KR20130030707A - 전기품질을 감지하여 그에 대응하여 미리 정해둔 등급에 따라 선별적으로 수용가의 말단 부하를 차단하는 수용가 말단 부하 선별적 차단 방법 및 그 구현회로 - Google Patents

Abstract

전기공급에 있어 전체 전력 수요에 전력공급이 미치지 못하는 경우 전력예비율은 0%로 근접하게 되고 전력 예비율이 0%에 도달하면 전체적인 전력망의 전기품질이 급격히 하락하여 대규모 정전사태를 야기하여 이른바 블랙아웃이 발생한다. 전력예비율을 모니터링하는 중추기관에서 이들 전력예비율의 위험 등급을 정하고 그에 따라 그 위험 정도를 각 수용가로 전달하는 전기의 품질적 물리 수치, 예컨대, 전압, 주파수, 왜율 과 같은 전기품질 수치를 정해놓은 품질표준 기준치에서 위험등급이 높을 수록 의도적으로 또는 자연적으로 이격된 품질의 전기 또는 그 이격된 정도의 고저의 시간적 패턴을 미리 정한 프로토콜에 맞추어 정보로 실어 수용가로 공급하고 수용가의 옥내 배선 분기회로의 분기점인 분전반, 기타 시설에서 공급받은 전기의 물리적 품질수치가 표준 기준치에서 얼마나 이격된 것인지를 파악하여 그 정도에 따라 분전반 이하 분기회로들에 미리 정해둔 우선순위에 따라 중요도가 낮은 것부터 선택적으로 단계적으로 말단부하를 자동으로 차단하는 수단과 수용가에서 전력소모가 큰 전기기기의 부하를 상기의 방식대로 분전반 수준이 아니라 전기기기의 수준에서 차단함으로서 광범위하게 그리고 일시에 대규모 전기공급 단위 지역내의 각 수용가에서 필요 우선순위가 낮은 말단 전기부하만을 선택적으로 그리고 단계적으로 등급을 지어 차단 또는 재 연결하도록 쉽게 컨트롤 할 수 있도록 하여 발전소의 사고, 전쟁, 급격한 전기 수요 급증 등 전기적인 재앙상황을 자동적으로 피해나갈 수 있는 방법 및 장비에 관한 발명이다.

Description

전기품질을 감지하여 그에 대응하여 미리 정해둔 등급에 따라 선별적으로 수용가의 말단 부하를 차단하는 수용가 말단 부하 선별적 차단 방법 및 그 구현회로 {Cutting System or Method or Electric Circuits for cutting or reconnecting the terminal electric Power load to incoming Electric Power according to the quality of Supplied Incoming Electricity for preventing of wide blackout crisis}

본 발명은 광역의 전기 공급망에서의 전기 수급 문제로 전력예비율이 일정 이하로 떨어지는 경우 이 사실을 기초로 전기 부하를 일으키는 각 수용가에서의 전기 부하의 차단, 연결 등 관리를 통해 광역적인 정전 사태인 블랙아웃을 예방하고 낮은 전력예비율을 유지함에 따른 발전 연료비 절감 방안에 관한 것이다.

상세하게는 전기의 광역 공급망에서의 전력예비율이 위험수위로 떨어지는 사실에 기초하여 각 수용가에 공급하는 전기의 전압, 왜율, 주파수 등 물리적 수치에 위험 정도의 정보를 실어 그 정보를 브로드캐스팅하게 전달하는 방법, 각 수용가의 옥내 배선 전 설치된, 흔히 전기 분전반으로 불리는 장비가 브로드캐스팅하게 전달된 정보 또는 저절로 떨어진 전압 외 물리 수치의 의미를 해석하여 특정 옥내 배선 분기 회로를 우선 순위에 따라 차단 재연결하는 방식으로 수용가의 부하를 선택적으로 조절하는 방법, 수용가의 전기 컨센터에 연결되어 부하를 발생하는 전기기기 내에 회로 또는 부품의 형태로 구성되어 전기기기 내로 공급되는 전기 품질에 기초하여 전기기기의 사용 부하를 차단 또는 연결할지를 판단하여 수용가 수준에서 전력소모가 큰 전기기기의 부하 정도를 조절하여 이를 총합하여 전기의 광역 공급망에서의 대규모 정전사태를 예방하고 낮은 전력예비율의 유지로 막대한 연료비를 절감하는 방법에 관한 것이다.

전기가 가지는 물리적인 수치로 전압, 전류, 교류 주파수 등 기본 값과 아울러 왜율 기타 시간과 에너지량등과 연관하여 다양한 품질수치를 상정할 수 있다. 좋은 품질의 전기란 일정한 전압, 일정한 범위내의 교류 주파수, 전기 플리커가 없고 정형적인 사인파 형태를 유지하여 낮은 왜율을 보이는 것, 순간과전압, 순간전압강하, 고조파 장애와 같은 전압 외란이 없을 것을 말하고 있다.

