KR200169762Y1 - 무인 변전소의 감시 제어반 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무인 변전소의 감시 제어반에 관한 것으로, 무인 변전소의 전력계통 운용상태를 감시할 수 있는 전력계통반(1)과, 시스템의 정보와 자료를 관리하고 설비를 제어할 수 있는 시스템 소프트웨어가 내장된 주컴퓨터(2)와, 원격제어소인 급전분소(3)와, 원거리 정보전송과 전력설비 운전상태에 관한 신호를 분석하여 급전분소(3)로 송신하는 원격소 단말장치(4)와, 현장설비(6)에 연결되어 현장설비(6)의 운용상태인 감시, 제어 및 계측포인트를 가져와 모아둔 단자함(5)으로 이루어진 무인 변전소의 감시 제어반에 있어서, 계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 154KV급 경보부(15)와, 개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 154KV급 단선부(16)와, 개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 23KV급 단선부(17)와, 계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 23KV급 경보부(18)와, 계전기 및 개폐기의 상태를 초기화시키는 리셋 스위칭부(13)가 포함되어 무인 변전소의 전력설비 운전상태를 원격제어소로 송신하고, 종합적인 관제기능을 담당하는 원격소 단말장치의 이상발생 때에도 독자적으로 전력설비를 감시, 제어 및 계측할 수 있으며, 무인 변전소의 고장발생 때에도 전력설비의 운전상황을 용이하게 판단할 수 있도록 한 것이다.

Description

무인 변전소의 감시 제어반{Observation Control Panel of Uninhabited Substation}

본 고안은 무인 변전소의 감시 제어반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인 변전소의 전력설비 운전상태를 원격제어소로 송신하고, 종합적인 관제기능을 담당하는 원격소 단말장치의 이상발생 때에도 독자적으로 전력설비를 감시, 제어 및 계측할 수 있으며, 무인 변전소의 고장발생 때에도 전력설비의 운전상황을 용이하게 판단할 수 있도록 함으로써 신속한 고장복구를 할 수 있는 무인 변전소의 감시 제어반에 관한 것이다.

최근 건설되는 154KV급 무인 변전소는 대부분 급전분소에서 원방 감시제어를 하고 있으며, 변전소에는 비상시에 현장의 감시제어를 할 수 있도록 집중감시 제어반을 설치하여 운영하고 있다.

집중감시 시스템의 구성은 변전소의 전력계통 운용상태를 볼 수 있는 전력계통반, 시스템의 정보와 자료를 관리하고 설비를 제어할 수 있는 시스템 소프트웨어가 내장된 주컴퓨터, 변전소 운전상태와 계측치 또는 이상상태에 대한 경보요소를 종합하여 볼 수 있는 영상 브라운관, 변전소와 시스템의 이상상태를 인쇄하는 자동 기록기, 현장설비의 운용상태인 감시, 제어 및 계측포인트를 가져다 모아 놓은 터미널 단자대, 전력설비 운전상태를 제어소로 송신하는 원격소 단말장치, 시스템의 운전이 중단없이 가동되도록 대비한 무정전 전원장치 등으로 복잡하게 구성되어 있고, 이들 설비중에서 어느 한 설비라도 이상이 발생할 경우에 변전설비 운전에 지장을 초래하게 된다.

이와 같은 종래의 무인 변전소의 감시 시스템의 구성은 도 1에서, 현장설비(6)에서 각종 설비의 감시, 제어 및 계측포인트에 조작용 전선을 연결하고, 이 케이블은 단자함(5)에 연결된다.

단자함(5)에 연결된 각종 포인트는 원거리 정보전송과 신호를 분석하여 송출하는 원격소 단말장치(4)에 의하여 급전분소(3)와 주컴퓨터(2) 사이의 통신을 하게 되며, 주컴퓨터(2)에서는 각종 응용 프로그램을 통하여 자료를 전력계통반(1)에 제공하여 전력설비의 종합적인 관제기능을 갖는 것이다.

또한, 원격소 단말장치(4)는 급전분소(3) 및 주컴퓨터(2)에서 전송되어 온 신호를 분석하여 해당하는 모듈을 제어함으로써 전력공급의 역할을 하게 되고, 현재전력공급 설비의 하나인 차단기(154KV)는 비상시를 대비하여 현장에서 조작할 수 있도록 전력계통반에서 제어스위치가 설치되어 운전중이기도 하다.

이러한 운전방식은 평상시 급전분소(3)의 조작과 비상시 현장에서의 주컴퓨터(2) 조작 및 원격소 단말장치(4)의 고장시 전력공급중인 설비의 감시 및 제어가 불가능한 공통점이 발생하여 고도의 전자장비를 무색하게 한다는 점이다.

