KR20140120244A - 배전자동화 기기 전원부 시험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접근하기 어려운 곳에 설치되어 운전중인 원격감시제어 단말장치등과 같은 전원장치가 AC 전원이 살아있어 정류기를 통해 DC 전원이 축전지와 부하에 전력을 공급하고 있는 상태에서도 불량여부를 주기적으로 자동시험하고 기록관리하고 있다가 불량이라고 판단되면 원격으로 불량사실을 통보하고, 타 정전원으로 원격에서 절체하여 임시 보수하는 기능을 제공하여 현장 점검인력 및 고장원인 관리로 원격제어설비의 운전 신뢰도 향상을 기하고자하는 발명이다.

Description

배전자동화 기기 전원부 시험장치{The power supply test system for distribution automation system}

본 발명은 배전자동화 시스템의 구성으로 배전선로의 중간점에 설치되어 운전정보 제공 및 원격조작 기능을 하는 자동화기기의 조작불량 주요 원인인 전원부 불량을 사전에 검출하고 이를 효율적으로 관리할 수 있도록 통보하는 기능을 가진 배전자동화 기기 전원부 시험장치에 관한 것이다.

[도 1]은 배전자동화(최근에는 배전지능화라고도 함) 시스템의 구성을 보여주고 있다. 주장치와 배전선로 상에 설치된 자동화기기가 통신수단 통해 연결되어 평상시(고장이 없을 때)에는 운전상태를 감시하고 고장 시에는 고장구간 정보(FI, Fault Indicator)를 주장치에 보내 불량구간을 판정할 수 있도록 하고이에 따른 조작명령을 주장치로부터 받아 자동화개폐기를 조작하여 고장구간 축소 등의 고장복구 작업을 하는 기능을 수행하고 있다.

자동화기기는 크게 고전압 배전선로를 연장(연결)하거나 분리하기 위해 On/Off 스위칭하는 개폐기와 이를 제어하는 제어함으로 구성되어 있다. 전주 상단에 위치한 자동화개폐기는 대부분 기계적인 기구로 구성되어 있고 전주 하단에 설치되는 제어함은 상부의 자동화 개폐기 운전정보 취득(운전상태, 전압, 전류 등)하여 원격제어 단말장치와 통신매체를 통해 배전센터에 전달하고, 고장 시에는 고장전류 발생여부(FI)를 전달하고 결정된 조작명령을 받아 상부의 개폐기를 조작하는 기능을 수행한다.

대부분 전자부품으로 구성된 제어함이 옥외에 설치되어 직사광선, 습도 및 낙뢰 등의 자연환경과 상부의 개폐기 조작에 의한 개폐 써지전압 유입과 같은 고장발생 요인이 높은 불안정 운전환경 하에서 운전되고 있다.

[도 2]는 자동화기기의 전원공급도이다. 실제 전원부는 제어함 내에 설치되어 있는 것을 알 수 있고 상용전원 AC220V를 받아 DC24V로 변환하여 축전지 충전하고 개폐기 및 FRTU와 모뎀에 전원을 공급하고 있는 것을 볼 수 있다.

[도 3]은 배전자동화 시스템의 주 기능인 자동화기기 중 자동화개폐기의 조작불량 원인을 파악한 결과이다. 전원부의 구성요소인 축전지 및 충전기 불량이 전체 불량원인의 80% 이상을 차지하고 있어 전원부를 상시 정확하게 감시하고 유지보수할 수 있는 방안이 요구되어 진다는 것을 알 수 있다.

[도 4]는 평상시 (정전이 아닌때) 자동화기기 전원공급 과정을 보여준다. 상용전원인 AC 220V가 공급되어 개폐기 조작전원 및 축전지 충전회로에 전류를 공급하고 있다.

[도 5]는 배전선로 고장 등으로 정전 시 전원공급 과정을 보여주며 오로지 축전지에 의지하고 있다. 만약 평상시 상용전원 공급될 때 충분히 축전지 충전되지 않았다면 고장 발생시 개폐기 조작 구동전원이 확보되지 않아 자동화 시스템의 고장구간 축소기능 등과 같은 긴급복구 작업을 할 수 없다.

