KR101722141B1 - 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 관한 것으로서, 메인 전원과 기동부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 기동 개폐기; 메인 전원과 준비부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 적어도 하나의 준비 개폐기; 상기 기동부하 및 상기 준비부하의 상태를 센싱하는 센서부; 및, 상기 센서부로부터 센싱된 센싱값을 입력받아, 상시 센싱값으로 기동조건을 만족하는지를 판단하여, 상기 기동조건이 만족되면 상기 기동 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시키는 제어부를 포함하고, 상기 기동조건은 상기 준비부하로 조건을 만족시킬 수 있는 복원 가능 조건, 및, 상기 복원 가능 조건 이외의 조건인 복원 불가 조건으로 구분되고, 상기 제어부는 상기 복원 불가 조건은 만족하나, 상기 복원 가능 조건이 만족되지 않으면, 상기 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시켜 상기 준비부하를 가동시키는 구성을 마련한다.
상기와 같은 배전반에 의하여, 복원 가능 조건이 만족하지 않더라도 준비부하를 가동시켜 해당 조건을 자동으로 충족시킴으로써, 기동부하의 기동 준비 상태가 덜 되더라도 자동으로 복원하여 기동부하의 가동을 보다 안정적이고 안전하게 제어할 수 있다.

Description

기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반 { A switch gear with automatic recovery control function for start condition }

본 발명은 배전반(수전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반 등에 적용할 수 있음으로 이하에서는 배전반이라 한다)에 설치된 차단기 또는 개폐기를 이용하여 부하 계통에 기동 또는 차단을 자동으로 수행하는, 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 수동 연속 기동 운전이나 주기 운전으로 운전 모드로 구성하여, 해당 운전 모드로 선택하여 기동하도록 구성되는, 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 기동조건들을 복원 불가 조건과 복원 가능 조건으로 구분하여, 복원 불가 조건을 만족하나 복원 가능 조건이 만족되지 않으면, 준비 부하를 가동시켜 해당 복원 가능 조건을 만족시킨 후 기동 부하를 가동하는, 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 차단기 또는 개폐기의 타입이 상시 여자형 타입 인지 순시 여자형 타입 인지를 판단하고, 차단기 또는 개폐기의 설정 과정에서 오설정 여부 판단 및 차단기의 고장 여부를 점검하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반을 제공하는 것이다.

수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반 등(이하에서 일괄하여 배전반이라 한다)은 각종 부하에 전력을 안정적으로 공급하는 장치로서, 내부에는 계기용 변성기, 전압전류 측정기, 부하에 전력 공급을 단속하는 각종 차단기 또는 개폐기 등이 투입, 정지의 단순구조로 구성되어 있다. 현재 1개 이상의 준비출력(ON-OFF)과 개폐기의 상시, 순시 여자방식에 대한 공용 제어방식이 요구된다.

그 일예로서, 빗물 펌프장 상하수도 가압장에는 펌프를 설치하여 가동시키는데, 이때, 상용전원으로부터 전력을 공급받아 고,저압반에서 펌프의 전동기를 구동한다. 즉, 펌프 가동을 위한 전력, 또는 전동기 구동에 필요한 전력을 상용전원으로부터 공급받는다. 적절한 상용전원을 공급하고 이를 제어하기 위하여, 배전반 등 전력제어반이 설치된다.

이와 같은 배전반에는, 상용전원을 변압기에 공급하는 것을 차단하는 메인 차단기를 구비한다. 즉, 상기 메인 차단기의 후단에 변압기에 연결된다. 또한, 상기 변압기의 입력단 또는 출력단의 전압전류를 측정하기 위하여 필요한 계기용 변성기, 및 과부하, 누전, 오결선 등을 감지하는 계측기와 센서들이 구비된다. 또한, 전동기 구동에 필요한 전력을 단속하는 차단기, 스위치 등과 같은 다양한 형태의 개폐기가 설치되어 있다(이하에서는 차단기, 개폐기, 스위치 등을 일괄하여 개폐기라 한다). 그리고 이러한 개폐기 및 차단기를 제어하는 제어부(또는 제어장치)가 구비되어 있다.

제어부는 사용자의 운전 지령에 따라 각종 센서들로부터 센싱된 신호들을 입력받고, 입력되는 신호들을 연산하여, 메인 차단기 뿐만 아니라 전동기에 전력을 공급하는 개폐기를 온 오프 한다. 또한, 상기 개폐기를 동작시키기 위하여, 개폐기의 접속을 가동하는 여자 코일이 구비되어 있다. 일반적으로 여자 코일을 구동하는 별도의 전력(조작전원)을 공급하여 개폐기를 온/오프를 제어한다. 제어부는 여자 코일에 전류를 인가하여 개폐기를 온오프한다.

개폐기의 종류에 따라, 상시 여자형 개폐기와 순시 여자형 개폐기로 구분된다. 상시 여자형 개폐기는 하나의 여자코일에 여자 전류가 인가되면 전자력에 의해 투입 상태(온 상태)를 유지하고, 여자 전류가 차단되면 오프 상태로 전환된다. 순시 여자형 개폐기는 투입 여자 코일과, 기계적 잠금을 해제하는 차단 여자 코일 등, 각 기능별로 2개의 여자코일을 구비한다. 투입 시에는, 투입 여자코일에 전류를 공급하여, 개폐기를 온 시킨다. 온 된 이후에는 기계적 구조(래치 타입)에 의해 온 상태가 유지된다. 또한, 제어부의 명령에 따라, 오프 시에는, 차단 여자 코일에 여자 전류를 공급하여 온(On) 시 기계적으로 잠겨져 있는 부분을 해제시시켜서, 개폐기를 차단시킨다. 온 된 후 온 상태를 유지하는 기계적 구조인 래치 타입은 본 분야에서 상용화 된 구조이므로 구체적인 설명은 생략한다. 상시 여자형 개폐기와 순시 여자형 개폐기는 필요에 따라 선택적으로 사용되고 있다[특허문헌 1].

상기와 같은 차단기 또는 개폐기의 제어를 통해, 전동기 등 부하에 전력의 공급을 제어할 수 있다. 즉, 차단기 또는 개폐기의 제어를 통해, 빗물 펌프장 상하수도 가압장에 설치되는 펌프를 상황에 따라 자동으로 제어할 수 있을 것이다. 이와 같이 자동으로 제어하는 기술들이 제시되고 있다[특허문헌 2,3,4].

그런데, 빗물 펌프장, 상하수도 가압장에 설치되는 펌프는 홍수기 등 비상시에 가동되어야 하고 비상시 정상적으로 운전 될 수 있도록 점검운전이 필요하는 등 사용자가 원하는 조건에 따라 운전되어야 한다. 이는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 빗물펌프장과 같은 전동 부하를 사용하는 것으로 예시하여 설명하였으나 본발명이 이에 한정되지 아니하며 전동 부하를 사용되는 모든 설비에 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 빗물 펌프장을 예로 들어 설명한다.

