KR102103879B1 - 가변주파수 안전전압을 이용한 고장진단 기능을 갖는 가로등 제어장치 - Google Patents

가변주파수 안전전압을 이용한 고장진단 기능을 갖는 가로등 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가로등 제어를 위하여, 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치와 대한 발명이다.
일출시간이 되어 램프가 소등된 이후에, 분전함 제어장치 컨트롤부(80)에서는, 마그네틱스위치(20)을 오프하여 가로등 전력선의 사용전원을 차단한다.
그리고, 선로의 고장상태와 가로등의 상태를 감시하기 위하여, 분전함 제어장치 컨트롤부(80)에서는, 가변주파수 안전전압 모듈(70)에게 동작 명령을 전송하게 되고, 분전함과 가로등주 사이의 전원선에는 상용주파수 상용전원(통상 220V)이 아닌, 지정된 특정 주파수값을 갖는 30V 이하 안전전압이 공급되며(예를 들면 20KHz의 24V 의 전압), 가로등주 제어장치의 램프용 안정기(390)의 임피던스값이 상용전압 220V가 공급될 경우와는 다르고, 낮은 전압으로 인하여 램프는 점등되지 않으며, 램프 연결 및 감지부(391)에서 램프와의 연결을 차단하므로 램프는 안전하다.
본 발명에서는, 위와 같이 가로등이 소등되는 시간에도, 가변주파수의 안전전압을 선로에 인가함으로써, 선로를 상시 감시할 수 있으며, 선로에 누설전류나 단선고장이 발생시, 즉시 이러한 사실을 감지하고 조치를 취할 수 있다.
또한, 가변주파수의 안전전압 인가에 따라서, 램프용 안정기(390)의 임피던스값은 인가된 주파수와 비례한값(ω)과 안정기의 리액턴스값(L)의 곱에 안정기의 저항값(R)을 더한값에 비례한다. 즉, 안정기의 임피던스값은 특정한 상수 Z(R + ωL)가 된다.
이렇게 함으로써, 기존의 장치나 발명에서는 주간에 선로고장이 발생하여도 야간에 램프를 점등시키기 전까지는 선로의 고장에 대한 정보를 알수가 없었던 단점이 있었으나, 본 발명을 활용하면, 사전에 선로의 고장을 감지할 수 있고, 가변주파수 안전전압을 인가한 후에 안정기의 임피던스값을 분석하여, 안정기의 고장을 사전에 진단하여 파악할 수 있다.

Description

가변주파수 안전전압을 이용한 고장진단 기능을 갖는 가로등 제어장치 {Control Device of Street Lighting for function of fault detection Using in Safe Voltage }
1. 본 발명은 분전함 제어장치, 가로등주 제어장치의 2부분으로 구성되는 고장진단 기능을 갖는 가로등 제어장치이다.
2. 본 발명에서, 첫번째 장치인 분전함 제어장치에는,
인가되는 공급전원을 온오프하는 메인 전원차단기; 컨트롤부에서의 제어신호에 따라서 온오프 동작을 수행하는 마크네틱 스위치; 누전시에 자동으로 전원을 차단하는 누전차단기; 선로의 전류값을 컨트롤부로 전송하는 전류감지센서(CT); 선로의 누설전류값을 측정하는 누설전류 감지센서(ZCT); 주간에 가로등이 소등되어 있을때 선로를 감시하기 위하여 선로상에 다양한 주파수값의 30V 이하의 전압을 인가하는 가변주파수 안전전압 인가 모듈; 가로등주 제어장치와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 PLC 통신모듈; 외부의 서버 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 외부 통신모듈; 분전함 제어장치에서 각종장치의 동작의 제어명령과 연산을 수행하는 컨트롤부; 등으로 구성되어 있다.
두번째 장치인 가로등주 제어장치는,
등주 제어장치에서 전원부와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부; 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 교류/직류 변환장치; 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)을 활용하여, 정전 발생시에 마이컴의 동작 전원을 확보하기 위한 충전 모듈; 분압회로부의 전압 데이터를 마이컴으로 전달하기 위한 A/D변환부; 각각의 개별 가로등주 안정기의 양단 전압을 감지하기 위한 분압회로부; 등주제어명령이나 연산을 담당하는 연산제어용 마이컴; 개별 가로등주에서 사용하는 전류값을 감지하는 전류센서부; 전력선 통신을 담당하는 PLC통신모듈; 여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 ID부; 가로등주 제어장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부; 가변주파수와 가변전압에 따라서 안정기의 임피던스값 변화에 따른 램프용 안정기의 임피던스값을 측정하는, 임피던스 측정모듈; 가로등용 램프를 안정기와 연결하거나, 램프의 현재 동작상태를 감시하여, 램프의 점등 소등에 대한 동작 상태 데이터를, 연산 제어용 마이컴(360)에 전달하는 램프 연결 및 감지부; 로 구성되는 시스템이다.
