KR101846178B1 - 통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 모터의 재기동 방법은, 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈(100); 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈(200); 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서, 상기 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터(50)의 기동 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템{Restart Method of Motor using Integration Module and System for Motor Control Center Carrying Out It}

본 발명은 통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.

모터제어반(MCC; Motor Control Center)은 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위 유닛(이하 각 모터에 관한 유닛이라는 점에서 '모터 유닛'이라고도 한다)들과 각 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 주선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).

모터유닛을 구성하는 구성품의 하나인 보호제어모듈은 보호장치와 제어장치들로 별도 구성할 수도 있고, 간단한 기능의 장치에서부터 통신기능을 겸하는 고기능 장치까지 다양한 제품이 적용되고 있다.

공장이나 빌딩 등에서는 MCC 판넬 앞에서의 제어와 함께 중앙제어실 등에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서, 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있으며, 예를 들면 도 2와 같은 모터제어반의 구성을 갖는다.

이러한 MCC에서 모터 공급 전원의 순간정전이 발생했을 때 모터의 자동 재기동은 여러 가지 장점을 가지므로, 종래 순간정전 후 자동 재기동을 위해서 대략 두가지 방식이 이용된다.

첫번째 방식은, 보호제어모듈과 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 사용하는 방식이다. 이 방식에서는 충전 배터리 등에 의해 장치의 내부에 충전된 전원으로 정전 시에도 일정시간 접점을 유지하여 설정시간 이내의 짧은 정전 이후 복전되면 모터에 전원을 공급하는 선로의 마그네틱 컨텍터(M/C)를 여자 시킴으로써 재시동 기능을 수행한다.

두번째 방식은, 보호제어모듈의 제어전원으로 DC 전원을 사용하거나 UPS 전원을 사용하며, 모터에 공급되는 전원이 정전되어도 정전 상황을 장치가 모니터링하고 있다가 복전 후에 모터의 재기동을 설정된 시간에 실행하는 방식이다.

첫번째 방식은 설정된 짧은 시간 이내의 정전 시 복전 후 즉시 재기동하는 기능만을 수행할 수 있는데 반하여, 두번째 방식은 다음 기능 설명과 같이 상황에 맞는 제어가 가능하다.

제 1 설정시간(T1; 대략 수 msec - 수 sec) 이내의 짧은 정전 후 복전된 경우는 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전에 복전이 되어 돌입전류가 적으므로, MCC반에서 전원을 공급하는 모든 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는다. 이 경우에는 모터에 전원을 공급하는 M/C를 여자시키는 디지털 출력(DO) 접점이 계속 ON 상태를 유지하도록 함으로써 순간정전에 관계없이 모터가 계속 운전되게 한다.

그러나, 정전 시간이 제 1 설정시간(T1) 보다 크고 제 2 설정시간(T2) 보다 작은 경우, 디지털 출력(DO) 접점은 제 1 설정시간(T1)을 지나는 시점에서 강제로 Open된다. 그리고 복전되는 시점에서 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)이 지연된 후에 재기동 명령이 출력되어 다시 출력접점이 Closed되어 모터가 재기동된다.

재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하는 이유는 제 1 설정시간(T1) 이상의 정전 시에는 모터가 거의 정지상태가 되기 때문에 복전 시 모든 모터가 바로 재기동되면 돌입전류가 과도하게 발생하기 때문이다. 개별 모터 유닛에 흐르는 전류는 상대적으로 크지 않으나, 통상 MCC를 통하여 많은 수의 모터가 전력을 공급받으므로, 동시에 많은 수의 모터가 재기동되면 인입유닛에 흐르는 돌입전류는 매우 크게 됨으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 된다.

이를 막기 위하여 MCC에서 각 보호제어모듈은 대응하는 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)를 각각 다르게 주어 모터를 순차적으로 재기동하게 함으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 되는 것을 방지한다(도 3 참조).

이러한 모터별 재기동 지연시간(T3)은 MCC에서 전원 공급 계통의 과전류를 방지하는데 효과가 있으나, 반면 전체 모터의 재기동 시간이 많이 걸리게 되는 단점이 있다.

