KR102573157B1 - 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템은 송전된 전기를 사용처로 배전하기 위한 배전반; 상기 배전반에서 전송되는 각종 데이터를 제공받는 중앙 관리서버; 상이한 주파수 대역으로 상기 배전반과 중앙관리서버 사이에서 복수의 통신가능한 통신 이중화 환경을 지원하는 통신망; 및 상기 중앙 관리서버에 접속하여 원격지에서 배전반에 대한 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링 단말기;를 포함하여, 제어 단말기 내부에 UPS 배터리를 내장시켜 외부전원의 공급이 중단되는 경우 UPS 배터리로부터 전원을 공급받음으로써 배전반에 대한 모니터링이 끊김없이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 무선통신기술, 센서운용 기술, 저전력시스템 기술, 소형화 기술 등을 적용하여 곳곳의 온도 및 기타 위급상황 송전상황 등을 모니터링할 수 있는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템에 관한 것이다.
종래 배전반 모니터링 시스템은 배전반의 제어 단말기에 하나의 외부전원에서 전원이 공급되기 때문에, 정전 등과 같은 외부요인으로 인해 해당 외부전원의 공급이 차단되는 경우 제어 단말기의 기능이 순간 정지되어 결과적으로 모니터링이 불가능해 지게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래 배전반 모니터링 시스템은 제어 단말기의 통신부를 통해 배전반으로 부터 수집한 정보를 외부의 중앙관리 서버에 전송하고 해당 중앙관리 서버에 접속한 모니터링 단말기가 수집된 정보를 확인함으로써 원격지에서 배전반의 상태를 모니터링할 수 있도록 하고 있는데, 이때 통신부의 통신에 문제가 발생한 경우 원활한 모니터링이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 제어 단말기 내부에 UPS 배터리를 내장시켜 외부전원의 공급이 중단되는 경우 UPS 배터리로부터 전원을 공급받음으로써 배전반에 대한 모니터링이 끊김없이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 제어 단말기와 통신망 사이에 복수의 통신모듈로 이루어진 게이트 웨이를 구비시키고, 2개 이상의 통신모듈을 활성화시켜 통신 신호가 강한 통신망에 접속하여 배전반에서 수집한 정보를 통신 이중화방식으로 중앙 관리서버에 안정적으로 전송할 수 있도록 한 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템은 송전된 전기를 사용처로 배전하기 위한 배전반; 상기 배전반에서 전송되는 각종 데이터를 제공받는 중앙 관리서버; 상이한 주파수 대역으로 상기 배전반과 중앙관리서버 사이에서 복수의 통신가능한 통신 이중화 환경을 지원하는 통신망; 및 상기 중앙 관리서버에 접속하여 원격지에서 배전반에 대한 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 배전반은 배전반 본체 하부에 복수개가 대칭적으로 설치되어 해당 배전반 본체에서 가해지는 압력에 따라 균형을 유지할 수 있도록 하는 댐핑방진장치;를 포함하되, 상기 대핑방진장치는 힘이 가해지면 그 힘만큼 전기신호가 발생시키는 로드셀; 상기 로드셀이 안정적으로 안착되도록 하는 로드셀 안착 모듈; 상기 로드셀 안착 모듈을 지지하면서, 기체가 수용되는 공간으로 해당 기체의 배출량과 흡입력에 따라 상이한 하중을 지지 실린더 하우징; 상기 실린더 하우징에 수용되는 기체의 양을 조절하여 배전반 본체의 모서리마다 서로 다른 대핑력을 제공할 수 있도록 하는 댐핑제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 로드셀은 상단면과 하단면에 스터드 홈과 스터드 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 로드셀 안착 모듈은 소정 깊이만큼 내부가 중공된 구조로 이루어져 그 사이에 상기 로드셀이 수용될 수 있는 로드셀 하부 안착 모듈과 로드셀 상부 안착 모듈로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 로드셀 하부 안착 모듈과 상기 로드셀 상부 안착모듈은 상기 로드셀의 상단면과 하단면에 접촉하는 단면에 상기 스터드 홈과 스터드 돌기에 대응되는 결합 돌기와 결합 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 배전반은 고전압이 흐르는 배전반 내부의 고전압 환경에서 각종 파라미터를 측정하기 위한 센서들이 구비된 고전압 환경센서 모듈;를 더 포함하되, 상기 고전압 환경센서 모듈은 상기 배전반 내부에 설치되어 배전설비의 전기적으로 접속되는 부분 또는 배전케이블이 연결되는 부스바 부분에서 발생되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하는 비접촉 온도 감지센서; 및 이중화 방식으로 송전라인의 송전여부를 감시하는 이중화 송전 감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 배전반은 상이한 주파수 대역의 통신이 가능하도록 복수의 통신모듈이 구비되어 상기 제어 단말기와 상기 중앙 관리서버 사이에서 중계기 역할을 하는 게이트 웨이;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 배전반은 관리자가 원격지에서 상기 모니터링 단말기를 통해 배전반의 상태를 모니터링 할 수 있도록 배전반에 설치되어 수집된 각종 파라미터를 상기 중앙 관리서버에 전달하는 제어 단말기;를 더 포함하되, 상기 로드셀에서 측정되는 아날로그의 압력신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터; 상기 고전압 환경센서 모듈의 감지신호를 제공받아 정상 기준치와 비교하여 이상유무를 판단하는 주제어부; 및 근거리 통신을 통해 상기 게이트 웨이에 이상유무 판단 결과와 상기 