KR101887646B1 - 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치 - Google Patents

원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치 Download PDF

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원상연
전종철
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주식회사 대성기전
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Abstract

본 발명은 수변전설비 전력제어 실습장치에 있어서, 현장 설치되는 수변전설비의 1/10 ~ 1/30배로 크기가 축소된 형태로서 수변전설비의 22,900V의 동작전압보다 상대적으로 낮은 220~380V의 동작전압으로 작동하며 수변전설비에 구비된 전력기기들로서 부하개폐기(LBS), 계기용 변성기(MOF), 진공 차단기(VCB), 전력용 변압기(PR), 기중차단기(ACB) 및 자동절환스위치(ATS), 비상전원용 발전기에 대응된 교육용 대용부품을 구비한 실습설비 본체와, 실습설비 본체와 무선통신하는 원격제어기기를 구성하되; 상기 원격제어기기는; 실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부와 무선접속하는 무선접속부와, 수배전 제어시스템 제어화면창을 통해서 사용자와 인터페이스 및 상기 속판 제어회로모듈부와 무선 인터페이스하는 앱제어부를 구비하고, 앱제어부는, 상기 수배전 제어시스템 제어화면창이, 실습설비 본체의 현재온도 및 습도를 표시하기 위한 현재 온도 및 습도 표시창과, 실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부에 장착된 전력기기의 교육용 대용부품중 원격제어 가능한 제어대상 전력기기의 활성화 및 비활성화시킬 수 있도록 하는 제어대상 전력기기 동작 설정부와, 실습설비 본체의 온도 및 습도 임계치를 설정하기 위한 온도 및 습도 임계치 설정부로 구성하여서 실습설비 본체를 무선으로 원격 제어하는 것이다.

Description

원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치{REMOTE POWER CONTROL TRAINER FOR POWER SUBSTATION SYSTEM USING SMART PHONE}
본 발명은 전력제어 실습장치에 관한 것으로, 특히 실습공간 제약을 받지 않고 설비구축 비용을 절감하면서도 수변전설비와 동일한 기능을 학습자가 안전하게 익힐 수 있도록 해주며 스마트폰과 같은 원격제어기기의 모바일앱을 이용하여서 실습장비를 원격제어할 수 있도록 해주는 수변전설비 전력제어 실습장치에 관한 것이다.
요즈음 전기자동차의 보급 확대 및 전기사용량의 증가로 인하여 전기설비의 증설 및 신설이 늘어나고 있다. 이러한 전기설비의 대부분은 수변전 설비가 차지를 하는데, 그 수변전 설비는 수만볼트의 고압이 흐르고 부피가 매우 크며(면적 약 120㎡이상) 설비구축을 위한 설치비용도 수 억원(약 5억원)에 상당하는 대규모 설비장비이다.
현재 우리나라의 전력방식은 일본, 미국, 유럽 등의 해외 전력방식과는 일부가 유사하지만 우리 나라에 맞는 다른 기준과 다른 방식으로 전력을 공급 및 사용하고 있는데, 전기안전기사의 양성을 위한 수변전 설비에 대한 전력제어 실습이 반드시 필요하다.
하지만 수변전 설비는 차지 공간과 설비구축비용 및 수만?트 고압에 의한 안전사고의 염려로 인해 실습장비의 구축이 현실적으로 어려운 상황이며 관리를 위한 안전관리자 교육이 이론을 통해서 주로 배우고 현장에 투입되는 경우가 다반사이다. 그러므로 현장 투입된 안전관리자는 수만볼트가 흐르는 수변전 설비 내에 구비된 스위치부품중 하나인 풀턴(pull turn) 스위치의 조작조차도 제대로 하지 못하는 것이 현 실정이다.
그러므로 수변전설비에 대한 전력제어를 실습을 안전관리자가 될 실습자가 저렴한 비용으로 안전하고 쉽게 받을 수 있는 장치가 요망된다.
등록특허 제10-1441644호 "전기실습용 패널 장치, 그리고 이를 이용한 전기 안전 실습 방법" 등록특허 제10-0520460호 "항공전기회로 실습장치"
따라서 본 발명의 목적은 실습공간 제약을 받지 않고 설비구축 비용을 절감하면서도 수변전설비와 동일한 기능을 실습자가 전기적 위험을 최소화하면서 안전하게 익힐 수 있도록 해줌과 동시에 스마트폰과 같은 원격제어기기의 모바일앱을 이용하여서 실습장비를 원격제어할 수 있도록 해주는 수변전설비 전력제어 원격 실습장치를 제공함에 있다.
