KR102087607B1 - 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 계통간에 동기 상태를 확인할 수 있는 구성을 통해 동기 상태가 확인되면 순간적으로 모든 계통을 통해 전원이 공급되면서 상수도 설비가 정상적으로 가동이 유지되는 상태에서, 어느 하나의 계통을 차단함으로써 차단되지 않은 다른 계통을 통해 상수도 설비에 대한 전원공급이 정상적으로 이루어짐으로써 정전 없이 상수도 설비의 가동이 가능하도록 한 것이다. 본 발명은 상용전력과 비상용 전력의 동기화 조건 판단 및 운전조건에 따른 무정전 절체 릴레이 모듈의 개폐명령을 수행하는 무정전 자동 절체운전 제어장치; 및 무정전 자동 절체운전 제어장치의 제어에 의해 계통 전원을 접속 또는 차단하는 무정전 절체 릴레이 모듈을 포함하여 이루어지며, 무정전 자동절체운전 제어장치는 어느 하나의 계통의 이상 또는 점검이 필요할 경우 다른 하나의 계통에 구동신호를 출력하여 상수도 설비 가동전압이 인가되면, 계통들에 인가된 전압에 관한 동기화 조건을 충족하는지 확인하고, 충족할 경우, 무정전 절체 릴레이의 다른 계통 접점을 투입하여 계통들을 통해 상수도 설비 가동전력을 일정시간 동안 병렬로 공급하다가, 어느 하나의 계통 접점을 개방시켜 하나의 계통 전력만으로 전력을 공급한다.

Description

상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치{UNINTERRUPTIBLE SYSTEM SWITCHOVER OPERATING DEVICE OF WATER SUPPLY EQUIPMENT}

본 발명은 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치에 관한 것이다.

본 발명은 특히, 계통들간에 동기 상태가 되어 순간적으로 폐회로가 형성되면, 폐회로를 통해 전원이 공급되면서 상수도 설비가 정상적으로 가동이 유지되는 상태에서, 어느 하나의 계통을 차단함으로써 차단되지 않은 다른 계통을 통해 상수도 설비에 대한 전원공급이 정상적으로 이루어짐으로써 정전 없이 상수도 설비의 가동이 가능하도록 한 것이다.

상수도설비란 공중위생 향상과 생활환경의 개선 및 소화(消火)의 목적을 위하여 계통적으로 물을 공급하는 설비로써, 일반적으로는 수도라고 하며, 하수도나 공업용수도와 구별할 때 상수도라고 칭한다.

수도법에 의하면, 수도란 도관(導管) 및 기타 공작물로서 물을 정수하여 공급하는 시설을 말한다.

수도의 종류에는 5,000명 이상 급수할 수 있는 상수도, 100명 이상 5,000명 이하에 급수하는 간이수도, 기숙사 등 100명 이하에 급수하는 자가용 수도인 전 용수도 등이 있다.

상수도가 가지는 사회 경제적 의의는 도시생활 및 공업생산에 필요한 자원과 동시에 국민보건 향상에 공헌한다는 데 있다. 상수도가 완비되면 양질의 물을 공급할 수 있어 이질·콜레라·장티푸스 등 이른바 소화기 계통의 전염병이 감소되며, 풍토병·눈병 및 유아사망률도 저하된다.

그러나 이와 같이 중요한 상수도 설비에서 문제가 발생하여 수돗물 공급이 중단되는 단수사태가 발생하면, 우리사회는 큰 혼란에 빠지게 된다. 단수사태는 여러 가지 원인이 있겠지만, 전기적인 문제로 발생하는 경우가 많다.

현재 상수도 설비의 전기적 운전시스템은 갑자기 발생할 수 있는 고장에 대비하여 주라인과 예비라인으로 구성하여 교번 운전할 수 있도록 계통 이중화로 운용되고 있다.

그런데 교번 운전을 위한 계통 절체 작업이 정전상태에서 이루어져야 하므로 상당시간 동안 부하가동 중단이 불가피하여 단수사태가 발생되는 문제가 있다.

일반적으로, 상수도 설비의 절체 장치는 예를 들어 상용전원 및 비상전원 등과 같은 복수의 다른 전원을 병행하여 사용하기 위한 장치이다.

이러한 절체기는 예를 들어 한전에서 공급되는 전력이 중단되거나, 부하의 전력 수요량에 미치지 못할 경우 발전기와 같은 자체 비상 전력공급수단을 연결하여 병행 사용 가능하도록 할 수 있다.

종래 절체기를 동작시키는 방법은 수동식과 자동식이 있으며, 수동식은 정전이 감지되면, 릴레이 또는 기계식 절체기를 수동을 작동시켜 비상전원 또는 예비전원으로 전환하는 방법이며, 자동식은 상용 전원의 정전을 자동으로 감지하여 비상전원 또는 예비전원으로 전환시키거나, 비상전원 또는 예비전원과 병행하여 가동하도록 한다.

