KR200457014Y1 - 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치 - Google Patents

배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 배전자동화용 제어 및 통신 장치에 있어서 2개의 별개로 존재하는 제어기와 통신장치(FRTU)를 단일 구성으로 제공하고, 이와 아울러 개별 장치에 존재하던 별개의 전원 공급 장치를 단일 전원 공급 장치로 구성함으로써, 기존 장치에서 차지하는 공간적인 축소를 절반 이내로 줄이고, 복잡한 전원 구성에 의한 서지 및 과도성 노이즈를 줄일 수 있다.
배전자동화, 제어, 통신장치, 전원 공급 장치

Description

배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치{INTERGRATED CONTROL AND COMUNICATION APPARATUS EMBEDED IN SWITCHGEAR FOR DISTRIBUTION LINE AUTOMATION}
본 고안은 고전압 배전계통용 개폐기 또는 차단기에 적용되는 내장 일체형 제어통신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존의 개폐기 제어 장치에서 별개로 구성되던 제어기와 통신 단말 장치를 단일 장치로 제공하여 제어함 내부의 공간 효율성 증가와 2개의 장치를 운영하면서 발생하는 동작의 복잡성 및 신뢰성 저하를 방지할 수 있는 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배전자동화용 자동화 개폐 장치는 크게 제어기(도 1 및 도 2의 부호 10 참조), 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(도 2의 부호 20 참조), 소위 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)로 불리는 통신단말장치(도 1 및 도 2의 부호 30 참조)로 구성되며, 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)는 예컨대 22.9킬로볼트(kV) 배전선로를 개폐하기 위한 다수의 개폐기 및 차단기, 해당 개폐기 및 차단기 구동 장치 및 개폐기 또는 차단기의 동작 상태를 나타내는 접점 출력 회로 를 포함하는 개폐기 및 차단기(21)와, 배전선로 감시용 변류기 및 전압 변성기(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배전계통용 개폐기의 제어기(제어 유닛)(10) 및 통신 장치(단말 장치)(30)의 외관을 도시한 것이고, 도 2는 종래 기술에 따른 배전계통용 개폐기의 제어 장치 및 통신 장치의 구성을 보여주는 기능 블럭도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하여, 종래 기술에 따른 배전자동화용 자동화 개폐 장치의 구성은 이하와 같다.
상기 제어기(10)는 정류부(1), 보조전원 제어부(2), 보조전원(3), 제어회로 조작부(4), 평활회로(5) 및 제어전원 정전압회로(6)로 구성된 전원부(11)와, 제어전원 출력부(12)와, 개폐기 전기신호 제어 처리부(14)와, 개폐기 전기신호 연계회로(15)와, 단말장치 연결부(13)를 포함하여 구성된다.
상기 통신단말장치(30)는 전원 입력회로(31)와, 상위 통신부(32)와, 노이즈 제거부(33)와 전기신호 입출력부(34)와 DC/DC 변환회로(36)와, 메인 처리부(35)와, 표시/조작부(37)와 디지털 변환 처리부(38)로 형성된다.
상기 정류부(1)는 22.9킬로볼트 배전선로로부터 1차 변압기(미도시)를 통해 강압되어 제공되는 교류 220볼트(V)를 2차 변압기(부호 미부여)를 통하여 입력받아 직류전원으로 변환하는 회로이며, 정류부(1)의 출력은 보조전원제어부(2) 및 평활회로(5)에 제공된다.
상기 보조전원 제어부(2)는 정류부(1) 및 보조전원(3)에 접속되어, 정류부(1)의 출력전압을 보조전원(3)으로 사용되는 배터리의 충전전원으로 제공하고 정류부(1)의 출력전압 및 배터리의 충전전압을 감시하며, 배터리의 충방전을 제어하는 제어회로이다.
보조전원(3)은 예컨대 직류 24볼트(V)를 출력하는 배터리로서, 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 개폐구동용 액추에이터(미도시)의 직류전원을 충전하고 있다가 정전시 보조전원 제어부(2)의 제어에 의해서 해당 충전 직류전원을 제어전원 정전압 회로(6) 및 제어전원 출력부(12)를 통해 개폐기 및 차단기(21)에 제공한다.
상기 제어회로 조작부(4)는 상기 제어기{10, 도 1(A) 참조}의 전면부에 위치하고, 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 개폐 동작을 지령하는 개폐 지령스위치, 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 개폐제어를 현장 회로상태에 따른 자동 동작으로 설정할 것인지 또는 원격제어로 설정할 것인지 선택하는 현장/원격 전환 스위치, 상기 제어기의 설정을 무단으로 변경되지 않도록 설정상태의 변경을 불허하는 잠금 위치 및 설정상태의 변경을 허락하는 풀림 위치를 갖는 잠금/풀림 스위치, 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 개폐 동작 상태를 표시하는 차단기/개폐기 동작 상태 지시부 등으로 구성된다.