상기한 목적에 따른 본 발명은, 수변전설비 전력제어 실습장치에 있어서, 현장 설치되는 수변전설비의 1/10 ~ 1/30배로 크기가 축소된 형태로서 수변전설비의 22,900V의 동작전압보다 상대적으로 낮은 220~380V의 동작전압으로 작동하며 수변전설비에 구비된 전력기기들로서 부하개폐기(LBS), 계기용 변성기(MOF), 진공 차단기(VCB), 전력용 변압기(PR), 기중차단기(ACB) 및 자동절환스위치(ATS), 비상전원용 발전기에 대응된 교육용 대용부품을 구비한 실습설비 본체와, 실습설비 본체와 무선통신하는 원격제어기기를 구성하되;
실습설비 본체는;
실습설비 본체 내에 설치되는 습도센서와, 실습설비 본체 내에 설치되는 온도센서와, 수배전설비내 전력기기의 작동에 기인된 각종 모터작동음향 및 스위치작동 음향을 포함한 작동음향데이터들을 저장하기 위한 음향메모리와, 소정 제어에 따른 음향을 출력하기 위한 음향출력부와, 수변전설비에 구비된 다수 전력기기들에 대응되며 220~380V의 동작전압으로 작동하는 상기 교육용 대용부품이 장치되고, 실습설비 본체의 전면부의 잭홀단자들에 잭플러그 컨넥터들이 꽂혀져 해당 전력기기의 결선완성이나 기기 작동여부에 따른 해당 전력기기의 교육용 대용부품의 램프 점소등을 제어하고, 잭플러그 컨넥터를 이용한 해당 전력기기의 결선완성이나 결선 완성된 수동조작스위치의 작동을 검지하여 해당 전력기기의 작동에 대응된 작동음향을 음향메모리에서 읽어와 음향출력부를 통해 가청적으로 제공하며, 원격제어기기의 무선제어에 따라 해당 전력기기의 교육용 대용부품의 작동 및 각부를 제어하는 속판 제어회로모듈부와, 원격제어기기와의 무선통신을 위한 무선통신부로 구성하고,
상기 원격제어기기는; 실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부와 무선접속하는 무선접속부와, 수배전 제어시스템 제어화면창을 통해서 사용자와 인터페이스 및 상기 속판 제어회로모듈부와 무선 인터페이스하는 앱제어부를 구비하고, 상기 앱제어부는, 상기 수배전 제어시스템 제어화면창이, 실습설비 본체의 현재온도 및 습도를 표시하기 위한 현재 온도 및 습도 표시창과, 실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부에 장착된 전력기기의 교육용 대용부품중 원격제어 가능한 제어대상 전력기기의 활성화 및 비활성화시킬 수 있도록 하는 제어대상 전력기기 동작 설정부와, 실습설비 본체의 온도 및 습도 임계치를 설정하기 위한 온도 및 습도 임계치 설정부로 구성하여서 실습설비 본체를 무선으로 원격 제어함을 특징으로 하는 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치이다.
본 발명은 수변전설비 전력제어 실습장치를 실제의 수변전설비보다 훨씬 소형화 및 경량화하여서 실습공간에 대한 제약을 해소하고 그 실습장치를 현장에 설치되는 실제의 수변전설비와 유사한 기능을 학습자가 수만 볼트나 되는 고압전기에 대한 위험부담을 최소화하면서 안전하게 익힐 수 있도록 해주며, 스마트폰과 같은 원격제어기기의 모바일앱을 이용하여서 실습장비를 원격제어할 수 있도록 해주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수변전설비 전력제어 실습장치의 개략 사시 구성도,
도 2는 본 발명의 수변전설비 전력제어 실습장치의 실습설비 본체의 전면부를 이용한 결선예시 사진도,
도 3은 본 발명의 수변전설비 전력제어 실습장치의 실습설비 본체의 내부를 보여주는 사진 예시도,
도 4는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부중 제1 영역부인 수직벽면부의 배치 구성도,
도 5는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부중 제2 영역부인 경사면부의 배치 구성도,
도 6은 본 발명의 실습설비 본체의 전면부중 제3 영역부인 수평면부의 배치 구성도,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수변전설비 전력제어 실습장치의 회로블록 구성도,
도 8a는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들중 부하개폐기(LBS: Load Breaker Switch)(28)의 실제 사진 예시도,
도 8b는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들중 계기용 변성기(MOF: Metering Out Fit)(30)의 실제 사진 예시도,
도 8c는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들중 진공 차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)(32)의 실제 사진 예시도,
도 8d는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들중 기중차단기(ACB: air circuit breaker)(36)의 실제 사진 예시도,
도 8e는 본 발명의 실습설비 본체의 전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들중 자동절환스위치(ATS : automatic load transfer switch)(38)의 실제 사진 예시도,
도 9 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따라 스마트폰과 같은 원격제어기기의 모바일앱 제어창을 이용하는 화면 구성도,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 원격제어기기의 개략적인 블록 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
기존 시장 제품의 경우 수변전설비의 제품이 실제 크기로 출시되고 있어 비용과 공간상의 제약 있고, 또 수변전설비의 제품은 실물 크기와 투명아크릴을 이용해 내부를 육안 확인할 수 있는 방식으로 출시되고 있다.
