KR20090085928A - 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스절연개폐장치의 동작을 제어하고 감시하기 위하여 필요로 하는 조작함과 모의 모선 장치, 경보 장치, 히터 제어 장치 등 여러 기능을 수행하는 구성요소들을 단일 케이스 형태로 통합시킴으로써, 배선 공수를 절감하고 인적 오류를 방지할 수 있도록 한다.

가스절연개폐장치, 조작함, 통합, 케이스, 조작 패널, 모의 모선

Description

가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치{ Control and Monitoring Apparatus for Gas Insulated Switchgear }

본 발명은 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치에 관한 것으로서, 특히 가스절연개폐장치의 동작을 제어하고 감시하기 위해 필요로 하는 조작함과 모의 모선 장치, 경보 장치, 히터 제어 장치 등 여러 기능을 수행하는 각종 구성요소들을 단일 케이스 형태로 통합한 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 변전소는 설치위치에 따라 옥외 변전소와 옥내 변전소로 구분되는데, 대지의 단위 면적당 건물밀집도가 낮은 교외에서는 소자 및 선로들의 사이를 충분히 이격시키는 방안이 경제적으로 유리하므로 비용이 저렴하고 설치가 용이한 옥외 변전소를 노지 위에 설치한다.

그러나, 대지의 단위 면적당 건물밀집도가 높은 도심에서는 소자 및 선로들의 사이를 충분히 절연시키는 방안이 경제적으로 유리하므로, 가스절연개폐장치(GIS: Gas Insulated Switchgear) 방식의 옥내 변전소를 설치한다.

가스절연개폐장치는 고압 전류가 흐르는 시설에 사용되어 정상 상태에서는 물론 사고나 단락 등의 이상 발생시 선로를 안전하게 개폐하여 전력계통을 보호하기 위해 사용되는 것으로서, 변전소의 주요 구성품인 주 모선(Main Bus), 차단기(CB: Circuit Breaker), 단로기(DS: Disconnecting Switch), 접지개폐기(ES: Earthing Switch), 피뢰기(Lightning Arrester) 등으로 구성되고, 내부에는 절연성능이 우수한 불활성 기체인 SF6 가스를 충진하여 변전소의 소형화와 안전을 도모하고 있다.

이러한 가스절연개폐장치의 동작을 제어하기 위해서는 조작함이 필수적이며, 조작함은 전기적 신호에 의해 또는 기계적 운동에 의해 가스절연개폐장치의 작동을 제어한다.

그러나 종래에는 이러한 조작함과, 모의 모선 장치, 경보 표시 장치, 히터 제어 장치 등이 분리되어 있어서, 각 구성요소를 사람이 일일이 전기 배선으로 연결해야만 하였다. 이에 따라 인력 소모와 비용이 발생하고 오결선이 발생할 여지가 많았으며, 이를 확인하기 위한 작업에 다시 인력과 시간이 소모되는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가스절연개폐장치의 동작을 제어하고 감시하기 위해 사용되는 여러 구성요소들을 하나의 케이스에 통합하여, 배선 공수를 절감하고 인적 오류를 방지할 수 있는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치는, 가스절연개폐장치에 대한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단자, 및 상기 가스절연개폐장치로부터 동작상태 정보와 경보신호가 각각 입력되는 동작정보 입력단자와 경보신호 입력단자를 구비한 케이스 본체; 모의 모선이 표시되고, 각종 조작 스위치와, 동작상태 램프와, 경보 램프를 구비하며, 상기 케이스 본체의 전면에 탈부착되는 조작 패널; 상기 케이스 본체에 구비되어 사용자가 온도/습도를 설정할 수 있도록 해주는 온도/습도 설정부; 상기 케이스 본체 내의 온도와 습도를 조절하기 위한 히터와 팬; 상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 온도/습도 설정부의 설정 상태에 따라 상기 히터와 팬을 구동시키는 히터 회로 기판; 상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 조작 패널의 조작 스위치가 조작됨에 따라 해당 제어신호를 상기 제어신호 출력단자로 출력하고, 상기 동작정보 입력단자로부터 입력되는 동작상태 정보에 따라 상기 조작 패널의 동작상태 램프를 온/오프 하 는 메인 회로 기판; 상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 상기 조작 패널의 경보 램프를 온/오프 하는 경보 회로 기판; 및 상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 각 구성요소에 동작 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 이루어진다.

