KR20210126373A - 배전 시스템 - Google Patents

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KR20210126373A
KR20210126373A KR1020200044105A KR20200044105A KR20210126373A KR 20210126373 A KR20210126373 A KR 20210126373A KR 1020200044105 A KR1020200044105 A KR 1020200044105A KR 20200044105 A KR20200044105 A KR 20200044105A KR 20210126373 A KR20210126373 A KR 20210126373A
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함성식
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엘에스일렉트릭(주)
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Abstract

본 발명은, 주 배전 선로에 위치한 메인차단기의 전력을 계측한 제1, 2 메인계측정보를 송신하는 메인 전자 태그(Tag), 상기 주 배전 선로에서 분기된 복수의 분기 배전 선로에 위치한 복수의 분기차단기의 전력을 계측한 복수의 분기계측정보를 각각 송신하는 복수의 분기 전자 태그 및 상기 메인계측정보 및 상기 복수의 분기계측정보를 기반으로 상기 복수의 차단기 각각에 대한 차단기 상태 및 상기 복수의 분기 전자 태그 각각에 대한 전자 태그 상태를 확인하는 데이터 수집 장치를 포함하는 배전반 시스템을 제공한다.

Description

배전 시스템{Distrbution system}
본 발명은 배전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 메인차단기 및 분기차단기에 대한 차단기 상태를 예측하기 용이한 배전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 배전반, 분전반 수배전반 등의 배전 기기는 전력 계통이 분배되는 전력 수용소에 각각 설치되어, 배전 계통을 지배하고 소비전력 계통으로 전력을 배분한다. 이를 위해, 각각의 배전 기기에는 전력 변전, 개폐, 안전, 계량 등을 행하기 위하여 다양한 개폐기, 차단기, 계기 등이 설치되기도 한다.
저압 분기 배전반은 메인차단기(MCCB, Molded Case Circuit Breaker)와 분기차단기(MCCB/MCB)가 설치 운영되며, 분기차단기의 부하 계통의 통전정보 감시를 위해서는 계측 및 차단기 상태에 대한 모니터링이 필요하다.
분기차단기는 내부의 보조접점(AX) 및 경보접점(AL)으로 접점신호가 인출되어, 범용 원격 단말 장치(RTU)의 입력접점에 연결시켜 원격 단말 장치(RTU)로부터 차단기 상태 정보를 파악하며, 분기차단기의 부하단에 계측기용 CT(Current Transformer)를 취부하여 별도의 계측기기를 통하여 계측정보를 제공한다.
이때, 저압 분기 배전반에서 데이터 수집 장치는 메인차단기의 입력측에서 측정된 전압 계측 정보 및 분기 차단기에서 측정된 전류 계측 정보를 기반으로 전력 및 에너지량을 계산할 수 있으며, 원격 단말 장치(RTU)는 분기 차단기의 보조접점(AX) 및 경보접점(AL)을 통하여 접점정보를 수집할 수 있다.
원격 단말 장치(RTU) 및 데이터 수집 장치는 통신기능이 추가될 수 있으며, 배전반을 모니터링하는 상위 감시장치로 전송할 수 있다.
최근들어, 분기차단기의 증가로 인하여 계측기용 CT가 증가되는 경우 배전반의 한정적인 공간에 따른 제약에 따라 비용이 증가될 수 있으며, 이와 같이 추가적인 설치에 대한 공간적/비용적 제약을 낮출 수 있는 방법을 연구하고 있다.
본 발명의 목적은, 메인차단기 및 분기차단기에 대한 차단기 상태를 예측하기 용이한 배전 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 분기차단기가 추적되어도 공간적 제약을 최소화시킬 수 있는 배전 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 배전 시스템은, 주 배전 선로에 위치한 메인차단기의 전력을 계측한 제1, 2 메인계측정보를 송신하는 메인 전자 태그(Tag), 상기 주 배전 선로에서 분기된 복수의 분기 배전 선로에 위치한 복수의 분기차단기의 전력을 계측한 복수의 분기계측정보를 각각 송신하는 복수의 분기 전자 태그 및 상기 메인계측정보 및 상기 복수의 분기계측정보를 기반으로 상기 복수의 차단기 각각에 대한 차단기 상태 및 상기 복수의 분기 전자 태그 각각에 대한 전자 태그 상태를 확인하는 데이터 수집 장치를 포함할 수 있다.
