KR102241285B1 - 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 개시한다.
본 실시예는 기존의 리니어 트랜스포머의 문제점을 해결하기 위해 선로에서 발생하는 자계에너지로 전원을 공급하는 방식을 적용하여 기존 트랜스모터의 폭발 및 무 부하 전력 손실을 최소화할 수 있도록 하며, 전력 안정성을 높여서, 사고로 인한 인명손실과 전력을 사용하는 소비자들에게 피해를 줄일 수 있도록 하고, 현장 작업자들에 의한 설치 및 점검시 폭발 사고를 방지할 수 있도록 하며 불필요한 소비전력을 최소화하여 소비전력이 낮은 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 제공한다.

Description

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템{System for Controlling Voltage Switch}

본 실시예는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

발전소에서 발전된 전력은 송전 시스템을 경유하여 변전소에서 22900v로 변환된 후 배전선로를 따라 각 건물로 공급된다. 여기서, 발전소와 변전소, 변전소와 건물 사이에는 복수 건물로 전력을 공급하기 위해서 단수 및 복수 출력을 갖는 일종의 스위치를 포함하는 개폐기를 필요로 한다. 개폐기는 지중, 지상, 전신주상, 건물내에 설치되며, 개폐기 기구적인 형태는 다양하게 구성될 수 있다.

다양한 기구적인 형태를 갖는 개폐기의 스위치를 제어하기 위하여 적용되는 제어 시스템은 대부분 성능 및 구성이 동일하다. 제어 시스템의 구동을 위해서 2개의 전원 공급기(리니어 트랜스포모 : 22900V to 380V & 380V to 24V)가 사용된다.

리니어 전원 공급기는 특히 해빙기에 절연 파괴로 인한 폭발사고로 인해 작업자 및 보행자들의 인명사고를 초래한 이력이 여러차례 발생하였다. 또한 리니어 트랜스 포머 방식의 전원 공급기는 자체적으로 소비되는 무부하 전력이 높아 불필요한 전력 소비가 상당히 높다. 또한 부피가 상당히 커서 전체적인 제품 사이즈가 증가하게 되고 고압을 사용함으로 절연을 위한 부가적인 부속의 비용증가로 인해 개폐기의 생산단가 증가로 이어진다.

기존 방식의 전력 개폐기의 경우 리니어 트랜스 포머 방식의 전원 공급기와 비상용 배터리의 구조로 사용되는데 이들의 사용방식의 비 효율성으로 인해 여러 문제점을 가지고 있다. 다시 말해, 기존의 전원 전원 공급기(리니어 트랜스포머)에서 배터리 충전을 위해서 24v를 출력하고 출력된 24V를 이용 충전기를 경유하여 배터리에서 직접 수용한 후 배터리로부터 항시 부하측으로 전원을 공급하게 됨으로 상시 충,방전이 발생하게 된다. 이로 인해 배터리의 잦은 충,방전으로 인해 배터리의 수명 단축으로 이어지고 배터리 교체 주기가 짧아져 유지 보수비용이 증가하게 된다.

또한 고압(22900v)을 사용함으로 해빙기 절연 파괴로 인해 잦은 폭발사고를 유발하고 있다.

고압 개폐기는 3회로, 4회로가 보편적인 구성으로서 1개의 회로만으로 입력을 공급받고, 나머지 2회로 또는 3회로에서 부하측에 전력을 공급한다. 고압 개폐기는 모든 회로에 부하가 연결되어 있지 않아도 각 회로를 감시하는 센서 및 각종 측정시스템이 상시 가동되고 있어 불필요한 소비전력이 상당히 많이 발생한다.

고압 개폐기는 일반 가정에 사용하는 220V와 같은 저전압을 스위칭하는 것이 아니라 22900V나 이보다더 높은 초고압을 스위칭하는 고압 송배전 기기로 스위칭 동작시에 부하측의 선로가 문제가 있거나 부하측 선로를 연결하는 단자의 절연에 문제가 있을 경우 폭발 사고로 이어지는 문제가 있다.

전술한 폭발 사고로 인해 현장에서 제품을 설치 및 유지 보수 작업자들의 안전사고로 직결되고 폭발로 인한 정전 및 전력설비의 소손으로 이어져 장시간의 블랙아웃 및 인명사고 발생으로 상당히 큰 문제가 된다.

일반적인 전력 개폐기의 경우 현장에서 스위치를 ON/OFF 할 수 있지만 원격으로도 제어할 수 있도록 구현되는데, 현장에서는 사용자가 하드웨어적인 스위치를 직접 구동해야 하기 때문에, 위험 요소가 있음에도 현장 평가를 진행하기 위해서 어쩔 수 없이 직접 조작해야 함으로 위험성이 더 커지게 된다.

전술한 바와 같이, 전원 공급기의 폭발사고, 현장설치 및 평가 작업자들의 안전사고, 과다한 소비전력, 유지보수 비용 과다 등 다양한 문제점들로 인해 전력 안정성에 불확실성이 높아지고 이들 사고로 인한 인명손실과 전력을 사용하는 소비자들에게 막대한 피해가 발생하고 있다.

본 실시예는 기존의 리니어 트랜스포머의 문제점을 해결하기 위해 선로에서 발생하는 자계에너지로 전원을 공급하는 방식을 적용하여 기존 트랜스모터의 폭발 및 무 부하 전력 손실을 최소화할 수 있도록 하며, 전력 안정성을 높여서, 사고로 인한 인명손실과 전력을 사용하는 소비자들에게 피해를 줄일 수 있도록 하고, 현장 작업자들에 의한 설치 및 점검시 폭발 사고를 방지할 수 있도록 하며 불필요한 소비전력을 최소화하여 소비전력이 낮은 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 전체 시스템에 전력을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원을 공급받아 전체 시스템의 제어, 관제센터와의 무선 통신, 현장 사용자의 이격거리에서도 현장 작업자가 원격으로 제어하는 원격조작기 및 휴대폰의 무선 통신과 연동할 수 있는 유무선 통신, 데이터 관리, 사고 전류 예측, 원격제어 정보를 이용한 자동제어, 각 선로의 각종 센서 및 감시 장치의 전원 제어, 현재 제어 시스템 및 개폐기의 상태를 실시간 모니터링하는 메인 제어부; 상기 전원 공급부와 연결되어 정전 및 상기 전원 공급부에서의 전력 공급이 원할 하지 않을 경우 비상시 사용하는 에너지 저장부; 및 상기 개폐기의 각종 정보를 수집하기 위한 센서부, 상기 메인 제어기의 유무선 통신과 연결하여 현장 작업자가 일정한 이격거리에서 원격으로 시스템을 제어 및 관리하는 원격조작 제어기 및 휴대폰 애플리케이션부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 기존의 리니어 트랜스포머의 문제점을 해결하기 위해 선로에서 발생하는 자계에너지로 전원을 공급하는 방식을 적용하여 기존 트랜스모터의 폭발 및 무 부하 전력 손실을 최소화할 수 있도록 하며, 전력 안정성을 높여서, 사고로 인한 인명손실과 전력을 사용하는 소비자들에게 피해를 줄일 수 있도록 하고, 현장 작업자들에 의한 설치 및 점검시 폭발 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

