KR102472360B1 - Uvr 동작 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

배전선로 일시 또는 순간정전시 발생되는 UVR의 동작을 원천적으로 차단할 수 있는 UVR 동작 제어 장치가 개시된다. 상기 UVR 동작 제어 장치는, 부하설비의 앞단에 설치되어 입력 전원의 투입 또는 개방하는 차단기, 및 상기 입력 전원을 감지하여 생성되는 센싱 정보를 이용하여 정전발생 여부를 판단하고, 상기 판단의 결과에 따라 상기 정전이 발생하면 상기 차단기를 개방하는 동작 신호를 생성하는 UVR를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

UVR 동작 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling operation of Under Voltage Relay}
본 발명은 UVR 제어 기술에 관한 것으로서, 정전시 삼상이 동시에 0V가 되어도 동작되지 않는 UVR 동작 제어 장치 및 방법에 대한 것이다.
UVR(Under Voltage Relay)는 설정치 이하로 전압이 떨어지면 차단기에 신호를 전송, 전원을 차단하여 전동기 등의 소손(결상, 저전압)을 방지/호하는 수전설비이다. 설치기준은 없으며, 일부 고압고객이 전력 설비의 보호를 위해 설치중이다.
정전 발생시, UVR의 동작 절차는 다음과 같다.
① 정전 발생 -> UVR 동작(수동) -> 차단기 개방(자동) -> 고객 정전
정전 발생시, UVR의 복구 절차는 다음과 같다.
② 송전 발생 -> UVR 리셋(수동) -> 차단기 투입(수동) -> 고객 송전
물론, 송전 이후에도 자체 수동복구가 필요하며, 이는 장시간 정전을 초래한다.
한편, UVR의 경우, 전압 픽업(Pickup) 값을 설정하면, 설정된 값과 입력되는 각 상의 전압값 비교하여 설정치 이하로 전압이 떨어질 경우 동작신호를 발생시키는 로직이다. 일반적으로 Pickup 값은 30 ~ 120V로 설정한다.
따라서, 3상 전동기를 사용하는 경우 1상이 결상되면 전동기에는 정격전류의 약1.5배의 전류가 흐르게 되고 이에 따른 전동기 내부권선의 열화에 의한 소손 및/또는 화재 발생의 원인이 된다.
UVR의 설치 목적은 결상 등으로 인한 저전압 발생시 과부하로 인한 전동기의 소손을 보호하기 위한 목적이지만 삼상의 전압이 모두 0V인 상태, 즉 정전시에도 동작하게 된다.
또한, 전체 정전에서 전선 단선 등으로 인한 결상 사고 발생 비율이 5%이하임을 감안하면 UVR의 설치목적과는 다르게 동작하는 사례가 빈번히 발생하는 단점이 있다.
또한, 정전시 UVR이 동작하게 되면, 정전이 복구된 후에도 UVR을 수동으로 리셋시키고, 차단기를 수동으로 투입해야 한다. 따라서, 고객측 정전 시간의 장기화(평균 약 40분 소요)가 불가피하다는 단점이 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2011-0119150호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 배전선로 일시 또는 순간정전시 발생되는 UVR의 동작을 원천적으로 차단할 수 있는 UVR 동작 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 UVR 설치 고객의 정전시간 단축에 불편 및 민원을 최소화할 수 있는 UVR 동작 제어 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 배전선로 일시 또는 순간정전시 발생되는 UVR의 동작을 원천적으로 차단할 수 있는 UVR 동작 제어 장치를 제공한다.
