KR20020011003A - 소출력 무선통신방식의 디지털 보호 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 보호 계전기에서 사용하기 위한 소출력 무선 통신 시스템을 구축하여 디지털 보호 계전기의 과/부족전류 및 전압, 결상, 역상, 불평형, 기동 지연시간 및 과부하 동작시간을 무선 단말기(Hand set)를 통해 입력하게 하고, 보호계전기의 이상 동작 발생시 초과 전류 및 전압이 허용되는 동작시간 이후에 일단 보호하고자 하는 전원을 차단시키고 RF 모듈을 통해 즉시 이상동작 원인을 무선 단말기로 송신할 수 있는 시스템을 제공한다.

Description

소출력 무선통신방식의 디지털 보호 계전기{A digital circuit breaker with low power radio communication capability}

본 발명은 디지털 보호 계전기에 관한 것이며, 특히 무선 데이터 통신기능을 갖는 디지털 보호 계전기에 관한 것이다.

종래의 디지털 계전기는 도 1에서 보는 바와 같이 인력에 의해 보호할 수 있는 전류 및 전압 또는 기타 과부하 동작시간들을 설정할 수 있는 수동 노브(knob) 또는 버튼 형식의 키 입력 패드(13)와, 전류검출기를 통해 모터 등의 부하로 공급되는 선로의 전류를 검출하기 위한 아날로그 신호 입력부(15)와, 검출된 전류신호를 증폭하는 증폭부(16)와, 증폭된 전류신호를 검파하는 파형 검파기(12)와, 검파된 전류신호를 샘플링하여 디지털 값으로 변환하고 미리 저장된 기준 전류값과 비교하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)부(10)와, 입력된 전류값이 기준 전류값 보다 클 때 부하 공급 전원을 차단하도록 릴레이 제어신호를 출력하는 제어신호 출력부(17)로 구성되어 있다.

또한 이상 동작시 보호 계전기의 특성상 보호하고자 하는 전원의 차단이 이루어지고 표시장치에서 원인 분석을 할 수 있도록 표시부(19)를 통해 디스플레이를 하고 있다.

위와 같은 종래의 디지털 보호 계전기는 보호 계전기의 전면판에서 보호하고자 하는 전류 및 전압과 과부하상태의 동작시간 등을 수동으로 설정하도록 구성되어 있다. 다시 말해 시스템의 동작하고자 하는 설정치(전압 및 전류)와 동작시간(기동지연시간과 과부하 동작시간)과 같은 설정값을 키 입력 패드(13)를 통해 일일이 입력시켜야 하는 불편함이 있다.

또한 상기한 디지틀 보호 계전기의 단점은 환경 온도 변화에 민감하게 동작할 뿐 아니라 현재의 상태를 확인하기 위해 키 입력 패드(13)를 통해 항시 수동으로 노브나 버튼 키를 동작 시켜야만 확인이 가능하다.

따라서, 본 발명의 목적은 원격지에서 무선으로 각 보호 계전기의 동작 설정치를 입력하게 하고, 시스템의 이상 발생시 원격의 감시자에게 무선으로 이상 발생 원인을 통보해 줄 수 있는 소출력 무선통신방식의 디지털 보호 계전기를 제공하는 데 있다.

이에 따라 본 발명은, 디지털 보호 계전기에서 사용하기 위한 소출력 무선통신 시스템을 구축하여 디지털 보호 계전기의 과/부족전류 및 전압, 결상, 역상, 불평형, 기동 지연시간 및 과부하 동작시간을 무선 단말기(Hand set)를 통해 입력하게 하고, 보호계전기의 이상 동작 발생시 초과 전류 및 전압이 허용되는 동작시간 이후에 일단 보호하고자 하는 전원을 차단시키고 무선 단말기(Hand set)를 통해 즉시 이상동작 원인을 송신할 수 있는 시스템을 제공한다.

시스템의 원격 감시 센터는 보호계전기로부터 송신된 이상동작 데이터를 수신하여 신속한 원인분석을 할 수 있게 된다.

