KR20000058417A - 자동동기투입 무순단 전원절체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기 전원측과 상용 전원측의 전압, 주파수, 위상을 검출하고 설정 범위를 자동으로 인식하여 동기점에서 순시 연계한 후 무순단으로 자동 절체할 수 있도록 한 자동동기투입 무순단 전원절체장치에 관한 것이다.

이에 본 발명에서는 전원 공급원인 상용전원과 자체 발전 전원간의 전원절체를 수행하는 전원절체개폐기를 구비하여 상기 양 전원간의 동기확립여부를 검출하여 상기 개폐기의 구동을 제어하는 무순단 전원절체장치에 있어서, 상기 상용 전원과 발전기 전원간의 전압,주파수차를 검출하여 절체 조건 및 동기확립여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 발전기의 전압/주파수 조정신호 및 동기투입신호를 출력하는 자동동기 검출수단과, 상용전원의 상태를 검출하여 전원절체여부를 판단하고, 전원절체판단시 상기 자동동기 검출수단에 상용전원과 발전기 전원의 전압/주파수 검출신호를 인가하는 제어부와, 상기 자동동기 검출수단으로부터 출력되는 발전기 전압/주파수 조정신호를 입력받아 발전기의 전압/주파수를 가변조정하는 가버너와, 상기 제어부의 제어신호를 입력받아 상기 개폐기의 절체동작을 제어하여 상용전원과 발전전원간의 전원절체를 수행하는 개폐기 구동부를 구비한다.

Description

자동동기투입 무순단 전원절체장치{UNINTERRUPTIBLE POWER TRANSFER SYSTEM HAVING SYNCHRONOUS DETECTION}

본 발명은 자동동기투입 무순단 전원절체장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 발전기 전원측과 상용 전원측의 전압, 주파수, 위상을 검출하고 설정 범위를 자동으로 인식하여 동기점에서 순시 연계한 후 무순단으로 자동 절체할 수 있도록 한 자동동기투입 무순단 전원절체장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 동기투입 무순단 전원절체장치의 구성을 보인 시스템 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 동기투입 무순단 전원절체장치는 상용전원과 발전기 전원간의 전원 절체를 수행하는 오버랩형 전원절체 개폐기(10)와, 상기 상용전원과 발전기 전원간의 전압, 주파수차를 검출하여 절체 조건을 판단하여 상기 개폐기(10)의 절체조작을 제어하는 제어부(50)와, 상기 제어부(50)에 제어에 따라 개폐기의 절체 동작을 제어하기 위한 구동신호를 출력하는 개폐기 구동부(70)와, 상기 제어부(50)의 검출 결과에 따른 동기투입여부 및 경보 발생등의 신호를 출력하는 디스플레이부(60)와, 상기 발전기(20)의 전압 및 주파수를 제어하기 위한 가버너(30) 및 상기 발전기 전압을 조정하기 위한 전압/주파수 조정신호를 상기 가버너(30)에 입력하는 조작 스위치부(40)를 구비하여 이루어진다.

이러한 구성에 있어서, 상기 제어부(50)는 상용 전원과 발전기 전원간의 전압 및 주파수차를 검출하여 상용전원과 발전기 전원간의 절체여부를 판단한다. 즉, 상용 전원과 발전기 전원간의 전압차 및 주파수차가 기설정된 절체 조건에 들지 않는 경우에는 그 검출결과를 상기 디스플레이부(60)에 출력한다. 즉, 디스플레이부(60)에 검출결과에 따라 발전기의 속도증감신호 및 전압상하신호를 출력하여 LED등을 통해 디스플레이한다. 따라서, 현장 작업자는 디스플레이부(60)에 출력되는 동기확립여부를 육안으로 확인하면서 가버너에 마련된 별도의 조작스위치부(40)의 스위치조작을 통해 발전기의 전압을 조정하여 상용 전원과 발전기 전원간의 동기확립여부를 조정하게 된다.