상기 메인 전자 태그는, 상기 메인차단기의 입력측에서 전력을 계측한 상기 제1 메인계측정보를 송신하는 제1 메인 전자 태그 및 상기 메인차단기의 출력측에서 전력을 계측한 상기 제2 메인계측정보를 송신하는 제2 메인 전자 태그를 포함할 수 있다.
상기 복수의 분기 전자 태그 각각은, 해당 분기차단기의 입력측 또는 출력측에서 전력을 계측한 분기계측정보를 송신할 수 있다.
상기 메인 전자 태그는, 상기 주 배전 선로의 각 상 선로에 연결되고, 상기 각 상 선로에 공급되는 전력의 전위차로 동작 전원을 생성할 수 있다.
상기 분기 전자 태그는, 해당 분기 배전 선로의 각 상 선로에 연결되고, 해당 분기 차단기의 닫힘(close) 동작 시 상기 각 상 선로에 공급되는 전력의 전위차로 동작 전원을 생성할 수 있다.
상기 데이터 수집 장치는, 상기 메인 전자 태그 및 상기 복수의 분기 전자 태그와 통신을 수행하는 통신부 및 상기 메인계측정보 및 상기 복수의 분기계측정보를 기반으로 상기 메인차단기 및 상기 복수의 분기차단기 각각에 대한 차단기 상태를 예측하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 분기 전자 태그 중 제1 분기 전자 태그로부터 분기계측정보가 송신되지 않으면, 상기 제어부는, 상기 복수의 분기차단기 중 상기 제1 분기 전자 태그가 연결된 제1 분기차단기가 열림(open) 상태로 예측할 수 있다.
상기 복수의 분기차단기가 닫힘(close) 상태이고, 상기 복수의 분기 전자 태그 중 제2 분기 전자 태그로부터 분기계측정보가 송신되지 않는 경우, 상기 제어부는, 상기 복수의 분기 전자 태그 중 상기 제2 분기 전자 태그를 제외한 다른 분기 전자 태그들로부터 수신한 분기계측정보 및 상기 메인계측정보를 기반으로 상기 제2 분기차단기의 차단기 상태 및 전력을 예측할 수 있다.
본 발명에 따른 배전 시스템은, 저압 분기 배전반에 차단기 부착형 전자 태그를 통하여 분기 배전 선로의 통전 정보를 데이터 수집 장치를 이용하여 수집하고, 수집된 전력 및 에너지 정보를 이용하여 분기 배전 선로의 부하측 에너지를 모니터링하고 수요 예측 및 에너지 관리를 할수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 배전 시스템은, 무선기술을 활용한 제품을 설치하여 배전반 내부의 공간적 제약을 극복하고, 전원 및 통신 신호선을 제거하여 비용절감이 가능한 이점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 배전 시스템을 나타낸 시스템 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 배전 시스템을 설명하기 위한 동작도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 배전 시스템을 나타낸 시스템 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배전 시스템(100)은 메인차단기(110), 메인 전자 태그(MT), 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150), 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4) 및 데이터 수집 장치(160)를 포함할 수 있다.
먼저, 메인차단기(110) 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)는 주 배전 선로 및 분기 배전 선로에 과전류, 과전압, 부족전압, 단락, 지락 등의 요소가 검출되는 경우 해당 선로를 차단하여, 배전반 및 이와 연결된 부하나 각종 시스템을 보호할 수 있다.
여기서, 메인차단기(110) 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)는 MCCB(molded case circuit breaker) 및 MCB(molded circuit breaker)일 수 있다.
먼저, 메인차단기(110)는 전력이 공급되는 주 배전 선로에 설치될 수 있다.
여기서, 메인 전자 태그(MT)는 메인차단기(110)의 전력을 계측한 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P)를 데이터 수집 장치(160)로 송신할 수 있다.
메인 전자 태그(MT)는 메인차단기(110)의 입력측에서 메인차단기(110)로 공급되는 전력을 계측한 제1 메인계측정보(IN_P)를 데이터 수집 장치(160)로 송신하는 제1 메인 전자 태그(MT1) 및 메인차단기(110)의 출력측에서 메인차단기(110)에서 출력되는 전력을 계측한 제2 메인계측정보(OUT_P)를 데이터 수집 장치(160)로 송신하는 제2 메인 전자 태그(MT2)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150) 각각은 주 배전 선로에서 분기된 제1 내지 제4 분기 배전 선로에 설치될 수 있다.