상기 평활회로(5)는 상기 정류부(1)의 맥류 출력을 매끄러운 일정전압 파형을 갖는 직류 전원으로 변환하여 출력하는 회로로서 잘 알려진 바와 같이 커패시터(capacitor)에 의해서 구성될 수 있다.
상기 제어전원 정전압회로(6)는 상기 정류부(1)의 출력인 직류 24볼트를 일정하게 유지하는 정전압 회로로 구성되며, 제어전원 정전압회로(6)의 출력 전압은 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 구동 전원, 상기 제어기(10)의 동작 전원, 상기 통신단말장치(30)의 동작 전원을 전원 입력회로(31)에 제공한다.
상기 제어전원 출력부(12)는 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(20)중 개폐기 및 차단기(21)의 모터 구동 엑츄에이터(actuator)에 전원을 공급하여 개폐기 및 차단기(21)를 개폐 구동한다.
상기 개폐기 전기신호 제어 처리부(14)는 상기 개폐기 접점신호 연계회로(15)에서 변환된 전기 신호(아날로그 신호)를 수신하거나 상기 제어회로 조작부에서 설정된 개폐기 및 차단기(21)의 개폐 위치에 따라서 개폐 제어 출력신호를 발출하는 시퀀스회로(sequence circuit)를 내장하고 있으며, 상기 단말장치 연결부(13)를 통하여 개폐기 및 차단기(21)의 접점 상태 신호를 전기 신호(아날로그 신호)로서 상기 통신단말장치(30)에 전달한다.
개폐기 접점신호 연계회로(15)는 개폐기 전기신호 제어 처리부(14) 및 개폐기 및 차단기(21)에 접속되고, 개폐기 및 차단기(21)의 접점 상태 신호(개폐 상태 신호)를 전기적 신호(아날로그 신호)로서 개폐기 전기신호 제어 처리부(14)에 전달하거나 개폐기 전기신호 제어 처리부(14)로부터의 개폐 제어 출력신호를 개폐기 및 차단기(21)에 전달하는 인터페이스 회로이다.
상기 단말장치 연결부(13)는 개폐기 및 차단기(21)의 접점 상태 신호를 전기 신호(아날로그 신호)를 상기 통신단말장치(30)에 연계하는 인터페이스 회로부로 구성된다.
상기 전원입력회로(31)는 상기 DC/DC변환회로(36)와 더불어 제어전원 정전압회로(6)로부터 제공되는 예컨대 직류 24볼트의 입력전원을 통신단말장치(30)의 구성부들에서 필요한 다수의 아날로그 전원 및 디지털 전원으로 변환하여 제공한다.
상기 상위 통신부(32)는 상위 계통인 배전자동화 시스템과의 각종 정보를 송수신하기 위한 통신부이다. 여기서 해당 정보는 대표적으로 개폐기 및 차단기(21)의 접점 상태 신호의 디지털 변환 신호에 따른 접점 상태 정보(데이터)이다.
서지 보호 회로부(33)는 단말장치 연결부(13)와 전기회로 입/출력부(34)사이에 접속되어, 단말장치 연결부(13)를 통해 유입될 수 있는 개폐기 및 차단기(21)로부터의 서지(surge) 또는 노이즈(noise) 신호를 차단하여 해당 신호로부터 통신단말장치(30)를 보호하는 보호회로로서, 저항 및 반도체 스위치 등으로 구성될 수 있다.
상기 전기회로 입/출력부(34)는 상기 단말장치 연결부(13)를 통하여 수신한 접점 상태 신호의 전기적 신호(아날로그 신호)와 배전선로의 변류기 및 전압 변성기(22)로부터 입력된 상별 전류, 선간 전압 등의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 변환 처리부(38)에 전달한다.
상기 DC/DC 변환회로(36)는 입력전원 및 출력전원를 분리하여 아날로그 및 디지털 전원으로 변환한다.
상기 디지털 변환 처리부(38)는 배전선로의 변류기 및 전압 변성기(22)에 접 속되어 변류기 및 전압 변성기(22)로부터 입력된 상별 전류, 선간 전압 등의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 배전선로의 상별 전류, 선간 전압 등 다양한 전력정보를 메인처리부(35)에 제공함과 아울러, 전기회로 입/출력부(34)에 접속되어 접점 상태 신호의 전기적 신호(아날로그 신호)를 디지털 신호로 변환하여 메인처리부(35)에 제공한다.