기존 대부분의 가로등 제어시스템은, 중앙제어장치와 가로등 점멸 제어장치로 구성되는 방식이 대분이다.
첫째, 이러한 중앙제어장치는 중앙 제어장치내에 장착된 CDMA 모뎀을 이용하여 각 로컬에 설치된 분전함 점멸제어장치의 CDMA 모뎀과 데이터를 송수신하고, 이러한 데이터를 컴퓨터로 전송하는 역할을 수행하며,
둘째, 가로등 점멸 제어장치는 여러지역에 위치한 분전함 내에 설치되어 있고, 중앙제어장치로부터 가로등의 점등과 소등에 대한 명령을 전달받아 분함내의 점멸기를 온,오프 제어하고, 분전함내 점멸기의 동작상태와 각 분전함의 전압값, 전류값, 누설전류값등을 중앙 제어장치로 전송하는 방식이고, 이러한 방식은 각각의 개별적인 가로등을 제어하지 않고 분전함별로 제어하거나 분전함의 분기별로 제어하는, 그룹제어 방식이 대부분의 방식이다.
예를들어, 이러한 방식에서 1개의 분전함에 2개 또는 4개의 분기가 있고, 각 분기마다 10개의 가로등주가 연결되어 있을 경우 전체 가로등은 40개가 되며, 전체 가로등 40개에 전원을 인가하는가 인가하지 않는가에 따라서 점등과 소등이 결정되며, 혹은 2개 분기에만 전원을 인가하면 절반인 20개만 점등 되며, 부분적으로 10개 또는 원하는 가로등만 점등 또는 소등 제어하는것은 불가능한 단점이 있다.
또한, 고장진단을 위한 별동의 기능이 없어서 시민들이 감전의 위함에 노출되거나, 도로공사등의 작업으로 인하여 안전사고에 노출되는 등의 단점이 있었다.
즉, 상기 CDMA방식과 전력선 통신방식을 이용한 방식의 2가지 경우에 있어서, 주간 또는 에너지 절약을 위하여 가로등이 소등되는 시간대에는 선로가 단선되거나 합선되는 등의 여러가지 선로의 고장 상태를 파악할 수 없고, 전력선로에 다시 전원이 인가되어 가로등을 점등해야만 선로의 상태를 파악할 수 있다는 단점이 있다.
또한, 저압 방전등이나 고압방전등을 이용하는 가로등 램프는 안정기 장치를 필요로 한다.이러한 안정기는 안정기의 구조 특성상 내부에 코일을 내장하고 있는데, 이러한 특징을 이용하여 안정기에 입력되는 전압의 주파수 값을 변화시키면, 주파수 상승에 비례하여, 안정기의 임피던스값이 상승하게 되는 특성이 있다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 특성을 이용하여, 안정기의 고장을 진단하고자 한다.
다음은 기존에 출원된 관련 특허에 대하여 알아본다.
조명 시스템을 위한 전기 안전 기능이 구비된 전원 공급 장치(등록특허 10-1169738 ) - 본 발명의 바람직한 일실시예의 전원 공급 장치에 따르면, LED와 같은 조명 광원의 과열로 인한 오동작 및 화재등의 사고를 방지하기 위하여 온도 센서에 의한 온도 정보를 이용하여 조명 광원이 과열되지 않도록 하는 전기 안전 기능이 구비된 전원 공급 장치를 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 조명 광원을 위한 전원 공급 장치의 누설 전류 및 지락을 검출하여 전기화재 및 감전사고를 예방할 수 있는 전기 안전 기능이 구비된 전원 공급장치에 관한 발명이다.
