상기 부하(500)에 대한 개별 또는 그룹제어를 수행하는 제어부(260) 및 상기 부하(500)를 제어한 데이터를 상기 메인 프로세서(230)를 통해 상기 수신용 게이트웨이(310)로 보내 각 부하(500)에 제어가 가능하도록 통신 신호를 전송하는 출력부(270)를 포함하여 구성되어 상기 부하의 데이터에 대하여, 이전 상태와 비교된 결과 변화분의 연산결과 변화가 발생한 경우 각 항목에 대한 이벤트가 발생한 것으로 판단하되, 부하에 따라 미리 정해진 가중치를 적용하여 3차원 그래프에 적용한 결과가 설정한 범위 내에 있는 경우는 부하의 상태가 정상상태라고 판단하며, 설정범위를 벗어나 있는 경우 아크로 판단하되, 상기 아크 발생시의 고주파에 있어 전기기기에 의한 고주파가 발생하지 않는 0점과 교차하는 부분의 고주파만 검출함으로써, 상기 전기기기에서의 오동작신호를 아크신호로 오인하는 아크 결함 검출의 오동작 요소를 제거하는데, 0.5초 이내에 8개의 임펄스 형태의 전류파형이 있게 되면 아크로 판단하고, 전력정보를 바탕으로 순간적이고 지속적인 변화를 감지하여 판단하여 상기 복수의 부하(500) 상태감시, 제어 및 기록과 파형분석에 의한 아크판단, 순간 과전압, 순간 저전압 판단, 부하패턴 분석 및 예측, 설정범위 초과시 관리자통보 및 차단기 차단 작업을 수행하며, 상기 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)와 상기 복수의 부하(500) 상태를 전송하고, 상기 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)로부터의 원격제어를 수신하는 부하상태 감시 및 제어장치(200); 및
상기 부하상태 감시 및 제어장치(200), 원격지 PC(100) 또는 모바일 기기(700)로부터의 제어에 따라 상기 복수의 부하(500)를 개별 또는 그룹제어하는 복수의 부하제어기(400 : 410, 420, 430)와 부하제어부(440);를 포함하여 구성되되, 상기 부하제어부(440)는 상기 복수의 부하제어기(400 : 410. 420. 430)와 상기 부하(500) 사이에 구성되고, 상기 복수의 부하제어기(400 : 410, 420, 430)는 송신용 게이트웨이(320)가 포함된 분전반이나 전동기 제어반인 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템.
Control and recording of a plurality of loads 500 to which a separate ID for each load is assigned so that the remote monitoring can be performed and the remote PC 100 or the load 500 for performing remote control A mobile device 700 composed of a smart phone and a smart pad in which a program for performing status monitoring, control and recording as a whole and remotely executing the program is installed;
And a transmission gateway 320 of the distribution board to perform power line communication transmission so that the plurality of loads 500 can be controlled and controlled, A gateway 300 for collecting power information;
An input unit 210 receiving the power information and control information of the lower motor control panel and the distribution board from the receiving gateway 310 and transmitting the received power information and control information to the main processor 230 and the power supply of the load condition monitoring and control device 200 An instantaneous overvoltage, an instantaneous undervoltage determination, a load pattern analysis and prediction, and a load-dependent control by analyzing waveforms of various electric power information received from the input unit 210 (240) for displaying data received from the main processor (230) on the screen, and a controller (240) for receiving data received from the main processor (230) A communication unit 250 for transmitting data to the mobile device 700 via a communication network 600 in a wired or wireless manner, A control unit 260 for performing individual or group control on the load 500 on the basis of the load 500 and data controlled by the load 500 to the receiving gateway 310 through the main processor 230 And an output unit (270) for transmitting a communication signal so that each load (500) is controllable. When an operation result change of the result change compared with the previous state occurs with respect to the data of the load, It is determined that the event of the load has occurred. If the result of applying the predetermined weight to the three-dimensional graph by the load is within the set range, it is determined that the load is in the normal state. If the result is out of the set range, By detecting only the high frequency at a portion that intersects the zero point at which no high frequency is generated by the electric device in the high frequency at the time of occurrence of the arc, In order to eliminate the malfunction of the arc defect detection that misinterprets the malfunction signal in the device as an arc signal, if there are eight impulse type current waveforms within 0.5 seconds, the arc is judged and instantaneous and continuous change is detected based on the power information An instantaneous overvoltage determination, an instantaneous undervoltage determination, a load pattern analysis and prediction, an administrator notification and an interrupter blocking operation when the setting range is exceeded, A load status monitoring and control device (not shown) for transmitting the status of the plurality of loads 500 to the remote PC 100 or the mobile device 700 and receiving remote control from the remote PC 100 or the mobile device 700 200); And
A plurality of load controllers (400: 410, 420) for individually or group-controlling the plurality of loads (500) according to the control from the load condition monitoring and control device (200), the remote PC (100) 430 and a load control unit 440. The load control unit 440 is configured between the plurality of load controllers 400 and 410 and the load 500, Wherein the load controller (400, 410, 420, 430) of the control panel (400, 410, 420, 430) is a distribution board or an electric motor control board including the transmission gateway (320).
