KR102616906B1 - 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반에 관한 것이다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반에 있어서, 상기 배전계통을 구성하는 적어도 하나의 구간별로 구비되는 결상 감지기; 및 상기 구간별로 구비되는 차단기를 제어하는 차단 제어기를 포함하되, 상기 결상 감지기는, 전압 감지기(VD)로부터 획득된 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단하고, 상기 결상이 발생한 경우 상기 3개의 교류 전압에 기초하여 상기 결상이 발생한 전선을 판단하는 결상 판단부; 및 상기 결상 판단부의 판단 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 상기 차단 제어기로 전송하는 제1 통신부를 포함하고, 상기 차단 제어기는, 상기 제1 판단 신호를 상기 결상 감지기로부터 획득하는 제2 통신부; 상기 제1 판단 신호에 기초하여 상기 구간 중 상기 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단하고, 상기 배전계통의 구조와 상기 결상 발생 구간을 고려하여 상기 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 상기 차단기를 선택적으로 차단하는 차단 결정부; 상기 차단 결정부의 상기 결정에 기초하여 상기 차단기 각각의 동작을 제어함으로써 상기 차단기를 순차적으로 제어하는 제어부; 및 상기 결상의 발생, 상기 결상이 발생한 전선, 상기 결상 발생 구간 및 상기 제어부의 구간별 차단 제어 현황 중 적어도 하나를 표시하며, 상기 차단 결정부가 모든 차단기를 유지하도록 결정한 경우 정상 또는 경보를 표시하는 표시부를 포함하는, 배전반을 제공할 수 있다.

Description

결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템{System for Controlling the Distribution System by Detecting Phase Loss}
본 개시는 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 구간별로 결상을 감지하여 구간별 차단기를 제어함으로써 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반에 관한 것이다.
3상 시스템은 서로 다른 상을 가지는 세 전류를 적어도 3개의 전선으로 공급하는 배전 시스템으로서, 델타 결선(3상 3선식 회로) 또는 와이 결선(3상 4선식 회로, 중성선을 포함)을 포함하는 발전기를 이용할 수 있다. 3상 시스템에서 결상이란 1상의 결함이 발생한 것을 의미하며, 그 원인은 전선의 단선, 퓨즈의 단선, 변압기의 단선 및 차단기의 단선 등이 존재한다.
결상, 저전압 또는 과전류 발생 등 배전 시스템에 이상이 발생한 경우, 종래기술에 따르면, 구간별로 설치된 보호 계전기 등의 안전 장치를 이용하여 전력 공급을 차단함으로써 부하를 보호한다. 그러나, 보호 계전기가 제어 전원 회로의 이상을 주선로의 결상과 구별하지 못함으로써, 불필요한 경우에도 배전 시스템의 전체 구간을 정전시키는 문제점이 존재한다.
따라서, 구간별 결상 발생시, 전체 차단기의 차단이 필요한 상황인지 또는 일부 차단기의 차단이 필요한 상황인지를 판단하고, 어떤 구간에 설치된 차단기의 차단이 필요한지를 판단함으로써 차단이 필요한 구간의 투입을 방지하되 차단이 불필요한 구간의 정전 또한 방지할 수 있는 배전계통의 제어 시스템이 필요한 실정이다.
본 개시는 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반을 제공한다. 본 개시가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 개시의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 개시의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 개시가 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면은, 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 배전반에 있어서, 상기 배전계통을 구성하는 적어도 하나의 구간별로 구비되는 결상 감지기; 및 상기 구간별로 구비되는 차단기를 제어하는 차단 제어기를 포함하되, 상기 결상 감지기는, 전압 감지기(VD)로부터 획득된 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단하고, 상기 결상이 발생한 경우 상기 3개의 교류 전압에 기초하여 상기 결상이 발생한 전선을 판단하는 결상 판단부; 및 상기 결상 판단부의 판단 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 상기 차단 제어기로 전송하는 제1 통신부를 포함하고, 상기 차단 제어기는, 상기 제1 판단 신호를 상기 결상 감지기로부터 획득하는 제2 통신부; 상기 제1 판단 신호에 기초하여 상기 구간 중 상기 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단하고, 상기 배전계통의 구조와 상기 결상 발생 구간을 고려하여 상기 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 상기 차단기를 선택적으로 차단하는 차단 결정부; 상기 차단 결정부의 상기 결정에 기초하여 상기 차단기 각각의 동작을 제어함으로써 상기 차단기를 순차적으로 차단하는 제어부; 및 상기 결상의 발생, 상기 결상이 발생한 전선, 상기 결상 발생 구간 및 상기 제어부의 구간별 차단 제어 현황 중 적어도 하나를 표시하며, 상기 차단 결정부가 모든 차단기를 유지하도록 결정한 경우 정상 또는 경보를 표시하는 표시부를 포함하는, 배전반을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 결상 판단부는, 상기 3개의 교류 전압을 가산하여 가산 교류 전압을 생성하고, 상기 가산 교류 전압을 정류하여 가산 직류 전압을 생성하며, 상기 가산 직류 전압 및 기 설정된 제1 기준 전압의 값을 비교하여, 상기 결상의 발생 여부를 결정하는 결상 발생 결정 회로; 상기 3개의 교류 전압을 각각 정류하여 3개의 직류 전압을 생성하는 전압 정류 회로; 상기 3개의 직류 전압을 각각 기 설정된 제2 기준 전압과 비교하는 기준 전압 비교 회로; 상기 3개의 직류 전압을 이용하여 최소 전압 상을 식별하는 최소 전압 식별 회로; 상기 결상 발생 결정 회로의 상기 결정 및 상기 최소 전압 식별 회로의 상기 식별에 기초하여 상기 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 결정하는 결상 상 결정 회로; 및 상기 기준 전압 비교 회로의 비교 결과가 상기 3개의 직류 전압 중 특정한 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작은 것을 나타내거나, 상기 결정 상 결정 회로의 상기 결정 결과가 상기 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것을 나타내는 경우, 상기 결상의 발생 및 상기 결상이 발생한 전선을 나타내는 상기 제1 판단 신호를 출력하는 판단 신호 출력 회로를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 배전반은, 상기 구간별로 구비되는 계측기를 더 포함하고, 상기 계측기는, 저전압 및 과전류 중 적어도 하나를 포함하는 보조선로 이상을 감지하여 제2 판단 신호를 생성하고, 상기 제2 판단 신호를 상기 제2 통신부로 전송하며, 상기 차단 결정부는, 상기 제1 판단 신호가 모든 구간에 대한 결상 미발생을 나타내고 상기 제2 판단 신호가 특정 구간에 대한 보조선로 이상을 나타내는 경우, 모든 구간에 대한 차단기를 유지하도록 결정하고, 상기 표시부는, 상기 보조선로 이상이 발생한 상기 특정 구간을 더 표시할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 배전계통은 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간을 포함하고, 상기 상위 구간은 상기 인입 구간에 연결되고 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간은 상기 상위 구간에 각각 연결되며, 상기 차단 결정부는, 상기 결상 발생 구간이 상기 제1 하위 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고, 상기 결상 발생 구간이 상기 제2 하위 구간인 경우, 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고, 상기 결상 발생 구간이 상기 상위 구간인 경우, 상기 상위 구간, 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들만을 차단하도록 결정하고, 상기 결상 발생 구간이 상기 인입 구간인 경우, 상기 인입 구간, 상기 상위 구간, 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정함으로써 상기 차단기를 선택적으로 차단할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 결상 발생 구간이 상기 상위 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상기 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하며, 상기 결상 발생 구간이 상기 인입 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상기 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하고, 상기 인입 구간에 대응되는 차단기를 3차적으로 차단함으로써 상기 차단기를 순차적으로 차단할 수 있다.