상기 제어신호 출력단자, 동작정보 입력단자, 및 경보신호 입력단자는 상기 케이스 본체의 후면에 구비될 수 있다.

상기 온도/습도 설정부는 상기 케이스 본체의 후면에 구비되고, 회전형 DIP 스위치 및 설정상태를 디스플레이하는 표시부를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치는, 상기 케이스 본체에 구비되는 부저를 더 포함하고, 상기 경보 회로 기판은 상기 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 상기 부저를 구동시키도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 조작 패널은 상기 부저의 구동을 중지시키기 위한 부저 구동 중지용 조작 스위치를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 가스절연개폐장치의 조작 및 감시에 사용되는 각종 요소가 단일 장치로 통합되므로, 배선공수의 절감, 조작함 크기 축소, 인적 오류 방지 등의 주요 효과가 나타나며, 시험간소화나 제품 표준화 등의 부수적인 효과를 기대할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하자면, 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치(10)는 조작 패널(11)과, 케이스 본체(12)로 이루어질 수 있으며, 조작 패널(11)은 케이스 본체(12)에 탈부착될 수 있다.

도 1에는 조작 패널(11)의 여러 위치에 형성되어 있는 체결 홈(11-9), 및 그에 대응하여 케이스 본체(12)에 형성되어 있는 체결 홈(12-9)을 통해 나사로 체결하는 구조가 도시되어 있으나, 조작 패널(11)과 케이스 본체(12)가 탈부착될 수 있도록 하는 체결 구조는 다양하게 구성할 수 있는 것이다.

케이스 본체(12)에는 가스절연개폐장치(20)와의 사이에서 신호를 주고 받기 위한 각종 입력단자와 출력단자가 구비된다.

출력단자의 예로는 가스절연개폐장치(20)를 작동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단자가 있으며, 입력단자의 예로는 가스절연개폐장치(20)로부터 동작상태 정보가 입력되는 동작정보 입력단자와, 경보신호가 입력되는 경보신호 입력단자가 있다.

도 2는 케이스 본체(12)의 후면을 구성하는 예를 도시한 것으로서, 제어신호 출력단자, 동작정보 입력단자, 경보신호 입력단자는 케이스 본체(12)의 후면에 구비된 입출력 단자부(12-6)에 위치한다.

이러한 입출력 단자부(12-6)는 가스절연개폐장치(20)와의 사이에서 전기적인 배선을 연결할 수 있는 다양한 단자 접속 방법을 사용하여 구성될 수 있다.

또한, 케이스 본체(12)에는 사용자가 온도/습도를 설정할 수 있도록 해주는 온도/습도 설정부(12-7), 및 케이스 본체(12) 내부의 온도와 습도를 조절하기 위한 히터와 팬(Fan)이 구비된다.

또한, 케이스 본체(12)에는 인쇄 회로 기판(12-1: Printed Circuit Board)이 배치된다. 인쇄 회로 기판(12-1)은 도 3에 도시된 예와 같이 메인 회로 기판(12-2), 경보 회로 기판(12-3), 히터 회로 기판(12-4) 등으로 구성될 수 있으며, 특히 메인 회로 기판(12-2)은 전원공급부(12-5)를 포함하여 구성될 수 있다.