상기 UVR 동작 제어 장치는,
부하설비의 앞단에 설치되어 입력 전원의 투입 또는 개방하는 차단기; 및
상기 입력 전원을 감지하여 생성되는 센싱 정보를 이용하여 정전발생 여부를 판단하고, 상기 판단의 결과에 따라 입력 전원(120)의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 상기 차단기를 개방하는 동작 신호를 생성하는 UVR;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 UVR는, 상기 센싱 정보를 생성하는 센서; 상기 센싱 정보에 따라 상기 입력 전원을 미리 설정되는 제 1 기준값과 비교하여 상기 정전발생 여부를 판단하는 판단부; 입력 전원의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 상기 입력 전원이 부하 설비로 유입되는 것을 차단하는 상기 동작 신호를 생성하는 제어부; 및 상기 동작 신호를 통해 상기 차단기의 개방을 수행하는 동작부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력 전원은 3상 전압이며, 상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값보다 작거나 같으면 상기 정전의 발생여부가 판단되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값보다 크면 상기 센서가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전이 발생한 것으로 판단되고, 상기 3상 전압 중 적어도 하나가 영(0)이 아니면 상기 동작 신호가 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 동작 신호는 상기 3상 전압의 곱이 영(0)이 아니면 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 3상 전압의 곱이 영(0)이면, 상기 센서가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) UVR가 입력 전원을 감지하여 센싱 정보를 생성하는 단계; (b) 상기 UVR가 상기 센싱 정보를 이용하여 정전발생 여부를 판단하는 단계; 및 (c) 상기 UVR가 상기 판단의 결과에 따라 입력 전원(120)의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 부하설비의 앞단에 설치되는 차단기를 개방하는 동작 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 정전시 삼상이 동시에 0V가 되어도 동작되지 않음에 따라, 배전선로 일시 또는 순간정전시 발생되는 UVR의 동작을 원천적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 UVR 설치 고객의 정전시간 단축에 불편 및 민원을 최소화할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 수전설비 차단기 투입 지원을 위해 소요되는 복구 업무 손해액을 절감할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 UVR 동작 제어 장치의 구성 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 UVR 동작 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따는 동작 로직도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 UVR 동작 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 UVR 동작 제어 장치(100)의 구성 블럭도이다. 도 1을 설명하면, UVR 동작 제어 장치(100)는, UVR(110), 차단기(130) 등으로 구성될 수 있다.
UVR(110)는 입력 전원(120)을 감지하여 센싱 정보를 생성하는 센서(111), 센싱 정보에 따라 입력 전원을 미리 설정되는 기준값과 비교하여 정전 발생 여부를 판단하는 판단부(113), 저전압이 발생하면 입력 전원(120)이 부하 설비(140)로 유입되는 것을 차단하는 동작 신호를 생성하는 제어부(112), 동작 신호를 통해 차단기(130)의 동작을 수행하는 동작부(114) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
센서(111)는 입력 전원(120)을 감지하기 위해 전압 센서, 전류 센서 등으로 구성될 수 있다. 전류 센서는 홀 센서, 광섬유 전류 센서, CT(Current Transformer)형 전류 센서 등이 사용될 수 있다. 물론, 전류 센서의 경우, 전류를 전압으로 산출하는 과정이 추가로 수행된다.
제어부(112)는 계전기(110)에 구성된 구성요소들과 신호를 주고 받으며, 센서(111)에 의해 생성된 센싱 정보를 처리하는 기능을 한다. 이를 위해 제어부(112)는 마이크로프로세서, 메모리 등을 포함하여 구성될 수 있다. 메모리는 제어부(112) 내에 구비되는 메모리일 수 있고, 별도의 메모리가 될 수 있다. 따라서 플래시 메모리 디스크(SSD: Solid State Disk), 하드 디스크 드라이브, 플래시 메모리, EEPROM(Electrically erasable programmable read-only memory), SRAM(Static RAM), FRAM (Ferro-electric RAM), PRAM (Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM) 등과 같은 비휘발성 메모리 및/또는 DRAM(Dynamic Random Access Memory), SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory), DDR-SDRAM(Double Data Rate-SDRAM) 등과 같은 휘발성 메모리의 조합으로 구성될 수 있다.
판단부(113)는 센싱 정보에 따라 입력 전원을 미리 설정되는 기준값과 비교하여 정전 발생 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 도 1에서는 이해의 편의를 위해 판단부(113)와 제어부(112)를 별도로 분리하여 도시하였으나, 판단부(113)는 제어부(112)에 통합되어 구성될 수도 있다.