본 개시의 제2 측면은, 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 방법에 있어서, 상기 배전계통을 구성하는 적어도 하나의 구간별로 구비되는 결상 감지기가, 전압 감지기(VD)로부터 획득된 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단하고, 상기 결상이 발생한 경우 상기 3개의 교류 전압에 기초하여 상기 결상이 발생한 전선을 판단하는 단계; 상기 결상 감지기가, 상기 판단의 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 차단 제어기로 전송하는 단계; 상기 차단 제어기가, 상기 제1 판단 신호에 기초하여 상기 구간 중 상기 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단하고, 상기 배전계통의 구조와 상기 결상 발생 구간을 고려하여 상기 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정하는 단계; 상기 차단 제어기가, 상기 결정에 기초하여 상기 차단기 각각의 동작을 제어하는 단계; 및 상기 차단 제어기가, 상기 결상의 발생, 상기 결상이 발생한 전선, 상기 결상 발생 구간 및 상기 제어의 현황 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 포함하는, 방법을 제공할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
전술한 본 개시의 과제 해결 수단에 의하면, 결상 감지기를 이용함으로써 기존의 부하측 변압기 권선에서 유기되어 검출되는 전압을 통한 결상 감지의 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 과제 해결 수단에 의하면, 기존의 보호 계전기에 공급되는 제어 전원 회로의 이상에도 불구하고 주선로의 차단기를 차단함으로써 전체 배전계통에 대한 전원 공급을 차단하는 문제점을 해소할 수 있으며, 정전으로 인한 데이터 손실 및 생산성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 과제 해결 수단에 의하면, 선택적 차단 및 순차적 차단으로 전원 공급의 안정성을 확보하면서도, 적절한 투입 방지를 통해 부하측 기기 소손 및 감전 사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 개시의 다른 과제 해결 수단에 의하면, 선로 구간별 이상 유무를 상시적으로 모니터링하여 신속하게 이상 발생 구간을 파악할 수 있고, 신속한 결상 위치 추적으로 즉각적인 유지 및 보수가 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 결상 감지기 및 차단 제어기를 포함하는 시스템의 일 예이다.
도 2는 일 실시예에 따른 결상 감지기의 회로 구성을 복선도로서 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차단 제어기의 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 복수의 구간으로 구성된 수배전반의 회로 구성을 단선도로서 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따라 결상 감지기 및 차단 제어기로 구성된 시스템이 배전계통을 제어하는 방법의 흐름도이다.
본 개시는 다양하게 변환하여 실시할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 기재한다. 본 개시의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조해 명확해질 것이다.
그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 예컨대, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 먼저 서술한 제1 구성요소는 그 뒤에 제2 구성요소로 서술되는 경우가 있을 수 있고, 유사하게 먼저 서술한 제2 구성요소도 그 뒤에 제1 구성요소로 서술될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 회로는, 개별적인 기능을 수행하는 복수의 회로를 포함할 수 있다.
또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 편의를 위하여 임의로 나타낸 것으로, 본 개시는 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 결상 감지기 및 차단 제어기를 포함하는 시스템의 일 예이다.
발전소에서 발전된 전력은 송전용 승압변압기를 거쳐 단위 변전소로 송전되며, 송전된 전력은 다시 적정 전압으로 강압되어 배전선로를 통해 수용가의 수전 설비로 공급된다. 수용가에서는 공급된 전기를 다시 고압 또는 저압 배전반을 통해 필요한 크기의 전압으로 변환하여 배전을 수행한다.
본 개시에서 배전계통은 전력의 공급 과정에서 이용될 수 있는 배전 시스템을 총체적으로 의미하며, 선로(전선) 및 변압기 등 다양한 장치와 설비를 포함하는 전기/전력 시스템을 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 배전반은 배전계통을 제어하는 시스템이 적용된 적어도 하나의 배전반 또는 배전계통을 제어하는 시스템을 구현하는 적어도 하나의 배전반을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 배전반은 고압 배전반(High Voltage Switchboard), 저압 배전반(Low Voltage Switchboard), 전동기 제어반(Motor Control Panel) 및 분전반(Distribution Panel) 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 배전계통 제어 시스템은 결상 감지기(700) 및 차단 제어기(800)를 포함할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따른 시스템은, 주전원 공급 회로(100) 및 전압 감지기(VD, 200)를 더 포함할 수 있다.
배전계통은 적어도 하나의 구간으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배전계통은 전력을 효율적으로 전송 및 분배하기 위하여 서로 다른 전압 수준으로 구간이 나누어질 수 있다. 예를 들어, 배전계통은 장거리 전송을 위한 고압 구간 및 일반 가정 등 수용가 분배를 위한 저압 구간 등으로 구성될 수 있다. 그러나, 구간은 전압 수준에 의해서만 구분되는 것은 아니며, 일 실시예에 따른 배전계통은 배전계통의 관리를 위하여 지리적 또는 구조적으로 설정된 소정의 기준에 따라 구분되는 구간들로 구성될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 결상 감지기(700)는 구간별로 구비되어 결상을 감지할 수 있다.
예를 들어, 전력이 주전원 공급 회로(100)를 통해 제1 구간, 제2 구간 및 제n 구간을 통과하여 공급되는 경우, 제1 구간에 구비된 제1 결상 감지기(700a)는 제1 구간에 구비된 제1 전압 감지기(200a)를 이용하여 제1 구간에서의 결상을 감지할 수 있다. 또한, 제2 구간에 구비된 제2 결상 감지기(700b)는 제2 구간에 구비된 제2 전압 감지기(200b)를 이용하여 제2 구간에서의 결상을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전압 감지기(200a, 200b) 및 결상 감지기(700a, 700b)로 이루어진 쌍은 모든 구간에 대응하여 하나씩 구비될 수 있다. 예를 들어, 제n 구간에는 제n 구간의 전압을 감지하는 전압 감지기(200) 및 제n 구간에서의 결상을 감지하는 결상 감지기(700)가 구비될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는 결상 판단부(710) 및 제1 통신부(720)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 결상 감지기(700a)는 결상 판단부(710a) 및 제1 통신부(720a)를 포함하고, 결상 감지기(700b)는 결상 판단부(710b) 및 제1 통신부(720b)를 포함할 수 있다.