배터리 사용에 있어서 기존의 경우 온라인(On-Line) 방식을 사용함으로 상시 배터리에서 출력되는 전압을 사용함으로 배터리의 수명을 단축 시키게 되는데 이런 모순을 방지하기 위하여 간단한 충,방전 제어 회로를 이용하여 전원 공급기의 공급에너지가 충분할 경우에는 전원 공급기에서 출력되는 전력을 활용하고 전원 공급기의 공급 에너지가 충분하지 않을 경우에는 배터리의 전력을 사용할 수 있도록 하여 배터리의 수명을 연장 시킬 수 있다.

개폐기의 각 출력 포트의 선로의 개방 상태 및 접속 상태를 센서를 활용하여 측정하여 개방 상태에서는 개폐기의 on 제어를 제한함으로 개방 상태로 인한 사고 발생을 최소화할 수 있으며 이와 함께 기존 제품의 조작패널에서 사용자가 직접 구동해야 하는 위험성을 줄이기 위하여 원격 제어기 및 휴대폰 애플리케이션과 같은 유,무선 통신 방식을 활용하여 현장 사용자들이 제어대상의 개폐기에서 일정한 이격 거리에서도 현장 제어가 가능하게 함으로 불시에 발생할 수 있는 안전사고의 위험을 최소화할 수 있다.

기존 개폐기의 경우 설정된 전류량 이상 발생하게 되면 개폐기를 자동으로 차단하여 사고를 방지하게 된다. 하지만, 사고발생시 실제 어느 정도의 사고전류가 발생하였는지를 판단할 수가 없으며 하드웨어적인 전류센서의 경우나 이 전류센서의 값을 측정하는 마이크로프로세서의 입력 한계 범위로 인해 실제 발생한 최대 전류값을 판단할 수가 없다. 실제 사고전류의 최대량을 예측기반의 알고리즘을 이용하여 측정함으로 사고 발생에 대한 보다 정확한 정보를 제공할 수 있어 사고발생의 분석, 진단, 점검으로 이어지는 유지보수를 신속하고 정확하게 진행할 수 있다.

일반적인 개폐기의 경우 여러 채널의 출력 포트로 구성이 되는데 이들 출력 포트들은 모두 부하에 연결되어 사용되지만 부하에 접속되지 않고 개방 상태로 운영되기도 한다. 하지만, 개방된 출력 포트들로 각각의 센서 및 다양한 감시 기능을 상시 구동하고 있음으로 불필요한 전력 소비를 하게 되는데 선로의 접속상태 및 전류 상태를 확인하여 비 접속 상태임을 확인하여 해당 채널의 센서 및 감시 장치들의 전원을 제어함으로 불필요한 소비전력을 억제할 수 있다.

무선 통신을 통한 예를 들어 한국전력 원격 감시망과 같은 데이터망과 연동하는 무선 통신을 활용하여 현재 상태 및 문제점을 실시간 제공할 수 있고 현장 작업자에 의한 계획된 점검인지 아님 계획되지 않은 비 인가 조작인지에 대한 정보를 실시간 감시하여 인가된 작업자 및 점검외에 외부에서 비정상적인 작업이 이루어 지지 못하도록 제어함으로 주변 무선 통신에 대한 노이즈, 비인가자에 의한 비정상적인 조작 등을 방지하여 불필요한 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 전원 공급부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 과전압 제어 방식을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 실시예에 따른 전력 생성 및 전력의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 과전압 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 불필요한 소비 전력을 절감하기 위한 메인 제어부의 제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 실시예에 따른 복수의 개폐기의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 현장 점검 및 시험 동작을 위한 원 조작 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시예에 따른 현장 점검 및 시험 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 개폐기 내 부하측 단자의 선로 접속 여부를 판단을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템을 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 간단한 충방전 방지부를 포함하여 기존의 온라인 형태의 전력 공급방식에서 오프라인 방식의 전력 공급 방식을 사용한다. 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 전력 개폐기가 사용 가능한 번위의 전류값만 측정하여 최대 전류시 차단하는 방식을 기반으로 최대 전류를 차단 후 실제 사고 전류의 크기가 얼만큼 되는지에 대해 전류의 제로점에서 차단된 차단되야할 최대 전류값까지의 시간을 측정하여 실제 차단하지 않았을 경우 발생할 수 있는 최대 전류값 예측이 가능하다.

기존 개폐기의 경우 사용자가 현장에서 조작패널을 직접 조작하여 시험 및 점검을 하는데 선로의 개발 및 절연 이상의 경우 폭발 사고 발생하는 반면, 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 메인 제어기와 통신을 할 수 있는 현장 원격제어기 및 휴대폰 애플리케이션을 이용하여 현장 원격 제어한다.

기존 개폐기의 경우 무선 통신을 이용하여 관제센터와 연동하는 반면, 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 관제센터와 무선 통신하여 사용자가 조작 및 현작 원격조작 등의 접속이 개시되면 관제센터에서 접속이 정상적인지 계획된 점검 및 보수인지의 정보와 비교하여 비정상적인 작업 정보일 경우 조작을 강제로 통제함으로써 비정상적인 안전 사고를 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 적외선 센서 및 다양한 센서를 이용하여 개폐기의 출력 포트에 선로의 접속 상태를 감시하여 선로의 접속여부에 따란 해당 포트의 센서 및 각종 감시장치의 전원을 제어함으로 불필요한 전력 소비를 방지 또한 접속 및 개방상태를 확인하여 개발 상태에서는 원격 제어 및 현장 원격제어 등과 같은 전력 투입을 제한함으로 사고 발생을 방지한다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 전원 공급부(110), 메인 제어부(120), 모듈 전원 공급 제어부(122), 원격 제어부(130), 센서부(140)를 포함한다. 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 다양한 센서(예컨대, 전류센서, 누설센서, PD센서 등)들과 통신하면서 제어를 수행한다. 센서부(140)는 별도의 제품으로 외부에 부착하여 구성될 수 있다.

전원 공급부(110)는 전원 공급에 관한 것으로 선로에 흐르는 자계에너지를 이용하여 전력을 생산하는 방식으로 적용된다.