이들 품질관련 수치는 일정한 목표 기준치를 상정하고 그에 일정한 오차범위를 가정하여 그 범주가 넘지 않도록 기술적으로 관리하나 여러 가지 이유로 인해 전기품질이 나빠지면 그 범주를 일탈하기도 한다. 가장 나쁜 전기품질적 상황은 정전, 또는 단전이며 가장 최악의 재앙적 상황은 전체 전기계통에서의 전기 수요에 전기 공급이 대응하지 못하는 과부하로 인한 전국적인 정전사태 즉 블랙아웃이 발생하는 것이다. 이를 방지하기 위해 전력회사 또는 전력거래소에서는 전기의 생산과 수요를 항상 모니터링하고 있으며 여분의 전력예비율이 유지되도록 한다. 전력예비율은 낭비되는 전기를 의도적으로 막대한 연료비를 동원하여 발전하여 유지해야만 하는 수치로서 이를 안전하게 낮게 몇 퍼센트 포인트를 낮출 수 있는 것만으로도 비용절감의 효과가 막대하다.

말단 전기 수용가 측에서도 전기가 가지는 품질요소는 기술적으로 쉽게 모니터링이 가능하다 기초적인 전압계나 전류계에서 비롯하여 실험실용 오실로스코프 등으로 확인가능하며 정밀계측을 위한 고가 장비도 있다. 전압, 주파수의 측정기술은 오래된 기술이며 단지 이를 쉽게 구현하는 모듈화는 얼마나 저렴한 수단을 기술적으로 제공할 수 있는가의 문제일 뿐이다.

일반 전기 수용가는 외부의 전원을 분전반을 통해 각 방의 컨센트 또는 조명 등으로 분별하여 분전하고 있다. 이들 분전은 병렬로 연결하여 동일전압이 유지되도록 하는 각 병렬로 나뉘는 분기 전원 회로는 말단의 부하의 종류에 따라 중요도를 구별하고 선택적으로 차단하는 스위치를 통해 제한적인 사용이 충분히 가능하다.

현재 분전반은 수동스위치로 각 분기 회로를 차단케 하며 과전압이나 기타 이상에 의해 자동으로 전원을 선택적으로 차단하는 안전 장치가 구현되어 있다. 이들 이미 구현된 스위치 기능에 이를 전기적으로 작동 시키는 제어용 기기를 고안하여 외부에서 원하는 순간에 또는 주어진 어떤 논리 알고리즘에 따라 자동적으로 정해진 분전 말단 부하의 분기회로를 차단하는 것은 기술적으로 난해하지 않다.

본 발명은 이와 같은 외부에서 들어오는 전기의 품질 지표를 분석하여 그 지표가 정해진 표준치에서 벗어나는 이산 정도에 대응하는 응급지수를 상정하고 그 응급지수에 맞추어 사전에 중요도가 할당한 분전되는 각 분기 회로를 자동으로 일부만 선택적으로 차단하거나 다시 재 연결하는 기술이다.

외부에서 전기를 생산 공급 관리하는 주체는 의도적으로 정해진 표준치를 벗어나는 전기를 생산 공급하는 방식을 통해 전기 사용의 일부 차단 제어를 전국적인 범위에서 배전망을 통해 브로드캐스팅으로 전달하는 기술적 수단을 가지게 된다. 전력예비율이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우 이를 위험등급으로 나누어 일부러 공급하는 전기의 발전, 송전, 배전 등 전력계통의 각 단계에서 의도적으로 표준 기준치에서 일정 범위 떨어진 전압, 주파수, 왜율 기타 전기품질의 전기를 생산, 가공하여 공급하는 것은 어렵지 않다. 이론적으로는 낮은 전압은 별도의 부하나, 부가적인 변압장치의 선택적인 작동, 발전터빈의 회전속도의 자동제어 목표치의 변경 등 기술적인 방안이 불가능하지 않다.

전력 소모가 많은 전기 기기에 인입되는 전기가 가지는 전기의 품질 즉 전압, 주파수, 왜율 등의 물리적 수치를 파악하는 것은 어렵지 않다. 전기 기기내의 변압장치를 통해 감압된 전기의 피크 전압을 체크할 수도 있고 피크 값의 주기를 파악하는 것을 통한 주파수 등도 쉽게 확인가능하다.

크게는 전체 전기계통에 있어 전력공급보다 전력수요가 초과하여 전력예비율이 일정범위 이하로 떨어져서 선택적인 단전을 실시하거나 또는 전체 전력계통의 전기 품질이 사용 수준 이하로 떨어지거나 정전이 되는 블랙아웃 상황이 발생하는 것을 막기 위한 것이며 그 방법으로는 각 전기 수용가에서 분전하여 사용하는 말단 전원의 종류에 중요도에 따른 차별적인 자동 차단 및 연결을 수용가 분전시스템의 단계에서 자동적으로 이루어지게 하거나 수용가에서 전력을 소모하는 전기기기의 부하를 전기기기에 공급되는 전압의 품질에 담긴 정보를 파악하여 그 전기기기의 부하를 차단 재연결하는 방법을 사용한다.

