KR200452181Y1 - 사인파 인버터와 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용하여 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치 - Google Patents

Abstract

절연내력을 시험하는데 필수적인 전압 조정에 대하여 가변속이 자유롭고, 속도 조정의 정밀도를 높이기 위한 전압 조정 원격감시제어장치가 개시된다. 본 고안에 따르면, 점검자로부터 조정하고자 하는 전압과 유지 시간을 입력받는 입력 유닛, 상기 입력 유닛의 전압 및 유지 시간을 제공받은 후, 점검자가 임의로 설정한 전압상승속도에 따라 일정한 속도로 전압을 상승시켜 상기 전압에 해당하는 목표 값으로 도달시키고, 상기 도달된 목표 값에서 상기 유지 시간 동안 유지하라는 제어 신호를 발생시키는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 및 상기 제어 신호에 따라 해당 사인파 전압으로 가변하여 고압 발생 대상물로 입력하고, 그 결과에 따라 해당 가변 고압 전압이 발생하도록 하는 전압 조정용 사인파 인버터를 포함하는 전압 조정 원격감시제어장치가 제공된다.

이에 의하면, 프로그래머블 로직 컨트롤러가 원격에 의해 자동으로 수행되어 전압 조정용 사인파 인버터를 제어함으로써, 가변속이 용이하고, 전압 조정이 정밀하게 이루어지는 효과가 달성된다.

슬라이닥스, 전압 조정 원격감시제어장치, PLC, 인버터

Description

사인파 인버터와 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용하여 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치{VOLATAGE ADJUSTMENT OF REMOTE SUPERVISORY APPARATUS FOR CONTROLLING HIGH VOLATAGE USING SINE WAVE INVERTER AND PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS}

본 고안은 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 절연내력을 시험하는데 필수적인 전압 조정에 대하여 가변속이 자유롭고, 속도 조정의 정밀도를 높이기 위한 전압 조정 원격감시제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 전압 조정장치로는 저렴한 가격과 정현파 출력이라는 장점을 가진 슬라이닥스(slidac)을 사용한다. 슬라이닥스는 원형의 코어에 감은 코일을 브러시가 주행하며 전압을 가변하는 구조로 되어있고, 작은 탭이 여러 개 있는 변압기와 같은 원리로 동작되어 보통 1V 정도씩 조정되어 전원 전압까지 또는 그보다 조금 높은 전압까지(약 110％) 전압이 조정된다. 이러한 슬라이닥스는 절연내력 시험시에 고전압의 전압 조정용으로 통상 사용되고 있는데, 수동으로 핸들을 돌려 조작되기 때문에 표준화된 전압 상승을 지키기가 어려워 시험자마다 절연특성이 다 른 결과를 나타내는 문제점이 흔히 발생하여 왔다. 이러한 문제점의 예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 절연내력의 내압 시험시 슬라이닥스 전압 조정기를 이용하여 전압 조정을 한 결과를 나타낸 표이고, 도 2는 그래프이다.

도 1 및 도 2에 도시된 표 및 그래프는 시간이 1에서 20초 동안 변화되는 동안에 규정된 '기준'의 전압 변화와 'A', 'B', 및 'C'라는 기술자가 종래의 슬라이닥스를 이용하여 고전압 조정을 할 경우에 발생하는 전압 변화를 서로 비교한 결과이다.

먼저, 정상적인 경우는 1에서 20초 동안 시간의 변화에 대응하여 10V에서 200V 까지 각각 전압이 변화되나, 'A', 'B', 및 'C'라는 기술자가 실시할 경우에는 '기준'의 전압 상승 변화에 비하여 많이 벗어남을 볼 수 있을 것이다. 다시 말해, 각 해당 기술자가 시간이 1초마다 변화되는 동안 슬라이닥스의 눈금을 인식하고 전압 조정용 핸들을 정상적으로 회전하였음에 불구하고, 숙련된 기술자라도 개인의 격차가 크므로 '기준'의 전압 상승 변화에 비하여 매우 다른 전압 상승을 유도하고 있음을 알 수 있다.

따라서, 종래의 절연내력의 내압 시험은 숙련된 기술자가 슬라이닥스를 정상적으로 다루더라도 그 결과는 '기준'에 비하여 다른 전압 조정이 이루어짐으로 인하여 가변속 및 속도 조정의 정밀도를 크게 향상시킬 수 있는 고전압 전압 조정장치가 필요한 실정이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 슬라이닥스가 아닌 전압 조정용 사인파 인버터 및 이를 제어하는 프로그래머블 로직 컨트롤러를 이용하여 자동으로 절연내력의 내압 시험을 수행하는 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하고, 후술하는 본 고안의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 고안의 특징적 구성은 다음과 같다.