그러나 종래 절체기의 경우, 예를 들어 예비전원에서 공급하는 교류 전력을 한전에서 공급하는 상용전원의 교류 전력 상태와 동기화시키지 않은 상태에서 부하에 공급함에 따라 과전류 또는 전압변동에 따라 연계된 각종 계전기의 오동작을 유발하는 사고가 빈번하게 발생하는 문제점이 있었다.

기존 상수도설비의 계통 절체 시스템의 구성을 예로 들면 도 1에 도시한 바와 같다.

기존 상수도 설비의 계통 절체 시스템은 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원을 ALTS(AUTO LOAD TRANSFER S/W)(정전시 큰 피해를 입는 상수도 설비에서 한전 전원을 이중으로 수용하여 주전원 정전이나 전압강하가 발생시 소정시간 이내에 예비전원으로 절체하는 시스템)(110)를 통해 주 계통으로 공급하는 A-라인과, 한국전력공사(10)로부터 공급되는 전원을 예비 계통으로 공급하는 B-라인으로 구성된다.

A-라인은 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 ALTS(110)를 통해 LBS(120), VCB(130), VCB(140), TR(150)로 순차적으로 공급되면서 최종적으로 부하에 공급되도록 구성되며, B-라인은 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 LBS(220), VCB(230), VCB(240), TR(250)로 순차적으로 공급되도록 하는 B-라인으로 구성된다.

상기 A-라인에서 VCB(130)의 출력단과 VCB(140)의 출력단에는 각각 CT(160)(170)가 구성된다. 또한, 상기 CT(160)(170)는 각각 DPR(180)(190)과 연결된다.

또한, B-라인에 구성된 VCB(230)의 출력단과 VCB(240)의 출력단에는 각각 CT(260)(270)가 구성된다. 또한, 상기 CT(260)(270)는 각각 DPR(280)(290)과 연결된다.

또한, A-라인 또는 B-라인을 통한 전원공급이 차단되도록 인터록킹하는 TIE VCB(300)가 구성된다. TIE VCB(300)는 정해진 조건에 따라 계통 1 또는 계통 2를 인터록킹한다.

상기와 같은 구성에서 LBS(Load Breaker Switch)는 부하개폐기로써, 직접적으로 부하상태의 선로를 개폐하며, 단독으로 설치되어 사용되지 않고 보통 전력용 퓨즈와 결합되어 사용된다. 또한, 단순 스위치 역할로 무부하 상태에서 개폐가 가능하다.

VCB(VACUUM CIRCUIT BREAKER)는 진공차단기이다.

CT(CURRENT TRANSFPRMER)는 계기용변류기이다.

DPR(DIGITAL PROTECTION RELAY)은 디지털 보호계전기로써, 계통을 보호하기 위한 계전기이다.

TR은 상수도설비에서 사용하기 용이한 전압으로 바꾸는 변압기이다.

상기와 같이 구성된 상수도설비의 계통은 LBS(120), VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150)로 이어지는 계통 1과, LBS(220), VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250)로 이어지는 계통 2로 구성된다.

이와 같이 구성된 기존 상수도 설비의 계통 절체 운전은, 예를 들어 시스템 점검 또는 주계통의 이상 발생시 수행되며, 도 1에서는 계통 1에서 계통 2로 절체하는 것으로 구현될 수 있다.

시스템 점검을 예로 들면, 도 2에 도시한 바와 같이 계통 1의 부하 하단부터 점검 후 순차적으로 스위치를 차단한 상태에서(S10) 계통 2의 기기동작상태를 점검하고(S20), 계통 1의 VCB(140)와 TIE VCB(300) 그리고 계통 2의 VCB(240)와 TIE VCB(300)를 모두 차단한다(S30). 따라서 계통 1 및 계통 2로의 전원공급이 모두 차단된다.

이후, 계통 2의 VCB(240)와 TIE VCB(300)를 투입하고(S40) 계통 2를 통한 절체운전을 시작한다(S50). 즉 계통 1의 전원공급이 차단되도록 하고, 계통 2를 통한 전원공급만 가능하도록 하여 상수도 설비의 가동이 이루어지도록 하는 것이다.

한편, 계통 2에서 계통 1로 절체할 경우에는 상기 순서의 역순으로 진행하면 된다.

그러나 상기와 같은 종래 계통 절체 운전은 계통 절체 작업이 1시간 이상 소요되며, 스텝 S30에서와 같이 계통 1 및 계통 2가 모두 차단된 상태에서 계통 절체가 수행되므로 정전시간 동안에는 상수도 설비 가동이 불가능하여 단수로 이어지는 커다란 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 계통 절체 운전에 관련된 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 계통을 통해 공급되는 전원을 무정전 절체스위치를 이용하여 무정전 절체할 수 있는 전원공급 시스템을 구축하여 상수도 설비에 순간정전 없이 안정적인 전원을 상시 공급할 수 있도록 한, 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 계통 절체 작업중에도 부하에 전원을 공급하여 상수도 설비의 가동이 지속될 수 있도록 한 것으로써, 동기 감지수단을 통해 계통간 동기 상태를 상시 감시하며, 동기가 확인된 상태에서 정전없이 계통 절체가 이루어질 수 있도록 운전 알고리즘을 구축한, 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치를 제공하는데 있다.