전기공급자는 공급하는 전기의 품질관련 지표에 정해진 기준치에서 조금 이탈시킨 전기를 생산 공급하거나 이탈 정도의 정도의 고저를 일정하게 미리 정해진 프로토콜 규약상의 방식대로 시간적으로 변화시켜 각 수용가에 공급하면 각 수용가에서 분전반 수준에서 하위 분기회로 단위로나 또는 부하를 사용하는 전기기기 단위에서 전기 품질을 분석하여 중요도에 따라 일부 전기 부하를 자동으로 사용하지 못하도록 하는데 사용할 정보 시그널을 광역전기공급망에서 동시에 브로드캐스팅의 개념으로 공급하는 전기에 정보를 실어 일괄 전송 실현하는 시스템을 구현하는 것이다.

전기 품질 기준은 전기의 생산, 송전, 배전 등의 계통적 과정을 거처 일반 수용가에는 나라마다 다르겠지만 대한민국의 경우는 2011년 9월 현재 전기사업법 시행규칙에 의거하여 대표적으로 (110±6) V, (220±13) V, (380±38) V, (60±0.2)Hz의 준수를 요구하고 있다. 이를 대표적인 전기품질지수라고 한다면 전기품질지수는 일정 정해진 기준에 상하 마진을 두고 있다. 전력망으로 전체 시스템으로 구현된 전력계통에서는 특정배전시스템 이후에 연결된 수용가는 동일한 품질의 전기를 공급받으며 이들 품질 지수는 동일하다

의도적으로 해당 배전시스템 이후의 수용가에는 일정한 품질지수 예컨대 (220-10)V의 전기를 공급하는 경우 해당 수용가군의 영역에 한정하여 브로드캐스팅의 개념으로 10이라는 특정 정보를 전달할 수 있다. 위의 상하 마진 내에 또는 그 바깥에 별도의 마진을 두어 중심값에서 이격한 정도로서 현재 전력비상 상황 단계를 해당 영역의 수용가에 일방적으로 브로드캐스팅하여 전달할 수 있다.

예를 들어 220V 수용가에 일부 마진을 두어 ±10V 범위는 정상적인 전기 공급이고 -11V는 위험단계 1단계, -12V는 위험단계 2단계, -13V는 위험단계 3단계를 일괄 고지하는 것이라고 정한다면 또는 조절 가능한 대역폭을 정해 그 대역폭 마다 위험단계 번호를 할당하고 이에 맞춘 전기를 해당 배전시스템 이후의 수용가 전체에 일괄 공급한다면 현재 전력공급의 위험단계를 쉽게 알릴 수 있다. 다만 정밀하게 수용가 말단에 공급하는 전력의 품질을 컨트롤 할 수 있는가에 따라 더욱 정밀한 분해능으로 더 많은 식별값을 광범위하게 전달할 수 있다.

보다 안전하고 정확한 정보를 전달하기 위해서 이들 전기의 물리값이 중심값에서 이격된 정도의 패턴이 시간에 따라 고저의 변화 양상을 미리 정해둔 프로토콜 규약으로 정해 그에 맞추어 그 전기 품질을 가공하여 전기를 공급하고 수용가의 분전반 또는 전기기기에서 인입되는 전기의 품질을 시간 추이에 따라 프로토콜에 기반하여 해석하여 전달 정보의 진위를 판단하여 이를 적용하거나 말거나 결정할 수도 있다.

수용가의 전기 분전반에서 이 전기의 위험단계 지표를 해석하여 각 위험단계에 따라 미리 정해진 병렬로 분전된 말단 부하를 릴레이나, 퓨즈, 포토트랜지스터 등 각종 스위치기구를 이용하여 차단 또는 연결하여 수용가에서 위험단계에 따라 덜 필수적인 전원부터 선택적으로 자동으로 차단하거나 재 연결하여 광역의 전력사용망에서의 전력사용을 위험단계와 말단 부하의 중요도에 따라 선택적이고 단계적인 차단, 연결을 자동적으로 이루어지도록 한다.

수용가의 전기 분전반 수준에서 부하를 차단케 할 수도 있지만 수용가에서 사용하는 전기기기의 수준에서 인입되는 전기의 품질을 판단하고 그 전기 품질의 이격된 정도 또는 프로토콜 상에 정해진 전기 품질의 고저의 시간적 변화 양태로 분석한 정보에 기초하여 미리 정해둔 기준에 따라 해당 전기기기의 부하를 차단할지 말지를 결정하게 하여 전기적 상황이 열악하여 자연적으로 불리한 품질의 전기가 인입되거나 또는 의도적으로 그 상황을 정보로서 전달하여 받은 경우 전기 부하를 일정시간 상기 분전반에서와 같은 수단을 동원하여 차단케 하여 수용가의 전기부하를 광역적으로 낮추어 국가적인 전기 재앙을 막는 것이다.