고전압 환경센서 모듈의 감지 데이터를 전달하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 제어 단말기는 외부전원과 별도로 해당 제어 단말기가 작동하는데 필요한 전원을 공급하는 UPS 배터리를 포함하여, 상기 외부전원에 문제가 발생하여 전원공급이 중단되면, 상기 UPS 배터리로 전원단자를 스위칭되도록 하여 해당 UPS 배터리에서 전원을 공급받는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 비접촉 온도 감지센서는 적외선을 집중적으로 수집하는 적외선 수집 렌즈; 상기 적외선 수집 렌즈를 통해 입사한 적외선 중 불필요한 가장자리 신호를 제거하고, 적외선 파장 대역 신호만 통과시키는 파장 필터; 상기 파장 필터를 통과한 적외선의 광학적 신호를 전기적 신호로 변환하는 적외선 센서; 및 상기 적외선 신호에 대한 전기적 신호를 온도로 환산하여 온도를 산출하는 온도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 송전 감지센서는 송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 발생되는 전자기장을 감지하는 RF 센서; 및 송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 전류에 의해 발생되는 자장을 감지하는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템은 제어 단말기 내부에 UPS 배터리를 내장시켜 외부전원의 공급이 중단되는 경우 UPS 배터리로부터 전원을 공급받음으로써 배전반에 대한 모니터링이 끊김없이 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템은 제어 단말기와 통신망 사이에 복수의 통신모듈로 이루어진 게이트 웨이를 구비시키고, 2개 이상의 통신모듈을 활성화시켜 통신 신호가 강한 통신망에 접속하여 배전반에서 수집한 정보를 통신 이중화방식으로 중앙 관리서버에 안정적으로 전송할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 구성도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 댐핑방진장치의 구조도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 댐핑방진장치에서 로드셀과 로드셀 안착 모듈의 결합구조도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 로드셀 안착 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 상세 블록도 이다.
도 6은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 제어 단말기 표시부의 표시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 외부전원과 내부전원의 절체 회로도 이다.
도 8은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 이중화 통신만이 적용된 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 RF방식와 홀센서 방식이 적용된 이중화 송전 감지센서 회로도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 댐핑방진장치의 구조도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 댐핑방진장치에서 로드셀과 로드셀 안착 모듈의 결합구조도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 로드셀 안착 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 상세 블록도 이다.
도 6은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 제어 단말기 표시부의 표시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 외부전원과 내부전원의 절체 회로도 이다.
도 8은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 이중화 통신만이 적용된 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 RF방식와 홀센서 방식이 적용된 이중화 송전 감지센서 회로도 이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 구성도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템은 중앙 관리서버(100), 통신망(200), 배전반(300), 및 모니터링 단말기(400)를 포함한다.
상기 중앙 관리서버(100)는 상기 통신망(200)을 통해 복수의 배전반(300)들과 연결되어 상기 배전반의 각종 센서들과 연결된 제어 단말기(210)가 수집한 정보를 전달받아, 원격지에서 관리자가 배전반의 상태를 모니터링 할 수 있도록 모니터링 단말기(400)에 전달한다.
상기 통신망(200)은 기기의 통신모듈이 선택적으로 이용할 수 있도록 LTE 망, 5G 망, 등 복수의 각종 인터넷 망으로 이루어져 있다.
상기 모니터링 단말기(400)는 노트북, 태블릿 PC, 또는 핸드폰 등과 같은 단말기로 통신망에 의해 상기 중앙 관리서버(100)와 연결되어 원격지에서도 관리자가 상기 배전반(300)을 모니터링할 수 있는 수단이다.
이때, 상기 모니터링 단말기(400)와 상기 중앙 관리서버(100) 사이에도 통신 이중화 방식이 적용되어 관리자가 모니터링 단말기(400)를 통해 중앙 관리서버에 접속할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 배전반(300)은 댐핑방진장치(310), 제어 단말기(320), 게이트 웨이(330), 고전압 환경센서 모듈(340)을 포함하여 송전된 전기를 사용처로 배전한다.