결상 판단부(710)는 전압 감지기(200)로부터 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압을 획득할 수 있다. 결상 판단부(710)는 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단할 수 있고, 결상이 발생한 경우 3개의 교류 전압에 기초하여 결상이 발생한 전선을 판단할 수 있다.
한편, 제1 통신부(720)는 결상 판단부(710)의 판단 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 차단 제어기(800)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 제1 통신부(720)는 차단 제어기(800)와 시리얼 통신(Serial Communication)을 수행함으로써 제1 판단 신호를 차단 제어기(800)로 전송할 수 있다. 차단 제어기(800)는 결상 감지기(700)와 통신을 수행하기 위한 제2 통신부(810)를 포함할 수 있으며, 제1 통신부(720)는 제2 통신부(810)와 통신을 수행함으로써 결상 감지기(700)와 차단 제어기(800)간의 통신을 구현할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 배전계통은 적어도 하나의 차단기를 더 포함할 수 있다. 차단기는 전류가 흐르지 않도록 차단하는 기능을 수행할 수 있으며, 전압 감지기(200) 또는 결상 감지기(700)와 같이 배전계통을 구성하는 구간별로 구비될 수 있다. 차단기는 개폐기, 리셋형 퓨즈 및 일회용 퓨즈 등 전류 공급을 차단할 수 있는 다양한 장치 중 적어도 하나로서 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단기는 상류에서 하류로 공급되는 전력의 이동을 차단할 수 있다. 예를 들어, 제1 구간이 제2 구간 및 제3 구간에 대한 상류 구간인 경우, 제1 구간에 구비된 차단기는 전력이 제1 구간에서의 전력 공급을 차단함으로써, 제2 구간 및 제3 구간으로 전력이 공급되는 것을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 구간별로 구비된 차단기를 제어할 수 있다. 차단 제어기(800)는, 제2 통신부(810), 차단 결정부(820), 제어부(830) 및 표시부(840)를 포함할 수 있다.
제2 통신부(810)는 제1 판단 신호를 결상 감지기(700)로부터 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면 차단 제어기(800)는 제2 통신부(810)를 통해 결상 감지기(700)로부터 제1 판단 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 통신부(810)는 아날로그 형식의 입력 신호를 디지털 형식으로 변환하여 차단 결정부(820)가 변환된 디지털 신호를 이용하도록 전달할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신부(820)는 연속적인 전압 형태로 구현된 제1 판단 신호를 시리얼 통신으로 입력 받고, 아날로그 신호인 제1 판단 신호를 디지털 신호로 변환하여 차단 결정부(820)로 전달할 수 있다.
차단 결정부(820)는 획득된 제1 판단 신호에 기초하여 구간 중 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 제2 통신부(810)에서 디지털 신호의 형태로 변환된 제1 판단 신호를 획득하여 배전계통을 구성하는 구간 중 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면 차단 결정부(820)는 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 차단기를 선택적으로 차단할 수 있다. 예를 들어, 차단 결정부(820)는 제1 내지 제3 구간으로 구성된 배전계통에서, 제3 구간을 결상 발생 구간으로 판단하고, 제1 구간 및 제2 구간의 차단기를 유지하도록, 제3 구간의 차단기를 차단하도록 결정할 수 있다.
제어부(830)는 차단 결정부(820)의 결정에 기초하여 차단기 각각의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 차단 결정부(820)가 제1 구간 및 제2 구간의 차단기를 유지하도록, 제3 구간의 차단기를 차단하도록 결정한 경우, 제어부(830)는 제3 구간의 차단기에 제어 신호를 인가함으로써 제3 구간의 차단기가 전력 공급을 차단하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(830)는 각각의 차단기와 직접적으로 연결되어, 각각의 차단기에 제어 신호를 인가함으로써 각각의 차단기를 제어할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는 결상 감지기(700)가 구비된 구간에 대한 차단기를 직접적으로 제어하도록 설치될 수 있으며, 제어부(830)는 결상 감지기(700)를 제어함으로써 차단기를 간접적으로 제어할 수 있다. 이때, 제어부(830)는 차단하도록 결정된 차단기에 대응되는 결상 감지기(700)에 제어 신호를 인가함으로써 결상 감지기(700)가 대응되는 차단기를 차단하도록 제어할 수 있다.
표시부(840)는 결상의 발생, 결상이 발생한 전선, 결상 발생 구간 및 제어부(830)의 차단 제어 현황 중 적어도 하나를 표시할 수 있다. 표시부(840)는 제1 판단 신호가 나타내는 내용 및 차단 결정부(820)의 결정 내용 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 표시부(840)는 결상 등 전체 배전계통에 이상이 감지되지 않는 경우 현재 상태를 "정상"으로 표시할 수 있다.
한편, 결상이 발생한 경우, 표시부(840)는 현재 상태를 "이상"으로 표시하고, 경보를 생성할 수 있다. 이때, 표시부(840)는 결상이 발생하였음을 표시하고, 결상이 발생한 전선 및 결상 발생 구간을 더 표시할 수 있다.
예를 들어, 표시부(840)는 제1 구간의 제1 전선에 결상이 발생하였음을 표시할 수 있다. 구체적으로, 표시부(840)는 A상, B상 및 C상에 대응되는 제1 내지 제3 전선 중, A상에 대응되는 제1 전선에 결상이 발생하였음을 표시할 수 있다.
다른 일 실시예에 따르면, 표시부(840)는 주전원 공급 회로(100)에 결상이 발생하지 않았으나, 배전계통에 다른 이상이 발생한 경우, 현재 상태를 "이상"으로 표시하고, 경보를 생성할 수 있다. 이때는, 결상이 발생한 전선 및 결상 발생 구간을 표시하는 대신, 차단기가 유지되고 있음을 표시하고, 다른 이상이 발생한 구간을 더 표시할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 결상 감지기의 회로 구성을 복선도로서 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 결상 감지기(700)는 결상 판단부(710)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 결상 판단부(710)는, 결상 발생 결정 회로(300), 전압 정류 회로(310), 기준 전압 비교 회로(320), 최소 전압 식별 회로(330), 결상 상 결정 회로(400) 및 판단 신호 출력 회로(500)를 포함하여 구현될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 주전원 공급 회로(100)는 전력의 주된 전송 경로로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간이 주전원 공급 회로(100)를 통해 연속적으로 연결될 수 있으며, 제1 구간으로부터 제2 구간을 거쳐 제3 구간으로 전력이 공급될 수 있다. 이때, 제2 구간은 주전원 공급 회로(100)에서 분기된 보조선로를 통해 제2 구간을 구성하는 각종 부하와 연결되거나, 제1 구간 및 제3 구간에 직접적으로 연결되지 않는 제4 구간과 상류, 하류 관계를 가지며 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전압 감지기(200)는 주전원 공급 회로(100)에 직접적으로 연결되거나, 주전원 공급 회로(100)에서 분기된 보조선로에 연결될 수 있다. 결상 판단부(710)는 전압 감지기(200)로부터 감지되는 3상 전압을 획득하고, 3상 전압에 기초하여 결상 발생의 판단 및 결상 발생 상을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 결상 발생 결정 회로(300)는, 전압 감지기(200)를 통해 감지된 3개의 교류 전압을 가산하여 가산 교류 전압을 생성하고, 가산 교류 전압을 정류하여 가산 직류 전압을 생성하며, 가산 직류 전압 및 기 설정된 제1 기준 전압의 값을 비교하여, 결상의 발생 여부를 결정할 수 있다.