취수장, 빗물 펌프장의 메인 펌프는 일정량 이상의 물(예를 들어 마중물)이 공급되어야만 가동시킬 수 있고 메인펌프(이를 기동 부하라 한다)에 마중물을 공급하는 펌프(이를 준비부하라 한다)가 별도 설치되어 있다. 이와 같이, 부하에 대한 전력 공급을 필요한 경우 자동으로 공급하되, 여러가지 환경 조건에 따라 자동으로 제어되어, 보다 안정적이고 안전하게 제어할 수 있는 기술이 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-1242981호(2013.03.12. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1306018호(2013.09.12. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1231813호(2013.02.08. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-1050374호(2011.07.19. 공고)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기동조건들을 "복원 불가 조건"과 "복원 가능 조건"으로 구분하여, 복원 불가 조건을 만족하나 복원 가능 조건이 만족되지 않으면, 준비 부하를 가동시켜 해당 복원 가능 조건을 만족시킨 후 기동 부하를 가동하는, 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 개폐기의 여자코일에 직렬로 연결된 신호 접점(지령신호 접점)에 병렬로 강압용 저항을 구비하고, 강압용 저항을 통해 미소 전류를 여자코일에 공급하고 그 전류를 센싱하여, 개폐기의 타입이 상시 여자형 타입과 순시 여자형 타입인지를 구분하거나, 개폐기 또는 차단기(이하에서 개폐기라 한다)의 고장 여부를 점검하는, 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 관한 것으로서, 메인 전원과 기동부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 기동 개폐기; 메인 전원과 준비부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 적어도 하나 이상의 준비 개폐기; 상기 기동부하 및 상기 준비부하의 상태를 센싱하는 센서부; 및, 상기 센서부로부터 센싱된 센싱값을 입력받아, 상시 센싱값으로 기동조건을 만족하는지를 판단하여, 상기 기동조건이 만족되면 상기 기동 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시키는 제어부를 포함하고, 상기 기동조건은 상기 준비부하로 조건을 만족시킬 수 있는 복원 가능 조건, 및, 상기 복원 가능 조건 이외의 조건인 복원 불가 조건으로 구분되고, 상기 제어부는 상기 복원 불가 조건은 만족하나, 상기 복원 가능 조건이 만족되지 않으면, 상기 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시켜 상기 준비부하를 가동시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 제어부는 상기 복원 가능 조건에 해당하는 준비 부하에 대한 테이블을 사전에 저장하였다가, 상기 테이블을 조회하여 만족하지 않은 복원 가능 조건에 해당하는 준비 부하를 찾고, 상기 준비 부하의 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기는 여자코일을 구비하여, 상기 여자코일이 여자되면 메인 접촉자를 조작하고, 상기 여자코일은 신호 접점과 직렬로 연결되고, 상기 신호 접점은 강압용 저항과 병렬로 연결되고, 상기 제어부의 제어에 따라 조작전류가 상기 여자코일로 공급되고, 상기 제어부는 상기 신호 접점을 오프한 상태에서 상기 강압용 저항을 통해 상기 여자코일로 조작전류를 공급하여 상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기를 감지하거나 개폐기의 타입을 판별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 강압용 저항은 상기 조작전류를 강압하여 상기 여자코일에 강압된 조작전류(감시전류)가 공급되더라도 개폐기 접점을 조작하지 못하도록 높은 저항을 갖는 것을 특징으로 한다. 이때, 잠동 전류치는 수 mA에 불과하다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 제어부는 상기 기동 개폐기 또는 상기 준비 개폐기에 투입 여자코일과 차단 여자코일이 모두 감지되면 순시 여자형 타입으로 판별하고, 투입 여자코일만 감지되면 상시 여자형 타입으로 판별하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기는 메인 접촉자를 조작하기 위하여 여자코일의 조작전류를 공급하는 선로와, 개폐기를 감지하거나 개폐기의 타입을 판별하기 위한 선로가 하나의 공용 선로인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제어부는, (a) 운전모드를 입력받아 상기 운전모드에 따라 운전하는 단계; (b) 상기 센서부로부터 센싱값을 입력받아 상기 복원 불가 조건이 만족하는지를 판단하는 단계; (c) 상기 복원 불가 조건이 모두 만족되면, 상기 복원 가능 조건이 모두 만족하는지를 판단하는 단계; (d) 만족되지 않은 복원 가능 조건이 있으면, 해당 복원 가능 조건에 해당하는 상기 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)하는 단계; 및, (e) 상기 복원 가능 조건이 모두 만족하면 상기 기동 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)하는 단계를 포함하는 방법을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서, 상기 방법은, (g1) 상기 (a)단계 직후에, 상기 준비 개폐기가 순시 여자형 타입인지 상시 여자형 타입인지를 점검하는 단계; 및, (g2) 상기 (e)단계 직전에, 상기 기동 개폐기가 순시 여자형 타입인지 상시 여자형 타입인지를 점검하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 의하면, 복원 가능 조건이 만족하지 않더라도 준비부하를 가동시켜 해당 조건을 자동으로 충족시킴으로써, 기동부하의 기동 준비 상태가 덜 되더라도 자동으로 복원하여 기동부하의 가동을 보다 안정적이고 안전하게 제어할 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 의하면, 기동 부하 또는 준비 부하의 개폐기를 사전에 점검하고 순시 여자형인지 상시 여자형인지의 타입을 자동으로 확인함으로써, 순시 여자형 및 상시 여자형 개폐기에 대하여 호환성을 갖게 하는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 구성에 대한 블록도.
도 2는 본 발명의 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 대한 회로구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배전반의 제어부의 구성에 대한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 구동 방법을 설명하는 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 구동 방법을 메인 펌프에 적용한 예의 방법을 설명하는 흐름도.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반(100)은 기동 부하(11)에 공급되는 메인 전원을 개폐하는 기동 개폐기(20a), 준비 부하(12)에 공급되는 메인 전원을 준비 개폐기(20b), 부하의 각종 상태를 측정하고 센싱하여 센싱값을 출력하는 센서부(40), 및, 센서부(40)로부터 출력된 센싱값을 입력받아 연산하여, 연산 결과에 따라 기동 개폐기(20a)와 준비 개폐기(20b)의 개폐를 제어하는 제어부(30)로 구성된다.

이하에서, 본 발명에 대한 설명의 편의를 위하여 주로 빗물 펌프장을 예시적으로 설명하나, 본 발명에 따른 배전반(100)의 제어 구성 및 방법은 수전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반 등 전력제어반에 모두에 적용될 수 있다.

배전반(100)은 특고압을 수전하여 고압으로 변압하여 기동 부하(11) 또는 준비 부하(12) 등에 전력을 공급한다. 예를 들어, 빗물 펌프장 등에서는 22.9KV의 특고압을 수전하여 3300 V정도의 고압으로 변압하여 전력을 공급한다.

기동 부하(11)은 주된 작업을 수행하기 위한 부하를 말하고, 준비 부하(12)는 메인 펌프 등과 같은 기동 부하(11)를 가동하기 위하여 사전에 필요한 작업을 수행하기 위한 부하를 말한다. 예를 들어, 펌프장의 메인 펌프(또는 메인 펌프의 구동 모터)와 같이 펌프장에서 물을 공급하기 위한 부하가 곧 기동 부하(11)이다. 또한, 메인 펌프에 마중물을 공급하는 보조 펌프(또는 보조 펌프의 구동 모터) 또는, 메인 펌프의 출구 밸브(또는 출구 밸브의 구동 모터)가 준비 부하(12)이다. 즉, 준비 부하(12)는 메인 펌프를 가동하기 위하여 사전에 준비되어야할 작업을 수행하는 모든 부하라 말할 수 있다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 준비 부하를 메인펌프에 마중물을 공급하는 펌프를 구동 하는 전동기 하나로만 표시 하였으나 이는 설명으로 편의를 위한것이며 동일한 구조의 준비 부하가 다수계 병렬로 연결 될 수 있다.

이하에서, 메인 펌프(또는 메인 펌프의 구동 모터)나 보조 펌프 또는 출구 밸브(또는 그 구동 모터)에도 도면 부호를 기동부하(11) 또는 준비부하(12)와 동일한 도면을 사용하고, 기동부하 및 준비부하로 혼용하여 사용한다.

앞서 빗물 펌프장의 예를 계속 설명한다. 펌프장의 메인 펌프(기동부하, 11)를 가동하는 고압 전동기에 고압 전력을 공급한다. 또한, 고압 전동기에 전력을 공급하거나 차단하기 위한 기동 개폐기(20a)가 구비된다. 한편, 개폐기 조작을 위하여 100~380 V 정도의 저압의 직류 또는 교류 전원이 필요하다. 이들 저압 전원을 조작 전원이라고 부르기로 한다. 또한, 기동부하(11) 또는 준비부하(12)에 공급하는 고압 전력을 메인 전원이라 부르기로 한다.

일반적으로, 펌프의 특성상 펌프의 내부에 일정 압력 이상의 물(예를 들어, 마중물)이 있어야 양수가 가능하다. 이러한 펌프 구조에서는, 마중물을 메인 펌프(11)에 공급해주기 위한 보조 펌프(12)가 필요하다. 즉, 메인 펌프 내부의 수압을 감지하고 메인 펌프 내부의 수압이 일정 이하이면, 보조 펌프(12)는 메인 펌프(11) 내부의 수압이 일정 이상이 되도록 물을 공급하고, 메인 펌프의 출구 밸브는 폐쇄되어 메인 펌프 내에 물이 일정 압력 이상이 되도록 채우게 한다.

