KR20060111921A - 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템 및 방법과 이를이용한 원격 전압관리 방법, 부하관리 방법 및전기안전관리 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (26)
- 주택으로 들어오는 상용 교류전원으로부터 전압신호, 전류신호, 영상전류신호를 검출하고 이를 각각 변환하여 출력하는 입력신호부;상기 입력신호부로부터 입력되는 신호값에 따라 전압, 전류, 에너지 등을 계산하고, 내부에 저장된 프로그램에 따라 순차적으로 주택 전기관리 업무를 수행하는 주제어부;상기 주택으로 들어오는 상용 교류전원을 주택 내에 설치된 부하에 공급하고 누전이나 과전류를 감시하여 차단하며, 누전차단기나 배선차단기 그리고 부하의 원격 온/오프 제어할 수 있는 분전반부;입력수단인 조작스위치나 출력수단인 표시장치 등을 구비하는 주변장치부; 및원격지에서 상기 주제어부에 주택 전기관리 업무에 필요한 데이터를 DB에 저장하여 관리하며, 주택 내에 설치된 부하에 직접 제어명령을 내리는 원격관리 시스템을 포함하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제1항에 있어서,상기 입력신호부는 주택으로 들어오는 상용 교류전원의 전압을 검출하는 전압검출부와,상기 전압검출부로부터 입력되는 전압신호를 주제어부에서 허용하는 전압레 벨로 변환하여 출력하는 전압신호 변환부와,상기 상용 교류전원의 전류를 검출하는 전류검출부와,상기 전류검출부로부터 입력되는 전류신호를 주제어부에서 허용하는 전류레벨로 변환하여 출력하는 전류신호 변환부와,누전 등으로 인해 발생하는 전압선과 중성선 사이의 불평형 전류에 비례하는 전류신호를 출력하는 영상 변류기와,상기 영상 변류기로부터 입력되는 영상 전류신호를 주제어부에서 요구하는 전압레벨로 변환하여 출력하는 영상전류신호 변환부와,상기 상용 교류전원의 주파수에 해당하는 펄스를 발생시켜 출력하는 주파수/펄스 변환부를 구비함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 전압검출부는 계기용 변압기(Potential Transformer)로 이루어져 실제 전압에 선형적으로 비례하는 전압신호를 출력함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제2항에 있어서,상기 전류검출부는 계기용 변류기(Current Transformer)로 이루어져 높은 선형성을 가지고 실제 부하전류에 비례하는 전류신호를 출력함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리시스템.
- 제1항에 있어서,상기 주제어부는 입력신호부의 전압, 전류신호를 입력받아 전압 실효치, 전류 실효치, 에너지 데이터 등의 데이터를 주기적으로 계산하여 저장하는 신호 전처리기와,상기 영상전류 신호에 비례하는 전류신호를 디지털 신호로 변환시켜 저장하는 A/D 컨버터와,ROM에 저장된 프로그램에 따라 순차적으로 주택 전기관리 업무를 수행하는 마이크로프로세서와,모든 초기 데이터를 저장하고, 사용전력량 데이터, 전압패턴, 데이터, 전류패턴 데이터, 누전이나 과부하 전류 이벤트, 정전시간을 기록하는 RAM과,상기 마이크로프로세서의 제어에 의해 초기 데이터, 사용전력량, 전기요금, 누전상태 등을 표시장치에 표시하는 표시장치 구동부와,외부 원격관리 시스템의 요청이나 주택에 구비된 전기관리 장치가 필요할 때 데이터를 원격관리 시스템에 전송하기 위한 통신포트를 구비함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제5항에 있어서,상기 주제어부에는 멀티플렉서가 더 구비되어 마이크로프로세서에서 멀티플렉서를 통해 분전반부의 누전차단기, 배선차단기와 부하를 온/오프 하는 스위칭 릴 레이의 접점 상태를 확인함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제5항에 있어서,상기 분전반부는 누전을 감시하여 차단하며 외부의 제어신호에 의해 원격 제어되고, 접점 상태를 감시할 수 있는 누전차단기와,계기용 변류기가 구비되어 과전류를 감시하여 차단하며 외부의 제어신호에 의해 원격 제어되고, 접점상태를 감시할 수 있는 배선차단기와,상기 누전차단기나 배선차단기에 대한 구동 기능을 하는 릴레이와,상기 부하에 대한 스위치 기능을 하는 스위칭 릴레이와,상기 릴레이나 스위칭 릴레이를 동작시키는 릴레이 드라이버를 구비함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 제7항에 있어서,상기 분전반부에는 포토커플러가 더 구비되고 주제어부에는 멀티플렉서가 구비되어, 마이크로프로세서에서 멀티플렉서와 포토커플러를 통해 누전차단기, 배선차단기, 스위칭 릴레이의 상태를 선택적으로 감시하되, 상기 포토커플러는 릴레이, 스위칭 릴레이와 멀티플렉서 사이를 전기적으로 분리함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 시스템.
