KR950006623B1

KR950006623B1 - 집중표시 제어장치

Info

Publication number: KR950006623B1
Application number: KR1019920017257A
Authority: KR
Inventors: 박승렬
Original assignee: 주식회사디.아이.씨 코리아; 박향숙
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1995-06-19
Also published as: KR940007761A

Abstract

내용 없음.

Description

집중표시 제어장치

제1도는 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 블럭도.

제2도는 본 발명의 마이크로 프로세서와 클럭발생기와 CT.PT설정부 및 어드레스 설정부의 상세한 구성을 나타낸 블럭도.

제3도는 본 발명의 고장 모드 설정의 한가지 예를 나타낸 도표.

제4a~c도는 본 발명의 CT.PT설정의 실시예를 나타낸 도표.

제5도는 본 발명의 마이크로프로세서의 신호생성부의 주요 구성을 나타낸 회로.

제6도는 본 발명의 자동리세트부의 상세구성을 나타낸 회로도.

제7도는 본 발명의 입력변환부중 전력 검출회로의 회로도.

제8도는 본 발명의 입력변환부중 실효 값 검출회로의 회로도.

제9도는 본 발명의 입력변환부중 위상검출회로의 회로도.

제10도는 본 발명의 A/D변환부의 상세블럭도.

제11도는 본 발명의 전면표시부의 정면도.

제12도는 본 발명의 주요 동작과정을 나타낸 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 마이크로 프로세서 2 : 클럭발생부

3 : CT.PT설정부 4 : 어드레스 설정부

6 : 자동리세트부 8 : 입력변환부

9 : A/D변환부 10 : 입출력 제어부

13 : 통신 변환부

본 발명은 집중표시 제어장치에 관한 것으로, 특히 수ㆍ배전반이 요구하는 차단기의 온/오프 조작 및 감시 기능은 물론 보호계전기의 동작상태 표시와 각종 전기량의 각각의 디지틀 메타 표시 및 트랜스 듀서기능들을 수행하도록한 집중표시 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 간선보다 많은 분기회로를 가지고 여러 종류의 부하로 전원을 공급하여야 할 경우 각 분기회로용의 단자를 한 곳에 모아서 관리하기 편하도록 수ㆍ배전반을 사용하고 있음은 이미 잘 알려진 사실이다.

그리고 여러 종류의 부하로 정격의 전원을 공급하기 위하여 많은 분기회로를 가지게 되는 수ㆍ배전반에는 각 분기회로를 흐르는 전압, 전류, 소비전력, 무효전력, 역률 및 주파수의 수치에 대한 정보는 물론, 각 분기회로를 개폐시키는 동작상태와 이의 고장여부에 대한 사항들을 빨리 정확하게 알려줄 수 있어야 하고, 고장 발생시 차단기를 오프시키는 등의 응급조치가 즉각 이루어지도록 하여야 부하측의 고장률을 낮추어줄 수 있었다.

그러므로 종래에는 간선을 통해 공급되는 전압, 전류, 전력, 역률, 무효전력들의 정보를 아날로그 식으로 표시하였었으나, 측정한 값에 대한 정확성과 이를 사용자가 인식할 때의 시각적인 오차등으로 인해 신뢰도가 저하될 뿐아니라, 동작중에 발생하게 되는 고장을 감지한후 차단기를 오프시키는 등의 대응조치를 작동시키기 까지의 시간이 신속하게 이루어지지 못하는 등의 단점이 있었다.

그러므로 상기의 동작상태 표시를 디지틀 방식으로 나타내도록 하면서 릴레이에 의해 고장시의 대응조치를 보다 신속히 취할 수 있도록 한 디지틀식 집중제어장치가 개발되어 이용하였었다.

그러나 상기와 같은 종래의 디지틀식 집중제어장치에 의하여서는 입력되는 전원의 상태를 분석하여 디지틀 방식으로 표시하는 동시에 고장여부를 감지하도록 하고, 고장상태가 감지되면 처리부에서 대응 조치를 취하도록 한 것으로서 각파트별로 인식하는 상태와 동작하는 범위가 별도로 구성되어 있으므로 획일적인 동작설정이 어렵게 되는 등의 문제점이 있었다.

이에따라 본 발명은 전기량의 디지틀 메타 표시와 트랜스듀서 기능과 계전기의 동작 상태 표시 및 차단기(CB : Circuit Breaker)의 온/오프 동작이 집약적으로 이루어지도록 한 집중표시 제어장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 집중표시 제어장치에 있어서, 사용자의 CT(Currnt Transformer), PT(Power Transformer)설정 및 통신어드레스 설정에 의해 동작을 개시하는 마이크로 프로세서와, 상기 CT 및 PT로 부터의 동작 상태에 따른 정보를 입력변환부를 경유하면서 아날로그신호로 입력받아 디지틀 신호로 변환하여 상기 마이크로 프로세서에 전달하는 A/D변환부와, 상기 마이크로 프로세서로 부터의 출력 데이타에 의해 디지틀 방식으로 동작상태를 알려주는 계측표시제어부와, 상기 마이크로 프로세서의 출력에 의해 차단기등의 제어수단을 콘트롤하는 접점콘트롤부와, 상기 마이크로 프로세서와 멀리 떨어진 수ㆍ배전반과의 감시, 제어 및 계측에 따른 데이타를 교환하기 위한 통신변환부들로 구성함으로써 멀리 떨어진 수ㆍ배전반의 각종 동작상태를 집약적으로 계측 및 제어할 수 있도록 한 것이다.

이하 본 발명은 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여보면 다음과 같다.

