KR20130104332A

KR20130104332A - 에너지 절약형 고·저압 배전반 운전제어방법

Info

Publication number: KR20130104332A
Application number: KR1020120025733A
Authority: KR
Inventors: 장세용
Original assignee: 주식회사 베스텍
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-25
Also published as: KR101313011B1

Abstract

본 발명은 에너지 절약형 고·저압 배전반에 관한 것으로, 자가용수용가의 전력을 사용하는 시간대에 2대 이상 다수 변압기 부하 사용량의 정보를 실시간으로 입수 받아, 설정치 값과 비교하여 개별의 변압기운전이나 임의의 설정변압기로 통합운전여부를 분석하여 제어함으로서 변압기 운전손실을 최소화할 수 있고, 또한, 무정전 상태에서 변압기를 차단 또는 투입하는 것이 요구되는 시스템에서, 투입되는 변압기 사이의 위상, 전압을 효과적으로 감지하는 회로를 구성하여, 2대 이상 다수 변압기의 통합운전 조건을 신뢰성 있고 정밀하게 검출하여 고.저압 차단기를 개별운전 및 통합운전으로 효과적으로 제어할 수 있다.

Description

에너지 절약형 고·저압 배전반{Energy conservation high and low voltage switchgear}

본 발명은 에너지 절약형 고·저압 배전반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2대 이상의 변압기를 수용하여 이루어진 에너지 절약형 고·저압 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 전력사용량이 많은 건물, 공장 등에서 2대 이상의 변압기를 수용하여 이루어진 고·저압 배전반 운전에 대하여, 각각의 변압기와 연결된 부하사용량이 자가용수용가의 전력을 정상 사용하는 시간대와, 사용하지 않는 시간대에 따라 부하 사용량이 큰 차이가 있다.

여기서, 상기 변압기(變壓器, Electric transformer)는 전자기유도현상을 이용하여 교류의 전압 값을 변화시키는 장치로서, 건물 등에 상용전원을 공급한다.

이때, 해당 건물에서 사용되는 전력 부하 용량에 따라 적어도 둘 이상의 변압기를 설치하고, 설치된 모든 변압기를 항상 가동하게 된다.

한편, 변압기는 자체 손실이 존재하며 동손과 철손으로 구분된다.

동손은 변압기에 사용된 코일에 들어있는 저항 성분에 의해서 소모되는 에너지이며, 전류가 많이 흐를수록 부하가 클수록 비례해서 커지는 특성을 가진다.

반면, 철손은 변압기가 동작하기 위한 자화 전류에 의한 손실과 철심에서 소모되는 에너지 손실이며, 보통의 경우는 변압기의 규격 용량에 비례하는 크기를 갖는다.

따라서, 변압기에서 손실은 규격 용량과 부하 용량으로 주어지는 비선형 특성을 가지며, 구체적인 수치는 여러 조건에 따라서 다르겠지만, 일반적으로는 부하가 규격 용량의 약 40~70% 정도일 때 손실비율이 최소가 된다.

여기서, 상기 변압기는 정상적으로 운전될 때 가장 큰 효율을 발휘할 수 있으나 과부하나, 저부하에서는 자체 소모되는 손실비율이 높아 적정한 부하량에 맞게 변압기 용량을 선정하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다.

하지만, 적정한 변압기 용량을 선정하였다고 하더라도, 전력을 사용하는 기기의 정상동작용량에 맞추어 용량이 선정되었기 때문에, 전력량이 적은 시간대에는 변압기 용량 대비 저부하로 운전되며 변압기의 운전손실(동손, 철손)비중이 크기 때문에 효율이 저하되는 것을 알 수 있다.

