KR20170112738A - IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템 - Google Patents

IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템은 수전반, 배전반(고압배전반, 저압배전반), 수배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반)과 같은 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보가 통합적으로 검출되면서 전력 이상과 기기 이상이 통합적으로 간편하고 원활하게 감시/관리되고, BLE 통신에 의한 정보 송수신이 가능하여 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보를 블루투스 통신으로 신속하고 용이하게 전달받을 수 있으며, 전력배전기기의 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보 등이 현장의 현장 정보출력기기나 원격지 단말기 또는 현장관리자 휴대단말기를 통해 문자/음성 메시지, 경보용 문자/사운드 정보 등의 다양한 형태로 신속하고 원활하게 출력되고, 특히 3축 가속도센서에 의해 검출되는 전력배전기기 움직임정보에 대한 FFT 주파수분석을 통해 도출되는 흔들림 특성정보로부터 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보와 같은 기기상태 판단정보가 산출됨으로써 지진 등에 의해 발생되는 흔들림과 그에 따른 기기 이상/피해가 정확하고 정밀하게 파악될 수 있으며, 이를 통해 현장 관리자가 기기 이상/피해의 원인을 신속하게 파악하면서 이에 대응할 수 있어 사고발생을 최소화시킬 수 있는 기술적 특징을 갖는다.

Description

IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템{Power distribution system for integrating management based on IOT}
본 발명은 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 수전반, 배전반(고압배전반, 저압배전반), 수배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반)과 같은 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보가 통합적으로 검출되면서 전력 이상과 기기 이상이 통합적으로 간편하고 원활하게 감시/관리되고, BLE 통신에 의한 정보 송수신이 가능하여 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보를 블루투스 통신으로 신속하고 용이하게 전달받을 수 있으며, 전력배전기기의 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보 등이 현장의 현장 정보출력기기나 원격지 단말기 또는 현장관리자 휴대단말기를 통해 문자/음성 메시지, 경보용 문자/사운드 정보 등의 다양한 형태로 신속하고 원활하게 출력되고, 특히 3축 가속도센서에 의해 검출되는 전력배전기기 움직임정보에 대한 FFT 주파수분석을 통해 도출되는 흔들림 특성정보로부터 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보와 같은 기기상태 판단정보가 산출됨으로써 지진 등에 의해 발생되는 흔들림과 그에 따른 기기 이상/피해가 정확하고 정밀하게 파악될 수 있으며, 이를 통해 현장 관리자가 기기 이상/피해의 원인을 신속하게 파악하면서 이에 대응할 수 있어 사고발생을 최소화시킬 수 있는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템에 관한 것이다.
현재 전세계적으로 에너지 소비가 증가되고 지구환경 이슈가 대두됨에 따라, 전력산업의 고도화와 에너지 효율화를 위한 지능형 전력시스템과 같은 전력 IT 산업이 새로운 신성장동력으로 주목받고 있다. 이와 같은 지능형 전력시스템은 발전에서부터 송전 및 변전, 수배전, 그리고 수용가 시스템에 이르기까지 전력의 생산에서 소비에 이르는 전 과정에 자동제어, 센서, 유무선통신망 등의 융합기술을 접목하여 고효율 전력관리를 수행하는 시스템을 말한다.
종래의 지능형 전력시스템은 각종 구성품의 호환성이 결여되어 시스템 설계가 어려우며, 각 구성품의 개별 구입으로 인한 전체 시스템 가격이 매우 비싸고 장비의 유지보수에 어려움이 있었다. 또한, 관리자가 원거리에 있는 경우, 기기의 관리, 제어가 어려워 즉각적이고 신속한 관리가 어려운 측면이 있었다. 따라서 각 제품의 모듈을 통합하여 단일 시스템으로 개발하고 통합관리함으로써, 관리의 효율성을 높이기 위한 수배전반 관리 시스템 및 방법에 대한 연구가 요구되었다.