사용자의 선택사양을 입력받아 내부의 동작상태에 따른 정보를 수집 분석하여 표시하는 등의 전체적인 동작을 제어하는 마이크로 프로세서(1)와, 인가전원(Vcc)을 입력받아 상기 마이크로 프로세서(1)를 비롯한 내부부품들의 동작 주기를 위한 클럭을 출력하는 클럭 발생부(2)와, 딥 스위치(DIP SW)의 4비트로 각종 고장상태의 모드를 선택설정하면서 다른 딥 스위치의 8비트 CT(Current Transformer)의 비율 및 PT(Power Transformer)의 비율을 선택 설정하는 CT.PT설정부(3)와, 또다른 딥 스위치 8비트로 통신용 어드레스(Address)를 선택설정하는 어드레스 설정부(4)와, 상기 마이크로 프로세서(1)에서 전체적인 동작을 제어하기 위한 조건, 순서 및 내용을 저장한 롬(ROM : Read Only Memory), 동작을 수행하는 중에 발생하는 정보의 데이타를 저장하여 필요한때 읽어들이도록 한 램(RAM : Random Access Memory) 및 전원이 차단되더라도 저장중인 정보를 지워버리지 않도록한 비휘발성메모리(NVRAM : Non Volatile Random Access Memory)들로 이루어진 메모리부(5)와, 전면의 마이크로 프로세서의 동작상태표시용 CPU-LED(L1)가 첨등상태에서 소등되는 순간 상기 클럭발생부(2)를 통해 상기 마이크로 프로세서(1)를 리세트시키는 자동 리세트부(6)와, 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터의 데이타신호 및 제어신호에 따라 각종 인터럽트신호 및 인터럽트 요청신호를 출력하고 상기 마이크로 프로세서(1)에서 인터럽트응답(Interrupt Acknowledge)신호를 받는 인터럽트 발생부(7)와, 입력되는 AC전원을 분석하여 심상전압(RV), (SV), (TV)의 실효값 심상전류(RA), (SA), (TA)의 실효값, 전력값(WATT), 위상값(PHASE)등을 검출하면서 출력하는 입력변환부(8)와, 상기 입력변환부(8)를 통해 입력되는 AC전원에 대한 삼상전압의 실효값, 삼상전류값, 전력값, 위상값등의 아날로그값을 디지틀값으로 변환하여 상기 마이크로 프로세서(1)로 전달하는 A/D변환기(9)와, 상기 마이크로 프로세서(1)의 제어를 받으면서 차단기 온(CB-ON), 차단기 오프(CB-OFF), OCR(Over Current Relay), OVR(Over Voltage Relay), UVR(Under Voltage Relay), GR(Ground Relay) F1, F2등의 고장상태 정보는 물론 외부의 스위치 및 기계적인 접점(예컨대 릴레이 등의 온/오프수단)의 상태 정보를 입력받아 상기 마이크로 프로세서(1)로 전달하고 상기 마이크로 프로세서(1)로부터의 차단기온(CB-ON), 차단기 오프(CB-OFF), 리세트(RESET), 경고장(HF), 중고장(LF)등의 제어신호를 입력받으면서 터미날을 통해 출력하는 입출력제어부(10)와, 상기 마이크로 프로세서(1)로부터 통신변환부(13)의 디스플레이 콘트롤러(13a)를 통해 출력되는 클럭, 래치신호 및 데이타 신호를 입력받으면서 다수의 7-세그먼트 구동 IC를 경유하여 계측에 의한 정보를 디지틀 신호에 따른 숫자 및 LED로 전면 표시부(19)를 통해 알려주는 계측표시제어부(11)와, 상기 입출력 제어부(10)를 통해 제어신호(CB-ON, CB-OFF, RESET, HF, LF)를 입력받아 내부의 릴레이를 온/오프시키면서 외부의 접점을 제어하는 신호를 출력하는 접점 콘트롤부(12)와, 상기 마이크로 프로세서(1)의 제어를 받으면서 내부의 클럭제너레이터로부터의 클럭을 분주 카운터에서 분주한 클럭값에 의해 디스플레이 콘트롤러(13a)의 동작 상태를 제어하는 동시에 직렬로 송ㆍ수신되는 데이타의 클럭을 범용 동기 비동기 송ㆍ수신 IC에서 선택적으로 이용하도록하여 원거리의 감시반과 데이타의 송ㆍ수신을 수행하도록한 통신변환부(13)와, 상기의 통신변환부(13)를 통한 데이타의 송ㆍ수신이 어려운 곳이나 인접한 곳의 감시반과의 데이타 송ㆍ수신을 수행하기 위하여 직접 선으로 연결하여 사용할때 상기 마이크로 프로세서(1)로부터의 디지틀신호를 직접 또는 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A변환부(14)들로 구성한 것이다.

제2도는 마이크로 프로세서와 클럭발생기와 CT, PT설정부 및 어드레스 설정부의 구성을 상세히 도시한 것이다.

인가전원(Vcc)를 입력받아 클럭제너레이터(2a)에서 기준클럭(CLOCK)를 생성하여 출력하면 이를 입력받는 클럭발생부(2)의 클럭발생기(2b)에서는 마이크로 프로세서(1)로 준비신호(RDY)와 클럭신호(RDY)와 클럭신호(Vcc) 및 리세트(RESET)를 출력하도록 하고, AC전원 주파수를 기본이 되는 클럭으로 입력받는 두 바이너리 카운터(1a)(1b)에서는 제어신호의 입력에 따라 AC전원 주파수를 카운트하여 그 값이 주파수 읽기의 제어신호(HZ-READ)를 입력받는 3상태 D플립플롭(1c)을 경유한후, 데이타 버스를 통해 3상태버스 트랜시버(1d)의 단자(B1)~(B8)로 입력되도록하고, 상기 마이크로 프로세서(1)로부터의 데이타 입출력신호(DT/R)를 입력받는 상기 3상태 버스 트랜시버(1d)에서는 단자(A1)~(A8)를 통하여 상기 마이크로 프로세서(1)의 어드레스 데이타 단자(AD0)~(AD8)로 입력되도록 하는 한편, 상기 마이크로 프로세서(1)의 어드레스 데이타 단자(AD0)~(AD8), 어드레스 단자(A8)~(A15) 및 어드레스 선택단자(A16/S3)~(A19/S6)에 입력단(D0)~(D7), (D0)~(D3)이 각각 연결된 3상태 D-래치(1e), (1f), (1g)는 상기 마이크로 프로세서(1)로부터의 어드레스 래치 인에이블 신호(ALE)에 따라 출력단(Q0)~(Q7), (Q0)~(Q7)~(Q0)~(Q3)을 통해 어드레스 신호를 어드레스버스를 출력한다.