상기 표시부 및 조작부(37)는 상기 통신단말장치(30)의 사용자와 장치 연계 수단 즉, HMI(Human Machine Interface)으로서, 개폐기 및 차단기(21)의 개폐 조작부 및 표시부를 포함하여 구성된다.
상기 메인처리부(35)는 상위 통신부(32), 디지털 변환 처리부(38) 및 표시부 및 조작부(37)에 접속되어, 상위 통신부(32)로부터 수신된 제어 명령를 해독하고 처리하거나, 디지털 변환 처리부(38)를 통해 수신한 배전선로의 상별 전류, 선간 전압 등 다양한 전력정보 또는 접점 상태 신호에 따른 접점 상태 정보를 상위 통신부(32)를 통해 상위 배전자동화 시스템에 전송하거나, 선간 전압 등 다양한 전력정보 또는 접점 상태 신호에 따른 접점 상태 정보를 표시부 및 조작부(37)를 통해 표시하도록 제어한다.
이하에서는 상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 배전계통 제어기 및 통신 장치의 동작을 상세히 설명한다.
제어회로 조작부(4)에 설정된 설정에 따라서 개폐기 전기신호 제어처리부(14)가 개폐기 전기신호 연계회로(15)에 상기 차단기 및 개폐기(21)을 개폐제어하기 위한 개폐 제어신호를 발출(발생하고 출력)한다.
그러면, 상기 개폐 제어신호에 응답하여, 상기 차단기 및 개폐기(21)가 상응하게 개폐 동작한다.
그러면, 상기 차단기 및 개폐기(21)의 접점 상태 신호는 상기 차단기 및 개폐기(21)로부터 다시 개폐기 전기신호 연계회로(15)을 통해서 수신되고, 개폐기 전기신호 연계회로(15)는 수신한 접점 상태 신호를 전기적 신호(아날로그 신호)로서 상기 개폐기 전기신호 제어처리부(14)에 제공한다. 그러면, 개폐기 전기신호 제어처리부(14)는 상기 차단기 및 개폐기(21)의 접점 상태 신호를 단말장치 연결부(13), 서지 보호 회로부(33), 전기회로 입출력부(34)를 통해서 아날로그 신호로서 전달하고 디지털 변환 처리부(38)이 해당 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 메인처리부(35)에 제공한다. 또한, 전기회로 입/출력부(34)는 배전선로상의 상별 전류, 상간 전압 등 배전선로상의 전력분석용 계측정보를 변류기 및 전압 변성기(22)로부터 수신하여, 디지털 변환 처리부(38)를 통해 해당 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 메인처리부(35)에 제공한다.
그러면, 메인처리부(35)는 디지털 변환 처리부(38)를 통해 수신한 접점 상태 신호에 따른 상태정보 또는 변류기 및 전압 변성기(22)로부터 수신한 전력분석용 계측정보를 처리하여, 표시부 및 조작부(37)를 통해서 접점 상태 정보를 표시하도록 제어하거나 상위 통신부(32)를 통해 배전자동화 시스템과 같은 상위 시스템에 접점 상태 신호 또는 전력분석용 계측정보를 송신한다.
상기 살펴본 바와 같이, 종래의 배전계통 제어기 및 통신 장치는 도 1을 참조할 수 있는 바와 같이 제어기(10)와 통신단말장치(FRTU)(30)가 각각 외함을 가지 는 별개의 구성으로 형성되어 있다. 따라서, 상기 통신단말장치(30)와 제어기(10)를 각각의 외함을 가지는 별도 구성으로 함으로써 제어기(10) 및 통신단말장치(30)가 차지하는 공간이 크고, 2개의 장치에서 운영되며 나타나는 신뢰성을 확보하기 위해서는 2배 이상의 노력을 기울려야 한다.
또한, 상기 제어기(10)와 통신단말장치(FRTU)(30)의 전원부는 별개의 전원부를 구비하고 있는 데, 각각 대용량 전원부와 소용량 전원부가 독립적으로 운영되므로 전기적인 배선의 증가와 배선에 유기되는 과도성 노이즈에도 취약한 부분으로 지적된다.
또한, 상기 제어기(10)와 통신단말장치(FRTU)(30)는 서로 간의 연계신호가 항상 전기신호로 변환되어야 하며 다소 복잡한 기능 구성을 가지고 있어, 공간 증가 및 기능 구성부에 들어가는 부품 소자의 증가의 원인을 제공하고 있음을 알 수 있다.
