KR20070119223A - 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익배전반의 마스터씨피유 이중화구조 - Google Patents

변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익배전반의 마스터씨피유 이중화구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조에 관한 것으로서, 특히 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 데이타를 송수신하며, 현장정보처리반과 모자이크장치의 램프제어모듈 및 스위치제어모듈이 정상적으로 데이타를 교신할 수 있도록 데이타의 송수신 어드레스를 지정해주는 모자이크장치의 마스터CPU를 메인CPU수단과 보조CPU수단의 이중화구조를 갖도록 하고, 현재 작동중인 메인CPU수단의 작동상태를 감시하는 콘트롤수단에 의해 메인CPU수단에 이상이 발생했을때 자동으로 보조CPU수단이 작동하도록 구성하므로서, 마스터CPU의 메인CPU수단이 고장났을때에도 이중화구조를 갖는 보조CPU수단이 그 즉시 메인CPU수단의 기능을 대체함에 따라 전체적인 모자이크시스템의 작동이 원활히 이루어져 변전소 운영상태를 정상적으로 모니터링할 수 있도록 한 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조에 관한 것이다.
현장기기, 변전소, 모니터링, 모자이크장치, 메인CPU수단, 보조CPU수단, 콘트롤수단,

Description

변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터씨피유 이중화구조{Master CPU structure}
도 1 은 본 발명이 적용되는 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 전체 구성을 보인 도면.
도 2 는 본 발명이 적용되는 모자이크 장치를 보인 도면.
도 3 은 본 발명이 적용되는 모자이크 장치의 세부구성을 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 마스터CPU의 구성을 보인 블럭도.
도 5 는 본 발명의 마스터CPU의 구조를 보인 단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 현장기기, 2: 현장정보처리반,
3: RTU-FPD, 4: RTU-MPD,
5: 모자이크장치, 6: 광케이블,
7: 광변환기, 11: 설비경보접점,
12: 설비상태접점, 13: 설비제어접점,
21: 제 1 현장입력모듈, 22: 제 2 현장입력모듈,
23: 현장출력모듈, 51: 마스터 CPU,
100: 메인CPU수단, 101: 메인CPU보드,
104: 메인CPU, 200: 보조CPU수단,
300: 콘트롤수단,
본 발명은 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조에 관한 것으로서, 특히 마스터CPU의 메인CPU수단이 고장났을때에도 이중화구조를 갖는 보조CPU수단이 그 즉시 메인CPU수단의 기능을 대체함에 따라 전체적인 모자이크시스템의 작동이 원활히 이루어져 변전소 운영상태를 정상적으로 모니터링할 수 있도록 한 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조에 관한 것이다.
일반적으로 각 가정이나 사무실 등에서 사용되는 전기는 각 지역별로 설비되어 있는 변전소로부터 제공되고 있다.
즉, 변전소는 발전소에서 생산한 전력을 송전선로나 배전선로를 통하여 수용가에게 보내는 과정에서 전압이나 전류의 변성 및 전력의 배분을 위하여 설치되는 시설이라 할 수 있으며, 상기 변전소는 154KV, 23KV용 현장설비로 나뉘어지며, 23KV 변전소를 통해 각 부하(소비자)로 전기가 공급된다.
그리고, 각각의 변전소에는 부하측으로 전기를 공급하는 도중 단락이나 지락상태일때 시설물을 보호하기 위하여 전선로를 차단하는 복수개의 차단기가 설치된 다.
상기 설명과같이 변전소에는 수용가로 전기를 안정적으로 공급하기 위한 아주 복잡한 설비가 갖추어지게되며, 이러한 변전소에 설치된 차단기와 같은 각종 장치의 동작상태를 모니터링하여 고장의 징후를 미리 발견하여 대비하거나 아니면 발생된 고장에 신속히 대응하여 복구할 수 있도록 모니터링시스템이 제공되고 있다.
