KR101659378B1 - 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분,배전반에서 각각의 차단기 별로 분기되는 전력을 각각의 상 단위로 계측 및 모니터링하는 전력측정모듈을 제한된 공간을 갖는 상부 케이스 내부에 효율적으로 삽입 설치할 수 있는 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 모듈형 부스바는, 차단기 단위로 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되는 T자형 상부 케이스(100)와; 상기 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되어, 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220)를 구비한 부스바 조립체(200)와; 상기 부스바 조립체의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)를 포함하며; 상기 전력 및 온도측정부(400)는, 상기 T자형 상부 케이스(100)의 내부공간에 삽입 설치되도록 적어도 하나 이상의 피씨비(PCB)가 전기적으로 연결되도록 조립되며; 상기 전력 및 온도측정부(400)는 상기 분전반 단위로 전력상태의 계측기능, 연산 및 통신기능을 수행하는 마스터 모듈타입과, 상기 분전반 단위로 전력상태의 계측기능을 수행하는 슬래이브 모듈타입 중에서 선택적으로 장착된다.
Description
본 발명은 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분,배전반에서 각각의 차단기 별로 분기되는 전력을 각각의 상 단위로 계측 및 모니터링하여 분,배전반 단위로 전력을 제어할 수 있는 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 부스바는 양측에 접속공이 형성된 금속 철편으로서, 단자함의 전원 단자와 차단기의 전원 단자를 서로 연결하기 위하여 사용된다.
그런데 단자함과 차단기는 각 단자간 절연을 위하여 단자 사이에 높은 블럭이 형성되는데, 이러한 철편 재질의 부스바를 조립하는 경우 작업자가 마땅히 잡을 만한 요소가 없어서 불편한 점이 있었다.
또한, 단자함에 전원이 개통된 상태에서, 부스바를 유지하거나 보수하는 경우 작업자가 부스바를 손으로 잡고 유지 또는 보수 작업을 하는 경우도 있었다.
한편, 부스바가 완전하게 조립된 상태에서는 단자함과 차단기의 연결 금속 부위는 노출된 상태이므로 누전이나 스파크 등의 사고가 발생할 위험성이 있었다.
종래에는 이러한 문제점을 해소하기 위하여 단자함의 외부 케이스를 폐쇄한 상태에서 잠금 장치로 잠구어 사용하고 있으나, 단자함의 내부에서 연결 금속 부위는 노출된 상태로 있기 때문에 근본적인 문제를 해결하지는 못한 상태이다.
한편, 종래의 부스바의 기능은 단지 전원을 연결하는 매개체의 역할만할 뿐, 각각의 상에 걸리는 전력을 모니터링하거나 제어하지는 못하고 있다. 예를 들어, 단자함을 인입되는 전원은 중성선을 포함한 3상 4선이 보통인데, 차단기에 연결되는 부하는 단상을 이용하는 부하, 3상을 이용하는 부하 등 다양하게 적용될 수 있는 상황에서 각 상에 물린 부하에 인덕턴스 성분이 포함되거나, 캐패시터 성분이 포함되는 등 각 상간 무효전력 위상이 다른 전력을 계측하기 위해서는 별도의 계측장치가 필요하였다.
이러한 단자함 또는 차단기에서의 전력을 계측하기 위하여 단자함 또는 차단기에 전력계측기가 구비된 전력 모니터링장치가 개발되었으나, 이는 단자함 또는 차단기를 전체적으로 교체해야하는 단점이 있어서 널리 보급되지 못하고 있었다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 대한민국 등록특허공보 제10-1104103호에는 단자함과 차단기의 연결 작업시 절연 손잡이를 제공하여 작업이 안전하고 편리하게 실행되며, 작업 후에는 부스바의 노출 부위를 덮어 안전 상태를 형성시키고, 연결된 각상의 전력 사용 정보를 획득하여 이를 활용할 수 있게 하며, 과도한 무효전력이 발생되는 선로나 과다한 전력이 사용되는 상을 찾아 실효전력 소비량을 증가시키거나 무효 전력의 위상을 낮추도록 부하 전력을 연결하여 전원 품질을 개선시킬 수 있는 정보를 제공하는 모듈형 안전부스바가 기재되어 있다.
한편, 대한민국 등록특허공보 제10-1493239호에는 전기적 단자의 연결 상태는 활선 상태로 유지하면서, 부스바의 전기적 정보를 감지하는 피시비 회로와 센싱부를 유지, 보수할 수 있으며, 또한, 부스바의 전기적 신호를 보호하는 전기적 차폐물질의 형성 및 교환을 쉽게 할 수 있는 회로 분리되는 모듈형 안전부스바가 기재되어 있다.