따라서, 종래의 고·저압 배전반 시스템에서는 상기와 같이 자가용수용가의 전력을 정상 사용하는 시간대와 적게 사용하는 시간대가 존재하나 전력을 많이 사용하지 않는 시간대에도 모든 변압기가 운전되어, 운전손실이 크게 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0808944호(2008년02월25일)

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 자가용수용가의 전력을 사용하는 시간대 변압기 부하 사용량 정보를 실시간으로 입수 받아, 임의의 설정치 값과 비교하여 개별의 변압기운전이나 임의의 설정변압기만 운전여부를 분석하여 제어함으로서, 변압기운전 손실을 최소화할 수 있도록 하는 에너지 절약형 고·저압 배전반을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 무정전 상태에서 변압기를 차단 또는 투입하는 것이 요구되는 시스템에 있어서, 투입되는 변압기 사이의 위상과 전압을 효과적으로 감지하는 회로를 구성하여, 2대 이상 다수 변압기의 통합운전 조건을 신뢰성 있고 정밀하게 검출하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 2대 이상의 변압기를 수용하여 이루어진 고·저압 배전반의 운전제어방법에 있어서, 자가용수용가의 전력 사용량이 적은 시간대의 데이터 정보를 입수하여 각각의 변압기의 용량과 비교하여 부하 사용량이 변압기 용량 대비 임의의 설정 값 이하일 때 어느 하나의 변압기만을 선택 가동하여 부하 전력을 공급하고, 상기 선택 변압기(A)에 대응되는 다른 변압기(B)의 전력을 차단하여, 그 변압기(B)의 운전을 중지시켜 변압기 운전손실을 최소화하여 운전하는 통합운전과정과; 자가용수용가의 전력을 정상 사용하는 시간대로 돌아오면 선택되어 운전 중인 변압기(A) 사용량이 점점 증가하여 변압기 용량대비 설정치 이상이면 전원을 차단시켰던 상기 다른 변압기(B)의 전원을 다시 공급하여 각각의 변압기(A, B)와 연결된 부하가 사용되도록 해당 고·저압 배전반을 운전시키는 개별운전과정과; 전압변환기를 사용하여 두 변압기 사이의 상전압을 감지하되, 상기 전압변환기의 출력 전압을 조작하여 3상 선로 중에서 어떤 상이 이상이 발생했는가를 판단하여 LED로 표시하는 전압감시 및 표시과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절감형 고·저압 배전반을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 에너지 절약형 고·저압 배전반에 의하면, 자가용수용가의 전력을 사용하는 시간대에 2대 이상 다수 변압기 부하 사용량의 정보를 실시간으로 입수 받아, 설정치 값과 비교하여 개별의 변압기운전이나 임의의 설정변압기로 통합운전여부를 분석하여 제어함으로서 변압기 운전손실을 최소화할 수 있다.

또한, 무정전 상태에서 변압기를 차단 또는 투입하는 것이 요구되는 시스템에서, 투입되는 변압기 사이의 위상과 전압을 효과적으로 감지하는 회로를 구성하여, 2대 이상 다수 변압기의 통합운전 조건을 신뢰성 있고 정밀하게 검출 할수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절약형 고·저압 배전반의 전력 계통도.
도 2는 도 1의 변압기 개별 및 통합운전을 위한 회로도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 에너지 절약형 고·저압 배전반의 운전방법을 나타낸 플로우챠트.
도 5는 본 발명에 따른 개별운전 및 통합운전시의 각각의 동작 상태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 운전 조건에 따른 각각의 운전 현상을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 고·저압 배전반내 써지흡수기 설치도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 변압기의 효율에 대하여 나타낸 그래프.
도 10은 본 발명에 따른 부하분석제어기구성도.
도 11은 본 발명에 따른 부하분석제어기의 사진.
도 12은 본 발명에 따른 변압기 개별 및 통합운전을 위한 전압이상 감지회로의 회로도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 절약형 고·저압 배전반의 전력 계통도이고, 도 2는 도 1의 변압기 개별 및 통합운전을 위한 회로도이다.

도시한 1과 2을 토대로 설명하면, 도면부호 11은 부하개폐기(LBS: Loader Breaker Switch), 도면부호 12는 피뢰기(LA: Lightning Arrester), 도면부호 13은 전력용휴즈 (PF: Power Fuse), 도면부호 14는 계기용변성기(MOF: Metering Outfit), 도면부호 15는 계기용변압기(PT: Potential Transformer), 도면부호 16, 18, 19는 고압차단기(CB: Circuit Breaker), 도면부호 17은 계기용변류기(CT: Current Transformer), 도면부호 20, 21 은 디지털계전기, 도면부호 22, 23는 써지흡수기(SA: Surge absorber), 도면부호 24 ,25는 변압기(TR: Transformer), 도면부호 26는 부하분석제어기, 도면부호 27, 28, 29은 저압차단기(CB: Circuit Breaker), 도면부호 30, 31는 디지털계측기, 도면부호 32, 33은 부하, 도면부호 100은 수전부, 도면부호 200, 300, 400은 배전부를 나타낸다.