본 고안의 일 태양에 따르면, 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치로서, 점검자로부터 조정하고자 하는 전압과 유지 시간을 입력받는 입력 유닛, 상기 입력 유닛의 전압 및 유지 시간을 제공받은 후, 점검자가 임의로 설정한 전압상승속도에 따라 일정한 속도로 전압을 상승시켜 상기 전압에 해당하는 목표 값으로 도달시키고, 상기 도달된 목표 값에서 상기 유지 시간 동안 유지하라는 제어 신호를 발생시키는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 및 상기 제어 신호에 따라 해당 사인파 전압으로 가변하여 고전압 발생 대상물로 입력하고, 그 결과에 따라 해당 가변 고압 전압이 발생하도록 하는 전압 조정용 사인파 인버터를 포함하는 전압 조정 원격감시제어장치가 제공된다.

상기 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는, 상기 유지 시간 동안 유지되지 않을 경우에 불량으로 인식하여 알람 메시지를 상기 입력 유닛으로 알리고, 상기 유 지 시간 동안 유지될 경우에 정상으로 인식하여 대기 상태로 복귀하는 알고리즘을 실행시킬 수 있다.

또한, 상기 입력 유닛은, 터치 스크린 형태의 터치 보드, 마우스 및 키보드 중 어느 하나의 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 고전압 발생 대상물은, 고전압 발생 변압기인 것이 바람직하다.

본 고안에 따르면, 절연내력의 내압 시험시 고전압 발생 대상물에 따라 원하는 목표치 전압과 유지 시간이 입력되고, 상기 입력에 따라 프로그래머블 로직 컨트롤러가 원격에 의해 자동으로 수행되어 전압 조정용 사인파 인버터를 제어함으로써, 가변속이 용이하고, 전압 조정이 정밀하게 이루어지는 효과가 달성된다.

또한, 본 고안은 상기 가변속 및 전압 조정이 정밀하게 이루어짐으로 고전압 발생 대상물의 특성에 맞게 보다 용이하게 적용할 수 있고, 상기 고전압 발생 대상물로부터 원하는 가변 고압 전압을 손쉽게 획득하는 효과를 얻을 수 있다.

후술하는 본 고안에 대한 상세한 설명은, 본 고안이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 고안을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 고안의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시 된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 고안의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 고안의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치를 나타낸 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 전압 조정 원격감시제어장치(100)는 고전압 조정을 원격으로 제어하고 감시할 수 있는 장치로서, 입력 유닛(110), 프로그래머블 로직 컨트롤러(12O, Program Logic Controller, 'PLC'라고 칭함) 및 전압 조정용 사인파 인버터(130)을 포함한다.

본 고안의 입력 유닛(110)은 점검자가 고전압 발생 대상물에서 가변 고전압을 발생시킬 수 있도록 하기 위하여 해당 고전압 발생 대상물에 적용하는데 필요로 하는 조정 전압과 유지 시간이 입력되는 수단으로서, 점검자로부터 조정하고자 하는 최대 전압 값과 유지 시간의 값을 입력받는 기능을 수행한다. 여기서, 적용될 고전압 발생 대상물은 절연내력의 내압 시험시에 해당하는 대상물로서, 고전압 발 생 변압기(200)가 하나의 예가 될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 다양한 전력 기기가 대상이 될 수 있다.

본 고안의 프로그래머블 로직 컨트롤러(12O)는 입력 유닛(100)으로부터 전송되는 조정 전압과 유지 시간 정보를 제공받는데 접점에 의한 ON(1), OFF(0)의 인식으로 조정 전압과 유지 시간 정보를 제공받는 입력부, 인식한 정보를 저장하는 메모리부, 입력 유닛(100)의 전압 및 유지 시간 정보를 제공받음에 따라, 프로그램화된 알고리즘에 의해 이후에 설명될 사인파 인버터(130)를 제어 신호로 제어하는 연산부/제어부 및 상기 연산부/제어부에서 발생하는 제어 신호의 정보를 사인파 인버터(130)의 전압제어 신호 단자로 전송하는 출력부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 연산부 및 제어부의 수행을 보다 구체적으로 살펴보면, 본 고안의 연산부 및 제어부에 의해 조정 전압과 유지 시간 정보가 수신되었음이 확인되면 점검자가 임의로 설정한 전압상승속도, 예컨대 초당 1000V의 전압상승속도에 일정한 속도로 전압을 상승시켜 상기 조정 전압에 해당하는 목표 값으로 도달시키고, 상기 도달된 목표 값에서 유지 시간 동안 유지하라는 프로그램화된 알고리즘이 실행되어 각각의 제어 신호를 발생시킬 수 있게 된다.