그러나, 이와 같은 첫 번째 및 두번째 선행기술은 단자함과 차단기의 연결 작업시 절연 손잡이를 제공하여 작업이 안전하고 편리하게 실행되며, 작업 후에는 부스바의 노출 부위를 덮어 안전 상태를 형성시킬 수 는 있었으나, 각각의 단상에 인가되는 전력상태를 감지하는 PCB회로를 좁은 케이스의 내부에 맞도록 최적화하여 구현하지는 못한 상태이다.
본 발명은 이상에서 설명한 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 분,배전반에서 각각의 차단기 별로 분기되는 전력을 각각의 상 단위로 계측 및 모니터링하는 전력측정모듈을 제한된 공간을 갖는 상부 케이스 내부에 효율적으로 삽입 설치할 수 있는 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부스바에 전력이 제공된 상태에서 전력측정모듈을 분리한 경우, 부스바에 전기가 지속적으로 흐르는 활선 상태를 유지할 수 있는 모듈형 부스바를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모듈형 부스바는, 차단기 단위로 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되는 T자형 상부 케이스(100)와; 상기 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되어, 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220)를 구비한 부스바 조립체(200)와; 상기 부스바 조립체의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)를 포함하며; 상기 전력 및 온도측정부(400)는, 상기 T자형 상부 케이스(100)의 내부공간에 삽입 설치되도록 적어도 하나 이상의 피씨비(PCB)가 전기적으로 연결되도록 조립된다.
한편, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 복수개 연결하여 사용하는 경우, 상기 분전반 단위로 전력상태의 계측기능, 연산 및 통신기능을 수행하는 전력 및 온도측정부(400)를 구비한 마스터 모듈타입의 모듈형 부스바가 하나 설치되며, 분전반 단위로 전력상태의 계측기능을 수행하는 슬래이브 모듈타입의 모듈형 부스바가 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은, 분,배전반의 메인전력을 분기하며, 상기 분,배전반에서 분기된 각각의 전력에 대해 상 단위로 전력상태를 각각 계측하는 모듈형 부스바(M100,M200)를 구비하며, 상기 계측 데이터를 선택적으로 이용하여 상기 분,배전반 단위로 소비전력을 모니터링하는 적어도 하나 이상의 분,배전반(1000,2000,3000)과; 상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000)에서 전송하는 계측 데이터를 자체에 설치된 전력 모니터링 및 제어 프로그램을 이용하여 사전에 설정된 상기 분,배전반(1000,2000,3000)의 조합단위로 전력을 통합적으로 모니터링 및 표시하고, 제어명령을 인가하는 서버(4000)와; 상기 서버(4000)의 제어에 따라 상기 각각의 분전반(1000,2000,3000)에서 전송된 상기 계측 데이터를 저장 및 관리되는 데이터베이스(5000)와; 상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000)과 상기 서버(4000)가 유,무선 네트워크에 접속되도록 연결시켜주는 네트워크 접속기(6000)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템에 따르면, 분,배전반에서 각각의 차단기 별로 분기되는 전력을 각각의 상 단위로 계측 및 모니터링하는 전력측정모듈을 제한된 공간을 갖는 상부 케이스 내부에 효율적으로 삽입 설치할 수 있다. 이에 따라 전체 모듈형 부스바의 크기를 최소화시킬 수 있어, 분,배전반에서 차단기에 연결되는 부하의 종류가 증감되더라도 각각의 상 단위로 전력상태를 개별적으로 계측할 수 있다.
또한, 부스바에 전력이 제공된 상태에서 전력측정모듈을 분리한 경우, 부스바는 전기가 지속적으로 흐르는 활선 상태를 유지할 수 있어, 용이하게 전력측정모듈을 교체하거나 수리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바의 사시도이며;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바의 분해 사시도이며;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 상부 케이스의 사시도이며;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 부스바 조립체의 사시도이며;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 하부 케이스의 사시도이며;
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 전력 및 온도측정부를 나타낸 도면이며;
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 상부 케이스에 전역측정부가 삽입 설치되는 것을 나타내기 위한 도면이며;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 구비한 분전반의 블록 구성도이며;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 블록구성도이며;
도 10 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바의 분해 사시도이며;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 상부 케이스의 사시도이며;
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 부스바 조립체의 사시도이며;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 하부 케이스의 사시도이며;
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 전력 및 온도측정부를 나타낸 도면이며;
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 상부 케이스에 전역측정부가 삽입 설치되는 것을 나타내기 위한 도면이며;
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 구비한 분전반의 블록 구성도이며;
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 블록구성도이며;
도 10 내지 도 13은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바의 사시도이며; 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바는, 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되며, 밑면에 적어도 하나 이상의 제1 및 제2 측정홀(124,126)이 관통 형성된 T자형 상부 케이스(100)와, 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되어, 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220)를 구비한 부스바 조립체(200)와, 그리고 부스바 조립체(200)의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)로 구성된다.
