KR102552333B1 - 전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템 - Google Patents

전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

상태감시용 모듈로의 과전압 전류 역유입을 방지할 수 있는 전력 상태 감시용 터미널 보드가 개시된다. 상기 전력 상태 감시용 터미널 보드는, 전력설비내 배치되는 다수의 건접점에 각각 연결되는 다수의 제어 케이블, 다수의 상기 제어 케이블에 각각 연결되고, 상기 전력설비로부터 유입되는 과전류 또는 과전압을 배출하며 서로 병렬로 연결되는 다수의 보호 회로 블럭, 및 다수의 상기 보호 회로 블럭과 접지점 사이에 배치되어 상기 배출을 진행하는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템{Terminal board for monitoring power state and State monitoring system having the same}
본 발명은 전력 상태 감시 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 제어케이블의 접지 혼촉시 발생할 수 있는 오이벤트 발생을 방지할 수 있는 전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템에 대한 것이다.
변전소 전력 설비의 감시/제어를 위한 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) RTU(Remote Terminal Unit) 설비의 상태 감시용 터미널 보드에 결선되는 제어 케이블은 현장 전력설비 상태를 정확히 파악하기 위해 무전원 건(乾)접점(즉, 드라이 컨택) 상태를 유지하여야 한다. 그러나, 각종 현장 전력 설비와의 결선 과정에서 전원이 있는 케이블과 혼촉 결선될 수 있다.
스카다 시스템(SCADA)은 통신 경로상의 아날로그 또는 디지털 신호를 사용하여 원격장치(즉, RTU)의 상태정보 데이터를 원격소 장치(Remote Terminal Unit, RTU)(이하 'RTU'라 함)로 수집, 수신, 기록, 표시하여 통합 운영 센터가 원격장치를 감시제어하는 시스템을 말한다.
상태 감시용 제어 케이블이 건접점 상태가 되지 않고 접지된 기준점이 있는 전원과 혼촉 결선될 경우, 전력설비 고장 등에 의하여 접지 전위 상승 및 과전압 유입시 전력설비 상태 감시용 접점의 동작과 무관하게 상태 감시용 모듈이 동작하여 오이벤트(error event)가 발생할 수 있다.
도 1은 과전압 접지 전류 유입에 의한 동시 다발적 오이벤트 발생을 보여주는 회로도이다. 도 1을 참조하면, 전력설비(110), 터미널 보드(120), 상태 감시용 모듈(130)로 구성되며, 모듈 터미널 보드(120)에 결선되는 제어 케이블(112)은 건접점(111-1) 상태가 유지되고 있다.
그런데, 터미널 보드(120)에 장착된 어레스터(121), 바리스터(122) 등의 내부 회로 보호소자는 부저항 특성을 지니어 전력설비(110)로부터 과전압/과전류 유입시 프레임 접지(F.G)를 통하여 배출함으로써 내부 모듈을 보호하는 역할을 하고 있다. 그러나, 양방향 특성이 동일하여 접지로부터 과전압 접지전류의 역유입이 가능하고 이 때 동시 다발적으로 상태감시 모듈(130)이 동작하여 다량의 오이벤트가 발생할 수 있다.
한편, 도 2는 제어 케이블을 통하여 과전압 전류 유입시 동시다발적 오이벤트 발생을 보여주는 회로도이다. 도 2를 참조하면, 전력설비(210), 터미널 보드(220), 상태 감시용 모듈(230)로 구성되며, 모듈 터미널 보드(220)에 결선되는 제어 케이블(212)은 전력 설비(110)에 구성되는 전원(213)로 인해 접지혼촉으로 건접점(211-1) 상태가 아니다.
부연하면, 제어 케이블(212)이 건접점 상태가 아닌 접지된 기준점이 있는 전원과 혼촉된 경우 전력설비용 전원 이상 및 전력설비 고장에 의한 접지 전위 상승 등에 의하여 과전압 전류가 제어 케이블(212)을 통하여 터미널 보드(220)에 유입된다. 따라서, 접지로 배출되지 못한 전류가 상태 감시용 모듈(230)에 전달되어 동시 다발적 오이벤트가 발생할 수 있다.
1. 한국공개특허번호 제10-2020-0072168호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 상태감시용 모듈로의 과전압 전류 역유입을 방지할 수 있는 전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 접지혼촉 및 전력설비 고장 등에 의한 과전압 전류 역유입시 발생하는 상태감시 모듈의 오동작을 방지할 수 있는 전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 상태감시용 모듈로의 과전압 전류 역유입을 방지할 수 있는 전력 상태 감시용 터미널 보드를 제공한다.
상기 전력 상태 감시용 터미널 보드는,
전력설비내 배치되는 다수의 건접점에 각각 연결되는 다수의 제어 케이블;
다수의 상기 제어 케이블에 각각 연결되고, 상기 전력설비로부터 유입되는 과전류 또는 과전압을 배출하며 서로 병렬로 연결되는 다수의 보호 회로 블럭; 및
다수의 상기 보호 회로 블럭과 접지점 사이에 배치되어 상기 배출을 진행하는 배출부;를 포함하고,
다수의 상기 보호 회로 블럭은, 제 1 보호 소자; 상기 제 1 보호 소자와 종류가 다르며 병렬로 연결되는 제 2 보호 소자; 및 상기 제 1 보호 소자 및 상기 제 2 보호 소자의 전단 또는 후단에 설치되는 역유입 방지 소자;를 포함하여,
접지선을 통한 과전압, 과전류의 역유입을 방지하기 위해 상기 역유입 방지 소자인 정다이오드를 배치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 보호 소자는 어레스터 또는 바리스터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 보호 소자는 어레스터 또는 바리스터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출부는 다수의 상기 보호 회로 블럭 중 최종 보호 회로 블록의 후단과 접지점 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출부는 정다이오드인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 접지점은 프레임 접지인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 위에 기술된 전력 상태 감시용 터미널 보드; 및 상기 전력 상태 감시용 터미널 보드와 연결되는 상태 감시용 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 상태 감시 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) RTU(Remote Terminal Unit)에 결선되는 전력설비의 상태감시용 제어케이블이 접지 혼촉될 경우 발생할 수 있는 오이벤트 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 전력 자동화 설비의 이벤트 및 동작 신뢰도 향상으로 전력계통의 안정적 운영 환경을 조성할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 과전압 접지 전류 유입에 의한 동시 다발적 오이벤트 발생을 보여주는 회로도이다.