전압 감지기(200)를 통해 감지된 3개의 교류 전압은, 결상이 발생하지 않은 경우 이상적으로 각각 1pu의 크기를 가질 수 있으나, 현실적인 오차를 감안하여 0.95pu 내지 1.05pu의 오차범위 내의 값을 가질 수 있다.
결상 발생 결정 회로(300)는 3개의 교류 전압을 가산하여 가산 교류 전압을 출력하는 아날로그 가산기를 포함할 수 있다. 가산 교류 전압의 크기는 결상이 발생하지 않은 경우 이상적으로 0이 된다. 다만, 현실적인 오차를 감안하면 가산 교류 전압의 크기는 0을 초과하고, 0.1pu 미만인 값을 가질 수 있다.
또한, 결상 발생 결정 회로(300)는, 가산 교류 전압을 정류하여 가산 직류 전압을 출력하는 정류기를 포함할 수 있으며, 가산 직류 전압 및 기 설정된 제1 기준 전압의 값을 비교하는 아날로그 비교기를 포함할 수 있다. 결상 발생 결정 회로(200)는 가산 직류 전압 및 제1 기준 전압을 비교하여 결상 발생을 결정할 수 있다.
예를 들어, 어느 1상의 결상이 발생하는 경우, 가산 직류 전압의 크기는 3상 4선식 계통의 경우 이상적으로 1pu의 크기를 갖게 되고, 3상 3선식 계통의 경우 이상적으로 1.5pu의 크기를 갖게 된다. 따라서 제1 기준 전압을 상기 결상이 발생한 경우의 가산 직류 전압보다 작게 설정한다면, 결상 발생 결정 회로(300)는 결상 발생을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 기준 전압은, 결상이 발생하지 않은 상태에서 3개의 교류 전압의 크기에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 1상의 결상이 발생하는 경우 가산 직류 전압의 크기는, 결상이 발생하지 않은 상태에서 3개의 교류 전압의 크기의 1 내지 1.5 배수에 해당한다. 따라서 제1 기준 전압은 결상이 발생하지 않은 상태에서 3개의 교류 전압의 크기의 0.5 내지 0.9 배수로 설정될 수 있다. 이를 통해, 결상 감지기(700)는 3상 3선식 계통 및 3상 4선식 계통 모두에서 결상을 감지할 수 있다.
한편, 결상 발생 결정 회로(300)는 결상의 발생 유무를 나타내는 출력 신호를 생성할 수 있으며, 결상의 발생 유무를 나타내는 출력 신호는 결상이 발생한 상을 나타내는 출력 신호와 함께 AND 게이트를 통과하도록 구현됨으로써 결상이 발생하였을 때 상기 결상이 발생한 상을 파악할 수 있도록 구현될 수 있다.
일 실시예에 따른 전압 정류 회로(310)는, 3개의 교류 전압을 각각 정류하여 3개의 직류 전압을 생성할 수 있다. 전압 정류 회로(310)는 3개의 교류 전압을 각각 정류하여 3개의 직류 전압을 생성하는 3개의 정류기를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 기준 전압 비교 회로(320)는, 3개의 직류 전압을 각각 기 설정된 제2 기준 전압과 비교할 수 있다. 기준 전압 비교 회로(320)는, 3개의 직류 전압 중, 특정한 전압이 제2 기준 전압보다 작은지 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해 결상 감지기(700)는 특정한 전압이 제2 기준 전압보다 작다고 판단된 경우, 특정한 전압에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
특히, 와이 결선을 포함하는 3상 4선식 계통에서 1상 결상이 발생한 경우, 결상이 발생한 상에 대응하는 전선의 전압은 이상적으로 0이 된다. 따라서, 입력된 3개의 직류 전압 중 특정한 전압이 기설정된 소정의 값보다 작은 값을 가지는 경우, 결상 감지기(700)는 상기 특정한 전압에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 비교적 간단하게 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 전압 식별 회로(330)는, 3개의 직류 전압을 이용하여 최소 전압 상을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 전압 식별 회로(330)는, 3개의 교류 전압이 각각 정류된 3개의 직류 전압(V1, V2, V3)을 이용하여 V1 및 V2를 비교하여 제1 판단 값을, V2 및 V3를 비교하여 제2 판단 값을, V3 및 V1을 비교하여 제3 판단 값을 생성할 수 있다. 이때, V1, V2 및 V3는 각각 A상, B상 및 C상에 대응될 수 있다.
3개의 직류 전압의 크기를 비교하는 경우, 경우의 수는 6개가 되며, 각 경우에 따른 판단 값들은 아래와 같다.
V1이 V2보다 작고, V2가 V3보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 0, D2는 0, D3는 1로 출력된다. V1이 V3보다 작고, V3가 V2보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 0, D2는 1, D3는 1로 출력된다. V2가 V1보다 작고, V1이 V3보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 1, D2는 0, D3는 1로 출력된다. V2가 V3보다 작고, V3가 V1보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 1, D2는 0, D3는 0으로 출력된다. V3가 V1보다 작고, V1이 V2보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 0, D2는 1, D3는 0으로 출력된다. V3가 V2보다 작고, V2가 V1보다 작은 경우, 판단 값들은 D1은 1, D2는 1, D3는 0으로 출력된다.
즉, (제1 판단 값, 제2 판단 값, 제3 판단 값)에 있어서, (0,0,1) 및 (0,1,1)의 경우 A상이 최소 전압 상이 되고, (1,0,1) 및 (1,0,0)의 경우 B상이 최소 전압 상이 되고, (0,1,0) 및 (1,1,0)의 경우 C상이 최소 전압 상이 되는 것을 알 수 있다.