따라서 메인 펌프 내부의 수압이 일정 이상이 될 때까지 출구의 밸브를 개폐 구동하는 밸브 구동 모터나, 메인 펌프 내로 일정 압력의 수압이 유지되도록 메인 펌프 내부에 물를 공급 하는 보조 펌프 구동 모터(전동기)가 구비되어 있다. 상기와 같은, 밸브 구동 모터나, 보조 펌프의 구동 모터가 준비 부하(12)이다. 즉, 준비 부하(12)란 메인 펌프(또는 메인 펌프의 구동 모터) 등 기동 부하(11)를 기동하기 위한 기동 조건을 충족시키기 위하여 구동해야 하는 부하를 말한다.

다음으로, 기동 개폐기(20a) 또는 준비 개폐기(20b)는 기동부하(11) 또는 준비부하(12)에 공급되는 메인 전원을 개폐하는 개폐기이다. 이하에서, 개폐기는 기동 개폐기(20a) 또는 준비 개폐기(20b)를 지칭하는 것으로 기재하고, 도면부호는 20으로 기재한다.

또한, 본 발명에서 개폐기(20a,20b)를 개폐기라 하였으나 이는 설명의 편의를 위한 것이며 소호능력이 있는 차단기로 대체될 수 있으며 이의 선택은 사용 조건에 따라 선택된다.

개폐기(20)는 메인 전원과 기동부하(11) 또는 준비부하(12) 사이의 메인 접촉자를 개폐함으로써, 공급되는 전원을 연결하거나 차단시킨다. 개폐기(20)를 동작시키기 위하여, 개폐기의 접속을 가동하는 여자 코일이 구비되어 있다. 일반적으로 여자 코일을 구동하는 별도의 전력(예를 들어, 조작 전원)을 공급하여 개폐기를 온/오프가 제어된다. 제어부(40)는 여자 코일에 전류를 인가하여 개폐기(20)를 온오프한다. 즉, 제어부(40)에 의해 개폐기(20)의 여자 코일에 전류가 인가되고, 그 인가 여부에 따라 개폐기(20)가 작동된다.

개폐기(20)의 종류에 따라, 상시 여자형 개폐기와 순시 여자형 개폐기로 구분된다. 상시 여자형 개폐기는 하나의 여자코일에 여자 전류가 인가되면 온 상태를 유지하고, 여자 전류가 차단되면 오프 상태로 전환된다. 순시 여자형 개폐기는 투입 여자 코일과, 기계적 잠금을 해제하는 차단 여자 코일 등, 각 기능별로 2개의 여자코일을 구비한다. 투입 시에는, 투입 여자코일에 전류를 공급하여, 개폐기를 온 시킨다. 온 된 이후에는 기계적 구조(라체트 타입)에 의해 온 상태가 유지된다. 또한, 제어부의 명령에 따라, 오프 시에는, 차단 여자 코일에 여자 전류를 공급하여 온(On) 시 기계적으로 잠겨져 있는 부분을 해제시켜서, 개폐기를 차단시킨다. 상시 여자형 개폐기와 순시 여자형 개폐기는 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.

다음으로, 제어부(30)는 배전반(100)에 설치되는 마이크로프로세서 등으로, 센서부(40)의 각종 센서로부터 입력되는 입력 값(센싱값)을 연산하여, 기동 개폐기(20a) 또는 준비 개폐기(20b)에 개폐 신호를 출력한다. 이를 통해, 제어부(30)는 기동부하(11) 또는 준비부하(12)에 메인 전원을 공급하거나 차단하여, 기동부하 또는 준비부하를 가동시킨다.

제어부(30)는 사용자의 운전 명령에 따라 센서부(40)로부터 센싱된 입력값(센싱값)을 입력받고, 상기 센싱값들을 연산하여 기동조건이 적합한지를 판단한다. 만약 기동조건이 적합하다고 판단되면, 제어부(30)는 메인 펌프 등 기동부하(11)를 가동하는 기동 개폐기(20a)를 작동시켜 메인 펌프(11)를 가동시킨다. 특히, 제어부(30)는 펌프장 관리자가 원하는 조건(이하 운전달성 조건)에 도달할 때까지 메인 펌프 등 기동부하(11)를 가동하게 하고, 상기 운전달성 조건을 만족하면 메인 펌프(11)의 가동을 중지하는 신호를 출력하여 메인 펌프의 가동을 중지시킨다.

센서부(40)는 조작전원의 선로의 전류를 측정하는 변류기 센서, 메인펌프의 출구 밸브의 개폐를 검출하는 밸브 개폐 검출 센서, 메인 펌프 내의 수압 또는 수위 등을 측정하는 센서 등, 기동부하(11) 또는 준비부하(12)의 상태를 측정하는 각종 센서들로 구성된다. 센서부(40)에 측정된 데이터 또는 센싱값은 제어부(30)로 전송되고, 전송된 센싱값에 의해 운전 조건(복원 불가 조건 또는 복원 가능 조건) 등의 만족 여부의 판단에 이용된다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 제어 회로 구성에 대하여 도 2a 및 도 2b를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2a는 순시 여자형 개폐기 타입으로 기동 개폐기(20a)와 준비 개폐기(20b)를 구성한 제어 회로도이고, 도 2b는 상시 여자형 타입의 개폐기의 제어 회로이다. 이하에서 도 2a를 중심으로 설명하고, 도 2b의 상시 여자형 타입의 개폐기는 순시 여자형 타입의 개폐기의 구성과 차이점만 설명한다.

도 2a에서 보는 바와 같이, 배전반(100)의 제어 회로는 제어부(30) 및, 기동 개폐기(20a) 및 준비 개폐기(20b)로 구성된다.

제어부(30)는 마이크로프로세서로 구성된 제어모듈(310) 및, 제어모듈(310)로부터 제어신호를 출력하는 신호출력부(320)로 구성된다.

신호출력부(320)는 기동 개폐기(20a)와 준비 개폐기(20b)에 각각 출력 제어신호 및 정지 제어신호를 출력하기 위한 신호출력 회로로 구성된다. 신호출력부(320)는 개폐기(20a,20b)의 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 조작전원을 공급하거나 차단하도록 구성된다. 또한, 신호출력부(320)는 개폐기(20a,20b)의 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 강압된 조작전원을 공급하여 개폐기(20a,20b)의 타입을 판별하거나 개폐기를 점검하도록 구성된다.

신호출력부(320)에서, 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 연결된 각 신호출력 회로는 포토커플러(P11,P12,P21,P22)와, 포토커플러의 수광부와 직렬로 연결된 강압용 저항(R31,R32,R41,R42), 상기 수광부 및 강압용 저항과, 병렬로 연결된 신호 접점(S11,S12,S21,S22)로 구성된다. 따라서 신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 온(On)된 경우에는 조작전원이 온전하게 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급된다.

또한, 신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 오프(off)된 경우에는 조작전원은 강압용 저항(R31,R32,R41,R42)을 통해 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급된다. 또한, 강압용 저항(R31,R32,R41,R42)은 조작전원을 강압하여, 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 전류가 흐르더라도 개폐기(20a,20b)를 조작하지 못하도록, 높은 저항을 갖도록 구성된다. 즉, 강압용 저항(R31,R32,R41,R42)은 조작전원의 전압을 강압시키고, 강압된 조작전원(또는 미소 전류, 감시 전류)이 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 전류가 흐르더라도 그 여자되는 힘이 작아져서 개폐기(20a,20b)의 메인 접촉자(J1,J2)을 움직이지 못한다. 강압된 조작전원은 개폐기(20a,20b)를 점검하거나, 그 타입을 판별하기 위하여 공급되는 전원이다.

신호 접점(S11,S12,S21,S22)의 온/오프는 제어모듈(310)에 의해 제어된다.

포토커플러(P11,P12,P21,P22)는 전력 노이즈가 공급되지 아니하도록 선로에 흐르는 전류를 감지하여 감지된 전압을 광신호로 변환하도록 한다.

