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KR101668434B1 - 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치 - Google Patents

조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치 Download PDF

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KR101668434B1
KR101668434B1 KR1020150082872A KR20150082872A KR101668434B1 KR 101668434 B1 KR101668434 B1 KR 101668434B1 KR 1020150082872 A KR1020150082872 A KR 1020150082872A KR 20150082872 A KR20150082872 A KR 20150082872A KR 101668434 B1 KR101668434 B1 KR 101668434B1
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KR
South Korea
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power
circuit breaker
power source
facility
current
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English (en)
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이진락
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주식회사유성계전
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Abstract

본 발명은 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치에 관한 것으로; 전력설비의 구동을 위한 조작전원의 조작전류를 검출하는 전원검출부와, 전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기의 동작시간을 검출하기 위해 차단기의 동작신호를 입력받는 신호입력부와, 상기 전원검출부에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부를 통해 입력되는 동작신호의 동작시간을 분석하여 전력설비의 이상유무를 판정하는 신호분석부와, 상기 신호분석부를 통해 판정되는 전력설비의 이상유무 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전력설비의 작동을 위한 AC/DC 조작전원 회로에 흐르는 전류값을 이용해 전력설비의 건전상태를 확인할 수 있어 평소에 조작전류로 차단기 동작 상태를 쉽게 체크할 수 있어 전력설비의 운영에 신뢰성을 높일 수 있다.