이에 반해 본 발명은 수변전설비 실습장치를 소형화 및 경량화를 구현하고 그를 통한 수변전설비의 전력제어 실습시에 요구된 실습공간에 대한 제약해소 및 실습장치의 비용절감을 도모한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수변전설비 전력제어 실습장치의 개략 사시 구성도이고, 도 2는 본 발명의 수변전설비 전력제어 실습장치의 실습설비 본체(2)의 전면부(4)를 활용하여 실습자가 잭플러그 컨넥터를 이용해 결선한 예시 사진도이며, 도 3은 본 발명의 수변전설비 전력제어 실습장치의 실습설비 본체(4)의 내부를 보여주는 사진 예시도이다.
그리고, 도 4는 본 발명의 실습설비 본체(2)의 전면부(4)중 제1 영역부(4a)인 수직벽면부의 배치 구성도이고, 도 5는 본 발명의 실습설비 본체(2)의 전면부(4)중 제2 영역부(4b)인 경사면부의 배치 구성도이며, 도 6은 본 발명의 실습설비 본체(4)의 전면부중 제3 영역부(4c)인 수평면부의 배치 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수변전설비 전력제어 실습장치의 회로블록 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 수변전설비 전력제어 실습장치는 그 실습설비 본체(2)가 실제로 현장 설치되는 수변전설비의 1/10 ~ 1/30배로 크기가 축소된 형태이다. 바람직한 실시 예로서 실습설비 본체(2)는 높이 1,050mm × 가로 1,300mm × 세로 250mm(상부폭) ~ 883mm(하부폭)를 가진다.
또한 본 발명의 실습설비 본체(2)는 실제의 수변전설비의 22,900V의 동작전압보다 상대적으로 낮은 220~380V의 동작전압으로 작동하는 구성요소들로 구비하며, 실습설비 본체(2)의 전면부(4)는 도 1의 사시도 및 도 2의 사진도에서와 같이 수직벽면부와 경사면부와 수평면부로 형성된 제1,제2,제3 영역부(4a,4b,4c)로 구분 형성되게 구성하며, 실습설비 본체(2)내에는 속판 제어회로모듈부(도 7의 6)를 갖는다.
도 5의 사진 예시에서는 실습설비 본체(2)에 내장되는 것으로 전력기기들에 대응되며 220~380V의 동작전압으로 작동하는 속판 제어회로모듈부(6)의 교육용 대용부품(도 7의 50)들을 포함하여 탑재한 속판 제어회로모듈부(6)를 보여주고 있다.
본 발명의 실습설비 본체(2)의 전면부(4)의 구성을 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
먼저 전면부(4)의 수직벽면부인 제1 영역부(4a)에는 도 4에 도시된 바와 같이 수변전설비의 전력기기들을 위해 구비된 실물의 다수 디지털집중계량기(20)들 및 파일럿램프(22), 수변전설비내 전력기기들의 전류계 및 전압계의 개방 및 단락시키는 단자부(24)와 함께 배선도에 따른 결선을 위한 다수의 잭홀단자(14)들이 형성되어 있다.
전면부(4)의 경사면부인 제2 영역부(4b)에는 도 5에 도시된 바와 같이 수변전설비를 구성하는 다수의 전력기기들의 배선도면(26)과 함께 배선도면(26) 선로 상에는 다수의 잭홀단자(14)들이 형성되게 구성하며, 상기 잭홀단자(14)들중에는 배선도면(26)상의 수변전설비에 구비된 다수 전력기기들 즉 부하개폐기(LBS)(28), 계기용 변성기(MOF)(30), 진공 차단기(VCB)(32), 전력용 변압기(PR)(34), 기중차단기(ACB)(36) 및 자동절환스위치(ATS)(38)에 대응되며, 220~380V의 동작전압으로 작동하는 속판 제어회로모듈부(6)의 교육용 대용부품(50)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 전면부(4)의 수평면부인 제3 영역부(4c)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 수변전설비를 구성하는 다수의 전력기기들에 대응하는 실물의 수동조작스위치(40)들과 각 수동조작스위치(40)의 단자결선을 위한 잭홀단자(14)들이 형성되게 구성한다. 또한 제3영역부(4c)의 수평면부에는 아날로그 계전기가 부착될 확장부(5)를 더 가지고 있다.
또 본 발명에서는 실습자들이 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같은 실습설비 본체(2)의 전면부(4)에 배치된 잭홀단자(14)들에는 잭플러그 컨넥터(도 6의 12)가 꽂힐 수 있도록 하는 구성을 갖는데, 도 5에 도시된 바와 같이 경면사부인 제2영역부(4b)의 표면에 새겨진 배선도면(26)을 이용해 꽂을 수 있는 다수의 잭플러그 컨넥터(도 6의 12)들을 다수 구비한다. 상기 잭플러그 컨넥터(12)는 바나나잭 형태의 컨넥터이며, 전면부(4)의 제1,제2,제3 영역(4a)(4b)(4c)의 잭홀단자(14)들에 맞춤 꽂힘될 수 있다.