도 2는 일반적인 제어 케이블을 통하여 과전압 전류 유입시, 동시 다발적 오이벤트 발생을 보여주는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상태 감시 시스템의 회로 블럭도이다.
도 4는 도 3에 도시된 상태 감시용 모듈의 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 전력 상태 감시용 터미널 보드 및 이를 적용한 상태 감시 시스템을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상태 감시 시스템(300)의 회로 블럭도이다. 도 3을 참조하면, 상태 감시 시스템(300)은, 전력설비(310), 터미널 보드(320), 상태 감시용 모듈(330) 등을 포함하여 구성된다.
전력설비(310)에는 건접점(311-1,311-2....) 등이 구성된다. 변전소 전력 설비의 감시/제어를 위한 설비의 상태 감시용 터미널 보드(320)에 결선되는 제어 케이블(312)은 현장 전력설비 상태를 정확히 파악하기 위해 무전원 건접점(즉, dry contact) 상태를 유지하여야 한다. 일반적으로 건접점(311-1,311-2....)은 접점이 온(on)이 되어도 전압이 걸리지 않고 통전되기만 하는 상태를 의미한다.
전력설비(310)는 발전, 송전, 변전, 배전, 전기공급 또는 전기사용을 위하여 설치하는 장치로서 발전기, 변전소, 변압기, 개폐기, 변류기, 차단기 등이 될 수 있다.
터미널 보드(320)는, 전력설비(310)의 제 1 내지 제 n 건접점(311-1,311-2....)등에 연결되는 제어 케이블(312), 제어 케이블(312)에 연결되어 전력설비(310)로부터 유입되는 과전류 또는 과전압을 배출하는 제 1 내지 제 n 보호 회로 블럭(320-1,320-2...), 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)과 접지점 사이에 배치되어 상기 배출을 순방향으로 진행하는 배출부(324) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제어 케이블(312)은 일단이 전력 설비(310)의 건접점(311-1,311-2....)에 연결되고, 타단은 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)의 입력단(301)에 연결된다.
보호 회로 블럭(320-1,320-2...)은 제어 케이블(312)을 따라 전력설비(310)로부터 유입되는 과전류 또는 과전압을 배출하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)에는 제 1 보호 소자(321)와 상기 제 1 보호 소자(321)와 다른 제 2 보호 소자(322)가 병렬로 연결된다.
또한, 제 1 보호 소자(321)와 제 2 보호 소자(322)의 공통 후단에는 접지선을 통한 과전압, 과전류의 역유입을 방지하기 위해 역유입 방지 소자(323)가 구성될 수 있다. 물론, 역유입 방지 소자(323)는 제 1 보호 소자(321)와 제 2 보호 소자(322)의 전단에 각각 설치될 수도 있다.
제 1 및 제 2 보호 소자(321,322)는 어레스터, 바리스터 등이 될 수 있다.
물론, 각 보호 소자(321,322)는 다른 종류의 보호소자가 된다. 예를 들면, 제 1 보호 소자(321)는 어레스터이고, 제 2 보호 소자(322)는 바리스터가 되며, 반대로 제 1 보호 소자(321)는 바리스터이고, 제 2 보호 소자(322)는 어레스터가 될 수 있다.
역유입 방지 소자(323)는 정다이오드가 될 수 있다. 따라서, 전류는 순방향으로만 흐르고 접지선으로부터 역방향으로 흐르지 못하게 된다.
또한, 상기 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)과 접지점 사이에 배출부(324)가 설치된다. 배출부(324)는 접지점을 통한 과전압/과전류의 역유입을 방지하는 기능을 수행한다. 이를 위해 배출부(324)는 정다이오드가 사용될 수 있다.
또한, 접지점은 프레임 접지가 된다. 일반적으로 전력 상태 감시용 터미널 보드는 프레임(미도시)상에 마운팅되는데, 이 프레임을 접지로 이용하는 것이다.
상태 감시용 모듈(330)은 전력 설비(310)의 출력 정보를 획득하여 상태를 감시하는 기능을 수행한다. 접지혼촉 및/또는 전력설비(310)의 고장 등에 의한 과전압/과전류의 역유입시 발생하는 상태감시 모듈(330)의 오동작을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 상태 감시용 모듈(330)의 회로도이다. 도 4를 참조하면, 상태 감시용 모듈(330)은 전력 상태 감시용 터미널 보드(320)로부터 전달된 신호(즉, 전류 또는 전압 신호)를 처리하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 신호 획득부(400), 송신부(440), 수신부(450), IC(Integrated Circuit) 칩(460) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
신호 획득부(400)는 감시용 터미널 보드(320)로부터 신호를 획득하기 위해, 제 1 다이오드(410-1), 제 1 다이오드(410-1)와 직렬로 연결되는 인덕터(420), 인덕터(420)와 병렬로 연결되는 제 2 다이오드(410-2), 제 2 다이오드(410-2)와 병렬로 연결되며 신호를 평활하는 커패시터(430) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
제 2 다이오드(410-2)는 접지(GND)로부터 과전압/전류의 역유입을 방지하기 위해 역방향으로 배치된다.
평활된 신호는 발광 소자(440)를 통해 수광 소자(440)로 전달된다. 수광 소자(440)의 제어는 I.C 칩(460)을 통해 이루어진다. 발광 소자(440)은 적외선 LED(Light Emitting Diode)이고 수광 소자(440)는 포토 트랜지스터가 될 수 있다.
100,200,300: 전력 상태 감시용 터미널 보드
110,210,310: 전력 설비
111-1,211-1,311-1,311-2: 건접점
112,212,312: 제어 케이블
120,220,320: 터미널 보드
121,221,321: 제 1 보호 소자
122,222,322: 제 2 보호 소자
130,230,330: 상태 감시용 모듈
323: 역유입 방지 소자
324: 배출부