가로등 전원 제어시스템(등록특허 10-1065606 ) - 이 발명에서, 가로등 제어 시스템은 복수의 가로등들을 복수(N)의 그룹으로 분할하고, 각 그룹은 제1 서브 그룹과 제2 서브 그룹으로 구성되며, 분할된 상기 그룹 사이에 분전반이 설치되고; 상기 분전반(n)은 (n+1) 그룹의 제1 서브 그룹 전원을 제어하는 제1 전원 스위칭부; n 그룹의 제2 서브 그룹 전원을 제어하는 제2 전원 스위칭부; n 그룹의 제1 서브 그룹을 구성하는 가로등에 이상 상태가 감지된 경우 상기n 그룹의 제1 서브 그룹을 구성하는 가로등의 일부에 전원을 공급하는 제3 전원 스위칭부; 및 (n+1) 그룹의 제2 서브 그룹을 구성하는 가로등에 이상 상태가 감지된 경우 상기(n+1) 그룹의 제2 서브 그룹을 구성하는 가로등의 일부에 전원을 공급하는 제4 전원 스위칭부를 포함하고, 상기 분전반을 이용하여 이상 상태가 감지된 가로등을 제외한 가로등에 전원을 공급하여 점등시키는 방식의 발명이다.
가로등 부하선로 측정장치 및 그 방법(등록특허 10-1772823 ) - 가로등 부하선로 측정장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 명세서의 일 실시예에 따르는 가로등의 분전함 내에 설치되는 가로등 부하선로 측정장치는, 부하선로를 통해 가로등 부하에 전원을 공급하는 전원부; 상기 부하선로의 상태에 대한 측정 명령을 수신하는 입력부; 상기 부하선로에 대한 절연저항 또는 부하전류를 측정하는 측정부; 상기 측정 명령을 수신하면 상기 전원부를 통해 상기 부하선로에 공급되는 전원의 유무를 감지하고, 상기 감지 결과, 상기 전원부를 통해 전원의 공급이 감지되지 않으면 상기 전원부에서 분기된 복수의 선로별 절연저항이 상기 측정부에 의해 측정되도록 순차 제어하는 제어부; 및 상기 측정부에 의해 측정된 상기 전원부에서 분기된 복수의 선로별 절연저항의 측정값을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다. 상기 부하선로는 상기 전원부에서 분기된 복수의 선로를 포함하는 것을 특징으로 하는 발명이다.
위의 대부분의 발명은, 중앙관제 센터에 이동통신 단말기를 이용하여 분전함 장치와 데이터를 송수신 하는 점과, 가로등주 제어장치가 없는점에서도 차이가 있으며, 가변주파수 안전전압 사용과 가변주파수값에 따른 임피던스값을 이용한 고장진단 등의 점에 있어서도, 본 발명과 차이가 있다.
본 발명에서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 과제는, 다음과 같다.
첫째, 각 개별 가로등주의 램프 점소등상태와 안정기의 동작상태, 개별 가로등주의 선로 상태, 선로의 누설전류값을 분전함내에 설치된 분전함 제어장치와, 중앙제어장치인 컴퓨터에서 관측하고 전체적 통합제어와 각각 개별적 제어가 모두 가능해야 한다.
둘째, 가로등을 점등하지 않는 낮시간 동안에는 분전함 제어장치에서, 선로 점검을 위하여 가변주파수값을 갖는 30V 이하의 안전전압을 선로에 인가할 수 있도록 하며, 이렇게 함으로써 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치 사이에서 가로등이 점등되지 않는 낮 시간 동안에도 상호간 통신이 가능하며, 선로의 임피던스 값 변화와 선로의 단선과 누전상태를 지속적으로 감시할 수 있으며, 가로등 램프 구동용 안정기의 임피던스값 변화를 감시할 수 있어야 한다.
셋째, 분전함 제어장치는 현재 시스템의 상태를 정확하게 판단하고, 분전함 제어장치 내부의 등주 제어명령 처리용 마이컴부에서 자체적으로 현재의 날짜에서의 일출 일몰에 대한 연산을 수행하여, 가로등의 점소등시간을 자동으로 제어할 수 있어야 한다.
본 발명에서는 이를 위하여, 다음과 같은 장치와 시스템의 개발에 있다.
첫째, 각 개별 가로등주의 램프 점소등상태와 안정기의 동작상태, 개별 가로등주의 선로 상태, 선로의 누설전류값을 분전함내에 설치된 분전함 제어장치와, 중앙제어장치인 컴퓨터에서 관측하고 전체적 통합제어와 각각 개별적 제어가 모두 가능한 장치를 개발한다.