상기 댐핑방진장치(310)는 배전반 본체 하부에 복수개가 대칭적으로 설치되어 해당 배전반 본체에서 가해지는 압력에 따라 균형을 유지할 수 있도록 하여 배전반 본체가 전도되는 것을 방지한다.
보다 구체적으로 상기 댐핑방진장치(310)는 상술한 배전반 본체의 전도를 방지하기 위해 로드셀(311), 로드셀 안착 모듈(312), 기체 또는 액체가 수용된 실린더 하우징(313), 댐핑제어밸브(314)를 포함한다.
상기 로드셀(311)은 원통형 구조로 힘이 가해지면 그 힘만큼 전기신호가 발생하게 되며, 표시기, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터 장치 등으로 전기신호를 재해석하면 kg, g 등의 단위로 무게를 표시할 수 있다.
참고로, 복수의 로드셀(311) 중 어느 하나에서만 압력변화가 측정되더라고 모든 로드셀(311)에서 측정되는 압력신호가 동기화 처리부(324)로 전달된다.
한편, 상기 로드셀(311)은 도 3a에 도시된 바와 같이 상단면과 하단면에 스터드 홈(311a)과 스터드 돌기(311b)가 형성되어 있다.
이때, 상기 스터드 홈(311a)과 스터드 돌기(311b)는 동일(또는 상이)한 개수로 복수개가 등간격 또는 대칭되게 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 로드셀 안착 모듈(312)은 로드셀 하부 안착 모듈(312a)과 로드셀 상부 안착 모듈(312b)로 구성된다.
상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)과 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)은 소정 깊이만큼 내부가 중공된 구조로 이루어져 그 사이에 상기 로드셀(311)이 수용될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)과 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)의 내경이 상이하게 중공되어 상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)이 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)에 삽입되거나, 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)이 상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)에 삽입결합된다.
상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)과 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b) 사이에 상기 로드셀(311)이 개재되는데, 이때, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 로드셀 하부 안착 모듈(312a)과 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)은 상기 로드셀(311)의 상단면과 하단면에 접촉하는 단면에 상기 스터드 홈(311a)과 스터드 돌기(311b)에 대응되는 결합 홈(312c), 결합 돌기(312d)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 로드셀(311)이 상기 로드셀 안착 모듈(312)에 개재되어 상기 스터드 홈(311a)과 스터드 돌기(311b)이 각각 결합 홈(312c)과 결합 돌기(312d) 결합된 상태는 도 3c에 도시된 바와 같다.
상기 스터드 홈(311a)과 스터드 돌기(311b)이 각각 결합 홈(312c)과 결합 돌기(312d)에 결합되는 구조를 가짐으로써, 상기 로드셀(311)은 회전이 발생하지 않아 진동에 의한 변형도 발생하지 않는다.
또한, 상기 로드셀(311)은 상단면 중앙에 로드셀 계측점(311c)가 형성되어 있고, 이와 대응되게 상기 로드셀 상부 안착모듈(312b)에는 계측점 고정홀(312e)이 형성되어, 상기 로드셀(311)이 상기 로드셀 안착 모듈(312)에 개재될 때, 상기 계측점(311c)이 계측점 고정홀(312e)에 삽입결합된다.
상술한 바와 같이 상기 계측점(311c)이 계측점 고정홀(312e)에 고정됨에 따라 해당 계측점(311c)의 접촉이 일정하게 이루어지고, 상기 계측점 고정홀(312e)은 변형이 생기지 않도록 고강도강을 사용한다.
상기 로드셀 안착 모듈(312)이 상술한 바와 같은 구조를 가짐으로써, 지진동에 의한 배전반의 하중을 측정하는 로드셀(311)은 지진동에 의한 흔들림 환경에서도 측정점의 위치 변화가 최소화되어 결과적으로 계측값 오류를 최소화할 수 있다.
상기 로드셀 안착 모듈(312)의 좀더 상세한 구조는 도 4에 도시된 바와 같다.
상기 로드셀 안착 모듈(312)을 지지하는 상기 실린더 하우징(313)은 공기가 수용되는 공간으로 해당 공기의 배출량과 흡입력에 따라 상이한 하중을 지지할 수 있다.