이러한 본 발명은 계통간 동기 상태에서는 전원을 동시에 투입하여도 전기적 충돌이 발생하지 않는다는 점을 고려하여 동기 감지수단을 통해 계통간의 동기상태를 확인하고, 자동 또는 수동 운전 신호에 따라 짧은시간 동안 동시에 전원을 투입한 후, 기존 계통을 차단하여 상수도 설비 가동의 중단없이 절체가 가능하도록 한, 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치를 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 ‘통상의 기술자’)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치는,

상용전력과 비상용 전원의 동기화 조건 판단 및 운전조건에 따른 무정전 절체스위치의 개폐명령을 수행하는 무정전 자동 절체운전 제어장치;

상기 무정전 자동 절체운전 제어장치의 제어에 의해 계통 전원을 접속 또는 차단하는 무정전 절체스위치를 포함하여 이루어지며,

상기 무정전 자동 절체운전 제어장치는

어느 하나의 계통의 이상 또는 점검이 필요할 경우 다른 하나의 계통에 구동신호를 출력하여 상수도 설비 가동전원이 인가되면, 계통들에 인가된 전원에 관한 동기화 조건을 충족하는지 확인하고, 그 확인결과 충족하면 무정전 절체스위치의 다른 계통 접점을 투입하여 계통들을 통해 상수도 설비 가동전원을 일정시간 동안 병렬로 공급하다가, 어느 하나의 계통 접점을 개방시켜 하나의 계통만으로 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 무정전 자동 절체운전 제어장치는

동기 릴레이 모듈에 대하여 제어 전원을 공급하는 제어전원공급모듈;

설정된 대기시간 동안 계통들의 전원을 검출하여 전압의 동기 여부에 따라 차단기의 동작을 제어하는 절체처리장치;

상기 계통 전원의 결상을 확인하기 위한 교류 선간전압을 상기 차단기 동작 제어수단에 입력하는 전원인가검출모듈;

운전/정지 입력부의 신호를 상기 차단기 동작 제어수단에 입력하는 입력단자대;

상기 계통 전원의 동기 전압을 분석하기 위한 검출 신호를 입력하는 전압증폭모듈:

상기 계통 전원의 동기 여부 및 차단기의 동작 신호를 출력단자대에 전달하는 계전기 역할을 동기 릴레이 모듈;

상기 계통 전원의 동기 전압을 측정하기 위한 전원단자부;

계통 전원의 동기 전압 한계치를 설정하는 동기설정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상수도 설비의 자동 절체 운전라인은

LBS(120), VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150)로 이어지는 계통 1과, LBS(220), VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250)로 이어지는 계통 2로 이루어지는 계통 운전라인으로 구성되며,

상기 TIE VCB(300)에는 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 구동되는 동기 릴레이 모듈(400)이 연결 구성되어 계통 1 및 계통 2의 동기여부에 따라 VCB(140) 또는 VCB(240)를 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 동기 릴레이 모듈은 LBS(120)(220) 후단에 연결된 PT로부터 구동전원을 공급받도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 동기 릴레이 모듈은 DPR(190)(290)에 연결되어 신호를 전송할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치에 따르면, 계통 전원을 무정전 절체스위치를 이용하여 무정전 절체를 할 수 있는 전원공급 시스템을 구축하여 상수도 설비에 순간정전 없이 안정적인 전원을 상시 공급함으로써 단수와 같은 비상사태를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

또한, 무정전 운전으로 상수도 공급의 안정화를 이루고, 상수도 설비의 관리 및 운용이 용이하며, 작업시간 단축으로 인건비 절감이 가능함은 물론, 시스템의 첨단화 구현으로 정밀성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 효과는 상술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.

도 1은 종래 계통 절체 운전장치 구성도.
도 2는 종래 계통 절체 운전 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치를 이용한 상수도 설비 동기 제어 운영 시스템 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치를 이용한 상수도 설비 동기 제어 운영 시스템을 나타낸 블럭 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전장치 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전 흐름도로써, 자동 운전에 따른 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전 흐름도로써, 수동 운전에 따른 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체 전의 전원 공급 구성도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체시 전원공급 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체 후의 전원공급 구성도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

[발명의 바람직한 형태]

이하, 본 발명의 바람직한 형태에 관하여 설명한다.

본 발명은 상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치를 개시한다.

본 발명은 계통들간 동기 상태에서는 전원을 동시에 투입하여도 전기적 충돌이 발생하지 않는다는 점을 고려하여 동기 감지수단을 통해 계통 1 및 2간의 동기상태를 확인하고, 자동 또는 수동 운전 신호에 따라 자동 절체운전 제어수단에 의해 짧은 시간 동안 동시에 전원이 투입되도록 한 후, 기존 운전중이던 계통 전원을 차단하여 상수도 설비 가동의 중단없이 다른 계통으로의 절체가 가능하도록 구성된다.

본 발명의 무정전 계통 절체 운전은 자동 운전과 외부에서 조작되는 수동 운전으로 구분되어 수행될 수 있다.