여기서, 상부 케이스(100)는 도 2 및 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 전체적으로 T자 형상의 절연블럭으로 형성되며, 상부가 개방된 제1 내부공간(111)이 형성된 상부케이스 본체(110)와, 제1 내부공간(111)의 하부에 제2 내부공간(121)이 형성되도록 상부케이스 본체(110)의 하부로 일체형으로 일정 길이 연장 형성된 본체 결합부(120)와, 상부케이스 본체(110)의 상부에 형성된 개구를 덮는 덮개(130)로 구성된다.
이때, T자 형상의 상부 케이스(100)를 구성하는 상부케이스 본체(110)의 내부는 도 3a에 도시된 바와 같이 상부에 형성된 직사각형의 제1공간과 하부에 형성된 직사각형의 제2공간으로 이루어진 T자 형상의 제1 내부공간(111)이 형성되며, 본체 결합부(120)의 가로 및 세로방향의 각각의 직경은 상부케이스 본체(110)의 가로 및 세로방향의 직경 보다 상대적으로 작도록 내측으로 단차(118)가 형성되며, T자 형상의 상부 케이스(100)가 도 2에 도시된 바와 같이, 부스바 조립체(200)의 개방된 상부에 착탈방식으로 삽입 결합될 수 있다.
여기서, 상부케이스 본체(110)의 내부에는 도 3a에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 상부 체결공(112)이 일정 이격간격(d1)을 갖은 상태로 수직방향으로 일정 길이 형성되는데, 각각의 상부 체결공(112) 간의 이격간격(d1)은 길이 방향으로 서로 마주하는 부스바 조립체(200)의 한 쌍의 외측벽의 거리(d2)와 동일하게 형성되는 한편, 부스바 조립체(200)의 길이방향으로 서로 마주하는 한 쌍의 외측벽의 중심에는 도 4a에 도시된 바와 같이, 일정 깊이로 내부에 나사산이 형성된 한 쌍의 하부 체결공(214)이 형성되어, 한 쌍의 상부 체결공(112)과 한 쌍의 하부 체결공(214)의 중심이 일치되도록 내부 직경이 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라 작업자는 상부 체결공(112)과 하부 체결공(214)이 수직방향으로 서로 마주하도록 위치시킨 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이, 나사(138)와 같은 체결부재를 이용하여 상부 케이스(100)와 부스바 조립체(200)를 서로 수직방향으로 조립시킬 수 있다.
이때, 한 쌍의 상부 체결공(112)의 형성 길이는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부케이스 본체(110)의 길이만큼 형성되기 때문에, 나사(138)가 덮개(130)에 형성된 삽입공(132)를 통하여 상부 체결공(112)에 통과하면서 체결된 후, 본체 결합부(120)의 양측면에 형성된 오목한 수직홈(122)을 경유하여 한 쌍의 하부 체결공(214)에 각각 체결될 수 있다.
한편, 수평공간을 형성하는 상부케이스 본체(110)에서 길이방향으로 서로 마주하는 양측 밑면에는 끼움홈(116)이 각각 형성되어 있어, 작업자가 PCB 조립체로 구현된 전력 및 온도측정부(400)를 끼움홈(116)에 수직방향으로 삽입하여 고정시킬 수 있다.
한편, 도 2에서 소켓 장착부(114)는 필요시 작업자가 용이하게 제거하고 통신용 소켓(미도시)을 삽입 장착하기 위해 형성된 것으로서, 도 2에서는 소켓 장착부(114)가 부분 절취된 상태를 보이고 있으며, 도 3a에서는 소켓 장착부(114)가 사용자에 의해 제거된 상태를 보이고 있다.
한편, 본체 결합부(120)의 밑면에는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이, 접속 및 체결홀(124) 및 온도 측정홀(126)이 각각 형성된다.
한편, 전력 및 온도측정부(400)는, 도 2에 도시된 바와 같이, T자형 상부 케이스(100)의 내부공간에 삽입 설치되도록 적어도 하나 이상의 피씨비(PCB)(410,420,430,440)가 전기적으로 연결되도록 조립된다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 부스바 조립체의 사시도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 부스바 조립체(200)는 내부에 상부가 개방된 제3 내부공간이 형성되며, 길이방향으로 서로 마주하는 한 쌍의 외측벽의 중심에 일정 깊이로 내부에 나사산이 형성된 한 쌍의 하부 체결공(214)이 형성되며, 상기 한 쌍의 하부 체결공(214)의 하부에 길이방향으로 부스바 장착공(212)이 관통 형성되며, 밑면에서 하측방향으로 일정 길이 하부 체결돌기(218)가 돌출 형성되며, 부스바 장착공(212)에 직교하는 한 쌍의 외측벽에 일정 크기의 차폐판 장착홈(216)이 형성되는 부스바 소켓(210)과, 부스바 장착공(212)에 삽입 고정되어, 양측단부에 원형의 부스바 접속공(222)이 형성되어 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된부스바(220), 차폐판 장착홈(216)에 삽입 설치되는 ㄷ자 형상의 차폐판(230)으로 구성된다.