전쟁, 발전소의 사고, 급격한 과부하등으로 야기될 수도 있는 국가적인 전기 재앙인 블랙아웃을 예방하기 위해, 또는 블랙아웃을 예방하기 위한 의도된 정전의 사태를 막을 수 있다. 이는 각 수용가 내에서 중요도에 따라 우선순위가 낮은 말단부하만을 단계적으로 선택적으로 전국적으로 차단하는 것이 가능하기 때문이다.

이로 인해 교통시설, 병원응급시설, 보안 안보관련 전기시설, 중요 산업시설, 전산망, 아파트 승강기 등 필수 유지되어야 하는 등급이 높은 전원부하는 살려두고 중요도가 낮은 말단 부하만을 선택적으로 전국적 또는 광역적으로 자동 차단하는 공익적 효과도 가져온다. 또한 이러한 선별적 선택적 부하의 차단 연결은 배전하는 전기의 전압, 주파수 기타 물리적 상수 값에 일부 상승 또는 하강이라는 간단한 조작을 통해 자동적으로 모든 수용가에 브로드캐스팅으로 간편하게 전달하므로 이를 관리하는 비용 부담이 적다.

전력소모가 큰 냉난방기기나 전열기기 모터 등 동력기기와 같은 수용가의 전기기기에 내부에 인입되는 전기에 실린 정보에 기초하여 부하를 자동으로 차단케하는 상황이 광범위하게 갖추어지는 경우 비상상황에서 쉽게 전력예비율이 0로 떨어져서 블랙아웃이 발생하지 않게 전력예비율을 낮게 유지할 수도 있으므로 일정 수준 이상의 전력예비율을 유지하기 위해 막대한 발전 연료비를 동원하여 전기를 발전하는 비용의 절감도 가능하다.

도 1은 전체적으로 외부에서 각 수용가로 전기를 공급할 때 모니터링 하는 전력예비율이 위험 단계까지 떨어지는 것을 확인하는 경우 발전 또는 송배전 단계에 정상 기준치에서 일부 벗어나는 품질의 전기를 생산 또는 가공하여 이를 공급도록 하는 과정을 모식한 것이다.
도 2는 수용가의 입장에서 공급되는 전기의 품질을 분석하여 전압, 주파수, 왜율 기타 파형상의 품질이 표준 기준치에서 이격한 정도를 파악하고 분전반 수준에서 일정 분기회로를 차단 컨트롤 하는 기능을 설명한 것이다.
도 3은 수용가 내에 설치된 전기기기 수준에서 인입되는 전기의 품질을 분석하여
전기기기의 부하를 차단하는 기능을 설명한 것이다.

전력회사 또는 전력거래소는 전국적인 수준에서 현재 전력공급 및 전력 수요를 모니터링하고 있다. 이를 전기모니터링중추(100)라고 하면 전기모니터링중추는 전력의 수요공급의 차이를 전력예비율로서 일정수준이 유지되도록 관심을 기울인다. 만약 전력예비율이 일정 수준 이하로 떨어질 경우 그 정도에 따라 위험단계를 발표하고 송배전망 중 말단 수용가(300)로 향하는 변전소 이후의 배전시스템(200)에 위험단계를 고지하면 위험단계는 수용가(300)에 공급하는 전기의 품질적인 지수 즉 전압 또는 주파수 등의 값이 일정 목표 기준치에서 벗어나는 정도로서 반영하여 각 수용가에 일괄적으로 위험단계에 관한 정보를 전송한다. 위험 단계가 높으면 전압, 주파수 등 전기품질요소에서 목표 기준치에서 벗어나는 정도를 크게 한 전기를 배전하는 것이다.

전기모니터링중추(100)에서 배전시스템(200)으로 위험단계를 전파하는 방법 및 배전시스템(200)에서 수용가(300)에 정해진 위험단계정보에 맞추어 전기품질지수에 맞춘 표준 목표 기준치에서 벗어난 전기품질의 전기로 가공하는 방법은 기술적으로 불가능하지 않으며 다양한 방법을 동원할 수 있다. 변전소등 배전시스템(200), 또는 상위인 발전, 송전 단계에서 수용가(300)에 적절한 전기품질지수의 전기가 공급되도록 컨트롤해도 된다.

전기품질요소의 시간적 변화 추이의 양상 별로 미리 정해둔 프로토콜을 규약하고 이에 맞추어 전기를 생산 또는 가공 변형하여 수용가에 전달하고 수용가에서는 이를 프로토콜에 맞추어 사용할 수 도 있다.