상기 댐핑제어밸브(314)는 상기 실린더 하우징(313)에 수용되는 공기의 양을 조절하여 배전반 본체의 모서리마다 서로 다른 대핑력을 제공할 수 있기 때문에 배전반 본체의 무게 편중에 따른 상이한 거동에 의해 해방 배전반 본체가 전도되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제어 단말기(320)는 상기 배전반(300)을 전체적으로 제어하기 위한 단말기로, 관리자가 원격지에서 상기 모니터링 단말기(400)를 통해 배전반(300)의 상태를 모니터링 할 수 있도록 배전반(300)에 설치되어 상기 고전압 환경센서 모듈(340)를 통해 수집한 각종 파라미터를 수집하여 상기 중앙 관리서버(100)에 전달한다.
좀더 구체적으로 상기 제어 단말기(320)는 도 5에 도시된 바와 같이 AD 컨버터(321), 주제어부(322), 통신부(323), 동기화 처리부(324), 데이터 저장부(325),표시부(326), 화재진압장치 작동부(327), 및 UPS 배터리(328)를 포함한다.
상기 AD 컨버터(321)는 상기 로드셀(311)에서 측정되는 아날로그의 압력신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 주제어부(322) 또는 동기화 처리부(324)로 전달할 수 있다.
상기 주제어부(322)는 문열림 감지센서(341)가 감지한 개폐신호, 이중화 송전 감지센서(345)가 감지한 전압 또는 전류신호, 비접촉 온도 감지센서(342)가 감지한 온도신호, 기울기감지센서(343)가 감지한 기울기신호, 및 지진 감지센서(344)가 감지한 지진파신호 등을 제공받아 정상 기준치(또는 임계치)와 비교하여 이상유무를 판단한다.
상기 통신부(323)는 상기 주제어부(322)에 의해 이상이 발생한 것으로 판단되었을 경우, 이상이 있는 것으로 판단한 파라미터와 함께 외부의 중앙관리 서버(100)로 전송한다.
이때, 상기 통신부(323)는 상기 중앙관리 서버(100)로 직접 전송할 수도 있지만, 유무선 방식으로 연결된 상기 게이트 웨어(330)를 통해 상기 중앙관리 서버(100)로 전송하는 것이 바람직하다.
예를 들어 상기 주제어부(322)는 문열림 감지센서(341)에서 개폐도어가 열렸다는 개폐신호가 발신되는 경우, 통신부(323)을 통해 외부의 상기 중앙관리 서버(100)로 개폐도어의 열림을 알리거나,
이중화 송전 감지센서(345)에서 온도센서 및 전압센서에 의해 송전상태의 이상을 감지하는 경우, 그 정보를 통신부(323)를 통해 중앙관리 서버(100)로 제공할 수 있다.
또한, 상기 주제어부(322)는 온도감지센서(143)에서 측정되는 온도신호를 미리 설정된 온도범위를 벗어난 경우, 통신부(323)을 통해 중앙관리 서버(100)로 제공하여 온도의 이상 발생을 알릴 수 있다.
또한, 상기 지진 감지센서(344)에서 지진을 감지하여 지진이 발생하였음을 통신부(323)를 통해 중앙관리 서버(100)로 알림과 동시에 지진파신호를 제공받을 수 있을 뿐만 아니라, 기울기 감지센서(343)에서 함체(350)의 기울기가 변화된 것을 감지하면, 통신부(323)을 통해 중앙관리 서버(100)에 함체(350)의 기울어짐을 통신부(323)을 통해 외부로 알리고 기울어진 각도에 따른 기울기신호를 제공받을 수 있다.
상기 동기화 처리부(324)는 각 댐핑방진장치(310)가 모두 동기화되어 같은 시간에 동시에 제어될 수 있도록 지진 감지센서(344)에서 제공되는 지진파신호, 기울기 감지센서(343)에서 측정되는 기울기신호, 및 로드셀(311)에서 측정되는 압력신호를 모두 동기화할 수 있다.
상기 동기화 처리부(324)는 미리 설정된 진동주기(Hz)의 동기화신호를 발생하고, 이 동기화신호에 디지털 압력신호, 지진파신호, 기울기신호 등을 동기화시키고, 이 동기화된 신호들에 의해 각 댐핑방진장치(310)의 댐핑제어밸브(314)를 제어하는 제어신호를 동시에 발신하여 배전반(300)을 능동적으로 제어할 수 있다.
상기 동기화 처리부(324)로 제공되는 디지털 압력신호, 지진파신호, 기울기신호는 오동작을 방지하기 위해 각 센서에서 계측이 노이즈 데이터 값은 제거된다.
상기 데이터 저장부(325)는 배전반(300)을 체결하기 위한 볼트의 정보를 저장할 수 있다.
여기서, 데이터 저장부(325)에서 저장되는 볼트의 정보는 추후 유지관리 시에 체결되는 배전반(300)을 체결하기 위한 볼트의 정보를 용이하게 찾아 유지보수를 용이하게 수행할 수 있다.