즉, 상기 제어기(10)에서 제공하는 현장 제어와 현장 상태 정보의 확인 기능과 상기 통신단말장치(30)에서 제공하는 원격제어 기능과 상태 정보 확인 기능이 분리되어 운영되기 때문이다.
본 고안의 목적은 기존의 제품에서 적용하고 있는 2개의 전기/전자 장치인 제어기와 통신단말장치(FRTU, Feeder Remote Terminal Unit)를 통합하여 일체형 제어 통신 단말장치를 제안하여, 상기 제어기의 전원 구성부와 상기 통신단말장치의 전원 구성부에서 중첩된 전원부를 단일화하고, 상기 제어기와 상기 통신단말장치의 개폐기 및 차단기 제어 처리부를 통합하여 단일 장치로 기능을 제공함으로써, 외함 내부의 공간 활용성을 증가시키고 동작의 신뢰성을 증대시키는 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치를 제공하는 것이다.
상기 본 고안의 목적은, 배전계통의 차단기들 및 개폐기들을 제어하고 상위 배전자동화시스템과 통신이 가능한 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치에 있어서,
상기 차단기들 및 개폐기들의 접점 상태 신호를 상기 차단기들 및 개폐기들로부터 수신하여 제공하고, 상기 차단기들 및 개폐기들에게 개폐 제어신호를 출력하는 개폐기 제어유닛;
상기 차단기들 및 개폐기들과 상기 개폐기 제어유닛사이에 접속되어, 상기 차단기들 및 개폐기들의 접점 상태 신호를 상기 차단기들 및 개폐기들로부터 수신하여 디지털 변환하여 상기 개폐기 제어유닛에 제공하고, 개폐기 제어유닛로부터의 개폐 제어신호를 상기 차단기들 및 개폐기들에게 전기적 신호로 변환하여 제공하는 접점신호 연계 유닛;
상기 접점 상태 신호의 표시 및 사용자의 조작 입력을 전달하는 표시 및 조작부;
상기 상위 배전자동화시스템과의 통신을 위해 접속되는 상위 통신부;
상기 상위 통신부와 상기 개폐기 제어유닛 및 상기 표시 및 조작부에 접속되어, 상기 상위 통신부와 통신하고, 상기 개폐기 제어유닛 및 상기 표시 및 조작부로부터 수신한 정보를 처리하며, 상기 개폐기 제어유닛에 상기 차단기들 및 개폐기들을 개폐제어하기 위한 상기 개폐 제어신호를 발출하는 주제어부;
배전 계통으로부터 교류 전력을 강압하고 직류 전원으로 변환하여, 차단기들 및 개폐기들의 동작 전원을 공급하고, 상기 상위 통신부와 상기 주제어부 및 상기 개폐기 제어유닛에 전원을 공급하는 전원회로 유닛;
사용자의 조작 입력을 받아들이고, 상기 주 제어부로부터의 신호에 따라 상기 차단기들 및 개폐기들의 상태 정보를 표시하는 표시 및 조작부; 및
상기 개폐기 제어유닛, 상기 접점신호 연계 유닛, 상기 상위 통신부, 상기 주제어부, 상기 전원회로 유닛 및 상기 표시 및 조작부를 내장하여 수납하는 하나의 외함;
을 포함하는 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 내부에 제어기와 통신단말장치를 단일 장치로 형성하여 기존 장치에 비하여 점유면적을 반감 시켜 소형화 및 공간적 효율성을 증대 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 기존 장치에 비하여 전원부를 단일화하고 기존의 두 내부 전원부 간의 연결 배선을 줄임으로써, 전원부의 점유 공간을 감축하여 장치의 전체적 크기를 더욱 소형화할 수 있고 배선을 통해 유기되는 서지 및 과도성 노이즈를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 디지털 제어 로직을 포함하여 기존 장치에 적용된 전기적인 신호(아날로그 제어신호)와 전기 시퀀스 제어 로직(계전기에 의한 시퀀스 제어)를 통하여 운영되어 온 개폐기 및 차단기의 개폐 제어를 디지털 소자인 프로그래머블 로직 소자 집적회로를 사용하여 개폐기/차단기와 변류기 및 전압변성기로부터의 모든 전기신호를 완전 디지털 신호로 변환하고 제어대상 개폐기 및 차단기 수량, 제어수순의 변화 등 현장의 변화에 유연한 프로그래머블한 구성을 제공하여, 정확한 시각 동기 및 동작 메커니즘을 제공하고 제어 대상의 증감, 제어로직의 변경등에 용이하게 유연하게 대응할 수 있는 효과가 있다.