종래의 모니터링시스템은 현장기기, 즉, 현장에 설치된 각종 차단기 및 그밖의 장치들과 메인관리시스템을 각각 독립적인 케이블로 연결하여 메인관리시스템에서 변전소의 현장기기 동작상태를 모니터링하도록 구성되어 있다.
그러나, 종래에는 모니터링시스템의 전체적인 모니터링동작을 제어하는 마스터CPU가 하나의 CPU에 의해 구현되므로 CPU가 고장났을때 모니터링시스템 전체가 정상적인 작동이 불가능해지는 문제점이 있었고, 이로인해 마스터 CPU의 고장에 따른 모니터링시스템이 정지하게되어 변전소의 제어가 어려워져 대형 정전사고가 발생하게되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 데이타를 송수신하며, 현장정보처리반과 모자이크장치의 램프제어모듈 및 스위치제어모듈이 정상적으로 데이타를 교신할 수 있도록 데이타의 송수신 어드레스를 지정해주는 모자이크장치의 마스터CPU를 메인CPU수단과 보조CPU수단의 이중 화구조를 갖도록 하고, 현재 작동중인 메인CPU수단의 작동상태를 감시하는 콘트롤수단에 의해 메인CPU수단에 이상이 발생했을때 자동으로 보조CPU수단이 작동하도록 구성하므로서, 마스터CPU의 메인CPU수단이 고장났을때에도 이중화구조를 갖는 보조CPU수단이 그 즉시 메인CPU수단의 기능을 대체함에 따라 전체적인 모자이크시스템의 작동이 원활히 이루어져 변전소 운영상태를 정상적으로 모니터링할 수 있도록 한 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3 은 본 발명이 적용되는 디지탈 축소형 모자익 배전반을 도시한 것으로서,
변전소 현장기기(1)와;
상기 현장기기(1)로부터 제공되는 계전기 동작 및 경보, 현장설비 상태감지신호 등을 공급받아 RTU-FPD(3) 및 모자이크장치(5)로 송신하고, RTU-FPD(3) 또는 모자이크장치(5)로부터 송신된 현장기기 제어신호를 현장기기(1)로 공급하는 현장정보처리반(2)과;
상기 현장정보처리반(2)에서 송신되는 각종신호를 RTU-MPD(4)를 통해 메인관리센터(SCADA)로 송신하는 RTU-FPD(3)와;
전면에 현장기기(1)의 결선상태를 축소하여 한눈에 볼수있도록 전면패널이 형성되고 상기 현장정보처리반(2)과 광케이블(6)로 연결되어 현장정보처리반(2)으로부터 제공되는 변전소의 경보, 상태, 제어신호에 따라 전면패널에 설치된 각종 램프를 점등함과 동시에 차단기의 동작횟수를 카운팅하여 표시하는 모자이크장치(5); 로 구성된다.
그리고, 상기 현장기기(1)는 변전소에 설치된 각종 장비의 이상동작이 이를 경보하기 위하여 작동하는 설비경보접점(11)과, 변전소에 설치된 각종 장비의 작동상태를 출력하는 설비상태접점(12)과, 현장정보처리반(2)으로 부터 공급된 제어신호에 따라 현장 설비를 구동시키는 설비제어접점(13)을 포함하며,
상기 현장정보 처리반(2)은 상기 설비경보접점(11)의 출력신호를 광케이블(6)을 통해 RTU-FPD(3) 및 모자이크장치(5)로 송신하는 제 1 현장입력모듈(21)과, 상기 설비상태접점(12)의 출력신호를 광케이블(6)을 통해 RTU-FPD(3) 및 모자이크장치(5)로 송신하는 제 2 현장입력모듈(22)과, RTU-FPD(3) 또는 모자이크장치(5)로부터 전송된 제어신호를 설비제어접점(13)으로 공급하는 현장출력모듈(23)로 구성된다.
상기 광케이블(6)에는 교신되는 데이타를 광신호로 변환시키는 광변환기(7)가 설치되어 있다.