상기 데이터 저장부(325)는 볼트의 정보 외의 로드셀(311)에서 제공되는 압력정보, 지진 감지센서(344)에서 측정되는 지진파 정보, 기울기 감지센서(343)에서 측정되는 기울기정보, 비접촉 온도 감지센서(343)에서 측정되는 온도정보, 문열림 감지센서(341)에서 제공되는 개폐정보, 이중화 송전 감시센서(345)에서 제공되는 전압정보 등의 각 센서에서 제공되는 정보를 저장하고, 특정 주기마다 또는 요청에 따라 저장된 정보를 통신부(323)을 통해 중앙관리 서버(100)로 전송할 수도 있다.
상기 데이터 저장부(325)에 저장된 정보는 추후 댐핑방진장치(310)를 제어하는데 빅데이터로 활용될 수 있다.
상기 표시부(326)는 각 센서에서 측정되는 정보를 표시할 수 있고, 상기 주제어부(322)에서 이상여부의 판단에 따라 이상이 발생한 경우에도 표시할 수 있으며, 각 정보를 시각적으로 표시하는 램프, 또는 LCD, OLED와 같은 디스플레이패널로 구현될 수 있으며, 소리와 같이 청각적으로 표시하도록 스피커 또는 부저를 포함할 수도 있다.
상기 표시부(326)는 도 6에 표시된 바와 같이 다양한 정보를 표시할 수도 있다.
상기 화재진압장치 작동부(327)은 배전반(300) 내에 화재가 발생한 경우, 상기 배전반(300) 내부에 설치된 화재진압장치를 작동시켜 함체(350) 내부에 발생한 화재가 진압되도록 한다.
참고로, 상기 화재진압장치는 화재감지센서를 포함하여, 화재감지센서가 함체(350)의 내부에 화재를 감지하면, 소화액을 분사하는 형태로 화재를 진압할 수 있다.
상기 화재진압장치는 소화액이 압축된 상태로 소화액탱크에 저장된 상태에서 화재감지센서가 화재를 감지하면, 상기 화재진압장치 작동부(327)의 제어를 받아 소화액탱크의 밸브를 개방하여 소화액탱크로부터 함체(350)의 내부로 압축된 소화액을 분사하도록 구성될 수 있으며, 함체(350)의 내부에는 소화액을 분사하기 위한 분사노즐이 설치될 수도 있다.
상기 UPS 배터리(328)는 상기 제어 단말기(320)의 내부에 설치되어 외부에서 공급되는 외부전원과 별도로 해당 제어 단말기(320)가 작동하는데 필요한 전원을 공급한다.
즉, 상기 UPS 배터리(328)의 UPS 배터리 회로와 상기 외부전원의 전원 입력회로가 도 7에 도시된 바와 같이 절체되어, 상기 외부전원에서 상기 제어 단말기(320)에 필요한 전원을 공급하고, 상기 외부전원에 문제가 발생하여 전원공급이 중단되면, 상기 주제어부(322)는 상기 UPS 배터리(328)로 전원단자가 스위칭되도록 하여 해당 UPS 배터리(328)에서 상기 제어 단말기(320)로 전원이 공급되도록 한다.
상술한 바와 같이 보조전원으로 상기 UPS 배터리(328)를 상기 제어 단말기(320)에 형성시킴으로써, 상기 제어 단말기(320)는 상기 외부전원과 UPS 배터리(328)로부터 이중화 방식으로 전원을 끊김없이 안정적으로 공급받을 수 있다.
이때, 상기 외부전원의 전원은 상기 제어 단말기(320)가 동작하는데 필요한 전원을 공급하면서 동시에 상기 UPS 배터리(328)를 충전시키는 것이 바람직하다.
상기 게이트 웨이(330)는 상기 제어 단말기(320)와 상기 중앙 관리서버(100) 사이에서 중계기 역할을 하는 구성으로써, LTE 통신모듈(331), 인터넷 통신모듈(332), 및 5G 통신모듈(333)이 포함한다.
먼저, 상기 게이트 웨이(330)는 상기 제어 단말기(320)의 통신부(323)와 유무선 통신으로 고전압 환경센서 모듈(340)의 센서들이 감지한 파라미터, 로드셀(311)이 감지한 하중값, 상기 주제어부가 감지한 이상발생 정보를 전달받는다.
이때, 상기 게이트 웨이(330)도 상기 제어 단말기(320)와 함께 상기 배전반(300)에 설치되는 만큼, 상기 제어 단말기(320)는 NFC, 블루투스, IoT 등과 같이 근거리 통신으로 상기 파라미터, 하중값, 그리고 이상발생 정보를 상기 게이트 웨이(330)에 전달하는 것이 바람직하다.