[도 6]은 자동화기기 전원부 회로 개략도이다. 즉 절연변압기는 상용전원(AC 220V)을 받아 두개의 2차 권선으로 전압을 약 AC 30V로 강압한다. 절연변압기는 2개의 2차 권선을 가지고 있고 하나는 190VA 용량을 가진 TR1과 10VA 용량의 TR2이고, TR1은 상용전원이 살아있을 때 개폐기, FRTU, 모뎀에 약 8A (손실 무시하고 190VA/24V=7.9A) 동작전원을 공급하고 있고, 이와는 별도인 TR2는 축전지의 충전을 전담하고 있으며 약 0.4A (손실 무시하고 10VA/24V=0.4A) 충전전류 공급하고 있다.

[도 7]은 일반적으로 자동화기기 제어함 내 설치된 축전지를 보여주고 있다. 동작전원 24V를 맞추기 위해 12V 18AH용량의 축전지 2개를 직렬로 연결하여 설치하고 있다. 그러나 [도 6]의 TR2가 공급하는 0.4A의 충전전류로는 최소한 45시간 이상의 연속 충전이 필요하다(18A/0.4A= 45시간)

제어함의 전원부가 정상이라면 상용전원 AC220V 공급되는 평상시 개폐기는 동작하지 않으므로 TR1은 FRTU와 모뎀 전원 약 200mA 정도의 미소전류만 흘려주고 있다가, 개폐기 조작 필요 시 8A 이상의 전류가 요구되면 축전지로부터 부족분을 보충받아 개폐기 모터 기동전력을 공급해준다.

반면 TR2는 개폐기, FRTU, 모뎀의 동작과 무관하게 오로지 축전지 전압을 감시하여 충전하도록 설계되어 있고 절연변압기 용량이 10VA로 제한되어 있어 전류를 0.4A 이내로 충전하여 과충전을 방지하고 있다. 특히 연축전지가 옥외에 설치되어 주변온도 -20℃~40℃에 제어함 내부온도가 70℃ 이상 상승 시 문제가 될 수 있는 연축전지 내부 가스에 의한 폭발사고가 발생하지 않도록 축전지 cell 공칭전압인 2.0V보다 약간 높은 2.2V로 설정하여 40시간 이상 충전시 만충전이 가능하도록 설계되어 있다.

안전위주로 전류제한 설계된 TR2의 축전지 충전회로는 TR1 불량일 경우 FRTU와 모뎀 동작전원으로 공급하고 충전을 거의 못하거나(소모전류 약 200mA를 공급하고 잔여 전류만 소량으로 축전지 충전하는 경우), TR1은 양호하더라도 TR2의 충전전압이 너무 낮게 설정되었을 경우 축전지는 충전되지 않게된다.

축전지의 상태를 점검하기 위해 [도 8]과 같이 테스트 버튼을 3초간 눌러 최대 3A를 흘리고 전압강하 값이 23V 이하이면 불량으로 판정하고 있으나, 축전지 용량(18A) 대비 시험전류(3A)가 너무 작아 충전불량 초기일 때 파악할 수 없고 [도 13]과 같이 잔여용량이 거의 10% 이하로 축전지 성능이 거의 떨어졌을 때 (23V이하)에서야 불량을 파악할 수 있어 전원불량이 상당히 진행된 후에 발견하고 성능저하된 축전지는 재충전 사용할 수 없어 신품으로 교체하여야 한다는 어려움이 있다.[도 9]

위와 같이 시험전류를 최대 3A 이하로 유지하는 것은 [도 10]과 같이 기계식 접점 릴레이를 사용하여 3A 이상의 시험전류를 흘릴 경우 [도 11]과 같은 접점 떨림(진동, Chattering)현상 등에 의해 아크 발생하여 접점표면 마모 및 산화되어 [도 12]와 같이 최대전력에 미치지 못하고 열이 발생하여 화재의 위험 등을 우려하여 시험전류 크기를 제한하고 있다. 이에 따라 3A 시험전류를 사용하여 시험한 결과 양호하다고 판정되었어도 개폐기 동작 시 최대 15A 이상 요구되는데 이를 정상적으로 공급할 수 있다고 보장할 수 없다.

또한 위의 방법과 다르게 축전지 내부 임피던스 측정하여 축전지 양부를 판정하지만 이 또한 충전과 방전 진행 중에는 값이 변하고 현장을 방문하여 측정하여야 한다는 단점이 있다.

