KR102217550B1 - 원격 전력 제어 시스템 - Google Patents

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김대호
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Abstract

본 발명은, 전력기기 각각의 각종 정보와, 전력기기 각각의 고장 및 전력기기 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보와, 이에 대한 조치를 화면상에서 직관적으로 직접 내릴 수 있게 일목요연하게 나타낸다. 이로 인해, 관리자는 해당 전력기기의 상태를 직관적으로 쉽게 파악할 수 있고, 필요한 조치를 상태표시부 상에서 즉각 내릴 수 있다. 또한, 해당 전력기기의 보안등급에 따라, 해당 전력기기의 정보창의 배경색과 버튼의 색을 달리하여, 관리자가 직관적으로 해당 전력기기의 보안등급을 파악할 수 있다. 또한, 종래 관제실 벽면에 설치된 대형패널과 달리, 관리자가 휴대하면서 사용할 수 있는 노트북이나 테블릿피씨로 구성되어, 휴대가 용이하고, 새로운 전력기기가 추가되더라도, 메뉴구성이 자유롭다. 또한, 상태표시부의 화면은 터치패널로 구성되어 직관적인 입력이 가능하다. 또한, 전력기기에 설치된 배선용차단기에 포토센서와 판단부를 두어, 배선용차단기가 트립된 상태를 감지하고 판단할 수 있게 만든다. 여기에, 핸들이동부를 더 두어, 트립(Trip) 되어 중립에 위치된 배선용차단기의 핸들을 온(ON) 또는 오프(OFF) 위치로 원격 지시해서 이동시킬 수 있다.

Description

원격 전력 제어 시스템{Remote electric power control system}
본 발명은 원격 전력 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 원격 전력 제어 시스템은, 원격으로 전력기기의 전압, 전류, 전력, 전력량 및 운전상태 등을 종합적으로 감시하고, 전력기기의 고장 및 전력기기에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보를 나타내고, 전력기기에 조치를 내리는 시스템이다.
이러한 원격 전력 제어 시스템은, 정보를 나타내는 디스플레이부로는, 관제실 벽면에 설치된 대형 패널을 사용한다. 이로 인해, 전력기기의 상태를 한눈에 직관적으로 파악하거나, 전력기기의 상태를 파악한 후 패널에 직접적으로 입력하여 즉각적인 조치를 취하기 어렵다.
또한, 원격 전력 제어 시스템은 전력기기와 정보를 주고받기 위해 항시 통신을 하고 있는데, 이러한 과정에서, 해킹(hacking)의 위험에 늘 노출되어 있으나, 이에 대한 대책은 미흡하다.
또한, 원격 전력 제어 시스템에 새로운 전력기기를 추가하려면, 원격 전력 제어 시스템의 디스플레이부를 전체적으로 뜯어 고쳐야 해, 새로운 전력기기의 추가가 쉽지 않다.
또한, 원격 전력 제어 시스템을 구성하는 전력기기에는 기기를 보호하기 위한 배선용차단기가 설치되는데, 과전류에 의해 트립 되었을 경우, 그 핸들이 ON(켜짐)과 OFF(꺼짐)의 중간에 위치되는 데, 이러한 핸들의 위치를 눈으로 확인하기 전에는 트립상태를 알 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
한국공개특허(10-2019-0118134)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 원격 전력 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 원격 전력 제어 시스템은,
전력기기 각각의 전압, 전류, 전력, 전력량 및 운전상태에 대한 정보와, 전력기기 각각의 고장 및 전력기기 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보를 전력기기 각각에 따라 별도로 직관적으로 나타내고, 이에 대한 조치를 해당 정보가 표시된 화면상에서 직관적으로 직접 내릴 수 있는 상태표시부;
전력기기 각각의 보안등급에 따라, 해당 전력기기에 대한 상태표시부의 버튼을 조작할 수 있는 권한을 달리 부여하고, 그 권한을 확인하는 권한부;
상기 권한부에 의해 권한이 확인된 자에 의해 버튼이 눌러지면, 그 버튼신호를 받아서 암호화하는 암호부;
상기 암호부에 보내온 버튼신호를 해당 전력기기와 연결된 통신 네트워크를 통해서 해당 전력기기로 보내주는 게이트웨이;
상기 게이트웨이에서 보내온 버튼신호를 받아서, 해당 전력기기로 보내주는 원격단말기;
상기 원격단말기로부터 버튼신호를 받거나, 자신의 상태 정보를 상기 원격단말기, 상기 게이트웨이, 상기 암호부, 상기 권한부를 거쳐 상기 상태표시부로 보내는 전력기기들;
상기 전력기기들 각각에 설치된 배선용차단기;
상기 배선용차단기의 핸들의 위치를 감지할 수 있는 포토센서; 및
상기 포토센서로부터 신호를 받아 상기 핸들의 위치를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상태표시부는, 전력기기 각각의 각종 정보와, 전력기기 각각의 고장 및 전력기기 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보와, 이에 대한 조치를 화면상에서 직관적으로 직접 내릴 수 있게 일목요연하게 나타낸다. 이로 인해, 관리자는 해당 전력기기의 상태를 직관적으로 쉽게 파악할 수 있고, 필요한 조치를 상태표시부 상에서 즉각 내릴 수 있다. 또한, 해당 전력기기의 보안등급에 따라, 해당 전력기기의 정보창의 배경색과 버튼의 색을 달리하여, 관리자가 직관적으로 해당 전력기기의 보안등급을 파악할 수 있다. 또한, 종래 관제실 벽면에 설치된 대형패널과 달리, 관리자가 휴대하면서 사용할 수 있는 노트북이나 테블릿피씨로 구성되어, 휴대가 용이하고, 새로운 전력기기가 추가되더라도, 메뉴구성이 자유롭다. 또한, 상태표시부의 화면은 터치패널로 구성되어 직관적인 입력이 가능하다.