둘째, 가로등을 점등하지 않는 낮시간 동안에는 분전함 제어장치에서, 선로 점검을 위하여 특정한 주파수값을 갖는 30V 이하의 안전전압을 선로에 인가할 수 있도록 하였으며, 이렇게 함으로써 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치 사이에서 가로등이 점등되지 않는 낮 시간 동안에도 상호간 통신이 가능하며, 선로의 임피던스 값 변화와 선로의 단선과 누전상태를 지속적으로 감시할 수 있으며, 가로등 램프 구동용 안정기의 임피던스값 변화를 감시할 수 있는 장치를 개발한다.
셋째, 분전함 제어장치는 현재 시스템의 상태를 정확하게 판단하고, 분전함 제어장치 내부의 컨트롤부에서 자체적으로 현재의 날짜에서의 일출 일몰에 대한 연산을 수행하여, 가로등의 점소등시간을 자동으로 제어할 수 있는 장치를 개발하여 상기의 과제를 해결한다.
본 발명의 가로등 제어장치는 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치로 구성되는데, 첫번째 장치인 분전함 제어장치에는, 인가되는 공급전원을 온오프하는 메인 전원차단기; 컨트롤부에서의 제어신호에 따라서 온오프 동작을 수행하는 마크네틱 스위치; 누전시에 자동으로 전원을 차단하는 누전차단기; 선로의 전류값을 컨트롤부로 전송하는 전류감지센서(CT); 선로의 누설전류값을 측정하는 누설전류 감지센서(ZCT); 주간에 가로등이 소등되어 있을때 선로를 감시하기 위하여 선로상에 다양한 주파수값의 30V 이하의 안전 전압을 인가하는 가변주파수 안전전압 인가 모듈; 가로등주 제어장치와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 PLC 통신모듈; 외부의 서버 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 외부 통신모듈; 분전함 제어장치에서 각종장치의 동작의 제어명령과 연산을 수행하는 컨트롤부; 로 구성되어 있으며, 두번째 장치인 가로등주 제어장치는, 등주 제어장치에서 전원부와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부; 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 교류/직류 변환장치; 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)을 활용하여, 정전 발생시에 마이컴의 동작 전원을 확보하기 위한 충전 모듈; 분압회로부의 전압 데이터를 마이컴으로 전달하기 위한 A/D변환부; 각각의 개별 가로등주 안정기의 양단 전압을 감지하기 위한 분압회로부; 가로등주제어명령이나 연산을 담당하는 연산제어용 마이컴; 개별 가로등주에서 사용하는 전류값을 감지하는 전류센서부; 전력선 통신을 담당하는 PLC통신모듈; 여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 ID부; 가로등주 제어장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부; 상기 가변주파수 안전전압 인가 모듈이 인가한 안전전압에 따라 변화된 램프용 안정기의 임피던스 값을 측정하는 임피던스 측정 모듈; 가로등용 램프를 안정기와 연결하거나, 램프의 현재 동작상태를 감시하여, 램프의 점등 소등에 대한 동작 상태 데이터를, 연산 제어용 마이컴에 전달하는 램프 연결 및 감지부; 를 포함하고, 상기 안전전압의 가변주파수는 20 KHz이며, 상기 가변주파수의 안전전압 인가에 따라서, 상기 램프용 안정기의 임피던스값은 인가된 안전전압의 주파수와 비례한값(ω)과 안정기의 리액턴스값(L)의 곱에 안정기의 저항값(R)을 더한값에 비례하며, 상기 안전전압을 이용한 선로의 고장 상태와 가로등의 상태의 감시시, 상기 램프는 상기 램프용 안정기의 임피던스값이 상용전압이 공급될 경우와는 다르고 낮은 안전전압으로 인하여 램프는 점등되지 않으며, 상기 램프 연결 및 감지부에서 상기 램프용 안정기와 램프와의 연결을 차단하는 것에 의해 보호되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가로등 제어 장치는 기존의 여러가지 종류의 가로등 관제 시스템과는 다르게 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 분전함 제어장치는 내부에 2가지의 통신 모듈을 가지고 있는데, 중앙제어장치의 서버컴퓨터와 접속하여 여러개 가로등의 점등 소등에 필요한 제어명령을 전달받거나, 각각의 가로등의 동작상태를 중앙 제어장치(서버컴퓨터)에 전달하는 역할과, 내부의 전력선(PLC) 통신 모듈을 이용하여 가로등주 제어장치의 전력선(PLC) 통신모듈과 데이터 송수신을 담당한다. 또한, 가로등이 점등되는 시간에는 분전함에서 상용전원을 인가하여 가로등을 점등 시키고, 가로등이 점등되지 않는 시간에는 분전함에서 가변주파수 값을 갖는 30V 이하의 안전전압을 인가하여, 선로와 안정기의 현재상태를 점검할 수 있다.