그리고 본 발명의 실습설비 본체(4)에 내장되는 속판 제어회로모듈부(6)에는 수변전설비에 구비된 다수 전력기기들에 대응되며 220~380V의 동작전압으로 작동하는 전자식 개폐기 등과 같은 교육용 대용부품(50)이 장치되고, 전면부(4)의 잭홀단자(14)들에 잭플러그 컨넥터(12)들이 꽂혀져 해당 전력기기의 결선완성이나 기기 작동여부에 따른 해당 전력기기의 램프(22) 점소등을 제어한다.
또한 속판 제어회로모듈부(6)는 도 7에 도시된 바와 같이 수배전설비내 전력기기의 작동에 기인된 각종 모터작동 음향 및 스위치작동 음향을 포함한 작동음향데이터들을 저장하기 위한 음향메모리(8)와, 소정 제어에 따른 음향을 출력하기 위한 음향출력부(10)를 함께 구비한다.
그러므로 속판 제어회로모듈부(6)는 실습자가 전면부(4)의 잭플러그 컨넥터(12)를 이용한 해당 전력기기의 결선완성이나 결선 완성된 수동조작스위치(40)의 작동을 검지하여 해당 전력기기의 작동에 대응된 작동음향을 음향메모리(8)에서 읽어와 음향출력부(10)를 통해 실습자에게 가청적으로 제공하는 기능도 수행한다.
또한 본 발명에 구비된 속판 제어회로모듈부(6)는 스마트폰과 같은 원격제어기기와의 무선통신을 위한 무선통신부(60)를 더 구비하여서, 본 발명의 수변전설비 전력제어장치를 스마트폰과 같은 원격제어기기를 이용한 원격 제어로 작동시킬 수 있도록 해준다.
전면부(4)의 제2 영역부(4b)의 배선도면(26)에 새겨진 수변전설비의 다수 전력기기들 즉 즉 부하개폐기(LBS)(28), 계기용 변성기(MOF)(30), 진공 차단기(VCB)(32), 전력용 변압기(PR)(34), 기중차단기(ACB)(36) 및 자동절환스위치(ATS)(38)에 대응된 각 교육용 대용부품(50)들이 본 발명에 따라 속판 제어회로모듈부(6)에 키트(kit) 형태로 장착되는바, 그에 대해서 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 부하개폐기(LBS: Load Breaker Switch)(28)의 실제 사진 예시는 도 8a과 같으며 수변전설비의 인입구 개폐기로 사용되며 전동기에 의해 작동 가능한 것이며, 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 상기 부하개폐기(28)를 대신하는 전자개폐기가 탑재한다. 상기 전자개폐기는 220~380V의 동작전압으로 작동한다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 계기용 변성기(MOF: Metering Out Fit)(30)의 실제 사진 예시는 도 8b와 같으며 계기용 변압 변류기로서 한전전기의 계량을 목적으로 사용하는 계기이며 계기용 변압기(PT)와 계기용 변류기(CT: Current Transformer)가 1조로 사용된다. 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 220~380V의 동작전압에 작동하는 계기용 변압기(PT)와 계기용 변류기(CT: Current Transformer)가 대신 탑재된다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 진공 차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)(32)의 실제 사진 예시는 도 8c과 같으며 높은 절연내력과 아크발생시 아크생성물을 진공 중의 급속한 확산을 이용하여 소화하는 구조를 이용한 차단기이다. 충전(Charging)은 조작 핸들을 홀에 넣고 우측으로 돌리면 구동모터가 가동된 후 충전 완료 후 정지되며, 충전 표시기(Spring Charged Indicator)가 동작여부를 점소등 표시해준다. 투입은 VCB 전면의 투입버튼을 누르면 트립단자에 트립신호를 받아 차단기가 트립 온오프(On/Off) 표시기에 점등 표시를 한다. 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 상기 진공 차단기(VCB)(32)를 대신하여 220~380V에 작동하는 전자개폐기가 탑재된다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 전력용 변압기(TR)(34)는 수변전설비 기기중 가장 중요한 역할을 하는 것으로서 고압전압을 저압으로 낮추는 기기이다. 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 전력용 변압기(TR)(34)를 대신하여 220~380V에 작동하는 소형 변압기가 탑재된다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 기중차단기(ACB: air circuit breaker)(36)는 그 실제 사진 예시가 도 8d과 같으며, 전기회로에서 접촉자 간의 개폐동작이 공기 중에서 이상적으로 행해지는 차단기로서 전류비를 고려하여 적합한 적용을 할 때 전류의 손실이 없도록 과전류를 미리 예측하여 자동적으로 회로를 개방하거나 수동적인 방법으로 회로를 개폐하는 기능을 담당한다. 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 기중차단기(36)를 대신하여 220~380V에 작동하는 전자개폐기가 탑재된다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 자동절환스위치(ATS : automatic load transfer switch)(38)는 그 실제 사진 예시가 도 8e와 같으며, 평상시의 부하전류 개폐 및 과부하전류 차단에 사용된다. 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 자동절환스위치(ATS)(38)를 대신하여 잭홀(14)과 잭플러그 컨넥터(12)를 이용한 회로설계로 동작을 구현한다.
