KR101433046B1 - 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반 - Google Patents

다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반 및 이의 대기전력 차단방법에 관한 것으로서, 주회로용 배선용차단기, 부스바, 분기회로용 배선용차단기, 누전차단기, 누전차단기 각 상별로 저압 전력을 공급받는 부하설비에서 소비되는 전류를 측정하는 분리형 전류변성기, 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시키는 전자접촉기, 및 3상 또는 단상 저압 전력이 필요한 부하설비에 전원을 공급하는 전력케이블을 포함하는 배전부; 및 상기 분리형 전류변성기를 이용하여 측정된 각 상의 부하전류를 바탕으로 전력감시 정보를 제공하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 출력접점을 이용하여 부하설비 측에 설치된 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단 및 복귀시키는 대기전력 절전제어장치; 를 포함한다.

Description

다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반{Smart switchgear installed standby-power energy-saving controller equipped with multichannel load current sensitivity and timer trip function}
본 발명은 대용량 전력수용가에 설치된 전력용 변압기(TR)에서 변환되거나 한전으로부터 직접 저압(380/220V) 전력을 수전받아 부하설비에 공급하는 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배전반 내부에 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치(Energy-saving Controller)를 내장함으로써, 전력수용가 부하설비에서 사용하는 전력을 분기회로(Feeder) 각 상별(R,S,T)로 계측 및 전력감시를 실시하여 사용자가 직접 사용전력량을 확인할 수 있도록 실시간으로 정보를 제공하고, 분기회로 각 상별로 측정되는 부하전류값을 이용하여 대기전력 차단기능 실행시 부하설비의 실제사용 상태와 대기전력 상태를 판단하여 불필요하게 소모되는 대기전력을 전자접촉기(Magnet Contactor)를 제어하여 자동 차단하며, 절전제어장치에 구비된 다채널 타이머 설정 및 차단 기능 실행시 시간대별 스케줄링(Scheduling)으로 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단시켜 에너지 절약 및 전기요금 절감을 실현할 수 있는 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능이 구비된 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반에 관한 것이다.
지구 온난화 현상으로 인한 하계 및 동계피크시의 전력수요증가, 노후 발전설비의 잦은 고장발생, 비리로 인한 원자력발전소 가동중단 등 국내외적 에너지로 인한 불안요인은 갈수록 가증되고 있으며, 전력수용가에서는 전기요금 인상에 따른 물가상승, 지출증가, 기업경쟁력 약화, 매출감소 등을 실감하고 있다.
더구나, 전기에너지는 한번 생산된 전기를 대용량 저장시켜 사용하기가 불가능한 특성이 있기 때문에 이에 대한 대책으로 스마트 그리드(Smart Grid), 에너지저장시스템(Energy Storage System)에 관한 연구와 제품개발이 정부와 민간 주도로 상당히 진척되어 현재 상용화 및 보급화를 눈앞에 두고 있다.
또한, 다수의 전력수용가에서는 사용기기의 동작과 관계없이 사용자가 의식하지 않는 사이에 불필요하게 소모되는 전기에너지인 대기전력(Standby-power)으로 인해 에너지와 전기요금이 새나가고 있는데 한국전기연구원에서 조사한 '2011 대한민국 대기전력 실측조사'에서는 가정에서 사용되는 제품들의 대기전력 소모비중과 이러한 대기전력으로 인한 손실이 연간 약 618MW(메가와트), 약 4200억원으로 조사되어 이에 대한 심각성을 보고하고 있다.
이러한 대기전력 소모를 방지하기 위하여 전력수용가에서는 전기제품의 전원 플러그를 연결하는 콘센트나 멀티 탭에 주전원 차단을 위한 ON/OFF 스위치를 별도로 구비하고, 이를 이용하여 대기전력 상태에서 콘센트나 멀티 탭의 ON/OFF 스위치를 OFF 시켜 전력손실을 최소화하는 방안과 대기전력 저감 프로그램 운영규정에 의거하여 시험, 지정받은 부하감지형, 조도감지형, 타이머형, 복합형 대기전력차단장치를 구비하여 대기전력을 차단하는 방안이 활용되고 있으며, 현재 리모컨 등 유무선 통신에 의해 콘센트 등의 대기전력을 차단하는 원격제어형, 실내에서 사용자의 존재 내지 PC 등 전자 제품의 사용 여부를 자동으로 판단해 대기전력을 차단하는 스마트형, 집이나 건물 전체의 대기전력을 한꺼번에 차단하는 네트워크형 대기전력 차단시스템에 관련된 특허가 출원되고 있으나 설치, 사용, 비용상의 문제로 아직 널리 보급되고 있지는 못한 상태이다.