상기 게이트 웨이(330)는 상기 LTE 통신모듈(331), 인터넷 통신모듈(332), 및 5G 통신모듈(333) 중, 2개 이상의 통신모듈을 활성화시키고, 통신망(200)의 상이한 주파수 대역을 가진 LTE 통신망, 인터넷 통신망, 및 5G 통신망 중 신호가 가장 강하고 안정적인 망을 선택하고, 선택한 통신망에 접속하는 통신 이중화방식으로 상기 제어 단말기(320)에서 전달받은 파라미터, 하중값, 그리고 이상발생 정보를 상기 중앙 관리서버(100)에 전달한다.
상술한 이중화 게이트 웨이(330)를 구비하는 본 발명에 따는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템의 망구성 계통도는 도 8에 도시된 바와 같다.
상기 고전압 환경센서 모듈(340)은 고전압이 흐르는 배전반(300) 내부의 고전압 환경에서 각종 파라미터를 측정하기 위한 센서들을 포함하고 있다.
즉, 상기 고전압 환경센서 모듈(340)은 문열림 감지센서(341), 비접촉 온도 감지센서(342), 기울기 감지센서(343), 지진 감지센서(344), 및 송전 감지센서(345)를 포함한다.
상기 문열림 감지센서(341)는 배전반 함체(350)의 개폐도어의 개방 또는 폐쇄를 감지할 수 있다.
상기 문열림 감지센서(341)는 개폐도어의 개방에 따라 함체(350)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 외부에 알릴 수 있다.
상기 문열림 감지센서(341)는 개폐도어에 의해 함체(350)가 개폐되는 부분에 설치될 수 있으며, 전자적으로 개폐도어의 개폐를 감지하는 예를 들어 자기센서 또는 신체감지센서 또는 카메라 등의 전자적인 센서이거나 기계적으로 개폐도어의 개폐를 감지하는 스위치로 구현될 수도 있다.
상기 문열림 감지센서(341)는 개폐도어의 개폐에 따라 개폐신호를 발신할 수 있다.
상기 비접촉 온도 감지센서(342)는 상기 배전반 내부에 설치되어 배전설비의 전기적으로 접속되는 부분 특히 배전케이블이 연결되는 부스바 부분에서 발생되는 적외선을 감지하여 온도를 측정한다.
보다 구체적으로 상기 비접촉 온도 감지센서(342)는 적외선 수집 렌즈(342a), 파장 필터(342b), 적외선 센서(342c), 및 온도 산출부(342d)를 포함한다.
상기 적외선 수집 렌즈(342a)는 볼록렌즈 구조로 비접촉 온도 감지센서(342)가 설치된 부분에서 발생되는 적외선이 해당 비접촉 온도 감지센서(342)에 집중적으로 입사(수집)될 수 있도록 한다.
상기 파장 필터(342b)는 상기 적외선 수집 렌즈(342a)를 통해 입사한 적외선 중 불필요한 가장자리 신호를 제거하고, 적외선 센서(342c)에서 감지가 용이이하도록 적외선 파장 대역 신호만 통과시키는 필터링을 수행한다.
상기 적외선 센서(342c)는 상기 파장 필터(342b)를 통과한 적외선의 광학적 신호를 전기적 신호로 변환 한다.
상기 온도 산출부(342d)는 상기 적외선 신호에 대한 전기적 신호를 온도로 환산함에 따라 상기 비접촉 온도 감지센서(342)가 배전반 내부의 온도를 비접촉 방식으로 측정할 수 있게 된다.
상기 온도 산출부(342d)는 복사온도 측정, 밝기온도 측정, 컬러온도 또는 이색컬러(two color) 측정을 통해 온도를 계산할 수 있다.
상기 기울기 감지센서(343)는 배전반 함체(350)의 기울기를 측정할 수 있다.
상기 기울기 감지센서(343)는 3축 감지센서로 구현되어 상기 함체(3500)의 X, Y, Z축의 방향으로의 기울기를 감지할 수 있으며, 측정된 함체(110)의 기울기신호를 유선 또는 무선통신을 통해 발신할 수 있다.
상기 지진 감지센서(344)는 상기 함체(350)에 설치되어 지진의 지진파를 측정하여 지진의 발생을 감지할 수 있다.
이때, 상기 지진 감지센서(344)는 미리 설정된 진도 이상의 진동이 발생하였을 때에만, 지진이 발생하였다고 판단하는 것이 바람직하다.
상기 지진 감지센서(344)는 지진이 발생하였다고 판단하면, 발생한 지진의 지진파를 측정할 수 있고, 측정된 해당 지진파를 무선 또는 유선통신을 통해 발신할 수 있다.