동작부(114)는 제어부(112)에서 생성되는 동작 신호를 받아 차단기(130)의 투입 또는 개방을 실행한다. 이를 위해 동작부(114)는 회로 소자등이 구성될 수 있다. 부연하면, 동작부(114)는 차단기(130)에 트립 신호를 전송한다.
차단기(130)는 입력 전원(120)이 부하 설비(140)에 유입되게 하거나, 유입되는 것을 차단하는 기능을 한다. 차단기(130)는 유입 차단기(OCB: Oil Circuit Breaker), 진공 차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker), 가스 차단기(GCB: Gas Circuit Breaker), 공기 차단기(ABB: Air Blast Circuit Breaker), 자기 차단기(MBB: Magnetic Blow Out Circuit Breaker), 기중 차단기(Air Circuit Breaker), MCCB(Molded Case Circuit Breaker) 등이 될 수 있다.
부하 설비(140)는 주로 전동기가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 UVR 동작 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 2의 경우, 입력 전원을 입력 전압으로 설명한다. 도 2를 참조하면, 센서(111)가 입력 전압을 감지한다(단계 S210). 입력 전압은 3상 입력 전압(Va,Vb,Vc)이 된다.
이후, 판단부(113)는 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 작거나 같은지를 판단한다(단계 S220).
확인 결과, 단계 S220에서 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 크면, 정전 발생이 일어나지 않은 것으로 판단되여, 단계 S210로 진행된다.
이와 달리, 단계 S220에서 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 작거나 같으면, 제어부(112)는 3상 전압(Va,Vb,Vc) 중 적어도 하나가 영(0)이 아닌지를 확인한다(단계 S230). 부연하면, 적어도 하나가 영(0)이면 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱은 영(0)이 된다. 이 경우, 단계 S210으로 진행된다.
이와 달리, 단계 S220에서 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱이 영(0)이 아니라면, 차단기(130)에 트립 신호를 전송한다. 차단기(130)의 트립 방식은 별도로 설치된 축전지에 의해 차단기가 트립되는 방식의 직류 전압 트립 방식(DC(Direct Current) 방식), 콘덴서에 충전된 에너지에 의해 차단기가 트립되는 방식(CTD(Condenser Trip Device) 방식), 주회로에 접속된 CT(Current Transformer) 2차측 전류에 의해 차단기가 트립되는 방식(CT2차 트립 방식), 주회로에 접속된 PT2차측 UVR에 의해 정정값 이하의 전압이 걸렸을 때 차단기가 트립되는 방식(부족전압 트립 방식) 등이 될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따는 동작 로직도이다. 도 3을 참조하면, 전압 Pickup 값(즉 기준값)을 설정하고, 3상 전압(Va,Vb,Vc)이 입력되면, 제 1 내지 제 3 비교기(311,312,313)가 3상 전압과 기준값을 비교하여 3상 전압이 기준값보다 낮을 때만 제 1-1 내지 제 1-3 논리곱(321,322,323)으로 출력한다.
FUNC Enabled 신호가 제 1-1 내지 제 1-3 논리곱(321,322,323)에 입력되고, 개방(blocking) 신호는 NOT 게이트(321-1)에 의해 투입 신호로 변환되어 제 1-1 내지 제 1-3 논리곱(321,322,323)에 입력된다. 제 1-1 내지 제 1-3 논리곱(321,322,323)은 투입 신호이고 상 전압이 기준값보다 낮을 때만 제 2-1 내지 2-3 논리곱(331,332,333)으로 출력한다.
따라서, 제 2-1 내지 2-3 논리곱(331,332,333)은 입력값으로 제 1-1 내지 제 1-3 논리곱(321,322,323)의 출력값과 제 1 내지 제 3 비교기(311,312,313)의 출력값의 NAND값을 입력으로 받아, 조건이 만족되면 동작 신호((UVR_A OP, UVR_B OP, UVR_C OP)를 출력한다. 즉 NAND 회로 블럭(320)이 구성됨으로써 정전시에는 Va, Vb, Vc값이 모두 0V가 되는데 이때 NAND 조건(324-1)을 추가하여 0 신호를 보내 차단기(130)가 동작하지 않도록 한다.
