KR20070121324A - 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반 - Google Patents

전력선 통신 기능을 갖는 수배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명이 개시하는 수배전반은, 전력량 및 부하량 정보를 산출하기 위한 전력감시 패널을 포함하고, 전력량 및 부하량 정보를 포함하여 해당 수배전반에 대한 고유식별 번호를 전력선 상으로 탑재하며, 전력선을 통해 임의 수배전반에 대한 전력량 정보, 부하량 정보 및 고유식별 번호를 수신하여 전력감시 패널로 제공하기 위한 전력선 통신부로 구성된다.
이와 같은 구성의 수배전반은 대규모 전력 단지 내에서 다수의 수배전반에 대한 전력감시 정보를 임의의 수배전반에서 감시할 수 있도록 함에 따라, 각 수배전반을 개별적으로 감시하기 위한 인력을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에서는 다수의 수배전반을 실시간 관리함으로써, 편중된 전력분배를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다.
전력단지, 전력량, 부하량, 수배전반, 전력감시, 전력선 통신

Description

전력선 통신 기능을 갖는 수배전반{SWITCHGEAR HAVING A FUNCTION OF POWERLINE COMMUNICATION}
도 1은 종래 전력감시 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수배전반을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 통신을 설명하기 위한 구성도이다.
** 주요 도면에 대한 부호의 설명 **
201, 207 : 수배전반 203, 209 : 전력감시 패널
205, 211 : 전력선 통신부 301 : 주파수 편이 모뎀
303 : 인버터 305 : 전력 증폭부
307 : 변환부 309 : 제어부
311 : 수신 증폭부 313 : 메모리
본 발명은 수배전반 감시 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수배전반 전력선 통신을 수행토록 하여 용이하게 수배전반 간 상호 전력 감시가 가능한 전력 선 통신 기능을 갖는 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로, 수배전반 또는 배전반에 사용되는 고전압/고전류는 수용가의 전력상태에 따라 잦은 변화를 갖게 된다. 이러한 전력변화가 일정시간 지속되면 배전반은 부하량에 비례한 발열이 발생한다. 발열은 배전반의 배전율을 현저히 저하시키며, 아울러 전력낭비의 근본적인 원인으로 인지되고 있는 실정이다.
따라서 전력변화를 감시하기 위한 패널메터(Pannel Meter)가 배전반에 장착되어, 전력사용의 안정성과 효율을 증대시키고 있다. 패널메터는 근래에 디지트화된 장비로써 사용되고 있으며, 3상 전압, 3상 전류, 3상전력, 3상 불평율, 3상 무효전력, 3상 피상전력, 3상 유효전력, 주파수, 역률, TR온도, 주변온도 등을 검출한다. 검출된 정보는 시간대 별로 내부 메모리에 저장되며, 저장된 정보는 소정의 연산을 거쳐, 누적 평균값 표시, 누적 전력량 표시 등의 디스플레이 기능을 수행토록 하고 있다.
관리자는 패널메터를 조작하여 전력사용의 정보를 실시간으로 감시하거나, 상기의 표시 기능을 통해 전력상태를 식별한다. 패널메터를 구성하는 디스플레이 패널은 LCD, TFT, FND 등으로 이루어져, 문자화된 정보를 시각적으로 디스플레이 한다. 대부분의 패널메터는 다수의 전기관련 측정 요소에 기초하여 전력감시를 수행하는 전력계측 제어기로서, 현장의 관리자에게 필히 요구되는 부하율에 대한 계측 및 분석기능이 제외되어 불편한 점이 따르고 있다. 기존에 부하율을 구하기 위해서 일일이 전압 및 전류등의 파라미터를 산출하여 수동으로 계산해야 하는 번거로움이 따른다.