둘째, 가로등주 제어장치는 전력선(PLC) 통신 모듈을 이용하여 분전함 제어장치의 전력선(PLC) 통신모듈과 데이터 송수신을 수행하여, 개별 가로등의 동작상태나 선로 상태를 보고하거나, 중앙제어장치(서버 컴퓨터)의 제어명령을 분전함 제어장치를 통하여 전달 받는다.
셋째, 기존의 장치는 야간 시간, 즉 가로등주의 가로등이 점등되는 시간에만 분전함에서 전력선로에 상용전압을 인가하여 가로등을 점등시키고, 주간 또는 에너지 절약 차원에서 가로등을 격등으로 소등시에는 일반적으로 이러한 전력선로의 전원을 완전히 차단 시키는데 비하여, 본 발명에서는, 야간 시간, 즉 가로등주의 가로등이 점등되는 시간에는 분전함에서 전력선로에 상용전압을 인가하여 가로등을 점등시키고, 주간 소등시 또는 에너지 절약 차원에서 가로등을 격등으로 소등시에는, 사람에게 감전의 위험이 없는, 가변주파수 값을 갖는 30V 이하의 안전전압을 전력선로에 인가하여, 실시간으로 선로상의 누설전류, 단선, 합선등의 전력선로의 상태와 안정기의 임피던스 값을 측정 감시할 수 있도록 한 장치이다.
위와같이, 본 발명의 장치는 이렇게 항상 전력선로에 전압이 인가되는 상태이므로 가로등주 제어장치가 24시간 동작 가능하여, 장마철의 누전상태 또는 도로공사로 인한 선로의 파손상태등을 실시간으로 감시할 수 있으므로 감전피해를 사전에 예방할 수 있다. 이렇게 함으로써, 가로등이 동작되지 않는 시간에도 가변주파수값을 갖는 안전전압이 가로등용 선로에 인가되어 선로 합선, 누전, 단선등의 여러가지 고장상황과 안정기의 임피던스값을 분전함 제어장치에서 쉽게 파악할 수 있으며, 중앙 제어장치인 서버 컴퓨터로 통보할 수 도 있다.
[도 1]은 가로등 제어장치에서 분전함 제어장치의 블럭도를 나타내고 있다.
[도 1] 분전함내의 스위치를 제어하고 서버 컴퓨터 장치와의 통신을 통하여 데이터를 송수신하고, 가로등주 제어장치와 통신을 수행하는 분전함 제어장치 이다.
(10)은 인가되는 공급전원을 온오프하는 메인 전원차단기 이다.
(20)은 컨트롤부에서의 제어신호에 따라서 온오프 동작을 수행하는 마크네틱 스위치이다.
(30)은 누전시에 자동으로 전원을 차단하는 누전차단기이다.
(40)은 선로의 전류값을 컨트롤부로 전송하는 전류감지센서(CT)이며, 각각의 누전차단기부 하단에 접속하여 구성한다.
(50)은 선로의 누설전류값을 측정하는 누설전류 감지센서(ZCT) 이다.
(60)은 누전차단기 하단에 위치하여 각각 분기별로 가로주 제어장치에 연결할 수 있는 부하측이다.
(70)은 주간에 가로등이 소등되어 있을때 선로를 감시하기 위하여 선로상에 다양한 주파수값의 30V 이하의 전압을 인가하는 가변주파수 안전전압 인가 모듈이다.
(71)은 주간에 가로등이 소등되어 있을때 선로를 감시하기 위하여 선로상에 다양한 주파수값의 30V 이하의 전압을 인가한 이후에 가로등주 제어장치와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 PLC 통신모듈이다.
(72)는 외부의 서버 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 외부 통신모듈이다.
(80)은 분전함 제어장치에서 각종장치의 동작의 제어명령과 연산을 수행하는 컨트롤부이다.
(100)은 컨트롤부에서 마그네틱 스위치(20) 1과 2의 온 오프 동작을 출력하는 제어신호선을 나타내고 있다.
(200)은 컨트롤부에서 가변주파수 안전전압 인가 모듈에 출력을 전달하는 전원선이다.