부연하면, 정전시 3상 전압이 동시에 0V가 되므로 ‘Va & Vb & Vc=0V’조건에서 차단기(130)가 동작되지 않는다.
100: UVR 동작 제어 장치
110: UVR
111: 센서 112: 제어부
113: 판단부 114: 동작부
120: 입력 전원 130: 차단기
140: 부하 설비

Claims (14)

  1. 부하설비(140)의 앞단에 설치되어 입력 전원(120)의 투입 또는 개방하는 차단기(130); 및
    상기 입력 전원(120)을 감지하여 생성되는 센싱 정보를 이용하여 정전발생 여부를 판단하고, 상기 판단의 결과에 따라 입력 전원(120)의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 상기 차단기(130)를 개방하는 동작 신호(UVR_A OP, UVR_B OP, UVR_C OP)를 생성하는 UVR(Under Voltage Relay)(110);를 포함하며,
    상기 UVR(110)는,
    상기 센싱 정보를 생성하는 센서(111);
    상기 센싱 정보에 따라 상기 입력 전원(120)을 미리 설정되는 제 1 기준값과 비교하여 상기 정전발생 여부를 판단하는 판단부(113);
    입력 전원의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 상기 입력 전원(120)이 부하 설비(140)로 유입되는 것을 차단하는 상기 동작 신호를 생성하는 제어부(112); 및
    상기 동작 신호를 통해 상기 차단기(130)의 개방을 수행하는 동작부(114);를 포함하며,
    상기 입력 전원(120)은 3상 전압(Va,Vb,Vc)이며, 상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 작거나 같으면 상기 정전의 발생여부가 판단되며,
    상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 크면 상기 센서(111)가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전이 발생한 것으로 판단되고, 상기 3상 전압(Va,Vb,Vc) 중 적어도 하나가 영(0)이 아니면 상기 동작 신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동작 신호는 상기 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱이 영(0)이 아니면 생성되는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱이 영(0)이면, 상기 센서(111)가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 장치.
  8. (a) UVR(110)가 입력 전원(120)을 감지하여 센싱 정보를 생성하는 단계;
    (b) 상기 UVR(110)가 상기 센싱 정보를 이용하여 정전발생 여부를 판단하는 단계; 및
    (c) 상기 UVR(110)가 상기 판단의 결과에 따라 입력 전원(120)의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 부하설비(140)의 앞단에 설치되는 차단기(130)를 개방하는 동작 신호(UVR_A OP, UVR_B OP, UVR_C OP)를 생성하는 단계;를 포함하며,
    상기 UVR(110)는,
    상기 센싱 정보를 생성하는 센서(111);
    상기 센싱 정보에 따라 상기 입력 전원(120)을 미리 설정되는 제 1 기준값과 비교하여 상기 정전발생 여부를 판단하는 판단부(113);
    입력 전원의 전압이 저전압이면서 정전이 아닌 경우에만 상기 입력 전원(120)이 부하 설비(140)로 유입되는 것을 차단하는 상기 동작 신호를 생성하는 제어부(112); 및
    상기 동작 신호를 통해 상기 차단기(130)의 개방을 수행하는 동작부(114);를 포함하며,
    상기 입력 전원(120)은 3상 전압(Va,Vb,Vc)이며, 상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 작거나 같으면 상기 정전의 발생여부가 판단되며,
    상기 3상 전압 중 적어도 하나가 상기 제 1 기준값(Vset)보다 크면 상기 센서(111)가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 정전이 발생한 것으로 판단되고, 상기 3상 전압(Va,Vb,Vc) 중 적어도 하나가 영(0)이 아니면 상기 동작 신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 동작 신호는 상기 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱이 영(0)이 아니면 생성되는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 3상 전압(Va,Vb,Vc)의 곱이 영(0)이면, 상기 센서(111)가 다시 상기 감지를 수행하는 것을 특징으로 하는 UVR 동작 제어 방법.
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