KR102426831B1 - 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치 - Google Patents

배전 자동화 개폐기용 전원공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 일측이 배전 자동화 개폐기와 연결되어 배전 자동화 개폐기로부터 교류전압을 입력받는 연결부; 및 연결부를 통해 입력되는 입력전압을 전력용 반도체를 통해 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 전압 강하시켜 수용가로 출력하는 전력 공급부를 포함하고, 연결부로부터 입력되는 비정상적인 교류전력을 차단하는 보호부를 더 포함하고, 연결부는 케이블; 케이블의 일측에 형성되어 배전 자동화 개폐기에 접속되는 제1 접속부; 및 케이블의 타측에 형성되어 보호부에 접속되는 제2 접속부를 포함하고, 보호부는 전력 퓨즈 또는 단상 차단기를 포함하며, 제1 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재 중 어느 하나이고, 제2 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재인 것을 특징으로 한다.

Description

배전 자동화 개폐기용 전원공급장치{POWER SUPLLY APPARATUS FOR ELECTRIC POWER DISTRIBUTION AUTOMATION SWITCH}
본 발명은 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력용 반도체를 활용하여 입력전압을 교류 또는 직류 전압 중 적어도 하나로 변환하는 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치에 관한 것이다.
오늘날 다양한 산업 분야에서 널리 이용되고 있는 전기 에너지는 전력 계통(electric power system)이라 불리는 시스템을 통하여 생산되고 수송된다.
전력 계통에 있어서 고객으로부터 값싸고 안정적인 전력공급의 신뢰성을 확보하는 것은 중요하다. 배전계통은 운영에 있어서 전력계통 중 가장 어렵고 복잡한 구조를 가지고 있어 관리상의 어려움이 산재하고 있다.
배전선로(Distribution line)의 곳곳에 위치한 많은 수의 개폐기 가운데 하나에서 장애가 발생하면, 장애를 감지한 사용자로부터 신고를 접수받고 장애 발생지로 관리 요원이 방문하여 직접 개폐기의 연결 상태를 조정해야 하는 문제점이 있다.
이에 따라, 원격으로 원거리에 산재되어 있는 배전선로용 개폐기의 동작상태를 감시하고 개폐기를 제어할 수 있는 배전자동화시스템(DAS : Distribution Automation System)이 제안되었고, 현재 광통신망에 기반한 배전자동화시스템이 널리 구축되어 사용되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-0956712호(2010.04.29)의 '송전·배전선로의 고장구간 자동개폐장치'에 개시되어 있다.
종래에는 배전선로에 사고가 발생하여 고장 전류와 전압이 감지되는 경우, 고장 전류와 전압이 발생한 고장점을 분리하여 차단시키는 배전 자동화 개폐기가 배전선로에 설치될 수 있다.
이러한 배전 자동화 개폐기에는 배전자동화개폐기 ON/OFF 등 제어 및 구동과 배전자동화시스템 주장치와의 통신을 위해 개폐기내 전원공급장치 부착되는데, 몰드형 변압기가 채용되고 있다.
그러나, 몰드형 변압기는 낙뢰서지, 과전압 및 개폐서지 유입에 의한 1차권선 및 퓨즈 소손, 에폭시 성형불량 등의 원인으로 고장 발생건수가 많아 고장발생에 따른 교체 및 수리비용이 크게 증가하는 문제점이 있었다.
