KR101964375B1 - 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치 - Google Patents

송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전주에 탑재된 상태로 원거리로부터 고전압으로 송전된 전력의 전압을 강하시킨 후 개별 수용가로 송출하는 주상변압기가 소손되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 주상변압기에서 개별 수용가에 전력을 공급하는 복수 개의 저압부하선로 상에 소손 방지 장치를 설치하여 각 저압부하선로를 통과하는 전류를 측정하고 그 측정치가 주상변압기 용량에 맞는 저압부하선로의 사용자 조작에 따라 설정된 공급전력 임계치를 초과하는 경우에는 복수 개의 저압부하선로 전체에 대한 전류 흐름을 차단함으로써 주상변압기의 소손을 미연에 방지하는 기술에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 소손 방지 장치의 전자 제어기와 인터넷으로 연결되는 원격 관리서버가 해당 소손 방지 장치에 발생한 상황을 파악한 후 해당 관리자 단말에 그 상황을 알림으로써 단전시 신속한 사후처리를 수행할 수 있는 장점이 있다.

Description

송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치 {burn-out preventing device of pole transformer by electronic control blocking for transmission power}
본 발명은 전주에 탑재된 상태로 원거리로부터 고전압으로 송전된 전력의 전압을 강하시킨 후 개별 수용가로 송출하는 주상변압기가 소손되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은 주상변압기에서 개별 수용가에 전력을 공급하는 복수 개의 저압부하선로 상에 소손 방지 장치를 설치하여 각 저압부하선로를 통ㄹ하는 전류를 측정하고 그 측정치가 주상변압기 용량에 맞는 저압부하선로의 사용자 조작에 따라 설정된 공급전력 임계치를 초과하는 경우에는 복수 개의 저압부하선로 전체에 대한 전류 흐름을 차단함으로써 주상변압기의 소손을 미연에 방지하는 기술에 관한 것이다.
주상변압기는 원거리로부터 송전되는 전력을 받아 개별 수용가에서 사용하기에 적합한 전압(예: 220V, 380V)으로 강하시킨 후 그 전압 강하된 전력을 개별 수용가에 제공한다.
[도 1]은 일반적인 주상변압기의 사용상태도로서, [도 1]을 참조하면, 일반적으로 주상변압기는 전주에 복수 개(예: 3개) 설치되어 외부로부터 송전되는 전력을 전압 강하한 후, 그 전압 강하된 전력을 △-결선 또는 Y-결선 방식으로 분기한 저압부하선로(L1, L2, L3)를 통해 다수의 수용가로 제공한다.
여기서, 복수 개의 저압부하선로는 △-결선 또는 Y-결선 방식에 따라 각각 다른 전력량을 송출하도록 설정될 수 있다.
예컨대, 하나의 저압부하선로에 연결되는 복수 개의 저압부하선로가 다수의 수용가로 연결된 상태에서 주상변압기 관리자(예: 한국전력)는 저압부하선로 별로 다수의 수용가로 공급되는 총 전력량을 감안하여 그 저압부하선로에 연결되는 주상변압기(10)의 용량을 정할 수 있다.
그리고, [도 1]에서와 같이 외부로부터 고압의 전력을 공급하는 '송전선로'와 주상변압기(10) 사이에는 보통 '과전류차단기(COS; cut out switch)'가 설치된다. 여기서, 복수 개의 저압부하선로에 연결되어 주상변압기(10)를 통해 전력을 공급받는 다수의 수용가 전체 사용전력이 임계치를 초과하게 되면 '과전류차단기'가 녹아 끊어짐으로써 '송전선로'로부터 주상변압기(10)로의 송전을 차단하여 결국 '송전선로'와 그 '송전선로'에 연결되는 원거리 설비를 보호할 수 있다.
이처럼, '과전류차단기'는 '송전선로'와 그 '송전선로'에 전기적으로 연결되어 있는 원거리 설비를 보호하기 위한 것이기 때문에 '과전류차단기'는 주상변압기(10)의 소손에 관해서는 전혀 무관하다.
상세하게, 전기설비기준에 따르면 '과전류차단기'의 정격 차단용량은 주상변압기(10)의 정격 차단용량의 1.3배로 설정하는 것이 보통이다. 즉, 주상변압기(10)에 대한 정격 차단용량이 100인 경우 '과전류차단기'에 대한 정격 차단용량은 130임을 나타낸다.