상기 지진 감지센서(344)는 P파와 S파 중 어느 하나 또는 둘 모두를 지진파로 측정할 수 있다.
상기 이중화 송전 감지센서(345)는 RF 센서(345a) 및 홀 센서(345b)를 포함하여 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 RF 방식과 홀 센서 방식으로 송전라인의 송전여부를 판단할 수 있다.
상기 이중화 송전 감지센서(345)는 송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 도 9a에 RF 센서(345a)를 이용하여 발생되는 전자기장을 감지하고, 감지한 전자기장으로부터 전류 또는 전압을 산출하여 송전라인의 송전여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 이중화 송전 감지센서(345)는 송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 도 9a에 홀 센서(345b)를 이용하여 전류에 의해 발생되는 자장을 감지하고, 감지한 자장으로부터 전류 또는 전압을 산출하여 송전라인의 송전여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 이중화 송전 감지센서(345)는 전력라인의 온도를 측정하는 온도센서, 및 전압을 측정하는 전압센서, 및 송전라인의 송전여부를 판단하는 송전프로세서를 포함할 수 있다.
온도센서와 전압센서는 차단기의 입력단과 출력단의 공급되는 전기의 상별(R,S,T)로 각각 연결되며, 송전프로세서는 온도센서에서 측정되는 온도, 및 전압센서에서 측정되는 전압에 따라 전력라인의 송전여부를 판단할 수 있다.
예를 들어 송전프로세서는 온도센서에서 측정되는 온도가 미리 설정된 온도 미만 또는 초과일 경우, 송전에 이상이 발생하였다고 판단하거나, 전압센서에서 측정되는 전압이 미리 설정된 전압 미만 또는 초과일 때 송전에 이상이 발생하였다고 판단하여, 이상여부에 따라 표시부(326)에 표시하거나, LED와 같은 램프에 의해 표시할 수도 있다.
물론, 상기 이중화 송전 감지센서(345)에서 감시되는 송전이상여부는 게이트 웨이(330)을 통해 중앙 관리서버(100)로 제공될 수 있으며, 표시부(326)을 통해 송전의 이상유무를 표시할 수 있고, 이중화 송전 감지센서(345)의 온도센서는 고전압 환경센서 모듈(340)에 구성되는 비접촉 온도 감지센서(342)이거나, 차단기에 별도로 설치될 수도 있다.
상기 이중화 송전 감지센서(345)는 차단기의 1차측과 2차측의 전압 또는 전류를 감지하여 오결선을 감지하고 오결선의 발생에 따른 전압신호를 발생할 수도 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 중앙 관리서버
200 : 통신망
300 : 배전반
310 : 댐핑방진장치
311 : 로드셀
312 : 로드셀 안착 모듈
313 : 실린더 하우징
314 : 댐핑제어밸브
320 : 제어 단말기
321 : AD 컨버터
322 : 주제어부
323 : 통신부
324 : 동기화 처리부
325 : 데이터 저장부
326 : 표시부
327 : 화재진압장치 작동부
328 : UPS 배터리
330 : 게이트 웨이
340 : 고전압 환경센서 모듈
341 : 문열림 감지센서
342 : 비접촉 온도 감지센서
342a : 적외선 수집 렌즈
342b : 파장 필터
342c : 적외선 센서
342d : 온도 산출부
343 : 기울기 감지센서
344 : 지진 감지센서
345 : 이중화 송전 감지센서
350 : 함체
400 : 모니터링 단말기
200 : 통신망
300 : 배전반
310 : 댐핑방진장치
311 : 로드셀
312 : 로드셀 안착 모듈
313 : 실린더 하우징
314 : 댐핑제어밸브
320 : 제어 단말기
321 : AD 컨버터
322 : 주제어부
323 : 통신부
324 : 동기화 처리부
325 : 데이터 저장부
326 : 표시부
327 : 화재진압장치 작동부
328 : UPS 배터리
330 : 게이트 웨이
340 : 고전압 환경센서 모듈
341 : 문열림 감지센서
342 : 비접촉 온도 감지센서
342a : 적외선 수집 렌즈
342b : 파장 필터
342c : 적외선 센서
342d : 온도 산출부
343 : 기울기 감지센서
344 : 지진 감지센서
345 : 이중화 송전 감지센서
350 : 함체
400 : 모니터링 단말기
Claims (11)
- 송전된 전기를 사용처로 배전하기 위한 배전반;
상기 배전반에서 전송되는 각종 데이터를 제공받는 중앙 관리서버; 및
상기 중앙 관리서버에 접속하여 원격지에서 배전반에 대한 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 모니터링 단말기;를 포함하되,
상기 배전반은
배전반 본체 하부에 복수개가 대칭적으로 설치되어 해당 배전반 본체에서 가해지는 압력에 따라 균형을 유지할 수 있도록 하는 댐핑방진장치;를 포함하되,
상기 댐핑방진장치는
힘이 가해지면 그 힘만큼 전기신호가 발생시키는 로드셀;
상기 로드셀이 안정적으로 안착되도록 하는 로드셀 안착 모듈;
상기 로드셀 안착 모듈을 지지하면서, 기체가 수용되는 공간으로 해당 기체의 배출량과 흡입력에 따라 상이한 하중을 지지 실린더 하우징; 및
