KR200432106Y1

KR200432106Y1 - 상용전압과 안전전압 모두에서 동작하는 가로등주 제어장치

Info

Publication number: KR200432106Y1
Application number: KR2020060024363U
Authority: KR
Inventors: 곽재영
Original assignee: (주)세오전자
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2006-11-29

Abstract

본 고안은 가로등의 점등상태를 관리하고, 제어가 가능한 가로등 시스템 및 제어장치중에서, 가로등주에 부착된 램프와 안정기의 동작을 제어하고 상용전압과 안전전압에서 사용가능한 가로등주 제어장치에 관한 것이다.

본 고안의 가로등주 제어 장치는 장치내의 통신 모듈을 이용하여 분전함 제어장치의 통신모듈과 데이터 송수신을 수행하여, 개별 가로등의 동작상태나 선로 상태를 보고하거나, 중앙제어장치(서버 컴퓨터)의 제어명령을 분전함 제어장치를 통하여 전달 받는다.

기존의 가로등주 제어장치는 야간 시간, 즉 가로등주의 가로등이 점등되는 시간에만 분전함에서 전력선로에 상용전압을 인가하여 가로등을 점등시키고, 주간 또는 에너지 절약 차원에서 가로등을 소등시에는 이러한 전력선로의 전원을 완전히 차단 시키는데 비하여,

고안한 가로등주 제어장치는 야간 시간, 즉 가로등주의 가로등이 점등되는 시간에는 분전함에서 전력선로에 상용전압을 인가하여 가로등을 점등시키고, 주간 소등시 또는 에너지 절약 차원에서 가로등을 소등시에는, 사람에게 감전의 위험이 없는 30V 이하의 안전전압을 공급하여, 실시간으로 선로상의 누설전류, 단선, 합선등의 전력선로의 상태를 감시할 수 있도록 한 장치이다.

본 고안의 장치는 이렇게 항상 전력선로를 통하여 전압이 인가되는 상태이므로 가로등주 제어장치가 상용전압과 안전전압에서 모두 24시간 동작 가능할 수 있는 전원장치를 포함하고 있으며, 이를 통하여 가로등 시스템 전체의 안전성과 강인성을 갖출 수 있어서, 장마철의 누전상태 또는 도로공사로 인한 선로의 파손상태등을 실시간으로 감시할 수 있으므로 감전피해등을 사전에 예방할 수 있다.

가로등 제어장치, 가로등주 제어장치, 안전전압, 전원장치, 통신모듈, 누설전류

Description

상용전압과 안전전압 모두에서 동작하는 가로등주 제어장치{Control Device of Street Lighting Running in Commercial voltage and Safe Voltage}

[도 1]은 가로등주 제어장치의 블럭도를 나타내고 있다.

(410)은 분전함 제어장치와 통신을 담당하는 통신 모듈부이다.

(415)는 통신용 마이컴부 이다.

(420)은 등주제어명령 처리용 마이컴부 이다.

(430)은 통신용 마이컴부(415)와 등주제어명령 처리용 마이컴부(420)가 이상 동작하거나 동작이 정지될때, 자동으로 이를 감지하여 마이컴부에 리셋 명령을 하달하여 장치를 초기화하는 자기복구용 마이컴부 이다.

(440)은 여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 고유번호(ID) 설정부이다.

(450)은 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 상용전압 안전전압 공용 전원부 이다.

(460)은 각각의 개별 가로등주의 사용 전류값을 감지하는 CT부 이다.

(470)은 각각의 개별 가로등주의 사용 누설전류값을 감지하는 ZCT부 이다.

(480)은 등주 제어장치에서 사용하는 상용전압 안전전압 공용 전원부(450)와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부이다.

(490)은 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)이 입력되고, CT와 ZCT를 연결하는 입력부 이다.

(491)은 입력되는 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)이 가로등용 안정기로 바로 연결되어 동작할수 있도록 하거나, 등주제어장치의 제어명령에 의해 동작할수 있도록 선택하는 모드변환부 이다.

(492)는 모드변환부(491)의 선택에 따라서 가로등용 안정기에 연결 시키거나 등주제어기로 연결 시키는 역할을 담당하는 출력제어부 이다.

(493)은 가로등용 램프의 현재 상태를 감시하여 램프의 점등 소등 또는 램프 이상유무를 감지하여 등주 제어명령 처리용 마이컴부(420)에 전달하는 램프감지부 이다.

기존의 가로등주 제어장치는 가로등주 제어장치에 상용전압과 안전전압을 동시에 사용할 수 없는 장치가 대부분이었다.