이와 같이 종래에는 변전설비를 가장 확실하고 간단하게 감시 및 조작해야 할 집중감시 제어반이 원격제어소 설비인 원격소 단말장치가 이상이 생길 경우에 급전분소 뿐만 아니라 변전소 현장에서도 감시 및 제어가 불가능하여 조작이 필요한 경우에 해당하는 기기의 현장 조작반에서 조작을 해야하고, 변전소의 고장발생시에 현장에 출동한 점검자는 고장에 수반되는 각 현장기기의 상태변화가 인쇄된 많은 양의 출력물을 전부 확인하기 전에는 고장상태를 신속하게 파악하지 못하는 문제가 있었다.

또한, 시스템의 장애시에 전자장비의 특성상 정밀성을 요구하는 부품으로 구성되어 유지보수가 극히 제한되어 있고, 주컴퓨터의 데이터베이스 구축작업은 제작사별로 상이하며, 전력공급중인 설비의 데이터베이스 작업은 점검자와 운영자가 현장설비의 오조작할 우려로 인하여 데이터베이스의 편집작업을 대부분 제작사에 의존하는 실정으로 많은 인력과 시간이 소요되는 등의 제작사의 지원없이는 신뢰성을 확보할 수 없는 부분이 상존하고 있는 실정이다.

또한, 전력설비 운전 프로그램인 소프트웨어의 발전상태 및 설비의 운전상태로 미루어 보아 최소 10년의 주기로 전체 설비교체가 예상되고, 유지보수에 필요한 부품확보가 극히 어려울 것으로 전망된다.

그리고 154KV 무인변전소는 평상시에 급전분소에서 원방 감시제어를 하고 있기 때문에 현장의 집중감시 제어반의 활용빈도가 매우 저조하며, 비상시에 효용성이 저조한 반면에 초기의 설치 투자비가 과다하게 소요된다.

그러므로 이러한 무인변전소의 집중감시 시스템의 문제점을 근본적으로 개선해야 할 필요성이 크게 대두되고 있는 실정이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 원격제어소와 관련된 설비고장과 장애 발생때에도 전력설비를 원방감시, 제어 및 계측을 할 수 있도록 현재 운용중인 복잡한 감시제어 시스템을 주컴퓨터와 부속설비를 생략한 단순한 형태의 시스템을 구성하여 개발하고, 현장설비를 가장 간단하고 확실하게 감시, 제어 및 계측을 하고 유지보수가 용이하며 제작비를 절감하기 위한 무인 변전소의 감시 제어반을 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 종래의 무인 변전소의 감시 시스템의 구성도,

도 2는 본 고안에 따른 무인 변전소의 감시 제어반의 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 무인 변전소의 감시 제어반의 배치도,

도 4는 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 감시회로도,

도 5는 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 제어회로도,

도 6은 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 계측회로도,

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

1: 전력계통반 2: 주컴퓨터

3: 급전분소 4: 원격소 단말장치

5: 단자함 6: 현장설비

9: 감시 제어용 패널 10: 계전기 상태표시용 경보부

13: 리셋 스위치 14: 제어 스위치

15: 154KV급 경보부 16: 154KV급 단선부

17: 23KV급 경보부 18: 23KV급 단선부

19: 계측용 디지털 계기 20: 게측용 디지털 전류계

22: 감시회로부 23: 제어회로부

24: 계측회로부 25: 변환기

본 고안은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 무인 변전소의 전력계통 운용상태를 감시할 수 있는 전력계통반과, 시스템의 정보와 자료를 관리하고 설비를 제어할 수 있는 시스템 소프트웨어가 내장된 주컴퓨터와, 원격제어소인 급전분소와, 원거리 정보전송과 전력설비 운전상태에 관한 신호를 분석하여 급전분소로 송신하는 원격소 단말장치와, 현장설비에 연결되어 현장설비의 운용상태인 감시, 제어 및 계측포인트를 가져와 모아둔 단자함으로 이루어진 무인 변전소의 감시 제어반에 있어서, 계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 154KV급 경보부와, 개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 154KV급 단선부와, 개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 23KV급 단선부와, 계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 23KV급 경보부와, 계전기 및 개폐기의 상태를 초기화시키는 리셋 스위칭부가 포함되어 이루어진 것이 특징이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 무인 변전소의 감시 제어반의 구성도로, 종래의 주 컴퓨터(2)와 전력계통반(1)을 생략하고, 신형의 감시 제어용 패널(9)을 구성한 것이다.