아울러, 본 고안의 프로그래머블 로직 컨트롤러(12O)는 메모리부에 저장된 유지 시간을 체크하여 상기 유지 시간 동안에 유지되지 않을 경우에 불량으로 인식하여 알람 메시지를 입력 유닛(110)으로 알리는 알고리즘을 더 수행하고, 상기 유지 시간 동안에 유지될 경우에는 정상으로 인식하여 앞서 설명한 프로그램화된 알고리즘을 수행하게 되는 것이다.

본 고안의 사인파 인버터(130)는 통상적으로 주파수 조정을 용이하게 하는 인버터와는 달리 전압 조정을 용이하게 하는 것으로, 프로그래머블 로직 컨트롤러(120)에서 수시로 발생하는 제어 신호에 따라 해당 전압으로 가변한 사인파를 출력하는 기능을 수행하여, 그 결과를 고전압 발생 변압기(200)로 입력할 수 있게 된다.

따라서, 하나의 예인 본 고안의 고전압 발생 변압기(200)에서는 사인파 인버터(130)에 의해 조정된 전압에 의해 사인파 가변 전압을 수신하여 해당하는 가변 고압 전압을 발생시킬 수 있게 된다. 이러한 결과는 점검자의 입력 유닛(100) 또는 전압 조정 원격감시제어장치(100)로 제공하게 됨으로써, 점검자가 원하는 고전압 발생 대상물에 대하여 해당 고압 전압을 자동화되고, 전압 조정이 정밀하게 측정 가능한 프로그래머블 로직 컨트롤러(12O) 및 사인파 인버터(130)의 이용으로 원격으로 획득할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 입력 유닛(110)을 보다 구체화한 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일 실시예에 따른 입력 유닛(110)은 터치 스크린 형태의 터치 보드(111), 마우스(112) 및 키보드(113) 중 어느 하나의 형태를 포함하여 구성된다. 터치 보드(111)는 점검자 입력하고자 하는 메뉴에 손에 의한 열 감지를 통해 입력된 정보를 인식하는 기기이고, 나머지 마우스(112) 및 키보드의 입력 유닛(110)은 통상적인 입력 수단이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이러한 입력 유닛(110)은 도 3에서 설명한 프로그래머블 로직 컨트롤러와 LAN 과 같은 네트워크도로 연결될 수 있으므로, 프로그래머블 로직 컨트롤러(120)를 원격 제어에 의해 동작시킬 수 있으며, 반드시 LAN 네트워크에 한정되지 않고, 다양한 유,무선 네트워크가 입력 유닛(110)과 프로그래머블 로직 컨트롤러(120) 사이에 형성될 수도 있다.

도 1은 종래의 절연내력의 내압 시험시 슬라이닥스 전압 조정기를 이용하여 전압 조정을 한 결과를 나타낸 표이고, 도 2는 그래프이다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치를 나타낸 구성도이다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 입력 유닛(110)을 보다 구체화한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 전압 조정장치 110 : 입력 유닛

120 : 프로그래머블 로직 컨트롤러 130 : 사인파 인버터

200 : 고전압 발생 변압기

Claims (4)

1. 고전압을 제어하기 위한 전압 조정 원격감시제어장치로서,

   점검자로부터 조정하고자 하는 전압과 유지 시간을 입력받는 입력 유닛,

   상기 입력 유닛의 전압 및 유지 시간을 제공받은 후, 점검자가 임의로 설정한 전압상승속도에 따라 일정한 속도로 전압을 상승시켜 상기 전압에 해당하는 목표 값으로 도달시키고, 상기 도달된 목표 값에서 상기 유지 시간 동안 유지하라는 제어 신호를 발생시키는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC), 및

   상기 제어 신호에 따라 해당 사인파 전압으로 가변하여 고전압 발생 대상물로 입력하고, 그 결과에 따라 해당 가변 고압 전압이 발생하도록 하는 전압 조정용 사인파 인버터

   를 포함하는 전압 조정 원격감시제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는,

   상기 유지 시간 동안 유지되지 않을 경우에 불량으로 인식하여 알람 메시지를 상기 입력 유닛으로 알리고, 상기 유지 시간 동안 유지될 경우에 정상으로 인식하여 대기 상태로 복귀하는 알고리즘을 갖는 것을 특징으로 하는 전압 조정 원격감시제어장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 입력 유닛은,

   터치 스크린 형태의 터치 보드, 마우스 및 키보드 중 어느 하나의 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 전압 조정 원격감시제어장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 고전압 발생 대상물은,

   고전압 발생 변압기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 조정 원격감시제어장치.

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