KR20070000488U - 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러 - Google Patents

자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러 Download PDF

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Abstract

본 고안은 기존의 전압 절환스위치의 제어를 현장 및 원격에서도 가능하게 하는 디지털 컨트롤러에 관한 것으로서, 내부에 디지털 MCU에 따른 자가진단기능을 추가함으로써 정상동작 여부와 디지털 입력접점 및 디지털 출력접점을 외부 램프를 통해서 쉽게 확인할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 특징적인 목적을 달성하기 위한 본 고안은 외부로부터 공급되는 전력전원을 입력받은 후, 컨트롤러 내부의 포토커플러(Photo Coupler)를 작동시키는 디지털 입력부(11); 컨트롤러의 동작 상태를 확인할 수 있도록 자가진단을 수행하여 상태표시램프(A)를 점등시키는 자가진단부(12); 컨트롤러 내부의 포토커플러가 수신한 입력 전원을 이용하여 동작하게 되면, 내부 시퀀스(Internal Sequence)에 의해 처리됨으로써, 상태표시램프 및 디지털 출력을 동작시키는 시퀀스 처리부(13); 디지털 입력에 따른 컨트롤러의 작동상태를 표시하고 외부의 노이즈 유입을 방지하는 디지털 로직 게이트(14); 및 현장(Local)과 원방(SCADA)으로 구분되는 17채널을 포함하는 디지털 출력부(15); 를 포함한다.
자동전압 절체 스위치, 디지털 컨트롤러, 자가진단, 상태표시램프, 디지털 로직 게이트, 디지털 MCU

Description

자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러 {The digital controller for the automatic voltage static switch}
도 1a 및 도 1b는 종래의 전압 절환스위치를 나타내는 외형도,
도 2는 PCB 보드를 추가하여 개량한 자동전압절체 스위치에 PCB 보드를 나타내는 도면,
도 3a는 본 고안의 일실시예에 따른 외부 결선에 따른 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러를 나타내는 블록도,
도 3b는 본 고안의 일실시예에 따른 외부 결선에 따른 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러를 나타내는 회로도,
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러를 나타내는 외형도,
도 5는 본 고안의 일실시예에 따른 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러의 내부를 나타내는 도면,
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러
11 : 디지털 입력부 12 : 자가진단부
13 : 시퀀스 처리부 14 : 디지털 로직 게이트
141 : 디지털 MCU 15 : 디지털 출력부
16 : 테스트 확인부 17 : 원격제어부
본 고안은 기존의 전압 절환스위치(43PDA)의 제어를 현장 및 원격에서도 가능하게 하는 디지털 컨트롤러에 관한 것으로서, 내부에 디지털 MCU(Micro Control Unit)에 따른 자가진단기능을 추가함으로써 정상동작 여부와 디지털 입력접점 및 디지털 출력접점을 외부 램프를 통해서 쉽게 확인할 수 있는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러에 관한 것이다.
일반적으로 배전반 내부의 공간은 협소하고 많은 주변기기(단자대, 차단기, 보조릴레이, 콘덴서 또는 전선 등)들의 집합으로 인하여 작업자들이 결선작업을 실시하는 경우에, 도면과 실제 단자 번호를 식별하면서 작업하기가 용이하지 않았다.
최근에는 전력수급 안정화 및 부하용량이 증가로 다수의 보호기기들이 추가됨으로써, 전력 공급에 따른 전선의 굵기도 확대되고, 보호기기들에 따른 전선의 수가 증가하여 더욱더 작업자들에게는 힘든 여건이 되어 가고 있는 추세이다.
이러하다 보니 결선량이 많은 변전소용 배전반의 경우에 작업자의 실수에 의 한 오결선이 다수 발생함으로써, 현장에서 기기 오동작 사고 및 인력 그리고 시간의 손실이 점차적으로 증가하고 있는 실정이다.
이처럼, 오결선에 따라 발생하는 자재비 및 인건비의 증가 그리고, 시험기간을 감소시키기 위해 결선량을 감소시켜 작업자의 작업량을 감소시켰다.
다시 말해 디지털 기술이 보편화된 현시대에서 전력계통 분야에도 디지털 기술이 많이 접목되어 디지털 보호계 전기, 전력감시 시스템 및 전자식 전력량계 등 수많은 제품이 배전반에 장착되어 운용되고 있지만, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 배전반 전면에 위치한 손잡이형 스위치로써 디지털화하는데 어려움이 발생한다.