게다가, 몰드형 변압기의 경우, 작업 공간이 협소하고 크기와 무게가 과다하여 교체 등의 유지보수가 어렵고 작업자의 안전사고가 상존하며, 교체 또는 수리에 따른 장시간 소요로 배전 자동화 개폐기 운영이 어려워지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전력용 반도체를 활용하여 입력전압을 교류 또는 직류 전압 중 적어도 하나로 변환하는 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 일측이 배전 자동화 개폐기와 연결되어 상기 배전 자동화 개폐기로부터 교류전압을 입력받는 연결부; 및 상기 연결부를 통해 입력되는 입력전압을 전력용 반도체를 통해 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 전압 강하시켜 수용가로 출력하는 전력 공급부를 포함하고, 상기 연결부로부터 입력되는 비정상적인 교류전력을 차단하는 보호부를 더 포함하고, 상기 연결부는 케이블; 상기 케이블의 일측에 형성되어 상기 배전 자동화 개폐기에 접속되는 제1 접속부; 및 상기 케이블의 타측에 형성되어 상기 보호부에 접속되는 제2 접속부를 포함하고, 상기 보호부는 전력 퓨즈 또는 단상 차단기를 포함하며, 상기 제1 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재 중 어느 하나이고, 상기 제2 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 전력용 반도체를 활용하여 AC 13.2kV의 입력전압을 AC 220V 또는 DC 15~24V의 출력전압으로 변환하고, 이를 토대로 배전 자동화 개폐기의 전원을 안정적으로 확보할 수 있도록 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 배전 자동화 개폐기의 고장을 최소화하고, 고장발생에 따른 교체 및 수리비용을 크게 감소시키며, 작업자의 안전사고를 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 기존의 몰드형 변압기를 전력용 반도체로 대체하여 무게를 경량화하고 크기를 축소할 수 있어 배전 자동화 시스템의 운영 편의성을 확보할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드-로드 브레이크형 엘보접속재의 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 데드-로드 브레이크형 엘보접속재의 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호부가 제거된 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단독형 출력전압 AC 220V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단독형 출력전압 DC 24V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 출력전압 AC 220V 및 DC 24V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드-로드 브레이크형 엘보접속재 타입의 설치 예시도이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 데드-로드 브레이크형 엘보접속재 타입의 설치 예시도이다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치와 단말장치 간의 연결도이다.
도 11 및 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치를 위한 차단기 설치 예시도이다.
도 13 및 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 차단기 연결 예시도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 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 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 사시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 전력용 반도체를 활용하여 AC 13.2kV의 입력전압을 AC 220V 또는 DC 15~24V의 출력전압으로 변환하는 것으로서, 연결부(10), 보호부(20) 및 전력 공급부(30)를 포함한다.
연결부(10)는 일측이 배전 자동화 개폐기와 연결되고 타측이 보호부(20)에 연결되어 배전 자동화 개폐기로부터 입력된 교류전압을 전력 공급부(30)에 입력한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 로드-로드 브레이크형 엘보접속재의 사시도이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 데드-로드 브레이크형 엘보접속재의 사시도이다.
도 2 및 도 3 을 참조하면, 연결부(10)는 배전 자동화 개폐기와의 호환성 확보를 위해 22.9㎸용 케이블(11), 제1 접속부(12) 및 제2 접속부(13)를 포함한다.
제1 접속부(12)는 케이블(11)을 배전 자동화 기기에 접속시키는 것으로서, 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재 중 어느 하나일 수 있다.
제2 접속부(13)는 보호부(20)에 케이블(11)을 접속시키는 것으로서, 로드 브레이크형 엘보접속재일 수 있다.
즉, 케이블(11)의 양측에 로드 브레이크형 엘보접속재가 형성되거나, 케이블(11)의 일측에 로드 브레이크형 엘보접속재가 형성되고 타측에 데드 브레이크형 엘보접속재가 형성될 수 있다. 이에 따라, 로드 브레이크형 엘보접속재 또는 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기와 연결되고, 로드 브레이크형 엘보접속재는 상기한 보호부(20)와 연결될수 있다.
즉, 케이블(11)의 양측에 로드 브레이크형 엘보접속재가 형성되면, 이들 중 어느 하나는 배전 자동화 개폐기에 연결되고 다른 하나는 보호부(20)에 연결될 수 있다.
또한, 케이블(11)의 일측에 데드 브레이크형 엘보접속재가 형성되고 타측에 로드 브레이형 엘보접속재가 형성되면, 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기에 접속되고 로드 브레이크형 엘보접속재는 보호부(20)에 접속될 수 있다.
여기서, 로드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기의 기존 전원공급장치인 PT(Potential Transformer, 몰드형 변압기)의 접속부에 접속될 수 있고, 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기의 각 회로 부싱에 접속될 수 있다. 또한, 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기 뿐만아니라 수동 개폐기에도 사용할 수 있다.