각 모터의 기동시간은 모터 용량, 모터 종류, 기동방식, 부하조건 등에 의해 영향을 받을 수밖에 없으며, 특히 부하조건은 모터의 고유한 특성과는 무관한 조건이다. 이와 같은 이유로 각 모터의 기동시간을 정확히 산정하기 힘들기 때문에 현장에서는 각 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 여유있게 설정할 수밖에 없으며, 이에 따라 공장의 전체 공정 재가동 시간이 증가되어 순간 정전에 의한 피해가 늘어날 수 있는 문제가 있다.

이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.

본 발명은 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 모터의 상태 복구를 원활히 수행할 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법은, 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행된다.

상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.

상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되, 상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 상기 보호제어모듈의 각각은 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 양상에 따르면, 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다. 또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되며 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 순간정전후 복구를 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 모터 제어반의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 중앙제어실의 컴퓨터와 각 보호제어모듈이 통신으로 연결되는 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 방식에 따른 모터 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이다.
도 5는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.
도 7은 모터의 재기동과 관련하여 순간정전 허용시간(T1)과 자동 재기동 허용시간(T2)을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 11은 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.

첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다. 보호제어모듈은 보호기능과 제어기능을 함께 수행하거나 보호기능만을 수행할 수도 있으나, 편의상 '보호제어모듈'이라 지칭한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이며, 도 5는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이고, 도 6은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.

통합모듈(100)은 모터제어반에 대응하여 인인유닛(10)에 설치되며, RS-485 등의 시리얼 통신 네트워크를 통해 각 모터유닛(20)마다 설치되는 보호제어모듈(200)들과 통신으로 연결된다.

또한, 통합모듈(100)은 이더넷과 라우터(45) 등을 통하여 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(40)과의 통신 등을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(108,107) 및 포트와, 통합모듈용 디스플레이 모듈(510)과의 통신을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(106) 및 포트와, 상위 시스템(40)과 시리얼 통신 방식으로 통신하기 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(109) 및 포트와, MCC 내부의 각 보호제어모듈(200)과의 시리얼 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(104,105) 및 시리얼 통신 포트와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(101)와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP(103)와, 제어 및 연산을 위한 CPU(110), MCC의 전원공급부로부터 AC를 공급받아 DC로 변환하거나 DC를 공급받아 통합모듈(100)의 각 부분에 동작 전원을 공급하는 전원공급부(111) 등을 포함할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 전원공급부(111)는 정전후에도 일정시간 통합모듈(100)에 대하여 동작 전원을 공급할 수 있는 슈퍼커패시터(111C)를 구비한다. 수퍼커패시터는 대용량의 커패시터로서, 평상시 용량만큼의 전하를 축적하고 정전시에는 축적된 전하를 방출함으로써 일정기간동안 통합모듈(100)의 동작 전원을 공급하는 소스가 된다.

통합모듈(100)은 연결되거나 내장되는 PT(Potential Transformer)를 이용하여 인입피더의 전압을 계측하며, 연결되거나 내장되는 CT(Current Transformer)(도 5에서는 PT 및 CT가 외장되는 것으로 도시됨)를 이용하여 인입피더의 전류를 실시간으로 계측한다.

본 발명의 중요한 일 특징은 정전이 끝나고 복전될 때 통합모듈(100)이 각 모터의 기동을 주관하는 것이며, 일 양상에 따르면 인입피터에 설치되는 CT를 이용하여 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 중요한 요소로 반영하여 복전후 각 모터의 기동을 제어한다.

보호제어모듈(200)은 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되며, 내장 또는 외장되어 모터(50)로 가는 전력 선로의 전류를 각 상별로 센싱하는 CT(Current Transformer)와, 내장 또는 외장되어 3상 전류의 벡터합을 센싱하는 ZCT( Zero Current Transformer)와, 디지털 신호의 출력을 위한 DO 포트(Digital Output;204), 디지털 신호의 입력을 위한 DI 포트(Digital Input;203)와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(201)와, 아날로그 신호의 신호처리와 제어를 위한 DSP(202)와, MCC 내부의 통신, 특히 통합모듈(100)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(205) 및 포트와, 보호제어모듈용 디스플레이 모듈(520)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(206) 및 포트와, 보호제어모듈에 구성되어 간략한 정보를 표시하는 LCD(207) 등을 포함하여 구성된다.

보호제어모듈(210)은 계측기능, 보호기능 및 제어기능을 함께 수행할 수 있으며, 특히 CT를 이용하여 각 모터(50)로 가는 전력 경로의 전류를 실시간으로 계측할 수 있다. 또한, 보호제어모듈(210)은 DO 포트(204)를 이용해 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점을 제어함으로써 각 모터(50)로 가는 전력 경로를 개폐할 수 있다.