여기서, ㄷ자 형상의 차폐판(230)은 금속으로 형성된 자기장 차폐물질로 제조되는 것이 바람직하며, 밑면에 하부체결돌기(218)가 관통되도록 관통구가 형성되는 것이 바람직하며, 부스바(220)의 주변을 전기적으로 차폐하는 역할을 한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 하부 케이스의 사시도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 하부케이스(300)는 부스바 조립체(200)의 하부에 착탈방식으로 조립되도록 상부가 개방된 제4 내부공간(311)이 형성된 사각형 형상의 하부케이스 본체(310)와, 하부케이스 본체(310)의 임의의 상단 양측면에 부스바 조립체(200)의 차폐판(230)의 외주면을 절연시키도록 상측방향으로 일정 길이 연장 형성된 한 쌍의 연장부(312)와, 한 쌍의 연장부(312)와 직교하는 방향에 위치하는 하부케이스 본체(310)의 상단 양측면에 부스바(220)가 안착되도록 형성되는 한 쌍의 부스바 안착턱(314)과, 하부케이스 본체(310)의 내부 중심에 관통 형성된 하부 체결홈(316)으로 구성된다.
여기서, 하부 체결홈(316)이 관통 형성된 하부케이스 본체(310)의 밑면은 하부케이스 본체(310)의 바닥면에서 상부방향으로 일정 길이 이격된 위치에 형성되기 때문에 도 5b에 도시된 바와 같이 내부에 직사각형 형상의 제5 내부공간이 형성되는 것이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 전력 및 온도측정부를 나타낸 도면이며; 도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바에 구비된 상부 케이스에 전력 및 온도측정부가 삽입 설치되는 것을 나타내기 위한 도면이다.
전력 및 온도측정부(400)는, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 분,배전반 단위로 전력상태의 계측기능, 연산 및 통신기능을 수행하는 마스터 모듈 타입과, 도 6c에 도시된 바와 같이, 분,배전반 단위로 전력상태의 계측기능을 수행하는 슬래이브 모듈 타입으로 구분되며, 다수개의 전력 및 온도측정부(400)를 연결하여 사용하는 경우, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와같이 하나의 마스터 모듈(100)에 다수개의 슬래이브 모듈(100‘)을 직렬로 연결하여 구성한다.
이와 같은 마스터 모듈 타입의 전력 및 온도측정부(400)는, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 부스바(220)의 상면에 수평하게 설치되어, 각각의 부스바(200)의 전류값을 감지하는 전류 측정부(410)와, 전류 측정부(410)의 일측면에 수직방향으로 설치되어, 부스바(220)에 인가된 전압값을 감지하는 전압 측정부(420)와, 전류 측정부(410)의 일측면에 수직방향으로 설치되어, 부스바(220)에 인가된 온도값을 감지하는 온도 측정부(430)와, 전압 측정부(420)와 온도 측정부(430)의 끝단 밑면에 수평방향으로 설치되어, 전류 측정부(410), 전압 측정부(420) 및 온도 측정부(430)에서 계측 데이터를 이용하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 누적전력 중에서 임의의 어느 하나 이상을 선택적으로 조합하여 연산하고, 외부로 전송하는 데이터처리부(440)로 구성된다.
여기서, 전류 측정부(410)는 PCB 보드로 구현된 모듈로써, 부스바(220)에 흐르는 전류를 비접촉식으로 감지하기 위해 부스바(220)의 상면에 수평방향으로 설치되며, 적어도 하나 이상의 홀센서를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 전압 측정부(420)는 전압센서가 장착된 PCB 보드로 구현된 모듈로써, PCB 보드의 하단부에는 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, U자 형상의 전압 프로브(C110)가 설치되어, 전력 및 온도측정부(400)가 상부 케이스(100)에 정상적으로 삽입 설치되면, 전압 프로브(C110)가 접속 및 체결홀(124)을 통하여 상부케이스 본체(110)에 체결되는 동시에 부스바(220)의 상면에 전기적으로 접속될 수 있다.
또한, 온도 측정부(430)는 온도센서가 장착된 PCB 보드로 구현된 모듈로써, 전력 및 온도측정부(400)가 상부 케이스(100)에 정상적으로 삽입 설치되면 온도 측정홀(126)을 통하여 부스바(220)의 온도를 계측한다.