에너지 저장부(150)는 전원 공급기(110)와 연결되어 정전 및 전원 공급기에서의 전력 공급이 원할하지 않을 경우 비상시 사용할 수 있는 배터리 및 EDLC 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

메인 제어부(120)는 마이크로프로세서를 이용하여 각종 센서 정보의 모니터링하거나 차단기를 제어한다. 메인 제어부(120)는 LTE/TRS송수신부(121)를 이용하여 LTE, ROLA와 같은 장거리 무선 통신을 이용한 중앙 관리 장치와의 상호 연동한다. 메인 제어부(120)는 유무선 통신부(123)를 이용하여 유무선 단거리 통신을 이용한 현장에서 원격 제어가 가능하도록 지원한다. 메인 제어부(120)는 조작 패널 및 디스플레이를 이용하여 현재 상태 정보를 사용자에게 표시 및 전달한다. 메인 제어부(120)는 모듈 전원 공급 제어부(122)를 포함한다. 모듈 전원 공급 제어부(122)는 각 회로부에 공통으로 접속되는 센서류 및 각종 제어기의 전력을 제어한다.

원격 제어부(130)는 현장 사용자가 시험 및 평가 장비 옆에서 작업 및 평가시 사고 방지를 위한 근거리 원격 조작 제어기로 유무선 통신을 이용하여 접속 가능하다.

센서부(140)는 고압 개폐기의 상태 정보를 모니터링하기 위한 각종 센서로서 전류, 누설, 부분 방전, 접속 상태, 가스 압력 및 진공 상태 등 다양한 정보를 획득한다. 센서부(140)는 획득한 다양한 정보를 메인 제어부(120)로 전송한다.

센서부(140)는 부분 방전 센서, 온도 센서, 압력 센서를 포함한다. 부분 방전 센서는 출력포트와 선로간 접속상태를 확인하여 부분 방전이 발생하는 감지한다. 부분 방전 센서는 전류센서에서 출력되는 전류를 이용하여 전류센서의 위상에 따라 아크방전인지, 표면 방전인지, 내부방전인지의 여부를 감지한다. 온도 센서는 선로의 온도를 감시한다. 압력 센서는 절연용 가스 및 진공 상태를 감시한다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 기존의 리니어 트랜스포머의 문제점을 해결하기 위해 선로에서 발생하는 자계에너지로 전원을 공급하는 방식을 적용하여 기존 트랜스모터의 폭발 및 무 부하 전력 손실을 최소화할 수 있다.

일반적으로 선로에 전류가 흐르면 선로 주변에 자계가 형성된다. 이때, 전원 공급부(110)는 자계의 흐름을 원활하게 하기 위하여 코어(예컨대, 아몰포스, 방향성 및 바 방향성 코아(규소 강판) 등)를 사용하게 되며, 코어에 코일을 반복적으로 권취된다. 전원 공급부(110)는 코어에 흐르는 자속에 의해서 코일에 전류가 발생하게 되며, 이때 발생하는 전류를 전압으로 변경한다.

여기서, 전원 공급부(110)는 선로에 흐르는 전류량에 따라 출력되는 에너지도 변화하게 되는데 전류량이 상당이 높아지게 되면 출력되는 전류와 전류를 전압으로 변환하는 과정에서 상당이 높은 전압으로 인해 부하측 회로들이 소손된다.

메인 제어부(120)는 부하측 회로의 소손을 방지하기 위하여 변환되는 전압을 실시간 모니터링하여 부하측의 소손이 발생하는 특정 전압 이상에서는 코어에 감겨있는 코일의 양단을 쇼트 시켜 양단에 발생하는 전압을 억제한다.

만약, 별도의 전류센서를 이용하여 특정 전류 이상의 전류가 선로에 흐를 경우 전원을 차단하게 되면, 기 설정된 전류 이상이 지속적으로 발생할 경우에 장시간 전력을 공급할 수 없게됨으로 개폐기의 비상용 배터리만을 사용하게 되어 비효율적이다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 높은 전압에 의한 부하측 회로 소손을 방지할 수 있으며, 특정 전압 이상에서만 전력을 차단함으로 일정 구간 전체를 차단하는 것이 아닌 AC 파형의 1개 주기 동안 특정 영역에서만 전력을 차단함으로 상시 전력의 중단 없이 사용할 수 있다.

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 전압을 제한하기 위해서 코일 양단을 쇼트 시키는 스위치로 다양한 스위칭 소자(예컨대, FET, 싸리스터, 릴레이 등..)를 적용할 수 있다. 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100) 내의 순수 권선에 의해서 발생하는 에너지는 권선수에 의해서 비례하게 발생한다.

하지만, 제한된 에너지에서 보다 효율적인 에너지를 출력하게 하기 위해서 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100) 내의 권선과 직렬 또는 병렬로 콘덴서를 결합하여 직렬 및 병렬공진을 통해서 보다 높은 에너지를 생성할 수 있다.

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 별도의 전류센서를 구비하지 않아도 현재 선로에 흐르는 전류에 의해서 발생하는 자계에너지의 공급 상태(예컨대, 부족 또는 과다)를 전압이나 코일에 발생하는 SINE 파형, 고전압 스위치의 동작에 의한 입력 파형의 변화로 실시간 판단할 수 있다. 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 전압이나 코일에 발생하는 SINE 파형, 고전압 스위치의 동작에 의한 입력 파형 정보를 이용하여 전력의 공급 상태를 판단할 수 있다.

도 2는 본 실시예에 따른 전원 공급부를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 전원 공급부(110)는 코어 및 코일부(210), 공진부(220), 과전압 제어 스위치(230), 입력 전압 주기 변환기(240), AC-DC 변환기(250), 과전압 차단 레벨 판단기(260), 전압 측정기(270), DC-DC 변환기(280), 배터리 충전기(290), 저전압 발생기(292)를 포함한다. 전원공급부(110)에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

전원공급부(110)에 개폐기 선로에 흐르는 전류에 의해서 발생되는 자속에너지를 전류 및 전압으로 변환하여 비접촉 방식으로 에너지를 수집하는 전원 공급 방식으로 구성된다.

코어 및 코일권선부(210)는 코어에 코일이 권취되어 코어에 흐르는 자속에 의해서 코일에서 전류를 발생한다.

공진부(220)는 코어 및 코일권선부(210) 내의 코일에 병렬로 접속되는 콘덴서를 이용하여 코어에 권취된 코일과 LC 병렬 공진이 이루어지도록 용량을 설정하여 코일에 발생하는 전류를 증폭시킨다. 공진부(220)는 코일 권선부의 권취된 코일의 인덕턴스로 인해 출력되는 전류가 전압보다 위상이 느려지게 됨으로 이로 인해 무효전력이 증가하여 유효전력량이 감소하는 경우 역률을 개선하여 출력 전압의 효율을 높이도록 한다.