마그네틱 컨텍터(M/C)는 주 접점, 보조 접점 및 여자 코일을 포함하여 구성될 수 있으며, 주 접점은 모터(M)로 가는 전력선의 경로를 개폐하며, 보조 접점은 주 접점과 연동하여 동일한 상태로 스위칭되어 마그네틱 컨텍터의 상태를 모니터링하기 위하여 이용되고 예를 들면 보호제어모듈의 DI 포트에 연결될 수 있다. 여자 코일은 마그네틱 컨텍터의 주 접점의 상태를 자력으로 스위칭하기 위하여 구성된다.

분기커넥터(400)는 통합모듈(100)과 연결되는 시리얼 통신 케이블(300)에 대하여 보호제어모듈(200)을 병렬 접속시키기 위한 것으로서, 복수의 소켓(예를 들면 도시된 바와 같이 3개의 소켓)을 포함하고 복수의 소켓에서 대응되는 핀들이 병렬 연결된 것일 수 있다.

MCC 내부의 통신 네트워크는 시리얼 통신 케이블(300) 및 분기커넥터(400)와 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(104,205) 및 포트 등을 이용하여 구성되며, 통합모듈(100)과 복수의 보호제어모듈(200)의 사이에 구성된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 모터제어반을 통하여 전력을 공급받는 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하며, 시리얼 통신 네트워크를 이용하여 각 보호제어모듈(200)로 기동 명령을 내린다. 통합모듈(100)은 인입피터의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이(이하 '전류 마진'이라 한다)와 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈(100)로 전송하여 보호제어모듈(200)이 제어하는 모터가 기동되도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하여 각 보호제어모듈이 제어하는 모터에 대한 전력 공급이 복구되도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 복수의 보호제어모듈(200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈(200)의 각각은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행한다.

이와 같이 본 발명에서는 통합모듈(100)이 복전후 각 보호제어모듈(200)의 재기동(상태 복구)에 있어서 주도적인 역할을 수행하며, 이는 모터제어반(MCC)에 대응하여 통합적인 모듈인 통합모듈(100)을 설치하고 통합모듈(100)과 각 보호제어모듈(200)이 모터제어반 내에서 긴밀히 통신토록 하는 구성을 전제로 하고 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다.

이하, 본 발명의 상기한 여러 특징과 관련되는 통합모듈(100) 및 보호제어모듈(200)의 동작을 그래프를 참조하면서 구체적으로 살펴본다.

본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법(자세한 구성은 후술한다)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 크고 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에 유용할 수 있으며 이때 실행되는 것이 바람직할 수 있다(도 7 참조).

순간정전 허용시간(T1)은 정전후 복전 시간이 매우 짧아(예를 들면, 대략 수 msec - 수 sec) 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전이어서 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는 시간의 한도일 수 있다.

자동 재기동 허용시간(T2)은 모터를 재기동할 때 관리자 등이 공정 상태를 육안으로 확인하고 수동으로 재기동할 필요 없이 자동으로 재기동할 수 있는 시간의 한도일 수 있다.

도 3을 통하여 설명된 바와 같이 종래처럼 개별 모터유닛 별로 미리 정해진 특정 시간으로써 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하면 전체 기동시간이 길어지는 단점이 있다. 그런데 본 발명에서는 미리 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정해 두지 않고 통합모듈(100)의 제어에 따라 다이내믹하게 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 제어하게 된다.

도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.

통합모듈(100)이 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)과 통신연결되어 있고, 모터유닛의 보호제어모듈(200)은 모터의 RUN 명령 후 자체 모니터링하는 전류를 통하여 모터가 기동상태에서 정상운전 상태로 바뀌는 것을 판별하여 통합모듈(100)에게 자신의 상태를 알려줄 수 있는 구조를 기반으로 한다.