또한 정상 운전중 시스템 점검시 무선 단말기를 이용하여 이동 중에도 디지털 보호계전기의 고유 ID번호와 함께 송신 요청 명령을 전송함으로써 점검하고자 하는 보호 계전기의 현재의 부하 상태 및 이상 유무가 즉시 확인 가능하게 된다.

보호계전기에서 송신된 데이터는 무선 단말기의 메모리에 저장되고, 데이터 베이스가 구축된 퍼스널 컴퓨터(PC)상에서 무선 단말기와 RS-232 통신 방식을 사용하여 저장된 데이타를 획득(acquisition)할 수 있다.

상기와 같이, 디지털 보호 계전기에서 소출력 무선 통신 시스템을 구축함으로써 수배전반의 전력 사용 및 부하의 운용상태를 효율적으로 관리를 하기 위한 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 디지털 보호 계전기의 구성을 나타내는 블록 다이어그램.

도 2는 본 발명에 따른 무선 통신방식의 디지틀 보호 계전기 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명의 디지털 보호 계전기를 나타내는 블록 다이어그램.

도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 소출력 무선 통신방식의 디지털 보호 계전기 시스템 구성이 도시되어 있다.

모터 등 전력기기(40)에 교류 전원(AC)을 공급하는 선로에 전류 트랜스(CT)가 설치되고, 이 전류 트랜스의 검출 신호가 본 발명의 디지털 보호 계전기(20)에 입력된다. 이 보호 계전기(20)의 출력단은 상기 전원 선로를 온/오프 시키는 릴레이(30)에 연결된다.

디지털 보호 계전기(20)는 바람직하게 내부에 무선 송수신부를 포함하고, 시스템은 상기 보호 계전기(20)의 무선 송수신부와 통신하는 휴대형 무선 단말기(50)를 구비한다. 또한 상기 무선 단말기(50)는 퍼스널 컴퓨터(PC)와 통신하기 위한 인터페이스를 구비한다.

상기한 본 발명에 따른 디지털 보호 계전기(20)의 일 실시예가 도 3에 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 디지털 보호 계전기(20)는 전류 트랜스(CT)를 통해 부하로 공급되는 선로의 전류를 검출하기 위한 아날로그 신호 입력부(15)와, 검출된 전류신호를 증폭하는 증폭부(16)와, 증폭된 전류신호를 검파하는 파형 검파기(12)와, 파형 검파기에서 입력된 신호를 디지털 값으로 변환하여 이 전류값을 미리 저장된 기준 전류값과 비교하고 계전기 동작 상태에 관련된 데이터를 생성하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)부(11)와, 상기 계전기 동작상태 데이터를 프레임 전송하고 원격지에서 계전기의 동작을 설정하는 명령신호를 수신하기 위한 RF 모듈부(24)와, 상기 MCU부(11)에 입력된 전류값이 기준 전류값 보다 클 때 부하 공급 전원을 차단하도록 릴레이 구동신호를 출력하는 출력부(17)와, 보호 계전기 고유의 ID를 저장하고 실시간에 검출된 계전기 전류값 및 상기 RF 모듈부(24)를 통해 수신한 계전기 동작 설정값들을 저장하는 메모리부(22)와, 현재 모터에 공급되는전원의 전류/전압치를 표시하는 디스플레이부(29)로 구성된다.

상기와 같은 디지털 보호 계전기 시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 디지털 보호 계전기(20)는 각 부하의 사양이나 위치 선정에 적합한 무선 통신 방식의 계전기 ID를 부여 받는다. 따라서, 상기 RF 모듈부(24)를 통해 무선 단말기(50)로부터 수신된 데이터 세트를 각각의 ID값과 비교해서 자신의 ID와 일치하는 데이터 세트만을 상기 메모리부(22)에 저장 및 분산 저장한다. 이때 수신되는 데이터는 계전기의 동작시 비교 판단이 되는 기능의 설정치가 된다.

수신된 데이터는 과/부족 부하의 보호설정값 및 동작시간, 결상, 역상, 불평형, 지락, 전압상태의 기능에 관계된 데이터를 포함한다.