한편, 상기 모자이크장치(5)는,
통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 데이타를 송수신하며, 현장정보처리반(2)과 모자이크장치(5)의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)이 정상적으로 데이타를 교신할 수 있도록 데이타의 송수신 어드레스를 지정해주는 마스터 CPU(51)와,
전면패널에 설치되고, 모자이크장치(5)의 각종 기능제어를 위한 다수의 스위치로 이루어진 조작스위치(52)와,
전면패널의 상하단에 설치되고, 현장설비의 이상상태 감시에 사용되는 통신용경보램프(53)와,
전면패널에 축소 표시된 현장기기의 차단기 위치에 설치되고, 해당 차단기의 동작제어를 위한 제어스위치(54)와,
전면패널에 축소 표시된 현장기기에 대응하도록 설치되고, 해당 기기의 동작상태를 표시하는 표시램프(55)와,
상기 마스터 CPU(51)를 통해 현장정보처리반(2)과 교신하여 현장정보처리반(2)으로부터 송신된 상태신호에 따라 표시램프(55)를 점등제어하는 램프제어모듈(57)과,
상기 제어스위치(54)의 작동에 따라 마스터 CPU(51)를 통해 현장정보처리반(2)으로 현장기기 제어신호를 송출하는 스위치제어모듈(58)로 구성된다.
이와같이 구성된 디지탈 축소형 모자익 배전반은
현장기기(1)에 설치된 차단기의 동작상태 및 이상상태가 발생하면, 그에 대응하여 설비경보접점(11)과 설비상태접점(12)이 동작하게되고, 그 동작신호가 현장정보처리반(2)의 제 1 현장입력모듈(21)과 제 2 현장입력모듈(22)로 공급되며, 상기 제 1 및 제 2 현장입력모듈(21,22)은 설비경보접점(11)과 설비상태접점(12)으 로부터 공급된 신호를 광케이블(6)로 전송한다.
상기 제 1 및 제 2 현장입력모듈(21,22)에서 전송된 데이타는 광변환기(7)에 의해 광신호로 변환되어 일정거리 송신된 후 다시 디지탈데이타로 변환되어 통신케이블을 통해 모자이크장치(5)의 마스터 CPU(51)로 공급된다.
상기 마스터 CPU(51)는 입력되는 신호를 해당 램프제어모듈(57)로 공급하여 통신용경보램프(53), 표시램프(55)가 점등되도록 제어하므로서, 현장기기(1)의 작동상태 또는 경보상태가 모자이크장치(5)의 전면패널에 형성되어 있는 설치계통도에 그대로 표시되는 것이다.
그리고, 상기 현장기기(1)에서 발생되는 차단기의 동작상태는 마스터 CPU(51)에 의해 메타기(56)로 공급되는 카운팅 저장되고, 상기 메타기(56)에 저장된 차단기의 동작횟수 정보는 후에 사용자가 조작스위치(52)를 조작함에 따라 확인할 수 있게된다.
한편, 모자이크장치(5)에 구비된 제어스위치(54)를 조작하여 현장기기(1)의 차단기를 원격제어할 수 있다.
즉, 사용자가 모자이크장치(5)에 구비된 특정 제어스위치(54)를 온동작시키면, 그 제어신호가 스위치제어모듈(58)을 통해 마스터 CPU(51)로 공급되고, 상기 마스터 CPU(51)는 제어신호를 광케이블(6)을 통해 현장정보처리반(2)의 현장출력모듈(23)로 공급하며, 상기 현장출력모듈(23)이 모자이크장치(5)로부터 수신된 제어신호를 설비제어접점(13)으로 공급하여 구동시킴에 따라 현장에 설치된 차단기가 원격제어되는 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기 구성된 모자이크장치(5)의 마스터CPU(51)를 도 4 및 도 5 에 도시된 바와같이 메인CPU수단(100)과 보조CPU수단(200)으로 이중화구조를 갖도록 설계하고, 현재 작동중인 메인CPU수단(100)의 작동상태를 감시하는 콘트롤수단(300)에 의해 메인CPU수단(100)에 이상이 발생했을때 자동으로 보조CPU수단(200)이 작동하도록 구성한다.