그리고 상기 마이크로 프로세서(1)의 어드레스 데이타 단자(AD0)~(AD7)를 통해 출력되는 데이타 신호는 3상태 버스 트랜시버(1d)를 통해 데이타 버스로 출력되도록 하는 동시에 상기 데이타 버스는 CT.PT설정부(3)의 3상태 버스트랜스버(3a), (3b) 및 어드레스 설정부(4)의 3상태 버스 트랜시버(4a)의 일측 단자를 연결하고, 인가전원(Vcc)이 각각 동시에 입력되는 상기 3상태 버스 트랜시버(3a), (3b), (4a)의 타측 단자에는 각각 6개의 딥스위치(d1)~(d4), (d5), (d6) 및 수동 리세트 스위치(SW)와 8개의 딥스위치(d7)~(d14)와 8개의 딥스위치(d15)~(d22)등의 전단을 연결하면서 이의 후단은 접지와 접속하여 구성한 것이다.

그러므로 도면에 도시하지 않은 마이크로 프로세서(1)의 신호생성부로부터의 제어신호가 입력되면 AC전원 주파수를 두 바이너리 카운터(1a), (1b)에서 카운트하고, 역시 상기 신호생성부로부터 입력되는 주파수 읽기신호(HZ-READ)의 클럭에 따라 3상태 D플립플롭(1c)에서는 상기 두 바이너리 카운터(1a), (1b)에서 카운트한 값을 입력받아 데이타 버스로 출력함으로써 3상태 버스 트랜시버(1d)를 경유하여 입력받는 상기 마이크로 프로세서(1)에서 데이타 신호의 출력으로 이용하도록 한다.

한편 CT,PT설정부(3)의 3상태 버스 트랜시버(3a)의 타측단자에 연결된 딥스위치(d1)~(d4)는 고장모드 설정용으로써 고장모드의 설정의 한가지예 제3도에 도시한 것과 같이 모두 온시키거나 하나씩의 딥스위치 (d2) 또는 (d3)를 온시키거나 두개의 딥스위치 (d2), (d3)를 온시키는 상태로써 각종 보호계전기(OCR, OVR, UVR, GR, F1, F2)의 중고장, 경고장 모드를 설정할 수 있으며, 여기서 각종보호계전기의 중고장(HF : Hearvy Fault), 경고장(LF : Light Fault) 모드설정은 사용자의 사용상태에 따라 임의로 변경설정할 수 있으며, F1, F2에는 사용자의 편의에 따라 다른 고장의 종류를 시정하도록 한다(예 변압기, 선로등) 그리고 수동리세트스위치(SW)는 처음 사용할때 전력량을 초기화시킬 수 있도록 한것으로 첫회 사용시 사용자가 반드시 한번 온시켜 사용하는 전력량이 메모리부(5)의 비휘발성메모리에 초기 값부터 저장되도록 한다.

CT.PT설정부(3)의 두 3상태 버스 트랜시버(3a)(3b)의 타측단자에 접속된 딥스위치(d5)~(d14)는 제4도의 a도 내지 c도의 도표에 도시 항한 것과 같이 1상 3선식 결선 방식부터 3상 4선식 3가의 여러 결선 방식중의 선택, 220/220V부터 22900/100V까지의 여러 PT(전압비)중의 선택 및 5/5A부터 5000/5A까지의 여러 CT(전류비)등의 선택들을 설정하도록 한다.

또한 어드레스 설정부(4)의 3상태 버스 트랜시버(4a)의 타측단자에 연결한 딥스위치(d15)~(d22)를 이용하여 2피더(Feeder)에서 부터 최고 256피터 까지의 통신 어드레스중 임의의 라인을 설정할 수 있으므로 소규모에서 대규모까지의 설비에 적용이 가능하도록 한다.

여기서 3상태 버스 트랜시버(3a)(3b)(4a)는 도면에 도시하지 않은 마이크로 프로세서(1)로부터의 선택신호에 의해 데이타 버스로 설정된 값을 출력한다.

제5도는 마이크로 프로세서의 어드레스 및 입출력 제어신호에 따라 내부의 주요 IC들을 선택적으로 동작시키는 칩선택신호를 출력하는 신호생성부의 구성을 나타낸 것으로, 마이크로 프로세서(1)로부터의 입출력신호(M/IO)는 인버터(IN)를 거쳐서는 두 OR게이트(O1)(O2)의 타측단에 인가되면서 직접 두 OR게이트 (O3)(O4)의 타측단에 인가되도록 하고, 읽기신호(AD)는 두 OR게이트(O1)(O3)로 인가되도록 하면서 쓰기신호(WR)는 두 OR게이트(O2)(O4)로 인가되도록함으로써, 상기 두 OR게이트(O1)(O2)의 출력인 입출력읽기신호(IOR)와 입출력쓰기신호(IOW)는 AND게이트(A1)를 경유하면서 입출력요청신호(IORQ)로 출력되고, 상기 두 OR게이트(O3)(O4)출력인 메모리읽기신호(MEMR)와 메모리쓰기신호(MEMW)는 AND게이트(A2)를 경유하면서 메모리요청신호(MERQ)로 출력된다. 한편, 상기 마이크로 프로세서(1)로부터의 어드레스신호(A16)~(A18)는 3입력 8출력 디멀티 플렉서(15), (17)의 선택단자 (A), (B), (C)에 각각 입력되도록 하면서 어드레스 신호(A4)~(A6)는 3입력 8출력 디멀티 플렉서(16)의 선택단자 (A), (B), (C)에 각각 입력되도록 하고, 상기 3입력 8출력 디멀티 플렉서(15)의 인에이블단자(G1), (G2A), (G2B)에는 각각 인가전원(Vcc), 어드레스 신호(A19) 및 메모리 요청신호(MEMQ)가 입력되도록 하여 두 출력단(Y0), (Y1)에서 AND게이트(A3)를 경유하여 메모리부(5)의 램(RAM)(도면에 도시않음)에 저장된 정보를 읽어들이기 위하여 메모리 읽기신호(MEMR)와 함께 사용되는 램의 출력선택신호(RAMO)가 출력되도록 한다.