[도 2] 가로등주 제어장치의 블럭도에서,
(310)은 등주 제어장치에서 사용하는 전원부와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부이다.
(320)은 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 교류/직류 변환장치 이다.
(330)은 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)을 활용하여, 정전 발생시에 마이컴의 동작 전원을 확보하기 위한 충전 모듈이다.
(340)은 분압회로부의 전압 데이터를 마이컴으로 전달하기 위한 A/D변환부이다.
(350)은 각각의 개별 가로등주 안정기의 양단 전압을 감지하기 위한 분압회로부 이다.
(360)은 등주제어명령이나 연산을 담당하는 연산제어용 마이컴 이다.
(370)은 각각의 개별 가로등주에서 사용하는 전류값을 감지하는 전류센서부 이다.
(380)은 전력선 통신을 담당하는 PLC통신모듈이다.
(381)은 여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 ID부이다.
(382)는 가로등주 제어장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부 이다.
(383)은 가변주파수와 가변전압에 따라서 안정기의 임피던스값이 변화하는데, 이러한 변화에 따른 램프용 안정기의 임피던스값을 측정하는, 임피던스 측정모듈 이다.
(390)은 램프를 구동시키는 램프용 안정기이다.
(391)은 가로등용 램프를 안정기와 연결하거나, 램프의 현재 동작상태를 감시하여, 램프의 점등 소등에 대한 동작 상태 데이터를, 연산 제어용 마이컴(360)에 전달하는 램프 연결 및 감지부 이다.
본 발명에서, 가로등 제어장치의 동작은 다음과 같다.
분전함 제어장치 컨트롤부(80)에서, 1년 365일의 일출시간과 일몰시간에 대한 데이터를 계산하고 저장하고 있는데, 매일 매일의 일몰시간이 되면, 마그네틱 스위치(20)에 온(ON) 제어신호를 전송하여 전원선에 전원을 인가하고, PLC 통신 모듈(71)을 통하고, 가로등주 제어장치의 PLC 통신모듈(380)을 통하여, 점등 명령을 전달하여 램프를 점등시키고, 일출시간이 되면 다시 가로등주 제어장치에게 소등 명령을 전달하여 램프를 소등시킨다. 이때, 각각의 가로등주 제어장치를 구분할 수 있도록 각각의 가로등주 제어장치의 ID부(381)에서 장치의 고유번호를 설정하고, 이렇게 설정된 이들 가로등주의 총갯수에 대한 데이터는, 분전함 제어장치의 컨트롤부에 자동 저장되므로 가로등주 제어장치와 상호 통신이 가능하다.
일출시간이 되어 램프가 소등된 이후에, 분전함 제어장치 컨트롤부(80)에서는, 마그네틱스위치(20)을 오프하여 가로등 전력선의 사용전원을 차단한다.
그리고, 선로의 고장상태와 가로등의 상태를 감시하기 위하여, 분전함 제어장치 컨트롤부(80)에서는, 가변주파수 안전전압 모듈(70)에게 동작 명령을 전송하게 되고, 분전함과 가로등주 사이의 전원선에는 상용주파수 상용전원(통상 220V)이 아닌, 지정된 특정 주파수값을 갖는 30V 이하 안전전압이 공급되며(예를 들면 20KHz의 24V 의 전압), 가로등주 제어장치의 램프용 안정기(390)의 임피던스값이 상용전압 220V가 공급될 경우와는 다르고, 낮은 전압으로 인하여 램프는 점등되지 않으며, 램프 연결 및 감지부(391)에서 램프와의 연결을 차단하므로 램프는 안전하다.
또한, 분전함 제어장치가 상용전원이나 안전전압에서 동작중에는, 선로에 흐르는 전류값은 전류감지센서(40)를 이용하여 감지할 수 있으며, 선로의 누설전류값은 누설전류감지센서(50)를 이용하여 감지하고 컨트롤부로 데이터를 전송한다.
본 발명에서는, 위와 같이 가로등이 소등되는 시간에도, 가변주파수의 안전전압을 선로에 인가함으로써, 선로를 상시 감시할 수 있으며, 선로에 누설전류나 단선고장이 발생시, 즉시 이러한 사실을 감지하고 조치를 취할 수 있다.