상기 본 고안의 목적과 이를 달성하는 본 고안의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 고안의 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 3은 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치의 외 관을 도시한 것이고, 도 4는 본 고안에 따른 배전계통용 개폐기 내장 일체형 제어통신 장치의 구성 블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 배전계통의 다수의 차단기 및 개폐기(210)를 제어하고 상위 배전자동화시스템과 통신이 가능한 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치(100)는 다음과 같은 회로부들 즉, 개폐기 제어유닛(140), 접점신호 연계 유닛(160), 상위 통신부(120), 주제어부(130), 전원회로 유닛(110), 표시 및 조작부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 고안의 일실시예에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치(100)는 상기 개폐기 제어유닛(140), 상기 접점신호 연계 유닛(160), 상기 상위 통신부(120), 상기 주제어부(130) 및 상기 표시 및 조작부(150)를 내장하여 수납하는 하나의 외함(도 3의 부호 1000 참조)를 더 포함할 수 있다.
개폐기 제어유닛(140)은 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(200)중 차단기들 및 개폐기들(210)의 접점 상태 신호를 상기 차단기 및 개폐기(210)로부터 수신하여 주제어부(130)에 제공하고, 주제어부(130)로부터의 개폐 제어신호에 따라서 상기 차단기 및 개폐기(210)를 개폐제어한다. 개폐기 제어유닛(140)은 도 4를 참조할 수있는 바와 같이 디지털 변환 처리부(141)와 제어로직부(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 디지털 변환 처리부(141)는 상기 차단기 및 개폐기(210)내 변류기 또는 전압 변성기로부터 검출된 배전 선로의 전류 또는 전압의 전력 계측 신호인 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하고 아날로그-디지털 변환회로부와 해당 디지털 신호를 처리하여 배전선로의 과전류, 과전압, 결상, 단선 고장, 고장위치 연산등을 연산 처리하는 전력정보의 연산 및 생성부를 포함하며, 디지털 변환 처리부(141)의 출력은 주제어부(130)에 제공된다.
제어로직부(142)는 상기 차단기 및 개폐기들(210)의 접점 상태 신호를 상기 차단기 및 개폐기(210)로부터 수신하여 상태 정보를 주제어부(130)에 제공하고, 주제어부(130)로부터의 개폐 제어신호를 상기 차단기 및 개폐기(210)에게 출력한다. 제어로직부(142)는 제어처리 프로그램의 입력과 저장이 가능한 프로그래머블 로직(programmable logic) 집적회로로 바람직하게 구성될 수 있다.
접점신호 연계 유닛(160)은 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(200)와 상기 개폐기 제어유닛(140)사이에 접속되어, 상기 개폐기 및 선로 전력정보 제공부(200)의 접점 상태 신호 또는 배전선로의 전력 계측 신호를 상기 차단기 및 개폐기(210)로부터 수신하여 전기적 신호(아날로그 신호)로서 상기 개폐기 제어유닛(140)에 제공하고, 개폐기 제어유닛(140)로부터의 개폐 제어신호를 상기 차단기 및 개폐기(210)에게 전기적 신호(아날로그 신호)로 변환하여 제공하는 인터페이스(interface) 회로부로 구성된다. 접점신호 연계 유닛(160)은 서지 보호 회로부(161)를 더 포함할 수 있다. 서지 보호 회로부(161)는 차단기 및 개폐기(210)와 개폐기 제어유닛(140)사이에 접속되어, 차단기 및 개폐기(210)로부터 유입될 수 있는 서지(surge) 또는 노이즈(noise) 신호를 차단하여 해당 신호로부터 개폐기 제어유닛(140)를 보호하는 보호회로로서, 저항 및 반도체 스위치 등으로 구성될 수 있다.
표시 및 조작부(150)는 상기 주제어부(130)를 통해서 전달되는 접점 상태 신 호를 표시하고, 사용자의 조작 입력을 개폐기 제어유닛(140)을 통해서 주제어부(130)에 전달한다. 표시 및 조작부(150)는 예컨대 적어도 하나의 액정 표시창(LCD) 및 다수의 선택 버튼 스위치로 구성될 수 있다. 표시 및 조작부(150)는 본 고안의 일실시예에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치(100)에 있어서 사용자와 일체형 제어통신 장치(100)가 서로 연계될 수 있는 에치엠아이(Human Machine Interface, 약하여 HMI) 기능부이다.