이처럼 기존의 전압 절환스위치를 제어하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 PCB 보드를 추가하였다.
그러나 PCB 보드를 추가함으로써, 결선을 단순화시킬 수는 있었지만, 결선량의 일부만이 감소되고, 결선을 단순화시키면 반대로 물품 자재비 및 제품가격이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 전압절환 스위치는 수동 및 자동으로 전압을 전환하는 스위치로써, 변전소 이중모선의 PT 2차 전압을 A-BUS, B-BUS 또는 OFF 중 1가지를 선택하여 절체한다.
이때, 상기 전압절환 스위치의 작동을 위해 복잡한 후면 결선이 필요하며, 이러한 결선량 증가로 인하여 오결선 위험요소 증가, 전선 및 보조릴레이 증가로 인한 자재비 상승, 결선체크 및 시험시간 증가 등이 발생하는 단점을 역시 가지고 있었다.
본 고안의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내부에 디지털 MCU(Micro Control Unit)를 사용하여 자가진단기능을 추가함으로써, 정상동작 여부와 디지털 입력접점 및 디지털 출력접점을 외부 램프로 쉽게 확인할 수 있도록 함에 있다.
본 고안의 다른 목적은 전압 절환스위치(43PDA)의 제어를 현장 및 원격에서도 가능하게 하도록 함에도 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 스위치 후면 단자대에 배치된 다수의 결선을 오동작 없이 간단하게 통합 및 제어하도록 함에도 있다.
이와 같은 특징적인 기술적 사상을 구현하기 위한 본 고안에 따른 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러에 있어서, 외부로부터 공급되는 전력전원을 입력받은 후, 상기 컨트롤러 내부의 포토커플러를 작동시키는 디지털 입력부; 상기 컨트롤러의 동작 상태를 확인할 수 있도록 자가진단을 수행하여 상태표시램프를 점등시키는 자가진단부; 상기 컨트롤러 내부의 상기 포토커플러가 수신한 입력 전원을 이용하여 동작하게 되면, 내부 시퀀스에 의해 처리됨으로써, 상기 상태표시램프 및 디지털 출력을 동작시키는 시퀀스 처리부; 디지털 입력에 따른 상기 컨트롤러의 작동상태를 표시하고 외부의 노이즈 유입을 방지하는 디지털 로직 게이트; 현 장(Local)과 원방(SCADA)으로 구분되는 17채널을 포함하는 디지털 출력부; 외부로부터 노이즈 유입 또는 발생에 따른 오동작이 발생하지 않으면서, 현장의 사용조건에 구애받지 않도록 하기 위해 상기 컨트롤러의 상태를 확인하는 테스트 확인부; 및 상기 컨트롤러로부터 이격된 위치에서 사용자가 별도의 제어장치를 통해 상기 컨트롤러의 작동을 제어하는 원격제어부; 를 포함한다.
바람직하게 상기 자가진단부(12)는, 상기 컨트롤러가 정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프(RUN)를 점등시키고, 비정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프를 소등시키고, 이상상태 램프(FAIL)를 점등시키는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게 상기 자가진단부(12)는 디지털 입력의 상태에 따른 AUTO, MANUAL, A-BUS, B-BUS, OFF, 43CA ON/OFF 또는 43RC ON/OFF 램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게 상기 디지털 로직 게이트(14)는, 디지털 MCU 내부의 클럭(Clock)을 이용한 소프트웨어 타이머(Software Timer)를 이용한 딥스위치(Dip Switch)로 설정된 타이머 기능 및 다운로드 포트(Download Port)를 통해서 프로그램의 업데이트를 실행하는 디지털 MCU(141); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개 념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
우선, 본 실시예에 있어서 자동전압절체 스위치(43PDA)용 디지털 컨트롤러는 변전소의 배전반 부분에 장착되어 별도의 전원장치로부터 +5V, +12V의 전원을 공급받아 동작하는 것이 바람직하다.
이에 따른 자동전압절체 스위치(43PDA)용 디지털 컨트롤러(이하, "컨트롤러"이라 함.)(10)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 자가진단기능을 추가함으로써, 표시램프(A)를 통해 컨트롤러의 동작상태 그리고 디지털 입력 및 출력에 따른 상태를 확인할 수 있는 바, 디지털 입력부(11), 상태표시램프(A; State Indicator Lamp)를 포함하는 자가진단부(12), 시퀀스 처리부(13), 디지털 로직 게이트(14), 디지털 출력부(15), 테스트 확인부(16) 및 원격제어부(17)를 포함한다.