본 발명은 변압기 2대 이상을 수용하여 이루어진 고·저압 배전반에 있어서, 수전부(100)와 배전부(200, 300, 400)으로 구성된 에너지 절약형 고·저압 배전반에 관한 것으로서 한전선로로부터 인가된 고압의 전기를 인입 받아 전력계통상 순서에 따라 부하개폐기(11), 피뢰기(12), 전력용휴즈(13), 계기용변성기(14), 계기용변압기(15), 고압차단기(16), 계기용변류기(17)으로 구성된 수전부(100)와 고압차단기(18,19), 디지털계전기(20, 21), 써지흡수기(22, 23), 변압기(24, 25), 부하분석제어기(26), 저압차단기(27, 28, 29), 디지털계측기(30, 31), 부하(32, 33)로 2대 이상 다수의 배전부(200, 300, 400) 구성되는 고·저압 배전반에서 고효율 운전제어를 수행하고, 개별운전과 통합운전을 판단하여 운전제어를 수행한다.

본 발명에서는 2대 이상의 변압기, 즉 2대 이상의 다수개의 변압기가 적용될 수 있는 발명이나, 본 실시예에서는 설명의 편의상 2대의 변압기(24)(25)만을 예로서 설명한 것으로서, 3대 이상의 변압기에도 본 실시예와 동일한 발명이 적용될 수 있으며, 본 실시예에 의하여 본원 발명이 2대의 변압기로 한정되는 것은 아니다.

전술한 바와 같이, 고·저압 배전반의 구성기기중 기기 자체에서 소모하는 소비전력이 가장 큰 변압기(24, 25)는 정상적으로 운전될 때 가장 큰 효율을 발휘할 수 있으나 과부하나, 저부하에서는 자체 소모되는 손실이 높아 적정한 부하량에 맞게 변압기 용량을 선정하는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 하지만 적정한 변압기 용량을 선정하였다고 하더라도 자가용수용가의 전력을 정상 사용하는 시간대 사용량에 맞추어 용량이 선정되었기 때문에, 자가용수용가의 전력 사용량이 적은 시간대에는 변압기 용량 대비 저부하로 운전되기 때문에 변압기의 운전손실(동손, 철손)이 크기 때문에 효율이 저하되는 것을 알 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 에너지 절약형 고·저압 배전반의 고.저압 차단기의 효율적 동작순서을 나타낸 플로우챠트이다.

상기와 같이 손실을 최소화할 수 있는 고·저압 배전반의 통합운전 방법에 대하여 보면, 평상시 변압기(A)(24), 변압기(B)(25)에 이어지는 부하1(32), 부하2(33)로 운전된다.

상기에서 (A)"는 변수를 의미한다. 따라서, "변압기(A)"은 제1변압기를 의미하고, "변압기(B)"은 제2변압기를 의미하고, 본 실시예에 도시되지 않았으나, 이외 "변압기(C, D, E,...)"의 다수의 변압기로 판단 할 수 있다.

상기 변압기(A)(24)과 변압기(B)(25)로 이어지는 부하1(32), 부하2(33), 로 운전개시가 시작되면, 변압기(A)(24)와 부하1(32)의 선로측 부하량의 데이터 값과, 변압기(B)(25)와 부하2(33) 선로측 부하량의 데이터 값이 부하분석제어기(26)로 인가되어 각 선로의 부하량 데이터 값의 합을 설정치 데이터 값과 비교 분석하고, 개별운전과 통합운전조건을 판단하여 각각의 차단기를 제어하게 된다.

이때, 변압기(A)(24)와 부하1(32)의 선로측과 변압기(B)(25)와 부하2(33)의 선로측 부하사용량의 데이터값 합과 설정치 데이터 값을 비교하여 설정치 데이터 값이 크면 통합운전으로 시작된다.

이를 식으로 표현하면 다음의 수학식 1, 2와 같다.

