KR20010037932A

KR20010037932A - 가변 부하 시험장치

Info

Publication number: KR20010037932A
Application number: KR1019990045679A
Authority: KR
Inventors: 노병권
Original assignee: 윤문수; 한국전기연구원
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR100343195B1

Abstract

본 발명은 배전 선로상에 연결되는 다양한 형태의 부하를 단일 장치로 구현할 수 있도록 하여, 각종 부하에 대한 발전용 전원이나 전력기기의 전기적 시험 및 시뮬레이션에 사용할 수 있도록 된 가변 부하 시험장치에 관한 것으로서, 입력전원의 단속을 위한 단속부(100); 상기 입력전원의 전압 및 전류를 측정하는 전압측정기(210) 및 전류측정기(220)로 구성된 전압/전류 측정부(200); 가변 저항부(310)와 가변 리액터부(320)를 구비하여 상기 입력전원의 부하로 작용하는 가변부하부(300); 각종 지령 설정을 위한 설정부(400); 상기 설정된 지령에 의거하여 상기 가변부하부(300)의 부하량 및 상기 단속부(100)의 단속동작을 제어하는 제어부(500); 상기 제어부(500)의 제어에 의해 전력용량 및 역률에 대한 현재값 및 설정값을 표시하는 표시부(600); 및 상기 입력전원을 상기 제어부(500)의 동작전원으로 제공하기 위한 전원공급부(700)로 구성되어, 배전 계통의 복잡성에 따라 다양한 용량과 역률을 가지는 각종 부하를 상황에 맞게 구현할 수 있으므로, 복잡하고 다양한 배전계통 환경에서 각종 부하의 계통영향에 대하여 효율적이고 경제적으로 시험할 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 부하 시험장치{A variable load testing apparatus}

본 발명은 가변 부하 시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배전 선로상에 연결되는 다양한 형태의 부하를 단일 장치로 구현할 수 있도록 하여, 각종 부하에 대한 발전용 전원이나 전력기기의 전기적 시험 및 시뮬레이션에 사용할 수 있도록 된 가변 부하 시험장치에 관한 것이다.

일반적으로, 새로 개발된 에너지 전원 및 전력기기 등을 배전계통에 도입하여 적용하기 위해서는, 실제 도입 전에 부하에 대한 다양한 전기적인 시험 및 시뮬레이션이 필수적인 바, 이와 같은 검사시 일반적으로 냉장고, 세탁기 등의 가전 부하를 비롯하여, 각종 전동기 및 전기로 등의 산업용 부하까지 다양한 부하에 대한 시험이 필요하다.

그런데, 상기 시험을 위하여 실제 가정용 기기 및 산업용 기기들을 직접적으로 구입하거나 준비하게 되면 매우 번거롭고 비경제적이기 때문에, 종래에는 각종 실제 기기에 대응하는 정해진 부하 용량, 예를 들어 10, 20, 50, 200kW 등을 정해 놓고 시험하기 때문에 다양한 부하기기(전력기기)에 대한 보다 정확한 시뮬레이션 및 시험은 어려운 실정이었으며, 또한 필요시는 이에 상응하는 실제의 부하장치를 각각 제작하여 사용하고 있는 불편이 있었으나, 현대 산업의 발달에 따라 가정용 기기 및 산업용 기기는 매우 비약적이고 복잡하게 발전 변화하기 때문에, 해당 기기의 전력 용량 및 역률에 상응하는 부하장치를 매번 제작 설치하여 시험한다는 것은 매우 어렵고 비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 다양한 형태의 부하를 단일 장치에서 가변 구현할 수 있도록 하여, 각종 부하에 대한 새로운 전원 및 전력기기의 안전성/신뢰성 등 시험에 적용되는 가변 부하 시험장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 부하 시험장치의 구성도,

도 2는 도 1의 단속부, 전압/전류 측정부 및 전원공급부의 구성을 상세히 도시한 도면,

도 3은 도 2의 가변 부하부의 상세 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 가변 부하 시험 장치의 외함의 정면도 및 조작패널,

도 5는 본 발명의 로컬 모드( Local Mode ) 조작시 동작 흐름도,

도 6은 본 발명의 원격 모드( Remote Mode ) 조작시 동작 흐름도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 ; 입력전원 단속부 101,701 : 교류차단스위치