이를 개선하기 위해 근래에는 수배전반의 전면 패널상으로 소정 시간 동안 누적된 주요 전력상태를 손쉽게 감시할 수 있는 부하율 표시장치가 사용되고 있다. 전술된 부하율 표시장치는 첨부된 도 1에 보인바와 같이, 시리얼 통신, 예컨대 RS485 통신을 하기 위한 통신부(103), 냉각팬(115, 117)과 부저(119)의 동작 제어 및 다수의 표시소자로 구성된 디스플레이부(121)의 점소등 제어를 위한 제어부(101), 제어부(101)의 제어 프로그램이 탑재된 프로그램 메모리(107) 및 타이머(105)로 구성된다.
제어부(101)는 냉각팬(115,117) 및 부저(119) 구동제어를 위한 제1 드라이버(111)와 접속되고, 디스플레이부(121)의 점소등 제어를 위한 제 2 드라이버(113)와 접속된다. 냉각팬(115, 117)은 수배전반의 내부 발열을 억제하기 위해 트랜스(TR)의 근접위치에 설치되며, 발열상태에 따라 각각의 냉각팬(115, 117)이 동작된다. 디스플레이부(121)는 다수개의 발광소자 예컨대, LED 소자로 이루어져, 부하율이 20%, 40%, 60%, 80% 및 100%일 경우를 각각 표시하기 위해 설치된다. 부저(119)는 부하율이 100% 이상의 과부하시 청각적 경고음을 발신하기 위해 사용된다.
통신부(103)는 패널메타(Pannel Meter)로부터 RS485 통신을 통해 다량의 부하량 정보를 수신한다. 부하량 정보는 부하율, 연속 과부하 정보, 연속 불평형부하 정보 및 결상정보 등이 포함된다. 프로그램 메모리(107)는 시스템 제어를 포함하여, RS485 통신을 위한 프로토콜 제공 및 통신에러를 검출한다.
이와 같이 구성된 부하율 표시장치는, 패널메타로부터 수신된 부하 정보 즉, 결상정보, 연속 불평형정보, 연속 과부하정보 및 현재의 부하율에 경고가 이루어지도록 하되, 소정의 표시램프 및 부저를 통해 현장 내에서 수배전반의 부하량이 쉽게 표시도록 함에 따라, 관리자가 현장에서 배전반의 부하량을 쉽게 인지하도록 하여, 배전반의 과부하로 인한 사고위험을 미연에 방지한다.
그러나 종래의 부하율 표시장치는 수배전반에 대한 부하량 정보를 별도의 통신 라인을 통해 제공되기 때문에, 설비에 대한 부담이 가중되는 문제가 야기되고 있다. 또한 부하량 정보는 하나의 수배전반에 대한 현장 정보이기 때문에, 다수의 수배전반을 구비한 대규모 현장에서는 동시 다발적인 정보 습득이 어려워 각 수배전반에 대한 부하량 습득 시 각각의 관리 인원이 불가피하고, 다수의 관리 인원 간 상호통신이 실시간 이루어지지 못해 전력 관리의 어려움이 따르고 있는 실정이다.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 대규모 수배전반에 대한 부하량 정보를 각 수배전반으로 동시에 통지되도록 하여 전력 관리를 용이하게 실현할 수 있는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 대규모 수배전반에 대한 부하량 정보를 수집하기 위해 각 수배전반으로 전력선 통신 기능을 갖추고 상호 통신을 수행함으로써, 통신을 위한 별도의 통신 라인을 구축하지 않아 설비의 효율성을 증대시킬 수 있는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반을 제공함에 있다.
이와 같은 특징적인 기술적 사상을 구현하기 위한 본 발명 수배전반은, 전력량 및 부하량 정보를 산출하기 위한 전력감시 패널과, 전력량 및 부하량 정보를 포함하여 해당 수배전반에 대한 고유식별 번호를 전력선 상으로 탑재하며, 전력선을 통해 임의의 수배전반에 대한 전력량 정보, 부하량 정보 및 고유식별 번호를 수신하여 전력감시 패널로 제공하기 위한 전력선 통신부를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 전력감시 패널은 부하율, 연속 과부하 정보, 연속 불평형 부하정보, 결상정보, 전압, 전류, 피크, 역률, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 변성기 온도, 주파수, 누설 전류 등을 검출한다.