상위 통신부(120)는 상기 상위 배전자동화시스템과의 통신을 위해 접속된다. 상위 통신부(120)는 특히 상기 상위 배전자동화시스템과의 통신을 위한 통신 모뎀(modem)으로 구성될 수 있고 통신 방식의 선택에 따라서 직렬통신 모뎀, 무선통신 모뎀, 전력선 통신모뎀, 이더넷(ethernet)통신 모뎀등이 선택적으로 구성될 수 있다.
주제어부(130)는 상위 통신부(120)와 개폐기 제어유닛(140) 및 표시 및 조작부(150)에 접속되어, 상위 통신부(120)와 통신하고, 개폐기 제어유닛(140) 및 표시 및 조작부(150)로부터 수신한 정보를 처리하며, 개폐기 제어유닛(140)에 상기 차단기 및 개폐기(210)을 개폐제어하기 위한 상기 개폐 제어신호를 발출(발생하고 출력)한다.
전원회로 유닛(110)은 배전 계통으로부터 교류 전력을 강압하고 직류 전원으로 변환하여, 차단기 및 개폐기(210)의 동작 전원을 공급하고, 상위 통신부(120)와 주제어부(130) 및 개폐기 제어유닛(140)에 전원을 공급한다. 전원회로 유닛(110)은 전원 입력회로부(111), 정류부(112), 전원 제어부(119) 및 직류-직류 변환부(118) 을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 전원 제어부(119)는 다시 제어전원 출력부(113), 정류기 제어회로부(114), 보조전원(117) 및 보조전원 제어부(116)을 포함하여 구성될 수 있다.
위에서 전원 입력회로부(111)는 전력계통 선로의 교류 110볼트(Volt) 내지 교류 220볼트(Volt)의 상용 전원에 접속되는 1차측 코일(coil)과 수십 볼트이하의 교류 전압으로 강압하여 출력하는 2차측 코일을 갖는 변압기로 구성될 수 있다.
정류부(112)는 예컨대 브리지 다이오드(diode bridge)로 구성되어 상기 전원 입력회로부(111)의 2차측 코일로부터 제공되는 강압된 교류를 수십 볼트이하의 직류로 변환하여 출력한다.
전원 제어부(119)에 있어서 제어전원 출력부(113)는 상기 차단기 및 개폐기(210)을 개폐제어하기 위해 예컨대 20볼트의 직류 제어신호를 출력하는 다수의 출력회로로 구성될 수 있으며, 해당 직류 제어신호는 상기 차단기 및 개폐기(210)에 있어서 차단기의 개폐 구동을 위한 구동 모터를 구동하는 전원으로 사용될 수 있다.
정류기 제어회로부(114)는 잘 알려진 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)회로부로 구성될 수 있으며, 상기 정류부(112)로부터 출력된 수 십볼트의 맥동이 있는 직류전압을 안정적인 일정 직류전원전압으로 변환하여 출력한다.
보조전원(117)은 직류전원을 충전하고 상용 교류전원의 정전시 충전된 직류전원을 제공할 수 있는 예컨대 직류 24볼트 출력이 가능한 배터리(battery)로 구성 될 수 있다.
보조전원 제어부(116)는 정류기 제어회로부(114)에 접속되어 정류기 제어회로부(114)가 제공하는 안정적인 수십 볼트의 직류전원전압을 보조전원(117)에 충전하도록 공급하며, 기준전압과 상기 보조전원(117)의 충전전압을 비교하는 비교기와 상기 보조전원(117)의 출력단에 접속되는 스위칭 소자를 포함하여, 상기 보조전원(117)의 충전전압이 기준전압보다 낮아지면, 배터리를 보호하기 위해서 밧데리의 출력단에 접속되는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 오프시켜 배터리의 방전을 차단한다.
직류-직류 변환부(118)는 정류기 제어회로부(114)의 출력단에 접속되어 정류기 제어회로부(114)가 출력하는 예컨대 수십볼트의 일정 직류전원전압을 주제어부(130), 상위 통신부(120), 개폐기 제어유닛(140)등의 전자회로의 전원전압으로 적절한 예컨대 직류 5볼트의 전압으로 변압하여 출력한다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치(100)의 동작을 도 4를 참조하여 설명한다.
주제어부(130)가 개폐기 제어유닛(140)에 상기 차단기 및 개폐기(210)을 개폐제어하기 위한 상기 개폐 제어신호를 발출(발생하고 출력)한다.