또 수변전설비의 전력기기들중 도 5의 배선도면(26)에 새겨진 전력퓨즈(PF: power fuse)(39)는 고압 및 특별고압 기기의 단락보호용 퓨즈이며, 본 발명의 속판 제어회로모듈부(6)에서의 교육용 대용부품(50)으로는 전력퓨즈(39)를 대신하여 220~380V의 퓨즈가 탑재된다.
상기에서와 같이 수변전설비의 전력기기(LBS, ATS, VCB, ACB 등)들은 속판 제어회로모듈부(6)에 장착된 교육용 대용부품(50)으로 소형화가 가능하며, 해당 전력기기에 대한 결선이 잭홀(14)과 잭플러그컨넥터(12)를 이용해 이루어지고 수동조작스위치(40)의 작동으로 해당 전력기기가 작동되는 상황이 되면 실제의 수변전설비의 해당 전력기기가 실제 작동하는 것과 같은 음향이 속판 제어회로모듈부(6)의 제어 하에 음향메모리(8)에서 읽혀져 음향출력부(10)를 통해 외부로 제공되고 파일럿램프(22)의 점소등 작동이 이루어진다.
예를 들어, 실습자가 전면부(4) 앞에서 수변전설비의 전력기기중 부하개폐기(LBS: Load Breaker Switch)(28)에 대한 결선을 잭홀(14)과 잭플러그 컨넥터(12)를 이용해 결선 완료하게 되면, 도 4의 전면부(4)의 제1 영역부(4a)에 있는 부하개폐기(28)에 대응된 파일럿 소등램프(LBS OFF)가 점등작동된다.
이 상태에서 실습자가 전면부(4)의 제3 영역부(4c)에 있는 부하개폐기(LBS)에 대응된 수동조작스위치(40)를 턴온 시키면(LBS ON), 속판 제어회로모듈부(6)의 제어 하에 마치 실제의 부하개폐기가 작동하듯이 전동기가 작동하는 음향소리가 나게 되고 최종 장착 체결되는 음향소리도 발생하게 된다.
이러한 본 발명의 수변전설비 전력제어 실습장치로 현장 실습을 체험한 실습자는 실습장비 구축에 따른 안정성 및 교육용 실습을 통하여 현장에서 사용되는 장비에 적용할 수 있으며 자격증뿐만 아니라 현장실습과 유사한 환경으로 교육을 받아서 현장에 투입되게 해주므로 현장 적응력이 높아지게 된다.
또한 본 발명은 수변전 전력제어 실습장치의 소형화에 따른 공간부족 문제를 완화시킬 수 있고, 대학 및 훈련기관에 수변전설비 실습장치를 구비할 수 있으며, 그에 따라 현장 학습과 같은 취업 전 실무 경험을 할 수 있는 효과가 있다.
상기에서와 같이 본 발명의 실습설비 본체(2)에는 속판 제어회로 모듈부(6)가 스마트폰(70)과 무선접속될 수 있도록 하는 블루투스 통신부(60)와 이더넷통신부(62)가 구비되며, 수변전설비 전력기기들에 대해서 온도 및 습도를 감지하는 것과 같은 감지환경을 조성하기 위해 실습설비 본체(2)내에도 온도센서(64)와 습도센서(66)가 구비된다. 블루투스 통신부(60), 이더넷통신부(62), 온도센서(64) 및 습도센서(66)는 속판 제어회로 모듈부(6)의 제어하에 작동된다.
수변전설비의 전력기기(LBS, ATS, VCB, ACB 등)들은 속판 제어회로모듈부(6)에 장착된 교육용 대용부품(50)으로 소형화가 되어 있는데, 본 발명에서는 수변전설비의 전력기기중 운영자(작업자)가 제어할 수 있는 제어대상 전력기기들 예컨대, LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기 등에 대응한 교육용 대용부품에 대해서는 원격제어기기의 일 예로서 스마트폰(70)을 이용해 원격으로 작동을 제어할 수 있도록 구현한다.
이를 위한 본 발명의 원격제어기기는. 실습설비 본체(2)의 속판 제어회로모듈부(6)와 무선접속하는 무선접속부(94)와, 표시부에 표시되는 수배전 제어시스템 제어화면창(82)을 통해서 원격제어기기 사용자와 인터페이스 및 상기 속판 제어회로모듈부(6)와 무선 인터페이스하는 앱제어부(92)를 구비한다.
본 발명의 앱제어부(92)의 구성에 있어 수배전 제어시스템 제어화면창(82)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 실습설비 본체(2)의 현재온도 및 습도를 표시하기 위한 현재 온도 및 습도 표시창(86)과, 실습설비 본체(2)의 속판 제어회로모듈부(6)에 장착된 전력기기의 교육용 대용부품(50)중 원격제어 가능한 제어대상 전력기기의 활성화 및 비활성화시킬 수 있도록 하는 제어대상 전력기기 동작 설정부(88)와, 실습설비 본체(2)의 온도 및 습도 임계치를 설정하기 위한 온도 및 습도 임계치 설정부(90)로 구성하여서 실습설비 본체(2)를 무선으로 원격 제어한다.