Description

조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치 { Monitoring system for electric power apparatus }
본 발명은 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 전력설비의 보호를 위한 조작전원 회로에 흐르는 전류 및 저항값의 감시를 통해 전력설비의 건전상태를 확인 할 수 있는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 송전선을 통해 송전되는 송전전압은 변전소에서 배전전압으로 변환하고 변환한 배전전압을 배전선을 통해 수용가로 공급한다.
이와 같은 송배전 전력계통의 운용 및 보호를 위해 전력설비가 구비되며, 공개특허 제10-2012-0136952호, 공개특허 제10-2011-0119150호 등을 통해 확인할 수 있다.
현재, 초고압 154kV이상 전력계통 보호는 계기용변압기(PT), 계기용변류기(CT)에서 계측되는 전압 및 전류값을 감시하여 보호계전기(Protection Relay)에서 회로를 차단 및 투입하고, Fault Recorder에서 전압, 전류 사고파형과 차단기 동작시간을 Fault Event신호로 확인할 수 있다.
한편, 전력계통에서는 보호계전기로 전압, 전류 크기값과 동작상태를 확인하고 있다. 저압 전원공급 회로에 사용되는 차단기류 조작전원(AC/DC조작, 감시등)회로에 흐르는 Burden 전류로 차단기, 개폐기 등의 동작 상태를 확인 할 수 있고, 평소 조작전원회로에 상시흐르는 전류는 작지만 MCCB(배선용 차단기) 정격용량(규격 없음)을 크게 적용 하고 있다. 조작회로에 차단기 동작부 걸림, 코일 소손 층간 단락, 코일단선 접지발생 등으로 인해 큰전류가 발생시 순간 또는 지속 전류가 흘러도 MCCB정격전류에 미달함에 따라 MCCB 부동작으로 제어회로 소손, 화재등으로 복구지연에 손실피해가 크다.
즉, 기존의 전력계통은 보호계전기 및 Fault Recorder로 사고분석을 해왔지만 전력계통을 보호하는 초고압 차단기(Circuit Breaker), 단로기(Disconnecting switch), ATS(자동절환스위치), 개폐기 등의 전력설비(기기)들의 동작 상태(Condition)를 상시분석하는 것이 불가능해 전력설비(기기)들이 정상 운전상태 또는 준비상태(투입, 차단) 정상 여부를 확인할 수 없는 문제가 있다.
참고문헌: 공개특허 제10-2012-0136952호 참고문헌: 공개특허 제10-2011-0119150호
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전력설비의 보호를 위한 조작전원 회로에 흐르는 전류 및 저항값의 감시를 통해 전력설비들이 정상 작동하고 있는지 여부를 감시할 수 있도록 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 조작전원의 조작 전류를 통해 전력설비, 차단기, 개폐기 등의 전력설비의 동작전류 크기, 동작시간지연 현상을 동작시마다 트랜드를 분석함으로 정상유무를 확인 할 수 있어 전력설비 운영에 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
전력설비의 구동을 위한 조작전원의 조작전류를 검출하는 전원검출부와, 전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기의 동작시간을 검출하기 위해 차단기의 동작신호를 입력받는 신호입력부, 상기 전원검출부에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부를 통해 입력되는 동작신호의 동작시간을 분석하여 전력설비의 이상유무를 판정하는 신호분석부, 상기 신호분석부를 통해 판정되는 전력설비의 이상유무 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치를 제공한다.
이때, 상기 차단기의 투입(Close) 및 차단(Trip) 준비상태를 실시간으로 검출하기 위해 상기 차단기의 투입코일, 차단코일과 차단기 b접점, a접점 회로의 저항값을 검출하는 저항검출부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 조작전원은 DC전원 또는 AC전원인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전원검출부는 조작전원의 전류, 전압 분석계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 신호분석부는 상기 전원검출부에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부를 통해 입력되는 동작시간을 설정된 정상상태 소비전력 및 동작시간 임계치와 비교하여 설정치를 벗어나면 이상으로 판단하여 경보 및 상태를 포함하는 전력설비의 이상유무 정보를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전력설비의 이상유무 정보를 원격지로 전송하기 위한 통신부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 전력설비의 작동을 위한 AC/DC 조작전원 회로에 흐르는 전류값을 이용해 전력설비의 건전상태를 확인할 수 있어 평소에 조작전류로 차단기 동작 상태를 쉽게 체크할 수 있어 전력설비의 운영에 신뢰성을 높일 수 있다.
특히, 본 발명은 차단기의 동작 및 절체하기까지의 동작시간을 검출하여 전력설비 노후 및 각종 장애요인으로 전류값 변동(증가 또는 감소) 및 동작시간 지연상태를 트랜드 분석하는 상태 추이 감시를 통해 설비보호에도 유리하며, 사고 전조현상을 미연에 감지할 수 있어 전력계통을 통한 안정적인 전력 공급을 기대할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 차단기나 개폐기 등의 동작회로상태를 저항값으로 상시 감시함으로 조작회로에 정상유무를 확인할 수 있어 전력설비의 유지보수에도 유리하다.
특히, 본 발명은 조작전원의 전류를 검출하기 위해 신설변전소는 관통형 CT를 사용하고 기설변전소는 클램프형 CT를 사용하여 조작전원 회로에 휴전없이 설치할 수 있어 계통에 불필요한 손실을 줄일 수 있고, 조작전원 회로가 있는 특고압반, 고압반, 저압반, MCC반, 분전반 등 모든 판넬에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치의 차단기 신호 제어 및 감시 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치의 제어흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치를 도시한 도면으로 DC전원 또는 AC전원을 조작전원으로 사용한다.
이하에서 설명하는 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치는 조작전원 회로에 흐르는 전류와 트랜드를 분석하여 정격전류를 선정함으로 설비보호에 유리하며, 사고 전조현상을 미연에 감지할 수가 있어 전력계통을 통한 안정적인 전력 공급을 수행할 수 있도록 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치(100)는 전력계통을 보호하는 초고압 차단기(Circuit Breaker), ATS(자동절환스위치), 개폐기 등과 같은 전력설비의 구동을 위한 조작전원(1)의 조작전류를 통해 전력설비의 동작전류 크기, 동작시간지연 현상을 동작시마다 트랜드(trend)를 분석함으로 전력설비의 정상유무를 확인 할 수 있어 전력설비의 안정적 운영을 꽤할 수 있고, 사고 전조현상을 미연에 감지할 수가 있어 안정적인 전력 공급을 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치(100)는 전력설비 조작회로에 전원을 공급하는 조작전원(1)의 조작전류를 검출하는 전원검출부(110)와, 전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기(2)의 동작시간을 검출하기 위해 차단기(2)의 동작신호를 입력받는 신호입력부(120)와, 상기 전원검출부(110)에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부(120)를 통해 입력되는 동작신호의 동작시간을 분석하여 전력설비의 이상유무를 판정하는 신호분석부(130)와, 상기 신호분석부(130)를 통해 판정되는 전력설비의 이상유무 정보를 표시하는 디스플레이부(140)로 구성된다.