본 발명은 예를 들어, 어느 하나의 계통 점검이 필요할 경우 다른 계통으로전원을 인가시켜, 계통들에 인가된 전원의 크기, 주파수, 위상 등을 확인하여 규정된 동기화 조건, 예를 들어 전원의 크기 : 공칭전압의 10% 이내, 주파수 : 02Hz 이내, 위상 : 10도 이내를 충족하는지 확인하도록 구성할 수 있다.

본 발명은 동기 조건이 충족되면 무정전 절체스위치(릴레이)의 다른 계통측 접점을 투입하여 두 계통 전원을 일정시간 동안 병렬로 공급하다가, 어느 하나의 계통측 접점을 개방시켜 비상용 전원만 공급하도록 구성하여 무정전으로 상수도 설비에 순간정전없이 안정적인 상시전원을 공급하고, 계통 안정화 효과를 거둘 수 있도록 구성한다.

본 발명은 상수도 설비에 대한 전원을 공급하도록 계통 1, 계통 2, 동기 릴레이 모듈, 무정전 자동 절체운전 제어장치, 부하로 구성될 수 있다.

본 발명에서 계통 1 및 2는 한국전력공사 전원과 같은 상용 전원을 공급받아 부하에 전원을 공급할 수 있다. 즉 한국전력공사로부터 공급되는 전원을 ALTS(AUTO LOAD TRANSFER S/W)를 통해 상수도 설비에 공급하는 계통 1과, 한국전력공사로부터 공급되는 전원을 직접 상수도 설비에 공급하는 계통 2로 구성될 수 있다.

본 발명은 예를 들어, 계통 1의 점검이 필요할 경우 무정전 자동 절체운전 제어장치가 동작되어 일정시간 동안 계통 2를 통한 전원도 부하에 공급되도록 구성할 수 있다.

본 발명은 계통 1 및 2의 전원의 전압, 주파수 및 시작위상이 모두 일치할 경우, 동기 전압이 측정되며 동기 전압이 0에 가까우면 동기 운전이 적합한 것으로 판단하여 동기 운전을 수행하고, 어느 하나의 계통 전원을 차단하도록 구성할 수 있으며, 이때 동기 릴레이 모듈이 연결되어 계통 2의 전원이 부하에 공급되고, 계통 1의 전원이 차단되도록 구성할 수 있다.

본 발명은 무정전 자동 절체운전 제어장치의 일례로써, 동기 릴레이 모듈에 대하여 제어 전원을 공급하는 수단, 설정된 대기시간 동안 계통 1 및 계통 2의 전원을 검출하여 전원의 동기 여부에 따라 차단기의 동작을 제어하는 수단, 상기 계통 전원의 결상을 확인하기 위한 교류(AC) 선간전압을 상기 차단기 동작 제어수단에 입력하는 수단, 운전/정지 입력부의 신호를 상기 차단기 동작 제어수단에 입력하는 수단, 상기 계통 전원의 동기 전압을 분석하기 위한 검출 신호를 입력하는 수단, 상기 계통 전원의 동기 여부 및 차단기의 동작 신호를 출력단자대에 전달하는 계전기 역할을 하는 수단, 상기 계통 전원의 동기 전압을 측정하기 위한 연결단자수단을 구성할 수 있다.

본 발명은 계통 전원의 동기 전압 한계치를 설정하는 수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 동기 절체기는 설정된 대기시간 동안 계통 전원을 검출하여, 전압의 동기 여부에 따라 차단기의 절체동작을 제어하는 절체처리장치를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 수배전반의 동기 절체기는 계통 전원의 결상을 확인하기 위한 교류 선간전압을 입력하는 전원인가검출모듈을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 동기 절체기는 계통 전원의 동기 전압을 분석하기 위한 검출신호를 입력하는 전압증폭모듈을 포함할 수 있다.

[발명의 바람직한 실시예]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치를 이용한 상수도 설비 동기 제어 운영 시스템 구성도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치를 이용한 상수도 설비 동기 제어 운영 시스템을 나타낸 블럭 구성도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전장치 구성도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전 흐름도로써, 자동 운전에 따른 흐름도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 계통 절체 운전 흐름도로써, 수동 운전에 따른 흐름도이다.

본 발명은 상용전력과 비상용 전력의 동기화 조건 판단 및 운전조건에 따른 무정전 절체스위치의 개폐명령을 수행하는 무정전 자동 절체운전 제어장치; 및

상기 무정전 자동 절체운전 제어장치의 제어에 의해 계통 전원을 접속 또는 차단하는 무정전 절체 릴레이 모듈을 포함하여 이루어지며,

상기 무정전 자동 절체운전 제어장치는

어느 하나의 계통의 이상 또는 점검이 필요할 경우 다른 하나의 계통에 구동신호를 출력하여 상수도 설비 가동전원이 인가되면, 계통들에 인가된 전원에 관한 동기화 조건을 충족하는지 확인하고, 충족할 경우, 무정전 절체 릴레이 모듈의 다른 계통 접점을 투입하여 계통들을 통해 상수도 설비 가동전원을 일정시간 동안 병렬로 공급하다가, 어느 하나의 계통 접점을 개방시켜 하나의 계통만으로 전원을 공급한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)를 이용한 상수도 설비 동기 제어 운영 시스템은, 계통 1, 계통 2, 동기 릴레이 모듈(무정전 절체 릴레이 모듈)(400), 무정전 자동 절체운전 제어장치(500), 부하(600)로 구성될 수 있다.

