KR20140124593A

KR20140124593A - 배전 감시 장치

Info

Publication number: KR20140124593A
Application number: KR1020130042310A
Authority: KR
Inventors: 최우신; 노상민
Original assignee: 네이버비즈니스플랫폼 주식회사
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-10-27
Also published as: KR101536808B1

Abstract

배전 감시 장치가 개시된다. 배전 감시 장치는 복수개의 차단기를 포함하는 분전반에 설치되고, 각각의 차단기에 설치되는 아날로그 접점을 이용하여 전류 장애 상태를 감시하며, 배전 상태를 모니터링할 수 있다.

Description

배전 감시 장치{POWER DISTRIBUTION MONITORING APPARATUS}

본 발명의 실시예들은 배전 감시 장치에 관한 것이다.

기존에는 서버로 공급되는 전류를 랙(Rack) 단위로 모니터링해 왔다. 그러나, 각각의 서버로 공급되는 전류를 실제로 측정해보면, 분전반 쪽에서 정상적인 전류가 공급되더라도 랙 단위에서는 전류가 감소되는 것이 모니터링된다. 따라서, 랙 단위의 전류 검출은 정확한 전류 사용량 측정이 어렵다는 문제가 있다.

한편, 기존에는 분전반 내부의 트립(Trip)을 전류적 검출 즉, 차단기에 흐르는 전류의 사용량을 기초로 검출하였다.

일 예로, 한국공개특허공보 제10-2013-0003531호(공개일: 2013년 1월 9일) "차단기 결합용 검출장치 및 이를 이용한 간선이상 정보 검출 시스템"에는 간선의 수배전반측과 층분전반측에 각각 설치되는 배선용차단기를 통해 흐르는 선로상태를 검출하고, 검출된 선로상태에 관한 정보를 디지털 처리하여 외부로 출력시키는 검출장치가 상기 간선의 수배전반측과 층분전반측에 각각 설치되는 배선용차단기에 독립모듈형태로 착탈식으로 장착 구성되는 것이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 기존의 검출 방식들은 소프트웨어가 차단기의 온(on), 오프(off), 트립 등에 관계없이 차단기에 흐르는 최소 전류 사용량(예를 들어, 0.2A)을 기준으로 전류의 흐름 여부를 판단하는 방식이기 때문에 정확한 트립 상태를 인지하기 어렵고 따라서 단선 감지 시 오류가 발생한다.

예를 들어, 기존의 검출 방식은 차단기가 온(on) 상태일 때 차단기에서 전류를 받는 랙(Rack) 내부 서버들이 이동하거나 일괄 리부팅되는 경우에는 순간적으로 전류 사용량이 사라지기 때문에 이를 트립으로 인지한다는 문제점이 있다.

따라서, 보다 정확하게 전류의 사용량을 계측할 수 있고 트랩을 인지할 수 있는 방법이 요구되고 있다.

분기별로 전류 사용량을 정확하게 계측할 수 있는 배전 감시 장치가 제공된다.

트립(Trip)과 같은 전류 장애를 보다 정확하게 인지함으로써 정확하게 단선을 감지할 수 있는 배전 감시 장치가 제공된다.

배전 감시 장치는 복수개의 차단기를 포함하는 분전반에 설치되고, 각각의 차단기에 설치되는 아날로그 접점을 이용하여 전류 장애 상태를 감시하며, 배전 상태를 모니터링할 수 있다.