다시 말해, 공진부(220)는 코일에 병렬로 접속되는 콘덴서를 이용하여 코일에서 발생하는 50 Hz 또는 60 Hz에 LC 병렬 공진이 이루어질 수 있도록 용량을 설정하여 전력을 증폭한다. 이때, 코일의 인덕턴스값이 현저히 작으면 콘덴서의 용량이 상당히 커짐으로 제품의 크기가 제한적으로 구현되나. 이때, 공진부(220)는 50Hz 또는 60Hz의 고조파에 공진할 수 있는 용량을 설정할 수 있다.

공진부(220)는 발전기와 같이 발전기 자체의 인덕턴스 및 부하단의 인덕턴스로 인해 전압보다 전류의 위상이 느려지게 될 때, 무효전력이 증가하여 유효전력량이 감소하게 된다. 공진부(220)는 역률을 개선하여 출력 전력(즉 유효전력)을 극대화할 수 있다.

과전압 제어 스위치(230)는 AC-DC 변환기(250)로부터 출력되는 전압을 기반으로 기 설정된 전압 이상이 발생할 경우, 코일 양단을 쇼트 시켜 과전압을 억제시킨다. 과전압 제어 스위치(230)에서 과전압을 억제시킬 때, 과전압 차단 레벨 판단기(260)는 출력 전압을 감시 비교한다. 과전압 제어 스위치(230)는 과전압 차단 레벨 판단기(260)의 판단 결과, 출력 전압이 기 설정된 전압 이상의 과전압인 것으로 판단되면, 코일 양단을 쇼트 시켜 과전압을 억제시킨다.

입력 전압 주기 변환기(240)는 코일에서 발생하는 AC 파형 상태를 실시간으로 판단하여 입력 전력의 상태를 감시하여 메인 제어부(120)로 전달한다. 입력 전압 주기 변환기(240)는 전압 측정기(270)를 이용하여 입력 전력 상태를 모니터링할 수 있다.

입력 전압 주기 변환기(240)는 코일에서 발생하는 AC 파형 상태를 실시간으로 판단하여 입력 전력의 상태를 감시한다. 입력 전압 주기 변환기(240)는 전압 측정기(270)를 이용하여 입력 전압에 대한 입력전압 주기를 측정하고, 입력 전력 상태를 모니터링한다.

AC-DC 변환기(250)로부터 출력되는 전압은 개폐기용 제어기에서 필요로 하는 전압과 배터리를 충전시키는 전압으로 변환되어 배터리 충전기(290)로 공급된다. AC-DC 변환기(250)는 공진부(220)로부터 입력된 AC를 DC로 변환하여 출력 전압으로 출력한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 출력 전압을 감시 후 비교하여 출력 전압이 기 설정된 전압 이상의 과전압인 지의 여부를 판단하고, 입력 전압이 배터리 구동 전압 이하인지의 여부를 확인한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 과전압 제어 스위치(230)가 동작(On)한 상태에서, 입력 전압이 배터리 구동 전압 이상인 경우, 배터리 충전기(290)가 배터리 충전을 시작하도록 제어한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 입력 전압이 배터리 구동 전압 이상이면, 충분한 입력 전력이 공급되고 있는 상황으로 판단하고, 전압 측정기(270)를 이용하여 배터리 충전기(290)가 구동할 수 있는 최소 전압이 유지되고 있다고 판단한 경우, 배터리 충전기(290)를 구동하도록 제어한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 과전압 제어 스위치가 동작(On)한 상태에서, 입력 전압이 배터리 구동 전압 이하인 경우, 배터리 충전기(290)가 배터리 충전을 정지하도록 제어한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 지속적으로 입력 전압을 모니터링을 하다가 입력 전압이 배터리 구동 전압 이하로 낮아지고 배터리 정지 전압 이하로 공급되면, 배터리 충전기(290)가 구동을 정지하도록 제어하여, DC-DC 변환기(280)의 출력 전압이 비정상적으로 출력되는 것을 방지한다.

DC-DC 변환기(280)는 저전압 발생기(292)(개폐기의 각 제어 모듈에 필요한 전압 생성)에 전력을 공급한다. DC-DC 변환기(280)는 과전압 차단 레벨 판단기(260)의 판단 결과 출력 전압이 과전압이 아니고, 입력 전압이 배터리 구동 전압 이상인 경우, 출력 전압을 저전압 발생기(292)로 분배한다.

배터리 충전기(290)는 내부 비상용 축전지를 충전시킨다. 배터리 충전기(290)는 과전압 차단 레벨 판단기(260)의 판단 결과 출력 전압이 과전압이 아니고, 입력 전압이 배터리 구동 전압 이상인 경우, 출력 전압을 내부 비상용 축전지에 충전시킨다.

도 3은 본 실시예에 따른 과전압 제어 방식을 나타낸 그래프이다.

도 3은 본 실시예에 기존 선로에 흐르는 전류를 이용하여 전력을 공급하는 전원 공급기의 경우 전류 센서를 이용하여 해당 전력 공급기를 운영가능한 선로 전류 영역 이상을 벗어나게 되면 출력 전압을 완전히 차단하여 장시간 운영가능한 선로 전류 영역을 벗어날 경우 비상시 사용하는 배터리를 지속적으로 사용함으로 비 효율적이며 운영에 지대한 지장을 초래하게 된다. 본 발명에서는 전류센서를 활용하여 운영 가능한 선로 영역을 벗어나더라도 전원 공급기에 공급되는 AC 전압의 크기를 측정하여 특정 전압 이상의 경우에만 입력되는 전력을 제한함으로 운영 가능한 선로 전류를 벗어났다고 하더라도 전력 공급이 가능하여 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)로 안정적인 구동 전압을 공급할 수 있고 배터리 소비를 최소화할 수 있도록 하기 위하여 입력되는 전류량에 의해서 전원 공급기의 제어 방법과 종래의 제어방식을 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 경우 특정 전류 이상의 전류 영역에서는 구간 전체에서 전력을 활용할 수 없어 비효율적인 전력 변환이 이루어짐을 알 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 전력 생성 및 전력의 흐름을 나타낸 도면이다.

일반적인 개폐기용 제어기의 전원공급 및 변환 방식은 모든 전력이 비상용으로 구성되어 있는 배터리를 통해서만 공급된다. 따라서, 일반적인 개폐기용 제어기 내의 배터리는 수명 저하 및 유지보수 비용을 증가하게 된다.