상기 계통 1 및 2는 한국전력공사 전원과 같은 상용 전원을 공급받아 부하(600)에 공급하도록 구성된다.

이러한 상태에서, 예를 들어, 계통 1의 점검이 필요할 경우 상기 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 계통 2를 통한 전원이 부하(600)에 공급된다.

즉 동기 릴레이 모듈(400)이 구동되어 상기 계통 2의 전원이 부하(600)에 공급되고, 계통 1의 전원이 차단된다. 계통 1 및 2의 전원의 전압, 주파수 및 시작위상이 모두 일치할 경우, 동기 전압이 측정되며 동기 전압이 0에 가까우면 동기 운전이 적합한 것으로 판단하여 동기 운전을 수행하고, 어느 하나의 계통 전원을 차단하는 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 일례를 나타낸 상세 구성도로써, 제어전원공급모듈(510), 절체처리장치(520), 전원인가검출모듈(530), 입력단자대(540), 전압증폭모듈(550), 릴레이모듈(400), 전원단자부(570)로 구성될 수 있다.

제어전원공급모듈(510)은 본 발명에 따른 상수도 설비에 대한 전원공급 계통에 구성된 동기 릴레이 모듈(400)에 대하여 제어 전원을 공급하는 역할을 한다.

절체처리장치(520)는 설정된 대기시간 동안 계통 1 및 계통 2의 전원을 검출하여 전원의 동기 여부에 따라 릴레이 모듈(400)의 동작을 제어하는 역할을 한다.

입력단자대(540)는 상기 절체처리장치(520)와 연결되어 자동 또는 수동 운전/정지 입력부의 신호를 절체처리장치(520)에 전달하는 역할을 한다.

상기 운전/정지 입력부의 신호는 계통 1 및 계통 2의 전원의 동기 여부에 따라 외부에서 제어할 수 있다. 즉 예를 들어, 표시부를 구성하여 표시부에 "동기"로 표시되면 수동으로 조작 가능하도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)는 동기설정부를 더 포함할 수 있으며, 상기 동기설정부는 계통 전원의 동기 전압 한계치를 설정하는 역할을 할 수 있다.

상기 동기설정부에서 설정된 동기 전압 한계치는 상기 입력단자대(540)를 통해 절체처리장치(520)에 전달된다.

상기 전원인가검출모듈(530)은 상기 절체처리장치(200)와 연결되어 상기 계통 전원을 확인하기 위한 교류 선간전압을 절체처리장치(520)에 입력하는 역할을 한다.

상기 전압증폭모듈(550)은 상기 절체처리장치(520)와 연결되어 상기 계통 전원의 동기 전압을 분석하기 위한 검출 신호를 입력하는 역할을 한다.

또한, 상기 절체처리장치(520)는 상기 전압증폭모듈(550)로부터 입력받은 아날로그 동기 전압 신호를 디지털 신호로 변환하여 동기를 판단할 수 있다.

상기 릴레이모듈(400)은 상기 절체처리장치(520)와 연결되어 상기 계통 전원의 동기 여부 및 차단기의 동작 신호를 출력단자대에 전달하는 계전기 역할을 한다.

상기 출력단자대의 출력접점은 예를 들어, 차단기 온/오프에 관한 신호를 출력하는 소정개수의 출력접접과, 동기 실패 및 동기운전 동작을 표시하는 소정개수의 출력접점으로 구성될 수 있다.

상기 전원단자부(570)는 상기 계통 전원의 동기 전압을 측정하기 위한 연결단자이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)는 구성요소들의 동작을 제어하는 프로그램이 저장된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 절체 운전장치는 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 ALTS(110)를 통해 LBS(120), VCB(130), VCB(140), TR(150)로 순차적으로 공급되도록 구성되는 A-라인과, 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 LBS(220), VCB(230), VCB(240), TR(250)로 순차적으로 공급되도록 하는 B-라인으로 구성된다.

상기 A-라인에서 VCB(130)의 출력단과 VCB(140)의 출력단에는 각각 CT(160)(170)가 구성된다. 또한, 상기 CT(160)(170)는 각각 DPR(180)(190)가 연결된다.

또한, B-라인에서 VCB(230)의 출력단과 VCB(240)의 출력단에는 각각 CT(260)(270)가 구성된다. 또한, 상기 CT(260)(270)는 각각 DPR(280)(290)가 연결된다.

A-라인 또는 B-라인을 통한 전원이 차단되도록 하는 TIE VCB(300)가 구성되며, TIE VCB(300)는 VCB(140) 또는 VCB(240)를 인터록킹하여 어느 하나의 계통 전원을 차단하는 역할을 한다.