상기 게이트웨이(300)의 상기 고·저압배전반의 수신용 게이트웨이(310)와 전동기제어반, 분전반의 송신용 게이트웨이(320)는,
각각 고저압배전반 또는 전동기제어반, 분전반의 전압, 전류 감지기를 통하여 전력정보를 입력받아 메인프로세서(313, 323)로 전송하는 입/출력부(311, 321)와,
상기 게이트웨이(300)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(312, 322)와,
상기 각각의 입/출력부(311, 321)로부터 받은 각종정보를 분석하고, 터보코드를 이용하여 통신오류를 방지하며, 전력선 통신을 위한 변조파형으로 변환하고 입/출력부(311, 321)의 출력포트로 전송하며 통신상태를 표시부(314, 324)로 전송하는 상기 메인프로세서(313, 323)와,
상기 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 표시등을 이용하여 송,수신등으로 표시하는 표시부(314, 324)와,
각각의 메인프로세서(313, 323)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보를 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 통신으로 전송하는 통신부(315, 325)로 구성됨을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 고저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템.
The method according to claim 1,
The receiving gateway 310 of the high and low voltage distribution panels of the gateway 300, the transmission control gateway 320 of the distribution panel,
Input / output units 311 and 321 for receiving power information via a voltage / current detector of a high / low voltage distribution board or a motor control panel, a distribution board, and transmitting them to the main processors 313 and 323,
Power supplies 312 and 322 for supplying AC power or DC power for powering the gateway 300,
The control unit 310 analyzes various information received from each of the input / output units 311 and 321, prevents communication errors using the turbo code, converts the information into a modulated waveform for power line communication, The main processor 313, 323 transmitting the communication status to the display port 314, 324,
Display units 314 and 324 for displaying information converted by power line communication through the main processors 313 and 323 by using an indicator,
And a communication unit (315, 325) for communicating the information converted by the power line communication through the respective main processors (313, 323) to the load condition monitoring and control device (200) so as to be controllable. Integrated management system of high and low voltage switchgear, motor control panel, and distribution board.
상기 부하제어기(400)는,
상기 부하(500), 현장의 부하제어기(400)와 전동기제어반, 분전반의 제어기의 전력선통신을 수행하며, 상위의 부하제어기(400)로 현장의 부하제어기(400)에서 수집한 데이터를 전송하는 입/출력부(401)와,
상기 부하제어기(400)의 전원공급을 위해 교류전원 또는 직류전원을 공급하는 전원부(402)와,
메인프로세서(404)를 통해 전송된 상기 부하(500)의 상태 정보를 표시하는 표시부(403)와,
상기 메인프로세서(404)를 통해 전력선 통신으로 변환된 정보로 부하(500)를 제어하는 부하제어부(440)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 고저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템.
The method according to claim 1,
The load controller (400)
The load 500 communicates with the load controller 400 of the field, the motor controller, and the controller of the distribution board, and transmits data collected by the on-site load controller 400 to an upper load controller 400. / Output unit 401,
A power supply unit 402 for supplying AC power or DC power for supplying power to the load controller 400,
A display unit 403 for displaying status information of the load 500 transmitted through the main processor 404,
And a load controller (440) for controlling the load (500) with the information converted into the power line communication through the main processor (404). The integrated management of the high and low voltage switchgear, the motor control panel and the distribution panel using power line communication system.