[수학식 1]

통합운전=임의의 설정데이터값=하한 설정값 >부하1(32) + 부하2(33)데이터값

[수학식 2]

개별운전=임의의 설정데이터값=상한 설정값< 부하1(32) + 부하2(33)데이터값

상기 통합운전조건에 대하여 도 3의 플로우챠트에서 개별운전에서 통합운전에 대하여 설명하면, 개별운전에서 운전 중에 변압기(A)부하량, 변압기(B)부하량, 각각의 변압기 부하 사용량 데이터 값이 부하분석제어기(26)로 입력되면(S101~S102), "변압기(A)의 부하량 + 변압기(B)의 부하량"과 같이 각각의 변압기 부하 사용량 데이터 값의 합이 설정치 데이터값 보다 높은지 비교하여 높으면 예로, 낮으면 아니오를 선택한다(S103).

상기 예에서 현재시간과 예정된 설정시간과 같은지 분석하여 같으면 다음 단계를 수행하고, 틀리면 시작단계로 다시 시작한다(S104).

또한, 변압기의 스위칭횟수를 비교하여 운전하는 방법과, 전체의 부하 사용량을 기준으로 운전을 할 변압기를 선택하여 운전하는 방법으로 나뉘며(S105),

먼저, 스위칭횟수에 따른 운전방법의 예를 설명하면, 상기에서 현재시간과 예정된 설정시간이 같으면, 변압기(A), 변압기(B),의 각각의 부하와 연결된 고압차단기CB1(18), CB2(19)의 스위칭 횟수 분석 후 스위칭횟수가 적은 변압기를 선택하여 운전한다(S106~S108).

또한 설정된 용량에 따른 운전제어방법의 예를 들어 설명하면, 상기에서 현재시간과 예정된 설정시간이 같으면, 변압기(A), 변압기(B)의 변압기의 부하량을 계산하여 설정된 부하량값에 상위 용량의 변압기를 판단하여, 1단계제어, 2단계제어, 3단계제어에 의하여 적합한 변압기를 선택하여 운전한다(S109~S111).

한편, 운전명령전에 부하분석제어기(26)는 변압기(A)(24) 선로측과 변압기(B)(25) 선로측의 통합운전을 위한 전압 이상감지회로는, 도 2에서 각각의 변압기(A)(24)과 변압기(B),(25)의 R, S, T, N의 각상과 연결되어 부하분석제어기(26)에 직접 체결되어 변압기 개별 및 통합운전을 위한 전압이상감지회로에 의하여 상기 변압기의 통합운전조건이 적합한지 판단하여 어떤상에 이상이 발생했는가를 표시한다(S112).

조건검색이 끝내고 변압기(A)(24)과 변압기(B)(25)중에서 운전을 계속할 변압기가 선택되고 선택된 변압기만 운전을 계속하고 선택되지 않은 변압기는 운전정지를 시키게 된다.

가령 변압기(A)(24)을 운전하고, 변압기(B)(25)를 운전을 정지 한다고 보면, 저압차단기(CB-T)(29)을 투입시켜서 변압기(A)(24)과 변압기(B)(25) 선로가 통합운전된다(S113). 저압차단기(CB-T)(29) 투입상태 확인 후(S114), 전원이 투입되어 있지 않으면 저압차단기(CB-T)(29)을 투입명령을 다시 시행하고, 전원이 투입되어 있으면 선택되지 않은쪽 변압기회로의 저압차단기(CB4)(28) 트립시킨다(S115).

그리고, 트립상태를 확인하여(S116) 전원이 트립되어 있지 않으면 트립명령을 다시 시행하고, 전원이 트립되어 있으면 선택되지 않은 회로측 고압차단기(CB2)(19)를 트립시킨다(S117). 트립상태 확인 후(S118) 전원이 트립되어 있지 않으면 다시 고압차단기(CB2)(19) 트립명령을 시행하고, 전원이 트립되어 있으면 개별운전에서 통합운전으로 변압기(B)(25)는 전원이 차단되어 운전중지가 된다(S119).