기동 개폐기(20a)는 제1 투입 여자코일(L11)과 제1 차단 여자코일(L12)로 구성되고, 준비 개폐기(20b)에도 제2 투입 여자코일(L21)과 제2 차단 여자코일(L22)로 구성된다.

제1 및 제2 투입 여자코일(L11,L21)과 제1 및 제2 차단 여자코일(L12,L22)에 직렬로 신호출력부(320)의 각 신호출력 회로와 연결된다. 즉, 신호출력부(320)의 각 신호출력 회로는 조작전원을 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급하거나 차단하는 회로이다. 각 신호출력 회로에서 제어신호가 출력되면, 결국, 해당 여자코일에 조작전원이 공급되어 해당 여자코일을 여자시킨다. 또한, 신호출력부(320)의 신호 접점(S11,S12,S21,S22)의 온/오프에 따라, 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 정상적인 조작전원(온전한 조작전원) 또는 강압된 조작전원이 공급된다.

각 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 조작전원이 걸리면, 여자코일(L11,L12,L21,L22)은 여자되어, 메인 접촉자(J1,J2)을 연결시키거나 차단시킨다. 메인 접촉자(J1,J2)은 메인 전원과 기동부하(11) 또는 준비부하(12)를 연결시키는 접점이다. 즉, 메인 접촉자(J1,J2)이 연결되면 메인 전원이 기동부하(11) 또는 준비부하(12)로 공급되고, 메인 접촉자(J1,J2)이 차단되면 메인 전원이 기동부하(11) 또는 준비부하(12)에 차단된다.

바람직하게는, 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)이 여자되면, 기동부하(11) 또는 준비부하(12)의 메인 접촉자(J1,J2)을 연결시킨다. 이때, 기계적 잠금 장치(미도시)에 의해 메인 접촉자(J1,J2)은 기계적으로 연결이 유지된다. 따라서 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)이 조작전원을 공급받지 못하더라도, 기동부하(11) 또는 준비부하(12)의 메인 접촉자(J1,J2)은 연결이 유지된다.

또한, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)이 여자되면, 기동부하(11) 또는 준비부하(12)의 메인 접촉자(J1,J2)의 연결상태를 해제시킨다. 즉, 앞서 메인 접촉자(J1,J2)은 기계적 잠금 장치에 의해 잠금이 유지되나, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)에 의해 그 연결상태가 해제되어 기동부하(11) 또는 준비부하(12)의 메인 접촉자(J1,J2)는 차단된다.

각 여자코일(L11,L12,L21,L22)에는 직렬로 각각 차단기 또는 개폐기의 접촉자와 기계적으로 연동되는 개폐기 보조접점(Y11,Y12,Y21,Y22)이 연결되고, 각 개폐기 보조접점(Y11,Y12,Y21,Y22)에는 각각 점검용 저항(R11,R12,R21,R22)이 병렬로 연결된다. 따라서 개폐기 보조접점(Y11,Y12,Y21,Y22)가 오프되는 경우, 조작전원 또는 조작전류는 점검용 저항(R11,R12,R21,R22)을 통해 흐르게 된다.

점검용 저항(R11,R12,R21,R22)은 조작전원을 강압하여, 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 전류가 흐르더라도 메인 접촉자(J1,J2)을 조작하지 못하도록, 높은 저항을 갖도록 구성된다. 즉, 점검용 저항(R11,R12,R21,R22)은 조작전원의 전압을 강압시키고, 강압된 조작전원이 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 전류가 흐르더라도 그 여자되는 힘이 작아져서 메인 접촉자(J1,J2)을 움직이지 못한다. 따라서 여자코일(L11,L12,L21,L22)은 개폐기 보조접점(Y11,Y12,Y21,Y22)을 통해 조작전원을 공급받을 때에만 메인 접촉자(J1,J2)을 조작할 수 있다. 이때의 조작전원을 정상적인 조작전원이라 부르기로 한다.

또한, 각 개폐기 보조접점(Y11,Y12,Y21,Y22)은 메인 접촉자(J1,J2)와 기계적으로 연동되어 온, 오프 되는 접점이며 일반적으로 차단기 또는 개폐기의 A접점 또는 B 접점이라고 불리워지기도 하는 것으로, 메인 접촉자(J1,J2)의 온/오프에 따라 온/오프되도록 구성된다. 즉, 투입 여자코일(L11,L21)에 연결된 개폐기 보조접점(Y11,Y21)(이하 투입 보조접점)은 메인 접촉자(J1,J2)이 오프(Off)되어(연결되어) 있으면 반대로 온(On)되고, 메인 접촉자(J1,J2)이 온(On)되어(연결되어) 있으면 반대로 오프(Off)된다. 반대로, 차단 여자코일(L12,L22)에 연결된 개폐기 보조접점(Y12,Y22)(이하 차단 보조접점)은 메인 접촉자(J1,J2)이 오프(Off)되어(연결되어) 있으면 그대로 오프(Off)되고, 메인 접촉자(J1,J2)이 온(On)되어(연결되어) 있으면 그대로 온(On)된다.

따라서 메인 접촉자(J1,J2)이 오프된 상태에서, 투입 보조접점(Y11,Y21)이 온(On)되어 있다. 이때, 투입 보조접점(Y11,Y21)으로 조작전원이 공급되면, 투입 여자코일(L11,L21)이 여자되어, 메인 접촉자(J1,J2)이 온(On)된다. 메인 접촉자(J1,J2)이 온(On)되면, 바로 투입 보조접점(Y11,Y21)이 오프(Off)되어, 투입 여자코일(L11,L21)로의 정상적인 조작전원의 공급이 차단된다. 즉, 메인 접촉자(J1,J2)을 조작할 때에만, 투입 여자코일(L11,L21)에 정상적인 조작전원이 공급된다.

반대로, 메인 접촉자(J1,J2)이 온(On)된 상태에서, 차단 보조접점(Y12,Y22)이 온(On)되어 있다. 이때, 차단 보조접점(Y12,Y22)으로 조작전원이 공급되면, 차단 여자코일(L12,L22)이 여자되어, 메인 접촉자(J1,J2)이 오프(Off)된다. 메인 접촉자(J1,J2)이 오프(Off)되면, 바로 차단 보조접점(Y12,Y22)이 오프(Off)되어, 차단 여자코일(L12,L22)로의 정상적인 조작전원의 공급이 차단된다. 즉, 메인 접촉자(J1,J2)을 조작할 때에만, 차단 여자코일(L12,L22)에 정상적인 조작전원이 공급된다.

즉, 순시 여자형 개폐기는 메인 접촉자(J1,J2)을 조작할 때에만, 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 정상적인 조작전원이 공급된다.

한편, 조작전원의 선로에는 전류센서(미도시)가 구비되어, 개폐기(20a,20b)의 제어회로에 흐르는 전류가 측정된다. 전류값은 센서부(40)에 측정되어 제어부(30)로 전송된다.

신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 오프(Off)된 상태에서, 조작전원을 개폐기(20a,20b)의 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급하면, 강압용 저항(R31,R32,R41,R42)을 통해 조작전원이 공급된다. 이때, 변류기 센서(미도시)에서 전류를 측정하여, 미소 전류(또는 감시전류, 잠동전류, 예를 들어, 수 1~3 mA, 즉, 잠동 전류치는 수 mA에 불과하다)임을 확인할 수 있다. 상기와 같이 미소 전류인 경우, 여자코일이 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 이때, 조작전원을 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급하나, 미소 전류가 감지되지 않으면, 개폐기의 여자 코일이 없거나 고장난 것으로 확인할 수 있다.

또한, 신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 온(On)된 상태에서, 조작전원을 개폐기(20a,20b)의 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급하면, 정상적인 조작전원(즉, 강압되지 않은 조작전원)이 공급된다. 따라서 이 경우, 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 정상적으로 여자되어, 메인 접촉자를 조작할 수 있다.

또한, 신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 오프(Off)된 상태에서 조작전원을 여자코일(L11,L12,L21,L22)로 공급하였으나, 미소 전류가 감지되지 않으면, 해당 여자코일이 고장나거나 없는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21) 또는 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)의 존재 여부도 확인할 수 있다. 만약 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21) 및, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)가 모두 확인되면, 순시 여자형 개폐기로 판단할 수 있고, 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)만 확인되면, 상시 여자형 개폐기로 판단할 수 있다.