102 : 퓨즈 103 : 전자접촉기

200 : 전압/전류 측정부 210 : 전압 측정부

220 : 전류 측정부 300 : 가변부하부

310 : 가변 저항부 320 : 가변 리액터부

400 : 설정부 500 ; 제어부

600 : 표시부 700 ; 전원공급부

800 : 통신인터페이스부

MC : 전자접촉기 R : 저항

L : 리액터 RY : 릴레이

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가변 부하 시험장치는, 입력전원의 단속을 위한 단속수단; 상기 입력전원의 전압/전류를 측정하는 전압/전류 측정수단; 상기 측정된 입력전원의 부하로 작용하는 가변부하수단; 각종 지령 설정을 위한 설정수단; 및 상기 설정된 지령에 의거하여 상기 가변부하수단의 부하량 및 상기 단속수단의 단속동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 상기 설정수단을 통해 임의의 전력 용량 및 역률을 입력하고 운전지령을 하면, 상기 제어수단은 상기 가변부하수단이 상기 입력된 전력 용량 및 역률에 상응하는 용량의 부하가 되도록 제어함으로써, 다양한 형태의 부하를 가변 구현할 수 있도록 하여, 각종 부하에 대한 새로운 전원 및 전력기기의 다양한 전기적 시험을 본 발명에 따른 단일 장치만 가지고서 수행할 수 있게 된다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 부하 시험장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 부하 시험장치의 구성도로서, 입력전원의 단속을 위한 단속부(100); 상기 입력전원의 전압 및 전류를 측정하는 전압측정기(V-Meter)(210) 및 전류측정기(A-Meter)(220)로 구성된 전압/전류 측정부(200); 가변 저항부(310)와 가변 리액터부(320)를 구비하여 상기 입력전원의 부하로 작용하는 가변부하부(300); 각종 지령 설정을 위한 설정부(400); 상기 설정된 지령에 의거하여 상기 가변부하부(300)의 부하량 및 상기 단속부(100)의 단속동작을 제어하는 제어부(500); 상기 제어부(500)의 제어에 의해 전력용량 및 역률에 대한 현재값 및 설정값을 표시하는 표시부(600); 및 상기 입력전원을 상기 제어부(500)의 동작전원으로 제공하기 위한 전원공급부(700)로 구성되어 있으며, 상기 제어부(500)는 외부의 다른 제어기기와의 데이터 통신을 위한 통신 인터페이스(800)를 구비하고 있다.

도 2는 도 1에서 상기 단속부(100), 상기 전압/전류 측정부(200) 및 상기 전원공급부(700)의 구성을 상세히 도시한 것이다.

상기 단속부(100)는 각 상(R,S,T) 선로를 통해 입력되는 전원을 단속하기 위하여 각 상 선로에 순차적으로 설치된, 교류차단스위치(N.F.B)(101), 퓨즈(FUSE)(102), 및 상기 제어부(500)에 의해 단속되는 전자접촉기(MC)(103)로 구성되어 있다.

상기 전압 측정부(210)는 상기 퓨즈(102)와 상기 전자접촉기(101) 사이의 선로상에 연결 설치되어 있으며, 상기 전류 측정부(220)는 상기 전자접촉기(101)의 후단 선로상에 연결 설치되어 있다.

상기 전원 공급부(700)는 상기 교류차단스위치(101)와 상기 퓨즈(102) 사이의 RT선로에 교류차단스위치(701)를 매개로 입력단이 연결된 트랜스(TRANS)(710)와, 상기 트랜스(710)의 출력신호를 입력하여 상기 제어부(500)에서 필요로 하는 안정된 전원으로 만들어 출력하는 스위칭방식 전원공급기(SMPS)(720)로 구성되어 있다.

도 3은 도 2의 상기 가변 부하부(300)의 상세 구성도로서, 상기 가변 부하부(300)의 상기 가변 저항부(310)는 일단이 상기 각 상 선로에 연결되고 타단은 접지된 복수개의 저항(R)과, 상기 복수개의 저항(R)을 상기 각 상 선로로부터 각각 단락 또는 개방시키기 위하여 각 저항(R)에 대응 설치된 복수개의 전자접촉기(MC), 및 상기 제어부(500)의 제어신호에 따라 상기 각 전자접촉기(MC)의 여자코일에 흐르는 전류를 온/오프하여 해당 전자접촉기(MC)의 접점을 개폐하도록 상기 각 전자접촉기(MC)의 여자코일에 대응 설치된 복수개의 릴레이(RY)로 구성되어 있으며; 상기 가변 리액터부(320)는 상기 가변 저항부(310)와 동일하게 구성되되, 상기 저항(R) 대신 복수개의 리액터(L)로 구성되어 있다.