본 발명에서는 상기의 문제점들을 해결하기 위해 개폐기 조작부에 공급하는 전원과 축전지 충전부가 분리되어 구성된 전원장치에서 구동전류와 축전지 단시간 방전전류 용량(18A)를 넘는 시험전류를 발생하여 동시에 축전지 및 조작전원을 공급하는 정류부를 시험하고 불량을 확인할 수 있어야 한다. 또한 불량 진행과정을 기록할 수 있어 완전 불량에 이르기 이전에 조치할 수 있도록 기록 기능을 가져야 한다. 30A 이상의 대전류 발생 시 정류부와 축전지의 부담하는 전류 비율을 측정하여 불량여부를 확인할 수 있는 시험장치를 제공하고자 하는 것이다

상기의 문제점들을 본 발명에 따라 짧은 순간(100msec) 최대 약 40A까지 대전류를 부하측에서 발생하고 이때 발생하는 전압강하, 정류기와 축전지 전류분담률 등을 측정, 분석하여 불량진행 내역과 정류기 또는 축전지의 불량 구분을 정확히 파악할 수 있도록 시험결과를 기록관리하고, 불량이라고 판단되면 최종적으로 원격에 있는 관리자에게 통보하는 기능을 통해 전원장치의 품질이 유지될 수 있어 양질의 전원장치 유지관리로 정전 시에도 전원장치의 안정적인 운전이 가능하다.

평상시 점검원이 현장에 가지 않고 주기적으로 대전류 부하를 짧은 순간 발생하여 전압강하 뿐만 아니라 부하전류 분담 등을 측정하여 AC 전원이 공급되는 상태에서도 정확한 불량원인을 파악하고 시험결과를 원격으로 통보하여 점검원이 현장에 도착하여 점검 시 보관된 시험결과를 참조하여 고장진행 정도 등을 파악 후 정확한 불량원인 분석 및 보수 가능으로 인건비 절약, 안전사고 방지 및 효율적인 전원장치 관리 가능하다

[도 1]은 배전자동화 시스템 구성도
[도 2]는 자동화기기 전원공급도
[도 3]은 자동화기기 조작불량 원인
[도 4]는 평상시 자동화기기 전원공급도
[도 5]는 고장(정전) 시 전원공급도
[도 6]는 자동화기기 전원부 회로도
[도 7]은 자동화기기의 축전지특성
[도 8] 기존 기술의 축전지 테스트 회로
[도 9] 축전지 교체 업무플로우
[도 10] 기존 전원 시험장치 회로
[도 11] 기계식 접점의 동작특성(Chattering 현상)
[도 12] 기계식 점점의 전력 제한 특성
[도 13]은 3A 방전시 전압변화 특성 곡선
[도 14]는 본 발명을 실현하기 위한 간략한 시험전류 발생 회로
[도 15]는 본 발명에서 사용하는 전자식 릴레이 동작특성
[도 16]은 본 발명에서 사용하는 전자식 릴레이 최대 전력특성
[도 17]은 본 발명의 기능설명
[도 18]은 본 발명을 실현하기 위한 사례1
[도 19]는 본 발명을 실현하기 위한 사례2 (복수의 정전원간 절체 가능)
[도 20]은 이전기술과 본 발명의 비교
[도 21]은 26A 시험전류 사용 시 축전지 전압강하 값 그래프
[도 22]는 본 발명에 따른 전원장치 시험방법 흐름도
[도 23]은 본 발명에 따른 전원장치 시험방법 중 전류발생 흐름도
[도 24]는 본 발명에 따른 전원장치 시험방법 중 양부판정 흐름도
[도 25]는 본 발명에 따른 전원장치 시험방법중 잔여용량 표시 흐름도
[도 26]은 본 발명에 따른 전원장치 시험기 표시화면 예 1 (전체양호)
[도 27]은 본 발명에 따른 전원장치 시험기 표시화면 예 2 (축전지불량)
[도 28]은 본 발명에 따른 전원장치 시험기 표시화면 예 3 (전원장치불량)
[도 29]은 본 발명에 따른 전원장치 시험기 표시화면 예 4 (메뉴)
[도 30]은 본 발명에 따른 전원장치 시험기 표시화면 예 5 (히스토리기록)
[도 31]은 자동화개폐기 조작시 실제 전류, 전압 측정파형
[도 32]는 자동화 개폐기용 축전지(24V,18AH)의 VI 방전곡선(1옴)
[도 33]은 자동화 개폐기 전원 불량시 1달간 특성변화 곡선
[도 34]는 자동화 개폐기 제어회로 저전압 Lock전압 동작특성
[도 35]는