즉, 신호 접점(S11,S12,S21,S22)이 오프(Off)된 상태에서 조작전원을 공급하고, 변류기(미도시)로 전류를 측정하여, 측정된 센싱값에 의하여, 개폐기의 고장 여부, 개폐기의 타입 등을 판별할 수 있다. 이로 인해 오설정시 에러경보로 설정수정이 가능하다.

따라서 메인 접촉자(J1,J2)을 조작하기 위한 조작 선로와, 개폐기(20a,20b)의 고장 여부, 타입 등을 판별하는 판별 선로가 동일한 선로이다. 즉 이는 순시 또는 상시 여자형 개폐기의 조작선로와 상시 또는 순시 여자형 개폐기의 고장 점검회로가 하나의 회로임을 의미하기도 하다.

또한, 순시 여자형 개폐기인 경우, 신호 접점(S11,S21)이 온(On) 되어, 정상적인 조작전원을 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)에 공급한다. 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)에 메인 접촉자(J1,J2)을 작동할 수 있을 정도의 전류량이 흐르게 되어, 상시 여자형 개폐기가 온(On)된다. 이때, 메인 접촉자(J1,J2)은 기계적으로 잠금된다. 메인 접촉자(J1,J2)이 기계적으로 잠금되면, 개폐기 보조접점(Y11,Y21)이 오프(Off) 되어, 조작전원을 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)에 차단한다. 그러나 메인 접촉자(J1,J2)은 기계적으로 잠금되어, 더 이상 투입 여자코일(L11,L21)에 전류가 흐르지 않더라도 메인 접촉자(J1,J2)이 오프(Off)되지 않는다.

그리고 신호 접점(S11,S21)이 온(On) 되어, 정상적인 조작전원을 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)에 공급한다. 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)에 메인 접촉자(J1,J2)의 기계적 잠금을 해제할 정도의 전류량이 흐르게 되어, 상시 여자형 개폐기가 오프(Off) 된다.

다음으로, 도 2b를 참조하여, 상시 여자형 타입의 개폐기가 앞서 설명한 순시 여자형 개폐기의 구성과 다른 점을 설명한다.

도 2b의 회로도는 상시 여자형 타입의 개폐기를 도시한 것으로서, 도 2a의 순시 여자형의 회로도에 비하여, 상시 여자형 개폐기는 차단 여자코일의 구성이 제외하여 1개의 투입 여자코일만 사용하는 점에서 상이하다. 즉, 도 2a의 회로도에서 차단 여자코일 및, 이와 관련된 점검용 저항이나 개폐기 보조접점을 제외하고 동일하다. 또한, 상시 여자형 개폐기의 경우, 점검용 저항(R11,R21) 및 개폐기 보조접점(Y11,Y21)도 제외된다.

상시 여자형 개폐기인 경우, 신호 접점(S11,S21)이 온(On) 되어, 정상적인 조작전원을 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)에 공급한다. 제1 또는 제2 투입 여자코일(L11,L21)에 메인 접촉자(J1,J2)을 작동할 수 있을 정도의 전류량이 흐르게 되어, 상시 여자형 개폐기가 온(On)된다. 이때, 개폐기가 온되기 위해서는 지속적으로 조작전원을 공급해주어야 한다. 또한, 차단시 조작전류를 차단함으로써, 메인 접촉자(J1,J2)은 차단된다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(30)의 구성 및 그 동작에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3에서 보는 바와 같이, 제어부(30)는 선택된 운전모드를 입력받아, 해당 운전모드로 운전을 가동하는 모드선택부(31), 센서부(40)로부터 센싱된 값(센싱값)을 수신하는 센서입력부(32), 기동부하(11)가 가동될 수 있는 기동조건을 판단하는 기동조건 판단부(33), 기동조건이 만족되지 않으면 기동조건 중 복원 가능한 조건들을 충족시키기 위한 준비 작업을 수행하도록 준비부하(12)에 메인 전원을 공급하는 준비작업 구동부(34), 및, 개폐기를 점검하여 개폐기 타입을 검출하는 개폐타입 점검부(35)로 구성된다. 추가적으로, 데이터를 저장하는 저장부(36)를 더 포함하여 구성된다. 저장부(36)에는 기동조건, 복구 가능 조건, 복구 불가 조건, 복구 가능 조건의 준비 작업 명령 등 필요한 데이터가 저장된다.

먼저, 모드선택부(31)는 배전반(100)의 운전모드를 입력받아 해당 운전모드로 운전을 제어한다.

배전반(100)을 운전하는 운전모드는 다수로 구분되어, 사용자가 특정 운전모드를 선택하여, 운전모드에 따라 달리 운전될 수 있다. 운전모드는, 원격에서 통신망을 통해 사용자로부터 입력되는 명령에 의하여 운전되는 원격 운전모드, 사용자가 지정한 조건 또는 운전 개시 신호에 따라 운전되는 정상 운전모드, 사용자가 비상시를 대비하여 펌프장의 가동 상태 점검을 하는 점검 운전모드로 구분된다. 또한, 수동 연속 기동 운전이나 주기 운전으로 운전 모드로 구성하여, 해당 운전 모드를 선택하여 수행시킬 수 있다.

예를 들어, 정상 운전모드 중 주기적인 운전의 명령을 받으면, 일정한 주기에 따라 메인펌프 등 기동부하(11)를 운전시킨다.

또한, 모드선택부(31)는 수동 연속 운전이나 정기적인 주기운전으로 운전모드를 수행하는 경우에는, 주기 중 남은 시간 등을 디스플레이(미도시) 등에 표시할 수 있다.

다음으로, 센서입력부(32)는 특정 운전모드가 선택되면, 배전반(100) 내외부에서 입력되는 전압, 전류, 고장, 수위, 개폐 여부 등과 같은 장비의 상태를 센싱값으로 센서부(40)로부터 입력받는다.

다음으로, 기동조건 판단부(33)는 입력된 센싱값들을 점검하여, 사용자가 사전에 저장한 기동 조건을 만족하는지를 판단한다. 기동조건 판단부(33)는 기동 조건이 만족되면, 메인 펌프 등 기동부하(11)를 가동시키도록 가동신호를 출력한다.

구체적으로, 기동조건 판단부(33)는 기동 개폐기(20a)에 조작 전원을 공급하여 기동 개폐기(20a)의 여자 코일을 여자시키고, 여자된 코일에 의하여 개폐기가 연결되어 메인 전원이 메인 펌프 등 기동부하(11)에 공급된다. 메인 펌프(11) 또는 메인 펌프의 구동 모터는 메인 전원을 공급받아, 메인 펌프(11)가 가동된다.

그러나 기동조건 판단부(33)는 센서부(40)의 센싱값들이 기동조건을 만족하지 않으면, 메인펌프 등 기동부하(11)를 가동하지 않고, 메인 펌프(11)가 에러 상태임을 표시한다. 즉, 센서부(40)의 어떠한 센서로부터 하나라도 정상적인 신호가 입력되지 않으면, 펌프가 가동되지 않는다. 또한, 해당 에러 요소가 해소되지 않으면 메인 펌프(11)는 가동되지 않는다.

예를 들어, 만약, 메인펌프의 출구에 밸브가 열려 있고 이로 인하여 메인펌프의 내부에 일정량 이상의 물이 공급되어 있지 아니한 경우라면, 사용자가 아무리 메인펌프를 가동시키고자 하여도 메인펌프(11)는 가동되지 않는다. 즉, 상기 메인펌프 내의 물의 양에 대한 조건이 해소되지 아니하면, 운전이 불가능한 상태로 판단된다.

특히 빗물 펌프장과 같은 경우, 메인펌프(11)는 가동 시간 보다 중지 시간이 대부분이고, 홍수기 등 비상시에만 가동되는 부하이다. 이 경우, 비상시 원활한 동작을 위하여 점검 운전이 필수적이다. 그러나 점검운전시에는 메인펌프 내부의 수위 등 사용자가 원하는 조건이 성립되지 아니하는 상태에서 사용자가 원하는 기동 조건을 가상으로 설정한 후에 점검운전을 하거나, 기동 조건이 성립하도록 조작이 되어진 후에 운전이 될 수밖에 없다.