상기 TIE VCB(300)에는 동기 릴레이 모듈(400)이 연결 구성되고, 동기 릴레이 모듈(400)은 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 구동되도록 구성된다.

또한, 상기 동기 릴레이 모듈(400)은 LBS(120) 후단에 연결된 PT(potential transformer)에 연결되어 구동전원을 공급받도록 구성된다. 상기 PT는 도 4에 도시한 제어전원공급모듈(510)일 수 있다.

또한, 상기 동기 릴레이 모듈(400)은 DPR(190)(290)에 연결되어 신호를 전송할 수 있도록 구성된다.

상기와 같이 구성된 상수도설비의 계통 운전라인은 LBS(120), VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150)로 이어지는 계통 1과, LBS(220), VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250)로 이어지는 계통 2로 이루어진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 무정전 계통 절체 운전장치는, 계통간 동기 상태에서는 전원을 동시에 투입하여도 전기적 충돌이 발생하지 않는다는 점을 고려하여 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)에 의해 계통 1 및 2간의 동기상태를 확인하고, 동기 상태가 확인되면 계통 1 및 계통 2 모두에게 자동 또는 수동 운전 신호에 따라 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)에 의해 짧은 시간 동안 동시에 전원이 투입된 후, 기존 운전중이던 계통 1 또는 2를 차단하여 상수도 설비 가동의 중단없이 절체가 가능하도록 한다.

본 발명의 무정전 계통 절체 운전은 자동 운전과 수동 운전으로 구분되어 이루어질 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 자동 운전시에는 자동 운전주기를 설정하고(S10), 자동 운전을 개시하면(S20), 계통 1 및 2간의 동기상태가 확인될 경우 계통 1에 구성되는 VCB(140) 및 TIE VCB(300)와 계통 2에 구성되는 VCB(240) 및 TIE VCB(300)를 순간적으로 동시에 투입하여 상수도 설비에 대한 전원공급이 정상적으로 유지되도록 한다(S30).

이후, 기존 계통 운전라인, 즉 계통 1의 TIE VCB(300)의 인터록킹에 따라 계통 1의 VCB(140) 또는 계통 2의 VCB(240)를 차단하고(S40) 계통 1 또는 계통 2로의 절체 운전이 수행된다(S50).

도 7에 도시한 바와 같이, 수동 운전시에는 계통 1 및 2의 동기 상태가 확인된 후 수동 조작을 행하고(S10), 상기 자동 운전과 동일하게 계통 1 또는 계통 2로의 절체 운전이 수행된다(S20). 즉 계통 1 및 2간의 동기상태가 확인될 경우 계통 1에 구성되는 VCB(140) 및 TIE VCB(300)와 계통 2에 구성되는 VCB(240) 및 TIE VCB(300)를 순간적으로 동시에 투입하여 상수도 설비에 대한 전원공급이 정상적으로 유지되도록 하고, 기존 계통 운전라인, 즉 계통 1의 TIE VCB(300)의 인터록킹에 따라 계통 1의 VCB(140) 또는 계통 2의 VCB(240)를 차단하고 계통 1 또는 계통 2로의 절체 운전이 수행된다.

다음에, 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 개념에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체 전의 전원 공급 구성도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체시 전원공급 구성도이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무정전 계통 절체 운전장치 구성도로써, 계통 절체 후의 전원공급 구성도이다.

무정전 자동 절체운전의 개념을 설명하면 다음과 같다.

부하에 대한 전원 공급을 위한 운전을 수행하게 된다. 이때, 릴레이 모듈은 정상적인 전원공급을 수행하는 예를 들어 계통 1로부터 전원이 부하로 공급되도록 계통 1쪽으로 온 상태에 위치하고, 계통 1의 이상 여부를 실시간으로 체크하게 된다.

계통 1에 이상이 발견되면, 소정시간 이내에 릴레이를 오프시킴과 동시에, 계통 2를 가동시킨다. 이후, 계통 2를 통한 운전을 수행하게 된다.

이때, 전압과 주파수, 위상각이 모두 동기화된 후에 계통 2쪽으로 부하를 절체한다.

이후, 계통 1측의 복전 여부를 계속 체크하게 된다.

복전을 감지하는 경우에는 계통 2의 전압, 주파수, 위상을 맞추는 동작을 수행한다. 즉, 시스템 내부의 전압, 주파수, 위상을 계통 1의 전압, 주파수, 위상과 동일하게 맞추는 작업을 수행한다.

이와 같이, 계통의 복전 확인시에 본 발명에 따른 시스템은 내부의 전압, 주파수, 위상을 계통과 일치시킨 후에 통전 과정을 수행함으로써, 이의 불일치에 따른 충격 및 기기 파손을 방지하는 효과가 있다.

이후에 릴레이를 온 상태로 전환하고, 상기와 같은 정상 상태의 동작을 수행하게 된다.

이후, 계통 1로의 절체가 이루어지고, 계통 2는 오프 상태로 전환한다.

이후, 완전한 정상상태의 동작이 진행된다.