상기 3입력 8출력 디멀티 플렉서(16)의 인에이블 단자(G1), (G2A), (G2B)에는 각각 어드레스 신호(A7)와 어드레스 신호(A8)~(A15)들이 NAND게이트(N1)를 경유한 출력 및 입출력 요청신호(IORQ)들이 입력되도록 하여 이의 출력단(Y0)~(Y7)에서 인터럽트 발생부(7)의 인터럽트 발생 IC선택신호(인터럽트 CS), 도면에 도시하지 않은 실시간 계시기(Real Time Clock)의 시계 콘트롤 IC선택신호(시계 CS), 입출력 제어부(10)의 입출력 IC선택신호(입출력 CS), 통신 변환부(13)의 범용동기 비동기 송수신 IC선택신호(통신 CS), 도면에 도시않은 플립플롭의 인에이블신호(ffeo-ffef), 플립플롭의 응답신호(FFAO-FFAF), 어드레스 선택신호(ADR0), (ADR1)들이 각각 출력되도록하는 한편, 상시 3입력 8출력 디멀티 플렉서(17)의 인에이블 단자(G1), (G2A), (G2B)에는 어드레스 신호(A19)와 메모리 요청신호(MREQ)가 각각 입력되도록 하여 의의 출력단(Y4)~(Y7)에서는 계측 표시 제어부(11)의 비디오램(video RAM)선택신호(VRAM), 메모리부(5)의 비휘발성 메모리 선택신호(NV RAM), 메모리부(5)의 제2롬 선택신호(ROM 1), 메모리부(5)의 제1롬 선택신호(ROM0)들이 각각 출력되도록 한 것이다.

그러므로 마이크로 프로세서(1)에서 메모리부(5)이 램(RAM)과 2개의 롬(ROM) 및 비휘발성 메모리(N/V RAM)에 정도 데이타를 저장하거나 저장된 정보데이타를 읽어들이기 위해 내부의 저장 영역을 지정하는 어드레스 신호(A0)~(A19)와 제어신호(M/IO), (RD), (WR)들의 조합에 의해 내부의 여러 부품들을 선택적으로 동작시키도록 한다.

제6도는 자동리세트부의 상세한 구성을 나타낸 것으로서, 한 입력단자(A)는 접지되고 다른 입력단자(B) 및 크리어 단자(CLR)로 인가전원(Vcc)이 입력되는 리트리거 싱글 숏(Retriggerable Single Shot)(18)의 출력단()에서 OR게이트(O5)의 일측으로 연결하며, 한 입력단자(A)에는 마이크로 프로세서(1)의 신호 생성부에서 신호조합에 의해 출력되는 자동리세트 신호(AUTO)가 입력되면서 다른 입력단자(B) 및 크리어 단자(CLR)에는 인가전원(Vcc)이 입력되는 리트리거 싱글 숏(18a)의 출력단()에는 인가전원(Vcc)이 저항(R1) 및 전면 표시부에 설치되어 마이크로 프로세서(1)의 정상동작 상태를 알리는 CPU-LED(L1)를 거쳐 인가되도록 하는 동시에 출력단(Q)에서는 상기 OR게이트(O5)의 타측으로 연결하고, 상기 OR게이트(O5)의 출력이 일측으로 인가되는 AND게이트(A4)의 타측에는 인가전원(Vcc)이 역방향의 다이오드(D1)와 저항(R2) 및 콘덴서(C1)를 거쳐 인가되도록 하여 이의 출력인 리세트신호(RESET)가 클럭발생부(2) 및 실시간 계시기로 출력되도록 한 것이다.

그러므로 리트리거 싱글숏(18)의 출력단()에서는 항상 “LOW”가 출력되고, 마이크로 프로세서(1)가 정상적으로 동작하는 동안에는 자동 리세트 신호(AUTO)가 “LOW”로 인가되면서 출력단()이 “LOW”의 상태를 유지하므로 인가전원(Vcc)에 의해 CPU-LED(L1)가 점등되어 있으면서 마이크로 프로세서(1)가 정상적인 동작을 수행중임을 알려주는 한편, 마이크로 프로세서(1)가 인터럽트등의 이상상태에 의해 오동작을 수행하게 되면 자동 리세트신(AUTO)가 “High”로 인가되면서 출력단()이 “High”가 되므로 발광다이오드(LED)가 소등되어 오동작 중임을 알려준다.

그리고 다시 마이크로 프로세서(1)가 정상적인 상태로 복원되면 자동 리세트신호(AUTO)도 “LOW”로 인가되고 이에따라 출력단()은 “LOW”를 유지하면서 발광다이오드(LED)를 점등시켜 정상동작 중임을 알려주는 동시에 출력단(Q)에서 “High”의 클럭이 하나 OR게이트(O5)로 출력되어 OR게이트(O5) 및 AND게이트(A4)를 경유한 하나의 클럭인 리세트 신호(RESET)가 클럭발생부(2) 및 실시간 계시기를 자동으로 리세트시킨다.

제7도는 입력변환부(8)의 PWM(Pulse Width Modulation)방식에 의해 전력량을 계측하기 위한 전력 검출회로의 구성을 나타낸 것으로, AC전원의 전류와 전압의 위상을 검출하면서 위상차에 해당하는 전력값을 구하도록 한 것이다.

