KR102314282B1 - 전력선 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력선 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는 계측 데이터를 획득하는 센서부, 경보부, 및 센서부에 의해 획득된 계측 데이터에 근거하여 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단하고, 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우 경보부를 통해 경보를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력선 모니터링 시스템 및 방법{SYSTEM FOR MONITORING POWER CABLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전력선 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력설비에 접속되는 전력선의 이상 상태를 모니터링하는 전력선 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.

배전설비의 하나인 변압기는 교류 배전선의 전압을 변환하여 부하에서 사용하는 전압으로 사용할 수 있도록 수전설비, 전주 위 또는 지상에 설치되며, 단상과 3상의 두 종류가 있다. 주상 변압기는 전주의 배전선에 공급되는 1차 전압인 22.9kV의 고전압을 실제 가정, 소규모공장 또는 상가 등에 공급되는 2차 전압인 110V, 220V 또는 380V의 저전압으로 만든다. 이러한 주상변압기는 3상 4선식 Y결선 방식을 사용한다. 또한, 지상 변압기는 인도 등에 설치되어 지중전선을 통해 공급된 고전압을 일반적인 상용전압으로 변압하여 수용가에 공급할 수 있도록 된 것으로서, 일반적으로 3상 지상 변압기가 사용된다.

주상 변압기 및 지상 변압기와 같은 배전설비에는 계통으로부터 인입되는 다수의 전력 인입선이 접속되며, 이러한 전력 인입선의 과전압 또는 결상 등의 이상 상태로 인한 배전설비의 고장이 매년 증가하는 추세에 있다. 현재는 인력을 통해 상기와 같이 배전설비의 고장을 야기하는 전력 인입선의 이상 상태를 점검하여 정전 예방에 노력하고 있으나, 그 점검에 소요되는 인력, 예산, 시간 및 장비 측면에서 비효율성이 존재하며, 그에 따라 완벽한 정전 예방이 어려운 문제점이 존재한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1161850호(2012.06.26. 공고)에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 IoT 기술, 전압 및 전류 계측 센서, 과전압 및 결상 차단 장치를 접목하는 방식을 통해, 배전설비의 고장을 야기하는 전력 인입선의 이상 상태를 점검하기 위해 소요되는 인력, 예산, 시간 및 장비 소모에 따른 비효율성을 제거함으로써, 보다 편리하고 정확하며 안전하게 배전설비의 전력 인입선의 상태를 모니터링할 수 있는 전력선 모니터링 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 전력선 모니터링 시스템은 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는 계측 데이터를 획득하는 센서부, 경보부, 및 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터에 근거하여 상기 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단하고, 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우 상기 경보부를 통해 경보를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 전력선의 이상 상태는, 상기 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터의 값이 미리 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 전력설비에 구비되어 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터를 상기 제어부로 송신하는 제1 통신부, 및 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 경보부가 경보를 출력할 수 있도록, 상기 제어부의 제어에 따라 경보 신호를 상기 경보부로 송신하는 제2 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 경보부는, 상기 전력설비의 관리자와 상기 제어부 간의 인터페이싱을 위한 인터페이스 장치, 및 상기 전력설비의 작업자가 소지하는 작업자 단말 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 전력설비에 구비되며, 상기 전력선의 이상 상태로서 이상 전압 또는 결상이 발생한 경우 상기 전력선의 이상 전압 또는 결상을 차단하는 차단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전력선 모니터링 방법은 제어부가, 센서부를 통해, 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는 계측 데이터를 획득하는 단계, 상기 제어부가, 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터에 근거하여 상기 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 제어부가 경보부를 통해 경보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전력설비에 접속되는 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상과 같은 이상 상태를 센서를 통해 상시 모니터링하고 경보함으로써, 전력선 및 전력설비 고장에 따른 후속 사고를 미연에 방지할 수 있고 전력 공급 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 전력선의 과전압 또는 결상을 차단하는 차단 장치를 전력설비에 구비시킴으로써 전력선 및 전력설비 고장을 복구하는데 소요되는 비용을 저감시킬 수 있다. 그리고, 전력설비를 일체형 집합 함체를 통해 구현함으로써 무분별한 전력선 인입에 따른 미관 저해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템의 설치 및 동작 예시를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템에서 일체형 집합 함체를 통해 구현되는 전력설비의 구조의 예시를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전력선 모니터링 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템을 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템의 설치 및 동작 예시를 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템에서 일체형 집합 함체를 통해 구현되는 전력설비의 구조의 예시를 보인 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 시스템은 센서부(200), 제1 통신부(300), 제어부(400), 제2 통신부(500), 경보부(600) 및 차단부(700)를 포함할 수 있다.