다음은 수용가에서의 분전 시 병렬로 연결되는 각 분전 말단 부하에 우선순위 등급을 매겨 관리하는 체계가 필요하다. 이를 수용가부하우선순위등급체계라고 하겠다. 즉 분전반에서 조명, 컨센트, 기타 전원으로 갈라질 때 사용하는 말단 부하의 성격에 따라 우선순위 등급을 매기고 그 컨센트에도 이를 식별하는 표식을 할 것을 추천한다. 예컨대 국방, 행정, 대중교통, 전산망, 금융, 응급실이나 국가 기간 시설 등 최우등 등급 군을 부여하여 이러한 전기품질에 따른 분전반 수준의 개폐차단을 배제할 수도 있다. 가정용등급 군 내 순위로만 따진다면 냉장고 및 1개의 조명과 긴급응급방송청취를 위한 TV 주변 1개 컨센트에 가정용 상위 등급을 부여하고 기타의 것은 하위 등급으로 2분하여 부여하는 것을 추천한다. 빌딩이나 아파트와 같은 다중 또는 집합 건물의 경우 승강기 및 보안 관련 장비 전원, 소방장비, 피난 유도 조명등에 다수이용자등급군 중 최고등급을 부여하고 승강기로 향하는 복도 전원 및, 주차장의 차량유도를 위한 조명등에 2차적인 등급을 기타 조명 컨센트에 3차 등급을 외부 홍보용 간판 조명이나, 조경용 조명, 미관 장식을 위한 공용시설 등 부차적인 시설에 4차 등급을 부여하는 등 적절한 등급을 부여하는 것을 추천한다.

상업용 건물 또는 시설이라도 수족관이나 생물보호용 전기, 기타 전체공정에서 전기적 품질 및 단전이 막대한 피해를 가져올 시설에 대해서는 소방당국 또는 전력회사의 승인에 의해 별도로 상위 등급을 부여하는 장치를 마련한다.

다음은 수용가(300)의 분전반 수준에서 이들 배전시스템(200)에서 표준 기준치에서 의도적으로 벗어난 전기품질의 공급 전기에 담은 위험단계정보를 판단하여 수용가부하우선순위등급체계에 따라 구별되는 각 말단 부하 중 해당 등급의 것만 선택적으로 차단 또는 재 연결을 결정하는 분전반말단부하자동컨트롤회로(320)을 살펴본다

재 연결은 등급이 변할 경우 등급이 상급인 말단 부하에 즉시 전원을 재 연결할 수도 있고 미리 정해진 일정시간의 휴지기를 두고 재 연결하게 정할 수도 있다.

분전반말단부하자동컨트롤회로(320)는 분전반(310)의 일부를 구성하며 전력계통을 따라 배전시스템(200)에서 인입된 전기를 수용가내 배선을 통해 각종 조명, 컨센트 기타 전기장비로 전기를 분배하는 과정에 개입하여 자동으로 일부 말단 부하를 차단 연결하는 기능을 수행한다.

분전반말단부하자동컨트롤회로(320)에 대해서 살펴본다. 본전반말단부하자동컨트롤회로(320)는 기존 분전반(310)에 모듈형태로 첨가가 될 수 있고 또는 분전반(310)의 기타 회로에 병합하여 일체형으로 제작될 수 있다.

기능은 외부에서 수용가로 인입되는 전기의 전압 또는 주파수 등이 표준 기준치에서 얼마나 떨어진 전기품질로 들어오는지 또는 그 양상이 미리 프로토콜로 규약이 정해진 경우 전기품질 양상이 가지는 발전,송배전 측 의도를 포로토콜에 맞추어 해석 확인하여 이로서 배전시스템(200) 또는 발전, 송전 시스템에서 전력회사 또는 전력거래소와 같은 전기모니터링중추(100)에서 특정위험단계의 신호를 각 수용가로 브로드캐스팅으로 전달한 것인지를 파악하는 전기품질판단부(321)이 있고 이 판단 결과에 따라 분전반(310)의 각 분기회로를 미리 정해둔 중요도에 따라 선택적으로 차단, 재 연결 한다.

전기품질파악부(321)는 전달된 전기가 전압, 주파수, 기타 전기품질을 나타내는 물리적 상수를 기준으로 하여 일정 표준치에서 이격되는 정도 또는 그 시간적 추이 양상을 포로토콜로 관리하는 경우 프로토콜을 해석한 후 전기 품질에 반영된 의미를 파악한다.

위험등급대조부(322)는 전기품질파악부(321)에서 파악된 신호와 미리 정해진 이격 정도 또는 포로토콜 해석치 별로 위험등급 정보와 대조하여 실제 어떤 분기회로를 차단할지 판단한다.

기존 분전반에 스위치 형태의 차단 단속 장치에 부가하여 이를 전기적으로 단속할 수 있는 릴레이나 퓨즈, 포토트랜지스터 기타 전기적, 기계적, 광학적, 기타 물리적 신호로 제어 가능한 신호를 생성하는 스위치신호생성부(323)가 있다. 전기품질파악부(321)와 위험등급대조부(322)의 판단 결과로 스위치신호생성부(323)를 통해 선택적으로 분기회로를 차단 또는 재 연결 한다.