제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4) 각각은 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 출력측에서 전력을 계측한 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 데이터 수집 장치(160)로 송신할 수 있다.
실시 예에서, 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P) 및 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)에는 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4) 각각의 고유 식별 번호 또는 설정된 어드레스 정보를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4) 각각은 주 배전 선로 및 제1 내지 제4 분기 배전 선로의 각 상 선로에 연결되며, 각 상 선로의 전위차로 생성한 동작 전원으로 동작할 수 있다.
예를 들어, 제1 분기 전자 태그(DT1)은 제1 분기 차단기(120)가 닫힘(close) 상태일때 부하측으로 공급되는 전력으로 동작 전원을 생성하여 전력을 계측한 제1 분기계측정보(DP1)를 데이터 수집 장치(160)로 송신할 수 있다.
데이터 수집 장치(160)는 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)에서 송신된 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P) 및 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 수신할 수 있다.
여기서, 데이터 수집 장치(160)는 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P) 및 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 기반으로 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150) 각각의 차단기 상태 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)의 전자 태그 상태를 확인 및 예측할 수 있다.
데이터 수집 장치(160)는 상위 감시 장치로 확인 및 예측한 결과를 송신할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.
데이터 수집 장치(160)는 통신부(170) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다.
통신부(170)는 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P) 및 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 수신할 수 있으며, 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)를 제어하는 제어 명령을 송신할 수 있다.
그리고, 제어부(180)는 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P) 및 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 기반으로 차단기 상태 및 전자 태그 상태를 확인 및 예측할 수 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 배전 시스템을 설명하기 위한 동작도이다.
먼저, 도 2는 메인 전자 태그(MT) 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)가 닫힘(close) 상태이고, 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)가 정상적으로 동작하는 경우를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 데이터 수집 장치(160)는 메인 전자 태그(MT) 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)가 닫힘(close) 상태인 경우, 설정된 시간 간격으로 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)와 통신을 수행할 수 있다.
이때, 데이터 수집 장치(160)는 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2)로부터 송신된 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P)를 기반으로 주 배전 선로에 공급되는 전력 및 메인 차단기(110)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
그리고, 데이터 수집 장치(160)는 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)로부터 송신된 제1 내지 제4 분기계측정보(DP1 내지 DP4)를 기반으로 분기 배전 선로에 공급되는 전력 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
도 3은 메인 전자 태그(MT) 및 제2 내지 제4 분기차단기(130 내지 150)가 닫힘(close) 상태이고, 제1 분기차단기(120)가 열림(open) 상태인 경우를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 데이터 수집 장치(160)는 설정된 시간 간격으로 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)와 통신을 수행할 수 있다.
제1 분기 전자 태그(DT1)는 제1 분기차단기(120)가 열림 상태인 경우 동작 전원을 미 생성하여, 데이터 수집 장치(160)로 제1 분기계측정보(DP1)를 송신할 수 없다.
데이터 수집 장치(160)는 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2)로부터 송신된 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P)를 기반으로 주 배전 선로에 공급되는 전력 및 메인 차단기(110)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
그리고, 데이터 수집 장치(160)는 제2 내지 제4 분기 전자 태그(DT2 내지 DT4)로부터 송신된 제2 내지 제4 분기계측정보(DP2 내지 DP4)를 기반으로 분기 배전 선로에 공급되는 전력 및 제2 내지 제4 분기차단기(130 내지 150)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
이후, 데이터 수집 장치(160)는 제1 분기 전자 태그(DT1)로부터 제1 분기계측정보(DP1)를 미 수신하면, 제1 분기 전자 태그(DT1)가 미 동작한 것으로 판단하고 제1 분기차단기(120)를 열림 상태로 예측할 수 있다.
도 4은 메인 전자 태그(MT) 및 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)가 닫힘(close) 상태이고, 제2 분기 전자 태그(DT2)가 고장인 경우를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 데이터 수집 장치(160)는 설정된 시간 간격으로 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2) 및 제1 내지 제4 분기 전자 태그(DT1 내지 DT4)와 통신을 수행할 수 있다.