또한, 본 발명의 전력선 통신부는, 전력 3상(X,Y,Z) 중 어느 두 개의 전력선을 통해 통신을 수행하며, 인버터를 통해 입력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조 출력하거나 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조 출력하는 주파수 편이 모뎀과, 주파수 편이 모뎀의 아날로그 신호를 입력받아 이를 증폭하여 제어신호에 의해 출력하는 전력증폭부와, 전력증폭부에서 증폭된 신호를 전력선의 영 전위 상에서 송출하거나, 전력선의 영 전위 상에서 데이터를 수신하는 변환부와, 변환부에서 검출한 신호를 증폭하여 주파수 편이 모뎀으로 출력하는 수신증폭부와, 제어신호를 출력하여 전력증폭부 및 수신증폭부의 송신을 제어하고, 전력감시 패널로 탑재된 수배전반의 전력량 정보, 부하량 정보 및 해당 수배전반의 고유 식별번호를 주파수 편이 모뎀을 통해 전력선으로 탑재하고, 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수신하여 전력감시 패널로 전송 제어하는 제어부, 및 이 제어부와 연동하여 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수배전반의 고유 식별번호 별로 저장 관리하는 메모리로 구성된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 수배전반의 전력선 통신을 설명하기 위한 시스템 구성도이다. 먼저, 본 발명에서는 대규모 산업단지 내로 분포되는 현장별 다수의 수배전반에 대한 부하량 정보를 각 수배전반에서 감시할 수 있도록 한다. 이를 위해, 각 수배전반 간 통신은 별도의 통신 라인이 사용되지 않는 전력선 통신을 수행한다. 전력선 통신을 통해 각 수배전반은 주변 수배전반에 대한 부하량 정보를 상호 교환한다. 따라서 관리자는 어느 하나의 수배전반을 통해 주변 다수의 수배전반의 전력상태를 인지할 수 있다.
도시된 바와 같이 각 현장별로 구비되는 다수의 수배전반은 전력선을 통해 수전하며, 각 수배전반은 각각의 전력선 통신부를 포함한다. 보다 구체적으로, 제1 현장에는 제1 수배전반(201)이 구비되고, 제1 수배전반(201)은 전력선 사이로 전력선 통신부(205)와 접속된다. 제1 수배전반(201)의 전면 패널에는 제1 전력 감시패널(203)이 장착되어, 제1 수배전반(201)을 포함한 주변 다수의 수배전반에 대한 전력량을 감시한다. 물론, 제2 현장에는 제2 수배전반(207)이 구비되고, 제2 수배전 반(207)은 전력선 통신부(211)와 접속된다. 전력선 통신부(211)는, 예컨대 제1 수배전반(201)과 전력선 통신을 수행함으로써 제2 수배전반(207)의 전력상태뿐만 아니라 제1 수배전반(201)의 전력상태를 모니터한다.
상기 전력선 통신부(205)는 전력 3상(X, Y, Z) 중 어느 두 개의 전력선을 통해 통신을 수행하나, 각 수배전반은 상호 동일한 전력선을 선별해야 할 것이다. 또한 전력선 통신은 전력선의 위상 영(zero) 전위에서 데이터 통신이 이루어지며, 각 수배전반에 대한 고유의 식별번호를 통해 다수의 수배전반에 대한 전력량 정보를 수집한다.
전력선 통신부(205, 211)에 의한 전력상태 즉, 부하량 정보는 상기 전력감시 패널(203, 209)에 의해 검출된 정보로서, 부하율, 연속 과부하 정보, 연속 불평형 부하정보, 결상정보, 전압, 전류, 피크, 역률, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 변성기 온도, 주파수, 누설 전류 등을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 통신부(205)를 설명하기 위한 구성도이다.