하지만, 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 일반적인 개폐기용 제어기의 전원공급 방식을 개선하기 위해서 도 4에 도시된 바와 같은 코어1,2,3(410)에서 공급되어지는 전력이 충분한지 부족한지에 따라서 전원 공급의 loop가 유동적으로 변하게 되는데 코어1,2,3(410)에서 공급되어지는 전력이 충분할 경우 A-Loop(평상시 전원 흐름 개통을 통해 전력을 부하측으로 공급하고 전력이 충분하지 않는 경우에는 B_Loop(비상시 전원 흐름)를 통해서 부하에 전력을 공급하는 LOOP를 유동적으로 유지할 수 있도록 다이오드를 구성함으로 상시 배터리를 사용하지 않고 비상시에만 배터리를 사용함으로 배터리의 충방전을 최소화시켜 수명을 연장 시킬 수 있다.

도 5는 본 실시예에 따른 DC-DC변환기와 배터리 충전기의 구동과 관련된 방법을 설명하기 위한 위한 순서도이다.

DC-DC변환기(280)와 배터리 충전기(290)가 동시에 구동할 경우 입력되어지는 전력이 양분되어 비 효율적인 시스템으로 구동됨으로 이들의 효과적인 부하측으로의 전력 공급 및 배터리 충전을 제어하기 위함이다.

선로에 전류가 흐르고 이로 인해 전원 공급이 시작되면 DC-DC 변환기(280)가 동작한다(S510). 입력 전압 주기 변환기(240)는 입력 전압 주기를 측정한다(S520).

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 입력 전압 주기를 기반으로 과전압 제어스위치의 동작 상태를 판단하여 과전압 제어 스위치가 동작(On)하였는지의 여부를 확인한다(S530).

단계 S530의 확인 결과, 과전압 제어 스위치가 동작(On)한 경우, 과전압 차단 레벨 판단기(260)는 현재 배터리 충전 전압 상태를 반단하기 위해서 전압 측정기(270)의 전압값을 활용하여 배터리가 충전이 필요한지 아니면 완충 상태인지를 판단하여 배터리 충전기(290)를 제어할 수 있도록 한다(S540).

단계 S540의 확인 결과, DC-DC 변환기(280)이 구동되어 있는 상태에서 입력 전력의 상태를 확인하고 배터리의 충전필요 여부를 확인한다(S550).

단계 S550에서, 과전압 차단 레벨 판단기(260)는 충분한 입력 전력이 공급되고 있으며 또한 전압 측정기를 통해서 배터리 충전이 필요할 경우 배터리 충전기(290)가 구동을 시작하여 배터리를 충전하도록 제어한다.

단계 S540의 확인 결과, 배터리 전압이 충전을 필요치 않은 전압일 경우 인지를 확인한다(S560).

단계 S560의 확인 결과, 배터리 충전이 필요하지 않은 전압일 경우, 과전압 차단 레벨 판단기(260)는 배터리 충전기(290)의 구동을 정지시키도록 제어한다(S570).

AC-DC 변환기에서 공급된 DC 전압은 DC-DC 변환기(280)와 배터리 충전기(290)로 직접 공급된다. 이때, DC-DC 변환기(280)와 배터리 충전기(290)가 동시에 동작하는 것이 아니라 입력 전력의 공급 상태에 따라서 과전압 차단 레벨 판단기(260)에서 판단하여 배터리 충전기(290)의 작동 여부를 결정하게 된다.

DC-DC 변환기(280)는 구동할 수 있는 입력 전압의 범위를 가지게 되는데 (예컨대, 구동 시작 전압 : 50V / 구동 정지 전압 : 45V) AC-DC 변환기(250)에서 전원이 공급되어지면 DC-DC 변환기(280)의 구동 시작전압이상으로 상승하면 DC-DC 변환기(280)가 구동하여 출력을 내보내게 된다. 이때, DC-DC 변환기(280)는 입력되는 DC 전원이 낮아지게 되면 동작을 멈추게 되고 배터리 전압을 활용하여 출력을 유지하게 된다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 입력되는 전압이 DC-DC 구동 전압 이상으로 출력되고 AC-DC 변환기(250)에서 출력되는 전압측정기에서 전압 상태와 주기변환기의 신호를 이용하여 공급되는 전력이 충분하여 과전압 스위치가 동작하고 있다고 판단하면, 배터리 충전기(290)의 동작을 시작하여 배터리가 충전되도록 한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 배터리 충전을 시작으로 인해 AC-DC 전압의 낮아지게 되면 특정 전압 이하 여부를 판단하여 배터리 충전기(290)의 동작을 정지시킨다. 과전압 차단 레벨 판단기(260)는 전술한 순서(단계 S530, S540, 560)를 반복적으로 수행하여 공급되는 전력량에 따라 부하측의 전력 공급을 일정하게 유지시킨다. DC-DC 변환기(280)는 전술한 과정으로 인해 개폐기 제어기에 필요한 전력으로 우선적으로 DC-DC 변환기를 이용하여 생성된 전력을 공급한다.

과전압 차단 레벨 판단기(260)는 선로 전류가 낮아지고, 이로 이해 입력 전압이 낮아질 경우에만 배터리에서 전력을 사용할 수 있도록 하여 배터리 충방전 횟수를 최소화할 수 있다.

DC-DC 변환기(280)에서 출력되는 전압이 배터리로 연결되지 못하고 배터리 충전기에서만 배터리를 충전할 수 있도록 DC-DC 변환기(280)의 출력과 배터리 간에 다이오드를 연결할 수 있다. DC-DC 변환기(280)의 출력 전압이 낮아지게 되면 배터리 전압이 원활하게 공급되기 위해서 DC-DC 변환기(280)의 출력과 배터리 간에 다이오드를 연결할 수 있다.

저전압 출력 변환기는 배터리와 DC-DC 변환기에서 1차 변환된 전력을 개폐기 제어기에서 필요한 낮은 DC 전압으로 변환하여 출력한다.

배터리 모니터는 상시 배터리 상태를 모니터링하여 개폐기 제어기에 배터리 상태를 제공한다. 배터리의 구성은 일반적으로 납산, 리튬, 슈퍼 콘덴서 등 다양하게 적용가능하다.

도 5에서는 단계 S510 내지 단계 S570을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 5에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이 도 5에 기재된 본 실시예에 따른 DC-DC변환기(280)과 배터리 충전기(290)의 구동과 관련된 방법은 프로그램으로 구현되 실시간으로 그 상태를 메인제어기(120)에서 확인 판단할 수 있으며 원격 무선 통신등을 통해서 관제 및 현장 사용자에게 전달할 수 있다.

도 6은 본 실시예에 따른 불필요한 소비 전력을 절감하기 위한 메인 제어부에서의 각 개폐기 채널에 연동되어 운용되는 센서 및 감시 장치의 전원 제어를 설명하기 위한 도면이다.