AC전원이 1차측에 입력되는 R상 전류트랜스(R CT)의 2차측에는 순 방향 다이오드(D2) 및 역방향 다이오드(3)의 클램프 회로를 거쳐 연산증폭기(OP1)의 두입력단(-), (+)으로 연결하고 저항(R3), (R4) 및 콘덴서(C2)의 시정수 소자를 거쳐 부귀환되는 상기 연산증폭기(OP1)의 출력단에서는 자동으로 위상제어되면서 증폭한 R상의 전류(RA)를 출력하도록하는 동시에 가변저항(VR1)과 저항(R5) 및 다이오드(D4)를 경유하면서 전류신호의 샘플링 파형의 상태로 양방향성 스위치(Bi-Sw)의 일측단으로 입력되도록 하고, AC전원이 가변저항(VR2)을 거치거나 직접 1차측에 입력되는 R상 전압 트랜스(R PT)의 2차측에서는 순방향 다이오드(D5) 및 역방향 다이오드(D6)의 클램프 회로를 경유하여 연산 증폭기(OP2) 및 역방향 다이오드(D6)의 클램프 회로를 경유하여 연산 증폭기(OP2)의 두 입력단(-), (+)으로 연결하고, 저항(R6), (R7) 및 콘덴서(C3)의 시정수 소자를 거쳐 부귀환되는 상기 연산 증폭기에 (OP3)의 출력단에서는 위상이 제어되면서 증폭한 R상의 교류전압(VRV)을 출력하도록 하는 동시에 저항(8)을 거쳐 연산증폭기(OP3)의 비반전 입력단으로 연결하며, 콘덴서(C4)를 통해 부귀환되는 상기 연산 증폭기(OP3)의 출력단에서는 교류전압의 방형파가 출력되어 AND게이트(A5)를 경유하면서 시분할된 방형파의 샘플링상태로 양방향성 스위치(Bi-Sw)의 콘트롤단에 입력되도록 함으로써, 양방향성 스위치(Bi-Sw)로 입력되는 전류와 전압의 샘플링 파형이 동일한 때에만 타측단으로 출력이 발생하면서 그 위상차에 해당하는 전력값을 검출하도록 하고, 상기와 동일한 과정에 의해 입력되는 S상 펄스의 계측 및 T상 펄스의 계측으로부터의 전력값이 모두 합쳐진후 연산 증폭기(OP4)의 비반전 입력단으로 입력되도록 하고, 입력이 없을때 “0”이 출력되도록 가변저항(VR3)을 통해 기준전압이 인가되는 연산증폭기(OP4)의 출력단에서는 저항(R9)과 가변저항(VR4) 및 콘덴서(C5), (C6)를 통해 정귀환되도록 하면서 필터립 및 증록된 전력값이 다시 부귀환되는 연산증폭기(OP5)를 경유하도록 함으로써 이의 출력단에는 각각의 위상이 120℃차이를 가진 R상의 전력량, 상의 전력량 및 T상의 전력량들을 합한 전력량(WATT)을 검출하는 것이다.

제8도는 입력변환부(8)의 실효값 검출회로의 구성을 나타낸 것으로, 제7도의 전력검출 회로로 부터 입력되는 각각의 전류 및 전압(RA, RV, SA, SV, TA, TV)들이 각각 저항(R10)을 거쳐 연산증폭기(OP6)의 반전입력단으로 인가되도록 하고, 비반전입력단이 접지된 상기 연산 증폭기(OP6)의 출력단에서는 역방향의 다이오드(D') 및 저항(R11)의 결선과 순 방향의 다이오드(D8) 및 저항(R12) 결선을 경유하여 부귀환 시키는 동시에 상기 다이오드(D7)의 캐소드에서 저항(R14)을 거친다음 저항(R13)을 통해 입력되는 AC전원과 합쳐지도록한 절대값회로(가)의 출력은 비반전 입력단이 접지된 연산 증폭기(OP7)의 반전입력단으로 인가되도록 하는 동시에 베이스가 접지된 트랜지스터(TR1)의 콜렉터에 인가되도록하고, 상기 트랜지스터(TR1)의 에미터에 콜렉터와 베이스가 공통으로 연결된 트랜지스터(TR2)의 에미터에서 상기 연산증폭기(OP7)의 출력이 저항(15)을 거친 것과 합쳐지도록한 로그증폭회로(log Amp)(4)에서는 트랜지스터(TR3)의 에미터에 인가되도록 하고, 상기 트랜지스터(TR3)의 콜렉터에서는 비반전입력단이 접지된 연산증폭기(OP8)의 반전 입력단으로 연결하며, 저항(R16) 및 콘덴서(C7)의 시정수 소자를 거쳐 부귀환되는 연산증폭기(OP8)의 출력단에서는 베이스가 접지된 트랜지스터(TR4)와 콜렉터와 비반전 입력단이 접지된 연산증폭기(OP9)의 반전입력단으로 직접 또는 저항(R17)을 거쳐서 연결하면서 상기 트랜지스터(TR4)의 에미터 및 상기 연산증폭기(OP9)의 출력단에 상기 트랜지스터(TR3)의 베이스가 접속되도록한 앤티 로그증폭회로 (Anti-Log Amp)(다)의 출력인 연산증폭기(OP8)의 출력단에서는 AC 전원의 실효값에 해당하는 직류의 출력전압 또는 출력전류가 구해지도록 한다.

그리고 상기의 실효값 검출회로는 3상의 경우에 이용할 수 있도록 동일한 구조를 6개 구비하여 R상 전압의 실효값(RV), R상 전류의 실효값(RA), S상 전압의 실효값(SV), S상전류의 실효값(SA), T상전압의 실효값(TV), T상전류의 실효값(TA)을 동시에 계측할 수 있도록 한다.

상기의 실효값 검출회로는 실효값이 되므로, 위의 식을 만족하기 위한 트랜지스터 및 연산증폭기들로 구성한 것이다.

앤티로그 증폭회로(다)에 대하여 풀이하면로서 입력의 대수에 비례하게 되고(여기서 VBE는 트랜지스터의 베이스-에미터간 동작 전압을 나타낸다.), 상기의 트랜지스터(TR1)~(TR4)가 모두 동일한 특성을 가진것으로 구성되므로(KI/g)ㆍ[logI1+logI2-logI3+logI4]=0가 된다. 그러므로 I1XI2=I3XI4가 되고, 또 I1=｜Vin｜/RA, I2=I1

여기서 Vin은 AC 전원의 전압 (전류)값 : RA는 R3, R4, R5, R6의 합성저항값

I3=(Vo/R9)+Co(dv/dt)

(여기서 Vo는 출력전압), I4=Vo/R2의 식들이 성립되므로, 서로 대입하여 다시 풀이하면

가되고

여기서을 1이라 정의하면,

가 되므로 시정수 소자인 저항(R9) 및 콘덴서(C2)의 시정수값을 충분히 큰 값으로 설정하면, V2²=평균[Vin]²의 값으로 출력된다.

위의 과정에서는 전압의 실효값을 구하였지만 전류의 실효값도 동일한 과정이므로 생략한다.