도 5는 본 발명에 따른 개별운전 및 통합운전시의 각각의 동작 상태를 나타낸 도면으로서, 도시된 도면에서는 개별운전에서 통합운전시 변압기(A)(24)과 변압기(B)(25) 운전에 대하여 고압차단기(CB1)(18), 고압차단기(CB2)(19), 저압차단기(CB3)(27), 저압차단기(CB4)(28), 저압차단기(CB-T)(29)에 대한 투입, 트립 설정에 대하여 나타낸 것으로, 이렇게 운전 순서에 맞게 각각의 차단기를 제어할 수 있도록 부하분석제어기(26)에 내장된 마이크로프로세서 프로그램에 의하여 자동으로 동작할 수 있는 알고리즘을 내장하고 있는 것이다.

상기 실시예는 변압기(A, B)의 구성이 다수일 때에도 동일하게 적용이 가능한 알고리즘으로 구성된다.

자가용수용가의 전력 사용량이 적은 시간대에 임의의 설정 값보다 부하1(32),부하2(33)의 합이 작을 때 통합운전으로 수행되다가, 정상사용 시간으로 돌아오면 임의의 설정 값보다 부하1 및 부하2의 합이 크게 되어 개별운전으로 전환된다.

도 4의 플로우챠트의 동작내용을 보면, 통합운전에서 개별운전에 대한 내용으로 운전 중 변압기 부하량 데이터 값이 입력되고(S201~S202), 입력된 데이터 값이 임의의 설정 값보다 보다 크면 예, 작으면 아니오 에서 처음으로 시작되고, 현재시간과 예정 설정된 시간과 같은지 확인하여 같으면 예, 다르면 아니오로 재확인한다(S203, S205).

입력된 데이터 값이 임의 설정 값보다 크면(S204), 부하량 데이터값 비교를 설정회수만큼(예로서, 2번) 확인하고, 아니오면 다시 S203단계의 부하량값 데이터비교를 한다.

예이면 휴전중인 고압차단기(CB)를 투입시킨다(S206~S207).

휴전중인 고압차단기(CB) 투입상태 확인, 투입상태이면(S208) 다음 단계로, 아니면 S207 단계의 휴전중인 고압차단기(CB) 투입명령을 다시 시작한다.

상기 휴전중인 고압차단기(CB) 투입상태가 전원이 투입되어 있으면 변압기(A)와 변압기(B) 회로의 전압차를 확인한다. 이때 전압의 차가 있는 것은 여러 가지 원인일 수 있으나 특히 결상일 경우는 전압의 차가 많고 결상 확인을 하지 않고 부하에 전원인가 하면 부하기기의 손상으로 반드시 확인한다.

상기 전압이 전기용품안전기준 및 운용요령에 의거하여 표준전압의 허용오차 380±8(V) 이내로 변압기(A), 변압기(B)와의 전압차가 규정치 이내로 판단되면, 휴전중 저압차단기(CB) 투입시키고 투입상태 확인 후 전원이 투입되어 있지 않으면 저압차단기(CB) 투입 명령을 다시 하되, 이때 또 다시 전원이 투입되어 있지 않으면 경보를 발생시킨다(S210~S211).

전원이 투입되어 있으면 저압차단기(CB-T)(29)회로 전원을 트립시킨다(S212). 트립 확인 후 전원이 트립되어 있지 않으면 저압차단기(CB-T) 회로 트립명령을 다시 시행하고(S213), 트립되어 있으면 개별운전이 시작되는 것이다(S214). 이렇게 개별운전과 통합운전이 반복되어 운전되어 고효율을 얻을 수 있다.

개별운전시, 변압기(B)(25)로 통합 운전설정시에는 고압차단기(CB1)(18)를 투입 시키고, 저압차단기(CB3)(27)가 투입되고 저압차단기(CB-T)(29)를 트립 시키게 되면, 최초 운전개시 상태로 개별운전상태가 된다. 이러한 운전들을 자동으로 이루어지기 위해서는 부하1(32), 부하2(33)의 선로 상에 부하량을 상시 모니터링하고, 임의의 설정 값과 비교분석, 판단 후 제어 될 수 있도록 부하분석제어기(26)의 능력이 주기능과, 보조기능, 싱크로운전(통합운전) 조건이 만족되어야 할 것이다.