또한, 가변주파수의 안전전압 인가에 따라서, 램프용 안정기(390)의 임피던스값은 인가된 주파수와 비례한값(ω)과 안정기의 리액턴스값(L)의 곱에 안정기의 저항값(R)을 더한값에 비례한다. 즉, 안정기의 임피던스값은 특정한 상수 Z(R + ωL)가 된다.
이렇게 함으로써, 기존의 장치나 발명에서는 주간에 선로고장이 발생하여도 야간에 램프를 점등시키기 전까지는 선로의 고장에 대한 정보를 알수가 없었던 단점이 있었으나, 본 발명을 활용하면, 사전에 선로의 고장을 감지할 수 있고, 가변주파수 안전전압을 인가한 후에 안정기의 임피던스값을 분석하여, 안정기의 고장을 사전에 진단하여 파악할 수 있다.
이렇게 누설전류, 단선, 안정기 고장과 같은 상황 발생시에 가로등주 제어장치는, PLC 통신모듈(380)을 통하고, 분전함 제어장치의 PLC 통신모듈(71)을 통하여, 분전함 제어장치의 컨트롤부에게 고장명령을 전달한다. 이러한 절차로 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치가 동작한다.
[도 1]은 가로등 제어장치에서 분전함 제어장치의 블럭도를 나타내고 있다.

Claims (1)

  1. 가로등 제어장치는 분전함 제어장치와 가로등주 제어장치로 구성되는데,
    첫번째 장치인 분전함 제어장치에는,
    인가되는 공급전원을 온오프하는 메인 전원차단기;
    컨트롤부에서의 제어신호에 따라서 온오프 동작을 수행하는 마크네틱 스위치;
    누전시에 자동으로 전원을 차단하는 누전차단기;
    선로의 전류값을 컨트롤부로 전송하는 전류감지센서(CT);
    선로의 누설전류값을 측정하는 누설전류 감지센서(ZCT);
    주간에 가로등이 소등되어 있을때 선로를 감시하기 위하여 선로상에 다양한 주파수값의 30V 이하의 안전 전압을 인가하는 가변주파수 안전전압 인가 모듈;
    가로등주 제어장치와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 PLC 통신모듈;
    외부의 서버 컴퓨터와 데이터를 송수신하는 기능을 담당하는 외부 통신모듈;
    분전함 제어장치에서 각종장치의 동작의 제어명령과 연산을 수행하는 컨트롤부; 로 구성되어 있으며,

    두번째 장치인 가로등주 제어장치는,
    등주 제어장치에서 전원부와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부;
    일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 교류/직류 변환장치;
    일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)을 활용하여, 정전 발생시에 마이컴의 동작 전원을 확보하기 위한 충전 모듈;
    분압회로부의 전압 데이터를 마이컴으로 전달하기 위한 A/D변환부;
    각각의 개별 가로등주 안정기의 양단 전압을 감지하기 위한 분압회로부;
    가로등주제어명령이나 연산을 담당하는 연산제어용 마이컴;
    개별 가로등주에서 사용하는 전류값을 감지하는 전류센서부;
    전력선 통신을 담당하는 PLC통신모듈;
    여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 ID부;
    가로등주 제어장치의 동작 상태를 표시하는 디스플레이부;
    상기 가변주파수 안전전압 인가 모듈이 인가한 안전전압에 따라 변화된 램프용 안정기의 임피던스 값을 측정하는 임피던스 측정 모듈;
    가로등용 램프를 안정기와 연결하거나, 램프의 현재 동작상태를 감시하여, 램프의 점등 소등에 대한 동작 상태 데이터를, 연산 제어용 마이컴에 전달하는 램프 연결 및 감지부; 를 포함하고,
    상기 안전전압의 가변주파수는 20 KHz이며,
    상기 가변주파수의 안전전압 인가에 따라서, 상기 램프용 안정기의 임피던스값은 인가된 안전전압의 주파수와 비례한값(ω)과 안정기의 리액턴스값(L)의 곱에 안정기의 저항값(R)을 더한값에 비례하며,
    상기 안전전압을 이용한 선로의 고장 상태와 가로등의 상태의 감시시, 상기 램프는 상기 램프용 안정기의 임피던스값이 상용전압이 공급될 경우와는 다르고 낮은 안전전압으로 인하여 램프는 점등되지 않으며, 상기 램프 연결 및 감지부에서 상기 램프용 안정기와 램프와의 연결을 차단하는 것에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는, 가변주파수 안전전압을 이용한 고장진단 기능을 갖는 가로등 제어장치.
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