이에 대응하여 본 발명자에 의해 출원된 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1224324호는 수배전반 관리를 위한 각 제품 모듈을 단일 시스템으로 개발하여 유지관리를 일원화하고 유지비용을 절감할 수 있으며, 화재, 설비 고장, 모터의 작동문제 등 이상징후 발생시 관리자에게 즉시 자동 통보하여 장비이상 발생에 신속하게 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 스마트폰을 이용하여 원거리에서도 수배전반을 모니터링하고 제어함으로써 보다 효율적인 관리를 수행할 수 있는 시스템을 구현하도록 한 것이다.
이와 같은 수배전반 시스템의 통합관리 기능과 기기 모니터링 및 이상유무 감시기능은 계속적인 업그레이드가 필요하고, 수배전반 시스템의 기능성 향상을 위한 개발이 현재 요구되고 있다.
(특허문헌 1) 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1224324호 "수배전반 관리 시스템 및 그 방법"
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 전력배전기기의 종류 별로 달리 구성되는 센서유니트에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보가 통합적으로 검출되고, 메인 컨트롤 유니트에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 산출되며, 현장 정보출력기기, 원격지 단말기, 현장관리자 휴대단말기를 통해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 다양한 형태로 출력되는 시스템 구성을 제공함으로써 전력 이상과 기기 이상이 통합적으로 간편하고 원활하게 감시/관리되도록 하는 새로운 형태의 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 메인 컨트롤 유니트에 구비된 BLE 통신모듈에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 블루투스 무선통신으로 외부 전송될 수 있어 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 신속하고 용이하게 정보를 전달받을 수 있도록 하는 새로운 형태의 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은 전력배전기기의 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보 등이 현장의 현장 정보출력기기나 원격지 단말기 또는 현장관리자 휴대단말기를 통해 문자/음성 메시지, 경보용 문자/사운드 정보 등의 다양한 형태로 신속하고 원활하게 출력되도록 하는 새로운 형태의 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 센서유니트에 구비되는 3축 가속도센서에 의해 전력배전기기 움직임정보가 검출되고, 메인 컨트롤 유니트에 구비되는 흔들림-지진 감지용 알고리즘에 의해 전력배전기기의 3축 방향 움직임정보에 대한 FFT 주파수분석이 수행되어 흔들림 특성정보가 도출되며, 흔들림 특성정보로부터 전력배전기기의 중요 개소 볼트풀림 여부 판단정보와 같은 기기상태 판단정보가 산출되어 지진 등에 의해 발생되는 흔들림과 그에 따른 기기 이상/피해가 정확하고 정밀하게 파악될 수 있도록 하며, 이를 통해 현장 관리자가 기기 이상/피해의 원인을 신속하게 파악하면서 이에 대응할 수 있어 사고발생을 최소화시킬 수 있도록 하는 새로운 형태의 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 수전반, 배전반, 수배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반) 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 전력배전기기 본체(10)와; 전력배전기기 본체(10)에 설치되고, 전력 상태정보와 기기 상태정보를 통합적으로 검출하게 되는 센서유니트(20)와; 센서유니트(20)로부터 전력 상태정보와 기기 상태정보를 전달받고, 전력 상태정보와 기기 상태정보의 저장과 관리를 수행하며, 전력 상태정보와 기기 상태정보로부터 설정된 모니터링정보 및 기기이상 감시정보를 산출하여 관리하고, BLE 통신모듈(32)이 구비되어 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보의 블루투스 무선전송이 수행될 수 있는 메인 컨트롤 유니트(30)와; 전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장에 설치되고, 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받으며, 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보의 음성 출력과 문자 출력 및 알람신호의 출력이 수행되는 현장 정보출력기기(40)와; 유무선의 네트워크망을 통해 메인 컨트롤 유니트(30)와 연결되고, 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받아 관리하게 되는 원격지 단말기(50)와; 전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장의 관리자가 소지하게 되고, 메인 컨트롤 유니트(30)와의 블루투스 무선통신으로 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전송받게 되는 현장관리자 휴대단말기(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 전력 시스템을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템에서 전력배전기기 본체(10)가 수전반, 배전반, 수배전반 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어질 경우, 센서유니트(20)는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수를 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 전력배전기기 내부온도, 피뢰기 상태정보, 차단기 상태정보, 부스바 접촉부 상태정보를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22) 및; 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보를 검출하는 3축 가속도센서(23)를 포함하는 구성으로 이루어지고, 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수 정보로부터 전력이상 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 피뢰기 상태정보와 차단기 상태정보로부터 피뢰기 열화이상 감시정보와 차단기 작동상태 감시정보를 산출하며, 3축 가속도센서(23)로부터 전달되는 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보로부터 흔들림 감시정보와 지진피해 감시정보를 산출하는 구성으로 이루어질 수 있다.