단자함(5)에서 각종의 감시, 제어 및 측정포인트를 가져와서 단독으로 전력설비를 운용할 수 있도록 각종의 스위치와 계기를 설치하여 일목요연하게 현장설비의 운전상태가 파악되도록 구성하였고, 현재 무인 변전소 운전을 담당하는 급전분소(3)에서 운전 수행을 못하는 정전사태가 발생하여도 이와는 무관하게 현장에서 감시 제어용 패널(9)로 전력설비를 운전할 수 있도록 한 것이다.

도 3은 무인 변전소의 감시 제어반의 배치도로, 단자함(5)과 연결되어 차단기 및 계전기 상태와 계측값을 감시하고 차단기 등을 직접 조작하기 위한 설비로서 외함은 예로, 두께 3.2mm의 철재로 모자이크(Mosaic) 방식으로 구성하는 것이 바람직하다. 전면의 상하부에는 계전기 상태표시용 154KV급 경보부(15)를 설치하고, 계전기 상태가 입력되어 램프가 점등되면 벨이 일정한 시간동안 울린 후에 오프되며, 점등된 램프는 리셋 스위치(13)를 누르면 소등된다.

또한, 전면에는 전력계통도를 표시하고 제어용 개폐기의 스위치(14)를 설치하여 운전 및 비운전 상태를 적색램프로 표시하고, 개폐기 상태와 제어스위치 운전상태가 일치하지 않으면 램프가 점멸 동작을 한다. 전력계통도에 표시되는 문자는 한글이고, 계통반 변경에 따른 모자이크 보드는 수정과 유지보수가 용이하도록

154KV급 경보부(15)와, 154KV급 단선부(16)와, 23KV급 단선부(17) 및 23KV급 경보부(18)로 제작하여 수정작업과 유지보수에 용이하도록 하였다.

다음으로, 장치의 특성을 살펴보면 제어전원은 직류인 DC 125V이고, 신형의 감시 제어용 패널(9) 내부의 조명은 AC 220V를 사용하고, 모든 설비의 효율적인 운용을 위하여 개폐기 및 계전기 상태감시와 개폐기 제어신호 및 계측신호를 하기 위하여 모든 수용 입출력 포인트를 구비한다.

현장설비 운전과 감시를 위한 전원은 개폐기 및 계전기 상태 감시용은 DC 24V이고, 램프 및 디지털 계기용은 DC 24V이며, 스위치 램프 제어회로용은 DC5V를 사용하였다.

계측용 디지털 계기(19)는 독립된 전원부로 전원을 공급하고, 그 구동은 DC 24V로 하며, 전류용은 0∼1mA, 전압용은 0∼2V로 입력하여 4자리 숫자로 (-)부호가 표시되어야 한다.

디지털 계기를 그룹별로 나누면, 154KV급 송전선로와 주변압기의 공급전력, 전압 및 탭 표시기 상태를 볼 수 있도록 75×25mm, 23KV급 전류표시기(20)는 48×24mm를 선택하였다. 그리고 설비상태 감시회로는 소형 계전기를 사용하고 기판화하여 탈착형으로 내부에 설치하며 독립된 전원(DC 24V)을 내장하여 원격소 단말장치 이상시에도 동작할 수 있는 구조이다.

스위치 램프도 회로를 논리회로로 구성하고 기판화하며, 스위치는 회전, 누름 및 회전형식으로 개폐기 온/오프 상태와 개폐기 제어스위치 위치에 따라 일치하면 상태에 따라 적색이 점등되고, 일치하지 않으면 점멸되며 접점용량은 24V, 1A 이상으로 하였다.

상기 구성요소들을 간략하고 정확하게 볼 수 있도록 각종의 심볼을 표시하고, 라인(21)은 전압별 색상에 맞도록 6mm 두께로 실크처리하여 오조작 요인제거 및 전력공급 신뢰성이 향상되는 것이다.

도 4는 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 감시회로도로, 상태 감시회로부(22)는 단자함에 연결된 현장 접점을 공유하여 개폐기 운전 및 동작상태를 감시하고 설비이상과 조작 등으로 인한 변화시에는 경보부에 표시되는 구성으로 되어 있으며, 현장설비의 복잡한 사고발생시 판단착오에 의한 인적실수 가능성의 상존을 없애고자 원격제어소에서 확인 감시할 수 있도록 상태 감시회로를 구성한 것이다.