일반적인 개폐기는 3회로, 4회로와 같이 부하에 연결할 수 있는 채널을 구성하는데 이들 모두 부하에 연결되지 않아도 각 회로를 감시하는 센서 및 보호 회로들에 전원을 공급하여 불필요한 전력을 소비하게 된다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 사용 중인 회로에만 전력을 공급할 수 있도록 모듈 전원 공급 제어부(122)의 전력을 공급하거나 차단하여 전력을 절감할 수 있다.

메인 제어부(120)는 현재 선로가 접속되어 있고 전력을 공급하는 기계적 스위치가 작동되어있는 채널의 회로에만 선별적으로 전력을 공급하여 데이터를 획득한다. 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 상시 운전되어야 할 부분과 전원을 제어할 수 있는 부분을 구분하여 구성된다.

도 7은 본 실시예에 따른 복수의 개폐기의 구동 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)를 제어하는 제어 시스템을 시작한다(S710). 제어 시스템은 1번 개폐기가 동작하였는 지의 여부를 확인한다(S720). 단계 S720의 확인 결과, 1번 개폐기가 동작한 경우, 제어 시스템은 1번 개폐기가 동작 명령을 수신하였는지의 여부를 확인한다(S722).

단계 S722의 확인 결과, 1번 개폐기가 동작 명령을 수신한 경우, 제어 시스템은 1번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 공급하고 감시를 시작한다(S724). 제어 시스템은 1번 개폐기를 구동한다(S726).

단계 S720의 확인 결과, 1번 개폐기가 미동작하고, 단계 S722의 확인 결과, 1번 개폐기가 동작 명령을 미수신한 경우, 제어 시스템은 1번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 차단한다(S730).

제어 시스템은 N번 개폐기가 동작하였는 지의 여부를 확인한다(S740) 단계 S740의 확인 결과, N번 개폐기가 동작한 경우, 제어 시스템은 N번 개폐기가 동작 명령을 수신하였는지의 여부를 확인한다(S742).

단계 S742의 확인 결과, N번 개폐기가 동작 명령을 수신한 경우, 제어 시스템은 N번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 공급하고 감시를 시작한다(S744). 제어 시스템은 N번 개폐기를 구동한다(S746).

단계 S740의 확인 결과, N번 개폐기가 미동작하고, 단계 S742의 확인 결과, N번 개폐기가 동작 명령을 미수신한 경우, 제어 시스템은 N번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 차단한다(S750).

도 7에서는 단계 S710 내지 단계 S750을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 7에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이 도 7에 기재된 본 실시예에 따른 복수의 개폐기의 구동 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 복수의 개폐기의 구동 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

도 8은 본 실시예에 따른 현장 사용자에 의한 현장 점검 및 시험 동작을 위한 원격 조작 방식을 설명하기 위한 도면이다.

일반적인 개폐기의 경우 현장에서 사용자에 의해서 수동으로 조작이 가능한 스위치를 조작 패널이나 디스플레이 패널에 포함시켜서 구현된다.

일반적인 개폐기의 경우 조작 패널이나 디스플레이 패널을 이용해서 설치점검 또는 주기적인 현장점검을 할 수 있으나, 일반적인 개폐기의 경우 각 회로에 선로가 접속되어 있지 않은 상태이거나 또는 개방된 출력 포트에 구성된 절연 캡이 정상적으로 설치되어 있다면, 사용자가 패널 조작 스위치를 작동시킬 경우 큰 문제가 발생하게 된다.

부하가 연결되지 않거나 절연캡의 노후 및 선로 접속재의 노후로 인한 절연 파괴가 발생하면 스위치 구동치 폭발이 발행하는 경우가 존재하게 된다.

일반적인 개폐기의 문제점을 보완하기 위하여, 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 패널부 및 메인 제어부에 유,무선 통신부를 추가한다. 원격조작 제어부(130)를 구성하여 근접거리에서 원격으로 제어할 수 있다. 이때 원격 조작이 가능한 리모트 컨트롤러를 구성하여 제어할 수도 있지만 휴대폰의 무선 통신을 활용하여 내부 애플리케이션 프로그램을 이용하여 조작할 수 있다.

원격 리모트 컨트롤러 및 휴대폰 애플리케이션을 이용하는 경우, 사용자의 현장 조작시 안전하게 시험 평가를 할 수 있다. 메인 제어부 및 패널부의 유무선 통신부는 메인 제어부 내 마이크로프로세서를 이용하여 사용자의 명령을 수행할 수 있도록 한다. 유무선으로 연결된 원격조작기는 수신된 정보를 실시간 반영할 경우 주변 노이즈 및 기타 통신 장치들의 영향으로 인해 오동작을 발생시킬 수 있다.

메인 제어부(120)는 원격 조작이 가능한 제어기 및 애플리케이션이 접속되면 메인 제어부의 무선 통신 장치에 의해서 개폐기를 관리하는 중앙 모니터링을 담당하는 부서로 접속 정보가 자동으로 전달된다.

이후, 시험 및 평가 작업자들의 작업 여부를 승인하여 현재 작업위치, 작업 상태 등을 실시간 모니터링함으로 보다 안전한 평가 및 유지보수가 가능하다. 주변 노이즈 및 기타 통신장치의 통신 데이터로 인한 오동작을 방지하기 위해서 복수의 단계를 거쳐야만 동작하도록 안전을 강화한 프로토콜을 이용한다.

현장에서 사용되는 원격 조작기는 별도의 제어기 형태로 구현되거나 스마트 폰의 애플리케이션으로 구현될 수 있다. 원격 조작기(현장 원격 제어기, 휴대폰 애플리케이션)는 유무선 통신을 이용하여 접속되는 개폐기에 접속한다. 개폐기 내의 메인 제어부는 접속 가능한 기기 여부를 판단하고 가능한 기기라면 무선 통신망을 통해서 중앙 모니터링을 담당하는 부서로 접속여부를 전송한다.

중앙 모니터링을 담당하는 부서는 시험 및 유지보수 가능 승인 요청을 수신하여 판단한 결과를 개폐기로 전송한다. 개폐기는 중앙 모니터링을 담당하는 부서로부터 수신한 답변에 따라 실제 시험 평가를 진행할 수 있다. 개폐기는 실제 시험 평가를 진행한 시험 및 평가 결과를 중앙 모니터링을 담당하는 부서로 전송한다.

중앙 모니터링 담당자는 시험 및 평가 결과를 수신하여 상태정보를 실시간 공유할 수 있다. 메인 제어부는 상시 무선 및 유선 장치의 접속여부를 확인하고 비인가 접속장비가 접속되면 원격으로 중앙 관리자에게 전송하여 비정상적인 행위가 이루어 지지 않도록 한다.