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 원격감시제어 단말장치용 전원장치 감시 기능을 가진 시험기는 주기적으로 원격제어 단말장치 및 개폐장치의 기능 수행에 지장을 주지 않는 범위 내에서 짧은 시간 큰 부하전류를 발생하고 이때 전압강하, 정류기 출력전류, 축전지 출력전류, 부하 전류 등을 측정하고 분석하여 불량 여부를 판단하는 것이다.

[도 14]는 본 발명에 따른 전원감시 장치의 간단 동작 개요도이다. 기계식 릴레이가 아닌 전자식 릴레이(MOS FET 또는 IGBT와 같은 대전류 통전가능 스위칭 소자를 사용한 릴레이)를 사용하여 [도 15]와 같이 작동 시간이 짧고(신속하고) 기계적인 진동이 없기 때문에 아크가 발생하지 않아 접점 마모나 산화에 의한 전류 제한이 발생하지 않아 [도 16]과 같이 안정적인 전력을 흘려주는 특성으로 본 예시에서는 현장에서 주로 사용하는 18AH 용량 축전지의 단시간 전류값인 18A 이상의 전류를 수십~수백mSec 단시간에 시험전류를 흘리고 전압 강하값을 측정할 수 있도록 하였다. 또한 [도 17]과 같이 이전에는 축전지만을 국한하여 불량 여부를 시험하였으나, 축전지를 포함하는 전원장치 전체의 기능을 시험하기 위해 상용전원 AC220V 공급되는 상황에서 축전지 용량 (18A)과 TR1의 전류용량 (8A)을 초과하는 전류를 FRTU와 모뎀장치 동작에 영향을 주지 않도록 짧은 순간(100msec) 전류를 흘리고 이 때 전압강하, 정류기, 축전지 전류를 측정하여 양부를 판정하는 방법이다.

[도 18]은 시험기 내부 회로도이다. 정류기(10)은 AC 상용전원 AC 220V를 받아 DC 24V로 변환하여 출력하고 +극성 전선(101)과 -극성 전선(102)를 통해 축전지 (20) 및 부하와 연결되어 전력을 공급한다. 즉 DC 전류를 측정할 수 있는 홀센서 CT 3개를 정류기 공급 전류(105, I-Power)를 측정하기 위해 전류센서(103)를 설치하고, 축전지 전류(107, I-Bat) 측정하기 위해 센서(106)와, 부하전류(109, I-Load) 측정하기 위해 센서(110)을 설치하였다. 그리고 시험기(30)를 전원장치 부하측 단자에 연결하여 동작전원과 테스트전류 발생 등의 시험업무를 한다.

*시험을 위해 마이크로 프로세서(116)에서 스위칭 소자(114, MOS FET)를 Turn On 명령을 보내면(115) 최대 30~40A의 전류가 약 100msec 동안 흐르게 되고 이 때 측정용 저항(111)의 전압을 (113)을 통하여 측정하고 스위칭 소자 동작 이전 값과 이후 값을 비교하여 전압 강하 값을 산출한다.

스위칭 소자(114)를 동작할 때 저항 Rs에 전압(Vdrop)이 20V 이하로 강하되었을 경우 불량으로 처리하고, 정류부(10) 전류(Ipwr), 축전지 전류(Ibat),부하전류(Iload) 값을 분석하여 불량원인을 파악한 후 불량원인과 함RP 표시한다.

비록 Rs 전압이 20V 이상이더라도 상기 전류값이 일정치(실례로 정격출력의 70% 이하일 경우)에 도달하지 않거나, 축전지/부하전류 부담이 일정비율 이상일 경우 (실례로 부하전류의 80%를 축전지가 부담할 경우)에는 정류기 불량으로 처리한다.