또한, 상기 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치(100)는 차단기(2)의 투입(Close) 및 차단(Trip) 준비상태를 실시간으로 검출하기 위해 상기 차단기(2)의 투입코일, 차단코일과 차단기 b접점, a접점 회로에 저항값을 검출하는 저항검출부(150)를 구비한다.
이하, 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
우선 조작전원(1)은 전력설비의 구동을 위한 조작전원을 공급하기 위한 것으로, DC전원 또는 AC전원을 공급받아 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치(100)의 구동을 위한 전원으로 변환하는 전원부가 더 구비된다.
한편, 본 발명은 전력설비의 안정적인 운영이 이루어지는지를 판단하기 위해 전원검출부(110)를 구비하여 조작전원(1)의 조작전류를 검출한다. 이때 상기 전원검출부(110)는 전력설비(기기) 구동을 위한 조작전류를 전류계를 통해 상시 검출함이 바람직하다.
또한, 상기 전원검출부(110)는 본 발명에서는 조작전원(1)의 공급 전압을 측정할 수 있는 전류, 전압 분석계를 통해 좀 더 정확한 전력설비에 공급되는 부하전력을 감시함이 바람직하다.
따라서, 상기 전원검출부(110)는 전류, 전압 분석계를 통해 검출되는 조작전류 및 조작전압 신호를 입력받는 구성을 채용함이 바람직하다.
그리고 상기 신호입력부(120)는 전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기(2)의 동작시간을 검출하기 위해 차단기(2)의 동작신호를 입력받는다. 이와 같이 신호입력부(120)를 통해 입력되는 차단기(2)의 동작신호는 신호분석부(130)로 입력되어 동작신호의 동작시간을 감시하게 된다.
한편, 상기 신호분석부(130)는 전원검출부(110)에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부(120)를 통해 입력되는 동작시간을 분석하여 전력설비의 이상유무를 판정하는 것으로, 정상상태의 전력설비(기기)가 동작시 흐르는 전류와 절체하기까지 동작시간을 검출하여 전력설비 노후 및 각종 장애요인으로 전류값 변동(증가) 및 동작시간 지연상태를 트랜드 분석하는 상태 추이를 감시한다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 전력설비의 AC/DC 조작전원(1)을 이용하여 정상상태 소비전력과 동작시간을 임계값(기준값)으로 설정한다.
이 경우 상기 신호분석부(130)는 상기 정상상태 소비전력과 동작시간 임계치를 저장하는 메모리(Memory)를 구비한다. 이를 위해 상기 신호분석부(130)는 마이컴으로 구성한다.
따라서, 상기 신호분석부(130)는 전력설비 조작회로에 차단기 동작부 걸림, 코일 소손 층간 단락, 코일단선 접지 발생 및 각종 장애요인으로 인한 비정상상태의 소비전력 증가치 및 동작 지연시간을 기 설정된 임계값(기준값)인 정상상태 소비전력 및 동작시간 임계치와 비교하여 설정치를 벗어난 경우 이상으로 판단하여 경보 및 상태를 포함하는 전력설비의 이상유무 정보를 출력한다.
이와 같은 전력설비의 이상유무 정보는 LCD, LED 등과 같은 다양한 형태의 디스플레이부(140)를 통해 표시한다. 이 경우 상기 전력설비의 이상유무 정보는 전압, 전류 파형 기록 등을 수치화 및 그래프화하여 분석한 정보를 포함할 수 있다. 아울러 이상이 발생한 경우 경보는 디스플레이부(140)를 통해 표시되지만, 부저(미도시됨)를 더 구비하여 경보음을 출력함도 바람직하다.
한편, 본 발명은 상기 전력설비의 이상유무 정보를 직접 출력하기 위한 출력부(170)를 더 포함하여 필요에 따라 관리자가 전력설비의 이상유무 정보를 직접 다운로드 받을 수 있도록 외장메모리 또는 노트북 등을 연결할 수 있다. 물론 상기 출력부(170)는 시스템 감시 및 제어를 위해 알람과 트립신호를 출력할 수 있도록 함도 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치(100)는 상기 전력설비의 이상유무 정보를 원격지로 전송하기 위한 통신부(180)가 더 구비된다.
이때, 상기 통신부(180)는 시리얼 데이터 통신이 가능하도록 RS485통신 방식으로 데이터 전송을 하거나 다른 전력설비의 정상유무 감시 장치로의 정보전송이 가능하도록 데이터 통신을 수행할 수 있다.
물론, 상기 통신부(180)는 유선 방식 이외에도 단거리 또는 장거리 무선 통신모듈로 구성하여 전력설비의 이상유무 정보를 무선으로 전송함도 가능하다.
한편, 상기 저항검출부(150)는 차단기(2)의 투입(Close) 및 차단(Trip) 동작, 코일(Coil)과 CB의 a, b접점 접촉상태, 그리고 회로 건전상태를 상기 차단기(2)의 투입코일, 차단코일과 차단기 b접점, a접점 회로의 저항값을 검출 및 분석함으로서 차단기(2)의 투입(Close) 및 차단(Trip) 준비상태를 실시간 감시할 수 있다.
물론, 상기 저항검출부(150)는 저항검출센서(152)로 부터 검출되어 입력되는 저항값을 신호분석부(130)로 전송하여 신호분석부(130)에서 저항값을 분석함으로서 차단기나 개폐기 등 동작회로상태를 상시 감시하여 차단기 등의 정상유무와 투입(Close) 및 차단(Trip) 준비상태를 실시간 확인할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참고로 본 발명에 따른 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치의 전력설비의 구체적인 감시 과정을 설명한다.
우선 평상시에는 전력설비(기기)에 공급되는 조작전원(1)의 상태를 확인한다.
이 경우 조작전원(1)의 상태는 전원검출부(110)를 통해 검출하며, 전력설비(기기) 구동을 위한 조작전류 및 전압을 검출한다.(S1)
이와 같이 전력설비의 초기 동작시 AC 또는 DC 조작전원(1)의 정상상태 소비전력 및 동작시간을 검출한 후 이들 정상상태 소비전력 및 동작시간을 메모리에 임계값(기준값)으로 설정한다.(S2)
이후, 차단기(2)의 투입(Close) 및 차단(Trip) 동작(S3)에 따라 전원검출부(110)를 통해 조작전원(1)의 조작전류를 감시하고, 전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기(2)의 투입(Close) 및 차단(Trip) 시간을 신호입력부(120)를 통해 입력되는 신호를 분석하여 분석한다.(S4)
이 경우 감시정보의 분석은 도 2에 도시된 바와 같이 차단기(2)의 투입 및 차단코일 여자시 정상, 과전류, 부족전류, 무전류 등에 따라 나누어 분석하며, 차단기(2) 구동을 위한 신호 투입시 동작 시작 및 완료 시간의 검출에 따라 정상, 과전류, 부족전류 등으로 판단할 수 있다.
이와 같이 차단기(2)로의 신호 투입(Close)시간 및 차단(Trip)시간 분석을 통해 전력설비의 이상 유무를 판단할 수 있다.(S5)
이 경우 이상으로 판단되는 경우 전력설비를 상시조작 및 정기검사 등을 통해 기 설정된 임계값(기준값)과 비교하여 전력설비의 이상 유무를 판정함이 바람직하다.
특히, 전력설비의 신호 분석시 임계값(기준값)의 일정비율 이상 벗어나는 경우 관리자가 인지할 수 있도록 경보를 출력할 수 있으며, 이와 같은 경보는 디스플레이부(140)를 통해 표시된다.(S6)
물론, 상기 전력설비의 이상유무 정보는 통신부(180)를 통해 원격지의 관제센터 또는 인접한 다른 전력설비의 정상유무 감시 장치로 전송할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 조작전원 2: 차단기
100: 정상유무 감시 장치 110: 전원검출부
112: 전류 및 전압계 120: 신호입력부
130: 신호분석부 140: 디스플레이부
150: 저항검출부 170: 출력부
180: 통신부