그러면, 개폐기 제어유닛(140)은 접점신호 연계 유닛(160)을 통해서 상기 차단기 및 개폐기(210)에게 개폐 제어신호를 출력한다. 다시 말해서, 개폐기 제어유닛(140)내 제어로직부(142)는 주제어부(130)로부터의 개폐 제어신호를 접점신호 연계 유닛(160)를 통해서 상기 차단기 및 개폐기(210)에게 출력한다.
상기 개폐 제어신호에 응답하여, 상기 차단기 및 개폐기(210)이 상응하게 개폐 동작한다.
그러면, 상기 차단기 및 개폐기(210)로부터의 접점 상태 신호 및 변류기 및 전압 변성기(220)로부터의 배전 선로 전력 계측 신호는 접점신호 연계 유닛(160)을 통해서 수신되고, 접점신호 연계 유닛(160)는 수신한 접점 상태 신호 및 전력 계측 신호를 전기적 신호(아날로그 신호)로서 상기 개폐기 제어유닛(140)에 제공한다. 그러면, 개폐기 제어유닛(140)내 제어로직부(142)는 상기 차단기 및 개폐기(210)의 접점 상태 신호 및/또는 전력 계측 신호에 따른 상태 정보 및 전력 정보를 디지털 변환 처리부(141)를 통해서 디지털 신호로 변환하여 주제어부(130)에 제공한다.
그러면, 주제어부(130)는 개폐기 제어유닛(140)내 제어로직부(142)와 디지털 변환 처리부(141)를 통해 수신한 접점 상태 신호에 따른 접점 상태 정보 및/또는 전력 계측 신호에 따른 전력 정보를 처리하여, 표시 및 조작부(150)를 통해서 접점 상태 정보 또는 과전류, 과전압, 단선, 결상 등 배전선로의 전력 정보를 표시하도록 제어하거나 상위 통신부(120)에 접점 상태 신호에 따른 상태 정보 또는 전력 정보를 송신한다.
한편, 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치(100)중 전원회로 유닛(110)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
전원 입력회로부(111)는 전력계통 선로의 교류 110볼트(Volt) 내지 교류 220볼트(Volt)의 상용 전원을 수십 볼트이하의 교류 전압으로 강압하여 출력한다.
정류부(112)는 예컨대 브리지 다이오드(diode bridge)로 구성되어 상기 전원 입력회로부(111)의 2차측 코일로부터 제공되는 강압된 교류를 수십 볼트이하의 직류로 변환하여 출력한다.
전원 제어부(119)에 있어서 제어전원 출력부(113)는 상기 차단기 및 개폐기(210)을 개폐제어하기 위해 예컨대 20볼트의 직류 제어신호를 출력하는 다수의 출력회로로 구성될 수 있으며, 해당 직류 제어신호는 상기 차단기 및 개폐기(210)에 있어서 차단기 또는 개폐기의 접점을 개방 위치(open position) 또는 투입 위치(closing position)로 구동하는 구동 모터를 구동하거나 또는 여자코일을 여자(magnetizing)하는 전원으로 공급될 수 있다.
정류기 제어회로부(114)는 잘 알려진 스위칭 모드 파워 서플라이(Switching Mode Power Supply)회로부로 구성되어, 상기 정류부(112)로부터 출력된 수 십볼트의 맥동이 있는 직류전압을 안정적인 일정 직류전원전압으로 변환하여 출력한다.
보조전원(117)은 직류전원을 충전하고 상용 교류전원의 정전시 충전된 직류전원을 제공할 수 있는 배터리(battery)로 구성되어, 정전시 직류전원을 공급한다.
보조전원 제어부(116)는 정류기 제어회로부(114)에 접속되어 정류기 제어회로부(114)가 제공하는 안정적인 수십 볼트의 직류전원전압을 보조전원(117)에 충전하도록 공급하며, 기준전압과 상기 보조전원(117)의 충전전압을 비교하는 비교기와 상기 보조전원(117)의 출력단에 접속되는 스위칭 소자를 포함하여, 상기 보조전원(117)의 충전전압이 기준전압보다 낮아지면, 배터리를 보호하기 위해서 밧데리의 출력단에 접속되는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 오프시켜 배터리의 방전을 차단한다.
직류-직류 변환부(118)는 정류기 제어회로부(114)의 출력단에 접속되어 정류기 제어회로부(114)가 출력하는 예컨대 수십볼트의 일정 직류전원전압을 주제어부(130), 상위 통신부(120), 개폐기 제어유닛(140)등의 전자회로의 전원전압으로 적절한 예컨대 직류 5볼트의 전압으로 강압하여 출력한다.