보호부(20)는 연결부(10)로부터 입력되는 비정상적인 교류전력을 차단한다. 보호부(20)로는 전력공급장치 소손 등 고장발생시 전원 차단을 위해 13.2㎸용 전력 퓨즈 또는 단상 차단기가 채용될 수 있다. 전류 퓨즈의 용량은 전력 공급부(30) 내부의 고장전류의 크기를 고려하여 1~8A일 수 있다. 단상 차단기의 동작 최소전류는 5~20A로 설정되어 1A 단위로 변경할 수 있다.
보호부(20)는 전력 공급부(30)와 하드웨어적으로 결합 또는 분리될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다. 도 4 에는 전력 공급부(30)에 보호부(20)가 분리된 예가 도시되었다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 단독형 출력전압 AC 220V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단독형 출력전압 DC 24V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이며, 도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형 출력전압 AC 220V 및 DC 24V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 블럭 구성도이다.
전력 공급부(30)는 연결부(10)를 통해 입력되는 입력전압을 내부의 전력용 반도체를 통해 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 전압 강하시켜 출력한다.
도 5 내지 도 7 을 참조하면, 전력 공급부(30)는 전력변환부(31,35,36), 제어부(32), 온도센서(34) 및 디스플레이부(33)를 포함한다.
전력변환부(31,35,36)는 복수 개의 전력용 반도체를 구비하며, 보호부(20)를 통해 입력되는 교류전압을 전력용 반도체를 이용하여 전압 강하시켜 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 변환하여 출력한다. 즉, 전력변환부(31,35,36)는 전력용 반도체를 활용하여 AC 13.2kV의 교류전압을 DC 15~24V의 직류전압과 AC 220V의 교류전압 중 적어도 하나로 변환하여 공급하거나, 또는 DC 15~24V의 직류전압과 AC 220V의 교류전압으로 변환하여 동시에 공급한다.
도 5 에는 입력전압 AC 13.2㎸을 AC 220V의 교류전압으로 출력하는 전력변환부가 도시되고, 도 6 에는 입력전압 AC 13.2㎸을 DC 15~24V의 직류전압으로 출력하는 전력변환부가 도시되며, 도 7 에는 입력전압 AC 13.2㎸을 AC 220V의 교류전압과 DC 15~24V의 직류전압으로 동시에 출력하는 전력변환부가 도시되었다.
도 5 를 참조하면, AC 13.2㎸의 입력전압을 AC 220V의 교류전압으로 출력하는 전력변환부(31)는 서지 보호부(311), 정류 및 SMPS(Switching Mode Power Supply) 폴트 보호부(312), 벅 컨버터(313), 인버터(314), 변압기(315) 및 저전압 전원 생성부(3160를 포함한다.
서지 보호부(311)는 보호부(20)로부터 입력되는 서지전압이나 과전압 또는 개폐서지 유입시 에너지를 흡수한다. 즉, 서지 보호부(311)는 낙뢰서지, 과전압, 개폐서지 유입시 에너지를 흡수하여 반도체 등 전원 공급부 내부소자나 회로의 소손을 방지한다.
SMPS 폴트 보호부(312)는 서지 보호부(311)를 통해 입력되는 교류전압을 정류하고 전력용반도체의 고장으로 인한 고장파급을 방지한다. 즉, SMPS 폴트 보호부(312)는 AC 13,200V를 DC 18,600V로 변환 및 필터링하고, 전력용반도체가 멀티 레벨(직렬 배열) 또는 단독으로 구성되어 전력용반도체 등과 같은 내부의 소자의 단락이나 파손시 특고압 배전계통으로의 고장파급을 방지하기 위한 절연 및 보호장치를 내장한다.
벅 컨버터(313)는 정류 및 SMPS 폴트 보호부(20)에 의해 정류된 직류 전원을 중간 직류 전압을 변환한다. 즉, 벅 컨버터(313)는 DC 18,600V를 인버터 구동에 적합한 중간 직류 전압으로 한다. 이 경우, 벅 컨버터(313)는 인버터(314)의 효율에 따라 DC 400V의 중간 직류 전압을 생성할 수 있다.