실습자는 원격제어기기(하기에서는 스마트폰(70)의 일 예로 설명함)에 본 발명에 따라 모바일 앱마켓에 등록해 놓은 수배전 제어시스템 모바일 앱을 다운로드 받을 수 있다.
실습자가 스마트폰(70)에 다운로드 되어 있는 수배전 제어시스템 앱을 선택하여 실행하면, 스마트폰(70)의 표시부에는 도 9와 같은 수배전 제어시스템 로그온 선택창(72)이 나타난다. 상기 로그온 선택창(72)에는 비밀번호 입력창(74)과 블루투스 로그인 버튼(76)과 와이파이 로그인 버튼(78)이 포함된다.
그러므로 실습자는 본인이 갖고 있는 스마트폰(70)이 실습설비 본체(2)와는 블루투스 통신이나 무선공유기를 이용한 이더넷통신을 통해서 와이파이 무선접속될 수 있다.
만일 실습자가 관리자에게 제공된 비밀번호를 비밀번호 입력창(74)을 통해 입력하고 블루투스 로그인 버튼(76)을 클릭하면 스마트폰(70)에서는 수배전 제어시스템 앱의 제어 하에 도 10a와 같은 페어링 가능한 리스트 창(80)이 나타난다. 실습자가 실습설비 본체(2)에 미리 할당된 페어링 기기번호 예컨대 'RN42-A488'를 리스트창(80)에서 선택하면 스마트폰(70)과 실습설비 본체(2)와는 블루투스 무선접속이 이루어진다.
실습자가 미리 알고 있는 페어링기기번호를 선택하여서 스마트폰 앱제어부(92)의 제어 하에 블루투스통신 인터페이스가 제대로 연결되면 수배전반 실습장치의 수배전 제어시스템 제어화면창(82)에는 도 8d에서와 같이, 스마트폰 앱제어부(92)의 제어 하에 스마트폰 앱 화면의 오른쪽 상단에 구비된 무선접속 아이콘(84)이 파란색으로 변경된다. 하지만 블루투스통신 인터페이스가 연결되지 않으면 상기 무선접속 아이콘(84)이 회색으로 표시된다.
한편 스마트폰(70)과 속판 제어회로부 모듈부(6)간에 이더넷 통신이 활성화되어 있는 상태에서 실습자가 관리자에게 제공된 이더넷 비밀번호를 도 9의 비밀번호 입력창(74)을 통해서 제대로 입력하게 되면 스마트폰(70)은 도 10b에서와 같이 앱제어부(92)의 제어 하에 주소 입력 앱화면창(81)에는 이더넷 IP번호 입력창(81a)과 포트 번호 입력창(81b)이 나타난다.
실습자가 이더넷 IP번호 입력창(81a)과 포트 번호 입력창(81b)에 미리 부여받은 이더넷 IP번호와 포트번호를 입력하고 연결버튼(81c)를 누르게 되면, 스마트폰(70)은 실습설비 본체(2)와 이더넷통신 접속을 시도한다. 그래서 이더넷 통신 인터페이스가 제대로 연결되면 스마트폰(70)은 도 11에서와 같이 스마트폰 앱 제어화면창(82)의 오른쪽 상단에 구비된 무선접속 아이콘(84)이 파란색을 변경되게 제어하고, 연결되지 않으면 상기 무선접속 아이콘(834)을 회색으로 표시되게 제어한다.
상기와 같은 블루투스통신이나 이더넷통신으로 무선접속이 제대로 이루어지면 스마트폰(70)은 앱제어부(92)의 제어 하에 도 11에서와 같은 수배전반 실습장치의 수배전 제어시스템 제어화면창(82)을 스마트폰 표시부에 표시한다.
도 11을 참조하면, 수배전 제어 시스템 제어화면창(82)에는, 수배전반으로 구현된 실습설비 본체(2)의 현재 온도 및 습도 표시창(86), 실습장치의 교육용 대용부품(50) 중에서 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기)를 활성화/비활성화시킬 수 있는 제어대상 전력기기 동작 설정부(88) 및 온도 및 습도 임계치 설정부(90)가 함께 표시된다.
실습설비 본체(2)와 스마트폰(70)간에 무선접속이 이루어지면 실습설비 본체(2)내에 설치된 온도센서(64) 및 습도센서(66)로부터 감지된 현재 온도측정값 및 습도측정값이 속판 제어회로 모듈부(6)로부터 스마트폰(70)으로 무선전송된다. 또한 실습설비 본체(2)내 실습설비의 교육용 대용부품(50)중 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기 중)의 작동상태를 속판 제어회로모듈부(6)가 체크하여 그 작동상태값을 스마트폰(70)으로 무선전송한다.
그에 따라 스마트폰(70)은 앱제어부(92)의 제어 하에 스마트폰 표시부의 수배전 제어 시스템 제어화면창(82)에 실습설비 본체(2)의 현재 온도 및 습도 표시창(86)에 무선 수신된 실습설비 본체(2)의 현재 온도값 및 현재 습도값을 표시한다. 아울러 스마트폰(70)은 앱제어부(92)의 제어 하에 스마트폰 표시부의 수배전 제어 시스템 제어화면창(82)에 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기)의 작동상태를 ON/OFF중의 한 상태로 표시한다.