양부판정한 결과를 RTU에 정보제공하거나 문자(SMS)로 담당자에게 통보하는 기능을 가지고 있다.

[도 19]는 2개 이상의 정전원이 있을 경우에 전원시험장치 구성의 실례이다. 정전원 1과 정전원 2를 FET1으로 연결하고, 다음에 바로 FET를 동작하여 전원장치 전체를 시험할 수 있다. 이 때 정전원 1과 정전원 2에 흐르는 전류를 측정하여 정격(설계)전류 대비 부담비율을 파악하여 불량 여부를 판단할 수 있고, 또한 한 개의 정전원(예를 들어 충전전류(Ic) 공급회로)불량으로 축전지 불량이 발생한 경우에는 축전지 충전을 FET1을 원격 조작에 의해 연결하여(스위치 On하여) 전압조정회로(Ip)와 축전지를 연결하여 Ic부족에 의한 축전지 불량현상을 제거할 수 있다.

그러나 전압조정회로(Ip)에서 충전지 축전지 과충전이 발생할 경우가 있으므로 이전보다는 더 빠른 주기로 시험하여 축전지 상태를 감시하고 만약 과충전되었다고 판단되면 FET1의 연결을 분리하고 FET를 자주 동작하여 시험전류를 발생하여 방전시켜 불의의 축전지 폭파사고를 미연에 방지할 수 있다

[도 20]은 이전기술과 본 발명기술을 비교한 내용이고 [도 21]은 25A의 시험전류 발생하여 축전지 용량별 전압강하(Vdrop) 측정값이다. 25A 시험전류 시 22.4V가 측정되면 약 60%의 잔여용량이 있는 것을 알 수 있다

[도 22]는 본 발명기술의 시험절차를 표시하는 흐름도이다. 먼저 초기화 후 시험 시작명령이 있기까지 시험기는 저항Rs에 걸리는 전압을 연속으로 표시하고 있다가, 저장된 시험주기 시간, 키패드에서 수동시험 버튼이 눌러졌거나, 원격제어를 통해 시험 시작명령을 받으면 시험을 시작하게 된다.

시작명령을 받은 후 즉시 스위칭 이전의 Rs 전압을 측정하여 Vbat으로 저장하고 Vbat 측정값이 시험을 계속할 수 없는 위험전압(V-Hazard, 18V)이하 인지를 확인하고 위험전압 이하이면 [도 11]과 같이 정류기 및 축전지 불량으로 표시하고시험을 종료한다.

또한 개폐기 스프링 축쇄같은 정상운전에 영향을 주지 않기 위해 부하전류 (I-load)값이 일정 값(3A) 이상일 때는 시험을 중지한다.

모든 조건이 만족하면 테스트 전류 발생 모드에 들어간다

[도 23]은 테스트전류 발생 흐름도이다. 혹시라도 있을 수 있는 불량 축전지에 충전된 전력을 시험전류 발생으로 모두 소모되는 것을 방지하기 위해 3단계 전류로 시험을 한다. 예시는 10A, 20A, 30A의 순으로 발생하는 것으로 하였다.

먼저 최저전류(10A)를 발생할 때 전압 값(Vdrop)이 제한 값(VdropTH, 20V로 설정) 이하로 떨어지는지 확인한다.

만약 최저 전류에서 20V 이하로 떨어지면 더 이상 시험을 진행할 의미가 없으므로 전원부/축전지 불량으로 표시하고 시험을 종료한다.

최저전류에서 Vdrop이 20V 이상이면 다음 중간단계의 전류(20A)를 발생한다.

똑같이 Vdrop값이 VdropTH 값(20V) 이하인지 여부를 확인하고 이하이면 최저 전류(전류크기 레벨1, 10A)로 다시 한번 시험하여 결과를 판정한다.

중간단계의 전류에도 Vdrop이 20V 초과하면 최고전류(30A)로 시험하여 Vdrop을 측정하고 만약 20V 미만시에는 20A(전류크기 레벨2)로 시험을 다시 시행한다. Vdrop이 20V를 초과하면 최고전류(전류크기 레벨 3, 30A)로 시험을 시행한다

위와 같이 3단계 전류로 시험을 하여 다음 양불판정 단계에서 시험시 발생할 전류의 크기를 결정한다.