또한, 데이터처리부(440)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 전류 측정부(410), 전압 측정부(420) 및 온도 측정부(430)에서 측정된 데이터를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터(442)와, A/D 컨버터(442)에서 출력되는 디지털신호를 이용하여 해당 상에 대한 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 누적전력 중에서 임의의 어느 하나 이상을 선택적으로 조합하여 연산처리하는 연산처리부(444), 그리고 연산처리부(444)에서 연산된 결과값을 외부로 전송하는 통신부(446)로 구성된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은, 다수개의 분전반(1000,2000,3000), 서버(4000), 데이터베이스(5000), 네트워크 접속기(6000)로 구성된다.
여기서, 각각의 분전반(1000,2000,3000)은 도 8에 도시된 하나 이상의 모듈형 부스바(M100,M200)와, 각각의 모듈형 부스바(M100,M200)에서 RS-485방식으로 수신된 데이터를 RS-232방식으로 변환하여 모니터로 전송하거나, 외부에서 RS-232 방식으로 수신된 데이터를 RS-485 방식으로 변환하여 해당 모듈형 부스바(M100,M200)로 전송하는 통신변환기(500)와, 통신변환기(500)에서 전송되는 전력상태 데이터와 외부에서 전송되는 제어테이터를 표시하는 모니터(600)로 구성된다.
여기서, 각각의 모듈형 부스바(M100,M200)는 해당 분전반(1000)의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220)를 구비하며, 해당 분전반(1000)에 대한 각각의 상(R,S,T)에 대한 전력상태를 각각 계측하고, 계측 데이터를 선택적으로 이용하여 분,배전반 단위로 전력상태를 모니터링하여 표시한다.
또한, 서버(4000)는 각각의 분전반(1000,2000,3000)에서 전송된 전력상태 데이터를 자체적으로 설치된 전력 모니터링 및 제어 프로그램을 통하여 각각의 분전반(1000,2000,3000)의 전력상태를 통합적으로 모니터링 및 제어한다.
또한, 데이터베이스(500)는 서버(4000)의 제어에 따라 각각의 분전반(1000,2000,3000)에서 전송된 전력상태 데이터를 저장 및 관리한다.
또한, 네트워크 접속기(6000)는 다수개의 분전반(1000,2000,3000) 또는 서버(4000)가 유,무선 네트워크에 접속되도록 연결시켜주며, 네트워크 허브, 브리지, 네트워크 스위치 중에서 선택적으로 사용될 수 있다.
또한, 네트워크 접속기(6000)에 원거리에 위치한 사용자 단말기(7000)가 연결되고, 내부에 전력 모니터링 및 제어 프로그램이 설치된 경우, 원격으로 다수의 분전반(1000,2000,3000)을 전체적으로나 개별적으로 모티터링 및 제어할 수 있다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 동작을 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 2 그리고 도 8 에 도시된 하나 이상의 모듈형 부스바(M100,M200)가 분,배전반에서 각각의 차단기 별로 분기되는 전력을 각각의 상 단위로 계측 및 모니터링하기 위하여 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부수바 단위로 설치되었다고 가정한다.
여기서, 하나 이상의 모듈형 부스바(M100,M200)중 하나는 전력상태의 계측기능, 연산 및 통신기능을 수행하는 마스터 모듈로 동작하고, 나머지는 전력상태의 계측기능을 수행하는 슬래이브 모듈로 동작된다.
따라서, 도 8에 도시된 마스터 모듈타입의 모듈형 부스바(M100) 및 슬래이브 모듈타입의 모듈형 부스바에 구비된 전류 측정부(410)는 해당 부스바(220)에 흐르는 전류의 고조파성분을 비접촉식으로 계측하며, 전압 측정부(420)는 해당 부스바(220)에 인가된 전압의 고조파성분을 계측하며, 온도 측정부(430)는 해당 부스바(220)의 온도를 계측하여, 마스터 모듈 타입의 모듈형 부스바(M100)에 구비된 데이터처리부(440)로 전송한다.
이에 따라, 마스터 모듈타입의 전력 및 온도측정부(400)에 구비된 데이터처리부(440)는 마스터 모듈타입 또는 하나 이상의 슬래이브 모듈 타입의 전력 및 온도측정부에서 각각 전송하는 전류, 전압, 및 온도 계측 데이터를 이용하여 해당 상에 대한 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 및 누적전력을 연산처리하여 출력하는데, 출력되는 데이터는 모니터(600)에 표시되는 동시에 전체 전력을 모니터링 및 제어하는 서버(4000)로 전송한다.
여기서, 유효전력(active power) 단위: [kw]은 교류회로에서 부하에 유용하게 사용되는 전력으로서, 교류회로에서는 선로의 전기저항과 부하(저항)의 C(콘덴서), L(코일)의 성분으로 각각 교류의 위상각이 차이가 발생하게 되며, 이것을 역율이라고하며 COS세타 라고한다. 즉 실제로 일하는것은 피상전력값에 COS세타의 값을 곱한것이 유효전력이되며, 공식은 W=V*I*COS세타로 표시될 수 있다.