여기서, 정격 차단용량은 해당 기기(예: 과전류차단기, 주상변압기)가 제 기능을 발휘하면서 감당할 수 있는 임계치를 나타낸다.
그 결과, 주상변압기(10)를 통해 전력을 공급받는 다수의 수용가 전체 사용전력이 임계치를 초과하여 '과전류차단기'의 정격 차단용량인 예컨대 130에 도달하면 '과전류차단기'가 녹아 끊어지겠지만, 그전에 이미 주상변압기(10)는 소손되어 제 기능을 하지 못하는 단계에 이른다는 문제점이 발생한다.
이렇게 주상변압기(10) 자체가 소손으로 망가지게 되면 결국 관리자는 주상변압기(10)를 전주로부터 떼어 수리하거나 아예 주상변압기(10)를 교체해야만 한다. 그런데, 고압의 송전이 이루어지는 주상변압기(10)를 수리하거나 교체한다는 것은 현실에서는 매우 까다롭고 위험한 작업이며, 그 정비가 끝날 때까지 상당 시간동안 그 주상변압기(10) 주변의 수용가들은 단전을 견뎌야 하는 이중고를 겪게 되는 문제가 있다.
한편, 주상변압기(10)는 전주에 복수 개(예: 3개) 설치되어 외부로부터 송전되는 전력을 일차로 전압 강하한 후, 그 전압 강하된 전력을 △-결선 또는 Y-결선 방식으로 분기한 저압부하선로(L1, L2, L3)를 통해 다수의 수용가로 제공하는 방식으로 구성되어 있다.
그에 따라, 하나의 전주에 설치된 주상변압기(10)로부터 전력을 공급받는 지역 내에서도 단상 전력의 전등(220V) 부하와 3상 전력의 동력장치(380V) 부하가 공존하는 지역이 많다. 그 결과, 하나의 전주에 설치된 주상변압기(10)가 소손된 경우 예컨대 3상 380V를 사용하는 많은 수용가는 모터가 탑재된 대용량 가전제품, 냉방기, 온열히터 등이 망가지게 되어 이로 인한 상당액의 피해 보상금을 지급하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 주상변압기가 정격 용량을 초과하지 않는 범위에서 동작하도록 하여 그 주상변압기가 소손으로 망가지는 것을 방지할 수 있는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 주상변압기로부터 개별 수용가로 송출하는 전력량을 관리자가 나름대로의 필요에 따라 주상변압기 내의 부품 교체 없이 간편하게 변경할 수 있는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소손 방지 장치는 주상변압기로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로에 개별적으로 장착되어 해당 저압부하선로를 흐르는 전류값을 측정하는 복수 개의 전류 측정기; 주상변압기로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로 상에 개별적으로 장착되며 외부 제어에 의해 복수 개의 저압부하선로를 스위칭 오프함에 따라 복수 개의 저압부하선로를 통한 전류의 흐름을 차단하는 전력차단 스위치; 전력차단 스위치의 스위칭 동작을 제어하며 전류 측정기가 측정한 전류값에 기초하여 복수 개의 저압부하선로 중 어느 하나이상이 자신의 개별적으로 설정된 공급전력 임계치를 초과함을 식별함에 따라 전력차단 스위치를 스위칭 오프하여 복수 개의 저압부하선로를 통한 전류의 흐름을 차단시키는 전자 제어기;를 포함하여 구성된다.
그리고, 전자 제어기는, 복수 개의 전류 측정기가 해당 저압부하선로로부터 측정한 전류값을 제공받는 입력전류 식별부; 입력전류 식별부로부터 제공받는 전류값으로부터 그 전류값을 제공한 저압부하선로를 식별하고, 그 식별한 저압부하선로의 전류값으로부터 계산한 전력값이 그 식별한 저압부하선로에 대응하는 공급전력 임계치를 초과함을 검출하는 전력초과 검출부; 전력초과 검출부가 공급전력 임계치의 초과를 검출함에 따라 전력차단 스위치의 스위칭 오프 동작을 직접 제어하는 스위칭 제어부; 주상변압기로부터 저압부하선로 상에 개별적으로 공급되는 전력량을 사용자 조작에 따라 설정하는 전력레벨 설정부; 전류 측정기가 측정하는 전류값, 전력차단 스위치의 스위칭 온오프 동작, 전력레벨 설정부가 설정하는 전력량을 수집하여 로그 데이터를 생성하는 로그 관리부;를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 로그 관리부와 인터넷으로 연결되며 로그 관리부가 제공하는 로그 데이터로부터 로그 관리부가 위치하는 지역의 전력차단 스위치가 스위칭 오프됨을 식별하고 그 식별한 결과를 해당 지역을 담당하는 관리자 단말에 알리는 원격 관리서버;를 더 포함하여 구성될 수 있다.