다시 [도 22]로 돌아와 위에서 결정된 테스트전류 값으로 시험전류를 발생하고 100ms의 안정기를 거친 후 100ms동안 전압강하값(Vdrop), 부하전류(I-load), 정류기전류(I-pwr), 축전지전류(I-bat)을 측정하여 평균값을 구하고 테스트전류 발생을 정지한다.

다음은 [도 25]의 축전지 잔여용량 표시 결정 흐름도이다. 25A 시험전류 발생 시 축전지 잔여용량별 전압강하값(Vdrop)의 특성 곡선인 [도 21]을 참조하여 시험전류 발생 시 전압강하값(Vdrop)값에 해당되는 잔여용량을 표시하도록 한다.

다음은 [도 24]의 양부판정 모드로 들어간다. 양부판정 기본원칙은 테스트전류 발생 시 측정 전압값(Vdrop)이 양부판정의 기본이 되고 Vdrop 전압이 20V이하이면 불량원인 파악을 위해 부하전류(I-load), 정류기 전류 (I-power)와 축전지 전류(I-bat)를 측정하여 부하전류 대비 축전지 및 정류기전류 부담비율 등을 계산하여 정류기 또는 축전지 불량원인을 구분한다. 그러나 테스트전류 발생 시 Vdrop전압이 20V 이상이더라도 정류기 전류(Ip)가 설계 정격용량 대비(I%power)이 70% 이하라면 정류기 예비경보로 처리하고 테스트전류(부하전류)의 80% 이상을 축전지가 부담하지 못하면 축전지 예비경보로 판정한다. 또한 평상 시 정류기, 축전지, 부하전류 크기를 감시하여 어떠한 값 이상일 경우 이를 검출하여 전원장치 이외의 불량 원인이 있는지 여부를 확인한다

이를 상세히 설명하면, 먼저 테스트전류 발생 이전의 전압 Vbat이 18V 이하이면 시스템 전원불량으로 판정하고 더 이상 시험진행을 하지 않고 불량처리한다. 테스트전류 발생 시 전압(Vdrop)이 20V 이하로 떨어지면 불량으로 판정하고 그 원인을 분석한다. 만약 정류기전류(I-power)가 설계 정격용량의 70% 이상 출력을 냈다면 정류기는 양호하나 축전지 불량이고, 70% 이하의 출력을 낸다면 축전지 및 정류기를 모두 불량으로 표시한다.

Vdrop전압이 20V 이상이더라도 테스트전류 발생 시 정류기전류(IP)가 정류기설계 정격용량 70% 미만이거나, 축전지전류(IB)가 부하전류(IL)의 테스트전류의 80% 미만이면 예비경보를 발생한다.

또한 Vdrop값의 잔여용량이 60% 이하라면 주의, 잔여용량이 30% 이하라면 축전지 불량경보를 발생한다.

이러한 시험결과를 종합하여 축전지 불량이고 정류기 전류(I-power)가 정상이라면 축전지 충전을 Ic가 아닌 Ip로부터 충전하여 축전지 잔여용량을 60% 이상으로 유지하도록 한다. 그리고 불량 내역을 FRTU를 통하거나 문자 등의 통신 수단을 통해 유지보수 담당원에게 불량 사항을 통보하고 점검원은 현장에 점검하면서 [도 30]과 같이 지금까지의 시험한 기록데이터를 확인하고 원인 분석 후 보수작업을 할 수 있다.

[도 26]은 시험기 LCD 표시 내용을 설명하는 도면이다. 상단에는 시험날짜가 표시되고 중간에는 테스트전류 발생 이전의 전압 Vbat과 테스트전류 발생 시 전압Vdrop을 표시하고 하단에는 테스트전류 발생 시 정류기(Ip), 축전지(Ib) 및 부하(IL)전류값을 표시하고 있다. 우측은 축전지(B) 및 정류기(P)의 양불(OK, BAD)를 표시하고 있다. 즉 평상시 Vbat은 18V 이상인 26.36V이고, 테스트전류 34.8A발생 시 전압 Vdrop은 20V 이상인 24.55V이고, 정류기의 부담전류가 설계 정격용량(5A)의 70%가 넘는 4.8A를 부담하고 있으므로 축전지 및 정류기 모두 양호한 것으로 판정하였다.