먼저, 디지털 입력부(11, DI; Digital Input)는 외부로부터 공급되는 전력전원을 입력받은 후, 컨트롤러 내부의 포토커플러(Photo Coupler)를 작동시키는 기능을 수행한다.
이때, 디지털 입력부(11)는 9채널을 통해서 외부로부터 DC +24V의 전압을 입력받는 것으로 설정하였지만, 장치가 작동될 때 그에 따른 상황에 따라 DC +125V가 공급받을 수도 있다.
한편, 디지털 입력의 오동작을 방지하기 위하여 DC +18V 미만에서는 동작을 하지 않도록 설계된다.
부연하여, 디지털 입력부가 DC +125V의 전압을 입력받는 경우, 실제 동작하 는 장치는 DC +70V의 전압을 입력받는다.
다음으로, 자가진단부(12)는 사용자가 컨트롤러(10)의 동작 상태를 손쉽게 확인할 수 있도록 자가진단을 수행하여 상태표시램프(A)를 점등시키는 기능을 수행한다.
참고적으로, 자기진단 기능용인 상태표시램프(Lamp)를 도 4를 참고하여 살펴보면, 컨트롤러(10)가 정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프(RUN)가 점등되어 그 동작 상태를 알려준다. 한편, 시스템 장치의 내부의 결함으로 인하여 비정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프가 소등되고, 이상상태 램프(FAIL)가 점등된다.
한편, 디지털 입력의 상태에 따라서 AUTO, MANUAL, A-BUS, B-BUS, OFF, 43CA ON/OFF, 43RC ON/OFF 램프가 점등이 된다.
이때, 본 발명은 총 11개의 램프를 이용하여 자가진단을 실행하는 것으로 설정하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
시퀀스 처리부(13)는 디지털 입력부(11)를 통해서 수신한 입력 전원을 이용해 컨트롤러 내부의 포토커플러가 동작을 하게 되면, 내부 시퀀스(Internal Sequence)에 의해 처리됨으로써, 상태표시램프(A) 및 디지털 출력을 동작시킨다.
디지털 로직 게이트(14, Digital Logic Gate; AND, NOT, SR Flip-Flop)는 디지털 입력에 따른 컨트롤러(10)의 작동상태를 표시하고 외부의 노이즈 유입을 방지하는 기능을 수행하는 바, 디지털 MCU(141, Micro Control Unit)를 포함한다.
상기 디지털 MCU(141)를 구체적으로 살펴보면, 딥스위치(Dip Switch)로 설정된 타이머 기능 및 다운로드 포트(Download Port)를 통해서 프로그램의 업데이트를 실행한다.
이때, 상기 딥스위치는 디지털 MCU 내부의 클럭(Clock)을 이용한 소프트웨어 타이머(Software Timer)를 이용한 것이다.
한편, 상기 컨트롤러의 내부 로직의 변경이 이루어지는 경우에 결선을 수정하지 않고, 다운로드 포트를 이용하여 업데이트를 실행하는 것이 바람직하다.
디지털 출력부(15, DO; Digital Output)는 17채널은 크게 현장(Local)과 원방(SCADA)으로 나눌 수 있는데, 그 이유는 사용전압의 차이로써 일반적으로 현장에서는 DC +125V를 사용하고, 원방에서는 DC +24V를 사용한다.
참고적으로, 본 실시예에서 출력접점은 c접점 1채널, a접점 15채널, b접점 1채널로 구성이 된다. 상기 접점들은 디지털 입력의 상태에 따라서 동작한다.
여기서, 디지털 MCU(141)는 디지털 입력값을 지속적으로 계속적으로 체크하고 있다가 입력상태가 변하게 되면 그에 따른 출력 접점을 동작시킨다.
그리고, 테스트 확인부(16)는 외부로부터 노이즈(Noise) 유입 또는 발생에 따른 오동작이 발생하지 않으면서, 현장의 사용조건에 구애받지 않도록 하기 위해서 컨트롤러(10)의 상태를 확인하는 기능을 수행한다.
또한, 테스트 확인부(16)를 사용함으로써, 현장에서의 테스트에 따른 시험시간이 발생하지 않도록 함에도 있다. 즉, 현장의 사용조건에 영향을 받지 않도록 제품이 환경시험을 필수적으로 실시하고 있으며, 현장에서 노이즈(Noise)가 발생하더라도 오동작하지 않도록 제품의 품질 및 신뢰성을 높일 수 있다.