이러한 운전 조건과 운전이 되는 현상을 도 6과 같이 운전되는 것을 알 수 있다.

도 7은 고·저압 배전반내 써지흡수기 설치도로서, 고·저압 배전반 측면도에서 함체(34)내에 고압차단기(CB)(18, 19), 저압차단기(CB)(27, 28), 변압기(24, 25), 써지흡수기(22, 23)로 구성되고, 고·저압 배전반 정면도에서 함체(34), 고압차단기(CB)(18, 19), 변압기(24, 25) 써지흡수기 (22, 22-1, 22-2)로 구성된다.

여기서 함체(34)내에 고압차단기(CB)(18, 19)와 변압기(A, B)(24, 25) 사이에 써지흡수기(22, 23)을 설치한다.

고압차단기(CB1)(18), 고압차단기(CB2)(19)를 투입, 트립할 때 개폐 서지(Surge)가 발생하여 변압기(A)(24), 변압기(B)(25)에 고압차단기가 투입, 트립할 때마다 또는 언제 어느 때든 외부로부터 회로에 서지전압이 인가되면 변압기에 충격이 가해짐으로서, 결국 서서히 절연 파괴로 인한 변압기 전체가 파손되는 것을 막기 위하여 변압기(A)(24)과 변압기(B)(25)의 고압단자쪽 가장 가까운 위치에 써지흡수기(22, 23)를 설치하여 고압차단기 개폐 서지 고압선로의 이상 전압을 써지흡수기(22, 23)에서 흡수하여 변압기를 안전하게 사용할 수 있다.

도 8 및 도 9는 변압기의 효율에 대하여 그래프로 나타낸 것으로 부하사용량이 변압기용량의 40~70% 사용 시 최고의 효율을 발휘할 수 있는데 부하분석제어기에 의한 개별운전과 통합운전방법의 반복 운전으로 변압기의 손실을 줄이고 효율을 최대한 높일 수 있으므로 우수한 에너지 절감효과를 얻을 수 있게 된다.

도 10은 본 발명에 따른 부하분석제어기 구성도로서, 도면부호 101,102,103은 입력부, 도면부호 104는 입력변환부, 도면부호 105는 동기비교부, 도면부호 106은 마이크로프로세서(CPU), 도면부호 107은 메모리, 도면부호 108은 표시부, 도면부호 109는 동기입력부, 도면부호 110은 모니터, 도면부호 111은 설정부, 도면부호 112는 통신모듈, 113은 출력부를 나타낸다.

여기서, 상기 입력부(101,102,103)는 직접신호(전압, 전류)를 받을 수도 있고 고압차단기(CB)(16, 18, 19)계측장치의 데이터 계측 값을 통신으로 받아서 입력으로 쓸 수 있다.

도11는 상술한 부하분석제어기의 사진이고, 도12에 의하여 변압기 개별 및 통합운전을 위한 전압이상감지회로를 나타낸 도면으로서, 이에 대하여 설명하면, R1, R2, R3, LED 1는 개별 운전 시와 통합 운전시를 구분하기 위한 회로 소자, R4, R5, R6, LED 4: 두 대의 변압기에 전압이 걸려있는가를 확인하기 위한 회로 소자, A+/A-, B+/B-, C+/C-: 상전압 이상을 감지하기 위한 회로의 출력 단자, A1, B1, C1: 변압기 1의 3상 출력 단자, A2, B2, C2: 변압기 2의 3상 출력 단자 이다.

변압기의 출력이 상전압으로 220V이고 선간 전압은 380V인 조건에서 설명하며, 다른 전압 크기에서는 구체적인 수치가 달라지게 된다.

도 12에서 보면, PT1는 A, B, C 3상 중 A상을 감시하는 기능을 가지며, 개별 운전시는 PT의 1차측인 A1과 A2 사이가 등전위가 되어 R+, R- 사이에는 전압이 걸리지 않으며, 따라서 LED 1는 소등 상태가 된다.

통합 운전시는 변압기가 한 개만 사용되므로 A1이나 A2 중 하나만 전압이 존재하며, 남은 하나는 전압이 없게 된다. 따라서 A1과 A2 사이는 선간 380V가 상전압 220V로 바뀌어 걸리게 되고, 계기용변압기 2차 측에서는 63V의 전압이 발생하며, 이를 감지하여 LED에 나타내기 위해서 전압 분배 회로로 저항 R1, R2, R3을 사용하고, R2 양단에는 약 2.8V의 전압이 걸리므로 LED 1이 점등 된다.