한편, 제어부(50)에서 작업자의 수동조작에 따른 발전기의 전압/주파수 조정에 의해 가변되는 발전기 전원과 상용전원의 검출결과 절체 동기조건이 성립되고, 양전원간의 위상차를 검출하여 동기확립이 판단되는 경우에는 개폐기 구동부(70)에 개폐기 절체신호를 출력한다.

이상에서와 같이 종래의 경우에는 상용전원과 발전기 전원간의 동기투입을 제어하고는 있으나 동기투입결과에 따른 발전기 전압의 자동 제어가 이루어지지 못하기 때문에 작업자가 육안으로 디스플레이부의 동기투입여부를 확인하면서 수동 조작으로 발전기 전원을 제어하였다. 따라서, 종래의 경우에는 작업자의 수동조작으로 인한 동기투입의 정확성이 저하되고, 조작이 번거로우며 신속한 절체동작이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 상용전원과 발전기 전원간의 전압차 및 주파수차를 검출하여 동기투입조건을 판단하고, 동기투입조건이 만족되는 경우에는 상용 전원과 발전기 전원의 위상차에 따른 동기투입시점을 판단하여 발전기 전원과 상용 전원간의 절체를 자동으로 제어할 수 있도록 한 자동동기투입 무순단 전원절체장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 동기투입 무순단 전원절체장치의 구성을 보인 시스템 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동동기 투입 무순단 전원절체장치의 구성을 보인 시스템 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 상세한 설명 *

10...오버랩형 전원절체 개폐기, 100...제어부,

110...가버너, 120...발전기,

130...자동동기 검출수단, 140...절체모드선택부,

150...디스플레이부, 160...개폐기 구동부.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치는 전원 공급원인 상용전원과 자체 발전 전원간의 전원절체를 수행하는 전원절체개폐기를 구비하여 상기 양 전원간의 동기확립여부를 검출하여 상기 개폐기의 구동을 제어하는 무순단 전원절체장치에 있어서,

상기 상용 전원과 발전기 전원간의 전압,주파수차를 검출하여 절체 조건 및 동기확립여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 발전기의 전압/주파수 조정신호 및 동기투입신호를 출력하는 자동동기 검출수단과,

상용전원의 상태를 검출하여 전원절체여부를 판단하고, 전원절체판단시 상기 자동동기 검출수단에 상용전원과 발전기 전원의 전압/주파수 검출신호를 인가하는 제어부와,

상기 자동동기 검출수단으로부터 출력되는 발전기 전압/주파수 조정신호를 입력받아 발전기의 전압/주파수를 가변조정하는 가버너와,

상기 제어부의 제어신호를 입력받아 상기 개폐기의 절체동작을 제어하여 상용전원과 발전전원간의 전원절체를 수행하는 개폐기 구동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치의 구성 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치의 구성을 보인 시스템 블록도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원 절체 장치는 상용 전원과 발전기 전원간의 전원 절체를 수행하는 오버랩형 전원절체 개폐기(OTS:Overlap Transfer Switch)(10)와, 상기 상용 전원과 발전기 전원간의 전압,주파수차를 검출하여 절체 조건을 판단하고, 절체 조건이 만족되는 경우 양측 전원간의 위상차를 검출하여 동기여부를 판단하는 자동동기 검출수단(130)과, 사용자로부터 개폐기의 절체조작의 동작을 자동 혹은 수동으로 제어하기 위한 선택신호를 입력받는 절체모드선택부(140)와, 상기 자동동기 검출수단(130)의 판단결과 양 전원간의 동기확립이 판단되면 상기 개폐기(10)의 절체 조작을 자동 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(100)와, 상기 제어부(100)의 제어신호에 따라 상기 개폐기(10)의 절체동작을 제어하는 개폐기 구동부(160)와, 상기 자동동기 검출수단(130)의 검출 결과에 따른 동기투입여부, 개폐기의 동작 상태 및 경보 발생등의 동기에러신호를 출력하는 디스플레이부(150)와, 상기 자동동기 검출수단(160)의 제어신호에 따라 상용 전원과 발전기 전원간의 동기확립을 위하여 발전기의 전압 및 주파수를 가변시키는 가버너(110)를 구비하여 이루어진다.