한편, 최소 전압 식별 회로(330)는 판단 값들에 기초하여 최소 전압 상을 나타내는 출력 신호를 생성하기 위하여, 최소 전압 상을 식별하는 논리 회로를 포함할 수 있다. 이때, 최소 전압 상을 식별하는 논리 회로는 논리 회로에 입력된 두개의 판단 값 신호 중 하나를 통과시키는 NOT 게이트와 출력 신호를 출력하는 AND 게이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 결상 상 결정 회로(400)는 결상 발생 결정 회로(300)의 결정 및 최소 전압 식별 회로(330)의 식별에 기초하여 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
결상 상 결정 회로(400)는 결상 발생 결정 회로(300)의 출력 신호와 최소 전압 식별 회로(330)의 출력 신호에 대한 AND 게이트를 포함할 수 있다. 결상이 발생한 상은 출력되는 전압 값이 다른 상에 비해 유의미하게 낮으므로, 결상 발생 결정 회로(300)의 출력 신호가 결상이 발생한 것을 나타내고 최소 전압 식별 회로(330)의 출력 신호가 최소 전압 상을 나타내는 경우, 결상 상 결정 회로(400)는 최소 전압 상에 결상이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
즉, 결상 발생 결정 회로(300)는 가산 전압을 이용하여 높은 정확도로 결상 발생을 감지할 수 있으며, 최소 전압 식별 회로(330)는 최소 전압 상을 식별할 수 있으므로, 3상 3선식 계통에서도 높은 정확도로 결상이 발생한 상에 대응하는 전선을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 판단 신호 출력 회로(500)는, 기준 전압 비교 회로(320)의 비교 결과가 3개의 직류 전압 중 특정한 전압이 제2 기준 전압보다 작은 것을 나타내거나, 결정 상 결정 회로의 결정 결과가 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것을 나타내는 경우, 결상의 발생 및 결상이 발생한 전선을 나타내는 제1 판단 신호를 출력할 수 있다. 이를 통해, 판단 신호 출력 회로(500)는 3상 3선식 계통과 3상 4선식 계통을 구분하지 않고 결상 발생 여부와 결상이 발생한 상을 나타내는 판단 신호를 출력할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 결상 감지기(700)는 활선 표시부(미도시) 및 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 결상 감지기(700)의 활선 표시부는 결상 감지기(700)가 구비된 구간의 활선 상태를 표시할 수 있다. 예를 들어, 활선 표시부는 전압 감지기(200)로부터 감지된 전압을 결상 판단부(710)로부터 획득하고, 획득한 전압에 기초하여 활선 상태를 결정할 수 있다.
예를 들어, A상 및 B상에 대응되는 전압만이 감지되는 경우, 결상 감지기(700)의 활선 표시부는 A상 및 B상에 대응되는 전선이 활선이고, C상에 대응되는 전선이 사선인 것으로 결정할 수 있다.
결상 감지기(700)의 활선 표시부는 결상 감지기(700)에 대응되는 구간의 활선인 전선 및 사선인 전선을 표시하여 시인성을 향상시킴으로써 사용자가 활선인 전선에 접근하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는 구간별로 구비될 수 있는 바, 구간별로 구비된 차단기를 직접적으로 제어하는데 차단 제어기(800)보다 용이할 수 있다. 이때, 차단 제어기(800)의 제어부(830)는 결상 감지기(700)의 제어부에 결상 감지기(700)에 대응되는 차단기를 제어하도록 하는 제어 신호를 인가하고, 결상 감지기(700)의 제어부는 인가된 제어 신호에 따라 차단기를 제어할 수 있다.
예를 들어, 차단 제어기(800)는 제1 구간 결상 감지기(700a)의 제어부 및 제2 구간 결상 감지기(700b)의 제어부에 차단기를 차단하도록 하는 제어 신호를 인가할 수 있고, 제3 구간 결상 감지기(700c)의 제어부에 차단기를 유지하도록 하는 제어 신호를 인가할 수 있다. 이때, 제1 구간 결상 감지기(700a)의 제어부는 제1 구간 차단기를 직접적으로 차단하고, 제2 구간 결상 감지기(700b)의 제어부는 제2 구간 차단기를 직접적으로 차단하고, 제3 구간 결상 감지기(700c)의 제어부는 제3 구간 차단기를 유지할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 차단 제어기의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 배전계통 구간별로 구비된 차단기를 제어하는 차단 제어기(800)는 차단 제어기(800)는, 제2 통신부(810), 차단 결정부(820), 제어부(830) 및 표시부(840)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 차단 제어기(800)는 전원부(850), 배터리(860), 제3 통신부(870) 및 저장부(880)를 더 포함할 수 있다.
제2 통신부(810)는 제1 판단 신호를 결상 감지기(700)로부터 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 통신부(810)는 구간별로 구비된 복수의 결상 감지기(700)로부터 복수의 제1 판단 신호를 각각 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신부(810)는 제1 구간 결상 감지기(700a)로부터 제1 구간 제1 판단 신호를 획득하고, 제2 구간 결상 감지기(700b)로부터 제2 구간 제1 판단 신호를 획득할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 배전계통은 구간별로 계측기가 구비될 수 있다. 일 실시예에 따른 계측기는, 일 구간의 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정하는 장치이면 충분하며, 전압계, 전류계, 계전기 또는 디지털 멀티미터(DMM, DM; Digital Multimeter)를 포함할 수 있다.
이때, 계측기는, 저전압 및 과전류 중 적어도 하나를 포함하는 보조선로 이상을 감지하여 제2 판단 신호를 생성하고, 제2 판단 신호를 제2 통신부(810)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 따른 배전계통은, 구간별로 계측기가 구비될 수 있으며, 제2 통신부(810)는 구간별로 구비된 복수의 계측기로부터 제2 판단 신호를 각각 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2 통신부(810)는 제1 구간 계측기로부터 제1 구간 제2 판단 신호를 획득하고, 제2 구간 계측기로부터 제2 구간 제2 판단 신호를 획득할 수 있다.
차단 결정부(820)는 획득된 제1 판단 신호에 기초하여 배전계통의 구간 중 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단할 수 있고, 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 차단기를 선택적으로 차단할 수 있다. 제어부(830)는 차단 결정부(820)의 결정에 기초하여 차단기 각각의 동작을 제어할 수 있으며, 표시부(840)는 결상의 발생, 결상이 발생한 전선, 결상 발생 구간 및 제어부(830)의 차단 제어 현황 중 적어도 하나를 표시할 수 있다.
전원부(850)는 차단 제어기(800)에 전원을 공급할 수 있으며, 배터리(860)에 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전원부(850)는 배전계통의 전력을 공급받아 차단 제어기(800)에 전원을 공급함과 동시에, 배터리(860)를 충전할 수 있다. 이를 통해, 차단 제어기(800)가 차단 제어기(800)에 전력을 공급하는 구간의 차단기를 차단하는 경우에도, 차단 제어기(800)는 기 충전된 배터리(860)를 통해 전력을 공급받을 수 있다.
제3 통신부(870)는 차단 결정부(820)의 결정 내용 또는 제어부(830)의 동작 현황을 관제실 또는 사용자 단말 등 외부 장치로 전송할 수 있다. 이를 통해, 배전계통 제어 시스템은 배전계통 관제의 편의성을 사용자에게 제공할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따르면 제3 통신부(870)는 제2 통신부(810)와 동일한 모듈로 구현될 수도 있으며, 다른 일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 차단 결정부(820)의 결정 내용 또는 제어부(830)의 동작 현황을 제3 통신부(870) 대신 제2 통신부(810)를 통해 전송할 수 있다.