상기 실린더 하우징에 수용되는 기체의 양을 조절하여 배전반 본체의 모서리마다 서로 다른 대핑력을 제공할 수 있도록 하는 댐핑제어밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 로드셀은
상단면과 하단면에 스터드 홈과 스터드 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 3항에 있어서,
상기 로드셀 안착 모듈은
소정 깊이만큼 내부가 중공된 구조로 이루어져 그 사이에 상기 로드셀이 수용될 수 있는 로드셀 하부 안착 모듈과 로드셀 상부 안착 모듈로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 4항에 있어서,
상기 로드셀 하부 안착 모듈과 상기 로드셀 상부 안착모듈은
상기 로드셀의 상단면과 하단면에 접촉하는 단면에 상기 스터드 홈과 스터드 돌기에 대응되는 결합 돌기와 결합 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 배전반은
고전압이 흐르는 배전반 내부의 고전압 환경에서 각종 파라미터를 측정하기 위한 센서들이 구비된 고전압 환경센서 모듈;를 더 포함하되,
상기 고전압 환경센서 모듈은
상기 배전반 내부에 설치되어 배전설비의 전기적으로 접속되는 부분 또는 배전케이블이 연결되는 부스바 부분에서 발생되는 적외선을 감지하여 온도를 측정하는 비접촉 온도 감지센서; 및
이중화 방식으로 송전라인의 송전여부를 감시하는 이중화 송전 감지센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 배전반은
관리자가 원격지에서 상기 모니터링 단말기를 통해 배전반의 상태를 모니터링 할 수 있도록 배전반에 설치되어 수집된 각종 파라미터를 상기 중앙 관리서버에 전달하는 제어 단말기; 및
상이한 주파수 대역으로 상기 배전반과 중앙관리서버 사이에서 복수의 통신가능한 통신 이중화 환경을 지원하는 통신망과 상이한 주파수 대역의 통신이 가능하도록 복수의 통신모듈이 구비되어 상기 제어 단말기와 상기 중앙 관리서버 사이에서 중계기 역할을 하는 게이트 웨이;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 7항에 있어서,
상기 제어 단말기는
상기 로드셀에서 측정되는 아날로그의 압력신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터;
상기 고전압 환경센서 모듈의 감지신호를 제공받아 정상 기준치와 비교하여 이상유무를 판단하는 주제어부; 및
근거리 통신을 통해 상기 게이트 웨이에 이상유무 판단 결과와 상기 고전압 환경센서 모듈의 감지 데이터를 전달하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 8항에 있어서,
상기 제어 단말기는
외부전원과 별도로 해당 제어 단말기가 작동하는데 필요한 전원을 공급하는 UPS 배터리를 포함하여, 상기 외부전원에 문제가 발생하여 전원공급이 중단되면, 상기 UPS 배터리로 전원단자를 스위칭되도록 하여 해당 UPS 배터리에서 전원을 공급받는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 비접촉 온도 감지센서는
적외선을 집중적으로 수집하는 적외선 수집 렌즈;
상기 적외선 수집 렌즈를 통해 입사한 적외선 중 불필요한 가장자리 신호를 제거하고, 적외선 파장 대역 신호만 통과시키는 파장 필터;
상기 파장 필터를 통과한 적외선의 광학적 신호를 전기적 신호로 변환하는 적외선 센서; 및
상기 적외선의 광학적 신호에 대한 전기적 신호를 온도로 환산하여 온도를 산출하는 온도 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 송전 감지센서는
송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 발생되는 전자기장을 감지하는 RF 센서; 및
송전라인을 통해 송전이 이루어지는 경우, 전류에 의해 발생되는 자장을 감지하는 홀 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230038717A KR102573157B1 (ko) | 2023-03-24 | 2023-03-24 | 배전반 안전 운용을 위한 모니터링 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102573157B1 true KR102573157B1 (ko) | 2023-08-31 |
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ID=87847399
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| KR (1) | KR102573157B1 (ko) |
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-
2023
- 2023-03-24 KR KR1020230038717A patent/KR102573157B1/ko active IP Right Grant
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