도시된 바와 같이, 전력선 통신부(205)는 인버터(303)를 통해 입력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조 출력하거나 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조 출력하는 주파수 편이 모뎀(frequency shift keying type)(301)과 주파수 편이 모뎀(301)의 아날로그 신호를 입력받아 이를 증폭하여 제어신호에 의해 출력하는 전력증폭부(305)와, 전력증폭부(305)에서 증폭된 신호를 전력선의 영 전위 상에서 송출하거나 상기 전력선의 영 전위 상에서 데이터를 수신하는 변환부(307)와, 이 변환부(307)에서 검출한 신호를 증폭하여 주파수 편이 모뎀(301)으로 출력 하는 수신증폭부(311)와, 제어신호를 출력하여 전력증폭부(305) 및 수신증폭부(311)의 송신을 제어하고, 전력감시 패널(203)로 탑재된 수배전반의 전력량 정보, 부하량 정보 및 해당 수배전반의 고유 식별번호를 상기 주파수 편이 모뎀(301)을 통해전력선으로 탑재하고, 상기 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수신하여 상기 전력감시 패널(203)로 전송 제어하는 제어부(309)와, 이러한 제어부(309)와 연동하여 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수배전반의 고유 식별번호 별로 저장 관리하는 메모리(313)로 구성된다.
이하, 본 발명의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 본 발명의 바람직한 실시예로 제1 현장에 구비되는 제1 수배전반(201)과 제2 현장에 구비되는 제2 수배전반(207) 간의 상호 전력선 통신을 수행한다. 전력선 통신에 의해 각 수배전반은 제1 수배전반(201) 및 제2 수배전반(207)에 대한 전력량 정보 및 부하량 정보를 수집한다.
상기 제1 전력감시 패널(203)은 제1 수배전반(201)의 전력량 및 부하량을 감시하고, 그에 따른 감시 결과를 디스플레이한다. 또한, 제1 전력감시 패널(203)은 내부 메모리로 현재의 감시 결과를 저장한다. 제1 수배전반(201)으로 내설되는 전력선 통신부(205)는 전력감시 패널(203)의 내부 메모리로 저장된 전력량 정보 및 부하량 정보를 수집한다. 즉, 상기 제어부(309)는 전력감시 패널(203)의 내부 메모리와 연동하여 제1 수배전반(201)의 전력량 정보 및 부하량 정보를 제공받는다.
제어부(309)는 전력선과 접속된 변환부(307)를 통해 전력선의 영(Zero) 전위를 검출하며, 전력선의 영 전위에서 상기 제1 수배전반(201)의 전력량 정보, 부하 량 정보 및 해당수배전반의 고유식별 번호 정보를 전력선 상으로 탑재한다. 이때, 제어부(309)는 전력선 통신을 위한 프로토콜을 보유하며, 프로토콜에 따라 상기 전력감시 패널(203) 상으로 저장된 정보를 전송 제어한다.
한편, 동일 전력선 상으로 접속되는 제2 수배전반(207)의 전력선 통신부(211)는 전력선을 통해 전송된 제1 수배전반(201)의 전력감시 정보 즉, 제1 수배전반(201)의 전력량 정보, 부하량 정보 및 고유식별 번호 정보를 수신한다. 제어부(309)는 이와 같이 제1 수배전반(201)에 대한 전력감시 정보를 기 설정된 프로토콜에 기반하여 수신한다. 제어부(309)는 상기 제1 수배전반(201)에 대한 고유식별 번호 정보를 수신하고, 이어서 전력량 정보 및 부하량 정보를 수신한다.
이를 위해 변환부(307)는 전력선의 고전압을 저전압으로 변환하며, 제어부(309)는 전력선의 영 전위상태를 검출한다. 따라서 제어부(309)는 영 전위상태에서 상기 수신 증폭부(311) 및 주파수 편이 모뎀(301)을 거쳐 제1 수배전반(201)의 전력감시 정보를 수신한다. 제어부(309)는 상기 전력감시 정보를 메모리(313)로 저장한다. 제어부(309)는 고유식별 번호에 대응하는 어드레스를 할당하여 메모리(313)를 관리한다. 따라서 메모리(313)는 각 수배전반에 대응하는 어드레스로 각 수배전반에서 검출된 전력감시 정보를 저장한다.
