KR20010038183A - 전기시설의 동작감시 및 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 전기설비의 동작감시 및 제어장치는 입력되는 전압 및 전류의 위상을 분석하여 역률을 계산하여 전류값, 전압값 및 계산된 역률을 출력하는 전력분석부와 계산된 전력분석부로부터 입력되는 전압값, 전류값 및 역률을 기초로하여 사용 전력량을 산출하여 장치의 동작 이상여부를 판별하며, 산출된 사용 전력량을 저장하는 주제어부로 구성된다. 입력되는 전류와 전력의 위상차를 분석하는 전력분석부는 주제어부와 일체로 설치되어 설계가 간단하고 제조비용이 대폭 절감된다.

Description

전기시설의 동작감시 및 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLING AND MONITORING OPERATION OF ELECTRIC EQUIPMENT}

본 발명은 전기시설의 동작감시 및 제어장치에 관한 것으로, 특히 사용된 전력량을 분석하여 오수처리시설과 같은 정화처리장치의 동작을 감시 및 제어하는 전기시설의 동작감시 및 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 이제까지 제어장치는 여러가지 많은 기술이 연구되었지만, 현재의 기술로는 장치를 구성하는 요소가 여러 부분으로 나누어져 있었다. 오수처리시설의 동작상태를 감시하기 위한 전력감시를 위해 현재에는 전압변류기(PT)와 전류변류기(CT)를 전력트랜듀서라는 장치를 사용하여 펄스로 전력에 대한 자료를 얻었으며, 전류계 및 전압계를 별도로 사용하고 여기에 다시 역률계를 사용하는 등 외부에 전력에 대한 자료를 얻기 위한 여러가지 장치를 사용하여 그 외부장치에서 입력되는 자료를 모아 외부의 컴퓨터에 저장하였다. 그리고, 이 저장된 자료를 분석하여 각종 전기기기의 동작상태를 확인하였다. 이러한 종래의 장치는 설계가 매우 복잡하고 그 크기도 커질 뿐만 아니라 제조가격도 매우 높기 때문에 저가의 오수처리시설에는 실용적으로 사용할 수 없었다.

또한, 외부에서 입력되는 수위의 레벨을 측정하여 부하의 동작과 연계시켜야 하는 경우에도 현재에는 외부에 별도의 제어기를 설치하여, 상기 제어기로부터 출력되는 온,오프신호 및 공급전압의 변화를 제어기로 파악하여 다시 컴퓨터 또는 다른 시스템에 연결하여 사용하였다. 더욱이, 부하에 정해진 시간동안 전기를 공급하는 부하제어기술은 수십년 동안 큰 변화없이 계속적으로 사용되고 있었다. 그러나, 하나의 통합적 기능을 갖도록 상기의 각종 장치를 복합적으로 연결하여 사용하는 경우에는 시스템이 요구하는 기능을 만족할 수 없는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 입력되는 전압과 전류신호의 위상차를 분석하여 역률을 산출하고 산출된 역률과 전압값 및 전류값을 기초로 하여 각종 사용 전력량을 산출함으로써 기기의 이상 작동여부를 판별할 수 있는 전기설비의 동작감시 및 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 전기설비의 동작감시 및 제어장치는 입력되는 전압 및 전류의 위상을 분석하여 역률을 계산하여 전류값, 전압값 및 계산된 역률을 출력하는 전력분석부와, 상기 계산된 전력분석부로부터 입력되는 전압값, 전류값 및 역률을 기초로하여 사용 전력량을 산출하여 장치의 동작 이상여부를 판별하며, 산출된 사용 전력량을 저장하는 주제어부로 구성된다.