도 5는 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 제어회로도로, 제어회로부(23)의 구성에 있어서, 신형의 감시 제어용 패널(9)에 의한 직접제어는 원격제어소와 병렬로 감시 제어용 패널(9)에 조작스위치를 설치하여 현장설비를 직접 조작하며, 현재 원격제어소 무인 변전소를 조작하는 구성은 동일하지만, 각종 장애로 인하여 원방감시 조작이 안될 경우에 감시 제어용 패널(9)에서 조작이 가능하도록 전력공급에 대한 신뢰도 확보에 중점을 둔 것이다.

도 6은 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 계측회로도로, 변전설비의 정보와 데이터에 관련된 유효 및 무효전력과 전압, 전류, 주변압기의 탭위치와 온도 등의 아날로그 계측회로부(24)의 구성은 계측값 신호를 단자함에 내장된 변환기(25)에 직렬로 연결하여 각종의 변성기 및 변류기 케이블을 최소화하였으며, 디지털 계기로 설비의 부하 또는 전력공급 상황을 표시함으로써 운전의 편의성을 극대화한 것이다.

상기한 실시예에 의한 본 고안의 구성은 한정됨이 없이 변경이 가능하다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안의 무인 변전소의 감시 제어반의 감시 제어용 패널이 원격소 단말장치와는 완전히 독자적인 기능을 발휘할 수 있도록 되어있어 원격소 단말장치의 장애로 인한 변전소의 운전이 불가능한 상황에서도 문제없이 변전소의 운전이 가능하고, 순회 점검시에도 변전설비의 운전상태를 종합적으로 신속하게 판단할 수 있기 때문에 미흡한 상황판단을 방지할 수 있으며, 변전소의 상태파악 및 변전설비의 조작이 용이하여 정정 복구시간을 단축할 수 있어 전력공급에 대한 신뢰도를 획기적으로 개선할 수 있다.

또한, 운전원에게 별도의 교육을 하지 않아도 운전, 감시 및 조작이 가능한 간편한 구조이므로 점검 및 유지보수가 용이하고 시공품질이 확보되며, 현장설비와 원격소 단말장치 사이의 제어케이블을 공유함으로써 변전소의 제어케이블을 대폭적으로 절감할 수 있고, 부속품의 국산화 및 주컴퓨터를 설치하지 않아도 되므로 설치비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 무인 변전소의 전력계통 운용상태를 감시할 수 있는 전력계통반(1)과, 시스템의 정보와 자료를 관리하고 설비를 제어할 수 있는 시스템 소프트웨어가 내장된 주컴퓨터(2)와, 원격제어소인 급전분소(3)와, 원거리 정보전송과 전력설비 운전상태에 관한 신호를 분석하여 급전분소(3)로 송신하는 원격소 단말장치(4)와, 현장설비(6)에 연결되어 현장설비(6)의 운용상태인 감시, 제어 및 계측포인트를 가져와 모아둔 단자함(5)으로 이루어진 무인 변전소의 감시 제어반에 있어서,

   계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 154KV급 경보부(15)와,

   개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 154KV급 단선부(16)와,

   개폐기 및 계전기의 상태감시와 개폐기의 제어신호 및 계측신호를 위한 입출력 포인트가 구비된 23KV급 단선부(17)와,

   계폐기 및 계전기의 상태를 표시하는 23KV급 경보부(18)와,

   계전기 및 개폐기의 상태를 초기화시키는 리셋 스위칭부(13)가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 무인 변전소의 감시 제어반.
2. 제 1항에 있어서, 감시 제어반은 외함(9)에 구성되고,

   154KV급 단선부(16)에 구성된 계측용 디지털 계기(19) 및 라인(21)과,

   23KV급 단선부(17)에 구성된 제어 스위치(14) 및 계측용 디지털 전류계(20)와,

   단자함(5)에 연결된 현장 접점을 공유하여 개폐기 운전 및 동작상태를 감시하고 설비이상과 조작으로 인한 변화시에 감시 제어용 패널(9)의 계전기 상태표시용 경보부(10)에 표시되어 급전분소(3)에서 확인 및 감시할 수 없는 부분을 확인 및 감시할 수 있는 감시회로부(22)와,

   급전분소(3)와 병렬로 감시 제어용 패널(9)에 설치되어 현장설비(6)를 직접 조작하고, 각종의 장애로 인한 원방감시 조작을 할 수 있는 제어회로부(23)와,

   변전설비의 데이터와 관련되고 변환기(25)와 병렬로 연결되어 출력을 공유하고 계측용 디지털 계기(19)로 설비의 부하 또는 전력공급 상황을 표시하는 아날로그 계측회로부(24)가 더 포함된 것을 특징으로 하는 무인 변전소의 감시 제어반.