일측에 따르면, 상기 배전 감시 장치는 상기 복수개의 차단기에 각각 설치된 아날로그 접점을 집선함으로써 상기 복수개의 차단기 각각의 트립(Trip) 상태를 물리적으로 감지할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 아날로그 접점은, 상기 차단기의 트립 상태 발생에 따라 물리적으로 이동하는 제1 트립 접점 및 상기 물리적인 이동에 따라 상기 제1 트립 접점과 접촉하는 제2 트립 접점을 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, CT(Current Transformer) 센서를 이용하여 전류의 사용량이 모니터링되고, 상기 CT 센서에 연결된 케이블과 상기 아날로그 접점에 연결된 케이블이 집선될 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 배전 감시 장치는 채널별 또는 각 상(Phase)별로 계산된 전압 및 전류를 기초로 결정된 임계치를 이용하여 단선을 검출할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 배전 감시 장치는 상기 아날로그 접점을 이용하여 상기 전류 장애 상태를 감시하고, 상기 아날로그 접점에 연결된 CT(Current Transformer) 센서를 이용하여 상기 전류의 사용량을 모니터링하며, 상기 CT 센서에 의해 측정된 전류의 사용량을 적산하고, 전력, 전압, 전류 및 상면 온도 중 적어도 하나에 대한 정보를 수집하는 제어부 및 상기 적산된 전류의 사용량에 대한 정보와 상기 수집된 정보 중 적어도 하나를 호스트 장치로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 배전 감시 장치는 상기 적산된 전류의 사용량과 상기 수집된 정보를 저장하는 저장부 및 상기 분전반의 전면에 설치되어 상기 적산된 전류의 사용량 및 상기 수집된 데이터 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

배전 감시 장치가 분전반에 설치됨으로써 분기별 전류 사용량을 정확하게 계측할 수 있다.

각각의 차단기에 설치되는 아날로그 접점을 집선함으로써 트립(Trip)과 같은 전류 장애 상태를 물리적으로 정확하게 감시할 수 있고 따라서 정확하게 단선을 감지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 배전 감시 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 배전 감시 장치의 상세 구성을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 분전반에 설치된 배전 감시 장치를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 배전 감시 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 기존의 단선 검출 방법을 나타내는 예시도이다
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단선 검출 방법을 나타내는 예시도이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 실제 차단기에 설치된 트립 접점 및 CT 센서를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 있어서, 집선된 케이블을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 배전 감시 장치를 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 배전 감시 장치는 분전반의 Cabinet Panel에 직접 설치되어 전원 공급 장치로부터 공급되는 전류의 사용량을 분기별로 모니터링하며, 분전반 내의 차단기(CP: Circuit Protector)에 설치된 아날로그 접점을 이용하여 트립(Trip)과 같은 전류 장애 상태를 감시할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 배전 감시 장치는 분전반 일체형으로 구성되기 때문에 기존 설치 장치(파워스트립 통신모듈, REM)와 같은 물리적 소모가 없다.

일 예로, 본 발명에 따른 배전 감시 장치는 물리적으로 트립 상태를 확인하기 위하여 분전반의 차단기 마다 각각 설치되는 아날로그 접점을 집선할 수 있다. 또한, 차단기에 설치된 아날로그 접점에 각각 연결되는 분기별 CT(Current Transformer) 센서에 의해 측정된 전류값을 기초로 분기별로 전류 사용량을 계측할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 배전 감시 장치는 서버실에 설치되는 경우 랙(Rack) 당 전류/전력 사용량을 정확하게 계측할 수 있으며, 정확하게 장애(트립)를 인지함으로써 정확한 단선 감지가 가능하다.

이를 위하여 본 발명에 따른 배전 감시 장치(100)는 도 1에 도시된 것과 같이, 제어부(110), 통신부(120), 저장부(130) 및 표시부(140)를 포함할 수 있다.

제어부(110)는 분전반에 포함된 차단기에 설치되는 아날로그 접점의 물리적 접촉을 통해 발생하는 신호를 이용하여 트립과 같은 전류 장애 상태를 감시할 수 있고, 아날로그 접점에 연결된 분기별 CT 센서를 이용하여 분기별로 전류의 사용량을 모니터링할 수 있으며, CT 센서에 의해 측정된 전류의 사용량을 적산하고, 전력, 전압, 전류, 상면 온도, 과전압(Overvoltage), SEG, 유/무효전력 등에 대한 정보를 수집하는 등, 배전 감시 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.

통신부(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 제어부(110)에서 적산된 전류 사용량에 대한 정보, 제어부(110)에 의해 수집된 정보 등을 시설관리시스템(FMS: Facility Management System)과 같은 호스트 장치로 전송할 수 있다.