그리고 메인 컨트롤 유니트(30)는 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)을 구비하여 흔들림 감시정보와 지진피해 감시정보를 산출하되, 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)은, 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 설정되는 기기상태 판단정보 설정모듈(311)과; 3축 가속도센서(23)로부터 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 크기를 포함하는 흔들림 계측정보를 실시간 전달받는 흔들림 계측정보 입력모듈(312)과; 시간 변동에 따른 흔들림 크기 변동 정보에 대한 FFT 주파수분석을 수행하여 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하는 진동파형 분석모듈(313)과; 진동파형 분석모듈(313)에서 산출된 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 산출되는 기기상태 판단정보 산출모듈(314)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)의 기기상태 판단정보 설정모듈(311)은 부스바 접촉부를 포함하여 설정되는 하나 이상의 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 설정하되, 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보는 FFT 주파수분석으로 산출되는 주파수 별 흔들림 특성값에 따라 구분되게 설정되고, 진동파형 분석모듈(313)은 주파수 별 흔들림 특성값을 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하며, 기기상태 판단정보 산출모듈(314)은 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 산출하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 달리 전력배전기기 본체(10)가 분전반으로 이루어질 경우, 센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 분전반 내부온도를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 분전반 전류 불평등 감시정보를 포함하는 전력이상 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 내부온도 정보로부터 분전반 내부온도 이상 감시정보를 산출하는 구성으로 이루어질 수 있다.
또한 전력배전기기 본체(10)가 MCC(전동기 제어반)으로 이루어질 경우, 센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 전동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어지며, 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 과부하 정보, 결상 정보, 역상 정보를 포함하는 전기적 결함 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수 정보로부터 기계적 결함 감시정보를 산출하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템에서 현장 정보출력기기(40)는, 관리자에 의해 알림용 문자메시지가 입력되어 설정되는 알림용 문자메시지 설정모듈(41)과; 자동 경보용 사운드정보와 자동 경보용 문자정보가 설정되는 경보정보 설정모듈(42)과; 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 문자정보가 출력되는 디스플레이모듈(45)과; 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지를 음성메시지로 변환하는 TTS 모듈(43)과; 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 사운드정보가 출력되는 스피커 모듈(44)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 의한 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템에 의하면, 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보가 통합적으로 검출되면서 전력 이상과 기기 이상이 통합적으로 간편하고 원활하게 감시/관리되고, BLE 통신기능의 적용으로 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보를 블루투스 통신으로 신속하고 용이하게 전달받을 수 있으며, 전력배전기기의 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보 등이 현장의 현장 정보출력기기나 원격지 단말기 또는 현장관리자 휴대단말기를 통해 문자/음성 메시지, 경보용 문자/사운드 정보 등의 다양한 형태로 신속하고 원활하게 출력되고, 특히 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보와 같은 기기상태 판단정보가 산출되면서 지진 등에 의해 발생되는 흔들림과 그에 따른 기기 이상/피해가 정확하고 정밀하게 파악될 수 있으며, 이를 통해 현장 관리자가 기기 이상/피해의 원인을 신속하게 파악하면서 이에 대응할 수 있어 사고발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템은 원자력 발전소 등에 효과적으로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반), 부스바(busbar), BLE(Bluetooth Low Energy), 블루투스 통신, 이더넷 네트워크, 3축 가속도 센서, FFT 주파수 분석, TTS(Text to Speech) 기술 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)은 전력배전기기 본체(10), 센서유니트(20), 메인 컨트롤 유니트(30), 현장 정보출력기기(40), 원격지 단말기(50), 현장관리자 휴대단말기(60)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
전력배전기기 본체(10)는 수전반, 배전반, 수배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반) 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
센서유니트(20)는 전력배전기기 본체(10)에 설치되는 것으로, 전력 상태정보와 기기 상태정보를 통합적으로 검출하게 된다. 이를 위하여 센서유니트(20)는 다수의 계측센서로 이루어질 수 있다. 여기서 전력배전기기 본체(10)의 종류(수전반, 배전반, 수배전반, 분전반, MCC)에 따른 센서유니트(20)를 구성하는 계측센서의 조합이 달라질 수 있다.