즉 계기용변압기 2차측의 회로는 정상적인 동작조건에서는 개별 운전시는 LED 1이 소등되며, 통합 운전시는 LED 1이 점등 구조로 동작된다.

한편 계기용변압기 1차측에 있는 상전압 이상 감지회로는 서로 상을 달리하면서 연결되고, 이는 두 변압기에 전압이 걸려있는가를 확인하는 용도로 사용되고 있다. 개별 운전시는 두 대의 변압기에 동시에 전압이 걸리므로 A1과 B2 사이의 전압은 선간 전압 380V가 걸리게 되며, 이 때는 R4, R5, R6으로 구성된 전압 분배회로에 의해서 R5 양단에 약 2V의 전압이 걸리므로 LED 4가 동작하여 점등 된다.

한편 통합 운전시는 변압기가 1대만 사용되므로 A1과 B2 사이에 걸리는 전압은 상전압으로 떨어지고 따라서 R5 양단 전압은 약 1V가 되어 LED 4가 소등되게 된다.

결론적으로는 본 발명에서 제시하는 변압기 자동 개별 및 통합운전을 위한 상전압 이상 감지회로는, 정상적인 동작 조건 상태에서는 개별 운전시는 LED 1은 소등되고 LED 4는 점등 동작을 하며, 통합 운전시는 LED 1은 점등 되고 LED 4는 소등되는 상태를 나타낸다.

따라서 앞의 조건이 아닌 상태에서는 LED 1과 LED 4가 동시에 소등되거나 점등되며, 이 경우는 시스템에 문제가 있는 상태이므로 더 이상의 제어동작이 진행되지 못하도록 경보를 발령하고 멈추도록 해야 한다.

이렇게 현재의 제어기의 동작 상태와 두 변압기 사이의 정상/이상 동작 유무를 본 발명에서 제시한 회로와 LED로 손쉽게 확인 가능하다.

상기 부하분석제어기의 주요기능을 살펴보면, 1)통합운전 기능과 개별운전 기능, 분석, 판단 제어하는 기능, 2)변압기와 연결된 각각선로 부하량 체크 및 비교분석기능, 3)변압기와 연결된 개별의 부하량이 설정치이하 일때 선택된 변압기로 통합운전 여부 판단기능, 4) 상기 3번항의 판단된 내용을 각 선로의 차단기 제어기능, 5) 상기 4번항의 차단기제어 전에 전압차에 의한 동기 신호가 맞는지 확인여부기능(동기신호 확인조건: 각각의 변압기선로의 각상(Phase)의 위상각이 동상일 것, 각각선로의 변압기 임피던스가 동일할 것, 각각선로의 변압기용량의 차가 50%이내일 것, 각각선로의 변압기 극성이 같을 것, 각각선로의 변압기 1차, 2차 정격전압이 같을 것, 각각선로의 변압기 권수비가 같을 것), 6) 상기 3번항의 통합운전에서 부하량이 설정치 이상 일때 각각의 변압기로 개별운전 판단여부기능, 7) 부하량에 의한 운전조건 결정은 부하분석제어기 내부 마이크로프로세서에서 설정하는 부하량 설정 기능과 시간대별 설정 기능을 각각 선택할 수 있는 기능을 갖는다.

또한, 보조기능으로서, 1) 각각의 변압기선로의 계통도 표시 및 전압, 전류, 역율, 전력, 전력량, 주파수 등의 계측표시기능, 2) 각각의 변압기 선로에 연결된 고압차단기(CB), 저압차단기(CB, CB-T) 투입, 트립 제어기능을 모니터 터치스크린으로 동작하는 기능, 3) 저장 값이나 측정값의 통신기능, 4) 고압차단기(CB), 저압차단기(CB, CB-T)의 상태표시기능을 갖을 수 있다.

본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 관한 것으로 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.