저장부(130)는 제어부(110)에 의해 적산된 전류 사용량과 수집된 정보를 저장할 수 있다.

표시부(140)는 분전반의 전면에 설치되어 제어부(110)에 의해 적산된 전류 사용량, 제어부(110)에 의해 수집된 데이터 등을 표시할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 배전 감시 장치의 상세 구성을 나타내는 예시도이다. 도 2에서, 메인 CPU(Main CPU)는 도 1의 제어부(110)에 대응하는 일례를 이더넷(Ethernet)은 도 1의 통신부(120)에 대응하는 일례를, 로컬 스토리지(Local Storage)는 도 1의 저장부(130)에 대응하는 일례를, 디스플레이(Display)는 도 1의 표시부(140)에 대응하는 일례를 각각 나타낼 수 있다.

배전 감시 장치(200)는 적어도 하나의 키(KEY)를 통해 사용자의 조작을 입력 받아 디스플레이(Display)에 표시할 수 있고, 디스플레이에 구비된 적어도 하나의 램프(Lamp)를 통해 사용자에게 배전 감시 장치(200)의 상태를 알릴 수 있다. 이 때, 상기 디스플레이는 메인 CPU를 통해 제어될 수 있다.

메인 CPU는 리모트 인터페이스(Remote Interface)를 통해 유틸리티 모듈(210)에서 계측된 온도, 전압, 전류, 전력 등의 정보를 수신하여 이를 로컬 스토리지(Local Storage)에 저장하는 한편, 전류의 사용량을 분기별로 모니터링하고 분전반 내의 차단기에 설치된 아날로그 접점의 물리적 접촉을 통해 발생하는 신호를 이용하여 트립과 같은 전류 장애 상태를 감시할 수 있다. 또한, 메인 CPU는 분기별 CT 센서에서 측정된 전류값을 기초로 각각의 분기별로 전류 사용량을 계측할 수 있다.

한편, 배전 감시 장치(200)는 이더넷(Ethernet)을 기초로 Modbus RTU(Remote Terminal Unit), TCP/IP, Field Bus 등을 통해 호스트 장치(220)로 전류 사용량, 전력, 전압, 전류, 과전류 등의 정보를 통보할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 배전 감시 장치(200)는 분전반 집중 형태로 설치됨으로써 보다 편리하게 관리할 수 있으며, 데이터 트래픽이 최소화될 수 있다. 또한, 성능 업그레이드가 간편하며, 사용자가 손쉽게 현장에서 전류 사용량, 장애 상태 등을 모니터링할 수 있다. 한편, 본 발명의 배전 감시 장치(200)는 전용 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 이용하여 AC 전력을 측정함으로써 전압, 전류, 전력량, 유효전력을 고정밀도로 모니터링할 수 있으며, 전력 계통의 이상(SAG Phase Err Over Voltage 등)을 보다 정확히 감지할 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 배전 감시 장치(200)는 온도 수집 시 분산 IO 모듈을 이용함으로써 하나의 배전 감시 장치 당 다수의 온도센서가 연동 가능하며 짧은 배선이 가능하기 때문에 안정성 및 신뢰성이 증대되고 설치/관리, 용도/스펙 변경 및 유지/관리가 용이하다. 또한, 저렴한 3 wire RTD(resistance thermometer device) 센서가 사용되고 사용환경에 최적화된 회로가 적용됨으로써 20% 내외로 케이블 에러를 보상할 수 있는 정밀한 온도 측정이 가능하다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서 분전반에 설치된 배전 감시 장치를 나타내는 예시도이고, 도 4는 배전 감시 장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 배전 감시 장치는 보다 정확하게 전류 사용량을 모니터링하고 트립과 같은 전류 장애 상태를 인지하기 위하여 분전반(310)에 설치될 수 있다. 한편, 분전반(310)의 전면에는 사용자가 현장에서 손쉽게 모니터링할 수 있도록 디스플레이(300)가 설치될 수 있다.