또한, 무효전력 (reactive power) 단위: [var]는 교류회로에서 실제로는 아무일도하지않아 부하에서는 전력으로 이용할 수 없는 전력을 의미하는데, 유효전력에서 말한 COS세타의 차이만큼 공급은 될 수 있으나 부하에서는 사용되지 않은 전력으로서, 공식은 W=V*I*SIN세타로 표시될 수 있다.
또한, 역률 [power factor]은 교류회로에서는 각각의 상마다 위상각을 가지고 있는데, 그것이 부하에서 소비가 될때 부하의 종류마다 위상각의 차이가 발생하게 되며, 그 위상각의 차이를 역률이라고하며 COS세타라고 한다. 수치상으로 L(코일)과 C(콘덴서)성분이 없는 순수한 저항부하에는 피상전력만큼을 일을 할수 있다.
본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은 다수의 분전반(1000,2000,3000)의 전력상태를 통합적으로 모니터링 및 제어할 수 있는데, 서버(4000)의 초기화면에는 도 10에 도시된 바와 같이, 이미 설정된 모니터링 및 제어범위 내의 전체 전력을 감시하면서, 유효전력, 금일 전력량, 전일 전력량, 금월 전력량, 전월 전력량, 연간 전력량을 집계하여 표시하며, 이러한 표시항목은 설계자의 필요에 따라 선택적으로 증감될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은 이미 설정된 분,배전반 단위(예를 들어, 단위 분, 배전반, 각 층에 설치된 분,배전반, 각 사무실에 설치된 분,배전반, 각 공장에 설치된 분,배전반)로 우선순위(중요도)를 부여하고, 이미 설정된 범위 내에 설치된 분,배전반 또는 분,배전반 조합의 전력상태 감시를 하고, 전체 소비 전력량이 이미 설정된 한계량(피크치)에 도달하게 되면 이미 설정된 우선순위에 따라 낮은 순서의 분,배전반부터 전력을 순차적으로 오프시키도록 제어할 수 있으며, 반대로 현재 전체 소비전력량이 이미 설정된 한계량에 도달하지 않은 경우, 이미 설정된 우선순위 단위로 분,배전반을 순차적으로 온시키도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은 이미 설정된 분,배전반 단위의 온도상태 감시를 하고, 각각의 분,배전반의 계측온도가 이미 설정된 한계량(피크치)에 도달하게 되면 해당 분,배전반을 오프시키도록 제어할 수 있으며, 반대로 현재 온도가 이미 설정된 한계량에 도달하지 않은 경우, 이미 설정된 우선순위 단위로 분,배전반을 순차적으로 온시키도록 제어할 수 있다.
한편, 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템은 도 11에 도시된 바와 같이 각각의 분전반(1000,2000,3000)별로 전력량을 분석하여 선간전압, 상전압, 전류, 전력, 전력량, 역률을 화면에 표시하면서, 각각의 항목에 대한 조회기능, 검사간격, 최종 수집시간, 사용여부 정도를 화면에 표시한다.
한편, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 운영자가 실시간 진단명령을 내리는 경우, 도 12에 도시된 바와 같이 실시간으로 획득한 감시 데이터를 그래프 화면으로 표시할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상단 화면에는 성능구분, 기간, 조회구분(월별통계, 일별통계, 시간별통계, RAW 데이터)로 구분하여 표시되며, 중간에는 각 상(RTS) 선간전압이 색상별로 그래프 형태로 표시되며, 하단에는 측정일시, 선간전압R, 선간전압S, 선간전압T이 측정일시 별로 표시된다.