현재 많이 보급되어 사용중인 대기전력 차단용 콘센트나 멀티탭의 ON/OFF 스위치를 수동으로 조작하는 방안은 전기제품의 전원 플러그를 직접 뽑는 것만큼이나 번거로움이 있으며, 그 또한 수동으로 OFF를 시키지 않으면 콘센트나 멀티탭에 부착된 전원표시용 LED로 인하여 미세하나마 대기전력이 증가되는 역효과를 일으킬 수 있고, 에너지관리공단에서 승인받은 대기전력차단장치를 다수 설치하였을 때는 장치들의 부피나 크기로 인하여 차지하는 공간이 증가하며, 다수의 장치를 여러 장소에서 유지관리해야 하는 번거로움 및 비용이 증가하는 단점이 있다.
한편, 종래의 대기전력 손실 차단을 위한 기술과 관련해서는, 한국등록특허 제10-0998930호(이하, '선행문헌') 이외에 다수 출원 및 등록되어 있다.
상기한 선행문헌은, 공동주택내 설치된 배전반에서 세대호에 전원을 공급하는 전력공급장치에 한정하여, 변압기, 상별입력부, 부하변류기, 매트릭스부, 배선차단기, 주제어부, 제어서버, 고정동분전반, 상평형분전반, 세대분전반으로 구성되어, 고정동분전반, 상평형분전반, 세대분전반은 변류기를 포함하며; 배전반내 변압기 저압부 단자대로 부터 전원선을 입력받아 분기하여 배전반매트릭스부로 출력하는 상별입력부; 배전반매트릭스부에서 출력되는 출력선은 배선차단기를 거쳐 고정동분전반 및 상평형분전반에 배선된 배선차단기로 입력되며; 상기 고정동분전반은 배전반으로 부터 공급된 상별 전원을 변류기를 거쳐 세대 라인별로 세대호에 전원을 공급하며; 상기 상평형분전반은 변류기 및 분전반매트릭스부를 거쳐 세대호에 전원을 공급하며, 최상층의 세대호는 변류기 및 세대호매트릭스부를 거쳐 최종적으로 최상층에 전원을 공급하며; 매트릭스부는 입력전원선과 출력전원선을 매트릭스부 내에서 X-Y매트릭스회로를 구성하고 매트릭스 셀간은 마그네틱스위치로 배선되어 입력전원선과 출력전원선을 마그네틱스위치로 선택 배선할 수 있는 매트릭스부로 배전반 내 설치된 배전반매트릭스부 및 분전반에 설치된 분전반매트릭스부 및 최상층과 차상층 세대호간에 설치되는 세대분전반에 설치되는 세대호매트릭스부로 구성되며; 주제어부는 마이크로프로세서로 구성되어 제어서버의 명령 입력에 따라 마그네틱스위치를 ON/OFF시켜 배선회로를 구성하는 주제어부로 배전반매트릭스부, 분전반매트릭스부, 세대호매트릭스부 내에 포함되어 구성되며; 제어서버는 부하변류기의 전류량 정보를 입력받아 상불평형이 1%이하가 되게 배전반매트릭스부내에서 1차로 세대동별로 배선된 배선차단기와 상별입력부을 연결되게 마그네틱스위치를 ON접점 연결 배선하며; 상기에서 상불평형이 1%이하가 되지 않으면, 2차로 분전반매트릭스부에서 상불평형이 1%이하가 되게 입력전원선과 출력전원선을 마그네틱스위치를 ON접점 연결 배선하며; 상기에서 상불평형이 1%이하가 되지 않으면, 3차로 세대호매트릭스부에서 상불평형이 1%이하가 되게 입력전원선과 출력전원선을 마그네틱스위치를 ON접점 연결 배선하는 제어서버이며; 제어서버는 세대분전반내 변류기에서 전력사용량을 전송받아 전력 소모량을 이산화탄소배출량으로 환산 및 전력 사용 순위별로 세대호를 분류하여 세대분전반에 이산화탄소사용량 및 전력사용 순위 및 현재 상불평형율 정보를 전송하여 세대분전반내 모니터에서 디스플레이하며; 제어서버는 부하변류기 및 고정동분전반내 변류기 및 상평형분전반내 변류기 및 세대분전반내 변류기의 전류량 정보를 입력받아 상불평형이 단계별로 1%이하가 되는 상간 그룹으로 나누어 매트릭스부내 마이크로프로세서로 구성된 주제어부에 제어 명령을 통해 마그네틱스위치를 구동하여 상별로 부하간 배선회로의 구성을 원격지에서 제어하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 종래의 전력수용가에 저압 전력을 공급하는 배전반에 관한 구성도로서, 전력수용가에는 부하설비에 필요한 전원(380/220V)을 공급하기 위하여 건축물 내벽 또는 바닥에 배전반을 설치하여 사용하고 있으며, 배전반 전면 도어를 개방하면 배전반 내부에는 3상 4선의 저압 전력을 공급하기 위한 주회로용 배선용차단기(110), 부스바(120), 분기회로용 배선용차단기(130)(MCCB1 ~ MCCB4), 누전차단기(140)(ELB1 ~ ELB6)가 설치되고, 전력케이블을 통하여 3상 또는 단상 저압 전력이 필요한 부하설비(부하1~부하10)에 전원을 공급하게 된다.