인버터(314)는 벅 컨버터(313)로부터 출력된 중간 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 즉, 인버터(314)는 DC 400V를 AC 220V로 변환하며, 용량 200VA의 순시전력을 상시 공급한다.
변압기(315)는 인버터(314)로부터 출력된 출력 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력한다. 즉, 변압기(315)는 상시전력 60W 전력과 순시전력 200W(최소 0.5초 이상)의 전력을 연속 3회 이상 공급한다.
저전압 전원 생성부(316)는 제어부(32)의 구동용 저전압을 생성하여 제어부(32)에 인가한다.
온도센서(34)는 전력공급부(30) 내부의 온도를 감지한다.
디스플레이부(33)는 전력변환부(31)의 운영상태정보를 디스플레이한다. 운영상태정보에는 전원공급장치의 입력전압, 출력전압 및 내부온도 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
제어부(32)는 전력변환부(31)로부터 출력되는 직류 전압 또는 교류 전압을 피드백받아 전력변환부의 전력용 반도체를 제어한다.
또한, 제어부(32)는 통신포트(37) 및 프로그램이 설치된다. 제어부(32)는 도 10 에 도시된 바와 같이 통신포트(37)를 통해 전력 공급부(30)의 입력전압, 출력전압 및 내부온도 등 운영상태 정보를 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System)의 단말장치(50)에 전달한다.
게다가, 제어부(32)는 전원공급장치 운영상태정보를 실시간 계측할 수 있은 모듈 장착과 모듈에 계측 프로그램을 내장한다. 이에, 제어부(32)는 입력전압이 13.2㎸의 입력전압이 70% 이하로 검출되면 사선으로 판단하고, 전압이 입력되지 않다가 13.2㎸의 입력전압 중 50% 이상의 전압이 검출되면 정상적인 전압인가로 판단한다.
제어부(32)는 출력전압 220V(DC24V)의 ±10% 범위를 초과시 이상전압으로 판단하고, 정상적인 온도센서(34)에 의해 감지된 내부의 온도가 기 설정된 정상 범위의 온도에 비해 5℃도 초과 시 이상온도로 판단한다.
제어부(32)는 입력전압, 출력전압, 내부온도 등 상태판정은 1~10단위로 설정한다.
도 6 을 참조하면, 입력전압 AC 13.2㎸을 DC 15~24V의 직류전압으로 출력하는 전력변환부는 서지 보호부(351), 정류 및 SMPS 폴트 보호부(352), 스위칭부(353), 고주파수 변압기(354), 정류 필터부(355) 및 저전압 전원 생성부(356)를 포함한다.
서지 보호부(351)는 보호부(20)로부터 입력되는 서지전압이나 과전압 또는 개폐서지 유입시 에너지를 흡수한다. 즉, 서지 보호부(351)는 낙뢰서지, 과전압, 개폐서지 유입 시 에너지를 흡수하여 반도체 등 전원공급부 내부소자와 회로의 소손을 방지한다.
정류 및 SMPS 폴트 보호부(352)는 서지 보호부(351)를 통해 입력되는 교류전압을 정류하고 전력용반도체의 고장으로 인한 고장파급을 방지한다. 즉, SMPS 폴트 보호부(20)는 AC 13,200V를 DC 18,600V로 변환 및 필터링하며, 전력용반도체가 멀티 레벨(직렬 배열) 또는 단독으로 구성되어 전력용반도체 등과 같은 내부의 소자의 단락이나 파손시 특고압 배전계통으로의 고장파급을 방지하기 위한 절연 및 보호장치를 내장한다.
스위칭부(353)는 정류 및 SMPS 폴트 보호부(352)에 의해 정류된 직류 전원에 대한 고주파 스위칭 동작을 수행한다. 즉, 스위칭부(353)는 DC 18,600V을 전력용반도체를 이용하여 고주파 스위칭 동작을 수행한다.