센서부(200)는 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는 계측 데이터를 획득할 수 있다. 본 실시예에서 전력설비는 전술한 것과 같이 주상 변압기 또는 지상 변압기와 같이 수용가(예: 가정, 공장 또는 상가 등)에 전력을 공급하는 배전설비를 의미할 수 있으며, 전력선은 상기의 전력설비로 인입되는 인입 전력선을 의미할 수 있다. 센서부(200)는 전력선의 전압 및 전류를 각각 획득하기 위해 전압 센서 및 전류 센서를 포함할 수 있다. 센서부(200)를 통해 획득된 계측 데이터는 도 2에 도시된 것과 같이 제1 통신부(300)(예: RF 통신 송신 모듈 및 모뎀 장치)를 통해 제어부(400)로 송신될 수 있다.

제어부(400)는 센서부(200)에 의해 획득되어 제1 통신부(300)를 통해 송신된 계측 데이터에 근거하여 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단할 수 있으며, 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우 후술하는 경보부(600)를 통해 경고를 출력할 수 있다. 본 실시예에서 제어부(400)는 해당 전력설비를 관리하기 위한 관리 서버로 구현될 수 있다.

상기의 전력선의 이상 상태는 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 따라 제어부(400)는 센서부(200)에 의해 획득된 계측 데이터의 값이 미리 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우 전력선이 이상 상태인 것으로 판단할 수 있다. 즉, 제어부(400)는 계측 데이터로서 전력선의 전압이 미리 설정된 허용 전압 범위를 벗어나는 경우 전력선의 전압이 이상인 것으로 판단할 수 있고(예: 전력선의 전압이 상기 허용 전압 범위의 상한치를 초과하는 경우 과전압 상태로 판단), 계측 데이터로서 전력선의 전류가 미리 설정된 허용 전류 범위를 벗어나는 경우 전력선의 전류가 이상인 것으로 판단할 수 있으며(예: 전력선의 전류가 상기 허용 전류 범위의 상한치를 초과하는 경우 과전류 상태로 판단), 계측 데이터로서 입력될 것으로 예상되는 3상 전류 중 하나 이상의 상전류 입력이 누락될 경우 결상 상태인 것으로 판단할 수 있다.

상기의 과정을 통해 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 경보부(600)를 통해 경보를 출력할 수 있다. 이 경우, 제어부(400)는 제2 통신부(500)(예: RF 통신 송신 모듈 및 모뎀 장치)를 통해 경보 신호를 경보부(600)로 송신함으로써 경보부(600)가 경보를 출력하도록 할 수 있다.

본 실시예에서 경보부(600)는 전력설비의 관리자와 관리 서버로 구현될 수 있는 제어부(400) 간의 인터페이싱을 위한 인터페이스 장치(예: PC 및 모니터 등의 인터페이스 장비 등), 및 전력설비의 작업자가 소지하는 작업자 단말(예: 작업자 개인이 휴대하는 스마트폰, 또는 전력설비의 보수에 필요한 전용 단말기 등) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이에 따라, 전력선의 이상 상태가 발생한 경우, 관리자는 인터페이스 장치를 통해 해당 위험 상황을 인지하여 후속 복구 작업을 지시 및 관리할 수 있으며, 전력설비의 보수 작업을 수행중인 작업자 또한 해당 위험 상황을 인지하여 그에 적합한 안전 조치를 취할 수 있다.

한편, 본 실시예는 전력설비에 구비되며, 전력선의 이상 상태로서 이상 전압 또는 결상이 발생한 경우 전력선의 이상 전압 또는 결상을 차단하는 차단부(700)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 차단부(700)는 전력선에 이상 전압이 발생한 경우 동작하는 이상 전압 차단기(예: 과전압 누전차단기), 및 전력선에 결상 상태가 발생한 경우 동작하는 결상 보호 차단기를 포함할 수 있다. 이러한 차단부(700)의 동작은 전력설비에 별도로 구비된 제어 장치에 의해 제어될 수도 있고, 전술한 제어부(400)로부터 제2 통신부(500)를 통해 전송되는 제어 신호에 의해 제어될 수도 있다.

도 3은 일체형 집합 함체를 통해 구현되는 전력설비의 구조의 예시를 보이고 있다. 일체형 집합 함체를 통해 센서부(200)(전압 센서 및 전류 센서)와 차단부(700)(이상 전압 차단기 및 결상 보호 차단기)가 일체로 구비되고, 계통으로부터 인입되는 전력선이 접속되는 전원단자와 수용가로 인출되는 전력선이 접속되는 부하단자가 함체 외부에 형성됨으로써 무분별한 전력선 인입에 따른 미관 저해가 방지될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 모니터링 방법을 설명하면, 먼저 제어부(400)는 센싱부를 통해 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류 중 하나 이상을 포함하는 계측 데이터를 획득한다(S100).

이어서, 제어부(400)는 S100 단계에서 획득된 계측 데이터에 근거하여 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단한다(S200). 전술한 것과 같이 전력선의 이상 상태는 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상 중 하나 이상을 포함하며, S200 단계에서 제어부(400)는 계측 데이터의 값이 미리 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우 전력선이 이상 상태인 것으로 판단한다.