바람직하게는, 기동조건 판단부(33)는 기동 조건 중 만족하지 않은 조건들이 복구 불가 조건인지 복구 가능 조건인지를 판단한다. 복구 불가 조건은 조건 만족을 위해 복구가 불가능한 조건을 말하면, 복구 가능 조건은 준비부하(12) 등을 가동하여 해당 조건을 만족하도록 제어할 수 있는 조건을 말한다.

기동조건 판단부(33)는 만족하지 않는 조건들 중 복구 불가 조건이 하나라도 있으면, 에러를 표시하여 기동부하(11)의 운전을 가동하지 않는다. 또한, 기동조건 판단부(33)는 복구 불가 조건이 없고 복구 가능 조건이 있으면, 복구 가능 조건이 만족하도록 준비부하(12)에 메인 전원을 공급하고 조건이 만족하도록 준비부하(12)를 제어한다.

구체적으로, 기동조건 판단부(33)는 사용자(또는 관리자)에 의해 미리 설정한 복구 불가 조건 인지, 복구 가능 조건인지 판단한다. 복구 가능 조건은 기동 조건 충족을 위한 동작 후 복구할 수 있는 기동조건으로 제어하여 충족된 경우, 기동이 가능한 조건이다.

기동조건 판단부(33)는 앞서 센서부(40)로부터 입력받은 각종 센서 데이터를 근거하여 복구 불가 조건을 판단한다. 일 예를 들면, 사용자가 어떠한 경우에도 운전되지 아니하도록 설정한 정지 버튼으로부터 입력된 신호(또는 센싱값, 센싱 신호), 과전압 센서로부터 입력된 신호, 누전 감지기로부터 입력된 신호, 결상 감지기로부터 입력된 신호, 고장이어서 수리중인 것으로 수리중 지시하는 신호 등의 센싱값들이 입력되는 경우이다. 이 경우, 배전반(100)에서 기동 부하(전동기 도는 전동기에 연결된 펌프 등)에 절대적으로 전력이 투입되지 아니하도록 해야 한다. 즉, 이와 같이 사전에 설정된 센서들로부터 입력이 들어오는 경우이며, 이는 각 센서값의 유무에 따라 사용자가 사전에 테이블화하여 설정한 값이다.

또한, 기동조건 판단부(33)는 사전에 설정된 복구 가능 조건들을 판단한다. 복구가능한 기동조건들은 사전에(사용자 또는 관리자에 의해) 테이블화되어 저장부(36) 등에 저장된다. 이들 복구가능한 기동조건들은 제어부(30)가 동작 신호를 출력하여 출력된 동작 신호에 의하여 제어되는 기기(또는 준비부하)를 동작시켜 동작이 되면 만족되는 조건들이다. 즉, 이러한 기동조건에 해당하는 입력센서값들이다. 그 일례로서, 메인 펌프 내의 수압 감지 센서, 펌프의 출구의 개폐 밸브의 잠금과 열림을 표시하는 센서 등의 센싱값들에 의한 기동조건들이다.

다음으로, 준비작업 구동부(34)는 상기 복구 가능 조건들을 만족시키기 위하여, 준비부하(12)에 메인 전원을 공급하고 준비부하(12)를 제어한다.

상기 복구가능 기동조건은 준비작업 구동부(34)의 제어 신호에 의하여 보조 펌프를 가동시켜 펌프내의 수위 또는 수압을 기동 가능한 조건이 될 수 있도록 제어할 수 있는 조건들이다. 또한, 준비작업 구동부(34)는 개폐 밸브를 구동하게 하고, 그 결과, 잠금 상태 또는 열림 상태를 감지하는 센서들로부터 들어오는 데이터 또는 센싱값들을 기동조건에 만족시킬 수 있다.

한편, 복구가능 조건에 대응하여, 해당 기동조건을 만족시키기 위해 필요한 준비작업들이 테이블화 되어 저장부(36)에 사전에 저장된다. 즉, 이들 센서의 입력값을 사용자가 사전에 기동조건 설정 준비작업(또는 준비운전)을 테이블화하여 저장된다.

다음으로, 개폐타입 점검부(35)는 기동 개폐기(20a) 및 준비 개폐기(20b)를 점검하여, 상기 개폐기가 상시 여자형 개폐기의 타입인지, 순시 여자형 개폐기의 타입인지, 등 개폐기 타입을 판별한다.

배전반 등에 채용된 개폐기의 종류가 달라지는 경우, 별도의 제어부가 만들어져야 하는 호환성 문제가 발생할 수 있다. 즉, 개폐기가 상시 여자형 개폐기의 타입이든 순시 여자형 개폐기의 타입이든 별도의 제어부를 구성하지 않고, 개폐기의 타입에 따라 제어부가 기능 전환이 가능하도록 구성한다. 즉, 개폐타입 점검부(35)는 개폐기의 타입을 판단한다.

부하의 특성상 간헐적으로 비상시에만 운전되는 경우에는 여자 코일들에 전력이 정상적으로 공급되는지를 점검하고, 개폐기 타입을 판단한다. 이를 위해, 본 발명의 배전반(100)은 점검을 위한 잠정 전류를 공급할 뿐만 아니라, 상기 잠정 전류와 개폐기 여자 전류를 동일한 전력 라인으로 공급하도록 구성한다.

개폐기 타입 설정 및 점검은 모든 개폐기에 적용된다. 또한, 개폐기 타입 설정 및 점검 작업의 수행 시점은 사용자가 선택적으로 할 수 있다. 즉 전원 투입과 동시에 하거나 기동조건 판단 전 또는 후 어느 시점에서든지 할 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 기동조건 판단조건 후에 수행하는 것으로 설명한다.

개폐기 타입 설정은 수배전반 등 배전반이 설치된 부하의 조건 장비의 구성에 따라 이미 설치된 상태이다. 바람직하게는, 본 발명의 제어장치가 배전반 제어에 장착될 때, 사전에 사용자가 어떠한 타입의 개폐기인지를 선택할 수 있다. 개폐타입 점검부(35)는 사전에 사용자의 선택에 의한 개폐기 타입을 획득한다.

먼저, 사용자가 배전반의 설비상태를 인지하여 개폐기 타입을 상시 여자형으로 선택하였을 경우를 설명한다. 이때의 개폐기 제어 회로의 구성은 앞서 설명한 도 2b와 같다.

앞서 설명한 도 2b에서 보는 바와 같이, 상시 여자형 개폐기(20a,20b)의 투입 여자코일(L11,L21)이 정상적으로 접속된 경우에만, 투입 여자코일(L11,L21)에 정상적인 조작 전원이 공급된다. 정상적으로 접속된 경우란, 신호 접점(S11,S21)이 온(On)된 상태를 말하고, 정상적인 조작 전원은 강압되지 않은(저항에 의하여 여자코일 들에 공급되는 전류가 제한되지 아니한 전류) 조작전원을 말한다. 앞서 설명한 바와 같이, 신호 접점(S11,S21)이 오프(off)되면, 조작전원은 강압용 저항(R31,R41)으로 흘러 강압된다. 이때, 강압된 조작전원의 전류는 수 1~3 mA이다. 이것은 저항에 크기에 따라 변경될 수 있다.

이때 조작전원의 선로에 결합된 변류기 또는 광 커플러의 발광 다이오드(여자코일들에 흐르는 전류 감지를 위한 전류 감지 센서로서 이하에서는 전류센서 또는 변류기라 한다)에 의하여 미소 전류가 감지되고, 상기 감지 신호의 센싱에 의하여, 개폐타입 점검부(35)는 개폐기 여자 코일(L11,L21)에 미소 전류가 공급되는지를 판단한다. 또한, 개폐타입 점검부(35)는 전류센서(미도시)에 의해 미소 전류를 검출하면, 정상적으로 작동하는 것으로 판단한다.