상기 메인CPU수단(100)은 케이스(400) 내부에 장착되는 메인CPU보드(101)상에 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 현장정보처리반(2)과 모자이크장치의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)과 데이타를 교신하는 다수의 통신부(102)와, 상기 통신부(102)를 통해 입출력되는 데이타를 처리하는 I/O데이타처리부(103)와, 상기 I/O데이타처리부(103)에 의해 신호처리된 입출력데이타의 입출력어드레스를 지정하는 메인CPU(104)를 형성하여 이루고,
상기 보조CPU수단(200)은 메인CPU수단(100)과 동일한구조를 갖도록 케이스(400) 내부에 장착되는 보조CPU보드(201)상에 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 현장정보처리반(2)과 모자이크장치의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)과 데이타를 교신하는 다수의 통신부(202)와, 상기 통신부(202)를 통해 입출력되는 데이타를 처리하는 I/O데이타처리부(203)와, 상기 I/O데이타처리부(203)에 의해 신호처리된 입출력데이타의 입출력어드레스를 지정하는 보조CPU(204)를 형성하여 이루며,
상기 콘트롤수단(300)은 콘트롤보드(303)상에 현재 작동중인 메인CPU(104) 또는 보조CPU(204)의 동작상태를 감시하고, 현재작동중인 CPU에 이상이 발생했을경 우 현재 작동중인 CPU를 정지시킨 후 다른 CPU를 작동시키는 선택제어부(301)와, 현재 작동중인 CPU(104,204)의 작동상태를 표시함과 동시에 CPU 제어를 위한 키이입력수단으로 작용하는 디스플레이/키이패드(302)를 형성하여 구성한다.
상기 메인CPU보드(101), 보조CPU보드(201) 및 콘트롤보드(303)는 도 5 에 도시된 바와같이 케이스(400) 내부에 순차적으로 적층되어 장착된다.
이와같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
작동초기 마스터CPU(51)의 메인CPU수단(100)이 작동중이면, 메인CPU수단(100)의 통신부(102)가 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 현장정보처리반(2)과 모자이크장치의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)과 데이타를 교신하고, I/O데이타처리부(103)는 상기 통신부(102)를 통해 입출력되는 데이타를 처리하며, 메인CPU(104)는 상기 I/O데이타처리부(103)에 의해 신호처리된 입출력데이타의 입출력어드레스를 지정하는 현장정보처리반(2)과 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)이 상호 교신할 수 있도록 한다.
이때, 콘트롤수단(300)의 선택제어부(301)는 메인CPU(104)의 동작상태를 감시하고, 그 감시결과 메인CPU(104)의 동작에 이상징후가 감지되면, 그즉시 선택제어부(301)는 메인CPU(104)의 동작을 중지시키고 보조CPU수단(200)의 보조CPU(204)를 동작시킨다.
상기 보조CPU(204)가 동작하면 모든 데이타 송수신이 보조CPU수단(200)의 통신부(202)를 통해 이루어지게되어 모자이크장치(5)가 정상적으로 작동하여 변전소의 작동상태를 모니터링할 수 있게되는 것이다.