Claims (8)

  1. 전력설비(310)내 배치되는 다수의 건접점(311-1,311-2....)에 각각 연결되는 다수의 제어 케이블(312);
    다수의 상기 제어 케이블(312)에 각각 연결되고, 상기 전력설비(310)로부터 유입되는 과전류 또는 과전압을 배출하며 서로 병렬로 연결되는 다수의 보호 회로 블럭(320-1,320-2...); 및
    다수의 상기 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)과 접지점 사이에 배치되어 상기 배출을 진행하는 배출부(324);를 포함하고,
    다수의 상기 보호 회로 블럭(320-1,320-2...)은,
    제 1 보호 소자(321);
    상기 제 1 보호 소자(321)와 종류가 다르며 병렬로 연결되는 제 2 보호 소자(322); 및
    상기 제 1 보호 소자(321) 및 상기 제 2 보호 소자(322)의 전단 또는 후단에 설치되는 역유입 방지 소자(323);를 포함하여,
    접지선을 통한 과전압, 과전류의 역유입을 방지하기 위해 상기 역유입 방지 소자(323)인 정다이오드를 배치하는 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 보호 소자(321)는 어레스터 또는 바리스터인 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 보호 소자(322)는 어레스터 또는 바리스터인 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부(324)는 다수의 상기 보호 회로 블럭(320-1,320-2...) 중 최종 보호 회로 블록의 후단과 접지점 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부(324)는 정다이오드인 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 접지점은 프레임 접지인 것을 특징으로 하는 전력 상태 감시용 터미널 보드.
  8. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 전력 상태 감시용 터미널 보드(320); 및
    상기 전력 상태 감시용 터미널 보드와 연결되는 상태 감시용 모듈(330);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 상태 감시 시스템.

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