제9도는 입력변환부(8)의 위상검출회로를 나타낸 것으로, 제7도의 전력 검출회로에서 검출한 R상 전류(RA2)가 역방향 다이오드(D9) 및 순방향 다이오드(D10)의 클램프 회로를 거쳐 두 입력단(+), (-)으로 동시에 입력되는 연산증폭기(OP10)의 출력단에서는 두 다이오드 (D11), (D12)로 이루어진 미분 회로를 경유하도록 하여 미분 파형이 연산증폭기(OP11)의 비반전 입력단으로 인가되도록 하고, R상의 전압(RV)이 다이오드(D13)(D14)의 미분회로를 거쳐 반전 입력단으로 인가되는 상기 연상증폭기(OP11)의 출력단에서는 순방향의 제너다이오드(ZD1) 및 역방향의 제너다이오드(ZD2)를 거치면서 전류의 미분신호와 전압의 미분신호의 위상차를 검출하도록 한후 저항(R18)의 중간탭을 통해 연산 증폭기(OP12)의 반전입력단으로 인가되도록 하며, 입력이 없을때 그 출력이 “0”가 되도록 가변저항(VRr)을 경유한 기준전압이 비반전 입력단으로 인가되는 상기 연산증폭기(OP12)의 출력단에서는 저항(R20)과 가변저항(VR6) 및 콘덴서(C8), (C9)에 의해 이루어지는 시정수 소자를 경유하여 부귀한 필터링 되도록 하면서 다시 연산증폭기(OP13)의 두 입력단 (-), (+)으로 인가되도록 함으로써 이의 출력단에서 전압플로워된 AC전원의 위상값(PHASE)이 검출되도록 한 것이다.

제10도는 A/D 변환부의 구성을 도시한 것으로서, R상 전압의 실효값(RV), S상 전압의 실효값(SV), T상 전압의 실효값(TV), R상 전류의 실효값(RA), S상 전류의 실효값(SA), T상 전류의 실효값(TA), 소비전력량(WATT) 및 전류의 위상값(PHASE)들이 각각 입력단(X0)~(X7)으로 입력되는 멀티플렉서(9a)에서는 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터의 데이타 신호(D0)~(D2)에 의해 생성되는 선택신호(A/D SEL1), (A/D SEL 2), (A/D SEL 3)들이 인가되는 상태에 따라 출력단(X)으로 하나씩 선택하여 출력하고, 상기 마이크로프로세서(1)의 신호 생성부로부터의 어드레스 선택신호(ADR 0), (ADR 1)가 로우바이트 인에이블 단자(LBEN : Low Byte Enable), 하이 바이트 인에이블 단자(HBEN)로 각각 입력되고, 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터의 데이타 신호(D3)에 의해 생성되는 스타트 신호(START)가 런/홀드 단자(RUN/HOLD)로 인가되는 A/D컨버터(9b)에서는 상기 멀티 플렉서(9a)에서 입력되는 아날로그 프로세서(1)로 전달하는 한편, 기준전압(REF VOLT)이 입력되는 상기 A/D컨버터(9b)의 상태단자(STA TUS)에서 인버터(INV)를 경유하여 D플립플롭(9c)의 클럭단(CLK)으로 연결하면서 상기의 어드레스 선택신호(ADR 0)가 크리어 단자(CL)로 인가되도록 함으로써 상기 A/D컨버터(9b)의 동작 상태에 따라 상기 D플립플롭(9c)의 출력단(Q)에서 인터럽트 요청신호(IRQ2)가 인터럽트 발생부(7)로 전달되도록 한다.

제11도는 전면 표시부를 나타낸 것으로, 마이크로 프로세서(1)에서 계측표시부(11)를 통하여 계측치와 고장상태를 표시하면서 사용자의 선택사양을 입력받기 위한 스위치를 구비한 것이다. 전면 표시부(19)의 제1표시부(19a)에는 회로전압이 그 크기에 따라 V 또는 KV의 단위로 표시되고, 제2표시부(19b)에는 회로전류가 A의 단위로 표시되며, 제3표시부(19c)에는 유효전력이 그 크기에 따라 W, KW 또는 MW의 단위로 표시되고, 제4표시부(19d)에는 무효전력이 그 크기에 따라 Var, Kvar 또는 Mvar의 단위로 표시되며, 제5표시부(19e)에는 역률이 표시되고, 제6표시부(19f)에는 사용 전력량을 그 크기에 따라 WH, KWH 또는 MWH의 단위로 표시한다.

그리고 시스템 동작표시 LED군(19g)에는 마이크로 프로세서(1)의 동작상태 표시용인 CPU~LED(L1)와, 지금 통신변환부(13)를 통해 정보의 데이타를 송신중임을 알리는 송신 LED(L4), OVR표시 LED(L5), UVR표시 LED(L6), GR표시 LED(L7)들과 이외에 사용상태에 따라 추가하기 위한 F1 표시 LED(L8) 및 F2표시 LED(L9)들을 위치시킨다.

한편 그 옆의 사용자의 선택스위치군(19i)에는 전압선택 스위치(Vs), (Swl), 전류 선택 스위치(AS)(SW2), 테스트스위치(SW3), 알람정지스위치(ALARM STOP)(SW4) 및 수동 리세트 스위치(RESET)(SW5)들을 위치시키고, 우측의 차단기 동작 선택 스위치군(19i)에는 사용자가 아래 쪽의 오프스위치(OFF)를 이용하여 차단기(CB)를 오프시키기 위한 신호를 입력시키면서 마이크로 프로세서(1)에서 입출력제어부(10)를 통하여 차단기(CB)를 오프시킬 수 있도록 하는 리모트스위치(REMOTE)와, 사용자가 아래쪽의 온 스위치(ON) 또는 오프스위치(OFF)를 이용하여 차단기(CB)를 온시키거나 오프시키기 위한 신호를 입력시키면서 차단기(CB)를 온/오프시킬 수 있도록 하는 로컬스위치(LOCAL) 및 차단기(CB)의 온/오프 조작을 불가능하게 할 경우에 키(key)를 이용하여 오프시키도록 하는 키스위치들을 위치시킨다.

여기서 리모트 스위치(REMOTE)를 온시킨 경우에는 중앙감시반이나 현장조작반에서 차단기(CB)를 조작시킬 수 있다.