- 마이크로프로세서에서 주택 전기관리 장치를 구성하는 모든 구성부에 대한 관련 데이터와 전기관련 데이터를 초기화하는 제1단계;디지털로 변환된 영상 변류기의 영상전류(Iz)가 최대누설허용값(ILMAX)을 초과하는지 감시하는 제2단계;상기 Iz>ILMAX인 경우 누전으로 판단하여 누전에 대한 조치를 취하여 고장을 차단하는 제3단계;상기 Iz>ILMAX가 아닌 경우, 마이크로프로세서에서 배선차단기의 전원단에 설치된 각 계기용 변류기들로부터 제공되는 각각의 부하전류(I)가 최대허용전류값(IMAX)을 초과하는지 감시하는 제4단계;상기 I>IMAX인 경우, 과부하 전류에 대한 조치를 취하여 고장을 차단하는 제5단계;상기 마이크로프로세서에서 부하제어 스케줄에 따라 부하제어 시간이 일치하는지 감시하는 제6단계;상기 부하제어 시간이 일치하는 경우 해당 부하에 대해 제어를 하는 제7단계;상기 마이크로프로세서에서 내부 또는 외부에서 인터럽트 요청이 오는지 확인하는 제8단계; 및상기 인터럽트 요청이 오지 않으면 제2단계로 가서 이벤트 감시를 계속 수행하고, 내부 또는 외부 인터럽트에서 인터럽트 요청이 오면 해당 인터럽트 서비스 업무를 수행하는 제9단계를 포함하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제3단계에서, 마이크로프로세서는 누전 이벤트를 기록하고 누전 이벤트 정보를 원격관리 시스템에 전송하며, 누전차단기를 상태를 감시하여 누전차단기가 동작하지 않는 경우, 누전차단기 동작시간만큼 지난 후 누전차단기를 재동작시켜 고장을 차단하며, 고장 차단에 실패하면 경고음을 발생함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제10항에 있어서.상기 제3단계에서, 마이크로프로세서는 상기 Iz≥0.5*ILMAX를 감시하여 Iz≥0.5*ILMAX인 경우, 누전상태정보를 원격관리 시스템에 전송함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제5단계에서, 마이크로프로세서는 과부하 전류 이벤트를 기록하고, 과부하 전류 이벤트 정보를 원격관리 시스템에 전송하며, 배선차단기 동작시간이 지난 후에 배선차단기의 상태를 감시해서 동작 여부를 확인하여 동작하지 않는 경우. 배선차단기 동작시간만큼 지난 후 배선차단기를 재동작시켜 고장을 차단하며, 고장 차단에 실패하면 경고음을 발생함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제5단계 이후에, 영상전류(Iz)의 크기에 대응하는 해당 상태로 표시장치에 표시함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제13항에 있어서,상기 해당 상태는 정상, 주의, 우려, 비상상태로 구분되고, 각각은 IZ<0.5*ILMAX, 0.5*ILMAX≤IZ<0.75*ILMAX, 0.75*ILMAX≤IZ<ILMAX, IZ≥ILMAX에 해당함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제7단계에서, 마이크로프로세서는 정해진 부하제어 스케줄에 근거하여 제어대상 부하에 해당하는 릴레이 드라이버를 여자하여, 릴레이를 구동해서 배선차단기를 동작시키거나 스위칭 릴레이를 동작시켜 직접 해당 부하를 온/오프시킴을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항 또는 제15항에 있어서,상기 부하제어 스케줄은, 사용자가 원하는 전기사용 요금을 설정하는 경우, 마이크로프로세서에 의해 프로그램과 사용자의 인터액티브 기법에 기반을 두어 설정된 요금이 얻어지도록 작성되고 각각의 중요도를 갖는 부하의 제어 스케줄인 것을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제9단계에서 요청 인터럽트가 단위시간 인터럽트인 경우, 마이크로프로세서에서 신호 전처리기의 전압 실효치, 전류 실효치, 주파수들을 읽어 들여 이들을 정전시간과 함께 각각 누적하는 제10단계와,상기 제10단계의 데이터들로부터 역률을 계산하고, 누적 사용전력량을 계산하는 제11단계와,관리 시간이 초과하였는지 감시하는 제12단계와,상기 관리 시간을 초과한 경우 n분주기 전압, 전류 실효 평균치를 구하는 제13단계와,상기 사용전력량, n분주기 전압 실효 평균치, n분주기 전류 실효 평균치, n분주기 역률 평균치, n분주기 주파수 평균치, 정전시간을 저장하는 제14단계와,상기 사용전력량, n분주기 전압 실효 평균치, n분주기 전류 실효 평균치, n분주기 역률 평균치, n분주기 주파수 평균치를 0으로 초기화하는 제15단계를 수행함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제17항에 있어서,상기 요청 인터럽트의 단위시간은 1초인 