전술한 구성에 있어서, 상기 자동동기 검출수단(130)은 무순단 전원절체 개폐기(10)를 자동으로 절체하기 위하여 외부에서 절체신호가 입력되면 상용 전원측과 발전기 전원측의 전압(V), 주파수(Hz)를 검출하여 확립된 절체 신호를 무순단 전원절체 개폐기 구동부(160)로 출력한다. 이때, 일예로 상용 전원측과 발전기 전원측의 전압차는 5% V, 주파수차는 0.15Hz이내로 설정하는 것이 양호하다.

다시 부연하여 설명하면, 상기 자동동기 검출수단(130)에서는 발전기전원과 상용전원간의 전원 절체를 수행하는 경우에 현재 인가중인 전원과 절체하고자 하는 전원간의 위상차가 ±15°이내인가를 검출하여 동기확립여부를 판단하고, 동기가 확립되지 않을 경우에는 발전기측 전원의 전압 및 주파수를 제어하여 상용 전원과의 동기가 확립될 수 있도록 소정의 제어신호를 가버너(110)로 출력한다. 따라서, 전원절체를 수행하고자 하는 경우 양 전원간의 동기확립이 판단되는 경우에는 동기점에서 개폐기의 절체신호를 출력한다. 나아가, 개폐기 절체신호를 출력하였음에도 상용측과 발전기측간의 위상차가 10°를 초과하는 경우에는 동기에러로 판단하여 에러검출신호를 출력한다.

또한, 상기 오버랩형 전원절체 개폐기(10)는 상용 전원 즉, 한전 전원의 정전과 같은 이상 상태가 판단되는 경우 비상전원 즉, 발전기 전원측으로 부하측의 연결을 절체한다. 즉, 상기 오버랩형 전원절체 개폐기(10)는 한전의 전력이 중단되는 경우에 자체 발전에 의한 전원을 공급하기 위하여 한전 전원을 자체의 발전기 또는 다른 전력원으로 절환시킨다. 또한, 한전 전원이 복전되는 경우에는 발전기 전원과 한전 전원간의 동기확립이 판단된 시점에서 한전 전원으로의 절체신호가 입력되면 두 접점이 오버랩된 상태에서 기설정된 소정의 점진시간이 경과된 후 발전기측 접점은 오프시키고, 한전측 접점을 온시켜 상용전원을 부하측에 인가하게 된다.

이하에는 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치의 동작 및 작용효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명을 구현하기 위한 자동동기투입 무순단 전원절체장치에서 먼저 상용 전원으로 부하의 구동전원을 공급하는 중에 발전기측 전원으로 전원을 절체하는 경우에 대해 설명한다.

먼저, 전원절체개폐기(10)의 A접점이 상용 전원측에 접속된 상태에서 입력전원의 이상상태를 검출하는 별도의 센서(도면 미도시)로부터 상용전원의 정전등과 같은 비상상태가 발생된 것으로 판단되는 경우에는 절체동작모드를 실행하게 된다.

이때, 자동동기 검출수단(130)에서는 제어부(100)를 통해 발전기측 전원을 입력받아 전압차, 주파수차를 판단하여 전압확립여부를 판단하고, 이때 발전기(120)의 구동으로 인해 소정 시간 경과후에 상용전원의 전압 및 주파수와의 편차가 소정 범위이내에 도달함이 판단되면 동기점이 확립된 것으로 판단하고, 이때 동기조건을 확인하게 된다. 즉, 발전기측 전원과 상용전원간의 위상차를 검출하여 소정 편차이내로 성립되었는가를 비교하고, 소정 편차이내인 경우에는 동기조건이 확립된 것으로 판단하여 개폐기 구동부(160)로 발전기전원측으로의 절체신호를 출력한다.