또한, 안전전압을 이용할 수 있도록 한 일부 고안에서는, 상용전원용 전원장치와 안전전압용 전원장치를 각각 별도로 사용하여, 필요시에 이러한 2개의 전원회로를 스위칭 절환하여 사용하는 방식을 사용함으로써, 전체 제어장치의 가격의 상승과 전원부의 크기가 2배로 되는 단점이 있었다.

그러나, 본 고안은 각각의 가로등주에 하나의 전원장치만 사용하고, 전자회로를 사용하여 상용전원과 안전전압을 구현하였다는 점에, 기존의 고안과 차이가 있으며, 전체적인 장치의 구성에 있어서도 차이가 있다.

1. 고안한 장치는, 가로등을 점등하지 않는 낮시간 동안에는, 선로 점검을 위하여 30V 이하의 안전전압을 장치에 공급 받을 수 있으며, 이렇게 함으로써 분전함 제어장치와, 본 고안의 가로등주 제어장치 사이에서 가로등이 점등되지 않는 낮 시간 동안에도 상호간 통신이 가능하며, 선로의 단선과 누전상태를 지속적으로 감시할 수 있다.

2. 고안한 장치는 상용전원과 안전전압 모두에서 동작할 수 있는 제어장치이다.

3. 고안한 장치는 중앙제어장치나, 분전함 제어장치의 명령이 없을 경우에는 제어장치 내부의 제어명령 처리용 마이컴부에서 스스로 현재 시스템의 상태를 정확하게 판단하고, 자체적으로 현재의 날짜에서의 일출 일몰에 대한 연산을 수행하여, 가로등의 점소등시간을 자동으로 제어할 수 있는 장치이다.

[도 1]은 가로등주 제어장치의 블럭도이다.

(415)는 통신용 마이컴부 이다.

(420)은 등주제어명령 처리용 마이컴부 이다.

(450)은 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 상용전압과 안전전압 공용 전원부 이다.

(480)은 등주 제어장치에서 사용하는 상용전압과 안전전압 공용 전원부(450)와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부이다.

(491)은 입력되는 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)이 가로등용 안정기로 바로 연결되어 동작하거나 등주제어장치의 제어명령에 의해 동작하는가를 선택하는 모드변환부 이다.

본 고안의 가로등주 제어장치의 동작은 다음과 같다.

본 고안의 가로등주 제어장치에서는 CT부(460)를 이용하여 개별 가로등주의 사용전류값을 감지하며, ZCT부(470)를 이용하여 개별 가로등주의 누설전류값을 감지하며, 등주 제어명령 처리용 마이컴부(420)과, 통신감지 마이컴(415)을 이용하여 가로등주의 동작상태와 통신 모듈의 동작상태를 24시간 항상 감시하며, 이들 모뎀의 동작상태는 가로등주 제어장치의 자기복구용 마이컴부(430)를 이용하여 다시 감시하는 2중의 감시체계를 갖추고 있다.

이렇게 각각의 감지부를 이용하여 누설전류, 단선, 안정기 고장, 램프 고장과 같은 상황 발생시에 가로등주 제어장치는, 통신 모듈부(410)를 통하고 통신용 마이컴부(415)와 등주제어명령 처리용 마이컴부(420)를 통하여, 분전함 제어장치 컨트롤부의 통신 모듈부와 제어명령 마이컴부를 통하여, 가로등주 제어장치의 데이터를 전송한다.

[도 2]는 가로등주 제어장치의 또 다른 블럭도이다.

(70)은 등주 제어장치의 외부 전원과 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부이며, 보통의 경우에는 코일를 직렬로 연결하거나 코일과 콘덴서의 직병렬로 구성한다.

(71), (72)는 과전류 보호용 휴즈이다.

(73)은 교류전원을 직류전원으로 변환하고, 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어장치가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 전원장치부이다.

(74)는 통신 모듈을 접속하는 접속 커넥터부이다.

(75)는 가로등주 제어장치의 내부 정보를 외부의 분전함제어장치로 전송하거나, 외부의 제어 명령을 가로등주 제어장치로 전달하는 통신모듈부이다.

(76)은 장치의 제어용 또는 연산용 마이컴의 직렬 통신 단자부이다.

(77)은 장치의 제어와 연산을 담당하는 마이컴부이다.

(78), (79)는 외부의 아날로그 신호를 마이컴부(77)에서 인식 가능하도록 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 신호 변환부이다.