도 4는 본 발명에 따른 가변 부하 시험 장치의 외함의 정면도 및 조작패널로서, 전력용량(POWER CAPACITY) 및 역률(POWER FACTOR)을 현재값(PRESENT VALUE)과 설정값(PRESET VALUE)으로 각각 표시하기 위한 상기 표시부(600)의 전력용량 표시창(610)과 역률 표시창(620); 운전시작버튼(RUN)(801), 운전정지버튼(STOP)(802), 로컬모드 또는 리모트 모드를 선택 설정하는 리모트/로컬 선택스위치(REMO/LOC)(803), 파워스위치(POWER)(804), 사전지정버튼(PRESET)(805), 지정된 값 ??팅버튼(SET)(806), 전력용량과 역률 설정을 위한 용량/역률 설정버튼(POWER/P.F)(807), 및 기타 버튼(ST-BY, RUN, STOP, FALUT, EMERGENCY)(808)이 구비된 상기 설정부(400)의 전면 패널; 및 상기 제어부(500)의 원격 통신 인터페이스의 외부단자(RS232C)(809)가 구비되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 부하 시험장치는, 자립형 외함에 저항(R) 군 및 리액터(L) 군이 설치되며 그 저항군(R) 및 리액터(L) 군을 개개별로 조작할 수 있도록 하는 전자접촉기(MC) 군이 설치되어 있는 한편, 보호장치, 제어장치 및 경보장치 등을 내장하는 구조로 구성하여 운전과 보수에 편리하도록 제작되고, 외함의 내부는 고전압 및 저전압 부분, 주 회로 장비 사이가 절연 격리되는 구조로 설계한다. 또한, 외함은 상기 저항 부하(R) 및 리액터 부하(L)로부터의 발열을 강제 통풍으로 냉각 시킬수 있는 구조로 한다. 공기의 유통은 외함의 전·후면 또는 하단에서 유입하여 상부로 빠져나가게 하고, 저온시 습기의 응축을 방지할 수 있는 결로 방지용 스페이스 히터를 써머스타트(Thermostat)와 함께 설치한다. 결로 방지용 스페이스 히터의 동작 전원은 AC 220V로 하고 히터를 연속적으로 동작시켜도 큐비클 내가 과열되지 않는 용량으로 제작한다.

그리고, 본 발명에 따른 가변 가변부하장치의 모든 보호장치는 오동작을 방지하기 위해 서로 보호협조가 되도록 감안하고 주변기기의 동작에 지장을 초래하지 않도록 설계한다. 과전류 보호장치인 경우 한시 특성을 갖는 과전류 검출 회로를 부가하여 과전류 검출시 신호를 주 제어기로 송신하여 적절한 시스템 보호 기능이 동작하도록 하며, 써어지 흡수장치는 가변 부하 시험장치의 써어지 보호 회로를 구비하며, 가변 부하 시험장치 외함 내부에 설치한다. 퓨즈는 각종 퓨즈 용단시는 마이크로 스위치가 작동하여 외함에 설치된 표시등이 점등하여 고장 개소의 확인이 용이하도록 하는 한편 그 신호를 감시 제어 설비에 보낼 수 있는 장치를 구비하도록 설계제작하며, 온도 감지인 경우 이 장치는 주요부에 온도 감지 센서를 설치하여 보호장치와 제어를 위한 트랜스미터를 설치한다.