상기 전력분석부는 전기의 전압을 측정하는 전압입력부와, 전류를 감지하는 전류입력부와, 상기 전압입력부 및 전류입력부로부터 입력되는 신호의 위상차를 분석하여 부하의 종류에 따라 변화하는 역률을 계산하는 역률분석부로 구성되며, 상기 주제어부는 전체 장치의 동작을 제어하며 상기 전력분석부로부터 입력되는 데이터에 기초하여 각종 전력량을 산출하는 마이크로프로세서, 감지된 자료 및 마이크로프로세서에 의해 산출된 각종 전력량을 저장하는 자료저장부, 현재시간을 알 수 있도록 시간을 현재시간을 제공하는 현재시간 발생부, 입력된 시간에 부하를 동작시킬 수 있도록 자료를 저장하는 시간제어부 및 감지된 아날로그신호를 디지털신호를 변환시키는 A/D변환부로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 전기시설의 동작감시 및 제어장치를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 전기시설의 동작감시 및 제어장치의 전력량 감시방법을 나타내는 플로우챠트.

- 도면부호의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명-

10 : 전력분석부 11 : 전압입력부

12 : 전류입력부 13 : 역률분석부

40 : 입력부 42 : 기능키부

44 : 입력신호전환부 50 : 표시부

70 : 주제어부 71 : 마이크로프로세서

72 : 자료저장부 73 : 시간제어부

80 : 통신부 81 : 외부 입출력포트

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기시설의 동작감시 및 제어장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 오수처리시설의 동작감시 및 제어장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와, 본 발명의 동작감시 및 제어장치는 전체 장치의 동작을 제어하는 마이크로프로세서(71), 감지된 자료를 저장하는 자료저장부(72), 현재시간을 알 수 있도록 시간을 현재시간을 제공하는 현재시간 발생부(74), 입력된 시간에 부하를 동작시킬 수 있도록 자료를 저장하는 시간제어부(73), 감지된 아날로그신호를 디지털신호를 변환시키는 A/D변환부(75)로 이루어진 주제어부(70)와, 전기의 전압을 측정하는 전압입력부(11), 전류를 감지하는 전류입력부(12), 부하의 종류에 따라 변화하는 역률을 계산하는 역률분석부(13)로 이루어진 전력분석부(10)와, 장치에 자료를 입력시키는 입력신호 전환부(44) 및 장치의 각종 기능를 설정하는 기능키부(42)로 이루어진 입력부(40)와, 액정표시장치로 구성되어 작종 자료의 입력상황과 자료를 확인하는 표시부(50)와, 원격감시와 원격제어를 실행하고 각종 자료가 입력되는 통신부(80)와, 외부와 통신을 가능하게 하는 입출력포트(81)로 구성된다.

상기 전력분석부(10)는 오수처리시설 동작감시 및 제어장치의 전력량 분석을 통하여 장치의 정상동작 여부를 판단하는 가지는데, 상기 전력부석부(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다.

우선, 전압과 전류를 계산하고 전압과 전류의 위상차로 역률을 구하여 전력량을 계산한다. 전압은 도면표시하지 않은 전압변류기(PT)를 통하여 전기선과 절연되어 전압을 마이크로프로세서(71)에 입력될 수 있는 저전압으로 변환시키며, 필터(도면표시하지 않음)에 의해 필요한 60Hz의 전기만이 선택적으로 입력된다. 이것을 다시 역률을 계산하기 위한 신호로 만들기 위하여 60Hz의 신호를 영점크로소(Zero Cross Point) 감지방식을 통하여 60Hz 전압의 0V 상승시점 및 0V하강시점을 마이크로프로세서(71)가 인식가능한 신호로 변환시켜 상기 마이크로프로세서(71)로 입력한다. 또한, 전압은 도면표시하지 않은 교류/직류변환기에 의해 직류의 평균전압으로 변환된 후 A/D변환기에 의해 읽혀진다.

전류값을 계산하는 경우에도, 우선 전류는 부하에 연결된 전선을 관통하는 전류변류기(도면표시하지 않음)를 흘러서 전류변류기의 종단에 연결되는 부하저항에 의해 전압이 발생하게 된다. 이 전압은 필터(도면표시하지 않음)을 통해 60Hz의 전기만이 선택적으로 입력된다. 이것을 다시 역률을 계산하기 위한 신호로 만들기 위하여 60Hz신호를 영점크로스 감지방식을 통해 60Hz 전압의 0V 상승시점 및 0V하강시점을 마이크로프로세서(71)가 인식가능한 신호로 변환시켜 상기 마이크로프로세서(71)로 입력한다. 또한, 전압은 도면표시하지 않은 교류/직류변환기에 의해 직류의 평균전압으로 변환된 후 A/D변환기에 의해 읽혀진다.