메인 컨트롤 유니트(30)는 센서유니트(20)로부터 전력 상태정보와 기기 상태정보를 전달받는 것으로, 메인 컨트롤 유니트(30)는 RS422 통신케이블 또는 RS485 통신케이블을 통해 센서유니트(20)와 연결되어 센서유니트(20)의 계측정보를 직렬통신으로 전송받을 수 있다. 이와 같은 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보와 기기 상태정보의 저장과 관리를 수행하는 동시에 전력 상태정보와 기기 상태정보로부터 설정된 모니터링정보 및 기기이상 감시정보를 산출하여 관리하게 된다. 메인 컨트롤 유니트(30)에는 BLE 통신모듈(32)이 설치되어 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보가 블루투스 무선전송으로 외부로 전송될 수 있도록 한다. 이에 따라 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 자신이 소지한 현장관리자 휴대단말기(60)를 통해 전력배전기기의 전력 상태정보, 기기 상태정보를 블루투스 통신으로 신속하고 용이하게 전달받을 수 있게 된다.
현장 정보출력기기(40)는 전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장에 설치되는 것으로, 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받게 되고, 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보의 음성 출력과 문자 출력 및 알람신호의 출력이 수행되게 된다. 이를 위한 본 발명의 실시예에 따른 현장 정보출력기기(40)는 알림용 문자메시지 설정모듈(41), 경보정보 설정모듈(42), 디스플레이모듈(45), TTS 모듈(43), 스피커 모듈(44)을 포함하는 구성의 패널로 이루어질 수 있다.
알림용 문자메시지 설정모듈(41)은 관리자에 의해 알림용 문자메시지가 입력되어 설정되는 모듈이다. 알림용 문자메시지는 관리자의 자유의사에 의해 다양한 문장으로 구성될 수 있는 것으로, 현장 정보출력기기(40)의 입력장치(키보드 등)(46)나 현장관리자 휴대단말기(60)로부터 알림용 문자메시지가 입력될 수 있다. 입력된 알림용 문자메시지는 현장 정보출력기기(40)의 메모리(47)에 저장된다.
경보정보 설정모듈(42)은 자동 경보용 사운드정보와 자동 경보용 문자정보가 설정되는 모듈이다. 디스플레이모듈(45)은 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 문자정보가 출력되는 모듈로서, LED, LCD, 모니터 등이 디스플레이모듈(45)로 사용될 수 있다.
TTS 모듈(43)은 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지를 음성메시지로 변환하는 모듈이다. TTS 모듈(43)은 상용화된 TTS(Text to Speech) 엔진으로 이루어질 수 있다.
스피커 모듈(44)은 알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 사운드정보가 출력되는 모듈이다.
여기서 메인 컨트롤 유니트(30)와 현장 정보출력기기(40)는 일체화되어 도 7에서와 같이 컨트롤 패널(70)로 이루어질 수 있다. 도 7의 (a)는 스피커 모듈(44)과 LCD 화면창으로 이루어진 디스플레이모듈(45)이 형성된 컨트롤 패널(70)의 전면 부위이고, 도 7의 (b)는 센서유니트(20)를 구성하는 계측센서에 연결된 RS422 통신케이블 또는 RS485 통신케이블, 전원케이블, 이더넷 통신케이블 등이 접속되는 접속포트가 형성된 컨트롤 패널(70)의 후면 부위이다.
원격지 단말기(50)는 전력배전기기 본체(10)로부터 일정거리 이상 떨어진 원격지에 위치되는 서버, 컴퓨터, 이동통신기기 등의 단말기로서, 이더넷 네트워크망, 이동통신망(LTE, 2G, 3G 등)과 같은 유무선의 네트워크망을 통해 메인 컨트롤 유니트(30)와 연결된다. 이와 같은 원격지 단말기(50)는 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받아 모니터링하거나 관리하게 된다. 원격지 단말기(50)로 이동통신기기가 사용될 경우, 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보는 음성, 문자메시지, 진동 등의 형태로 출력될 수 있다.