본 발명에 따른 권한부는, 전력기기 각각의 보안등급에 따라, 해당 전력기기에 대한 상태표시부의 버튼을 조작할 수 있는 권한을 부여하고 그 권한을 확인한다. 전력기기의 보안등급에 따라, 관리자의 지문 또는 홍채 등 생체정보를 입력할 때만 해당 전력기기를 조작할 수 있는 권한을 부여하거나, 일반적인 암호만 입력하면 해당 전력기기를 조작할 수 있는 권한을 부여한다. 이로 인해, 상태표시부 자체를 해킹하여, 전력기기를 조작하는 위험을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 암호부는, 권한부에 의해 권한이 확인된 자에 의해 버튼이 눌러지면, 그 버튼신호를 암호화한다. 이로 인해, 버튼신호가 전력기기로 가는 도중에 해킹 당하는 것을 막을 수 있다.
본 발명에 따른 게이트웨이는, 서로 다른 통신 네트워크를 연결하며, 암호부에 보내온 버튼신호를 해당 전력기기와 연결된 통신 네트워크를 통해서 해당 전력기기로 보내준다. 이러한 게이트웨이는, 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 전력기기를 관리 대상으로 쉽게 추가할 수 있게 만든다.
본 발명은 포토센서와 판단부를 두어 배선차단기의 핸들의 위치를 확인할 수 있다. 따라서, 과전류에 의해 트립 되었을 경우, 핸들의 위치를 눈으로 확인하지 않아도 원격으로 알 수 있다. 또한, 핸들이동부를 더 두어, 트립(Trip) 되어 중립에 위치된 배선용차단기의 핸들을 온(ON) 또는 오프(OFF) 위치로 원격 지시해서 이동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 전력 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 상태표시부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 전력기기 각각에 설치된, 포토센서 및 판단부가 구비된 배선용차단기를 나타낸 도면으로, 도 3(a)는 배선용차단기의 핸들이 온(ON)에 위치된 상태, 도 3(b)는 과전류 인해 트립되어 배선용차단기의 핸들이 중간에 위치된 상태, 도 3(c)는 배선용차단기의 핸들이 오프(OFF) 위치된 상태를 포토센서가 감지하는 상황을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 배선용차단기에 핸들이동부가 더 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 전력 제어 시스템을 자세히 설명한다. 도 1을 기본적으로 참조한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 전력 제어 시스템(1)은, 상태표시부(10), 권한부(20), 암호부(30), 게이트웨이(40), 원격단말기(50), 전력기기(60)로 구성된다.
상태표시부(10)는 전력기기(60) 각각의 전압, 전류, 전력, 전력량 및 운전상태에 대한 정보와, 전력기기(60) 각각의 고장 및 전력기기(60) 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보를, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력기기(60) 각각에 대해서 일목요연하게 나타낸다. 이로 인해, 관리자는 전력기기(60)의 상태를 직관적으로 알 수 있다. 물론, 전력기기(60)의 상태를 일목요연하게 나타내는 방법은 다양할 것이다.
상태표시부(10)는 전력기기(60)의 보안등급에 따라서, 전력기기(60)의 상태를 나타내는 정보창의 배경색과 버튼의 색을 달리한다. 이로 인해, 관리자는 전력기기(60)의 보안등급을 직관적으로 파악할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 특급 보안등급을 가진 국가전력망을 구성하는 전력기기(61)에 대해서는 그 정보창(W1)의 배경색을 회색으로 나타내고, 그 버튼(TS1)의 색을 검은색으로 나타낸다.