도 9는 본 실시예에 따른 현장 점검 및 시험 동작 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

메인 제어부(120)는 유무선 접속 상태를 확인한다(S910). 메인 제어부(120)는 유무선 통신으로 원격 제어기가 접속했는지의 여부를 확인한다(S912).

단계 S912의 확인 결과, 유무선 통신으로 원격 제어기가 접속한 경우, 메인 제어부(120)는 접속한원격 제어기가 정상적인 접속 기기인지의 여부를 확인한다(S914).

단계 S914의 확인 결과, 접속한 원격 제어기가 정상적인 접속 기기인 경우, 메인 제어부(120)는 중앙 관제 센터로 시험 및 평가 승인 요청을 전송한다(S916). 단계 S914의 확인 결과, 접속한 원격 제어기가 비정상적인 접속 기기인 경우, 메인 제어부(120)는 중앙 관제 센터로 비정상기기 접속을 보고한다(S917).

메인 제어부(120)는 중앙 관제 센터로부터 시험 및 평가 승인 요청에 대응하는 시험 및 평가 승인 응답을 수신하는지의 여부를 확인한다(S918). 단계 S918의 확인 결과, 중앙 관제 센터로부터 시험 및 평가 승인 응답을 수신하는 경우, 고압 개폐기의 구동을 준비시킨다(S920).

메인 제어부(120)는 원격 제어기로부터 명령값을 수신하면, 정상적인 명령값인지의 여부를 확인한다(S922). 단계 S922의 확인 결과, 정상적인 명령값인 경우, 메인 제어부(120)는 선로 접속이 되었는지의 여부를 확인한다(S924).

단계 S924의 확인 결과, 선로에 접속된 경우, 메인 제어부(120)는 정상 구동하여 시험 및 평가를 수행한다(S926). 메인 제어부(120)는 시험 및 평가 결과를 중앙 관제 센터로 전송한다(S928).

단계 S924의 확인 결과, 선로에 비접속된 경우, 메인 제어부(120)는 중앙 관제 센터로 해제 요청 및 원격 조작 제어기 해제 버튼을 작동시킨다(S930). 메인 제어부(120)는 원격 제어기와의 접속이 해제되었는지의 여부를 확인한다(S932).

단계 S932의 확인 결과, 원격 제어기와의 접속이 해제된 경우, 단계 S926을 수행하고, 원격 제어기와의 접속이 해제되지 않은 경우, 단계 S924를 수행한다.

도 9에서는 단계 S910 내지 단계 S932을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 9에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 9는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이 도 9에 기재된 본 실시예에 따른 현장 점검 및 시험 동작 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 현장 점검 및 시험 동작 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

도 10은 본 실시예에 따른 개폐기 내 부하측 단자의 선로 접속 여부를 판단을 설명하기 위한 도면이다.

일반적인 개폐기에서는 선로 접속여부 및 접속재 상태, 절연 상태에 따라 심각한 폭발 사고가 발생할 수 있다. 일반적인 개폐기의 경우 현장에서 직접 제어할 수도 있지만 중앙 모니터링 담당자에 의해서 원격 제어도 가능하나 사전 원격 제어 담당자가 현장 상황을 정확하게 인지할 수 없다면 비정상적인 시험 및 평가 지령으로 인해 위험 요소가 발생할 수 있다.

가장 우선적으로 확인되어야 할 사항이 선로의 접속 여부를 확인하기 위해, 선로 접속 감시 센서(1010)를 이용하여 원격 상태에서도 장비의 상태를 확인하고 제어할 수 있다.

선로 접속 감시 센서는 IR 및 초음파와 같은 센서나 기계적인 스위치로 구성될 수 있는데 케이블의 접속을 위해서 사용되는 접속재의 접속여부를 감지하면 된다.

IR 센서는 접속재가 접속되는 부분의 위, 아래에 구성하여 접속재가 없을 경우에는 송신부에서 송신된 신호가 수신부에 수신되어 비접속 여부를 확인할 수 있다.

초음파 센서는 접속재에 연결된 케이블과 수직으로 구성하여 초음파 송수신에서 송신된 신호가 수신기에 계측되는 시간을 판단하여 선로의 접속 여부를 판단할 수 있다.

본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 IR 센서 및 초음파 센서 이외에 다양한 형태의 센서를 이용해서 선로의 접속 여부를 판단할 수 있다.

전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 선로에 접속되어 있지 않을 경우 외부에서 구동 명령이 수신되거나 제어신호가 감지되어도 마이크로프로세서에서 개폐제어기로 구동 신호를 출력하지 않도록 한다.

메인 제어부(120)는 선로 접속 센서에서 수신된 신호를 이용하여 중앙 모니터링 담당자에 의한 원격 제어 또는 현장 사용자의 원격 제어기에서 개발된 상태의 선로의 접속 명령이 수행되면 접속 상태를 다시 한번 확인한다. 메인 제어부(120)는 개발 상태에서 현재 개발 상태임을 사용자 및 원격 제어 담당자에게 전송하여 현재 상태를 명확하게 인지시키고 이후 개방상태임에도 평가를 필요로 한다면 다시 한번 확인 사항(점검사항)에 대한 명확한 확인 절차를 제공하여 사고 발생을 방지한다.

메인 제어부(120)는 점검 절차가 완료되면 사용자 및 원격 조작자에 의해서 동작 해제 신호를 수신하고 이후 실제 구동 절차에 따라 제어한다. 본 실시예에 따른 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템(100)은 수동적으로 제어하는 원격제어, 현장제어를 선택하는 스위치의 조작 없이도 제어 가능하다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템
110: 전원 공급부 120: 메인 제어부
121: LTE/TRS송수신부 123: 유무선 통신부
22: 모듈 전원 공급 제어부
130: 원격 제어부 140: 센서부
210: 코어 및 코일부 220: 공진부
230: 과전압 제어 스위치 240: 입력 전압 주기 변환기
250: AC-Dc 변환기 260: 과전압 차단 레벨 판단기
270: 전압 측정기 280: DC-DC 변환기
290: 배터리 충전기 292: 저전압 발생기
410: 코어1,2,3
1010: 선로 접속 감시 센서부

Claims (15)