(80)은 전류나 누설전류, 전압값을 증폭하는 증폭기부이다.

(81)은 외부에서 연결된 램프나 안정기의 전압과 전류값을 마이컴부(77)로 읽어 들이기 위하여 신호를 전달하는 신호용 트랜스부이다.

(82)는 외부에서 연결된 램프나 안정기의 전압과 전류값을 신호용 트랜스부와 연결하는 연결단자부이다.

(83)은 각각의 가로등주 제어장치의 고유번호를 결정하는 아이디(ID) 설정부이다.

(84)는 1등용과 2등용의 램프를 선택하고, 각사마다 램프의 특성에 약간의 차이가 있어서 이를 선택하고 조정하는 램프 설정부이다.

(85)는 장치의 동작 상태와 안정기나 램프의 동작상태를 표시하는 엘이디(LED) 표시부이다.

(86)은 가로등주 제어장치의 성능을 업그레이드 시키거나 내부의 데이터를 외부에서 점검할때 사용하는 시리얼 통신 단자이다.

(87)은 램프의 점등명령에 따라서 동작하는 릴레이부 이다.

(88)은 전류값을 감지하는 전류센서부 이다.

(89)는 누설전류값을 감지하는 누설전류감지 센서부 이다.

[도 3]은 가로등주 제어장치의 전원회로부이다.

(1)은 전원선의 노이즈를 차단하고, 통시 또는 선로에 통신 데이터가 이동시에 잡음 강도를 줄이고 통신 감도를 상승 시키기 위한, 간섭 노이즈 차단용 필터부이다.

(2)는 교류 입력측과 직류 출력측을 절연하기 위한 절연변압기부이다.

(3)은 교류를 직류로 변환하는 정류회로부이며, 보통의 경우에 브리지 다이오드를 이용한 전파정류회로나 반파정류회로등을 사용한다.

(4)는 정류된 직류성분에 리플성분을 감소 시키기 위한 평활용 콘덴서부1 이다. 사용예로써, 30V의 안전전압과 220V의 상용전압에서 동작할 수 있는 전원장치를 설계하는 경우에는 22[마이크로패럿] 용량의 평활용 콘덴서를 사용한다.

(5)는 정류된 직류 성분을 원하는 크기의 직류 성분으로 변환하기 위하여 온 오프 스위칭을 통하여 직류전압의 크기를 조절하기 위한 스위칭 소자부이다.

(6)은 스위칭 소자의 온.오프를 제어하기 위하여, 온(ON)시간과 오프(OFF)시간에 대한 제어신호를 만들어주는 펄스폭 제어부 이다.

(7)은 스위칭소자의 후단에서 발생된 직류전압의 리플성분을 감소 시키기 위한 평활용 콘덴서부2 이다. 사용예로써, 30V의 안전전압과 220V의 상용전압에서 동작할 수 있는 전원장치를 설계하는 경우에는 100[마이크로패럿] 용량의 평활용 콘덴서를 사용한다.

(8)은 일반적인 컨버터에서 사용되는 프리휠링 다이오드이다.

(9)는 일반적인 컨버터에서 사용되는 코일부이다.

(10)은 최종단의 직류전압의 리플을 감소시키기 위한 평활용 콘덴서부3 이다. 사용예로써, 30V의 안전전압과 220V의 상용전압에서 동작할 수 있는 전원장치를 설계하는 경우에는 80[마이크로패럿] 용량의 평활용 콘덴서를 사용한다.

기존의 장치나 고안에서는 주간에 선로고장이 발생하여도 야간에 램프를 점등시키기 전까지는 선로의 고장에 대한 정보를 알수가 없었던 단점이 있었다. 그러나, 고안의 장치에서는, 위와 같이 가로등이 소등되는 주간 시간에도 안전전압을 선로에 인가함으로써, 선로를 상시 감시할 수 있으며, 선로에 누설전류나 단선고장이 발생시, 즉시 이러한 사실을 감지하고 조치를 취할 수 있다.

본 고안의 가로등주 제어장치는 내부의 통신 모듈을 이용하여 분전함 제어장 치의 통신모듈과 데이터 송수신을 담당한다. 또한, 가로등이 점등되는 시간에는 상용전원을 공급받아 가로등을 점등 시키고, 가로등이 점등되지 않는 시간에는 30V 이하의 안전전압을 공급받아 계속적으로 제어장치가 동작할 수 있어서 선로의 현재상태 24시간 점검할 수 있다.