1급 보안등급을 가진 원자력발전소 국가전력망을 구성하는 전력기기(62)에 대해서는 그 정보창(W2)의 배경색 및 버튼(TS2)의 색을 빨간색으로 나타낸다.
2급 보안등급을 가진 산업시설을 구성하는 전력기기(63)에 대해서는 그 정보창(W3)의 배경색 및 버튼(TS3)의 색을 노란색으로 나타낸다. 여기서 산업시설은, 반도체 제조시설, 디스플레이 제조시설 등이 될 수 있다.
일반 보안등급을 가진 가정용 전력기기(64)에 대해서는 그 정보창(W4)의 배경색 및 버튼(TS4)의 색을 노란색으로 나타낸다. 여기서 가정용 전력기기(64)는, 조명등, 에어컨, 냉장고, 세탁기, TV 등이 될 수 있다.
물론, 보안등급의 분류 방법과, 보안등급에 따른 전력기기(60)의 정보창의 배경색 및 버튼의 색은 다양할 수 있다.
상태표시부(10)는 종래 관제실 벽면에 설치된 대형패널과 달리, 관리자가 휴대하면서 사용할 수 있는 노트북이나 테블릿피씨로 구성된다. 상태표시부(10)의 화면은 터치패널로 구성되어 직관적인 입력이 가능하다. 상태표시부(10)의 화면이 노트북이나 테블릿PC 화면으로 구성된 관계로, 상태표시부(10)의 메뉴 구성이 자유롭다. 따라서, 새로운 전력기기(60)가 추가되더라도, 그 전력기기(60)의 정보창 및 버튼을 상태표시부(10)의 화면에 쉽게 추가할 수 있다.
관리자가 상태표시부(10)에서 해당 전력기기(60)에 대응하는 버튼을 누르면, 해당 전력기기(60)의 상태를 상태표시부(10)로 보내라고 명령할 수 있고, 해당 전력기기(60)에 설치된 배선용차단기(MCCB, 도 4 참조)의 핸들(H)을 이동시킬 수도 있다. 물론, 버튼을 눌렀을 때 실행되는 명령은 다양할 수 있다.
권한부(20)는 전력기기(60) 각각의 보안등급에 따라, 해당 전력기기(60)에 대한 상태표시부의 버튼을 조작할 수 있는 권한을 부여하고 그 권한을 확인한다. 권한부(20)는, 전력기기(60)의 보안등급에 따라, 관리자의 지문, 홍채 등 생체정보를 입력할 때만 해당 전력기기(60)를 조작할 수 있는 권한을 부여하거나, 일반적인 암호만 입력하면 해당 전력기기(60)를 조작할 수 있는 권한을 부여한다. 이로 인해, 상태표시부(10) 자체를 해킹하여, 전력기기(60)를 조작하는 위험을 막을 수 있다.
권한부(20)가 관리자의 지문을 확인하기 위해, 지문센서가 상태표시부(10)에 설치된다. 권한부(20)가 관리자의 홍채를 확인하기 위해, 카메라가 상태표시부(10)에 설치된다.
예를 들어, 특급 보안등급을 가진 국가전력망을 구성하는 전력기기(61)에 대해서는, 최고관리자 일 경우에만 버튼(TS1)을 사용할 수 있는 권한을 부여한다. 그리고, 최고관리자의 홍채나 지문이 확인된 경우에만 버튼(TS1)이 작동하게 만든다.
1급 보안등급을 가진 원자력발전소 국가전력망을 구성하는 전력기기(62)에 대해서는, 중간관리자 일 경우에만 버튼(TS2)을 사용할 수 있는 권한을 부여한다. 그리고, 중간관리자의 홍채나 지문이 확인된 경우에는 버튼(TS2)이 작동하게 만든다.
2급 보안등급을 가진 산업시설을 구성하는 전력기기(63)에 대해서는, 일반관리자 일 경우에만 버튼(TS3)을 사용할 수 있는 권한을 부여한다. 그리고, 일반관리자의 홍채나 지문이 확인된 경우에는 버튼(TS3)이 작동하게 만든다.
일반 보안등급을 가진 가정용 전력기기(64)에 대해서는, 누구나 암호만 입력하면 버튼(TS4)을 사용할 수 있는 권한을 부여한다. 그리고, 암호가 입력되면, 버튼(TS4)이 작동하게 만든다.