다른 한편, 전력차단 스위치는 자신이 담당하는 저압부하선로에 대한 스위칭 온오프를 스위칭 제어부의 전자제어를 통해 동작하도록 솔레노이드 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면 주상변압기로부터 분기되는 저압부하선로에 별도로 소손 방지 장치를 설치하고 그 소손 방지 장치에 설치된 전력차단 스위치는 주상변압기가 정격 용량을 초과하지 않는 범위에서 사용자 조작에 따라 설정된 공급전력 임계치를 초과할 때 스위칭 오프됨으로써 그 주상변압기가 소손되지 않도록 하는 효과를 나타내는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 소손 방지 장치의 전자 제어기와 인터넷으로 연결되는 원격 관리서버가 해당 소손 방지 장치에 발생한 상황을 파악한 후 해당 관리자 단말에 그 상황을 알림으로써 단전시 신속한 사후처리를 수행할 수 있는 장점이 있다.
[도 1]은 일반적인 주상변압기의 사용상태도,
[도 2]는 본 발명에 따른 주상변압기의 소손 방지 장치가 주상변압기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 예시도,
[도 3]은 본 발명에 따른 주상변압기의 소손 방지 장치를 나타낸 블록구성도,
[도 4]는 본 발명에 따른 전자 제어기를 도시한 블록구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 2]는 본 발명에 따른 주상변압기의 소손 방지 장치가 주상변압기에 설치된 상태를 개략적으로 도시한 예시도이고, [도 3]은 본 발명에 따른 주상변압기의 소손 방지 장치를 나타낸 블록구성도이다.
[도 2]와 [도 3]을 참조하면, 본 발명은 전류 측정기(110), 전력차단 스위치(120), 전자 제어기(130), 원격 관리서버(200)를 포함하여 구성된다.
전류 측정기(110)는 주상변압기(10)로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3)에 개별적으로 장착되어 해당 저압부하선로(L1, L2, L3)를 흐르는 전류값을 측정하도록 구성된다. 이처럼, 전류 측정기(110)가 측정한 전류값은 전자 제어기(130)에 전달되도록 바람직하게는 전류 측정기(110)와 전자 제어기(130)를 도선으로 연결한다.
한편, 전류 측정기(110)는 각각의 저압부하선로(L1, L2, L3)를 개별적으로 감싸는 고리 형태로 배치된다. 그에 따라, 전류 측정기(110)는 각각의 저압부하선로(L1, L2, L3)에서 전류가 흐를 때 그 각각의 저압부하선로(L1, L2, L3) 주변에 형성되는 자기장의 세기를 측정함으로써 해당 저압부하선로(L1, L2, L3)의 전류값을 구할 수 있다.
전력차단 스위치(120)는 주상변압기(10)로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 상에 설치되며 외부 제어에 의해 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3)를 스위칭 오프함에 따라 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3)를 통한 전류 흐름을 차단하도록 구성된다. 이때, 전력차단 스위치(120)는 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3)에 대한 스위칭 온오프를 함에 있어서 전자 제어기(130)에 구비된 스위칭 제어부(133)의 전자제어를 통해 동작하는 솔레노이드 스위치를 포함하여 구성될 수 있다.
전자 제어기(130)는 바람직하게는 본 발명에 따른 소손 방지 장치의 전반적인 동작을 제어하며 그 제어 중 하나로서 전력차단 스위치(120)의 스위칭 동작을 제어한다. 전자 제어기(130)는 전류 측정기(110)가 측정한 전류값에 기초하여 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 중 개별적으로 설정된 '공급전력 임계치'를 초과하는 저압부하선로를 식별한다.
여기서, '공급전력 임계치'는 해당 저압부하선로(L1, L2, L3)를 통해 각 수용가로 송출할 총 전력량을 감안하여 주상변압기(10) 내에 애초 설치된 바이패스 차단기의 미동작에 따라 주상변압기(10)에 소손을 발생시키지 않는 정도의 범위에서 관리자가 설정하는 전력량을 나타낸다.
이어서, 전자 제어기(130)는 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 중 어느 하나이상의 저압부하선로가 공급전력 임계치를 초과하는 것으로 식별함에 따라 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 전체의 전류 흐름을 차단한다.