또한, 가로등주 제어장치는 통신 모듈을 이용하여 분전함 제어장치의 통신모듈과 데이터 송수신을 수행하여, 개별 가로등의 동작상태나 선로 상태를 보고하거나, 중앙제어장치(서버 컴퓨터)의 제어명령을 분전함 제어장치를 통하여 전달 받을 수도 있다.

주간에 전체 가로등의 소등시 또는 에너지 절약 차원에서 가로등을 격등으로 소등시에는, 사람에게 감전의 위험이 없는 30V 이하의 안전전압을 공급받아서, 실시간으로 선로상의 누설전류, 단선, 합선등의 전력선로의 상태를 감시할 수 있도록 한 장치이다.

이렇게 함으로써, 본 고안은 항상 장치에 전압이 인가되는 상태이므로 가로등주 제어장치가 24시간 동작 가능하여, 장마철의 누전상태 또는 도로공사로 인한 선로의 파손상태등을 실시간으로 감시할 수 있으므로 감전피해를 사전에 예방할 수 있다. 이렇게 함으로써, 가로등이 동작되지 않는 시간에도 안전전압이 제어장치에 공급되어 24시간 항상 선로 합선, 누전, 단선등의 여러가지 고장상황을 감시하고 파악하여, 분전함 제어장치로 통보할 수 있다.

또한, 가로등주 제어장치에서는 현재 시스템의 상태를 정확하게 판단하여, 중앙제어장치나 분전함 제어장치의 명령이 없을 경우에도 가로등주 제어장치 자체적으로 가로등의 점등과 소등 상태를 제어할 수 있는 장치이다.

Claims

상용전압과 안전전압에서 동작하는 가로등주 제어장치는, 분전함 제어장치와 통신을 담당하는 통신 모듈부, 통신 모듈부의 동작 제어을 담당하는 통신용 마이컴부, 등주제어명령 처리용 마이컴부, 통신용 마이컴부와 등주제어명령 처리용 마이컴부가 이상 동작하거나 동작이 정지될때, 자동으로 이를 감지하여 마이컴부에 리셋 명령을 하달하여 장치를 초기화하는 자기복구 마이컴부, 여러개의 가로등주에 고유번호(ID)를 부여할 수 있는 고유번호(ID) 설정부, 일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 등주제어기가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 상용전압 안전전압용 전원장치부, 각각의 개별 가로등주의 사용 전류값을 감지하는 CT부, 각각의 개별 가로등주의 사용 누설전류값을 감지하는 ZCT부, 등주 제어장치에서 사용하는 상용전압과 안전전압용 전원장치부와 가로등용 안정기등에서 발생하는 전원 노이즈를 제거하는 필터부, 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)의 전원부와, CT와 ZCT를 연결하는 입력부, 입력되는 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하)이 가로등용 안정기로 바로 연결되어 동작하는 모드와 가로등주 제어장치의 제어명령에 의해 동작하는 모드를 선택하는 모드변환부, 모드변환부의 선택에 따라서 가로등용 안정기에 연결 시키거나 등주제어기로 연결 시키는 역할을 담당하는 출력제어부, 가로등용 램프의 현재 상태를 감시하여 램프의 점등 소등 또는 램프 이상유무를 감지하여 등주 제어명령 처리용 마이컴부에 전달하는 램프감지부로 구성되는 가로등주 제어장치.
제 1항에 있어서 가로등주 제어장치의 전원장치부는,

일반 상용전압(보통 220V 이상)과 안전전압(30V 이하) 모두에서 가로등주 제어기가 동작 가능하도록 전원을 공급해주는 상용전압과 안전전압용 전원장치부이며,

외부의 노이즈를 차단하는 노이즈 필터부, 외부 전원부와 내부 장치의 전기적 절연을 구현하는 절연변압기부, 교류전압을 정류하여 직류전압으로 변환시키기 위한 정류회로부, 정류된 직류전압의 리플성분을 줄이기 위한 1차 평활용 콘덴서부, 직류전압의 펄스폭을 조절하기 위한 스위칭 소자부, 펄스폭 제어된 직류전원의 리플 성분을 줄이기 위한 2차 평활용 콘덴서부, 스위칭 소자의 동작을 위한 펄스폭 변조 신호 공급부, 스위칭 소자의 오프시에 코일부의 전류를 유지 시켜주는 프리휠 다이오드부, 코일부, 최종단의 직류전압 평활을 위한 3차 평활용 콘덴서부로 구성되는 전원장치부를 포함하는 가로등주 제어장치.