모터는 기동의 초기에 대략 정격전류의 6배 ~ 8배 내외에 해당하는 돌입전류가 흐른 후 점차 감소하여 부하상태에 따른 정격 이하의 전류가 흐르는 운전상태로 천이한다. 보호제어모듈(200)은 돌입전류가 발생하는 기동구간(기동상태)과 전류가 정격전류의 100% 이하로 떨어지는 운전구간(운전상태)을 구분하여 인입유닛의 통합모듈(100)에게 통신으로 알려준다. 운전상태는 모터로 흐르는 전류가 감소하여 정격전류의 100% 이하로 떨어져서 동작하는 구간으로 할 수 있다. 보호제어모듈(200)은 내장 또는 외장의 CT와 아날로그 입력회로(201) 등을 이용하여 모터(50)로 가는 전력 경로의 전류를 모니터링하여 적어도 기동상태와 운전상태를 구분하여 판단할 수 있다.

인입유닛의 통합모듈(100)은 복전 후 첫번째 모터(M1)의 보호제어모듈(200)에게 기동명령을 내리면 첫번째 모터가 기동하게 된다. 그리고 첫번째 모터(M1)가 기동하여 기동상태에서 운전상태로 천이되면 인입유닛의 통합모듈은 해당 보호제어모듈(200)로부터 통신으로 운전상태로의 상태천이를 확인한 후 바로 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(200)에게 기동명령을 내린다.

통합모듈(100)은 두번째 모터가 기동 후 운전상태로 천이된 것을 확인한 후 바로 세번째 모터(M3)에 대한 기동명령을 내린다. 이와 같이 개별 모터의 운전상태를 확인하면서 순차 기동함으로써 돌입전류를 최소화하면서 전체 모터의 재기동 시간을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 제 1 실시예에서는 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 통합모듈(100)은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송한다. 통합모듈(100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(200)로부터의 상태 보고에 의해 운전상태로의 천이를 확인하며, 또한 다른 방법으로서 통합모듈(100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(200)이 계측하여 전송한 실시간 전류와 저장하고 있는 각 모터별 정격전류 등에 기초하여 운전상태로의 천이를 확인할 수도 있다.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면 종래처럼 미리 설정되고 여유를 가진 재기동 지연시간을 대기하는 것이 아니라 모터가 운전상태로 천이하면 바로 다음 차례의 모터를 기동시킬 수 있다. 종래에는 모터에 있어서 부하의 변동 가능성 등을 염두에 두고 여유 있게 재기동 지연시간을 설정할 수밖에 없었으나, 본 발명에 따르면 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되는 효과가 있다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.

인입유닛의 통합모듈(100)을 이용하여 재기동 시간을 단축하는 두번째 방식으로는 개별 모터의 기동상태 - 운전상태의 천이를 확인하지 않고 인입유닛의 피더에 허용되는 허용전류를 기준으로 운용하는 것이다. 이때 허용가능한 전류의 최대값 또는 적정값으로 허용전류를 설정하거나 인입피터의 정격전류에 따라 자동 계산되어 설정되게 할 수 있다.

모터유닛의 보호제어모듈(200)은 보호기능을 위하여 연결된 모터의 정격에 해당하는 FLC(Full Load Current)를 설정하여야 하고, 이 설정값은 통신연결된 인입유닛의 통합모듈(100)에도 전송되게 하여 통합모듈(100)은 각 모터의 FLC를 알게 되고 FLC의 6배 ~ 8배에 달하는 기동전류값을 미리 계산해 둔다. 모터의 기동 전류는 모터의 FLC(Full Load Current)에 의해 정해지며, 예를 들면, FLC의 6배 ~ 8배 정도에서 결정될 수 있다.

그리고 통합모듈(100)은 내장 또는 외장되는 CT와 아날로그 입력회로(101) 및 DSP(103) 등을 이용하여 인입피더에 흐르는 전류를 실시간 계측한다.

복전 후 첫번째 모터를 기동시킨 후 다음 모터를 기동시키기 위하여 첫번째 모터의 운전상태로의 천이를 확인하지 않고, 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차를 계산하고, 그 값이 두번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 두번째 모터의 보호제어모듈(200)로 기동명령을 내린다. 두번째 모터의 기동 후에도 운전상태로의 천이를 기다리거나 확인하지 않고 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 현재 계측된 전류의 차가 세번째 모터의 기동전류보다 커지면 바로 기동명령을 내린다.

이와 같이 전체 모터를 재기동하면 인입피더에 일시적으로 조금 많은 전류가 흐르지만 허용된 전류크기 내에서 모든 모터를 더욱 빠른 시간에 재기동함으로써 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.