그러나, 배전반에는 에너지절약 및 전기요금 절감을 하기 위한 어떠한 장치나 방안이 마련되어 있지 않고 있으며, 또한 대기전력 차단을 위한 장치들은 배전반내부에 설치되지 못하고 외부에 설치되어 사용자가 수동으로 각각을 유지관리해야 하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은, 스마트 배전반 내부에 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치를 내장하여, 분기회로 각 상별로 계측 및 전력감시를 실시함으로써 사용자가 직접 사용전력량 및 예상전기요금을 확인할 수 있도록 실시간으로 정보를 제공하고, 분기회로 각 상별로 측정되어지는 부하전류값을 이용하여 대기전력 차단기능 실행시 부하설비의 실제사용 상태와 대기전력 상태를 판단하여 전자접촉기를 제어함으로써 불필요하게 소모되는 대기전력을 자동 차단하도록 함에 있다.
그리고 본 발명의 제 2 목적은, 대기전력 절전제어장치에 구비된 다채널 타이머 설정 및 차단 기능을 통해, 시간대별 스케줄링으로 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단시켜 불필요하게 낭비되는 대기전력 소모를 절감시키도록 함에 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반에 관하 것으로서, 주회로용 배선용차단기, 부스바, 분기회로용 배선용차단기, 누전차단기, 누전차단기 각 상별로 저압 전력을 공급받는 부하설비에서 소비되는 전류를 측정하는 분리형 전류변성기, 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시키는 전자접촉기, 및 3상 또는 단상 저압 전력이 필요한 부하설비에 전원을 공급하는 전력케이블을 포함하는 배전부; 및 상기 분리형 전류변성기를 이용하여 측정된 각 상의 부하전류를 바탕으로 전력감시 정보를 제공하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 출력접점을 이용하여 부하설비 측에 설치된 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단 및 복귀시키는 대기전력 절전제어장치; 를 포함한다.
또한 상기 대기전력 절전제어장치는, 3상 4선식의 전압 3채널과, 부하설비로 공급되는 부하전류를 측정하기 위한 배전부의 분리형 전류 변성기로부터 입력되는 전류 6채널을 단자대로 입력받아 전력칩을 통해 전력 데이터를 연산하는 아날로그 입력부; 및 상기 아날로그 입력부를 통해 연산된 전력 데이터를 SPI를 통해 수신하여, 전력을 감시하고 부하설비의 실제 사용상태 및 대기전력 상태를 확인하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 다채널 차단 또는 복귀에 관한 제어명령을 생성하며, 생성된 제어명령에 따라 출력접점을 이용하여 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 차단 또는 복귀를 수행하는 디지털부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 디지털부는, 연산된 부하설비의 전류가 대기전력값 이하인 경우 또는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되면, 출력접점을 동작시켜 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 차단을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 디지털부는, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 되면, 출력접점을 동작시켜 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 복귀를 수행하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 디지털부는, 상기 아날로그 입력부를 통해 연산된 전력 데이터와, 전원 차단 및 복귀 시간 중, 적어도 어느 하나를 전력감시 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반의 대기전력 차단방법에 관한 것으로서, (a) 대기전력 절전제어장치가 타이머에 의한 부하설비의 전원 차단 시간 및 복귀 시간을 설정하는 단계; (b) 상기 대기전력 절전제어장치가 부하설비의 대기전력시 소모되는 전류값을 설정하는 단계; (c) 상기 대기전력 절전제어장치가 3상 4선식의 전압 3채널과, 부하설비로 공급되는 부하전류를 측정하기 위한 배전부의 분리형 전류 변성기로부터 입력되는 전류 6채널을 단자대로 입력받아 전력 데이터를 연산하는 단계; (d) 상기 대기전력 절전제어장치가 연산된 전력 데이터를 이용하여 전력을 감시하고 부하설비의 실제 사용상태 및 대기전력 상태를 확인하는 단계; (e) 상기 대기전력 절전제어장치가 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되었는지 여부를 판단하는 단계; (f) 상기 (e) 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 된 경우, 상기 대기전력 절전제어장치가 출력접점을 동작시켜 