Claims (7)

  1. 전력설비의 구동을 위한 조작전원의 조작전류를 검출하는 전원검출부와,
    전력계통의 주전원 차단을 담당하는 차단기의 동작시간을 검출하기 위해 차단기의 동작신호를 입력받는 신호입력부와,
    상기 전원검출부에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부를 통해 입력되는 동작신호의 동작시간을 분석하여 전력설비의 이상유무를 판정하는 신호분석부와,
    상기 신호분석부를 통해 판정되는 전력설비의 이상유무 정보를 표시하는 디스플레이부와,
    상기 차단기의 투입(Close) 및 차단(Trip) 준비상태를 실시간으로 검출하기 위해 상기 차단기의 투입코일, 차단코일과 차단기 b접점, a접점 회로의 저항값을 검출하는 저항검출부를 포함하여 구성되며,
    상기 신호분석부는 상기 전원검출부에서 검출되는 조작전류와 상기 신호입력부를 통해 입력되는 동작시간을 설정된 정상상태 소비전력 및 동작시간 임계치와 비교하여 설정치를 벗어나면 이상으로 판단하여 경보 및 상태를 포함하는 전력설비의 이상유무 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조작전원은 DC전원 또는 AC전원인 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전원검출부는 조작전원의 공급 전류 및 전압을 측정하는 전류, 전압 분석계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전력설비의 이상유무 정보를 직접 출력하기 위한 출력부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전력설비의 이상유무 정보를 원격지로 전송하기 위한 통신부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조작전원을 이용한 전력설비의 정상유무 감시 장치.
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