디지털 보호 계전기(20)는 아날로그 신호 입력부(15)를 통해 CT 및 PT에서 입력되는 전류 및 전압을 MCU(11)에서 처리하기 위한 정형화된 신호를 만들기 위해 신호 증폭부(16) 및 파형 검파기(12)를 거쳐 필터링 및 원하는 신호를 추출한다.

MCU부(11)는 실시간 입력되는 검출신호를 A/D 변환기를 통해 디지털값으로 변환하여 저장하고 비교 연산을 하게 된다.

검출신호의 전류값이 저장된 기준 전류값보다 클 때, 즉 부하(40)의 이상 동작시 MCU부(11)는 릴레이 제어신호를 발생하고, 이를 릴레이 구동신호 출력부(17)로 공급한다. 이에 의해 전원 선로를 개폐하는 릴레이가 동작하여 전류공급을 차단한다.

계전기가 트립(trip) 했을 경우, 이에 대한 동작 상태를 RF 모듈부(24)를 통해 즉시 데이터화하여 전송하게 된다. 송신시는 계전기의 고유 ID와 고장증상 및그때의 부하의 전류 및 전압상태를 나타내는 데이터를 하나의 프레임(frame)으로 처리하여 전송한다. 반면에, 정상 동작일 경우에는 현재의 전압 및 전류 상태를 디스플레이 패널 표시부(29)상에 계속 순차적으로 나타내 운용자가 눈으로 확인 가능하게 된다.

상기 데이터 프레임을 무선 단말기(50)을 통해 수신하게 되면, 수신된 단말기 내에서는 원격지 보호 계전기 고유의 ID와 함께 이상유무와 현재의 부하상태를 저장하게 된다.

무선 단말기(50)에 저장된 계전기 동작 관련 데이터는 데이터 베이스가 구축된 PC(60)와 예를 들어 RS-232 방식을 사용한 통신에 의해 PC상에서 원격지 부하의 상태 및 이상유무를 판단할 수 있으며 PC상에서 주기적인 부하의 전력상태를 판단할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명은 디지털 보호 계전기에서 직접 설정치에 대한 입력을 하지 않고서도 외부의 무선 단말기를 통해 동작 설정치를 입력할 수 있고, 원격지에서 무선 단말기를 통해 보호 계전기의 이상 유무를 즉각적으로 판단할 수 있으며, PC상에서 각 위치에 설치되어 있는 디지털 보호 계전기의 동작 정보를 데이터 베이스화 해서 일정기간의 전류 및 전압 상태등 부하 보호상태를 통합적으로 판단함으로써 고장 트립시 즉각적인 대처를 할 수 있으며 사람이 일일이 점검을 해야 하는 불편함을 해소할 수 있기 때문에 많은 시간과 비용을 절약할 수 있게 된다.

본 발명의 응용은 원동기 보호 설비를 포함한 단상 전압/전류, 3상 전압/전류의 선로 보호용 설비를 갖는 장소에 적용이 될 수 있다.

Claims (3)

1. 전류트랜스를 통해 부하로 공급되는 선로의 전류를 검출하기 위한 아날로그 신호 입력부와, 입력된 전류 신호를 검파하는 파형 검파기와, 파형 검파기에서 입력된 신호를 디지털 값으로 변환하여 이 전류값을 미리 저장된 기준 전류값과 비교하고 계전기 동작 상태 데이터를 생성하는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU)과, 상기 계전기 동작상태 데이터를 프레임 전송하고 원격지에서 계전기의 동작을 설정하는 명령신호를 수신하기 위한 RF 모듈부와, 상기 MCU부에 입력된 전류값이 기준 전류값 보다 클 때 부하 공급 전원을 차단하도록 릴레이 구동신호를 출력하는 출력부와, 보호 계전기 고유의 ID를 저장하고 실시간에 검출된 계전기 전류값 및 상기 RF 모듈부를 통해 수신한 계전기 동작 설정값들을 저장하는 메모리부를 포함하는 소출력 무선통신방식의 디지털 보호 계전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 RF 모듈부를 통해 수신한 데이터는 과/부족 부하의 보호설정값 및 동작시간, 결상, 역상, 불평형, 지락, 전압상태의 기능에 관계된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 RF 모듈부와 소정의 통신 방식으로 통신하는 무선 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기.