이와같이 구성한 본 발명의 집중표시 제어장치는 처음에 사용자가 설정부 커버(도면에 도시않음)를 열고 CTㆍPT설정부(3)의 딥스위치(d1)~(d4)를 이용하여 고장모드의 설정을 수행하도록 한후(단계20), 딥스위치(d5)(d6)를 이용하여 결선방식을 설정하도록 한다(단계21).

다음에 딥스위치(d7)~(d9)를 이용하여 전압비(PT)를 설정하도록 하면서(단계 22), 딥스위치(d10)~(d14)를 이용하여 전류비(CT)를 설정하도록 하고(단계 23), 통신을 사용하고자 하는 경우에만(단계 24), 어드레스 설정부(4)의 딥스위치(d15)~(d22)를 이용하여 최대 256 피더 까지의 통신 어드레스를 설정하도록 한다(단계 25).

여기서 통신을 사용하지 않는 경우에는 D/A변환부(14)를 사용하여 30라인 정도의 신호 전달용 선을 이용하여 직접 정보 교환을 하는 경우이다.

설정이 완료된 경우에는 마이크로 프로세서(1)로 인가전원(Vcc)이 공급되도록 하고(단계 26), 상기 CRㆍRT설정부(3)의 수동 리세트 스위치(SW5)를 온시켜 메모리부(5)의 비휘발성 메모리(N/V RAM)에 저장된 전력량의 누적량을 초기화 즉 '0'으로 리세트 시키도록 한다음(단계27), 이미 결선된 회로를 통하여 AC전원이 입력되도록 하면 마이크로 프로세서(1)에서 입력변환부(8) 및 A/D변환부(9)를 통하여 입력전압의 실효값, 입력전류의 실효값, 평균 유효전력, 평균 무효전력, 평균역률, 평균주파수, 사용전력의 누적량 및 사용무효 전력의 누적량 등을 상시 또는 선택시에만 계측하며(단계 28), 전면 표시부(19)의 제1표시부(19a), 제2표시부(19b), 제3표시부(19c), 제4표시부(19d), 제5표시부(19e) 및 제6표시부(19f)를 통하여 디지틀 숫자로서 그 크기에 따라 단위를 변화시키면서 표시한다(단계 29).

그리고 사용자가 전면표시부(19)에 설치한 전압선택스위치(Vs)(SW1)를 한번씩 누를 때마다(단계30), R상의 전압실효값(RV), S상의 전압 실효값(SV) 및 T상의 전압 실효값(TV)들을 순차적으로 디스플레이한다(단계31).

여기서 디스플레이 하는 상태는 사용자의 요구에 따라 상기 마이크로 프로세서(1)에서 메모리부(5)에 저장된 정보중에서 읽어들인후 통신변환부(134)에서 분주된 펄스의 클럭주기에 따라 디스플레이 콘트롤러(13a)의 비디오램에 일시 저장하면서 계측표시 제어부(11)의 7-세그먼트 구동 IC를 통해 표시부(19)의 제1표시부(19a) 내지 제6표시부(19f)에 디지틀 숫자로서 표시하며 그 값에 따라 단위를 선택표시한다.

역시 사용자가 전류선택 스위치(AS)를 누를 때마다(단계32), R상의 전류의 실효값(RA), S상 전류의 실효값(SA) 및 T상 전류의 실효값(TA)들을 순차적으로 디스플레이 한다(단계33).

한편 입출력 제어부(10)를 통해 OCR, OVR, UVR, GR, F1, F2 등의 고장상태는 물론 차단기의 온/오프 상태에 따를 정보를 입력받으면서 전원 공급 상태를 감시하는 중에 고장이 발생하게 되면(단계34), 어느 부위의 어떤 고장인가를 확인하여(단계35), 고장표시LDED(L1)~(L6)중 고장의 종류를 나타내는 것을 점멸시키는 동시에 알람을 울리면서 사용자에게 알려준다(단계36).

그러므로 사용자가 고장난 부위를 수리하여 정상상태를 복원시킨 후(단계37) 알람정지 스위치(SW4)를 눌러 알람이 울리는 것을 정지시키고(단계 38), 고장표시LDED(L1)~(L6)가 소등되는 것을 확인하면서(단계39), 수동 리세트 스위치(SW5)를 온시켜 다시 동작을 시작할 수 있도록 한다(단계40).

공장에 대한 수리가 완료되었거나 하여 정상 동작중일 때에는 전술한 바와같이 정보를 읽어들이면서 사용자에 알려주는 동시에 고장 여부를 감시하는 기능을 수행하고(단계41), 멀리 떨어진 감시반과 D/A변환부(14)를 통하여 직접 선으로 또는 통신변환부(13)를 경유하여 통신을 수행하도록 한다(단계42).

그리고 사용자가 선택키를 입력시키겠는가를 확인하여(단계43), 해당되는 동작을 수행하는 과정을 반복한다(단계44).

따라서 본 발명의 집중표시 제어장치는 많은 분기회로를 가지게 되는 수ㆍ배전반에 설치하여 사용할 수 있는 것으로서 차단기의 온/오프 조작, 차단기의 동작상태 감시, 입력되는 전류(R상, S상, T상)의 실효값, 전압의 실효값, 전력량, 역률 및 주파수등의 수치에 대한 정보를 사용자에게 빨리 정확하게 알려줄 수 있으며 고장 발생시 신속한 응급조치가 이루어지도록 한 것임을 알 수 있다.