도 8에 도시한 바와 같이 계통 절체 전에는 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150), VCB(140-1)를 거쳐 부하(600)로 공급되도록 구성되는 계통 1과, 한국전력공사(100)로부터 공급되는 전원이 VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250), VCB(240-1)를 거쳐 부하(600)로 공급되도록 하는 계통 2로 구성될 수 있다.

상기 계통 1에서 VCB(130)의 출력단과 VCB(140)의 출력단에는 각각 CT(160)(170)가 구성된다. 또한, 이들 CT(160)(170)는 각각 DPR(180)(190)가 연결된다.

또한, 계통 2에서 VCB(230)의 출력단과 VCB(240)의 출력단에는 각각 CT(260)(270)가 구성된다. 또한, 이들 CT(260)(270)는 각각 DPR(280)(290)가 연결된다.

상기 TIE VCB(300)에는 동기 릴레이 모듈(400)이 연결 구성되며, 동기 릴레이 모듈(400)은 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 구동되도록 구성된다.

도 8에 도시한 바와 같은 계통 절체 전 운전은 TIE VCB(300)와 VCB(240)를 차단하여 계통 1, 즉 VCB(130), VCB(140), TR(150), VCB(140-1)을 통한 부하(600)로의 전원공급만 이루어지도록 한다. 이에 따라 계통 2에 대한 동기 릴레이 모듈(400)의 구동도 이루어지지 않는다.

도 9에 도시한 바와 같이 계통 절체시에는 계통 1 및 2의 동기가 확인되면 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 계통 1 및 계통 2간에 폐회로가 형성되어 계통 1 및 2 모두로부터 전원이 공급되면서 부하(600)로의 전원공급이 소정시간동안 정상적으로 이루어진다.

즉 전원이 VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150), VCB(140-1)를 거쳐 부하(600)로 공급되도록 구성되는 계통 1과, VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250), VCB(240-1)를 거쳐 부하(600)로 공급되도록 하는 계통 2간에 동기가 확인되면, 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 동기 릴레이 모듈(400)이 구동함에 따라 계통 1 및 계통 2간에 폐회로가 형성되는 것이다.

따라서 상수도 설비의 가동이 정전없이 정상적으로 유지된다.

이후, 계통 1을 차단하여도 계통 2에 의한 상수도 설비의 정상적인 가동이 유지되도록 한다.

도 10에 도시한 바와 같이 계통 절체 후에는 계통 1의 VCB(140)를 차단하여 계통 1로의 전원공급이 이루어지지 않도록 하고, VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250), VCB(240-1)를 거쳐 부하로 공급되도록 하는 계통 2를 통한 부하(600)로의 전원공급이 이루어져 상수도 설비의 정상적이 가동이 가능하도록 한다.

한편, 본 발명은 다른 실시예로써, 예를 들어 부하의 전단에 전압감지부를 구성하여 부하로 공급되는 전압을 감지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 감지결과를 관리자에게 인지시키는 디스플레이를 구성할 수 있다. 이러한 구성은 무정전 절체운전이 정상적으로 공급되는 전압값에 의해 수행되는지를 판단하는데 도움이 된다.

상기 전압감지부에서 감지된 전압값은 무정전 자동절체운전 제어장치(500)에 입력되어 정상값(기준값) 여부가 판단되며, 그 판단결과에 따라 정상값 이하 또는 이상이면 장치 동작이 불안정하여 상수도 설비의 정상적인 가동이 불가능할 수 있으므로 이를 디스플레이를 통해 관리자에게 인지시켜 즉각적인 조치가 가능하도록 한다.

또한, 본 발명은 다른 실시예로써, 온도센서와 연기센서를 구성할 수 있다. 온도센서는 무정전 자동절체 운전장치의 내부 온도를 감지하며, 연기센서는 장치 내부의 연기를 감지하는 센서이다. 이들 센서들에 의한 감지값은 무정전 자동절체운전 제어장치(500)에 입력되어 정상값(기준값) 여부가 판단되며, 그 판단결과에 따라 정상값 이상이면 장치 내부의 온도 상승으로 인한 장치의 정상적인 동작에 악영향을 미칠 수 있으므로 이를 디스플레이를 통해 관리자에게 인지시켜 즉각적인 조치가 가능하도록 한다.

또한, 상기 연기센서는 연기를 감지하는 것이므로 그 정상값을 온도센서보다 높게 설정하는 것이 좋다. 따라서 온도센서가 정상값을 초과하는 값을 감지하면, 연기센서도 당연히 정상값을 초과하는 값을 감지하여야 하나, 이렇지 못할 경우 연기센서의 고장으로 판단하여 교체 등의 조치가 가능하도록 한다.

상기 전압감지부, 온도센서, 연기센서에 의한 감지값이 처리되도록 무정전 자동절체운전 제어장치(500)에는 프로그램이 저장된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 물론이다.