한편, 도 2b에서 상시 여자형 개폐기인 경우, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)은 존재하지 않는다. 따라서 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)로 미소 전류를 흘려준다고 하더라도, 변류기(미도시)에서는 전류가 측정되지 않는다. 따라서 개폐타입 점검부(35)는 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)로 연결된 조작전원 선로의 전류 센싱으로, 상시 여자형 개폐기의 타입을 판단할 수 있다. 이것은 상시 여자형 개폐기는 하나의 코일로 투입과 차단하는 전자력을 발생하는 것이기 때문이다. 바람직하게는, 이 경우, 개폐타입 점검부(35)는 개폐기 타입 선택이 상시 여자형 임을 확인하여 정상적으로 선택되었음을 확인한다.

또한, 개폐타입 점검부(35)는 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 미소전류 측정 여부로 고장여부를 판별할 수 있다.

다음으로, 사용자가 배전반의 설비상태를 인지하여 개폐기 타입을 순시 여자형으로 선택하였을 경우를 설명한다.

앞서 설명한 도 2a에서 보는 바와 같이, 순시 여자형 개폐기(20a,20b)의 투입 여자코일(L11,L21)이 정상적으로 접속된 경우에만, 투입 여자코일(L11,L21)에 정상적인 조작 전원이 공급된다. 앞서 설명한 바와 같이, 신호 접점(S11,S21)이 오프(off)되면, 조작전원은 강압용 저항(R31,R41)으로 흘러 강압된다. 이때, 강압된 조작전원의 전류는 수 1~3 mA이다. 이것은 저항에 크기에 따라 변경될 수 있다.

이때 조작전원의 선로에 결합된 변류기에 의하여 전류가 감지되고, 상기 감지 신호의 센싱에 의하여, 개폐타입 점검부(35)는 개폐기 여자 코일(L11,L21)에 연결된 조작전원의 선로에서 변류기 센서를 통해 미소전류를 측정하여, 개폐기 여자 코일(L11,L21)이 정상적으로 작동하는지를 판단한다.

한편, 도 2a에서 순시 여자형 개폐기인 경우, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)은 존재하므로, 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)로 미소 전류를 흘려주면, 변류기(미도시)에서는 전류가 측정된다. 따라서 개폐타입 점검부(35)는 제1 또는 제2 차단 여자코일(L12,L22)로 연결된 조작전원 선로의 전류 센싱으로, 순시 여자형 개폐기의 타입을 판단할 수 있다. 이것은 순시 여자형 개폐기는 2개의 코일로 투입과 차단하는 전자력을 발생하는 것이기 때문이다. 바람직하게는, 이 경우, 개폐타입 점검부(35)는 개폐기 타입 선택이 순시 여자형 임을 확인하여 정상적으로 선택되었음을 확인한다. 순시 여자형 개폐기는 투입여자 코일과 차단 여자 코일 별도로 구비한다.

또한, 개폐타입 점검부(35)는 각 여자코일(L11,L12,L21,L22)에 미소전류 측정 여부로 고장여부를 판별할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반의 구동 방법을 도 4를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 4에서 보는 바와 같이, 배전반 또는 그 제어부(30)는 (a) 운전모드 선택 단계(S10), (b) 복원 불가 조건 만족 여부 탐색 단계(S20), (c) 복원 가능 조건 만족 여부 탐색 단계(S30), (d) 만족되지 않은 복원 가능 조건이 있으면 해당하는 준비 부하를 가동하는 단계(S50), 및, (e) 복원 가능 조건이 모두 만족되면 기동 부하 가동 단계(S70)로 구성된다. 또한, (f) 만족되지 않은 복원 불가 조건이 있으면 에러를 표시하는 단계(S80)도 추가적으로 포함하여 구성된다. 또한, (g1) 준비 부하를 가동하기 전에 준비 개폐기 타입 확인 단계(S40), (g2) 기동 부하를 가동하기 전에 기동 개폐기의 타입을 확인하는 단계(S60)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 제어부(30)는 사용자로부터 원격운전, 점검 운전, 정상운전 등 운전모드가 선택되어 입력되면, 해당 운전모드에 따라 운전작업을 개시한다(S10). 앞서 운전모드는 원격 운전모드, 정상 운전모드, 점검 운전모드 등이 있다. 또한, 정상 운전모드 중 주기적으로 운전을 수행하는 등 각 운전에 해당하는 세부 명령을 받을 수도 있다.

제어부(30)는 입력된 운전모드 및, 세부 운전 명령에 따라, 기동부하(12)를 기동시키는 작업을 수행한다. 즉, 자동 운전, 수동 운전, 주기적 운전 등 운전모드가 선택되면, 해당 운전모드에 대응되어 수행되어야할 운전 작업(사전에 수행할 작업들을 프로그램화될 수 있다)을 개시한다.

다음으로, 제어부(30)는 운전모드에 의해 기동부하(11)를 기동해야하는 경우, 기동작업을 위한 단계들(상기 (b) 단계 내지 (f)단계, 및, (g1), (g2) 단계 등)을 수행한다. 예를 들어, 자동 운전모드에 의해, 특정 조건을 만족할 때까지 기동부하(11)를 기동해야하는 경우, 기동부하(11)를 기동하고 이때 기동작업을 위한 단계들을 수행한다. 그리고 특정조건이 만족되면 기동부하(11)의 기동을 중지하고, 다시 특정조건이 만족되는지를 확인하여 시간이 흘러 특정조건이 만족되지 않으면, 다시 자동으로 기동부하(11)의 기동작업을 개시한다. 즉, 기동작업을 다시 개시할 때, 앞서 기동작업을 위한 단계들(상기 (b) 단계 내지 (f)단계, 및, (g1), (g2) 단계 등)을 수행한다.

다음으로, 제어부(30)는 복원 불가 조건이 만족하는지를 확인한다(S20). 이때, 제어부(30)는 센서부(40)의 각종 센서들로부터 센싱값들을 입력받아 연산하여, 복원 불가 조건인지를 판단한다.

만약, 센서부(40)의 센싱값들에 의하여, 복원 불가 조건들 중 어느 하나라도 만족하지 않으면, 에러라는 메시지 등을 표시하거나, 경고음, 문자 등을 출력하고 필요시 사용자에게 유무선을 통하여 에러 메시지 또는 알람을 전송한다(S80).

복원 불가 조건이 모두 만족하면, 제어부(30)는 복원 가능 조건들이 모두 만족하는지를 판단한다(S30). 만약, 복원 가능 조건들이 모두 만족하면, 기동부하를 가동한다(70). 즉, 제어부(30)는 기동부하(11)의 기동 개폐기(20a)를 연결하여 메인 전원을 기동부하(11)에 공급하도록 한다. 이를 위해, 제어부(30)는 기동 개폐기(20a)의 투입 여자코일(L11)에 조작전원을 공급한다.

그러나 제어부(30)는 만족하지 않은 복원 가능 조건이 있으면, 복원 가능 조건을 만족시키기 위한 준비 부하(12)를 가동시킨다(S50). 제어부(30)는 사전에 복원 가능 조건에 해당하는 준비부하(12), 즉, 가동해야할 준비부하(12)의 데이터를 테이블화하여 저장하였다가, 저장된 테이블을 가져와서 해당 복원 가능 조건을 만족시키기 위한 준비부하(12)의 개시 작업을 확인한다. 즉, 제어부(30)는 준비부하(12)의 준비 개폐기(20b)를 연결하여 메인 전원을 준비부하(12)에 공급하도록 한다. 이를 위해, 제어부(30)는 준비 개폐기(20b)의 투입 여자코일(L21)에 조작전원을 공급한다.

또한, 제어부(30)는 기동부하(11) 또는 준비부하(12)를 가동하기 전에, 개폐기의 타입이 무엇인지를 점검하는 작업을 수행한다(S40,S60). 도 4의 흐름도에서는 준비부하를 가동하는 단계(S50) 직전에 준비 개폐기(20b)의 타입을 확인하는 단계(S40)를 수행한다. 또한, 기동부하를 가동하는 단계(S70) 직전에 기동 개폐기(20a)의 타입을 확인하는 단계(S60)를 수행한다.