고주파수 변압기(354)는 DC 18,600V를 DC 24V로 변환시킨다. 고주파수 변압기(354)는 교류측과 직류측을 절연시킨다. 고주파수 변압기(354)에 있어서, 1차측과 2차측의 절연전압은 입력전압(AC 13.2kV) 보다 큰 절연내력 보유한다. 예컨데, 1차측과 2차측 간 절연내력은 AC 15kV일 수 있다.
정류 필터부(355)는 고주파수 변압기(354)의 2차측 고주파 전류를 정류 및 평활화시키고 고주파 스위칭 노이즈를 제거한다. 즉, 정류 필터부(355)는 고주파 스위칭 노이즈를 억제할 수 있는 LC 필터를 구비하여 고주파 스위칭 노이즈를 제거하고, 고주파수 변압기(354)의 2차의 고주파 교류를 DC로 정류 및 평활화시킨다. 이 경우 정류 필터부(355)는 상시전력 60W, 순시전력 200W(최소 0.5초 이상)의 전력을 공급한다.
저전압 전원 생성부(356)는 제어부(32)의 구동용 저전압을 생성하여 제어부(32)에 인가한다.
온도센서(34)는 전력공급부(30) 내부의 온도를 감지한다.
디스플레이부(33)는 전력변환부(35)의 운영상태정보를 디스플레이한다. 운영상태정보에는 전원공급부(30)의 입력전압, 출력전압 및 내부온도 중 적어도 하나가 포함될 수 있다.
제어부(32)는 전력변환부(35)로부터 출력되는 직류 전압 또는 교류 전압을 피드백받아 전력변환부(35)의 전력용 반도체를 제어한다.
또한, 제어부(32)는 통신포트(37) 및 프로그램이 설치된다. 제어부(32)는 통신포트(37)를 통해 전력 공급부(30)의 입력전압, 출력전압 및 내부온도 등 운영상태 정보를 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System)에 전달한다.
게다가, 제어부(32)는 전원공급부(30)의 운영상태정보를 실시간 계측할 수 있은 모듈 장착과 모듈에 계측 프로그램을 내장한다. 이에, 제어부(32)는 입력전압이 13.2㎸의 입력전압이 70% 이하로 검출되면 사선으로 판단하고, 전압이 입력되지 않다가 13.2㎸의 입력전압 중 50% 이상의 전압이 검출되면 정상적인 전압인가로 판단한다.
제어부(32)는 출력전압 220V(DC24V)의 ±10% 범위를 초과시 이상전압으로 판단하고, 정상적인 온도센서(34)에 의해 감지된 내부의 온도가 기 설정된 정상 범위의 온도에 비해 5℃도 초과시 이상온도로 판단한다.
제어부(32)는 입력전압, 출력전압, 내부온도 등 상태판정은 1~10단위로 설정한다.
도 7 을 참조하면, 입력전압 AC 13.2㎸을 AC 220V의 교류전압과 DC 15~24V의 직류전압으로 동시에 출력하는 전력변환부(36)는 서지 보호부(361), 정류 및 SMPS 폴트 보호부(362), 벅 컨버터(363), 인버터(364), 변압기(365), 저전압 전원 생성부(367) 및 정류부(366)를 포함한다.
여기서, 서지 보호부(361), 정류 및 SMPS 폴트 보호부(362), 벅 컨버터(363), 인버터(364), 변압기(365) 및 저전압 전원 생성부(367)는 입력전압 AC 13.2㎸을 AC 220V의 교류전압으로 출력하는 전력변환부(31)의 서지 보호부(311), 정류 및 SMPS 폴트 보호부(312), 벅 컨버터(313), 인버터(314), 변압기(315) 및 저전압 전원 생성부(317)와 그 기능이 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
정류부(366)는 변압기로부터 출력된 AC 220V를 DC 24V로 변환한다.
한편, 온도센서(34)와 디스플레이 및 제어부(32)는 상기한 단독형 출력전압 AC 220V의 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 온도센서(34)와 디스플레이 및 제어부(32)와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
제어부(32)는 전력변환부(36)로부터 출력되는 직류 전압 또는 교류 전압을 피드백받아 전력변환부(36)의 전력용 반도체를 제어한다.