이러한 배전 감시 장치는 서버실에 설치되는 경우, 도 4에 도시된 것과 같이 사용자가 각각의 분전반 운전 상태를 실시간으로 원격 감시할 수 있도록 각각의 분전반(420, 425)에 설치될 수 있다.

도 4에는 일 예로, 안정적인 전원 공급을 위해 제1 전원 공급 장치(410) 및 제2 전원 공급 장치(420)로부터 공급되는 이중화된 전원이 제1 분전반(420) 및 제2 분전반(425)를 통해 각각의 랙(441~445)로 공급되는 것이 도시되어 있다. 이 경우, 제1 분전반(420)에는 제1 배전 감시 장치(430)가 설치되고 제2 분전반(425)에는 제2 배전 감시 장치(435)가 설치될 수 있고, 각각의 배전 감시 장치(430, 435)는 분전반 운전 상태에 대한 정보를 TCP/IP를 이용하여 네트워크를 통해 호스트 장치로 통보할 수 있다. 이 때, 각각의 배전 감시 장치(430, 435)는 분전반의 인입 및 단상/삼상을 분기별로 동시 계측할 수 있다.

도 5 기존의 단선 검출 방법을 나타내는 예시도이다.

도 5에는 부하단의 전압/전류를 CP 후단에서 센싱하여 단선을 검출하는 방법이 도시되어 있다. 이 방법은 CP를 포함하는 이후 단선을 감지할 수 있고, 부하 전체 단선이므로 전류값으로도 단선 감지가 가능하다. 일 예로, 부하 이상에 따라 CP OFF 시 전압 값을 검출함으로써 CP 단선을 감시할 수 있고, 전원 입력단의 문제인지 부하 문제인지 판별할 수 있으며, 1초 이내에 감지할 수 있다. 그러나, 이러한 기존의 단선 검출 방법은 전압 센싱 라인이 채널 별로 추가되어야 하고, 부품 수가 증가하는 단점이 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, 단선 검출 방법을 나타내는 예시도이다.

다음으로, 도 6에는 CP에 보조 접점(CP 감시용 IO(600))을 설치하여 IO(600)를 통해서 CP 트립을 감시함으로써 단선을 검출하는 방법의 일례가 도시되어 있다. 이 방법은 부하 문제로 인한 CP 트립을 보드의 일반적인 IO(600)를 통해서 감지하는 방법으로 안정적으로 CP 트립을 감시할 수 있으며, 수 밀리세컨드(millisecond) 이내에 단선을 감지할 수 있다. 이러한 IO(600)는 이후 도 9 및 도 10을 통해 설명하는 트립 접점 케이블(900), 제1 트립 접점(1010) 및 제2 트립 접점(1020)에 대응할 수 있다.

한편, 도 7에는 채널별/각 상(Phase)별 전압 및 전류를 계산 또는 실측하여 일정값 이하를 단선 임계치(Threshold)로 지정하여 단선을 검출하는 방법이 있다. 이 방법은 경험치 반영을 통해 안정적인 운용이 가능하고, IO/추가 센서 설치 등의 하드웨어 부담이 없으며, 측정 데이터 중 유효 전력(Active Power)만을 대상으로 모니터링을 진행할 수 있을 뿐만 아니라, 추후 소프트웨어적인 방법으로 임계치에 대한 안정적인 알고리즘을 추가할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 낮은 전류 시 노이즈와의 경계가 모호해질 수 있다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 배전 감시 장치에는 도 6 및 도 7의 단선 검출 방법이 혼용되어 적용될 수 있다. 이 경우, 최소의 하드웨어가 추가되고 부하에 대한 고려가 최적화되며, 빠른 응답 속도를 가질 수 있다. 즉, 이 방법은 단선 문제가 CP 트립으로 인해 발생되어 있는 부하 전류 이상으로 인해 발생되었는지를 유추할 수 있으며, CP 트립 시 전압/전류 노이즈에 의한 원인을 판단할 필요가 없기 때문에 빠른 응답성을 가질 수 있다. 또한, 부하에 대한 최소 전류를 지정할 수 있으며, 추후 소프트웨어적인 방법으로 임계치 값에 대한 안정적인 알고리즘을 추가할 수 있다.