따라서 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 그리고 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

상수도 설비의 무정전 계통 절체 운전장치를 구현하기 위한 장치의 실시예가 기술되었다. 위에 기술된 실시예는 본원발명에 기술되는 원리를 나타내는 많은 구체적 실시예중에서 일부 실시예를 예시하는 것이다. 따라서 본원발명의 실시예를 이용함에 따라 당업자들이 본원발명의 청구항에 의해 정의된 범위내에서 많은 다른 배열들을 쉽게 구현해낼 수 있을 것이다.

100 : 한국전력공사 40O : 동기 릴레이 모듈
500 : 무정전 자동 절체운전 제어장치 510 : 제어전원공급모듈
520 : 절체처리장치 530 : 전원인가검출모듈
540 : 입력단자대 550 : 전압증폭모듈
570 : 전원단자부

Claims (5)

1. 상용전력과 비상용 전력의 동기화 조건 판단 및 운전조건에 따른 무정전 절체 릴레이 모듈의 개폐명령을 수행하는 무정전 자동 절체운전 제어장치; 및
   상기 무정전 자동 절체운전 제어장치의 제어에 의해 계통 전원을 접속 또는 차단하는 무정전 절체 릴레이 모듈을 포함하여 이루어지며,
   상기 무정전 자동절체운전 제어장치는
   어느 하나의 계통의 점검이 필요할 경우 다른 하나의 계통에 구동신호를 출력하여 상수도 설비 가동전원이 인가되면, 계통들에 인가된 전원에 관한 동기화 조건을 충족하는지 확인하고, 그 확인결과 충족하면 무정전 절체 릴레이의 다른 계통 접점을 투입하여 계통들을 통해 상수도 설비 가동전원을 일정시간 동안 함께 병렬로공급하다가, 어느 하나의 계통 접점을 개방시켜 하나의 계통만으로 전원을 공급하는 상수도 설비의 무정전 계통 자동절체 운전장치에 있어서,
   상기 상수도 설비의 계통 자동 절체 운전라인은
   LBS(120), VCB(130), TIE VCB(300), VCB(140), TR(150)로 이어지는 계통 1과, LBS(220), VCB(230), TIE VCB(300), VCB(240), TR(250)로 이어지는 계통 2로 이루어지는 계통 운전 라인으로 구성되며, 상기 TIE VCB(300)에는 무정전 자동 절체운전 제어장치(500)의 제어에 의해 구동되는 동기 릴레이 모듈(400)이 연결 구성되어 계통 1 및 계통 2의 동기여부에 따라 VCB(140) 또는 VCB(240)를 인터록킹하도록 구성되어, 계통 1 및 2간의 동기상태가 확인될 경우 계통 1에 구성되는 VCB 및 TIE VCB와 계통 2에 구성되는 VCB 및 TIE VCB를 순간적으로 동시에 투입하여 상수도 설비에 대한 전원공급이 정상적으로 유지되도록 하고, TIE VCB의 인터록킹에 따라 계통 1의 VCB 또는 계통 2의 VCB를 차단하여 계통 1 또는 계통 2로의 절체 운전이 수행되도록 하며,
   상기 동기 릴레이 모듈은 LBS(120)(220) 후단에 연결된 PT로부터 구동전원을 공급받도록 구성되고, DPR(190)(290)에 연결되어 신호를 공유할 수 있도록 구성되며,
   상기 무정전 계통 자동절체 운전장치는
   무정전 절체운전이 정상적으로 공급되는 전압값에 의해 수행되는지를 판단하도록 부하로 공급되는 전압을 감지하는 전압감지부;
   장치의 내부 온도를 감지하는 온도센서;
   장치 내부의 연기를 감지하도록 상기 온도 기준치보다 높은 기준치로 설정되는 연기센서;
   상기 감지된 전압, 온도 및 연기를 관리자에게 인지시키는 디스플레이;가 구성되고,
   상기 온도센서의 감지값과 연기센서의 감지값을 비교하여, 그 비교결과에 따라 연기센서의 고장여부를 판단하되, 상기 온도센서의 감지값이 정상값을 초과함에도 불구하고 연기센서의 감지값이 정상값을 유지하는 경우 연기센서의 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 상수도 설비의 무정전 계통 자동절체 운전장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 무정전 자동 절체운전 제어장치는
   동기 릴레이 모듈에 대하여 제어 전원을 공급하는 제어전원공급모듈;
   설정된 대기시간 동안 계통들의 전원을 검출하여 전압의 동기 여부에 따라 차단기의 동작을 제어하는 절체처리장치;
   상기 계통 전원의 결상을 확인하기 위한 교류 선간전압을 상기 절체처리장치에 입력하는 전원인가검출모듈;
   운전/정지 입력부의 신호를 상기 차단기 동작 제어수단에 입력하는 입력단자대;
   상기 계통 전원의 동기 전압을 분석하기 위한 검출 신호를 입력하는 전압증폭모듈:
   상기 계통 전원의 동기 여부 및 차단기의 동작 신호를 출력단자대에 전달하는 계전기 역할을 릴레이 모듈;
   상기 계통 전원의 동기 전압을 측정하기 위한 전원단자부;
   계통 전원의 동기 전압 한계치를 설정하는 동기설정부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상수도 설비의 무정전 계통 자동절체 운전장치.
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