전원공급부(12-5)는 외부로부터 인입되는 교류 전원(AC)이나 직류 전원(DC)을 이용하여 필요한 레벨의 직류 전원으로 변환하는 SMPS(Switching Mode Power Supply)를 이용하여 구성될 수 있으며, 메인 회로 기판(12-2), 경보 회로 기판(12-3), 히터 회로 기판(12-4) 등 전원을 필요로 하는 각 구성요소에 전원을 공급한다.

각 구성요소가 사용하는 전원의 레벨은 차이가 있을 수 있다. 예를 들자면, DC 5V 전원, DC 24V 전원 등이 있는데, DC 24V 전원은 조작 스위치의 조작에 따라 가스절연개폐장치(20)로 제어신호를 전달하거나, 가스절연개폐장치(20)로부터 입력되는 경보신호에 따라 램프나 부저 등을 구동시키기 위해 사용되는 릴레이 소자 구동용 전원으로 사용될 수 있다. 그러므로, SMPS(12-5)는 필요에 따라 여러 레벨의 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.

조작 패널(11)을 구성하는 구체적인 예를 살펴보자면, 조작 패널(11)은 모의 모선이 표시되고, 모의 모선과 연관되어 배치되는 조작 스위치(11-1)와 가스절연개폐장치(20)의 동작상태를 표시하는 동작상태 램프(11-2)를 포함한다. 도면에는 하나의 조작 스위치(11-1)와 동작상태 램프(11-2)에만 참조 부호를 붙였으나, 각각의 기능을 수행하기 위한 여러 조작 스위치와 동작상태 램프가 구비된다. 그러므로, 이하에서 참조부호 '11-1'과 '11-2'는 자신뿐 아니라 조작 패널(11)에 구비된 각각의 조작 스위치와 동작상태 램프를 포함하는 의미로서 이해되어야 한다.

모의 모선이란 가스절연개폐장치(20)가 실제로 제어하는 선로 계통의 모습을 표시한 것으로서, 사용자가 제어하거나 시험하고자 하는 대상을 직관적으로 알아보기 쉽도록 해준다.

조작 스위치(11-1)는 가스절연개폐장치(20)를 조작하기 위한 것뿐 아니라 이하에서 설명하는 바와 같이 부저 구동을 중지시키기 위한 것 등 여러 종류로 구성될 수 있다. 동작상태 램프(11-2)는 조작 스위치(11-1)에 대응하여 해당 조작 스위치에 의해 조작된 가스절연개폐장치(20)의 동작상태를 동작정보 입력단자를 통해 피드백 받아 표시하는 램프이다.

예를 들자면, 차단기(CB)에 대한 조작 스위치와 차단기의 동작상태를 표시하는 동작상태 램프, 단로기(DS)에 대한 조작 스위치와 단로기의 동작상태를 표시하는 램프, 접지개폐기(ES)에 대한 조작 스위치와 접지개폐기의 동작상태를 표시하는 램프 등을 들 수 있다.

또한, 조작 패널(11)에는 각종 경보상태를 표시하는 다양한 경보 램프들(11-3)이 구비되어 있으며, 경보 램프들(11-3)은 가스절연개폐장치(20)로부터 입력되는 경보신호의 상태에 따라 온/오프 된다.

한편, 케이스 본체(12)에는 사용자가 온도/습도를 설정할 수 있도록 해주는 온도/습도 설정부가 구비된다.

도 2에 도시된 예를 참조하자면, 온도/습도 설정부(12-7)는 케이스 본체(12)의 후면에 구비될 수 있다. 온도/습도 설정부(12-7)를 구성하는 하나의 예는 회전형 DIP 스위치 및 표시부를 포함하여 구성하는 것으로서, 회전형 DIP 스위치는 온도와 습도를 설정하는 역할을 수행하고, 표시부는 7-세그먼트(Segment) 등을 이용하여 사용자가 설정한 온도나 습도, 또는 현재의 온도나 습도 등을 표시해 줄 수 있다.