상기 게이트웨이와 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)에서,
상기 게이트웨이는 전력선으로부터 통신을 받는 입/출력부(401)에서 신호를 받고 각 부하(500)의 상태 및 제어가 가능하도록 부하상태 감시 및 제어장치(200)에 전송하면, 상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)를 통해 각종 전력정보를 표시하고, 상기 각 부하(500)의 상태 감시 및 제어를 하고 아크판단 및 순간과전압, 순간저전압을 판단하며, 부하 패턴을 분석 및 예측하고, 설정범위 초과시 관리자의 원격지 PC(100)나 모바일 기기(700)에게 통보를 하고 이상시 차단신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 고저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템.
The method according to claim 1,
In the gateway and the load condition monitoring and control apparatus 200,
When the gateway receives a signal from the input / output unit 401 receiving communication from the power line and transmits the signal to the load condition monitoring and control unit 200 so that the state and control of each load 500 can be performed, It is also possible to display various power information through the device 200, to monitor and control the state of each load 500, to determine an arc judgment, an instantaneous overvoltage, an instantaneous undervoltage, analyze and predict a load pattern, To the remote PC (100) or the mobile device (700), and transmits a blocking signal in the abnormal state.
상기 부하상태 감시 및 제어장치(200)는 상기 부하(500)의 전압, 전류 파형분석을 통해 순간과전압과 순간저전압을 감지하는데, 순간과전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분, 전압크기가 실효치기준 1.1 p.u. 에서 1.8 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30싸이클정도까지로 되는 현상을 검출하여 순간과전압으로 판단할 수 있으며,
순간저전압은 정격주파수에서 지속시간이 0.5싸이클에서 1분정도, 전압저하의 정도가 실효치기준 0.1 p.u. 에서 0.9 p.u.정도로 이중에서 지속시간이 0.5싸이클에서 30 싸이클정도가 되는 현상을 검출하여 순시전압저하로 판단하고,
아크의 발생정도에 따라 단계별로 경보를 울리고 설정범위 초과시 아크발생으로 판단하면 차단기를 트립시켜 계통을 보호하며,
또한 사용전력을 측정하여 사용자가 사용하는 전력설비의 최대사용전력의 목표전력을 설정하여 설정값 이상으로 넘지않도록 관리하고,
상기 전력설비의 관리대상은 중요도가 낮은 부하와 일반 업무용의 냉난방설비 및 관련보조기기를 대상으로 부하상태를 자동으로 감시 및 조정하여 설정값이상시 잠시멈추어도 되는 부하(500)를 순환적으로 자동 중지하고 사용전력이 설정값이하이거나 수요 시한이 끝나면 자동으로 부하전원을 투입하거나 설정값이상시 경보를 발생시켜 사용자가 판단하여 잠시 멈추어도 되는 부하의 전원을 차단하여 최대수요전력을 제어를 하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 고저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템. The method according to claim 1,
The load condition monitoring and control device 200 senses the instantaneous overvoltage and the instantaneous undervoltage through the analysis of the voltage and current waveform of the load 500. The instantaneous overvoltage has a duration of one minute at 0.5 cycle at the rated frequency, Is 1.1 pu to 1.8 pu, and the duration is from 0.5 cycle to 30 cycles. Therefore, it can be judged as instantaneous overvoltage,
The instantaneous undervoltage is detected at the rated frequency for a duration of 0.5 minutes per cycle and a voltage drop of 0.1 pu to 0.9 pu based on the effective value. However,
If the arc is generated when the setting range is exceeded, the breaker is tripped to protect the system,
Also, the target power of the maximum use power of the power equipment used by the user is measured by measuring the used power and managed so as not to exceed the set value,
The electric power facility management object is to automatically monitor and adjust the load condition for the heating / cooling equipment and auxiliary equipment for low-importance load, general business, and automatically load the load 500, which may be stopped temporarily, When the power consumption is less than the set value or when the demand time is over, the load power is automatically turned on or when the set value is exceeded, the alarm is generated and the user decides to stop the power of the load Integrated management system of high and low voltage switchboard, motor control panel, and distribution board using power line communication.
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