하나의 모터제어반(MCC)에 많은 수의 모터유닛을 포함하는 경우에는 인입피더의 허용전류에 비하여, 매우 작은 기동 전류를 가지는 많은 모터들이 연결될 수 있다. 예를 들어, 모터제어반이 동일한 FLC의 모터 40개를 위하여 구성될 때, 인입피터의 전류용량은 각 모터의 FLC의 40배 정도로 설계될 것이다. 이러한 경우 기동전류가 FLC의 6배 ~ 8배 정도이지만, 5대의 모터가 동시에 기동하더라도 인입피더의 허용전류를 초과하지 않게 된다.

이와 같은 경우에는 초기 기동 시 한대만을 기동시키는 것이 아니라 여러 대를 동시에 기동시킴으로써 전체 재기동 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.

통합모듈(100)은 인입피더의 허용전류를 저장하고 있으며, 기동 순서에 따른 각 모터의 기동전류를 알거나 계산할 수 있으므로, 인입피더의 허용 전류와 각 모터의 기동 전류에 기하여 동시에 기동할 수 있는 하나 또는 복수의 모터를 정할 수 있다.

예를 들어, 도시된 바와 같이 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 기동전류를 합해도 인입피더의 허용전류보다 작으나 세번째 모터(M3)의 기동전류까지 합하면 인입피더의 허용전류보다 커지는 경우, 통합모듈(100)은 먼저 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(200)에 대하여 기동명령을 내린다. 그리고 통합모듈(100)은 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 및 두번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차(전류 마진)를 계산하고, 그 값이 다음 세번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 세번째 모터의 보호제어모듈(200)로 기동명령을 내린다.

이와 같이 기동을 대기중인 하나 또는 복수의 모터의 기동 전류를 전류마진과 비교하여 기동 여부를 결정한다. 인입피더에 흘릴 수 있는 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.

이러한 방식으로 복전 후 빠른 재기동이 가능한 것은 통합모듈의 통신기능과 인입피더의 전류 계측 기능 때문이다.

본 발명의 제 2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정한다. 통합모듈(100)은 인입피더의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이('전류 마진')와, 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다. 그리고 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.

본 발명의 제 2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 상기한 제 1 실시예보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 된다.

도 11은 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.

본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 통합모듈이 허용범위 이내의 순간정전후 복전되는 경우 각 모터에 대한 전력 공급을 주관한다.

각 보호제어모듈(200)은 정전으로 인해서 그 기능이 정지되지만, 통합모듈(100)은 내부에 슈퍼커패시터(111C)를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상작동되며, 공급되는 전원상태를 모티터링하고 복전 시 각 보호제어모듈에 대한 제어를 수행한다.

특히 통합모듈(100)은 순간정전 허용시간(T1) 이내의 짧은 순간정전 후 복전되는 경우, 각 모터유닛의 보호제어모듈(200)이 정전기간 동안 기능이 정지되었더라도 통합모듈(100)이 상태를 모티터링하여 통신으로 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)에게 상태 복구 명령을 내린다. 혹은 전압의 크기나 정전 또는 복전 상태와 정전 시간에 대한 정보를 개별 모터유닛의 보호제어유닛에게 통신으로 전달함으로써 각 모터유닛이 자신의 상황에 맞게 개별 제어하는 것도 가능하다. 모터마다 순간정전 허용시간(T1)을 다르게 설정할 필요가 있는 경우에는 후자의 방법이 유용하다.

통합모듈(100)이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하며, 이를 위하여 통합모듈(100)은 정전시간을 모니터링하며 정전후 복전까지의 시간이 순간정전 허용시간(T1)이내인지를 결정한다. 만약 순간정전 허용시간(T1) 보다 크고 전술한 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에는 상기한 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 방법대로 제어한다. 그리고 통합모듈(100)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1) 보다 작은 경우에는 시리얼 통신네트워크를 통하여 모터제어반을 구성하는 각 보호제어모듈(200)에 대하여 상태 복구 명령을 전송한다.

특히 통합모듈(100)은 각 보호제어모듈(200)에 대하여 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구 명령을 내린다. 정전으로 모터유닛(20)에서 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점 상태가 변경될 수 있으나, 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 통합모듈(100)은 각 보호제어모듈(200)에 대하여 복구 명령을 내린다. 통합모듈(100)이 정전되기 전의 접점 상태를 저장하고 있다가 각 보호제어모듈(200)로 접점 상태에 관한 정보 또는 명령을 전송하거나, 보호제어모듈(100)의 비휘발성 메모리에 접점 상태에 관한 정보를 저장토록 구성할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시예에 대한 변형예로서, 복전후 통합모듈(100)은 시리얼 통신네트워크를 통하여 복수의 보호제어모듈(200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈의 각각은 전송받은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구를 수행한다.