것을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제17항에 있어서,상기 제11단계 이후에 사용자의 선택에 따라 마이크로프로세서에서 사용전력량, 전압 실효치, 전류 실효치, 주파수를 표시장치에 표시함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제17항에 있어서,상기 제14단계 이후에 사용자의 선택에 따라 마이크로프로세서에서 사용전력량, n분주기 전압 실효 평균치, n분주기 전류 실효 평균치, n분주기 역률 평균치, n분주기 주파수 평균치를 표시장치에 표시함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제9단계에서 요청 인터럽트가 외부 인터럽트인 경우, 1초간의 에너지 펄스수(Ps)를 계산하되, 에너지 방향이 정이면 Ps++를 계산하고, 에너지의 방향이 부이면 Ps--를 계산하는 제16단계를 수행함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전 기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제9단계에서 요청 인터럽트가 사용자 조작에 의한 버튼 인터럽트인 경우, 시간, 날짜, 전력요금 산정 테이블, 초기치 등 전기관리 업무의 운영과 관련된 설정치를 사용자와 프로그램 간의 인터액티브 환경을 기반으로 새로운 값으로 변경하는 제17단계를 수행함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제9단계에서 요청 인터럽트가 원격관리 시스템의 통신 인터럽트인 경우, 데이터 프로토콜을 분석하여 데이터 요청 요구, 원격 초기 설정치 요구, 부하제어 요구인지를 확인하는 제18단계와,상기 데이터 요청 요구인 경우 사용전력량, n분주기 전압 실효 평균치, n분주기 전류 실효 평균치, n분주기 역률 평균치, n분주기 주파수 평균치, 정전시간 등의 데이터를 원격관리 시스템으로 전송하는 제19단계와,상기 원격 초기 설정치 요구인 경우, 시간, 날짜, 전력요금 산정 테이블 등 전기관리 업무의 운영과 관련된 설정치를 원격관리 시스템에서 전송된 데이터를 기반으로 재설정하는 제20단계와,상기 부하 제어 요구인 경우, 부하 제어를 하는 제21단계를 수행함을 특징으로 하는 디지털 지능형 주택 전기관리 방법.
- 각 주택에 구비된 주택 전기관리 장치의 전압패턴 데이터를 원격관리 시스템에서 원격에서 관리하는 방법에 있어서;원격관리 시스템에 구비된 DB로부터 수용가 정보를 검색하여 수용가에 대해 전압 패턴을 읽어 들이는 단계와,모든 수용가에 대해 적정전압 공급 여부를 감시하여 부적정 전압개소를 판정하고, 부적정 전압 개소수를 누산하며, 전압적정유지율을 계산/보고하는 단계와,상기 부적정 전압 개소에 대한 주상변화기 최적탭 및 관련 변압기의 부하시탭변환장치(ULTC: Under Load Tap Changer)에 대한 최적 정정치를 계산하여 결정하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 원격 전압관리 방법.
- 각 주택에 구비된 주택 전기관리 장치의 전류부하 패턴 데이터를 원격관리 시스템에서 원격에서 관리하는 방법에 있어서;상기 원격관리 시스템에 구비된 DB로부터 변압기 정보를 검색하고 이 변압기로부터 전기를 공급받는 수용가들에 대해 전류 패턴을 읽어 들이는 단계와,상기 전류패턴 데이터를 시간대별로 더해서 변압기에 걸리는 최대부하전류를 계산하고 이로부터 변압기 최대부하를 산출하며 변압기 정격을 고려하여 변압기 이용률을 계산하는 단계와,상기 변압기 이용률로 과부하 변압기가 존재하는지 판단하고, 과부하 변압기가 존재하는 경우, 주택 전기관리 장치에 명령을 내려 과부하분에 해당하는 수용가 부하들을 개방시켜 과부하를 해소하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 원격 부하관리 방법.
- 각 주택에 구비된 전기관리 장치의 마이크로프로세서에서 배선차단기의 전류(I)가 최대허용전류값(IMAX)을 초과하는 경우 과부하 이벤트 정보를, 영상 변류기의 전류(Iz)가 0.5*ILMAX(최대누설허용값)을 초과하는 경우 누전 이벤트 정보를, 누전상태가 주의상태 이상인 경우 누전상태정보를 원격지의 원격관리 시스템에 전송하는 단계;상기 원격관리 시스템에서 DB에 저장된 수용가 누전 정보를 검색, 누전의 정도를 확인하여 누전사고에 대한 주의가 요구되는 주의상태 이상에 해당하는 수용가들에 대한 목록 및 관련정보를 작성하는 단계; 및상기 원격관리 시스템에서 DB에 저장된 누전이나 과부하 이벤트 정보를 기반으로 누전차단이나 과부하차단 경험이 있는 수용가 및 관련정보 목록을 작성하는 단계를 포함하는 원격 전기안전관리 방법.
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