현장관리자 휴대단말기(60)는 전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장의 관리자가 소지하게 되는 것으로, 메인 컨트롤 유니트(30)와의 블루투스 무선통신으로 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전송받게 된다. 여기서 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보는 음성, 문자메시지, 진동 등의 형태로 출력될 수 있다.
전술된 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)의 구성을 수전반, 배전반, 수배전반 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진 전력배전기기 본체(10)에 적용시킬 경우, 센서유니트(20)는 전력 상태정보 검출센서(21), 기기 상태정보 검출센서(22), 3축 가속도센서(23)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
전력 상태정보 검출센서(21)는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수를 검출하는 것으로, 다수의 계측센서로 이루어질 수 있다. 기기 상태정보 검출센서(22)는 전력배전기기 내부온도, 피뢰기 상태정보, 차단기 상태정보, 부스바 접촉부 상태정보를 검출하는 것으로, 다수의 계측센서로 이루어질 수 있다. 3축 가속도센서(23)는 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보를 검출하는 센서이다.
이에 대응하여 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수 정보로부터 전력이상 감시정보를 산출하게 된다. 그리고 메인 컨트롤 유니트(30)는 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 피뢰기 상태정보와 차단기 상태정보로부터 피뢰기 열화이상 감시정보와 차단기 작동상태 감시정보를 산출하게 된다.
또한 메인 컨트롤 유니트(30)는 3축 가속도센서(23)로부터 전달되는 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보로부터 흔들림 감시정보와 지진피해 감시정보를 산출하게 되는데, 이를 위하여 메인 컨트롤 유니트(30)는 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)을 구비하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)은 기기상태 판단정보 설정모듈(311), 흔들림 계측정보 입력모듈(312), 진동파형 분석모듈(313), 기기상태 판단정보 산출모듈(314)을 포함하는 구성으로 이루어진다.
기기상태 판단정보 설정모듈(311)은 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 설정되는 모듈이다. 여기서 전력배전기기 본체(10)의 진동에 의해 전력배전기기 본체(10) 중요 개소의 볼트가 풀리게 되고, 이 경우 사고가 발생될 수 있으므로, 기기상태 판단정보 설정모듈(311)은 전력배전기기 본체(10)를 구성하는 하나 이상의 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 설정할 수 있다. 중요 개소에는 부스바 접촉부가 포함될 수 있다. 그리고 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보는 FFT 주파수분석으로 산출되는 주파수 별 흔들림 특성값과 가속도 성분분석으로 산출되는 가속도 성분값에 따라 구분되게 설정된다.
흔들림 계측정보 입력모듈(312)은 3축 가속도센서(23)로부터 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 크기를 포함하는 흔들림 계측정보를 실시간 전달받는 모듈이다. 흔들림 계측정보에는 흔들림 속도, 흔들림 횟수, 흔들림 시간이 포함될 수 있다.
진동파형 분석모듈(313)은 시간 변동에 따른 흔들림 크기 변동 정보에 대한 FFT 주파수분석과 가속도 성분분석을 수행하여 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하는 모듈이다. 여기서 진동파형 분석모듈(313)은 주파수 별 흔들림 특성값과 가속도 성분값을 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하게 된다.
기기상태 판단정보 산출모듈(314)은 진동파형 분석모듈(313)에서 산출된 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 산출되는 모듈이다. 여기서 기기상태 판단정보 산출모듈(314)은 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 산출할 수 있다.
이와 달리 전술된 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)의 구성을 분전반으로 이루어진 전력배전기기 본체(10)에 적용시킬 경우, 센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와, 분전반 내부온도를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이에 대응하여 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 분전반 전류 불평등 감시정보를 포함하는 전력이상 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 내부온도 정보로부터 분전반 내부온도 이상 감시정보를 산출하게 된다.