수배전 제어 시스템 제어화면창(82)의 온도 및 습도 임계치 설정부(90)는 실습자가 실습설비 본체(2)내에서 넘지 말아야할 온도 임계치와 습도 임계치를 설정할 수 있도록 해주는 입력창부분이다. 온도 및 습도 임계치 설정부(90)의 각 임계치 설정에 있어 '+'버튼이나 '-'버튼을 이용해서 임계치를 조절할 수 있으며 '설정'버튼을 누름에 따라 그 임계치가 설정된다.
실습설비본체(2)와 스마트폰(70)간에 무선접속이 이루어지면 실습설비 본체(2)내에 설치된 온도센서(64) 및 습도센서(66)로부터 감지된 현재 온도측정값 및 습도측정값이 주기적으로(예컨대 1초 간격) 속판 제어회로 모듈부(6)로부터 스마트 폰(70)으로 무선전송되며, 스마트 폰(70)의 앱제어부(92)에서는 현재의 온도측정값 및 습도측정값을 제어회면창(82)의 현재 온도 및 습도 표시창(86)에 표시한다.
또한 스마트 폰(70)의 앱제어부(92)에서는 현재의 온도측정값 및 습도측정값을 온도 및 습도 임계치값과 비교하여서 온도나 습도 임계치를 넘게 되면 무선접속된 실습설비 본체(2)로 경고알람 메시지를 전송한다. 실습설비 본체(2)의 속판 제어회로 모듈부(6)에서는 상기 경고알람 메시지를 수신하게 되면 온도나 습도에 문제가 있음을 알림에 대응하는 경고알람을 음향출력부(10)를 통해 제공한다.
그렇지만 이 경우에도 실습장치의 교육용 대용부품(50) 중에서 활성화 되어 있는 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기)는 여전히 그 활성화 상태를 유지하게 되며, 실습자가 실습설비 본체(2)에 구비된 조작부를 이용해서 알람 소등시켜거나 실습설비 본체(2)내의 온도나 습도가 적절한 온도로 변경되도록 조치할 수 있다.
또한 실습자는 스마트폰(70)의 스마트폰 표시부의 수배전 제어 시스템 제어화면창(82)에 표시된 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기)의 작동상태가 ON/OFF중의 한 상태 예컨대 도 12 및 도 13의 (a)에서와 같이 모두 "오프"상태에 놓여 있으면, 제어대상 전력기기 동작설정부(88)를 이용해서 개별적으로 "온"시킬 수도 있다.
예를 들어, 도 13에 도시된 일 예에서와 같이 실습자가 제어대상 전력기기 동작 설정부(88)의 'LBS'의 버튼을 온상태로 밀게 되면 스마트폰(70)의 앱제어부(92)에서는 오프(OFF)상태에 있었던 LBS의 버튼(도 13의 (a)상태)을 도 13의 (b)에서와 같이 "LBS전원을 On 하시겠습니까?"라는 확인메시지와 선택버튼(OK, CANCEL)을 먼저 제공한다.
실습자가 그에 확인 응답하여 OK선택버튼을 누르게 되면, 스마트폰(70)의 앱제어부(92)는 무선접속된 실습설비 본체(2)로 LBS전원 공급명령메시지를 전송함과 동시에 제어대상 전력기기 동작설정부(88)의 'LBS'의 버튼이 "ON"상태로 전환되도록 표시하고 그와 동시에 적색표시등을 녹색표시등으로 표시되게 전환한다.
그에 따라 실습설비 본체(2)의 속판 제어회로 모듈부(6)에서는 상기 LBS전원 공급명령메시지가 수신되면 전면부(4) 앞에서 수변전설비의 전력기기중 부하개폐기(LBS: Load Breaker Switch)(28)에 대응한 도 4의 전면부(4)의 제1 영역부(4a)에 있는 부하개폐기(28)에 대응된 파일럿 소등램프(LBS OFF)가 점등작동되게 제어한다. 또한 실습자가 전면부(4)의 제3 영역부(4c)에 있는 부하개폐기(LBS)에 대응된 수동조작스위치(40)를 턴온 시킨(LBS ON) 것과 같이 인식하여서 속판 제어회로모듈부(6)는 마치 실제의 부하개폐기가 작동하듯이 전동기가 작동하는 음향소리가 나게 되고 최종 장착되는 음향소리도 발생되게 한다.
도 14에서는 도 13에 도시된 일 예에서와 같이 실습자가 제어대상 전력기기 동작 설정부(88)를 통해 '온'시켜 두었던 'LBS'를 다시 오프시키는 절차를 보여주는 도면으로서, 도 13과는 반대과정으로 이루어진다.
이러한 스마트폰(70)의 스마트폰 표시부의 수배전 제어 시스템 제어화면창(82)에 표시된 다수의 제어대상 전력기기(LBS, VCB, ACB, ATS, 발전기)의 작동상태를 제어대상 전력기기 동작설정부(88)를 이용해서 도 13이나 도 14에 도시된 일예와 같이, 개별적으로 "온/오프"시킬 수도 있다.