저장부(880)는 제1 판단 신호의 내용, 제2 판단 신호의 내용, 차단 결정부(820)의 결정 내용, 제어부(830)의 동작 내용, 표시부(840)의 표시 내용 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 이를 통해, 배전계통 제어 시스템은 배전계통의 시간별 모니터링 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 복수의 구간으로 구성된 수배전반의 회로 구성을 단선도로서 도시한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 배전계통은 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상위 구간은 인입 구간에 연결되고 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간은 상위 구간에 각각 연결될 수 있다. 즉, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간은 상위 구간에서 분기된 하위 구간들일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 제1 하위 구간은 제3 하위 구간에 연결될 수 있고, 제2 하위 구간은 제4 하위 구간에 연결될 수 있다.
이하의 실시예들은, 다른 기재가 없는 한, 배전계통이 제1 하위 구간의 하류 구간 및 제2 하위 구간의 하류 구간을 포함하지 않는 것을 전제하는 실시예들로 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 배전계통은 고압부(10), 제1 저압부(30), 제2 저압부(40), 분전반(70) 및 전동기제어반(80) 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 인입 구간 및 상위 구간은 고압부(10)에 포함될 수 있고, 일 실시예에 따른 제1 하위 구간은 제1 저압부(30)에 포함될 수 있으며, 일 실시예에 따른 제2 하위 구간은 제2 저압부(40)에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 인입 구간은 전압 감지기(200a), 인입 구간 결상 감지기(700a), 인입 개폐기(11), 선로 보호용 퓨즈(12) 및 계기용 변압 변류기(MOF, 13)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 상위 구간은 전압 감지기(200b), 상위 구간 결상 감지기(700b), 상위 구간 변성기(15), 상위 구간 차단기(16), 상위 구간 계측기(17), 상위 구간 변류기(18) 및 변압기 보호용 퓨즈(19, 20)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배전계통의 전력은 인입 구간을 통해 상위 구간으로 공급될 수 있다. 구체적으로, 배전계통의 전력은 인입 개폐기(11), 선로 보호용 보호용 퓨즈(12) 및 계기용 변압 변류기(13)를 포함하는 주선로(14)를 통해 상위 구간으로 공급될 수 있다. 도 4에 도시된 주선로(14)는 도 1에 도시된 주전원 공급 회로(100)에 대응될 수 있다.
이때, 인입 구간의 전압 감지기(200a)는 주선로(14)로부터 전압을 감지할 수 있고, 인입 구간 결상 감지기(700)는 전압 감지기(200a)로부터 감지된 전압을 이용하여 인입 구간에 발생한 결상을 감지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배전계통의 전력은 주선로(14)를 통해 상위 구간을 거쳐 하위 구간으로 공급될 수 있다. 구체적으로 배전계통의 전력은 상위 구간 차단기(16) 및 상위 구간 변류기(18)를 포함하는 주선로(14)를 통해 하위 구간으로 공급될 수 있다.
한편, 보조선로는 제어전원 공급을 위하여 주선로(14)에 연결될 수 있으며, 퓨즈를 포함하는 상위 구간 변성기(15) 및 상위 구간 계측기(17)로 연결될 수 있다. 이때, 상위 구간 계측기(17)는 이상 전압 또는 과전류를 감지할 수 있으며, 보호용 계전기로서 구현될 수 있다.
한편, 저압부(30, 40)는 퓨즈를 포함하는 하위 구간 변성기(32, 42) 및 하위 구간 계측기(33, 43)를 포함하는 보조선로를 포함할 수 있으며, 하위 구간 차단기(35, 45), 하위 구간 변류기(34, 44) 및 하위 구간 결상 감지기(700c, 700d)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 하위 구간 계측기(33, 43)는 디지털 멀티미터(DM)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 배전계통의 전력은 제1 저압부(30)를 통해 분전반(70)으로 공급되고, 제2 저압부(40)를 통해 전동기제어반(80)으로 공급될 수 있다.
이때, 제1 저압부(30) 및 제2 저압부(40)는 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응될 수 있으며, 분전반(70)은 제1 하위 구간에 연결된 제3 하위 구간에, 전동기제어반(80)은 제2 하위 구간에 연결된 제4 하위 구간에 대응될 수 있다. 즉, 배전계통을 구성하는 분전반(70) 및 전동기제어반(80) 각각은 하나의 구간으로 이해될 수 있으며, 각 구간별 결상 감지기(700e, 700f)를 포함할 수 있다.
한편, 구간별로 구비된 결상 감지기(700a, 700b, 700c, 700d) 및 구간별로 구비된 계측기(17, 33, 43)는 각각 차단 제어기(800)와 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700a, 700b, 700c, 700d)는 차단 제어기(800)에 구간별 결상에 관련된 제1 판단 신호를 시리얼 통신으로 전송하고, 계측기(17, 33, 43)는 차단 제어기(800)에 구간별 보조선로 이상에 관련된 제2 판단 신호를 시리얼 통신으로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 관제실(900)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 차단 제어기(800)는 무선 또는 유선 통신을 이용하는 네트워크를 통해 관제실(900)과 연결될 수 있다. 차단 제어기(800)는 관제실(900)과 무선 또는 유선 통신을 수행하는 제3 통신부(870)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 관제실(900)은 관제를 담당하는 사용자의 단말 등 사용자 단말을 포함할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 이상 발생 구간 및 이상 발생 원인을 용이하게 파악할 수 있으며, 이상 발생 구간을 신속하게 점검하여 유지 보수를 수행할 수 있다. 즉, 차단 제어기(800)는 관제실(900)에 결상 감지에 따른 제어 현황 정보를 제공할 수 있으며, 이를 통해 배전계통 관리 효율성을 향상시킬 수 있다.
차단 결정부(820)는 제1 판단 신호에 기초하여 구간 중 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단할 수 있다. 예를 들어, 차단 결정부(820)는 인입 구간 결상 감지기(700a), 상위 구간 결상 감지기(700b), 제1 하위 구간 결상 감지기(700c) 및 제2 하위 구간 결상 감지기(700d)로부터 각각 제1 판단 신호를 획득할 수 있다.
이때, 제1 하위 구간 결상 감지기(700c)의 제1 판단 신호가 결상 발생을 나타내고, 나머지 결상 감지기(700a, 700b, 700d)가 결상 미발생을 나타내는 경우, 차단 결정부(820)는 제1 하위 구간을 결상 발생 구간으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 결상 발생 구간이 제1 하위 구간인 경우, 제1 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 결상 발생 구간이 제2 하위 구간인 경우, 제2 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 결상 발생 구간이 상위 구간인 경우, 상위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들만을 차단하도록 결정할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 결상 발생 구간이 인입 구간인 경우, 인입 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정할 수 있다.
부하측 기기의 보호를 위해서는, 상류에서 결상이 발생한 경우에도 하류의 차단기를 차단하는 것이 바람직한 바, 차단 결정부(820)는 상위 구간에 결상이 발생한 경우 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정할 수 있다. 또한, 차단 결정부(820)는 상술한 이유로 인입 구간에 결상이 발생한 경우 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정할 수 있다.