그리고 전술된 본 발명에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)의 구성을 MCC(전동기 제어반)으로 이루어진 전력배전기기 본체(10)에 적용시킬 경우, 센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와, 전동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
이에 대응하여 메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 과부하 정보, 결상 정보, 역상 정보를 포함하는 전기적 결함 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수 정보로부터 기계적 결함 감시정보를 산출하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)은 전력배전기기 본체(10)의 종류 별로 달리 구성되는 센서유니트(20)에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보가 통합적으로 검출되고, 메인 컨트롤 유니트(30)에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 산출되며, 현장 정보출력기기(40), 원격지 단말기(50), 현장관리자 휴대단말기(60)를 통해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 다양한 형태로 출력되는 시스템 구성을 제공하므로, 전력 이상과 기기 이상이 통합적으로 간편하고 원활하게 감시/관리되도록 한다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)은 메인 컨트롤 유니트(30)에 구비된 BLE 통신모듈(32)에 의해 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링 정보, 기기이상 감시정보가 블루투스 무선통신으로 외부 전송될 수 있어 취약환경조건(낮은 접근 용이성 등)을 갖는 현장에 위치한 관리자나 전력배전기기 본체(10)의 문을 개방하지 않은 현장 관리자도 신속하고 용이하게 정보를 전달받을 수 있도록 한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)은 전력배전기기 본체(10)의 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보 등이 현장의 현장 정보출력기기(40)나 원격지 단말기(50) 또는 현장관리자 휴대단말기(60)를 통해 문자/음성 메시지, 경보용 문자/사운드 정보 등의 다양한 형태로 신속하고 원활하게 출력되도록 한다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템(100)은 센서유니트(20)에 구비되는 3축 가속도센서(23)에 의해 전력배전기기 움직임정보가 검출되고, 메인 컨트롤 유니트(30)에 구비되는 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)에 의해 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보에 대한 FFT 주파수분석이 수행되어 흔들림 특성정보가 도출되며, 흔들림 특성정보로부터 전력배전기기의 중요 개소 볼트풀림 여부 판단정보와 같은 기기상태 판단정보가 산출되어 지진 등에 의해 발생되는 흔들림과 그에 따른 기기 이상/피해가 정확하고 정밀하게 파악될 수 있도록 하며, 이를 통해 현장 관리자가 기기 이상/피해의 원인을 신속하게 파악하면서 이에 대응할 수 있어 사고발생을 최소화시킬 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 전력배전기기 본체
20 : 센서유니트
21 : 전력 상태정보 검출센서
22 : 기기 상태정보 검출센서
23 : 3축 가속도센서
30 : 메인 컨트롤 유니트
31 : 흔들림-지진 감지용 알고리즘
311 : 기기상태 판단정보 설정모듈
312 : 흔들림 계측정보 입력모듈
313 : 진동파형 분석모듈
314 : 기기상태 판단정보 산출모듈
32 : BLE 통신모듈
40 : 현장 정보출력기기
41 : 알림용 문자메시지 설정모듈
42 : 경보정보 설정모듈
43 : TTS 모듈
44 : 스피커 모듈
45 : 디스플레이모듈
46 : 입력장치
47 : 메모리
50 : 원격지 단말기
60 : 현장관리자 휴대단말기
70 : 컨트롤 패널
100 : IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템

Claims (7)

  1. 수전반, 배전반, 수배전반, 분전반, MCC(전동기 제어반) 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 전력배전기기 본체(10)와;
    전력배전기기 본체(10)에 설치되고, 전력 상태정보와 기기 상태정보를 통합적으로 검출하게 되는 센서유니트(20)와;
    센서유니트(20)로부터 전력 상태정보와 기기 상태정보를 전달받고, 전력 상태정보와 기기 상태정보의 저장과 관리를 수행하며, 전력 상태정보와 기기 상태정보로부터 설정된 모니터링정보 및 기기이상 감시정보를 산출하여 관리하고, BLE 통신모듈(32)이 구비되어 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보의 블루투스 무선전송이 수행될 수 있는 메인 컨트롤 유니트(30)와;
    전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장에 설치되고, 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받으며, 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보의 음성 출력과 문자 출력 및 알람신호의 출력이 수행되는 현장 정보출력기기(40)와;
    유무선의 네트워크망을 통해 메인 컨트롤 유니트(30)와 연결되고, 메인 컨트롤 유니트(30)로부터 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전달받아 관리하게 되는 원격지 단말기(50)와;