반면, 원격제어부(17)는 컨트롤러(10)로부터 이격된 위치에서 별도의 제어장 치를 통해 상기 컨트롤러(10)의 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
이하, 상술한 바와 같은 구성으로 이루어진 응용소프트웨어를 통해 컨트롤러(10)의 작동방법에 대하여 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
T1 단자대를 통해서 외부로부터 전원 및 디지털 입력값을 수신받고, T2/T3 단자대를 통해서 입력받은 상기 디지털 입력값에 따른 디지털 출력값을 출력한다.
또한, 외부 입출력 부분은 충분한 절연내력을 주었으며, 배리스터(Varistor), 과도전압억제 TVS 다이오드를 사용함으로써, 외부 노이즈 유입을 방지할 수 있다.
그리고, 좌측 상단에 위치된 11개의 램프를 이용하여 컨트롤러의 상태를 확인할 수 있다. 즉, 상술한 기능은 이러한 모든 기능들은 좌측 중앙에 위치한 MCU(ATMEGA128)에 의해 수행되어진다.
이상으로 본 고안의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
상술한 본 고안에 따르면, 자동전압절체 스위치(43PDA)용 디지털 컨트롤러를 이용함으로써, 한정된 배전반 내부에 장착시키기 위해 초소형 제품으로 설계되었으며, 작업자의 편의를 위하여 디지털 입력 및 출력을 분산 집중시켜 결선시 혼동을 없앴고, 주변에 부착되었던 보조릴레이 및 타이머를 개선하여 내부 로직에서 처리하게 함으로 비용절감을 할 수 있는데 그 효과가 있다.
또한, 자기진단기능을 부가한 상태표시램프를 장착시킴으로써, 사용자가 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러의 상태를 확인할 수 있는 효과도 있다.
그리고, 본 고안은 현장의 사용조건에 영향을 받지 않도록 제품의 환경시험을 필수적으로 실시하고 있음으로써, 현장에서 노이즈가 발생하더라도 오동작하지 않도록 하여 제품의 품질 및 신뢰성을 높일 수 있는데 그 특유의 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러(10)에 있어서,
    외부로부터 공급되는 전력전원을 입력받은 후, 상기 컨트롤러 내부의 포토커플러(Photo Coupler)를 작동시키는 디지털 입력부(11);
    상기 컨트롤러의 동작 상태를 확인할 수 있도록 자가진단을 수행하여 상태표시램프(A)를 점등시키는 자가진단부(12);
    상기 컨트롤러 내부의 상기 포토커플러가 수신한 입력 전원을 이용하여 동작하게 되면, 내부 시퀀스(Internal Sequence)에 의해 처리됨으로써, 상기 상태표시램프 및 디지털 출력을 동작시키는 시퀀스 처리부(13);
    디지털 입력에 따른 상기 컨트롤러의 작동상태를 표시하고 외부의 노이즈 유입을 방지하는 디지털 로직 게이트(14); 및
    현장(Local)과 원방(SCADA)으로 구분되는 17채널을 포함하는 디지털 출력부(15); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러.
  2. 제 1항에 있어서,
    외부로부터 노이즈 유입 또는 발생에 따른 오동작이 발생하지 않으면서, 현장의 사용조건에 구애받지 않도록 하기 위해 상기 컨트롤러의 상태를 확인하는 테스트 확인부(16); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지 털 컨트롤러.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 컨트롤러로부터 이격된 위치에서 사용자가 별도의 제어장치를 통해 상기 컨트롤러의 작동을 제어하는 원격제어부(17); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자가진단부(12)는,
    상기 컨트롤러가 정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프(RUN)를 점등시키고, 비정상적으로 동작하게 되면 정상상태 램프를 소등시키고, 이상상태 램프(FAIL)를 점등시키는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 자가진단부(12)는
    디지털 입력의 상태에 따른 AUTO, MANUAL, A-BUS, B-BUS, OFF, 43CA ON/OFF 또는 43RC ON/OFF 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 로직 게이트(14)는,
    디지털 MCU 내부의 클럭(Clock)을 이용한 소프트웨어 타이머(Software Timer)를 이용한 딥스위치(Dip Switch)로 설정된 타이머 기능 및 다운로드 포트(Download Port)를 통해서 프로그램의 업데이트를 실행하는 디지털 MCU(141); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동전압절체 스위치용 디지털 컨트롤러.
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