또한, 제어부(32)는 통신포트(37) 및 프로그램이 설치된다. 제어부(32)는 통신포트(37)를 통해 전력공급부(30)의 입력전압, 출력전압 및 내부온도 등 운영상태 정보를 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System)에 전달한다.
게다가, 제어부(32)는 전원공급장치 운영상태정보를 실시간 계측할 수 있은 모듈 장착과 모듈에 계측 프로그램을 내장한다. 이에, 제어부(32)는 입력전압이 13.2㎸의 입력전압이 70% 이하로 검출되면 사선으로 판단하고, 전압이 입력되지 않다가 13.2㎸의 입력전압 중 50% 이상의 전압이 검출되면 정상적인 전압인가로 판단한다.
제어부(32)는 출력전압 220V(DC24V)의 ±10% 범위를 초과 시 이상전압으로 판단하고, 정상적인 온도센서(34)에 의해 감지된 내부의 온도가 기 설정된 정상 범위의 온도에 비해 5℃도 초과 시 이상온도로 판단한다.
제어부(32)는 입력전압, 출력전압, 내부온도 등 상태판정은 1~10단위로 설정한다.
한편, 제어부(32)는 전력변환부의 운영상태정보를 검출하고 운영상태정보를 배전 자동화 개폐기에 설치된 단말장치(50)에 전달한다.
다음으로, 제1 접속부(12)와 제2 접속부(13)를 통한 배전 자동화 개폐기와의 접속 방식을 설명한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드-로드 브레이크형 엘보접속재 타입의 설치 예시도이고, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 데드-로드 브레이크형 엘보접속재 타입의 설치 예시도이다.
제1 접속부(12)는 배전 자동화 기기에 케이블(11)을 접속시키는 것으로서, 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재 중 어느 하나일 수 있다.
제2 접속부(13)는 보호부(20)에 케이블(11)을 접속시키는 것으로서, 로드 브레이크형 엘보접속재일 수 있다.
즉, 케이블(11)의 양측에 로드 브레이크형 엘보접속재가 형성되어 이들 중 어느 하나는 배전 자동화 개폐기에 연결되고 다른 하나는 보호부(20)에 연결될 수 있다. 또는, 케이블(11)의 일측에 데드 브레이크형 얼보접속재가 형성되고 타측에 로드 브레이형 엘보접속재가 형성되며, 이 경우 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기에 접속되고 로드 브레이크형 엘보접속재는 보호부(20)에 접속될 수 있다. 여기서, 로드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기의 기존 전원공급장치인 PT(Potential Transformer, 몰드형 변압기)의 접속부에 접속될 수 있고, 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기의 각 회로 부싱에 접속될 수 있는 바, 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재는 배전 자동화 개폐기 뿐만아니라 수동 개폐기에도 사용할 수 있다.
도 8 을 참조하면, 케이블(11)의 양측에 로드 브레이크형 엘보접속재가 형성된 로드-로드 브레이크형 엘보접속재는 일측 로드 브레이크형 엘보접속재가 배전 자동화 개폐기의 PT 접속부, 즉 접속부싱에 접속되고 타측 로드 브레이크형 엘보접속재가 보호부(20)에 접속될 수 있다.
도 9 를 참조하면, 케이블(11)의 일측에 데드 브레이크형 얼보접속재가 형성되고 타측에 로드 브레이형 엘보접속재가 형성된 데드-로드 브레이크형 엘보접속재는 데드 브레이크형 접속재가 배전 자동화 개폐기의 기존 PT 접속부 대신 전력케이블(11) 연결부(10)인 접속부싱에 접속되고 로드 브레이크형 엘보접속재가 보호부(20)에 접속될 수 있다.
도 11 및 도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치를 위한 차단기 설치 예시도이고, 도 13 및 도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치의 차단기 연결 예시도이다.
통상적으로, 차단기는 전원공급장치 교체 등 보수 시 전원분리를 위한 역할 수행하는데, 전원공급장치 내부소손, 지락 등 고장발생 시 22.9㎸ 특고압 배전계통으로 고장파급을 방지하는 휴즈 역할을 수행한다.