제어부(309)는 메모리(313)로 저장된 각 수배전반에 대한 전력감시 정보를 전력감시 패널(209)로 전송한다. 전력감시 패널(209)은 전력선 통신을 통해 수신된 제1 수배전반(201)에 대한 전력감시 정보를 디스플레이한다. 물론, 제2 전력감시 패널(209)은 제2 수배전반(207)에 대한 전력감시 정보를 동일하게 디스플레이한다. 이와 같은 방법으로 상기 제1 전력감시 패널(203) 또한 제2 수배전반(207)에 대한 전력감시 정보를 디스플레이한다.
본 발명에서는 제1 수배전반(201) 및 제2 수배전반(207)을 설명하였으나, 고유식별 번호를 갖는 셋 이상의 수배전반에도 적용될 수 있다. 또한 각 수배전반으로 구비되는 전력감시 패널이 임의의 수배전반에 대한 전력감시 정보를 디스플레이함에 있어, 관리자에 의해 선별적인 어느 하나의 수배전반에 대한 전력감시 정보를 디스플레이할 수 있음은 물론이다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
이상 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반은, 대규모 전력 단지 내에서 다수의 수배전반에 대한 전력감시 정보를 임의의 수배전반에서 감시할 수 있도록 함에 따라 각 수배전반을 개별적으로 감시하기 위한 인력을 줄여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
또한 다수의 수배전반을 실시간 관리함으로써 편중된 전력분배를 사전에 방 지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 통신 기능을 갖는 수배전반으로서,
    상기 수배전반은 전력량 및 부하량 정보를 산출하기 위한 전력감시 패널; 및
    상기 전력량 및 부하량 정보를 포함하여 해당 수배전반에 대한 고유식별 번호를 전력선 상으로 탑재하며, 상기 전력선을 통해 임의의 수배전반에 대한 전력량 정보, 부하량 정보 및 고유식별 번호를 수신하여 상기 전력감시 패널로 제공하기 위한 전력선 통신부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력감시 패널은,
    부하율, 연속 과부하 정보, 연속 불평형 부하정보, 결상정보, 전압, 전류, 피크, 역률, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 변성기 온도, 주파수, 누설 전류 등을 검출하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전력선 통신부는,
    전력 3상(X,Y,Z) 중 어느 두 개의 전력선을 통해 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 전력선 통신부는,
    인버터를 통해 입력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조 출력하거나 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변조 출력하는 주파수 편이 모뎀과,
    상기 주파수 편이 모뎀의 아날로그 신호를 입력받아 이를 증폭하여 제어신호에 의해 출력하는 전력증폭부와,
    상기 전력증폭부에서 증폭된 신호를 전력선의 영 전위 상에서 송출하거나, 상기 전력선의 영 전위 상에서 데이터를 수신하는 변환부와,
    상기 변환부에서 검출한 신호를 증폭하여 상기 주파수 편이 모뎀으로 출력하는 수신증폭부와,
    상기 제어신호를 출력하여 상기 전력증폭부 및 수신증폭부의 송신을 제어하고, 상기 전력감시 패널로 탑재된 수배전반의 전력량 정보, 부하량 정보 및 해당 수배전반의 고유 식별번호를 상기 주파수 편이 모뎀을 통해 전력선으로 탑재하고, 상기 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수신하여 상기 전력감시 패널로 전송 제어하는 제어부, 및
    상기 제어부와 연동하여 상기 전력선의 영 전위 상에서 검출되는 데이터를 수배전반의 고유 식별번호 별로 저장 관리하는 메모리로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기능을 갖는 수배전반.
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