    전력배전기기 본체(10)가 위치한 현장의 관리자가 소지하게 되고, 메인 컨트롤 유니트(30)와의 블루투스 무선통신으로 전력 상태정보, 기기 상태정보, 모니터링정보, 기기이상 감시정보를 전송받게 되는 현장관리자 휴대단말기(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 전력 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    전력배전기기 본체(10)는 수전반, 배전반, 수배전반 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지고,
    센서유니트(20)는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수를 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 전력배전기기 내부온도, 피뢰기 상태정보, 차단기 상태정보, 부스바 접촉부 상태정보를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22) 및; 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보를 검출하는 3축 가속도센서(23)를 포함하는 구성으로 이루어지며,
    메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 유효전력, 무효전력, 역률, 전원주파수 정보로부터 전력이상 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 피뢰기 상태정보와 차단기 상태정보로부터 피뢰기 열화이상 감시정보와 차단기 작동상태 감시정보를 산출하며, 3축 가속도센서(23)로부터 전달되는 전력배전기기 본체(10)의 3축 방향 움직임정보로부터 흔들림 감시정보와 지진피해 감시정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    메인 컨트롤 유니트(30)는 흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)을 구비하여 흔들림 감시정보와 지진피해 감시정보를 산출하되,
    흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)은, 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 설정되는 기기상태 판단정보 설정모듈(311)과;
    3축 가속도센서(23)로부터 전력배전기기 본체(10)의 흔들림 크기를 포함하는 흔들림 계측정보를 실시간 전달받는 흔들림 계측정보 입력모듈(312)과;
    시간 변동에 따른 흔들림 크기 변동 정보에 대한 FFT 주파수분석을 수행하여 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하는 진동파형 분석모듈(313)과;
    진동파형 분석모듈(313)에서 산출된 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 기기상태 판단정보가 산출되는 기기상태 판단정보 산출모듈(314)을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    흔들림-지진 감지용 알고리즘(31)의 기기상태 판단정보 설정모듈(311)은 부스바 접촉부를 포함하여 설정되는 하나 이상의 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 설정하되, 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보는 FFT 주파수분석으로 산출되는 주파수 별 흔들림 특성값에 따라 구분되게 설정되고,
    진동파형 분석모듈(313)은 주파수 별 흔들림 특성값을 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보를 산출하며, 기기상태 판단정보 산출모듈(314)은 전력배전기기 본체(10)의 현재 흔들림 특성정보에 대응하는 중요 개소의 볼트풀림 여부 판단정보를 기기상태 판단정보로 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    전력배전기기 본체(10)는 분전반으로 이루어지고,
    센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 분전반 내부온도를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어지며,
    메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 분전반 전류 불평등 감시정보를 포함하는 전력이상 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 내부온도 정보로부터 분전반 내부온도 이상 감시정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    전력배전기기 본체(10)는 MCC(전동기 제어반)으로 이루어지고,
    센서유니트(20)는 전류, 전압, 전력을 검출하는 전력 상태정보 검출센서(21)와; 전동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수를 검출하는 기기 상태정보 검출센서(22)를 포함하는 구성으로 이루어지며,
    메인 컨트롤 유니트(30)는 전력 상태정보 검출센서(21)로부터 전달되는 전류, 전압, 전력 정보로부터 과부하 정보, 결상 정보, 역상 정보를 포함하는 전기적 결함 감시정보를 산출하고, 기기 상태정보 검출센서(22)로부터 전달되는 동기 권선절연저항, 전동기 온도, MC 동작횟수 정보로부터 기계적 결함 감시정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    현장 정보출력기기(40)는,
    관리자에 의해 알림용 문자메시지가 입력되어 설정되는 알림용 문자메시지 설정모듈(41)과;
    자동 경보용 사운드정보와 자동 경보용 문자정보가 설정되는 경보정보 설정모듈(42)과;
    알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 문자정보가 출력되는 디스플레이모듈(45)과;
    알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지를 음성메시지로 변환하는 TTS 모듈(43)과;
    알림용 문자메시지 설정모듈(41)에 의해 설정된 알림용 문자메시지와 경보정보 설정모듈(42)에 의해 설정된 경보용 사운드정보가 출력되는 스피커 모듈(44)을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT기반 통합관리형 수배전반 시스템.
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