이처럼, 주상변압기(10)와 무관하게 소손 방지 장치에 설치된 전력차단 스위치(120)를 스위칭 오프함으로써 그 주상변압기(10) 자체가 소손되는 것을 방지할 수 있다.
원격 관리서버(200)는 전자 제어기(130)에 구비된 로그 관리부(135)와 인터넷으로 연결되며 로그 관리부(135)가 제공하는 로그 데이터로부터 로그 관리부(135)가 위치하는 지역의 전력차단 스위치(120)가 스위칭 오프됨을 식별하고, 바람직하게는 그 식별한 결과를 해당 지역을 관할하는 관리자 단말(300)에 알리도록 구성된다.
이처럼, 원격 관리서버(200)가 인터넷을 통해 여러 지역의 주상변압기(10)에 대응하여 설치된 소손 방지 장치의 전자 제어기(130)를 모니터링함으로써, 특별한 이벤트(예: 전력차단 스위치의 스위칭 오프)가 발생한 전자 제어기(130)를 바로 알 수 있다.
또한, 원격 관리서버(200)는 자신이 인터넷을 통한 모니터링 결과 알게 된 이벤트를 해당 관리자 단말(300)에 알림으로써 전력차단 스위치(120)의 스위칭 오프에 따른 단전시 신속한 사후처리를 수행할 수 있다.
[도 4]는 본 발명에 따른 전자 제어기를 도시한 블록구성도이다. [도 4]를 참조하면, 전자 제어기(130)는 입력전류 식별부(131), 전력초과 검출부(132), 스위칭 제어부(133), 전력레벨 설정부(134), 로그 관리부(135)를 포함하여 구성된다.
입력전류 식별부(131)는 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3)에 개별적으로 설치된 복수 개의 전류 측정기(120)가 각 저압부하선로(L1, L2, L3)로부터 측정한 해당 전류값을 제공받는다.
전력초과 검출부(132)는 입력전류 식별부(131)로부터 제공받는 전류값으로부터 그 전류값을 제공한 저압부하선로(L1, L2, L3)를 식별하고, 그 식별한 저압부하선로(L1, L2, L3)의 전류값으로부터 계산한 전력값이 그 식별한 저압부하선로(L1, L2, L3)에 대응하여 설정된 '공급전력 임계치'를 초과함을 검출한다.
여기서, '공급전력 임계치'는 앞서 살펴본 바와 같이 관리자 조작에 따라 해당 저압부하선로(L1, L2, L3) 별로 설정된 가용 전력량을 나타낸다.
한편, 전력초과 검출부(132)는 입력전류 식별부(131)로부터 제공받는 저압부하선로(L1, L2, L3)의 전류값으로부터 해당 저압부하선로(L1, L2, L3)에 개별적으로 걸린 전압을 기초하여 전력값을 계산할 수 있다.
그리고, 전력초과 검출부(132)가 특정 저압부하선로(L1, L2, L3) 중 어느 하나이상에 대한 공급전력 임계치의 초과를 검출함과 동시에 그 초과로 검출된 결과를 스위칭 제어부(133)에 알린다.
이어서, 스위치 제어부(133)는 전력초과 검출부(132)가 공급전력 임계치의 초과를 검출함에 따라 전력차단 스위치(120)의 스위칭 오프 동작을 직접 제어하도록 구성된다.
전력레벨 설정부(134)는 주상변압기(10)로부터 저압부하선로(L1, L2, L3) 상에 개별적으로 공급되는 전력량을 앞서 살펴본 '공급전력 임계치'로서 관리자 조작에 따라 설정한다.
전력레벨 설정부(134)는 예컨대, 하나의 저압부하선로(L1, L2, L3)를 통해 각 수용가로 송출할 총 전력량을 감안하여 주상변압기 내에 애초 설치된 바이패스 차단기의 미동작에 따른 주상변압기의 소손이 발생되지 않는 범위에서 관리자 조작에 따라 '공급전력 임계치'를 설정한다.
이를 통해, 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 중 어느 하나이상이 '공급전력 임계치'를 초과하는 것으로 식별하면 복수 개의 저압부하선로(L1, L2, L3) 전체에 대해 전류 흐름을 차단함으로써 주상변압기(10)의 소손발생을 미연에 방지할 수 있다.