1. 전체 시스템에 전력을 공급하는 전원 공급부;
   상기 전원을 공급받아 전체 시스템의 제어, 관제센터와의 무선 통신, 현장 사용자의 이격거리에서도 현장 작업자가 원격으로 제어하는 원격조작기 및 휴대폰의 무선 통신과 연동할 수 있는 유무선 통신, 데이터 관리, 사고 전류 예측, 원격제어 정보를 이용한 자동제어, 각 선로의 각종 센서 및 감시 장치의 전원 제어, 현재 제어 시스템 및 개폐기의 상태를 실시간 모니터링하는 메인 제어부;
   상기 전원 공급부와 연결되어 정전 및 상기 전원 공급부에서의 전력 공급이 원할 하지 않을 경우 비상시 사용하는 에너지 저장부; 및
   상기 개폐기의 각종 정보를 수집하기 위한 센서부, 상기 메인 제어기의 유무선 통신과 연결하여 현장 작업자가 일정한 이격거리에서 원격으로 시스템을 제어 및 관리하는 원격조작 제어기 및 휴대폰 애플리케이션부
   를 포함하되,
   상기 전원 공급부는,
   코어에 코일이 권취되어 상기 코어에 흐르는 자속에 의해서 상기 코일에서 전류를 발생하는 코어 및 코일부;
   상기 코일에 병렬로 접속되는 콘덴서를 이용하여 상기 코일에서 LC 병렬 공진이 이루어지도록 용량을 설정하여 상기 코일에 발생하는 전류를 공진을 통해 증폭시키거나 코일 권선에 흐르는 지상의 전류 위상을 조절하는 공진부;
   상기 코일에서 발생하는 AC 파형 상태를 실시간으로 판단하여 입력 전력의 상태를 감시하는 입력 전압 주기 변환기;
   상기 공진부로부터 입력된 AC를 DC로 변환하여 출력 전압으로 출력하는 AC-DC 변환기;
   상기 출력 전압을 감시 후 비교하여 상기 출력 전압이 기 설정된 전압 이상의 과전압인 지의 여부를 판단하고, 상기 입력 전압이 배터리 구동 전압 이하인지의 여부를 확인하는 과전압 차단 레벨 판단기;
   상기 과전압 차단 레벨 판단기의 판단 결과, 상기 출력 전압이 기 설정된 전압 이상의 과전압인 것으로 판단되면, 상기 코일 양단을 쇼트 시켜 과전압을 억제시키는 과전압 제어 스위치;
   상기 과전압 차단 레벨 판단기의 판단 결과 상기 출력 전압이 과전압이 아니고, 상기 입력 전압이 상기 배터리 구동 전압 이상인 경우, 상기 출력 전압을 저 전압 발생기로 분배하는 DC-DC 변환기; 및
   상기 과전압 차단 레벨 판단기의 판단 결과 상기 출력 전압이 과전압이 아니고, 상기 입력 전압이 상기 배터리 구동 전압 이상인 경우, 상기 출력 전압을 내부 비상용 축전지에 충전시키는 배터리 충전기
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 공진부는,
   인덕턴스로 인해 전압보다 전류의 위상이 느려지게 될 때, 무효전력이 증가하여 유효전력량이 감소하는 경우의 역률을 개선하여 상기 출력 전압의 효율을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 입력 전압 주기 변환기는,
   전압 측정기를 이용하여 상기 입력 전압에 대한 입력 전압 주기를 측정하고, 입력 전력 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 과전압 차단 레벨 판단기는,
   상기 과전압 제어 스위치가 동작(On)한 상태에서, 상기 입력 전압이 배터리 구동 전압 이상인 경우, 상기 배터리 충전기가 배터리 충전을 시작하도록 제어하는 것을 특징으로하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 과전압 차단 레벨 판단기는,
   상기 입력 전압이 상기 배터리 구동 전압 이상이면, 충분한 입력 전력이 공급되고 있는 상황으로 판단하고, 전압 측정기를 이용하여 상기 배터리 충전기가 구동할 수 있는 최소 전압이 유지되고 있다고 판단한 경우, 상기 배터리 충전기를 구동하도록 하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 과전압 차단 레벨 판단기는,
   상기 과전압 제어 스위치가 동작(On)한 상태에서, 상기 입력 전압이 배터리 구동 전압 이하인 경우, 상기 배터리 충전기가 배터리 충전을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 과전압 차단 레벨 판단기는,
   지속적으로 상기 입력 전압을 모니터링을 하다가 상기 입력 전압이 상기 배터리 구동 전압 이하로 낮아지고 배터리 정지 전압 이하로 공급되면, 상기 배터리 충전기가 구동을 정지하도록 제어하여, 상기 DC-DC 변환기의 출력 전압이 비정상적으로 출력되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 메인 제어부는,
   현재 선로에 접속되어 전력을 공급하는 기계적 스위치가 동작하는 채널을 형성한 회로에만 선별적으로 전력을 공급하도록 제어하고, 상기 전력을 공급한 회로로부터 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 메인 제어부는
    선별적으로 전력을 공급하는 N번 개폐기가 동작하였는 지의 여부를 확인하고, 상기 N번 개폐기가 동작한 경우, 상기 N번 개폐기가 동작 명령을 수신하였는지의 여부를 확인하고, 상기 N번 개폐기가 동작 명령을 수신한 경우, 상기 N번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 공급하고 감시를 시작한 후 상기 N번 개폐기를 구동하며, 상기 N번 개폐기가 미동작하고, 상기 N번 개폐기가 동작 명령을 미수신한 경우, 상기 N번 개폐기 센서 및 제어기 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    유무선 통신부를 추가로 포함하며, 상기 유무선 통신부를 이용하여 원격 제어기로부터 시험 및 평가 요청을 수신하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
12. 제11항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 유무선 통신부를 이용하여 상기 원격 제어기가 접속한 것으로 확인되면, 접속한 상기 원격 제어기가 정상적인 접속 기기인지의 여부를 확인하고,
    확인 결과, 상기 원격 제어기가 정상적인 접속 기기로 확인되면, 중앙 관제 센터로 시험 및 평가 승인 요청을 전송한 후 상기 중앙 관제 센터로부터 상기 시험 및 평가 승인 요청에 대응하는 시험 및 평가 승인 응답을 수신하면, 시험 및 평가를 위한 구동을 준비하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 원격 제어기로부터 수신된 명령값이 정상적인 명령값인지의 여부를 확인하고, 확인 결과, 정상적인 명령값인 경우, 선로 접속 여부를 확인하고, 확인 결과, 선로에 접속된 경우, 정상 구동하여 시험 및 평가를 수행한 시험 및 평가 결과를 상기 중앙 관제 센터로 전송하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
14. 제13항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    확인 결과, 선로에 비접속된 경우, 상기 중앙 관제 센터로 해제 요청 후 원격 조작 제어기 해제 버튼을 작동시켜서, 상기 원격 제어기와의 접속을 해제시키는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
15. 제12항에 있어서,
    상기 메인 제어부는,
    상기 원격 제어기가 비정상적인 접속 기기인 경우, 상기 중앙 관제 센터로 비정상기기 접속을 보고하는 것을 특징으로 하는 전력 개폐기용 스마트 제어 시스템.
    

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