분전반말단부하자동컨트롤회로(320)는 분전반의 분기회로를 일정조건에 따라 차단 연결할 수 있고 차단된 경우 또는 다시 연결해도 되는 등급의 브로드캐스팅 정보가 확인된 경우에 일정 시간을 경과한 후 다시 재 연결하게 하는 등의 시간 관리용의 타이머 (324)를 둘 수 있다. 타이머(324)의 용도는 정상표준치에서 이격 된 전기품질의 오랫동안 수용가에 전달하는 것은 바람직하지 않으므로 일정시간 이내에 다시 정상 품질 기준치에 합당한 전기를 공급하더라도 이미 우선 순위가 낮아서 차단된 말단 부하가 곧바로 재 연결되지 않아 상위 등급의 전기 부하에 품질 높은 전기를 계속 공급하도록 일정시간 차단 상태를 유지하게 하기 위함이다.

분전반말단부하자동컨트롤회로(320)는 분전반(310)의 일부 구성부로서 회로의 형태로 분전반의 기성회로에 부가하여 장착될 수도 있고 회로를 모듈화한 부품의 형태나, 회로를 구성한 보드의 형태로 또는 분전반(310)과 일체형으로 제작될 수 도 있다. 분전반말단부하자동컨트롤회로(320)를 구성하는 각 구성부는 단일 전기소자 내에 병합하여 구현될 수도 있고 각 구성부가 모듈 형태로 분리되어 결합하여 구현될 수도 있고 서로 분리된 개체로 회로적으로 연결하여 구현할 수도 있다.

분전반의 분기회로는 반드시 사전에 지정된 등급에 따라 구별하여 분기하여야 하며 분전반말단부하자동컨트롤회로(320)에 의해 선택적으로 차단 연결 될 수 있도록 분전반(310)을 구성하여야 한다. 분전반(310)에 의해 분기되는 분기회로 중 등급이 높은 것은 말단 부하인 컨센트 등에 그 사실을 별도의 식별방식으로 표시하여 응급으로 전원의 일부가 차단될 경우 쉽게 상위등급의 전원으로 찾아 사용 가능토록 하면 더 편리하다.

이와 같은 수용가 수준에서의 전기부하의 긴급도에 따라 분전반(310) 수준에서 분기회로의 단속을 컨트롤 하는 것은 수용가(300)의 전기편의시설 이용에 제한을 가하는 것으로서 개인의 권리를 침해하는 사항이므로 입법을 통한 강제와 신규 건축물의 경우 옥내배선 또는 분전을 각 전기부하의 중요도에 따라 등급에 따라 구별하여 나누어 하도록 법적으로 강제하고, 일정 수준 이상의 전력을 사용하는 상업용 빌딩 시설 등에 순차적으로 시한을 정해 법적 강제를 하고 전체 전기 수용가(300)에 보편화되도록 유도하여야 하고 컨트롤 대상의 전체 수용가의 일정 비율 이상이 본 발명의 실시를 모두 채택한 이후에야 본 발명의 실시 효과가 있다. 원활한 실시효과를 위해서는 수용가에 전기 사용을 제한하는 조치를 강제하는 것이므로 설치 시설을 고의로 변경하지 못하는 봉인 조치를 강제하고 이를 파손하는 경우 법적 처벌 요건을 정하는 것도 바람직하다.

그러나 분전반 수준에서 분기하여 선택적으로 우선순위에 따라 부하를 차단하는 것은 옥내배선 변경의 비용을 부담할 수도 있고 급격하게 광역적으로 실시되기 어려운 점도 있다. 이를 회피하기 위해 분전반이 아니라 수용가에서 사용하는 전기기기의 수준에서 전기기기에 인입되는 전기 품질에 실린 정보를 해석하여 전기기기의 부하자체를 일정시간 차단하는 방법을 동원할 수도 있다.

전기기기로 인입되는 전기는 레귤레이터를 거치거나 분압을 통해 전기기기의 컨트롤 용도의 전원으로 사용되기도 하고 본 발명의 실시 결과 회로를 구동하기 위한 전원으로 사용할 수 있다. 또한 정밀한 비례로 인입되는 전기를 변압하여 이를 아날로그 신호값으로 마이컴의 단자로 입력받아 인입되는 전기의 품질을 파악하는 수단으로 사용한다.

전기기기의 인입단과 연결이 되어 공급되는 전기의 품질을 판단하여 스스로 그 전기기기가 가지는 전기부하의 발생을 일정시간 멈추게 하는 스위치 기능을 하는 회로나 그 회로가 적용된 모듈화된 부품이나 그 부품 또는 회로가 적용된 전기기기의 형태로 본 발명은 실시된다.

전기기기에서 이와 같은 기능을 수행하는 전기기기말단부하자동컨트롤회로(400)의 내부 기능부 구성을 좀 더 자세히 살펴본다. 전력계통을 따라 배전시스템을 거처 수용가의 옥내 분전반을 경유하여 인입된 전기는 전기용품(10)에 전원 컨센트를 통해 전기용품(10)에 공급된다. 전기기기말단부하자동컨트롤회로(400)은 이 전기용품(10)의 일부를 병합되는 회로나 모듈화된 부품 또는 배열된 PCB 보드로 구성한다.