따라서, 개폐기 구동부(160)에서는 발전기 전원측으로의 절체신호를 입력받아 전원 절체 개폐기(10)를 구동시켜 개폐기의 동기점에서 점진시간으로 설정된 소정시간 일예로 0.05초 이내로 순시연계한 후 A접점이 오프되고 B접점이 온되어 발전기 전원이 부하측에 인가될 수 있도록 한다.

나아가, 상기 판단결과 발전기 전원과 상용 전원간의 위상차가 동기확립의 범위내에 존재하지 않는 경우에는 가버너(110)에 발전기 전압 및 주파수 조정신호를 출력하여 발전기 구동을 제어하여 발전기 전원이 상용전원의 위상과 전기각 10도 이내에 있도록 한다.

한편, 상기와 같이 발전기 전원을 부하측에 인가하여 동작되는 중에 상용전원이 복전되는 경우에는 앞서 설명한 바와 동일한 방법으로 상용전원과 발전기 전원의 동기조건을 판단하고, 동기 조건이 만족되지 않는 경우에는 발전기 가버너측에 전압 및 주파수 제어신호를 출력하여 동기 조건이 만족될 때까지 동기투입을 촉진하기 위하여 가버너 펄스 증,감신호를 출력하여 발전기의 전원을 조정하게 된다.

본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동동기투입 무순단 전원절체장치에서는 상용 전원과 발전기 전원간의 절체동작을 수행하는 중에 발전기 전원과 상용 전원간의 동기확립여부를 판단하고, 동기조건을 만족할 때까지 발전기 전원의 전압 및 주파수를 자동으로 조정하여 정확하고 신속한 전원절체가 가능하도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 전원 공급원인 상용전원과 자체 발전 전원간의 전원 절체를 수행하는 전원절체개폐기를 구비하여 상기 양 전원간의 동기확립여부를 검출하여 상기 개폐기의 구동을 제어하는 무순단 전원절체장치에 있어서,

   상기 상용 전원과 발전기 전원간의 전압,주파수차를 검출하여 절체 조건 및 동기확립여부를 판단하고, 판단결과에 따라 상기 발전기의 전압/주파수 조정신호 및 동기투입신호를 출력하는 자동동기 검출수단과,

   상용 전원의 상태를 검출하여 전원절체여부를 판단하고, 전원절체판단시 상기 자동동기 검출수단에 상용전원과 발전기 전원의 전압/주파수 검출신호를 인가하는 제어부와,

   상기 자동동기 검출 수단으로부터 출력되는 발전기 전압/주파수 조정신호를 입력받아 발전기의 전압/주파수를 가변조정하는 가버너와,

   상기 제어부의 제어신호를 입력받아 상기 개폐기의 절체동작을 제어하여 상용전원과 발전전원간의 전원절체를 수행하는 개폐기 구동부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동동기투입 무순단 전원절체장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 자동동기 검출수단은 전원절체시 발전전원과 상용전원간의 전원확립여부를 판단하고, 전원확립이 판단되지 않는 경우 발전기 전압/주파수 조정신호를 상기 가버너에 출력하고, 가변된 발전기 전압과 상용전원을 비교하여 전원확립여부를 판단하여, 전원확립된 경우 전원공급원간의 동기투입여부를 판단하여 상기 제어부에 개폐기 절체제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 자동동기투입 무순단전원절체장치.
3. 제 1 항에 있어서, 사용자로부터 개폐기 절체조작의 동작을 자동 혹은 수동으로 제어하기 위한 선택신호를 입력받는 절체모드선택부와,

   상기 자동동기 검출수단의 검출 결과에 따른 동기투입여부, 개폐기의 동작 상태 및 경보 발생등의 신호를 출력하는 디스플레이부를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동동기 투입 무순단전원절체장치.