11: 부하개폐기 31: 디지털계측기
12: 피뢰기 32: 부하
13: 전력용휴즈 33: 부하
14: 계기용변성기 34: 함체
15: 계기용변압기 101: 입력부
16: 고압차단기 102: 입력부
17: 계기용변류기 103: 입력부
18: 고압차단기 104: 입력변환부
19: 고압차단기 105: 동기비교부
20: 디지털계전기 106: 마이크로프로세서
21: 디지털계전기 107: 메모리
22: 써지흡수기 108: 표시부
22-1: 써지흡수기 109: 동기입력부
22-2: 써지흡수기 110: 모니터
23: 써지흡수기 111: 설정부
24: 변압기 112: 통신모듈
25: 변압기 113: 출력부
26: 부하분석제어기 100: 수전부
27: 저압차단기 200: 배전부
28: 저압차단기 300: 배전부
29: 저압차단기 400: 배전부
30: 디지털계측기

Claims

2대 이상의 변압기를 수용하여 이루어진 공지된 고·저압 배전반에 있어서,
자가용수용가의 전력 사용량이 적은시간대의 데이터 정보를 입수하여 각각의 변압기의 용량과 비교하여 부하 사용량이 변압기 용량 대비 임의의 설정 값 이하일 때 어느 하나의 변압기만을 선택 가동하여 부하 전력을 공급하고, 상기 선택 변압기(A)에 대응되는 다른 변압기(B)의 전력을 차단하여 그 변압기(B)의 운전을 중지시켜 변압기 운전손실을 최소화하여 운전하는 통합운전과정과;
자가용수용가의 전력을 정상 사용하는 시간대로 돌아오면 선택되어 운전 중인 변압기(A) 사용량이 점점 증가하여 변압기 용량대비 설정치 이상이면 전원을 차단시켰던 상기 다른 변압기(B)의 전원을 다시 공급하여 각각의 변압기(A, B)와 연결된 부하가 사용되도록 해당 고·저압 배전반을 운전시키는 개별운전과정과;
계기용변압기를 사용하여 두 변압기 사이의 상전압을 감지하되, 상기 계기용변압기의 출력 전압을 조작하여 3상 선로 중에서 어떤 상이 이상이 발생했는가를 판단하여 LED로 표시하는 전압감시 및 표시과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 고·저압 배전반.
제 1항에 있어서,
상기 개별운전과정은,
통합운전중 운전중 변압기 부하전력 데이터 값이 입력되는 단계;
입력된 데이터 값이 임의 설정 값보다 크고, 현재시간과 예정 설정된 시간과 같으면, 전력 데이터값 비교를 설정회수만큼 확인하는 단계;
휴전중인 고압차단기(CB)를 투입시키는 단계;
상기 휴전중인 고압차단기(CB) 투입상태가 적합하면 변압기(A), 변압기(B) 회로의 전압차를 확인하여 전압이 표준오차이내인지 확인하는 단계;
상기 전압이 표준오차이내로 적합이면 휴전중 저압차단기(CB)를 투입시키고 투입상태 확인 후 부적합이면 저압차단기(CB) 투입명령을 다시 함과 아울러, 경보를 발생시키는 단계;
상기 저압차단기(CB) 투입상태가 적합이면 저압차단기(CB-T)회로 전원을 트립시켜 개별운전이 시작되는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 고·저압 배전반.
제 1항에 있어서,
상기 전압감시 및 표시과정은,
계기용변압기 1에서 A, B, C 3상 중 A상을 감시하며, 개별 운전시는 계기용변압기의 1차측인 A1과 A2 사이가 등전위가 되어 R+, R- 사이에는 전압이 걸리지 않으며, LED 1는 소등 상태가 되는 단계;
변압기가 한 개만 사용되는 통합 운전시는 A1이나 A2 중 하나만 전압이 존재하며, 남은 하나는 전압이 없게 되어 A1과 A2 사이는 선간 380V가 상전압 220V로 바뀌어 걸리게 되고, 계기용변압기 2차 측에서는 63V의 전압이 발생하며, 이를 감지하여 LED에 나타내기 위해서 전압 분배 회로로 저항 R1, R2, R3을 사용하고, R2 양단에는 약 2.8V의 전압이 걸리므로 LED 1이 점등되는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 고·저압 배전반.