본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 내부에 제어기(130, 140, 150)와 통신단말장치{상위 통신부(120) 참조}를 단일 장치로 형성하여 기존 장치에 비하여 점유면적을 반감시켜 소형화 및 공간적 효율성을 증대 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 기존 장치에 비하여 전원부(110)를 단일화하고 기존의 두 내부 전원부 간의 연결 배선을 줄임으로써, 전원부의 점유 공간을 감축하여 장치의 전체적 크기를 더욱 소형화할 수 있고 배선을 통해 유기되는 서지 및 과도성 노이즈를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치는 디지털 제어 로직을 포함하여 기존 장치에 적용된 전기적인 신호(아날로그 제어신호)와 전기 시퀀스 제어 로직(계전기에 의한 시퀀스 제어)를 통하여 운영되어 온 개폐/차단 동작 장치를 디지털 소자인 프로그래머블 로직 소자 집적회로(FGGA, CPLC 등)를 사용하여 개폐기/차단기 및 변류기와 전압변성기로부터의 모든 전기신호를 완전 디지털 신호로 변환하고 유연적인 프로그래머블한 방식으로 제공하여, 정확한 시각 동기 및 동작 메커니즘을 제공하고 제어 대상의 증감, 제어로직의 변경등에 용이하 게 유연하게 대응할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 제어기와 통신단말장치의 외관을 보여주는 정면도이고,
도 2는 종래기술에 따른 제어기와 통신단말장치의 내부 회로 구성을 보여주는 기능블록도이며,
도 3은 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치의 외관을 보여주는 정면도이고,
도 4는 본 고안에 따른 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치의 내부 회로 구성을 보여주는 기능 블록도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
10: 제어기 20: 개폐기 및 선로 전력정보 제공부
30: 통신단말장치 100: 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치
200: 개폐기 및 선로 전력정보 제공부
1000: 외함

Claims (3)

  1. 배전계통의 다수의 차단기 및 개폐기를 제어하고 상위 배전자동화시스템과 통신이 가능한 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치에 있어서,
    상기 차단기 및 개폐기의 접점 상태 신호를 상기 차단기 및 개폐기로부터 수신하여 제공하고, 상기 차단기 및 개폐기에게 개폐 제어신호를 출력하는 개폐기 제어유닛;
    상기 차단기 및 개폐기과 상기 개폐기 제어유닛사이에 접속되어, 상기 차단기 및 개폐기의 접점 상태 신호를 상기 차단기 및 개폐기로부터 수신하여 디지털 변환하여 상기 개폐기 제어유닛에 제공하고, 개폐기 제어유닛로부터의 개폐 제어신호를 상기 차단기 및 개폐기에게 전기적 신호로 변환하여 제공하는 접점신호 연계 유닛;
    상기 접점 상태 신호의 표시 및 사용자의 조작 입력을 전달하는 표시 및 조작부;
    상기 상위 배전자동화시스템과의 통신을 위해 접속되는 상위 통신부;
    상기 상위 통신부와 상기 개폐기 제어유닛 및 상기 표시 및 조작부에 접속되어, 상기 상위 통신부와 통신하고, 상기 개폐기 제어유닛 및 상기 표시 및 조작부로부터 수신한 정보를 처리하며, 상기 개폐기 제어유닛에 상기 차단기 및 개폐기를 개폐제어하기 위한 상기 개폐 제어신호를 발출하는 주제어부;
    배전 계통으로부터 교류 전력을 강압하고 직류 전원으로 변환하여, 차단기 및 개폐기의 동작 전원을 공급하고, 상기 상위 통신부와 상기 주제어부 및 상기 개폐기 제어유닛에 전원을 공급하는 전원회로 유닛; 및
    상기 개폐기 제어유닛, 상기 접점신호 연계 유닛, 상기 상위 통신부, 상기 주제어부, 상기 전원회로 유닛 및 상기 표시 및 조작부를 내장하여 수납하는 하나의 외함;
    을 포함하는 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 개폐기 제어유닛은,
    상기 배전 선로상에 설치된 변류기 또는 전압 변성기로부터 검출된 배전 선로의 검출 전류 또는 검출전압의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하고 처리하여 전력정보를 생성하는 디지털 변환 처리부; 및
    상기 차단기 및 개폐기의 접점 상태 신호를 상기 차단기 및 개폐기로부터 수신하여 상태 정보를 상기 주제어부에 제공하고, 상기 차단기 및 개폐기에게 개폐 제어신호를 출력하는 제어로직부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어로직부는 제어처리 프로그램의 입력과 저장이 가능한 프로그래머블 로직(programmable logic) 집적회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 배전계통 개폐기용 내장 일체형 제어통신 장치.
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