이어, 본 발명의 동작에 대하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 로컬 모드( Local Mode ) 조작시 동작 흐름도로서, 먼저 입력전원 AC 380V을 상기 단속부(100)의 전단에 구비된 전원 입력단자에 연결하고( S1 ), 상기 전원버튼(804)을 온하여 상기 교류차단스위치(101,701)가 온(ON)되면, 상기 전압 측정기(210) 및 전류 측정기(220)를 통하여 측정 표시되는 상기 입력전원의 전압 및 전류를 확인한다( S2 ). 상기 리모트/로컬 선택스위치(803)를 이용하여 로컬 모드를 선택한 뒤( S3 ), 상기 용량/역률 설정버튼(807)을 이용하여 원하는 전력 용량과 역률을 설정하면, 상기 제어부(500)는 상기 표시부(600)를 제어하여 상기 설정된 용량 및 역률이 상기 표시창(610,620)에 표시되도록 함과 아울러, 상기 가변 부하부(300)의 부하량을 가변 제어하게 된다. 즉, 용량과 역률을 설정한 후, ??버튼(806)을 누르고 런버튼(801)을 눌러 운전지령을 하면, 상기 제어부(500)는 상기 설정된 용량 및 역률에 상응하는 상기 가변 저항부(310) 및 상기 가변 리액터부(320)의 저항군(R)과 리액터(L)군의 조합을 선택 결정하여, 그 결정된 저항군 및 리액터군에 대응하는 릴레이(RY)를 온시키고, 그 온된 릴레이에 대응하는 상기 전자접촉기(MC)들의 접점이 단락되어 해당 저항(R)과 리액터(L)가 입력전원에 대하여 부하로 작용하게 된다. 이때, 부하량은 예를 들어, 약 0.2초 간격으로 저항(R) 약 1KW, 리액터(L) 약 0.6KVAR 만큼씩 설정된 전력용량 및 역률값이 될때까지 순차적으로 증가 또는 감소하도록 제어함이 바람직한 바, 이는 해당 릴레이(RY)를 순차적으로 개폐함으로써 구현할 수 있으며, 필요시 변경도 가능하다( S4 ). 시험 종료 시, 상기 스톱버튼(802)을 눌러 상기 교류차단스위치(101,701)를 오프(OFF)함으로써, 상기 입력전원을 차단하도록 한다( S5 ).

도 6은 본 발명의 원격 모드( Remote Mode ) 조작시 동작 흐름도로서, 도 5의 S1 및 S2단계와 동일한 과정을 수행한 후( S11, S12 ), 상기 리모트/로컬 선택스위치(803)를 이용하여 리모트 모드를 선택한 후( S13 ), 상위 제어계통에서 상기 통신 인터페이스(809)를 통해 상기 제어부(500)에 각종 명령을 전달하게 되면, 상기 제어부(500)는 원격 전송된 명령 데이터에 의거하여 도 5의 S3단계와 동일한 과정을 수행하게 된다( S14 ).원격 시험 종료 시, 상위 제어계통의 명령에 따라 교류차단스위치(101,701)를 오프(OFF)함으로써, 상기 입력전원을 차단하도록 한다( S15 ).

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 가변 부하 시험장치에 의하면, 배전 계통의 복잡성에 따라 다양한 용량과 역률을 가지는 각종 부하를 상황에 맞게 구현할 수 있으므로, 복잡하고 다양한 배전계통 환경에서 각종 부하의 계통영향에 대하여 효율적이고 경제적으로 시험할 수 있는 효과가 있다.

Claims

입력전원의 단속을 위한 단속수단;

상기 입력전원의 전압/전류를 측정하는 전압/전류 측정수단;

상기 입력전원의 부하로 작용하되 그 부하량이 가변되는 가변부하수단;

각종 지령 설정을 위한 설정수단; 및

상기 설정된 지령에 의거하여 상기 가변부하수단의 부하량을 가변시키고 상기 단속수단의 단속동작을 제어하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변 부하 시험장치.
제 1 항에 있어서,

상기 가변부하수단은, 상기 제어수단의 제어에 따라 입력전원을 단속하는 복수개의 스위칭 소자와, 상기 각 스위칭 소자에 연결되어 그 스위칭 소자의 온/오프에 따라 상기 입력전원으로부터 단락 또는 개방되는 복수개의 저항 및 리액터로 구성된 것을 특징으로 하는 가변 부하 시험장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어수단은 상기 가변부하수단의 부하량이 상기 설정수단에 의해 설정되는 전력용량 및 역률에 상응하도록 상기 스위치의 온/오프 군을 선택 제어하는 것을 특징으로 하는 가변 부하 시험장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 한 항에 있어서,

상기 제어수단은 외부의 다른 제어기기와의 데이터 통신을 위한 통신 인터페이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 부하 시험장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어수단의 제어에 의해 전력용량 및 역률에 대한 현재값 및 설정값을 표시하는 표시수단을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가변 부하 시험장치.