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 차단을 수행하는 단계; (g) 상기 대기전력 절전제어장치가 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 되었는지 여부를 판단하는 단계; 및 (h) 상기 (g) 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 된 경우, 상기 대기전력 절전제어장치가 출력접점을 동작시켜 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 복귀를 수행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 (i) 상기 (e) 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되지 않은 경우, 상기 대기전력 절전제어장치가 연산된 부하설비의 전류가 기 설정된 대기전력값 이하인지 여부를 판단하는 단계; 및 (j) 상기 (i) 단계의 판단결과, 연산된 부하설비의 전류가 기 설정된 대기전력값 이하인 경우, 상기 대기전력 절전제어장치가 출력접점을 동작시켜 상기 배전부의 전자접촉기를 제어하여 부하설비의 전원 차단을 수행하는 상기 (f) 단계로 절차를 이행하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전력수용가에서는 기존에 사용하던 배전반을 스마트 배전반으로 대체하여 별도의 필요공간 없이도 안정적으로 전력을 공급받음과 동시에, 대기전력 상태에서 불필요하게 전력소모를 하던 부하설비의 전원을 적기에 차단시켜 에너지절약 효과를 실시간 전력감시를 통하여 한 눈에 확인할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 스마트 배전반에 내장된 대기전력 절전제어장치를 이용한 대기전력 판단, 차단 및 타이머 스케줄링 기능을 통해 유지관리 상의 번거로움 없이 편리하게 부하설비를 관리할 수 있는 효과도 있다.
도 1 은 종래의 전력수용가에 저압 전력을 공급하는 배전반에 관한 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능이 구비된 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반에 관한 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치에 관한 전면 MMI부 및 후면 TB부를 보이는 일에시도.
도 4 는 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치에 관한 세부 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치의 아날로그 입력부의 회로도.
도 6 는 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치의 디지털부의 CPU 및 DO 회로도.
도 7 은 본 발명에 따른 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반의 대기전력 차단방법에 관한 흐름도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반 및 이의 대기전력 차단방법에 관하여 도 2 내지 도 7 을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능이 구비된 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반(이하, '스마트 배전반')에 관한 구성도로서, 배전부(100), 대기전력 절전제어장치(200) 및 전력감시 서버(300)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 스마트 배전반은 종래의 배전반과 동일한 사이즈로 제작하여 공간의 확장없이 전력수용가에 설치할 수 있으며, 전면 도어에는 대기전력 절전제어장치(200)가 설치되어 있고, 전면 도어를 개방하면 스마트 배전반 내부에는 3상 4선의 저압 전력을 공급하기 위한 배전부(100)가 설치되어 있으며, 대기전력 절전제어장치(200)를 통해 연산되는 전력 데이터와, 부하설비의 전원 차단 및 복귀시간은 전력감시 서버(300)로 전송된다.
먼저, 상기 도 2 에 도시된 바와 같이, 배전부(100)는 주회로용 배선용차단기(110), 부스바(120), 분기회로용 배선용차단기(130)(MCCB1 ~ MCCB4), 누전차단기(140)(ELB1 ~ ELB6), 누전차단기(140)(ELB1 ~ ELB6) 각 상별로 저압 전력을 공급받는 부하설비에서 소비되는 전류를 측정하는 분리형 전류변성기(150)(I1 ~ I6), 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시키는 전자접촉기(160)(MC1 ~ MC6), 및 3상 또는 단상 저압 전력이 필요한 부하설비(부하1~부하10)에 전원을 공급하는 전력케이블(170)을 포함한다. 이때, 전자접촉기(160)(MC1 ~ MC6)는 대기전력 절전제어장치(200)에 의해 설정된 부하설비의 전원 차단 시간에 의해 또는 분리형 전류변성기(150)(I1 ~ I6)로부터 측정된 전류값이 대기전력값 이하로 측정될 경우, 부하설비의 전원을 차단할 수 있다.