기능은 컨센트를 통해 전기용품으로 인입되는 전기의 전압 또는 주파수 등이 표준 기준치에서 얼마나 떨어진 전기품질로 들어오는지 또는 사전에 정해진 일정한 규약 프로토콜대로 이 전기품질의 고저가 일정한 패턴을 가지며 인입되는지 등을 확인하여 이로서 배전시스템 또는 발전, 송전 시스템에서 전력회사 또는 전력거래소와 같은 전기모니터링중추에서 전력예비율이 0%에 근접하는 위험단계의 신호를 각 수용가로 전달하는 전기의 물리적 품질의 형태로 브로드캐스팅으로 전달한 것인지를 파악하는 전기기기전기품질판단부(410)이 있다.

전기기기전기품질판단부(410)의 판단결과에 따라 전기용품(10)의 전기기기부하발생기능부(500)의 기능을 선택적으로 차단, 속계한다. 전기기기전기품질파악부(410)는 전달된 전기가 전압, 주파수, 기타 전기품질을 나타내는 물리적 상수를 기준으로 하여 일정 표준치에서 이격되는 정도 또는 그 고저의 패턴 양상을 파악 그 의미를 해석한다.

전기기기차단대상확인부(420)는 전기기기전기품질파악부(410)에서 파악된 정보를 바탕으로 실제 본 회로적 기능 단위가 제어하고 있는 전기용품의 실제 부하를 차단해야 할지 확인하는 기능을 수행한다. 전기기기차단대상확인부(420)가 차단대상이라고 확인한 경우 전기기기의 부하발생기능부(500)의 기능을 차단하기 위해 스위치 형태의 차단 단속 장치에 부가하여 이를 전기적으로 단속할 수 있는 릴레이나 퓨즈, 포토트랜지스터 기타 전기적, 기계적, 광학적, 기타 물리적 신호로 제어 가능한 신호를 생성하는 전기기기스위치신호생성부(430)가 있다. 전기기기전기품질파악부(410)와 전기기기차단대상확인부(420)의 판단 결과로 전기기기스위치신호생성부(430)을 통해 전기 기기의 부하 사용을 허가할지를 결정한다.

전기기기차단대상확인부(420)은 냉난방 공조기기, 전열기,모터 등 전력소요가 많은 기기의 종류, 소모 전력의 크기 별로 각종 등급을 공공기관 또는 유권기관이 정하여 어느 정도의 전기 품질에 대응하여 부하를 차단할지를 미리 결정하여 전기기기말단부하자동컨트롤회로(400)의 종류나 등급을 달리하여 그 전기기기차단대상확인부(420)가 가지는 대상확인의 범위를 해당 모듈이 장착되는 전기용품의 우선순위에 따라 다르게 정해준 단계 등급을 저장하고 있다가 전기기기전기품질파악부(410)에서 파악한 전기품질과 이를 대조하여 모듈이 부하발생기능부(500)의 기능을 차단한다. 차단방법은 전기기기스위치신호생성부(430)을 통하는데 전기적, 기계적, 광학적, 기타 물리적 수단을 동원하여 해당 모듈이 결합된 부하발생기능부(500)의 기능을 차단 또는 재개하는 신호를 발생하는 것이다.

전기기기말단부하자동컨트롤회로(400)은 일정조건에 따라 부하발생기능부(500)의 기능을 차단 연결할 수 있고 차단된 경우 또는 다시 연결해도 되는 등급의 브로드캐스팅 신호가 확인된 경우라도 일정 시간이 경과한 이후라야 다시 부하가 다시 걸리도록 하는 등의 시간 관리용의 전기기기타이머 (440)를 둘 수 있다. 전기기기타이머(440)의 용도는 정상표준치에서 이격 된 전기품질의 오랫동안 수용가에 전달하는 것은 바람직하지 않으므로 일정시간 이내에 다시 정상 품질 기준치에 합당한 전기를 공급하더라도 이미 우선 순위가 낮아서 차단된 말단 부하가 곧바로 다시 걸리지 않도록 하기 위함이다.

전기기기말단부하자동컨트롤회로(400)을 구성하는 각 구성부는 단일 전기소자내에 병합하여 또는 모듈형태의 부품의 결합으로 또는 회로보드의 결합으로 구현될 수도 있고 서로 분리된 소자들의 병합 회로로 서로 연결하여 구현할 수도 있다.

본 발명의 결과물인 회로는 본 발명의 적용대상인 전기용품의 여타 기능 회로와 더불어 전기용품의 전체회로에서 일부 구성회로로서 통합하여 회로기판이나 전기배선으로 결합하여 실시될 수도 있고 본 회로만을 모듈화한 부품으로 구현하여 부품의 형태로 적용할 수도 있고 독립된 PCB형태의 모듈 보드의 형태로 적용할 수도 있고 공중의 전기 배선 형태로 구성할 수도 있다.