물론, 전력기기(60)의 보안등급에 따른 직급과, 권한 확인 방법은 다양할 수 있다.
암호부(30)는 권한부(20)에 의해 권한이 확인된 자에 의해 버튼(TS1,TS2,TS3,TS4)이 눌러지면, 그 버튼신호를 암호화한다. 이로 인해, 버튼신호가 전력기기(60)로 가는 도중에 해킹 당하는 것을 막을 수 있다.
암호부(30)는 모든 버튼신호를 암호할 수 있고, 전력기기(60)의 보안등급에 따라 암호화하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 특급 보안 및 1급 보안 전력기기(60)로 가는 버튼신호는 반드시 암호화를 하고, 2급 보안 및 일반 등급 전력기기(60)로 가는 버튼신호는 암호화 하지 않을 수 있다. 이로 인해, 모든 버튼신호를 암호화해야 하는 부담을 덜 수 있다.
암호화 방법으로는, 블록체인암호화기법, 양자암호화기법 등 다양할 수 있다. 여기서, 양자암호화기법이나 블록체인암호기업은 특급 및 1급 보안 전력기기(60)로 버튼신호를 보낼 때 사용하고, 일반적인 암호화기업은 2급 보안 및 일반 보안등급 전력기기(60)로 버튼신호를 보낼 때 사용할 수 있다. 이로 인해, 모든 버튼신호를 최고수준으로 암호화해야 하는 부담을 덜 수 있다.
게이트웨이(40)는 암호부(30)가 보내준 버튼신호를 해당 전력기기(60)와 연결된 통신 네트워크를 통해서 해당 전력기기(60)로 보내준다. 게이트웨이(40)는, 서로 다른 통신 네트워크에 연결된 전력기기(60)도, 원격 전력 제어 시스템(1)에 쉽게 추가할 수 있게 만든다.
원격단말기(50)는 게이트웨이(40)에서 보내온 버튼신호를 받아서, 해당 전력기기(60)로 보내준다. 이러한 원격단말기(50)는 버튼신호 수집을 위한 신호 감지용 입력 채널, 버튼신호 출력 채널, 통신 포트 등으로 구성 된다.
전력기기(60)는 특급 보안등급을 가진 국가전력망을 구성하는 전력기기(61), 1급 보안등급을 가진 원자력발전소 국가전력망을 구성하는 전력기기(62), 2급 보안등급을 가진 산업시설을 구성하는 전력기기(63), 일반 보안등급을 가진 가정용 전력기기(64)로 구성된다. 물론, 전력기기(60)의 종류는 다양할 수 있다.
전력기기(60)는 원격단말기(50)로부터 버튼신호를 받아 관리자가 보낸 보내온 명령을 따른다. 전력기기(60)는 각각의 전압, 전류, 전력, 전력량 및 운전상태에 대한 정보신호와, 전력기기(60) 각각의 고장 및 전력기기(60) 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보신호를, 원격단말기(50), 게이트웨이(40), 암호부(30), 권한부(20)를 거쳐 상태표시부(10)로 보낸다. 이때, 암호부(30)는 전력기기(60)의 보안등급에 따라 정보신호를 암호화 또는 암호화하지 않을 수 있다. 또한, 권한부(20)는 전력기기(60)의 보안등급에 따라 정보신호를 볼 수 있는 권한을 차등부여하거나 부여하지 않을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전력기기(60)에는 기기를 보호하기 위한 배선용차단기가 설치된다.
일반적으로 배선용차단기는, 개폐기구, 트립장치 등을 절연물 용기 속에 일체로 조립한 것으로, 통전상태의 전로를 수동 또는 전기조작에 의해 개폐하는 전원스위치로 사용할 수 있으며, 과부하 및 단락 등의 이상 상태시 자동적으로 전류를 차단한다. 과전류에 의해 트립 되었을 경우, 핸들(H)은 ON(켜짐)과 OFF(꺼짐)의 중간에 위치된다. 그러나, 이러한 핸들(H)의 위치를 눈으로 확인하기 전에는 알 수가 없다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 배선용차단기(MCCB)에 핸들(H)의 위치를 감지할 수 있는 포토센서(PS)와, 포토센서(PS)로부터 신호를 받아 핸들(H)의 위치를 판단하는 판단부를 더 설치한다.
포토센서(PS)는 발광부(E)와 수광부(R)으로 구성된다.