상기 설명과같이 이중화구조를 갖는 본 발명의 마스터CPU(51)를 이용하면 현재 작동중인 메인CPU수단(100)이 고장나더라도 그 즉시 보조CPU수단(200)이 작동하여 메인CPU수단(100)의 기능을 대체하게되므로 마스터CPU(51) 고장에 의한 모자이크시스템의 동작이 정지하게되는 현상을 방지할 수 있으며, 메인CPU수단(100)고장시 보조CPU수단(200)을 작동시킨 후 메인CPU수단(100)의 고장을 복원시켜 다시 정상가동시킬 수 있게된다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 데이타를 송수신하며, 현장정보처리반과 모자이크장치의 램프제어모듈 및 스위치제어모듈이 정상적으로 데이타를 교신할 수 있도록 데이타의 송수신 어드레스를 지정해주는 모자이크장치의 마스터CPU를 메인CPU수단과 보조CPU수단의 이중화구조를 갖도록 하고, 현재 작동중인 메인CPU수단의 작동상태를 감시하는 콘트롤수단에 의해 메인CPU수단에 이상이 발생했을때 자동으로 보조CPU수단이 작동하도록 구성하므로서, 마스터CPU의 메인CPU수단이 고장났을때에도 이중화구조를 갖는 보조CPU수단이 그 즉시 메인CPU수단의 기능을 대체함에 따라 전체적인 모자이크시스템의 작동이 원활히 이루어져 변전소 운영상태를 정상적으로 모니터링할 수 있도록 한 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (2)

  1. 현장기기(1)로부터 제공되는 계전기 동작 및 경보, 현장설비 상태감지신호 등을 공급받아 모자이크장치(5)로 송신하고, 모자이크장치(5)로부터 송신된 현장기기 제어신호를 현장기기(1)로 공급하는 현장정보처리반(2)과;
    전면에 현장기기(1)의 결선상태를 축소하여 한눈에 볼수있도록 전면패널이 형성되고 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 데이타를 송수신하며, 현장정보처리반(2)과 모자이크장치(5)의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)이 정상적으로 데이타를 교신할 수 있도록 데이타의 송수신 어드레스를 지정해주는 마스터 CPU(51)를 포함하여 구성된 모자이크장치(5)를 포함하도록 구성된 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반에 있어서,
    마스터CPU(51)를 메인CPU수단(100)과 보조CPU수단(200)으로 이중화구조를 갖도록 설계하고, 현재 작동중인 메인CPU수단(100)의 작동상태를 감시하는 콘트롤수단(300)에 의해 메인CPU수단(100)에 이상이 발생했을때 자동으로 보조CPU수단(200)이 작동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인CPU수단(100)은 케이스(400) 내부에 장착되는 메인CPU보드(101)상에 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 현장정보처리반(2)과 모자이크장치의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)과 데이타를 교신하는 다수의 통신부(102)와, 상기 통신부(102)를 통해 입출력되는 데이타를 처리하는 I/O데이타처리부(103)와, 상기 I/O데이타처리부(103)에 의해 신호처리된 입출력데이타의 입출력어드레스를 지정하는 메인CPU(104)를 형성하여 이루고,
    상기 보조CPU수단(200)은 메인CPU수단(100)과 동일한구조를 갖도록 케이스(400) 내부에 장착되는 보조CPU보드(201)상에 통신라인과 연결되어 RS-485방식으로 현장정보처리반(2)과 모자이크장치의 램프제어모듈(57) 및 스위치제어모듈(58)과 데이타를 교신하는 다수의 통신부(202)와, 상기 통신부(202)를 통해 입출력되는 데이타를 처리하는 I/O데이타처리부(203)와, 상기 I/O데이타처리부(203)에 의해 신호처리된 입출력데이타의 입출력어드레스를 지정하는 보조CPU(204)를 형성하여 이루며,
    상기 콘트롤수단(300)은 콘트롤보드(303)상에 현재 작동중인 메인CPU(104) 또는 보조CPU(204)의 동작상태를 감시하고, 현재작동중인 CPU에 이상이 발생했을경우 현재 작동중인 CPU를 정지시킨 후 다른 CPU를 작동시키는 선택제어부(301)와, 현재 작동중인 CPU(104,204)의 작동상태를 표시함과 동시에 CPU 제어를 위한 키이입력수단으로 작용하는 디스플레이/키이패드(302)를 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 변전소 운영상태 감시를 위한 디지탈 축소형 모자익 배전반의 마스터 CPU 이중화구조.
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