대기전력 절전제어장치(200)의 외부는 도 3 에 도시된 바와 같이, 전면 MMI부(10)와 후면 TB부(20)로 구분되며, MMI부(10)는 대기전력 절전제어장치(200)의 상태를 표시해주는 상태표시 LED(11)가 있어 제어전원(POWER), 정상동작(RUN), 이상동작(ERROR) 및 통신상태(COMM)를 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시킬 수 있는 전자접촉기(160) 제어용 타이머가 설정되어 있는지 여부를 표시해주는 타이머 LED(12)가 있어, 내부 설정용 타이머1 ~ 6(TMR1 ~ TMR6)가 설정되어 있는지 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 전자접촉기(160)가 차단 또는 복귀되어 있는지 여부를 표시해주는 DO 온/오프 LED(13)가 각각 있어, 사용자가 편리하게 부하설비의 제어상태를 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 타이머의 설정 및 전자접촉기(160) 제어용 DO의 사용여부 등을 세팅할 수 있는 키버튼(14) UP, DOWN, LEFT, RIGHT, ENTER, ESC를 사용하여 LCD(15)를 보고 세팅할 수 있다.
후면 TB부(20)에는 스마트 배전반으로 공급되는 3상 4선식의 저압 전력을 입력받을 수 있는 전압 입력포트(21)가 있으며, 누전차단기(140) 각 상별로 저압 전력을 공급받는 부하설비에서 소비되는 전류를 측정하기 위한 분리형 전류변성기(150)로부터 전류를 입력받을 수 있는 전류 입력포트(22,23)가 있고, 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시키는 전자접촉기(160)를 제어할 수 있는 출력접점(24), 통신포트(25) 및 제어전원 포트(26)로 구성되어져 각각의 기능에 맞게 케이블로 결선되어진다.
구체적으로, 대기전력 절전제어장치(200)는 분리형 전류변성기(150)를 이용하여 측정된 각 상의 부하전류를 바탕으로 전력감시 정보를 제공하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 출력접점(24)을 이용하여 부하설비 측에 설치된 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단 및 복귀시키는 기능을 수행하는 바, 도 4 에 도시된 바와 같이 아날로그 입력부(210) 및 디지털부(220)를 포함한다.
구체적으로, 아날로그 입력부(210)는 3상 4선식의 전압 3채널과, 부하설비로 공급되는 부하전류를 측정하기 위한 배전부(100)의 분리형(Split) 전류 변성기(150)(Current Transformer)로부터 입력되는 전류 6채널을 단자대로 입력받아 전력칩(Energy Chip)(211,212)을 통해 전력 데이터를 연산한다.
여기서, 전력칩(211,212)은 전압 입력포트(21) 및 전류 입력포트(22,23)로부터 전압 및 전류를 입력받아, 각 상별 전압, 전류, 주파수, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 전력량, 역률 등의 전력 데이터를 연산한다.
디지털부(220)는 아날로그 입력부(210)의 전력칩(211,212)을 통해 연산된 전력 데이터를 SPI(Serial Peripheral Interface)(230)를 통해 수신하여, 전력을 감시하고 부하설비의 실제 사용상태 및 대기전력 상태를 확인하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 다채널 차단 또는 복귀 등에 관한 제어명령을 생성하며, 생성된 제어명령에 따라 출력접점(24)을 이용하여 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원 차단 또는 복귀를 수행한다.
이때, 디지털부(220)는 연산된 부하설비의 전류가 대기전력값 이하인 경우 또는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되면, 출력접점(24)을 동작시켜 전자접촉기(160)를 제어함으로써 시간 스케줄링에 의한 부하설비의 전원 차단을 수행한다.
또한, 디지털부(220)는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 되면, 출력접점(24)을 동작시켜 전자접촉기(160)를 제어함으로써 시간 스케줄링에 의한 부하설비의 전원 복귀를 수행한다. 여기서, 디지털부(220)는 타이머가 활성화 되어 있지 않은 경우, 사용자의 수동복귀로 부하설비의 전원을 복귀시킬 수 있다.
한편, 디지털부(220)는 아날로그 입력부(210)를 통해 연산된 전력 데이터와, 전원 차단 및 복귀 시간은 전력감시 서버(300)로 전송한다.