차단 제어기(800)는 차단 결정부(820)의 결정에 기초하여 차단기를 차단할 수 있다. 차단 제어기(800)는 차단 결정부(820)가 차단하도록 결정한 차단기를 차단함으로써, 부하측 기기의 손상을 방지할 수 있다.
차단 결정부(820)는 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 차단기를 선택적으로 차단할 수 있다. 예를 들어, 인입 구간과 상위 구간이 연결되고, 제1 하위 구간과 제2 하위 구간이 각각 연결될 수 있다. 이때, 제1 하위 구간이 결상 발생 구간인 경우 나머지 구간에 대해서는 차단기의 차단이 불필요할 수 있는 바, 차단 결정부(820)는 제1 하위 구간의 차단기만을 차단하도록 결정할 수 있다. 이를 통해, 정전의 범위를 최소화할 수 있으며, 불필요한 정전을 방지할 수 있다.
다른 예를 들어, 상위 구간이 결상 발생 구간인 경우 상위 구간뿐만 아니라 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간의 차단기를 함께 차단할 필요가 있을 수 있으며, 인입 구간에 대해서는 차단기의 차단이 불필요할 수 있다. 이때 차단 결정부(820)는 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간의 차단기를 차단하도록 결정하고, 인입 구간의 차단기를 유지하도록 결정할 수 있다.
한편, 차단 결정부(820)는 제1 판단 신호뿐만 아니라, 제2 판단 신호를 함께 고려하여 차단기의 차단 또는 유지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 차단 결정부(820)는, 제1 판단 신호가 모든 구간에 대한 결상 미발생을 나타내고 제2 판단 신호가 특정 구간에 대한 보조선로 이상을 나타내는 경우, 모든 구간에 대한 차단기를 유지하도록 결정할 수 있다.
예를 들어, 차단 결정부(820)는 제2 통신부(810)를 통해 입력된 제1 판단 신호가 모든 구간(10, 30, 40, 70, 80)에 대한 결상 미발생을 나타내고, 제2 통신부(810)를 통해 입력된 제2 판단 신호가 제1 저압부(30) 구간의 보조선로 이상을 나타내는 경우, 모든 구간(10, 30, 40, 70, 80)에 대하여 차단기의 차단이 불필요할 수 있다.
이때, 차단 결정부(820)는 모든 구간(10, 30, 40, 70, 80)에 대하여 차단기가 유지되도록 결정할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따르면, 표시부(840)는 차단 결정부(820)의 결정에 따른 제어 신호를 획득하여 보조선로 이상이 발생한 특정 구간, 예를 들어 "제1 저압부(30) 구간의 보조선로 이상 발생"을 더 표시할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 관제실(900)에 대한 경보를 생성할 수 있다. 차단 제어기(800)는 차단기의 불필요한 차단 대신 관제실(900)에 경보를 제공함으로써, 불필요한 정전을 방지하면서도 신속한 대응을 요청할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(830)는 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 순차적으로 차단기를 제어할 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 차단 결정부(820)는 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 순차적으로 차단기를 차단할 것을 결정할 수 있고, 제어부(830)는 차단 결정부(820)의 결정에 따라 순차적으로 차단기를 제어할 수 있다. 즉, 차단 제어기(800)는 배전계통의 구조 및 결상 발생 구간을 고려하여, 복수의 차단기를 선택적으로 차단하고, 순차적으로 차단할 수 있다.
일 예로서, 제어부(830)는 결상 발생 구간이 제1 하위 구간인 경우, 제1 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단할 수 있으며, 결상 발생 구간이 제2 하위 구간인 경우, 제2 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단할 수 있다.
다른 예를 들어, 결상 발생 구간이 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간과 각각 연결된 상위 구간인 경우, 제어부(830)는 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 결상 발생 구간이 상위 구간의 상류에 연결된 인입 구간인 경우, 제어부(830)는 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하고, 인입 구간에 대응되는 차단기를 3차적으로 차단할 수 있다.
즉, 차단 제어기(800)는 하류 구간에서 상류 구간 순서로 차단기를 차단함으로써, 이상이 발생한 구간만을 정확하게 차단하고, 전체 배전계통의 안정성과 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 결상 감지기 및 차단 제어기로 구성된 시스템이 배전계통을 제어하는 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 1010에서, 배전계통을 구성하는 적어도 하나의 구간별로 구비되는 결상 감지기(700)는, 전압 감지기(VD, 200)로부터 획득된 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단하고, 결상이 발생한 경우 3개의 교류 전압에 기초하여 결상이 발생한 전선을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 3개의 교류 전압을 가산하여 가산 교류 전압을 생성하고, 가산 교류 전압을 정류하여 가산 직류 전압을 생성하며, 가산 직류 전압 및 기 설정된 제1 기준 전압의 값을 비교하여, 결상의 발생 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 3개의 교류 전압을 각각 정류하여 3개의 직류 전압을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 3개의 직류 전압을 각각 기 설정된 제2 기준 전압과 비교할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 3개의 직류 전압을 이용하여 최소 전압 상을 식별할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 결상 발생 결정 회로(300)의 결정 및 최소 전압 식별 회로(330)의 식별에 기초하여 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 결상 감지기(700)는, 기준 전압 비교 회로(320)의 비교 결과가 3개의 직류 전압 중 특정한 전압이 제2 기준 전압보다 작은 것을 나타내거나, 결정 상 결정 회로의 결정 결과가 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것을 나타내는 경우, 결상의 발생 및 결상이 발생한 전선을 나타내는 제1 판단 신호를 출력할 수 있다.
단계 1020에서, 결상 감지기(700)는, 판단의 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 차단 제어기(800)로 전송할 수 있다.
단계 1030에서, 차단 제어기(800)는, 제1 판단 신호에 기초하여 구간 중 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단하고, 배전계통의 구조와 결상 발생 구간을 고려하여 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 유지하도록 결정함으로써 차단기를 선택적으로 차단할 수 있다.
단계 1040에서, 차단 제어기(800)는, 결정에 기초하여 차단기 각각의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는 차단기 각각의 동작을 제어함으로써 차단기를 순차적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따른 배전계통은 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간을 포함할 수 있다. 이때, 상위 구간은 인입 구간에 연결되고 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간은 상위 구간에 각각 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는, 결상 발생 구간이 제1 하위 구간인 경우, 제1 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고, 결상 발생 구간이 제2 하위 구간인 경우, 제2 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고, 결상 발생 구간이 상위 구간인 경우, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들만을 차단하도록 결정하고, 결상 발생 구간이 인입 구간인 경우, 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 차단 제어기(800)는, 결상 발생 구간이 상위 구간인 경우, 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하며, 결상 발생 구간이 인입 구간인 경우, 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하고, 인입 구간에 대응되는 차단기를 3차적으로 차단할 수 있다.
단계 1050에서, 차단 제어기(800)는, 결상의 발생, 결상이 발생한 전선, 결상 발생 구간 및 구간별 제어의 현황 중 적어도 하나를 표시하며, 모든 차단기를 유지하도록 결정한 경우 정상 또는 경보를 표시할 수 있다.