여기에, 마이크로프로세서(71)에 연결된 영점크로스 감지된 전압의 시작점과 또한 동시에 연결되는 영점크로스 감지된 전류변화의 시작점의 위상변화량을 이용하여 역률을 계산하고 이를 미리 측정된 전압값, 전류값, 역률 및 시간을 곱하여 사용되는 전력량을 구할 수 있게 되는데, 이러한 전력량을 누적시켜 일정 시간 사용한 사용 전력량의 변화로 장치의 운전 이상유무를 알 수 있게 된다.

이러한 전력량 계산방법이 도 2에 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 전압값, 전류값 및 계산된 역률을 기초로하여 마이크로프로세서(71)는 초당 전력량, 일일 전력량 및 적산전력량을 계산하고 이를 자료저장부에 저장한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작감시 및 제어장치는 종래의 장치가 외부의 각종 장치로부터 입력되는 신호를 저장하고 이 저장된 신호를 분석하여 전력량을 파악하는데 비해, 각종 장치와 일체로 형성된 전압입력부(11)와 전류입력부(12)에서 입력되는 신호의 위상차분석에 의한 역률을 계산하고 이 계산된 역률로부터 사용 전력량을 파악하기 때문에 설계가 간단하고 제조비용을 대폭 절감시킬 수 있다.

계산된 사용 전력량의 분석을 통해 장치의 운전에 이상이 발생하는 경우 통신부(80)를 통해 운격지 관제센터로 경보를 발하거나 내부에 저장되어 있는 부저를 사용하여 외부로 경보를 발한다.

전력분석부(10)를 통해 얻어진 전압, 전류, 역률, 전력, 전력량, 부하제어를 위한 동작시간표, 각 단위에 따른 전력량 누적치, 총적삭전력량 및 경보발생에 따른 경보내용은 액정표시장치로 이루어진 표시부(50)를 통해 표시된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전기시설의 동작감시 및 제어장치는 전압입력부와 전류입력부에서 입력되는 신호의 위상차분석에 의한 역률을 계산하고 이 계산된 역률로부터 사용 전력량을 파악하기 때문에 설계가 간단하고 제조비용을 대폭 절감시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 입력되는 전압 및 전류의 위상을 분석하여 역률을 계산하여 전류값, 전압값 및 계산된 역률을 출력하는 전력분석부; 및

   상기 계산된 전력분석부로부터 입력되는 전압값, 전류값 및 역률을 기초로하여 사용 전력량을 산출하여 장치의 동작 이상여부를 판별하며, 산출된 사용 전력량을 저장하는 주제어부로 구성된 전기시설의 동작감시 및 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전력분석부는,

   전기의 전압을 측정하는 전압입력부;

   전류를 감지하는 전류입력부; 및

   상기 전압입력부 및 전류입력부로부터 입력되는 신호의 위상차를 분석하여 부하의 종류에 따라 변화하는 역률을 계산하는 역률분석부로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주제어부는,

   전체 장치의 동작을 제어하며 상기 전력분석부로부터 입력되는 데이터에 기초하여 각종 전력량을 산출하는 마이크로프로세서;

   감지된 자료 및 마이크로프로세서에 의해 산출된 각종 전력량을 저장하는 자료저장부;

   현재시간을 알 수 있도록 시간을 현재시간을 제공하는 현재시간 발생부;

   입력된 시간에 부하를 동작시킬 수 있도록 자료를 저장하는 시간제어부;

   감지된 아날로그신호를 디지털신호를 변환시키는 A/D변환부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주제어부에 자료를 입력시키는 입력신호 전환부 및 각종 기능를 설정하는 기능키부로 이루어진 입력부;

   액정표시장치로 구성되어 작종 자료의 입력상황과 자료를 확인하는 표시부;

   원격감시와 원격제어를 실행하고 각종 자료가 입력되는 통신부; 및

   외부와 통신을 가능하게 하는 입출력포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.