일 예로, 도 7(a)에는 삼상(3Phase) 전원의 경우 배전 감시 장치(710)가 단선을 검출하는 방법이 도시되어 있고, 도 7(b)에는 단상(Single Phase) 전원의 경우 배전 감시 장치(720)가 단선을 검출하는 방법이 도시되어 있다.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 있어서, 실제 차단기에 설치된 트립 접점 및 CT 센서를 나타내는 도면이고, 도 12는 집선된 케이블을 나타내는 도면이다. 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들로, 도 8은 복수의 차단기를 포함하는 분전반을 나타내고 있으며, 도 9에는 각 차단기에 설치된 트립 접점 케이블(900)을 확대한 도면이 도시되어 있다. 또한, 도 10은 아날로그 접점(제1 트립 접점(1010) 및 제2 트립 접점(1020))을 나타내고 있으며, 도 11에는 복수의 CT 센서들(1100)이 배치된 모습이 도시되어 있다.

예를 들어, 하나의 차단기에서, 차단기가 트립 상태인 경우, 제1 트립 접점(1010)이 물리적으로 이동하여 제2 트립 접점(1020)과 접촉하게 되고, 상기 접촉에 따라 발생하는 신호가 제2 트립 접점(1020)과 연결된 도 9의 트립 접점 케이블(900)을 통해 전달되어, 차단기의 트립 상태 여부가 확인될 수 있게 된다.

또한, 배전 감시 장치는 CT 센서들(1100)에서 측정된 전류값을 기초로 전류 사용량을 모니터링할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 배전 감시 장치는 도 11에 도시된 것과 같이 트립 접점에 연결된 케이블과 CT 센서에 연결된 케이블이 집선됨으로써 분기별로 트립 상태를 감지할 수 있으며, 동시에 전류 사용량을 정확하게 계측할 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 배전 감시 장치
110: 제어부
120: 통신부
130: 저장부
140: 표시부

Claims

복수개의 차단기를 포함하는 분전반에 설치되고, 각각의 차단기에 설치되는 아날로그 접점을 이용하여 전류 장애 상태를 감시하며, 배전 상태를 모니터링하는 배전 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 배전 감시 장치는,
상기 복수개의 차단기에 각각 설치된 아날로그 접점을 집선함으로써 상기 복수개의 차단기 각각의 트립(Trip) 상태를 물리적으로 감지하는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.
제2항에 있어서,
상기 아날로그 접점은, 상기 차단기의 트립 상태 발생에 따라 물리적으로 이동하는 제1 트립 접점 및 상기 물리적인 이동에 따라 상기 제1 트립 접점과 접촉하는 제2 트립 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.
제3항에 있어서,
CT(Current Transformer) 센서를 이용하여 전류의 사용량이 모니터링되고,
상기 CT 센서에 연결된 케이블과 상기 아날로그 접점에 연결된 케이블이 집선되는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.
제2항에 있어서,
상기 배전 감시 장치는,
채널별 또는 각 상(Phase)별로 계산된 전압 및 전류를 기초로 결정된 임계치를 이용하여 단선을 검출하는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.
제1항에 있어서,
상기 배전 감시 장치는,
상기 아날로그 접점을 이용하여 상기 전류 장애 상태를 감시하고, CT(Current Transformer) 센서를 이용하여 상기 전류의 사용량을 모니터링하며, 상기 CT 센서에 의해 측정된 전류의 사용량을 적산하고, 전력, 전압, 전류 및 상면 온도 중 적어도 하나에 대한 정보를 수집하는 제어부; 및
상기 적산된 전류의 사용량에 대한 정보와 상기 수집된 정보 중 적어도 하나를 호스트 장치로 전송하는 통신부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.
제6항에 있어서,
상기 배전 감시 장치는,
상기 적산된 전류의 사용량과 상기 수집된 정보를 저장하는 저장부; 및
상기 분전반의 전면에 설치되어 상기 적산된 전류의 사용량 및 상기 수집된 데이터 중 적어도 하나를 표시하는 표시부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전 감시 장치.