[도 27]은 평상 시 전압 Vbat이 18V 이상인 24.75V라 시험을 진행하였지만 테스트전류 23.5A 발생 시 전압Vdrop이 20V 이하인 18.62V가 되어 원인을 파악하면 정류기전류 IP는 4.9A로 설계용량의 70% 이상을 부담으로 양호한 것으로 보고 축전지 불량으로 판정하고 축전지불량(B-BAD)와 검은 표시를 하여 결과를 표시하고 있다.

[도 28]는 전압 Vbat과 Vdrop은 양호하나 정류기 전류가 설계 정격용량인 5A의 70% 미만인 2.8A(56%)를 분담하여 추후 불량으로 발전될 수 있으므로 정류기 예비경보로 판정한 결과를 표시하고 있다.

[도 29]은 시험기의 설정항목을 표시하고 있다. 1.인터벌 타임은 시험주기를 정할 수 있으며 최소 4초~1달 간격으로 조정할 수 있다. 2.스위칭타임은 테스트전류 발생 시간을 정할 수 있다(각 레벨별 전류값). 3.시각설정은 현재의 시간을 지정할 수 있고 4.Vbat 전압 경보값, 5. Vdrop경보값, 6. 위험전압, 7~9까지는 평상시 허용전류 값을 정하며, 10.은 정류기 정격전류값 및 부담률과 축전지의 부하전류 부담률을 정한다. 11.은 시험결과치 기록설정이고, 12.는 무선데이터 통신 설정 과 13.은 기록데이터 조회화면이다

[도 30]은 시험결과가 기록된 내용이다. 전압과 전류값의 기록결과가 시간별로 기록되어 추후 진행정도와 불량원인 분석에 활용될 수 있다.

[도 31]은 가공전주에 설치된 자동화개폐기 실제 조작시(AC OFF상태에서) 축전지의 전압 전류값을 측정한 값이다. 초기에 개폐기 랫치용 솔레노이드 밸브 조작과 같은 16A의 순간전류가 흐르고 그 다음에 모터 기동용 전류가 최대 13A 가량의 전류가 약 700msec 동안 흐른다. 상단의 전압은 조작 시 축전지 전압의 변동을 보여준다. 조작 전 VB=25.5V이고 조작 시 VD=23.9V로 약 1.6V의 전압강하가 발생한다

[도 32]는 상기 [도 31]의 오실로스코프 상의 전류파형만을 분리하여 표현한 것이다. 조작 시 전력을 계산한 결과 약 160W가 소요되는 것으로 파악된다

[도 33]은 26A 시험전류 매 시간마다 발생하여 시험시 시험전류 발생 시 전압강하 전압(Vdrop)이 18V 이하로 불량 판정된 전원장치의 35일간 전류와 전압의 변화 곡선이다. AC 전원이 공급되는 상태라서 시험전 전압(VB), 정류부 전류(Ip)와 충전부전류(Ic)는 거의 변동이 없고, 축전지 전류(IB)와 전압강하(Vd)와 부하전류(IL)이 변하는 것을 볼 수 있다. 이러한 결과를 종합하면 충전부와 정류부는 이상이 없고 단지 축전지 자체가 불량이라는 것을 판단할 수 있다. 그러나 비록 18V 이하라도 축전지의 용량은 160W 전력을 공급할 수 있는데도 불구하고 이를 불량 처리하여야 하는지 불확실하지만 [도 34]의 제어회로의 저전압에 의한 오동작을 방지하기 위한 저전압 Lock되는 전압인 15 V 이전에 사전 조치할 수 있도록 경보를 발생한다

[도 34]는 제어회로에서 사용하고 있는 저전압 Lock의 기능을 간략히 설명하고 있다. 모터가 구동할 때 전압이 순간적이라도 15V 이하일 경우에는 이 단자가 검출 후 모든 기능을 정지하도록 하므로 모터 구동 시 최소한 15V를 유지하여만 조작이 가능한 것이다. 이에 따라 축전지 불량을 시험전류 발생 시 최소 18V 이하를 유지하면 양호하고 축전지 잔여용량 등을 표시하고, 이하일 경우에는 불량으로 표시하고 더 이상 시험을 진행하지 않고 유지관리자에게 즉시 통보하도록 하였다.