도 3을 참조하자면, 히터 회로 기판(12-4)은 온도/습도 설정부(12-7)의 설정 상태에 따라 히터와 팬을 구동시켜 케이스 내부의 온도와 습도가 사용자가 설정한 값을 유지하도록 조절한다. 그러므로, 히터 회로 기판(12-4)은 온도 센서(12-11)와 습도 센서(12-12)를 포함하여 구성될 수 있다. 팬은 케이스 본체의 내부 공기를 외부로 순환시키기 위하여 사용되며, 이를 위해 케이스 본체(12)에는 공기가 출입할 수 있도록 환기 홈이 형성된다.

이때, 히터 회로 기판(12-4)은 습도가 설정치 이상일 때 또는 온도가 설정치 이하일 때 히터를 동작시키며, 온도가 설정치 이상일 때 팬을 구동시킨다.

메인 회로 기판(12-2)은 차단기(CB)에 대한 조작 스위치, 단로기(DS)에 대한 조작 스위치, 접지개폐기(ES)에 대한 조작 스위치 등 가스절연개폐장치(20)를 조작하기 위한 각종 조작 스위치(11-1)의 조작에 따라 해당 제어신호를 제어신호 출력단자로 출력한다.

이를 위하여 메인 회로 기판(12-2)은 조작 패널(11)의 조작 스위치(11-1)가 조작됨에 따라 온/오프되는 릴레이 소자들을 이용하여 구성될 수 있으며, 이러한 릴레이 소자들은 위에서 설명한 바와 같이 SMPS(12-5)에서 공급하는 DC 24V의 구동 전원에 따라 제어될 수 있다.

또한, 메인 회로 기판(12-2)은 동작정보 입력단자로부터 입력되는 가스절연개폐장치(20)의 각 동작 상태 정보에 따라 차단기(CB)의 동작상태를 표시하는 동작상태 램프, 단로기(DS)의 동작상태를 표시하는 동작상태 램프, 접지개폐기(ES)의 동작상태를 표시하는 동작상태 램프 등을 온/오프하여 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 한다.

경보 회로 기판(12-3)은 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 조작 패널(11)에 구비되어 있는 각 경보 램프들(11-3) 중 해당 경보 램프를 온/오프하는 역할을 수행한다.

도 2를 참조하자면, 케이스 본체(12)에는 경보를 청각적으로 전달하기 위한 부저(12-8)가 포함되어 구성될 수 있다. 이때, 경보 회로 기판(12-3)은 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 해당 경보 램프를 온/오프하는 것과 함께 부저(12-8)를 구동시킨다.

이러한 실시예에서 조작 패널(11)은 부저의 구동을 중지시키기 위한 부저 구동 중지용 조작 스위치를 포함하여 구성될 수 있다,.

그러면, 사용자는 이 조작 스위치를 통해 부저가 울리는 것을 중지시킬 수 있다. 즉, 사용자가 부저 구동 중지용 조작 스위치를 조작하면, 경보 회로 기판(12-3)은 부저(12-8)의 경보음 출력을 중지시킨다.

도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치(10)가 동작하는 전체적인 개요를 살펴보기로 한다.

사용자가 조작 스위치(11-1)를 조작하면 메인 회로 기판(12-2)은 제어신호 출력단자(12-41)로 해당 제어신호를 출력하고, 이 제어신호는 가스절연개폐장치(20)로 전달되어 가스절연개폐장치(20)를 제어하게 된다.

이에 따라 가스절연개폐장치(20)의 동작 상태가 변동하면, 변동 상태가 감지되어 동작정보 입력단자(12-42)로 입력되고, 메인 회로 기판(12-2)은 동작정보 입력단자(12-42)를 통해 입력되는 동작 상태 정보에 따라 조작 패널(11)에 구비되어 있는 해당 동작상태 램프(11-2)를 온/오프하여 사용자에게 알려준다.