일 실시예에 따른 계측기는, 저전압 및 과전류 중 적어도 하나를 포함하는 보조선로 이상을 감지하여 제2 판단 신호를 생성하고, 제2 판단 신호를 제2 통신부(810)로 전송할 수 있다. 이때, 차단 제어기(800)는, 제1 판단 신호가 모든 구간에 대한 결상 미발생을 나타내고 제2 판단 신호가 특정 구간에 대한 보조선로 이상을 나타내는 경우, 모든 구간에 대한 차단기를 유지하도록 결정하고, 보조선로 이상이 발생한 특정 구간을 더 표시할 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 결상을 감지하여 배전계통을 제어하는 시스템에 있어서,
    상기 배전계통을 구성하는 적어도 하나의 구간별로 구비되는 결상 감지기 - 상기 구간은, 고압부, 저압부, 전동기제어구간 및 분전구간 중 적어도 하나를 포함함 -; 및
    상기 구간별로 구비되는 차단기를 제어하고, 상기 구간 중 어느 하나에 구비되는 차단 제어기;
    를 포함하되,
    상기 결상 감지기는,
    상기 구간별로 구비된 전압 감지기(VD)로부터 획득된 위상이 서로 다른 3개의 교류 전압에 기초하여 결상의 발생 여부를 판단하고, 상기 결상이 발생한 경우 상기 3개의 교류 전압에 기초하여 상기 결상이 발생한 전선의 상을 판단하는 결상 판단부; 및
    상기 결상 판단부의 판단 결과를 나타내는 제1 판단 신호를 상기 차단 제어기로 전송하는 제1 통신부;
    를 포함하고,
    상기 차단 제어기는,
    상기 제1 판단 신호를 상기 결상 감지기로부터 획득하는 제2 통신부;
    상기 제1 판단 신호에 기초하여 상기 구간 중 상기 결상이 발생한 결상 발생 구간을 판단하고, 상기 배전계통의 구조와 상기 결상 발생 구간을 고려하여 상기 구간별로 구비된 차단기 각각을 차단하도록 또는 차단하지 않도록 결정함으로써 상기 차단기를 선택적으로 차단하는 차단 결정부;
    상기 차단 결정부의 상기 결정에 기초하여 상기 차단기 각각의 동작을 제어함으로써 상기 차단기를 순차적으로 제어하는 제어부; 및
    상기 결상의 발생, 상기 결상이 발생한 전선의 상, 상기 결상 발생 구간 및 상기 제어부의 구간별 차단 제어 현황 중 적어도 하나를 표시하며, 상기 차단 결정부가 모든 차단기를 차단하지 않도록 결정한 경우 정상 또는 경보를 표시하는 표시부;
    를 포함하고,
    상기 결상 판단부는,
    상기 3개의 교류 전압을 가산하여 가산 교류 전압을 생성하고, 상기 가산 교류 전압을 정류하여 가산 직류 전압을 생성하며, 상기 가산 직류 전압 및 기 설정된 제1 기준 전압의 값을 비교하여, 상기 결상의 발생 여부를 결정하는 결상 발생 결정 회로;
    상기 3개의 교류 전압을 각각 정류하여 3개의 직류 전압을 생성하는 전압 정류 회로;
    상기 3개의 직류 전압을 각각 기 설정된 제2 기준 전압과 비교하는 기준 전압 비교 회로;
    상기 3개의 직류 전압을 이용하여 최소 전압 상을 식별하는 최소 전압 식별 회로;
    상기 결상 발생 결정 회로의 상기 결정 및 상기 최소 전압 식별 회로의 상기 식별에 기초하여 상기 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것으로 결정하는 결상 상 결정 회로; 및
    상기 기준 전압 비교 회로의 비교 결과가 상기 3개의 직류 전압 중 어느 한 전압이 상기 제2 기준 전압보다 작은 것을 나타내거나, 또는 상기 결상 상 결정 회로의 상기 결정 결과가 상기 최소 전압 상에 대응되는 전선에 결상이 발생한 것을 나타내는 경우, 상기 결상의 발생 및 상기 결상이 발생한 전선의 상을 나타내는 상기 제1 판단 신호를 출력하는 판단 신호 출력 회로;
    를 포함하고,
    상기 표시부는, 상기 결상이 발생한 경우 상기 결상이 발생한 전선의 상을 표시하는, 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 구간별로 구비되는 계측기;
    를 더 포함하고,
    상기 계측기는, 저전압 및 과전류 중 적어도 하나를 포함하는 보조선로 이상을 감지하여 제2 판단 신호를 생성하고, 상기 제2 판단 신호를 상기 제2 통신부로 전송하며,
    상기 차단 결정부는, 상기 제1 판단 신호가 모든 구간에 대한 결상 미발생을 나타내고 상기 제2 판단 신호가 소정의 구간에 대한 보조선로 이상을 나타내는 경우, 모든 구간에 대한 차단기를 차단하지 않도록 결정하고,
    상기 표시부는, 상기 보조선로 이상이 발생한 상기 소정의 구간을 더 표시하는, 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배전계통은 인입 구간, 상위 구간, 제1 하위 구간 및 제2 하위 구간을 포함하고,
    상기 상위 구간은 상기 인입 구간에 연결되고 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간은 상기 상위 구간에 각각 연결되며,
    상기 차단 결정부는,
    상기 결상 발생 구간이 상기 제1 하위 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고,
    상기 결상 발생 구간이 상기 제2 하위 구간인 경우, 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기만을 차단하도록 결정하고,
    상기 결상 발생 구간이 상기 상위 구간인 경우, 상기 상위 구간, 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들만을 차단하도록 결정하고,
    상기 결상 발생 구간이 상기 인입 구간인 경우, 상기 인입 구간, 상기 상위 구간, 상기 제1 하위 구간 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기들을 차단하도록 결정함으로써 상기 차단기를 선택적으로 차단하되,
    상기 인입 구간은, 상기 고압부를 포함하고,
    상기 상위 구간은, 상기 저압부를 포함하고,
    상기 제1 하위 구간은, 상기 전동기제어구간 및 상기 분전구간 중 어느 하나를 포함하고,
    상기 제2 하위 구간은, 상기 전동기제어구간 및 상기 분전구간 중 다른 하나를 포함하는, 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 결상 발생 구간이 상기 상위 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상기 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하며,
    상기 결상 발생 구간이 상기 인입 구간인 경우, 상기 제1 하위 구간에 대응되는 차단기 및 상기 제2 하위 구간에 대응되는 차단기를 1차적으로 차단하고, 상기 상위 구간에 대응되는 차단기를 2차적으로 차단하고, 상기 인입 구간에 대응되는 차단기를 3차적으로 차단함으로써 상기 차단기를 순차적으로 차단하는, 시스템.
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KR20140009803A (ko) * 2012-07-13 2014-01-23 주식회사 베스텍 부하차단 보호기능을 갖는 고·저압 배전반의 운전제어방법과 고·저압 배전반
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