만약 [도 19]와 같이 타 정전원이 있을 경우에는 임시 조치로 축전지 충전전원을 변경하여 임시조치할 수 있다

[도 35]는 축전지에 1 오옴의 저항을 연결하여 방전 시 전압 전류 특성이다. 비록 전압 강하 전압이 18V 이하에서도 모터를 구동할 수 있는 전력(Wattage)은 충분할 수 있으나, 만에 하나 모터 동작 시 전압강하가 발생하여 제어회로의 저전압 Lock에 의해 작동 불가를 예방할 수 있어야 한다

Claims (13)

1. 축전지;
   저항;
   전원에 연결된 정전압 소스 1;
   상기 정전압 소스 1과 상기 축전지 연결점에 병렬 연결된 상기 저항에 흐르는 시험전류를 단속하는 전자접점 스위치 1;
   상기 저항 양단의 전압을 측정하는 전압계;
   상기 스위치 1의 단속 제어명령 발생하는 시간제어부;
   상기 스위치 1를 작동(On)하여 시험전류가 흐를 때 상기 전압계 값을 읽고 축전지 양부 판정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
2. 상기 제 1항에 있어서,
   상기 정전압 소스 1의 전류를 측정하는 전류계 1;
   상기 스위치 1의 전류를 측정하는 전류계 2;
   상기 스위치 1에 시험전류가 흐를 때 상기 전류계 1과 상기 전류계 2에 흐르는 전류 대비 설계전류 용량을 비교하여 상기 정전압 소스 1의 양부를 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
3. 상기 제 1항에 있어서,
   상기 정전압 소스 1 이외 별도의 정전압 소스 2가 있는 경우,
   상기 정전압 소스 1과 상기 정전압 소스 2를 상호 연결하는 스위치 2;를
   가지는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
4. 상기 제 1항에 있어서,
   상기 스위치 1 작동(On) 시 흐르는 시험전류의 크기는 실제 부하전류의 최대 값 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
5. 상기 제 1항에 있어서,
   상기 스위치 1 작동(On) 시 시험전류가 흐를 때 상기 전압계 측정값이 제어회로의 저전압 Lock 전압 값을 기준하여 양부를 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
6. 상기 제 1항에 있어서,
   시험결과를 원격 또는 현장의 기기 등과 연결하여 정보 교환할 수 있는 통신장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
7. 상기 제 1항에 있어서,
   현장에서 키패드 등을 조작하여 설정값 등을 변경하고 시험할 수 있는 표시부(LCD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
8. 상기 제 3항에 있어서,
   상기 스위치 2를 동작(On)하여 상기 정전원 1 또는 상기 정전원 2로부터 축전지 충전이 가능한 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
9. 상기 제 3항에 있어서
   상기 스위치 2에 흐르는 전류를 측정하는 전류계 3;
   상기 스위치 1에 시험전류가 흐를 때 상기 전류계 3에 흐르는 전류 대비 설계전류 용량을 비교하여 상기 정전압 소스 2의 양부를 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
10. 정전원에 연결된 축전지(예비전원)의 운전상태를 파악하기 위해,
    시험전류 발생 이전에 축전지 전압 측정값 1;
    실 부하전류 최대값 이상 시험전류 발생 시 축전지 전압 측정값 2;
    상기 전압 측정값 1과 상기 전압 측정값 2를 측정하여 축전지 품질을 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
11. 축전지와 부하전류를 공급하는 정전원의 운전상태를 파악하기 위해,
    시험전류 발생 시 정전원 소스의 부담전류 측정값;
    상기 부담전류 측정값과 설계 정격전류와 비율을 구하고 정전원의 품질을 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
12. 복수의 정전원 구성에서 축전지 품질 불량일 경우 타 정전원으로 충전할 수 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치
13. 상기 제 10항에 있어서,
    먼저 상기 전압 측정값1과 상기 전압 측정값 2의 값이 제어회로 저전압 Lock 전압 이상인지 여부를 파악하고, 만약 이하일 경우 불량 판정하고 이상일 경우에 방전 특성 곡선에 따라 잔여용량 표시하여 축전지 품질을 판정하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 기기 전원부 시험장치

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