S200 단계에서 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우, 제어부(400)는 경보부(600)를 통해 경보를 출력한다(S300).

만약, 전력선의 이상 상태로서 과전압 또는 결상이 발생한 경우, 제어부(400)는 전력설비에 구비된 차단부(700)를 통해 전력선의 과전압 또는 결상을 차단한다(S400).

이와 같이 본 실시예는 전력설비에 접속되는 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상과 같은 이상 상태를 센서를 통해 상시 모니터링하고 경보함으로써, 전력선 및 전력설비 고장에 따른 후속 사고를 미연에 방지할 수 있고, 전력 공급 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 나아가, 전력선의 과전압 또는 결상을 차단하는 차단 장치를 전력설비에 구비시킴으로써 전력선 및 전력설비 고장에 따른 후속 사고를 복구하는데 소요되는 비용을 저감시킬 수 있다. 그리고, 전력설비를 일체형 집합 함체를 통해 구현함으로써 무분별한 전력선 인입에 따른 미관 저해를 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 전력설비
200: 센서부
300: 제1 통신부
400: 제어부
500: 제2 통신부
600: 경보부
700: 차단부

Claims (10)

1. 전력설비에 접속되는 전력선의 전압 및 전류를 포함하는 계측 데이터를 획득하는 센서부로서, 상기 전력설비는 수용가에 전력을 공급하는 배전설비이고, 상기 전력선은 상기 전력설비로 인입되는 인입 전력선이며, 상기 센서부는 상기 전력선의 전압 및 전류를 각각 획득하기 위한 전압 센서 및 전류 센서를 포함하는 것인, 센서부;
   경보부; 및
   상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터에 근거하여 상기 전력선이 이상 상태인지 여부를 판단하고, 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우 상기 경보부를 통해 경보를 출력하는, 상기 전력설비를 관리하기 위한 관리 서버로 구현되는 제어부;
   를 포함하고,
   상기 전력선의 이상 상태는, 상기 전력선의 이상 전압, 이상 전류 및 결상을 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터의 값이 미리 설정된 허용 범위를 벗어나는 경우 상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단하고,
   상기 제어부는, 계측 데이터로서 전력선의 전압이 미리 설정된 허용 전압 범위를 벗어나는 경우 전력선의 전압이 이상인 것으로 판단하되, 전력선의 전압이 상기 허용 전압 범위의 상한치를 초과하는 경우 과전압 상태로 판단하고, 계측 데이터로서 전력선의 전류가 미리 설정된 허용 전류 범위를 벗어나는 경우 전력선의 전류가 이상인 것으로 판단하되, 전력선의 전류가 상기 허용 전류 범위의 상한치를 초과하는 경우 과전류 상태로 판단하며, 계측 데이터로서 입력될 것으로 예상되는 3상 전류 중 하나 이상의 상전류 입력이 누락될 경우 결상 상태인 것으로 판단하고,
   상기 전력설비에 구비되어 상기 센서부에 의해 획득된 계측 데이터를 상기 제어부로 송신하는 제1 통신부; 및
   상기 전력선이 이상 상태인 것으로 판단된 경우, 상기 경보부가 경보를 출력할 수 있도록, 상기 제어부의 제어에 따라 경보 신호를 상기 경보부로 송신하는 제2 통신부;를 더 포함하되, 상기 제1 및 제2 통신부는 RF 통신 송신 모듈 및 모뎀 장치로 구현되고,
   상기 경보부는, 상기 전력설비의 관리자와 상기 제어부 간의 인터페이싱을 위한 인터페이스 장치, 및 상기 전력설비의 작업자가 소지하는 작업자 단말을 포함하되, 상기 인터페이스 장치는 PC 및 모니터를 포함하는 인터페이스 장비이고, 상기 작업자 단말은 작업자가 소지하는 스마트폰이고,
   상기 전력설비에 구비되며, 상기 전력선의 이상 상태로서 이상 전압 또는 결상이 발생한 경우 상기 전력선의 이상 전압 또는 결상을 차단하는 차단부;를 더 포함하고,
   상기 차단부는, 상기 전력선에 이상 전압이 발생한 경우 동작하는 과전압 누전차단기, 및 상기 전력선에 결상 상태가 발생한 경우 동작하는 결상 보호 차단기를 포함하되, 상기 차단부의 동작은 상기 전력설비에 별도로 구비된 제어 장치에 의해 제어되고,
   상기 전력설비는 일체형 집합 함체로 구현됨에 따라, 상기 센서부의 전압 센서 및 전류 센서와 상기 차단부의 과전압 누전차단기 및 결상 보호 차단기가 상기 일체형 집합 함체를 통해 일체로 구비되고, 계통으로부터 인입되는 전력선이 접속되는 전원단자와 수용가로 인출되는 전력선이 접속되는 부하단자가 상기 일체형 집합 함체의 외부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전력선 모니터링 시스템.
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