Claims

집중표시 제어장치에 있어서, 사용자의 선택 사양을 입력받아 내부 동작상태에 따른 정보를 수집 분석하여 감시기능을 수행하면서 사용자에 알려주는 마이크로 프로세서(1)와, 사용자의 고장모드, 수동리세트 결선방식, 전류비 및 전압비설정을 입력받아 상기 마이크로 프로세서(1)에 전하는 CTㆍRT설정부(3)와, 사용자의 통신용 어드레스 설정을 입력받아 상기 마이크로 프로세서(1)에 전하는 어드레스설정부(4)와 상기 마이크로 프로세서(1)가 오동작 상태에서 동작상태로 환원되면 클럭발생부(2)를 통해 마이크로 프로세서(1)를 리세트 시키는 자동리세트부(6)와, AC전원을 입력받아 각종 전류와 전압의 실효값, 전력값 및 위상값을 검출하는 입력변환부(8)와, 상기 입력변환부(8)에서 검출된 값을 아날로그 신호로 입력받아서 디지틀 신호로 바꾸어 상기 마이크로 프로세서(1)에 전하는 A/D변환부(9)와, 외부의 스위치 및 기계적인 접점의 상태 정보를 입력받아 상기 마이크로 프로세서(1)로 전하거나 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터의 차단기(CG)의 온/오프, 리세트, 경고장, 중고장등의 제어신호를 출력하는 입출력제어부(10)와, 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터 통신 변환부(13)의 디스플레이 콘트롤러(13a)를 통해 출력되는 데이타 신호에 따라 전면 표시부(19)의 표시부(19a)~(19f) 및 LED(L1)~(L9)로 계측에 의한 정보를 알려주는 계측표시 제어부(11)와, 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터 상기 입출력 제어부(10)를 통해 출력되는 제어신호를 외부의 접점제어 신호로 출력하는 접점 콘트롤부(12)와, 상기 마이크로프로세서(1)의 제어를 받으면서 클럭을 분주한 클럭값으로 디스플레이 콘트롤러(13a)의 동작을 콘트롤 하면서 내부의 범용동기 비동기 송 수신 IC를 통해 원거리 감시보다 데이타의 송ㆍ수신을 수행하는 통신변환부(13)와, 상기의 통신변환부(13)와는 별도로 마이크로 프로세서(1)로 부터의 디지틀 신호를 직접 또는 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 D/A변환부(14)들로 구성됨을 특징으로 하는 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, CTㆍPT설정부(3)는 4개의 딥스위치(d1)~(d4)를 온/오프 시키면서 각종보호 계전기의 중고장과 경고장의 모드를 설정하도록 한 집중표시 제어장치.
제2항에 있어서, CTㆍPT설정부(3)는 수동리세트 스위치(SW5)를 온시키면서 메모리부(5)의 비휘발성 메모리에 저장된 전력량의 정보를 초기화하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, CTㆍPT설정부(3)는 딥스위치(d5)~(d14)를 이용하여 결선방법, 전압비 및 전류비를 자유로이 선택하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 어드레스 설정부(4)는 딥스위치(d15)~(d22)를 이용하여 최고 256피더 까지의 통신 어드레스를 선택 설정하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 마이크로 프로세서(1)의 신호생성부는 상기 마이크로 프로세서(1)로 부터의 메모리 입출력신호(M/IO), 읽기신호(RD) 및 쓰기신호(WR)를 조합하면서 입출력요청신호(IORQ)와 메모리요청신호(MERQ)를 생성하고, 다시 어드레스신호, 인가전원(Vcc), 메모리요청신호(MERQ), 입출력요청신호(IORQ)등이 선택적으로 3입력 8출력 디멀티 플렉서(15), (16), (17)를 경유하도록 하여 램의 출력선택신호(RAMO), 인터럽트발생 IC선택신호, 시계콘트롤 IC선택신호, 입출력 IC선택신호, 범용동기 비동기 송수신 IC선택신호, 어드레스선택신호(ADR 0), (ADR 1) 및 메모리 선택신호들을 선택적으로 출력하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 자동리세트부(6)는 상기 마이크로 프로세서(1)가 정상으로 동작하면 “LOW”로 입력되면서 오동작 상태이면 “High”로 입력되는 자동리세트신호(AUTO)에 의해 CPU-LED(L1)를 온/오프시켜 마이크로 프로세서(1)가 정상동작중임을 알려주고 오동작에 정상동작으로 복원되면 클럭발생부(2)를 통해 상기 마이크로 프로세서(1)를 리세트 시키도록한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 입력변환부(8)의 전력 검출회로는 AC전원의 전류 신호의 파형을 샘플링하여 양방향성 스위치(Bi-Sw)의 일측단으로 인가되도록 하면서 AC전원의 전압신호의 방향파형을 샘플링 하여 상기 양방향성 스위치(Bi-Sw)의 콘트롤 단으로 인가되도록 하여 두샘플링 파형이 동일한 때에만 상기 양방향성 스위치(Bi-Sw)의 타측단에서 그 위상차에 해당하는 전력값을 검출하는 과정을 각상(R, S, T)에서 동일하게 수행한후 합하도록 함으로써 PWM방식으로 전력량(WATT)을 검출하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 입력변환부(8)의 실효값 검출회로는 상기 전력 검출회로에서 출력되는 각상의 전류 및 전압(RA, SA, TA, RV, SV, TV)들을 각각 입력받아 실효값을 구하도록 하되, 연산 증폭기(OP1)와 부귀환 회로로 이루어진 절대값회로(가)를 거치고, 연산증폭기(OP2) 및 트랜지스터(TR1), (TR2)에 의한 로그증폭회로(4)를 경유하도록 한후, 다시 연산 증폭기(OP3) 및 시정수 소자에 의한 증폭 수단으로 이루어진 앤티로그 증폭회로(다)를 통과하도록 하는 과정에 의해 각상의 전압 및 전류의 실효값을 각각 구하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 입력변환부(8)의 위상 검출회로는 입력되는 전류와 전압이 각각 이분회로를 경유한 후 연산증폭기(OP12)로 인가되도록 하면서 두 미분 신호의 위상차를 구하고, 연산증폭기(OP12), (OP13), 및 시정수 소자로 이루어진 필터링 증폭 및 전압 플로워를 거치면서 위상값(PHASE)를 검출하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 전면 표시부(11)의 제1표시부(19a)부터 제6표시부(19f)에는 회로전압이 V, KV의 단위, 회로전류가 A단위, 유효전력이 W, KW, MW의 단위, 무효전력이 Var, Kvar, Mvar의 단위, 역률 및 사용전력량이 WH, KWH, MWH의 단위로 각각 표시하도록 한 집중표시 제어장치.
제1항에 있어서, 전면표시부(11)의 차단기 동작 스위치군(19j)에는 리모트 스위치(REMOTE), 로컬스위치(LOCAL), 온스위치(ON) 및 오프스위치(OFF) 및 키스위치를 구비하여 차단기(CB)를 수동으로 오프시키는 동작, 온/오프 시키는 조작이 또는 수동조작 불가 등의 조작상태를 임의로 선택하도록 한 집중표시 제어장치.