이러한 차단기가 개폐기 본체 내에 설치되는 경우, 도 11 에 도시된 바와 같이 케이블(11)과 개폐기 부싱과의 접속이 데드 브레이커형 엘보접속재가 이용될 수 있다.
차단기가 개폐기 외함에 설치되는 경우, 도 12 에 도시된 바와 같이 접속부싱은 데드 브레이크형 엘보접속재가 사용되고 차단기 접속은 로드 브레이크형 엘보접속재가 사용될 수 있다.
차단기가 개폐기 내부에 설치된 경우, 도 13 에 도시된 바와 같이 전원공급장치와 배전자동화개폐기 부싱과의 연결은 데드 브레이크형 엘보접속재가 사용되고,
차단기가 개폐기 외함에 설치된 경우, 도 14 에 도시된 바와 같이 전원공급장치와 배전자동화개폐기 차단기와의 연결은 로드 브레이크형 엘보접속재가 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 전력용 반도체를 활용하여 AC 13.2kV의 입력전압을 AC 220V 또는 DC 15~24V의 출력전압으로 변환하고, 이를 토대로 배전 자동화 개폐기의 전원을 안정적으로 확보할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 배전 자동화 개폐기의 고장을 최소화하고, 고장발생에 따른 교체 및 수리비용을 크게 감소시키며, 작업자의 안전사고를 감소시킨다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치는 기존의 몰드형 변압기를 전력용 반도체로 대체하여 무게를 경량화하고 크기를 축소할 수 있어 배전 자동화 시스템의 운영 편의성을 확보할 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 정해져야할 것이다.
10: 연결부 11: 케이블
12: 제1 접속부 13: 제2 접속부
20: 보호부 30: 전력 공급부
31,35,36: 전력변환부 332: 제어부
34: 온도센서 33: 디스플레이부

Claims (1)

  1. 일측이 배전 자동화 개폐기와 연결되어 상기 배전 자동화 개폐기로부터 교류전압을 입력받는 연결부; 및
    상기 연결부를 통해 입력되는 입력전압을 전력용 반도체를 통해 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 전압 강하시켜 상기 배전 자동화 개폐기로 공급하는 전력 공급부를 포함하고,
    상기 연결부로부터 입력되는 비정상적인 교류전력을 차단하는 보호부를 더 포함하고,
    상기 연결부는 케이블; 상기 케이블의 일측에 형성되어 상기 배전 자동화 개폐기에 접속되는 제1 접속부; 및 상기 케이블의 타측에 형성되어 상기 보호부에 접속되는 제2 접속부를 포함하고,
    상기 보호부는 전력 퓨즈 또는 단상 차단기를 포함하며,
    상기 제1 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재와 데드 브레이크형 엘보접속재 중 어느 하나이고, 상기 제2 접속부는 로드 브레이크형 엘보접속재이며,
    상기 전력 공급부는 교류전압을 전력용 반도체를 이용하여 전압 강하시켜 직류 전압과 교류 전압 중 어느 하나로 변환하여 출력하는 전력변환부; 및 상기 전력변환부로부터 출력되는 직류 전압 또는 교류 전압을 피드백받아 상기 전력변환부의 전력용 반도체를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 전력변환부는 서지전압이나 과전압 또는 개폐서지 유입시 에너지를 흡수하는 서지 보호부; 상기 서지 보호부를 통해 입력되는 교류전압을 정류하고 전력용반도체의 고장으로 인한 고장파급을 방지하는 정류 및 SMPS(Switing Mode Power Supply) 폴트 보호부; 상기 정류 및 SMPS 폴트 보호부에 의해 정류된 직류 전원을 중간 직류 전압을 변환하는 벅 컨버터; 상기 벅 컨버터로부터 출력된 중간 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터; 상기 인버터로부터 출력된 출력 전압을 교류 전압으로 변환하여 출력하는 변압기; 및 상기 제어부의 구동용 저전압을 생성하는 저전압 전원 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 개폐기용 전원공급장치.
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