만일 가스절연개폐장치(20)에서 이상 상황이 발생하여 경보신호 입력단자(12-43)를 통해 경보를 알리는 경보신호가 입력되면, 경보 회로 기판(12-3)은 조작 패널(11)의 해당 경보 램프(11-3)를 온/오프하여 사용자가 알 수 있도록 하고, 부저가 구비되어 있는 실시예에서는 부저를 구동시켜 사용자에게 청각적으로 경보 상태를 알려준다.

한편, 케이스 본체(12)의 내부가 항상 일정한 온도와 습도를 유지할 수 있도록 하기 위하여, 사용자는 온도/습도 설정부(12-7)를 통해 적절한 온도와 습도의 기준값을 설정한다. 그러면, 히터 회로 기판(12-4)은 온도 센서(12-11)와 습도 센서(12-12)를 통해 현재 케이스 내의 온도와 습도를 감지하고, 온도/습도 설정부(12-7)를 통해 설정된 범위에 있는지를 판단하여 해당 범위 내에 있도록 히터(11-13)와 팬(11-14)을 구동시킨다.

상술한 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치에 관한 외관을 구성하는 예,

도 2는 케이스 본체의 후면을 구성하는 예,

도 3은 회로 기판을 구성하는 예,

도 4는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치가 동작하는 전체 과정을 설명하기 위한 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치

11: 조작 패널 11-1: 조작 스위치

11-2: 동작상태 램프 11-3: 경보 램프

11-9,12-9: 체결 홈 12: 케이스 본체

12-1: 인쇄 회로 기판 12-2: 메인 회로 기판

12-3: 경보 회로 기판 12-4: 히터 회로 기판

12-5: 전원공급부 12-6: 입출력 단자부

12-7: 온도/습도 설정부 12-8: 부저

12-11: 온도 센서 12-12: 습도 센서

11-13: 히터 11-14: 팬

12-41: 제어신호 출력단자 12-42: 동작정보 입력단자

12-43: 경보신호 입력단자

Claims (5)

1. 가스절연개폐장치에 대한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단자, 및 상기 가스절연개폐장치로부터 동작상태 정보와 경보신호가 각각 입력되는 동작정보 입력단자와 경보신호 입력단자를 구비한 케이스 본체;

   모의 모선이 표시되고, 각종 조작 스위치와, 동작상태 램프와, 경보 램프를 구비하며, 상기 케이스 본체의 전면에 탈부착되는 조작 패널;

   상기 케이스 본체에 구비되어 사용자가 온도/습도를 설정할 수 있도록 해주는 온도/습도 설정부;

   상기 케이스 본체 내의 온도와 습도를 조절하기 위한 히터와 팬;

   상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 온도/습도 설정부의 설정 상태에 따라 상기 히터와 팬을 구동시키는 히터 회로 기판;

   상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 조작 패널의 조작 스위치가 조작됨에 따라 해당 제어신호를 상기 제어신호 출력단자로 출력하고, 상기 동작정보 입력단자로부터 입력되는 동작상태 정보에 따라 상기 조작 패널의 동작상태 램프를 온/오프 하는 메인 회로 기판;

   상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 상기 조작 패널의 경보 램프를 온/오프 하는 경보 회로 기판; 및

   상기 케이스 본체 내에 배치되어 상기 각 구성요소에 동작 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 이루어지는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어신호 출력단자, 동작정보 입력단자, 및 경보신호 입력단자는 상기 케이스 본체의 후면에 구비되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도/습도 설정부는 상기 케이스 본체의 후면에 구비되고, 회전형 DIP 스위치 및 설정상태를 디스플레이하는 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 케이스 본체에 구비되는 부저를 더 포함하고, 상기 경보 회로 기판은 상기 경보신호 입력단자로부터 입력되는 경보신호에 따라 상기 부저를 구동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 조작 패널은 상기 부저의 구동을 중지시키기 위한 부저 구동 중지용 조작 스위치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐장치의 조작 및 감시 장치.

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