각 보호제어모듈(200)은 자신의 상황에 맞게 순간정전 허용시간(T1)을 설정할 수 있다. 각 모터는 부하조건 등에 따라 관성에 의하여 완전히 정지되기까지의 시간이 각각 다를 수 있으며, 이러한 상황에서 상기한 변형예는 유용하다.

종래의 방식에 따르면, 순간정전후 복전시의 상태 복구를 위하여 각 모터유닛마다 보호제어모듈과는 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 구성하거나, 각 모터유닛마다 UPS와 같은 비상전원을 구비하여야만 했다.

이에 반해서, 본 발명에 따르면 각 모터유닛마다 별도의 장치나 비상전원을 구비할 필요없이, 모터제어반에 대응하여 단일의 비상전원(구체적으로는 수퍼커패시터)을 구비하는 것으로써, 모터제어반을 구성하는 전체 모터유닛에 대한 순간정전후 복구를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

10 : 인입 유닛 20 : 모터 유닛(단위 유닛)
40 : 상위 시스템 100 : 통합 모듈
200 : 보호제어모듈 300 : 시리얼 통신 케이블
400 : 분기커넥터 M/C : 마그네틱 컨텍터

Claims (15)

1. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
   상기 모터제어반은, 각 모터에 대응하고 상기 보호제어모듈을 구비한 단위 유닛과, 상기 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 인입피더 및 상기 통합모듈을 구비하는 인입 유닛을 포함하여 구성되며,
   상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 상기 인입 유닛에서의 상기 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 통합모듈은,
   상기 허용전류 및 상기 실시간 전류 사이의 차이(이하 '전류 마진'이라 한다)와 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 기동 전류는 모터의 FLC(Full Load Current)에 의해 정해지는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 전류 마진이 상기 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
5. 삭제
6. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
   상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되,
   상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하되,
   상기 통합모듈은 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈로부터의 상태 보고에 의해 상기 운전상태로의 천이를 확인하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
7. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
   상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되,
   상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하되,
   상기 통합모듈은 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈이 계측하여 전송한 실시간 전류에 기초하여 상기 운전상태로의 천이를 확인하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
8. 청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기한 모터의 재기동 방법은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 크고 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우 실행되는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
9. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
   상기 보호제어모듈은 정전으로 인해서 기능이 정지되지만, 상기 통합모듈은 슈퍼커패시터를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상 작동되고 공급되는 전원상태를 모티터링하며,
   상기 통합모듈이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되,
   복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는,
   것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
10. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
    상기 보호제어모듈은 정전으로 인해서 기능이 정지되지만, 상기 통합모듈은 슈퍼커패시터를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상 작동되고 공급되는 전원상태를 모티터링하며,
    상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되,
    복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며,
    상기 보호제어모듈의 각각은 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
11. 청구항 1, 청구항 6 또는 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통합모듈은 슈퍼 커패시터를 내장하여 정전시에도 일정시간 동작 전원을 공급받는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
12. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 모터제어반은, 각 모터에 대응하고 상기 보호제어모듈을 구비한 단위 유닛과, 상기 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 인입피더 및 상기 통합모듈을 구비하는 인입 유닛을 포함하여 구성되며,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 상기 인입 유닛에서의 상기 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
13. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되,
    상기 통합모듈은, 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하며,
    상기 통합모듈은 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈로부터의 상태 보고에 의해 상기 운전상태로의 천이를 확인하거나, 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈이 계측하여 전송한 실시간 전류에 기초하여 상기 운전상태로의 천이를 확인하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
14. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 보호제어모듈은 정전으로 인해서 기능이 정지되지만, 상기 통합모듈은 슈퍼커패시터를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상 작동되고 공급되는 전원상태를 모티터링하며,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되,
    복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
15. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 보호제어모듈은 정전으로 인해서 기능이 정지되지만, 상기 통합모듈은 슈퍼커패시터를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상 작동되고 공급되는 전원상태를 모티터링하며,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며,
    상기 보호제어모듈의 각각은, 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.

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