한편, 본 발명에 따른 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템의 운영자가 경보발생조회 명령을 내리는 경우, 도 13에 도시된 바와 같이 이미 설정된 기간에 대한 과거 경보발생 이력을 진단한 분석 데이터를 그래프 화면으로 표시할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
100 : 상부케이스 110 : 상부케이스 본체
111 : 제1 내부공간 112 : 상부 체결공
114 : 소켓 장착부 116 : 끼움홈
120 : 본체 결합부 121 : 제2 내부공간
122 : 수직홈 124 : 접속 및 체결홀
126 : 온도측정홀 130 : 덮개
132 : 삽입공 134 : LED 끼움공
136 : 돌출단 138 : 나사
200 : 부스바 조립체 210 : 부스바 소켓
211 : 내부공간 212 : 부스바 장착공
214 : 하부 체결공 216 : 차폐판 장착홈
218 : 하부 체결돌기 220 : 부스바
222 : 부스바 접속공 230 : 차폐판
300 : 하부케이스 310 : 하부케이스 본체
311 : 내부공간 312 : 연장부
314 : 부스바 안착턱 316 : 하부 체결홈
400 : 전력 및 온도측정부 410 : 전류 측정부
420 : 전압 측정부 430 : 온도 측정부
440 : 데이터 처리부 500 : 통신변환기
600 : 모니터 1000~3000 : 분전반
4000 : 서버 5000 : 데이터베이스
6000 : 네트워크 접속기
111 : 제1 내부공간 112 : 상부 체결공
114 : 소켓 장착부 116 : 끼움홈
120 : 본체 결합부 121 : 제2 내부공간
122 : 수직홈 124 : 접속 및 체결홀
126 : 온도측정홀 130 : 덮개
132 : 삽입공 134 : LED 끼움공
136 : 돌출단 138 : 나사
200 : 부스바 조립체 210 : 부스바 소켓
211 : 내부공간 212 : 부스바 장착공
214 : 하부 체결공 216 : 차폐판 장착홈
218 : 하부 체결돌기 220 : 부스바
222 : 부스바 접속공 230 : 차폐판
300 : 하부케이스 310 : 하부케이스 본체
311 : 내부공간 312 : 연장부
314 : 부스바 안착턱 316 : 하부 체결홈
400 : 전력 및 온도측정부 410 : 전류 측정부
420 : 전압 측정부 430 : 온도 측정부
440 : 데이터 처리부 500 : 통신변환기
600 : 모니터 1000~3000 : 분전반
4000 : 서버 5000 : 데이터베이스
6000 : 네트워크 접속기
Claims (10)
- 차단기 단위로 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되는 T자형 상부 케이스(100)와;
상기 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되며, 내부에 상부가 개방된 제3 내부공간이 형성되며, 길이방향으로 서로 마주하는 한 쌍의 외측벽의 중심에 일정 깊이로 내부에 나사산이 형성된 한 쌍의 하부 체결공(214)이 형성되며, 상기 한 쌍의 하부 체결공(214)의 하부에 길이방향으로 부스바 장착공(212)이 관통 형성되며, 부스바 장착공(212)에 직교하는 한 쌍의 외측벽에 일정 크기의 차폐판 장착홈(216)이 형성되는 부스바 소켓(210)과, 부스바 장착공(212)에 삽입 고정되어, 양측단부에 원형의 부스바 접속공(218)이 형성되어 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된부스바(220), 차폐판 장착홈(216)에 삽입 설치되는 ㄷ자 형상의 차폐판(230)으로 구성되는 부스바 조립체(200)와;
상기 부스바 조립체의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)를 포함하며;
상기 전력 및 온도측정부(400)는, 상기 부스바(220)의 상면에 수평하게 설치되어, 각각의 부스바(200)의 전류값을 감지하는 전류 측정부(410)와, 상기 전류 측정부(410)의 일측면에 수직방향으로 설치되어, 부스바(220)에 인가된 전압값을 감지하는 전압 측정부(420)와, 상기 전류 측정부(410)의 일측면에 수직방향으로 설치되어, 부스바(220)에 인가된 온도값을 감지하는 온도 측정부(430)와, 상기 전압 측정부(420)와 온도 측정부(430)의 끝단 밑면에 수평방향으로 설치되어, 상기 전류 측정부(410), 상기 전압 측정부(420) 및 상기 온도 측정부(430)에서 계측 데이터를 이용하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 누적전력 중에서 임의의 어느 하나 이상을 선택적으로 조합하여 연산하고, 외부로 전송하는 데이터처리부(440)로 구성되어, 상기 T자형 상부 케이스(100)의 내부공간에 삽입 설치되도록 적어도 하나 이상의 피씨비(PCB)가 전기적으로 연결되도록 조립되며; 상기 전력 및 온도측정부(400)는 분전반 단위로 전력상태의 계측기능, 연산 및 통신기능을 수행하거나, 상기 분전반 단위로 전력상태의 계측기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 데이터처리부(440)는,
상기 전류 측정부(410), 상기 전압 측정부(420)에서 계측된 데이터를 디지털신호로 변환하는 A/D 컨버터(442)와;
상기 A/D 컨버터(442)에서 출력되는 디지털신호를 이용하여 해당 상에 대한 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 누적전력 중에서 임의의 어느 하나 이상을 선택적으로 조합하여 연산처리하는 연산처리부(444); 그리고
상기 연산처리부(444)에서 연산된 결과값을 외부로 전송하는 통신부(446)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바. - 제1항에 있어서,
상기 전류 측정부(410)는 상기 부스바(220)에 흐르는 전류를 비접촉식으로 감지하는 홀센서를 구비하며,