그러나 개폐기의 타입이 무엇인지를 확인하거나 점검하는 단계(S40,S60)는 각 기동부하(11) 또는 준비부하(12)를 가동하기 전에 어느 단계에서라도 수행될 수 있다. 즉, 한번 구비된 개폐기는 수시로 교체되지 않기 때문에, 일단 운전모드에 의해 작업이 개시되면, 운전모드 작업 개시 후 기동 개폐기 및 준비 개폐기 모두를 한번에 점검하거나, 한번 개폐기의 타입 및 점검 단계(S40,S60)를 수행한 후에는 다시 기동작업이 개시되더라도 수행되지 않을 수도 있다.

다시 말하면, 상기 개폐기 타입설정 및 접검 단계는 모든 개폐기에 다 적용 되는 단계이며 본 단계의 수행 시점은 사용자가 선택적으로 할 수 있다. 즉 전원 투입과 동시에 하거나 기동 조건 판단 조건 전 또는 후 어느 시점에서든지 할 수 있다.

앞서의 과정을 메인 펌프의 예로 구체적으로 설명한다. 도 5에는 메인 펌프를 대상으로 한 흐름도를 세부적으로 도시한 것이다.

앞서 복원 가능 조건에 정하여진 센서들로부터 입력되는 센서 값들이 정상이 아닌 경우를 설명한다. 예를 들면 메인 펌프 내의 수위 또는 수압이 일정치 이상이 되어 있지 아니하거나 펌프 토출구의 밸브가 열려 있다면, 해당 센서에 의한 복원 가능 조건은 만족되지 않는다.

이때, 해당 복원 가능 조건에 해당하는 준비 부하(12)는 각각 보조 펌프나 개폐 밸브이다. 따라서 제어부(30)는 보조 펌프와 개폐밸브에 전력을 공급하는 준비 작업을 개시한다. 즉, 제어부(30)는 준비 개폐기의 타입 및 점검 작업을 수행한다. 점검 작업에서 정상적이면 보조 펌프 및 개폐 밸브를 구동한다. 즉, 보조 펌프 및 개폐 밸브를 구동하는 전동기에 전력을 공급하는 개폐기의 투입여자 코일에 전력를 공급한다. 그래서 전동기들을 구동하여 개폐 밸브를 잠그고, 보조 펌프를 가동시켜 메인 펌프 내의 수압 또는 수위가 일정하게 되도록 제어한다.

이로 인하여 해당 복원 가능 조건이 정상이 되어 만족하면, 모든 복원 가능 조건 만족 여부 단계(S30)에서 모든 조건이 만족하게 된다. 그러면, 기동부하(11)의 기동을 개시할 수 있다.

그래서 제어부(30)는 메인펌프 개폐기의 투입 여자코일에 여자 전류를 공급하여 메인 펌프가 가동되도록 제어한다. 이때, 펌프 출구를 개방하는 개폐 밸브를 열어 두는 제어신호하여 개폐 밸브를 열어 두는 과정을 당연 수행한다.

또한 상기에서 도시하거나 구체적으로 설명하지 아니하였으나, 선택된 운전 모드에서의 가동시간, 설정된 가동 시간에서의 가동 잔여시간, 가동 설정 시간, 에러 표시의 운전 상태 표시와 전압 전류, 소모전력 등 전력 관리에 필요한 데이터를 표시하는 표시부가 구비되고, 이들의 기능이 본 발명에 부가되어 있다. 또한, 제어부에 제어 조건들을 설정하거나 변경하기 위한 입출력 장치들 역시 구비하고 있으나, 이들은 본 분야의 공지 기술을 활용하는 것이어서 구체적 설명을 생략한다.

기존의 배전반 등의 제어부의 제어 출력이 복원 불가 조건이 모두 만족하도록 해당되고, 복원 가능 조건에 해당되는 어떠한 조건 하나만이라도 만족하지 못하면, 가동 부하를 가동할 수 없다. 그러나 본 발명의 배전반(100)에 의하면, 복원 불가 조건은 정상적이나 복원 가능 조건이 만족하지 못한 경우에 별도의 제어를 통하여 복원 가능 조건을 충족시키는 제어를 함으로써, 간헐적으로 운전되거나 점검운전에 효과적으로 대응할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

11 : 기동부하 12: 준비부하
20a : 기동 개폐기 20b : 준비 개폐기
30 : 제어부 31 : 모드선택부
32 : 센서입력부 33 : 기동조건 판단부
34 : 준비작업 구동부 35 : 개폐타입 점검부
36 : 저장부 40 : 센서부
100 : 배전반 310 : 제어모듈
320 : 신호출력부

Claims (9)

1. 메인 전원과 기동부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 기동 개폐기;
   메인 전원과 준비부하 사이의 메인 접촉자를 온/오프하는 적어도 하나 이상의 준비 개폐기;
   상기 기동부하 및 상기 준비부하의 상태를 센싱하는 센서부; 및,
   상기 센서부로부터 센싱된 센싱값을 입력받아, 상시 센싱값으로 기동조건을 만족하는지를 판단하여, 상기 기동조건이 만족되면 상기 기동 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시키는 제어부를 포함하고,
   상기 기동조건은 상기 준비부하로 조건을 만족시킬 수 있는 복원 가능 조건, 및, 상기 복원 가능 조건 이외의 조건인 복원 불가 조건으로 구분되고,
   상기 제어부는 상기 복원 불가 조건은 만족하나, 상기 복원 가능 조건이 만족되지 않으면, 상기 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시켜 상기 준비부하를 가동시키고,
   상기 제어부는 상기 복원 가능 조건에 해당하는 준비 부하에 대한 테이블을 사전에 저장하였다가, 상기 테이블을 조회하여 만족하지 않은 복원 가능 조건에 해당하는 준비 부하를 찾고, 상기 준비 부하의 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)시키는 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복원 가능 조건은 메인 펌프 내의 수압 감지 센서, 또는, 펌프의 개폐 밸브의 잠금 상태 또는 열림 상태를 감지하는 센서들로부터 들어오는 데이터 또는 센싱값들에 의한 조건인 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기는 여자코일을 구비하여, 상기 여자코일이 여자되면 메인 접촉자를 조작하고,
   상기 여자코일은 신호 접점과 직렬로 연결되고, 상기 신호 접점은 강압용 저항과 병렬로 연결되고, 상기 제어부의 제어에 따라 조작전류가 상기 여자코일로 공급되고,
   상기 제어부는 상기 신호 접점을 오프한 상태에서 상기 강압용 저항을 통해 상기 여자코일로 조작전류를 공급하여 상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기를 감지하거나 개폐기의 타입을 판별하는 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 강압용 저항은 상기 여자코일에 상기 조작전류가 공급되더라도 개폐기 접점을 조작하지 못하도록 상기 조작전류를 강압시키는 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 기동 개폐기 또는 상기 준비 개폐기에 투입 여자코일과 차단 여자코일이 모두 감지되면 순시 여자형 타입으로 판별하고, 투입 여자코일만 감지되면 상시 여자형 타입으로 판별하는 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기동 개폐기 또는 준비 개폐기는 메인 접촉자를 조작하기 위하여 여자코일의 조작전류를 공급하는 선로와, 개폐기를 감지하거나 개폐기의 타입을 판별하기 위한 선로가 하나의 공용 선로인 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   
7. 제1항의 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반에 있어서,
   제어부는,
   (a) 운전모드를 입력받아 상기 운전모드에 따라 운전하는 단계;
   (b) 상기 센서부로부터 센싱값을 입력받아 상기 복원 불가 조건이 만족하는지를 판단하는 단계;
   (c) 상기 복원 불가 조건이 모두 만족되면, 상기 복원 가능 조건이 모두 만족하는지를 판단하는 단계;
   (d) 만족되지 않은 복원 가능 조건이 있으면, 해당 복원 가능 조건에 해당하는 상기 준비 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)하는 단계; 및,
   (e) 상기 복원 가능 조건이 모두 만족하면 상기 기동 개폐기의 메인 접촉자를 온(On)하는 단계를 수행하는 방법.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
   (g1) 상기 (a)단계 직후에, 상기 준비 개폐기가 순시 여자형 타입인지 상시 여자형 타입인지를 점검하는 단계; 및,
   (g2) 상기 (e)단계 직전에, 상기 기동 개폐기가 순시 여자형 타입인지 상시 여자형 타입인지를 점검하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배전반은 수전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기동조건의 자동 복원 기능을 구비한 배전반.
   

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