도 3(a)는 배선용차단기의 핸들이 온(ON)에 위치된 상태, 도 3(b)는 과전류 인해 트립되어 배선용차단기의 핸들이 중간에 위치된 상태, 도 3(c)는 배선용차단기의 핸들이 오프(OFF) 위치된 상태마다, 발광부(E)에서 방출되어 수광부(R)로 반사되어 들어오는 빛의 양이 달라진다. 이러한 포토센서(PS)의 감지신호를 받아서, 판단부는 핸들(H)의 위치를 파악한다. 판단부는 핸들(H)의 위치를 전력기기(60)에 알리고, 전력기기(60)는 이러한 핸들(H)의 위치 정보를, 원격단말기(50), 게이트웨이(40), 암호부(30), 권한부(20)를 통해 상태표시부(10)로 보낸다. 상태표시부(10)는 해당 전력기기(60)에 설치된 배선용차단기의 핸들(H) 정보를 화면에 표시한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 배선용차단기에 핸들이동부(PU1,PU2)를 더 둘 수 있다. 핸들이동부(PU1,PU2)는 모터와 볼스크류, 푸셔(pusher) 등으로 구성된다. 물론, 핸들(H)을 밀 수 있는 구성이면, 핸들이동부는 공지된 기술로 다양하게 구성될 수 있다.
핸들이동부(PU1,PU2)로 인해, 트립되어 중간에 위치된 핸들(H)을 핸들이동부(PU1)가 우측으로 밀어 오프(OFF) 위치로 이동시킬 수 있고, 트립되어 중간에 위치된 핸들(H)을 핸들이동부(PU2)가 좌측으로 밀어 온(ON) 위치로 이동시킬 수 있다. 이러한 핸들(H) 조작은, 상태표시부(10)에서 핸들(H)의 위치를 이동시키라는 명령이 올 때 이루어진다. 다만, 명령이 오더라도, 판단부에서 트립이 해소되었다고 최종 판단한 경우에만 이러한 명령이 수행된다.
1: 원격 전력 제어 시스템 10: 상태표시부
20: 권한부 30: 암호부
40: 게이트웨이 50: 원격단말기
60: 전력기기 PS: 포토센서
PU1,PU2: 핸들이동부

Claims (4)

  1. 전력기기 각각의 전압, 전류, 전력, 전력량 및 운전상태에 대한 정보와, 전력기기 각각의 고장 및 전력기기 각각에 설치된 배선차단기의 트립(Trip) 정보를 전력기기 각각에 따라 별도로 직관적으로 나타내고, 이에 대한 조치를 해당 정보가 표시된 화면상에서 직관적으로 직접 내릴 수 있는 상태표시부와, 전력기기 각각의 보안등급에 따라, 해당 전력기기에 대한 상태표시부의 버튼을 조작할 수 있는 권한을 달리 부여하고, 그 권한을 확인하는 권한부와, 상기 권한부에 의해 권한이 확인된 자에 의해 버튼이 눌러지면, 그 버튼신호를 받아서 암호화하는 암호부와, 상기 암호부에 보내온 버튼신호를 해당 전력기기와 연결된 통신 네트워크를 통해서 해당 전력기기로 보내주는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이에서 보내온 버튼신호를 받아서 해당 전력기기로 보내주는 원격단말기와, 상기 원격단말기로부터 버튼신호를 받거나 자신의 상태 정보를 상기 원격단말기, 상기 게이트웨이, 상기 암호부, 상기 권한부를 거쳐 상기 상태표시부로 보내는 전력기기들과, 상기 전력기기들 각각에 설치된 배선용차단기가 포함된 원격 전력 제어 시스템에 있어서,
    상기 전력기기들은, 특급 보안등급을 가진 국가전력망을 구성하는 전력기기, 1급 보안등급을 가진 원자력발전소 국가전력망을 구성하는 전력기기, 2급 보안등급을 가진 산업시설을 구성하는 전력기기, 일반 보안등급을 가진 가정용 전력기기로 구성되며,
    상기 암호부는,
    상기 전력기기들 중 특급 보안 및 1급 등급을 가진 전력기기로 가는 버튼신호를 블록체인암호화기법 또는 양자암호화기법으로 암호화하고,
    상기 전력기기들 중 2급 보안 및 일반 보안등급을 가진 전력기기로 가는 버튼신호는, 블록체인암호화기법 또는 양자암호화기법으로 암호화해야 하는 부담을 덜기 위해, 일반적인 암호화기업으로 암호화하고,
    보안등급에 따라 출입이 엄격히 통제되는 시설로, 복잡한 허가절차를 거쳐, 작업자가 직접 들어가 배선용차단기를 직접 리셋할 필요가 없도록, 상기 전력기기들 각각에 설치된 배선용차단기를 원격으로 리셋하는 것을 특징으로 하는 원격 전력 제어 시스템.
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