상기 전압 측정부(420)는 상기 전력 및 온도측정부(400)가 상기 상부 케이스(100)에 정상적으로 삽입 설치되면, 상기 전류 측정부(410)에 관통 형성된 제1 측정홀(124)을 통하여 상기 부스바(220)에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바. - 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결되며, 상기 분,배전반에서 분기된 각각의 전력에 대해 상 단위로 전력상태를 각각 계측하는 모듈형 부스바(M100,M200)를 구비하며, 상기 계측 데이터를 선택적으로 이용하여 상기 분,배전반 단위로 소비전력을 모니터링하는 적어도 하나 이상의 분,배전반(1000,2000,3000)과;
상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000)에서 전송하는 계측 데이터를 자체에 설치된 전력 모니터링 및 제어 프로그램을 이용하여 사전에 설정된 상기 분,배전반(1000,2000,3000)의 조합단위로 전력을 통합적으로 모니터링 및 표시하고, 제어명령을 인가하는 서버(4000)와;
상기 서버(4000)의 제어에 따라 상기 각각의 분전반(1000,2000,3000)에서 전송된 상기 계측 데이터를 저장 및 관리되는 데이터베이스(5000)와;
상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000)과 상기 서버(4000)가 유,무선 네트워크에 접속되도록 연결시켜주는 네트워크 접속기(6000)를 포함하여 구성되며;
상기 각각의 모듈형 부스바(M100,M200)는,
차단기 단위로 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되며, 밑면에 적어도 하나 이상의 제1 및 제2 측정홀(124,126)이 관통 형성된 T자형 상부 케이스(100)와;
상기 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되어, 내부에 상부가 개방된 제3 내부공간이 형성되며, 길이방향으로 서로 마주하는 한 쌍의 외측벽의 중심에 일정 깊이로 내부에 나사산이 형성된 한 쌍의 하부 체결공(214)이 형성되며, 상기 한 쌍의 하부 체결공(214)의 하부에 길이방향으로 부스바 장착공(212)이 관통 형성되며, 부스바 장착공(212)에 직교하는 한 쌍의 외측벽에 일정 크기의 차폐판 장착홈(216)이 형성되는 부스바 소켓(210)과, 부스바 장착공(212)에 삽입 고정되어, 양측단부에 원형의 부스바 접속공(218)이 형성되어 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220), 차폐판 장착홈(216)에 삽입 설치되는 ㄷ자 형상의 차폐판(230)으로 구성되는 부스바 조립체(200)와;
상기 부스바 조립체의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 서버(4000)는 상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000) 별로 우선순위를 부여하여 관리하며, 현재 전체 소비전력량이 이미 설정된 한계량에 도달하는 경우, 상기 우선순위 단위로 상기 분,배전반(1000,2000,3000)을 순차적으로 오프시키도록 제어하고;
상기 현재 전체 소비전력량이 이미 설정된 한계량에 도달하지 않은 경우, 상기 우선순위 단위로 상기 분,배전반(1000,2000,3000)을 순차적으로 온시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템. - 제5항에 있어서,
상기 서버(4000)는 상기 각각의 분,배전반(1000,2000,3000)에서 전송되는 계측 데이터를 이용하여 유효전력, 금일 전력량, 전일 전력량, 금월 전력량, 전월 전력량, 연간 전력량을 집계하여 선택적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템. - 제5항에 있어서,
각각의 모듈형 부스바(M100,M200)는,
차단기 단위로 각 상에 인가되는 전력상태를 계측하기 위한 전력 및 온도측정부(400)가 내부에 삽입 설치되며, 밑면에 적어도 하나 이상의 제1 및 제2 측정홀(124,126)이 관통 형성된 T자형 상부 케이스(100)와;
상기 상부 케이스(100)의 하부에 착탈방식으로 조립되어, 상기 분,배전반의 메인전력을 분기하도록 연결된 부스바(220)를 구비한 부스바 조립체(200)와;
상기 부스바 조립체의 하부에 착탈방식으로 조립되는 하부 케이스(300)를 포함하며;
상기 전력 및 온도측정부(400)는, 상기 T자형 상부 케이스(100)의 내부공간에 수직방향으로 삽입 설치되도록 적어도 하나 이상의 피씨비(PCB)가 전기적으로 연결되도록 조립되어 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템. - 제5항에 있어서,
상기 T자형 상부 케이스(100)가 상기 부스바 조립체(200)에서 상부방향으로 분리되는 경우, 상기 부스바(220)은 전기적으로 연결된 활선상태를 지속적으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈형 부스바를 이용한 전력 제어시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150094341A KR101659378B1 (ko) | 2015-07-01 | 2015-07-01 | 모듈형 부스바 및 이를 이용한 전력 제어시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102266313B1 (ko) * | 2021-03-05 | 2021-06-18 | 주식회사 월드인텍 | 분기회로 보호용 온도 과부하 및 과전압 감시 시스템 |
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2015
- 2015-07-01 KR KR1020150094341A patent/KR101659378B1/ko active IP Right Grant
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