V:볼트 전압의 단위

Claims (4)

1. 전력회사 또는 전기거래소와 같은 대규모 전원수급 상태를 모니터링 하는 곳에서 현재 전력예비율이 0에 근접하는 경우 그 근접 정도에 따른 전기공급위험등급을 정하여 그 위험등급정보를 각 수용가에 공급하는 전기의 전압 또는 주파수 또는 왜율 등 각종 전기파형의 물리적 값이 기준 수치에서 얼마 벗어난 전기를 발전, 송전, 또는 배전의 단계에서 생산 또는 가공하여 공급하는 가의 정도 또는 그 정도의 시간적 추이 변화를 프로토콜로 미리 규약한 바로 맵핑하여 전기공급위험등급 정보를 공급하는 전기에 정보로서 실어 수용가에 광범위하고 일괄적으로 브로드캐스팅의 방식으로 전송하는 방법
2. 외부에서 분전반 또는 기타 옥내배선 분기 장치로 들어오는 전기가 가지는 전압, 전류, 주파수, 왜율 등 파형 특성 등의 물리 값 중 하나 또는 그 조합의 값이 정상표준 기준치 중심값에서 얼마나 벗어나 있는지 또는 그 정도의 시간적 추이 변화 양상을 프로토콜과 대조하여 의미를 판단하는 전기품질판단부; 전기품질판단부에서 판단한 표준 기준치에서 벗어난 정도 값이나 프로토콜에 맞추어 해석된 의도에 대응하여 미리 정해둔 기준과 대조하여 맵핑된 위험 정도 값 찾아내는 위험등급대조부; 및 위험등급대조부에서 확인한 위험 등급에 따라 적절히 정해진 우선순위에 따라 정해진 분기회로 및 그 말단 부하만을 선택적으로 차단, 재 연결을 요구하는 기계적, 전기적, 광학적, 기타 물리적 스위치 신호를 발생하는 스위치신호생성부;로 구성된 전기품질을 평가하고 이를 정해준 기준과 대조하여 해당되는 분기 회로만을 선택적으로 차단, 연결하기 위해 특정 출력포트로 전기적 절단 또는 연결 명령 신호를 생성하는, 분전 반 말단 부하 자동차폐 및 연결 컨트롤 용도의 전기 회로
3. 외부에서 전기기기로 들어오는 전기가 가지는 전압, 전류, 주파수, 왜율 등 파형 특성 등의 물리 값 중 하나 또는 그 조합의 값이 정상표준 기준치 중심값에서 얼마나 벗어나 있는지 또는 그 벗어난 정도의 값이 어떤 일정한 시간적 변화 추이 양상을 보여 프로토콜 상 사전에 미리 약속한 바대로 신호로서 전기가 공급되고 있는지를 판단하는 전기기기전기품질판단부; 전기기기전기품질판단부에서 판단한 표준 기준치에서 벗어난 정도 값이 대응하여 미리 정해둔 기준과 대조하여 맵핑된 위험 정도에 자기가 해당하는지를 판단하는 전기기기차단대상확인부; 및 전기기기차단대상확인부에서 전기용품이 인입되는 전기품질이 함의하는 신호와 비교해서 차단대상이라 확인한 경우 전기기기의 부하를 차단, 재 연결을 요구하는 기계적, 전기적, 광학적, 기타 물리적 스위치 신호를 발생하는 전기기기스위치신호생성부; 및 스위치신호생성의 기간을 정해진 일정 시간 동안 단속을 조절할 수 있는 전기기기타이머부;로 구성된 인입되는 전기품질을 평가하고 이를 정해준 기준과 대조하여 스스로 부하를 차단해야 하는 상황으로 판단한 경우 전기 부하를 발생하는 기능을 일정시간 차단하는 전기 회로
4. 대규모 지역의 수용가 단위에 공급되는 전기량과 수요량 그리고 그 차이인 전력예비율을 분석하여 일정 수준 이하의 전력예비율을 보이는 경우 상기 1항의 방법으로 각 수용가에 전력예비율의 0%에 근접하는 정도에 따라 전기공급위험등급 정보를 공급되는 전기의 품질을 나타내는 전압, 주파수, 왜율 등 물리 값의 표준 기준치에 이산된 정도로서 정보로 실어 보내고 수용가에서는 상기 2 항의 수단을 동원하여 수용가 내에서 중요도에 따라 구별되는 말단 부하를 선택적으로 자동 차단하거나 상기 3 항의 수단을 동원하여 특정 전기기기의 부하를 선택적으로 차단시켜 대규모 공급 단위 지역 내에서 전력예비율의 하락에 대응하여 선택적으로 각 수용가의 중요도가 낮은 전기나 과도한 부하량를 발생하는 부하만을 우선적으로 단계적으로 차단하고 긴급, 응급, 필수 시설의 전기 공급 또는 수용가에서의 중요한 말단 부하에는 선택적으로 전기공급을 유지하여 대규모 지역 내 전체의 정전사태, 블랙아웃을 방지하는 서비스 시스템

Images