여기서, 전력레벨 설정부(134)에 대한 관리자 조작의 입력장치로서 소손 방지 장치에 다이얼부(미도시)를 구비할 수 있다. 또한, 전력레벨 설정부(134)에 대한 관리자 조작의 입력값을 육안으로 확인할 수 있도록 소손 방지 장치에는 액정(미도시)을 구비할 수도 있다.
로그 관리부(135)는 전류 측정기(110)가 측정하는 전류값, 전력차단 스위치(120)의 스위칭 온오프 동작, 전력레벨 설정부(134)가 설정하는 전력량을 수집하여 로그 데이터를 생성한다.
한편, 로그 관리부(135)가 생성하는 로그 데이터를 저장하는 로그 메모리부(미도시)를 더 구비할 수 있다.
그리고, 로그 메모리부에 저장된 로그 데이터는 인터넷을 통해 원격 관리서버(200)에 전송되도록 구성된다. 이때, 로그 메모리부에 저장된 로그 데이터는 소손 방지 장치를 관할하는 관리자가 직접 현장에서 다운로드할 수 있도록 구성될 수도 있다.
10 : 주상변압기
110 : 전류 측정기
120 : 전력차단 스위치
130 : 전자 제어기
131 : 입력전류 식별부
132 : 전력초과 검출부
133 : 스위칭 제어부
134 : 전력레벨 설정부
135 : 로그 관리부
200 : 원격 관리서버
300 : 관리자 단말
L1, L2, L3 : 저압부하선로

Claims (6)

  1. 주상변압기로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로에 개별적으로 장착되어 해당 저압부하선로를 흐르는 전류값을 측정하는 복수 개의 전류 측정기(110);
    주상변압기로부터 분기되는 복수 개의 저압부하선로 상에 개별적으로 장착되며 외부 제어에 의해 상기 복수 개의 저압부하선로를 스위칭 오프함에 따라 상기 복수 개의 저압부하선로를 통한 전류의 흐름을 차단하는 전력차단 스위치(120);
    상기 전력차단 스위치의 스위칭 동작을 제어하며 상기 전류 측정기가 측정한 전류값에 기초하여 상기 복수 개의 저압부하선로 중 어느 하나이상이 자신의 개별적으로 설정된 공급전력 임계치를 초과함을 식별함에 따라 상기 전력차단 스위치를 스위칭 오프하여 상기 복수 개의 저압부하선로를 통한 전류의 흐름을 차단시키는 전자 제어기(130);
    를 포함하여 구성되며,
    상기 전자 제어기(130)는,
    상기 복수 개의 전류 측정기가 상기 복수 개의 저압부하선로 중 자신에 대응하는 저압부하선로부터 측정한 전류값을 제공받는 입력전류 식별부(131);
    상기 입력전류 식별부로부터 제공받는 전류값으로부터 그 전류값을 제공한 저압부하선로를 식별하고, 상기 식별한 저압부하선로에 개별적으로 걸린 전압에 기초하여 전력값을 계산하고, 상기 계산한 전력값이 상기 식별한 저압부하선로에 대응하는 상기 공급전력 임계치를 초과함을 검출하는 전력초과 검출부(132);
    상기 전력초과 검출부가 상기 공급전력 임계치의 초과를 검출함에 따라 상기 전력차단 스위치의 스위칭 오프 동작을 직접 제어하는 스위칭 제어부(133);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자 제어기(130)는,
    상기 주상변압기로부터 상기 저압부하선로 상에 개별적으로 공급되는 전력량을 사용자 조작에 따라 설정하는 전력레벨 설정부(134);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전자 제어기(130)는,
    상기 전류 측정기가 측정하는 전류값, 상기 전력차단 스위치의 스위칭 온오프 동작, 상기 전력레벨 설정부가 설정하는 전력량을 수집하여 로그 데이터를 생성하는 로그 관리부(135);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 로그 관리부와 인터넷으로 연결되며 상기 로그 관리부가 제공하는 상기 로그 데이터로부터 상기 로그 관리부가 위치하는 지역의 전력차단 스위치가 스위칭 오프됨을 식별하고 그 식별한 결과를 해당 지역을 담당하는 관리자 단말에 알리는 원격 관리서버(200);
    를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전력차단 스위치(120)는 자신이 담당하는 저압부하선로에 대한 스위칭 온오프를 상기 스위칭 제어부의 전자제어를 통해 동작하도록 솔레노이드 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송출 전력의 전자제어 차단을 통한 주상변압기의 소손 방지 장치.
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