본 발명에서는 스마트폰(70)에 탑재된 앱제어부(92)의 제어 하에 블루투스를 통한 자체 통신을 이용한 원격제어를 사용할 수 있는바 인터넷을 연동하지 않아도 된다. 또한 수변전 설비 유무선 인터넷 기반의 모바일 제어기술을 구현할 수도 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(2)-- 실습설비 본체 (4)-- 전면부
(4a)-- 제1 영역부 (4b)-- 제2 영역부
(4c)-- 제3 영역부 (6)-- 속판 제어회로모듈부
(12)-- 잭플러그컨넥터 (14)-- 잭홀단자
(20)-- 디지털집중계량기 (22)-- 파일럿램프
(24)-- 단자부 (26)-- 배선도면
(28)-- 부하개폐기 (30)-- 계기용 변성기
(32)-- 진공차단기 (34)-- 전력용 변압기
(36)-- 기중차단기 (38)-- 자동절환스위치
(40)-- 수동조작스위치 (50)-- 교육용 대용부품
(60)-- 블루투스통신신부 (62)-- 이더넷 통신부
(64)-- 온도센서 (66)-- 습도센서
(70)-- 스마트폰 (82)-- 제어화면창
(92)-- 앱제어부

Claims (4)

  1. 수변전설비 전력제어 실습장치에 있어서,
    현장 설치되는 수변전설비의 1/10 ~ 1/30배로 크기가 축소된 형태로서 수변전설비의 22,900V의 동작전압보다 상대적으로 낮은 220~380V의 동작전압으로 작동하며 수변전설비에 구비된 전력기기들로서 부하개폐기(LBS), 계기용 변성기(MOF), 진공 차단기(VCB), 전력용 변압기(PR), 기중차단기(ACB) 및 자동절환스위치(ATS), 비상전원용 발전기에 대응된 교육용 대용부품을 구비한 실습설비 본체와,
    실습설비 본체와 무선통신하는 원격제어기기를 구성하되;
    실습설비 본체는;
    실습설비 본체 내에 설치되는 습도센서와,
    실습설비 본체 내에 설치되는 온도센서와,
    수배전설비내 전력기기의 작동에 기인된 각종 모터작동음향 및 스위치작동 음향을 포함한 작동음향데이터들을 저장하기 위한 음향메모리와,
    소정 제어에 따른 음향을 출력하기 위한 음향출력부와,
    수변전설비에 구비된 다수 전력기기들에 대응되며 220~380V의 동작전압으로 작동하는 상기 교육용 대용부품이 장치되고, 실습설비 본체의 전면부의 잭홀단자들에 잭플러그 컨넥터들이 꽂혀져 해당 전력기기의 결선완성이나 기기 작동여부에 따른 해당 전력기기의 교육용 대용부품의 램프 점소등을 제어하고, 잭플러그 컨넥터를 이용한 해당 전력기기의 결선완성이나 결선 완성된 수동조작스위치의 작동을 검지하여 해당 전력기기의 작동에 대응된 작동음향을 음향메모리에서 읽어와 음향출력부를 통해 가청적으로 제공하며, 원격제어기기의 무선제어에 따라 해당 전력기기의 교육용 대용부품의 작동 및 각부를 제어하는 속판 제어회로모듈부와,
    원격제어기기와의 무선통신을 위한 무선통신부로 구성하고,

    상기 원격제어기기는;
    실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부와 무선접속하는 무선접속부와,
    수배전 제어시스템 제어화면창을 통해서 사용자와 인터페이스 및 상기 속판 제어회로모듈부와 무선 인터페이스하는 앱제어부를 구비하되,
    상기 앱제어부는,
    상기 수배전 제어시스템 제어화면창이,
    실습설비 본체의 현재온도 및 습도를 표시하기 위한 현재 온도 및 습도 표시창과,
    실습설비 본체의 속판 제어회로모듈부에 장착된 전력기기의 교육용 대용부품중 원격제어 가능한 제어대상 전력기기의 활성화 및 비활성화시킬 수 있도록 하는 제어대상 전력기기 동작 설정부와,
    실습설비 본체의 온도 및 습도 임계치를 설정하기 위한 온도 및 습도 임계치 설정부로 구성하여서 실습설비 본체를 무선으로 원격 제어함을 특징으로 하는 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속판 제어회로모듈부의 무선통신부는 블루투스 통신부와 이더넷통신부중 하나 이상으로 구성함을 특징으로 하는 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치.
  3. 제1항에 있어서, 원격제어 가능한 제어대상 전력기기는 부하개폐기(LBS), 진공 차단기(VCB), 기중차단기(ACB), 자동절환스위치(ATS), 및 비상전원 공급용 발전기를 포함함을 특징으로 하는 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 원격제어기기는 스마트폰임을 특징으로 하는 원격제어기기를 이용한 수변전설비 원격 전력제어 실습장치.
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