이때, 데이터 수집 장치(160)는 제1, 2 메인 전자 태그(MT1, MT2)로부터 송신된 제1, 2 메인계측정보(IN_P, OUT_P)를 기반으로 주 배전 선로에 공급되는 전력 및 메인 차단기(110)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
그리고, 데이터 수집 장치(160)는 제1, 제3 및 제4 분기 전자 태그(DT1, DT3, DT4)로부터 송신된 제1, 제3 및 제4 분기계측정보(DP1, DP3, DP4)를 기반으로 분기 배전 선로에 공급되는 전력 및 제1, 제3 및 제4 분기차단기(120, 140, 150)의 차단기 상태가 닫힘 상태인 것으로 파악할 수 있다.
하지만, 데이터 수집 장치(160)는 제2 분기 전자 태그(DT2)로부터 제2 분기계측정보(DP2)를 수신하지 않음으로써, 제2 분기차단기(130)의 차단기 상태를 예측할 수 있다.
즉, 데이터 수집 장치(160)는 제2 메인계측정보(OUT_P)에 따른 전류량 및 제1, 제3 및 제4 분기계측정보(DP1, DP3, DP4)에 따른 합 전류량의 차이로 제2 분기차단기(130)가 닫힘 상태로 예측할 수 있다.
다시말하면, 메인차단기(110)에 흐르는 전류량은 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)에 흐르는 총 전류량과 같을 수 있다.
실시 예에서, 제1 내지 제4 분기전자 태그(DT1 내지 DT4) 각각은 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 출력측에 설치된 것으로 설명하였으나, 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 입력측에 설치될 수 있다.
여기서, 제1 내지 제4 분기전자 태그(DT1 내지 DT4)는 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 입력측에 설치되는 경우, 제1 내지 제4 분기차단기(120 내지 150)의 차단기 상태를 확인할 수 있으며, 확인 결과를 데이터 수집 장치(160)로 송신할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 주 배전 선로에 위치한 메인차단기의 전력을 계측한 제1, 2 메인계측정보를 송신하는 메인 전자 태그(Tag);
    상기 주 배전 선로에서 분기된 복수의 분기 배전 선로에 위치한 복수의 분기차단기의 전력을 계측한 복수의 분기계측정보를 각각 송신하는 복수의 분기 전자 태그;
    상기 메인계측정보 및 상기 복수의 분기계측정보를 기반으로 상기 복수의 차단기 각각에 대한 차단기 상태 및 상기 복수의 분기 전자 태그 각각에 대한 전자 태그 상태를 확인하는 데이터 수집 장치를 포함하는,
    배전반 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 전자 태그는,
    상기 메인차단기의 입력측에서 전력을 계측한 상기 제1 메인계측정보를 송신하는 제1 메인 전자 태그; 및
    상기 메인차단기의 출력측에서 전력을 계측한 상기 제2 메인계측정보를 송신하는 제2 메인 전자 태그를 포함하는,
    배전반 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 분기 전자 태그 각각은,
    해당 분기차단기의 입력측 또는 출력측에서 전력을 계측한 분기계측정보를 송신하는,
    배전반 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 전자 태그는,
    상기 주 배전 선로의 각 상 선로에 연결되고, 상기 각 상 선로에 공급되는 전력의 전위차로 동작 전원을 생성하는,
    배전반 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기 전자 태그는,
    해당 분기 배전 선로의 각 상 선로에 연결되고, 해당 분기 차단기의 닫힘(close) 동작 시 상기 각 상 선로에 공급되는 전력의 전위차로 동작 전원을 생성하는,
    배전반 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 수집 장치는,
    상기 메인 전자 태그 및 상기 복수의 분기 전자 태그와 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 메인계측정보 및 상기 복수의 분기계측정보를 기반으로 상기 메인차단기 및 상기 복수의 분기차단기 각각에 대한 차단기 상태를 예측하는 제어부를 포함하는,
    배전반 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 분기 전자 태그 중 제1 분기 전자 태그로부터 분기계측정보가 송신되지 않으면,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 분기차단기 중 상기 제1 분기 전자 태그가 연결된 제1 분기차단기가 열림(open) 상태로 예측하는,
    배전반 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 분기차단기가 닫힘(close) 상태이고, 상기 복수의 분기 전자 태그 중 제2 분기 전자 태그로부터 분기계측정보가 송신되지 않는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 분기 전자 태그 중 상기 제2 분기 전자 태그를 제외한 다른 분기 전자 태그들로부터 수신한 분기계측정보 및 상기 메인계측정보를 기반으로 상기 제2 분기차단기의 차단기 상태 및 전력을 예측하는,
    배전반 시스템.
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