도 5 는 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치(200)의 아날로그 입력부(210)의 회로도로서, 후면 TB부(20)의 전압 입력포트(21) 및 전류 입력포트(22,23)로부터 장치 내부로 입력된 전압 및 전류는, 저항(R) 및 커패시터(C)와 같은 수동소자를 거쳐 전력데이터를 연산할 수 있는 전력칩(211,212)으로 입력되어지고, 연산된 전력데이터는 SPI(230) 핀을 통해 디지털부(220)로 전송된다.
도 6 은 본 발명에 따른 대기전력 절전제어장치(200)의 디지털부(220)의 CPU 및 DO 회로도로서, CPU는 SPI(230) 핀을 통해 전송된 전력데이터를 수신하여, 전력감시 및 부하전류 감시에 활용하게 되며, 부하설비가 대기전력값 이하의 전류로 측정되거나, 타이머에 의해 설정된 전원 차단 시간이 되면, 출력접점(24)을 동작시켜 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어한다.
도 7 은 본 발명에 따른 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반의 대기전력 차단방법에 관한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 대기전력 절전제어장치(200)의 전면 MMI부(10)를 이용하여, 타이머에 의한 부하설비의 전원 차단 시간 및 복귀 시간을 설정하며(S10), 부하설비의 대기전력시 소모되는 전류값을 설정한다(S20).
이후, 아날로그 입력부(210)의 전력칩(211,212)은 3상 4선식의 전압 3채널과, 부하설비로 공급되는 부하전류를 측정하기 위한 배전부(100)의 분리형(Split) 전류 변성기(150)(Current Transformer)로부터 입력되는 전류 6채널을 단자대로 입력받아 전력칩(Energy Chip)(211,212)을 통해 전력 데이터를 연산한다(S30).
뒤이어, 디지털부(220)는 연산된 전력 데이터를 SPI(Serial Peripheral Interface)(230)를 통해 수신하여, 전력을 감시하고 부하설비의 실제 사용상태 및 대기전력 상태를 확인한다(S40).
또한, 디지털부(220)는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되었는지 여부를 판단한다(S50).
제S50 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 된 경우, 디지털부(220)는 출력접점(24)을 동작시켜 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어함으로써 시간 스케줄링에 의한 부하설비의 전원 차단을 수행한다(S60).
이후, 디지털부(220)는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 되었는지 여부를 판단한다(S70).
제S70 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 된 경우, 디지털부(220)는 출력접점(24)을 동작시켜 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어함으로써 시간 스케줄링에 의한 부하설비의 전원 복귀를 수행한다(S80).
한편, 제S50 단계의 판단결과, 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되지 않은 경우, 디지털부(220)는 연산된 부하설비의 전류가 기 설정된 대기전력값 이하인지 여부를 판단한다(S90).
제S90 단계의 판단결과, 연산된 부하설비의 전류가 기 설정된 대기전력값 이하인 경우, 디지털부(220)는 출력접점(24)을 동작시켜 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어함으로써 시간 스케줄링에 의한 부하설비의 전원 차단을 수행하는 제S60 단계로 절차를 이행한다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 배전부 200: 대기전력 절전제어장치
300: 전력감시 서버 110: 주회로용 배선용차단기
120: 부스바 130: 분기회로용 배선용차단기
140: 누전차단기 150: 분리형 전류변성기
160: 전자접촉기 170: 전력케이블
210: 아날로그 입력부 220: 디지털부
230: SPI 211, 212: 전력칩
10: 전면 MMI부 11: 상태표시 LED
12: 타이머 LED 13: DO 온/오프 LED
14: 키버튼 15: LCD
20: 후면 TB부 21: 전압 입력포트
22,23: 전류 입력포트 24: 출력접점
25: 통신포트 26: 제어전원 포트

Claims (7)

  1. 주회로용 배선용차단기(110), 부스바(120), 분기회로용 배선용차단기(130), 누전차단기(140), 누전차단기(140) 각 상별로 저압 전력을 공급받는 부하설비에서 소비되는 전류를 측정하는 분리형 전류변성기(150), 부하설비의 전원을 차단 또는 복귀시키는 전자접촉기(160), 및 3상 또는 단상 저압 전력이 필요한 부하설비에 전원을 공급하는 전력케이블(170)을 포함하는 배전부(100); 및
    상기 분리형 전류변성기(150)를 이용하여 측정된 각 상의 부하전류를 바탕으로 전력감시 정보를 제공하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 출력접점(24)을 이용하여 부하설비 측에 설치된 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원을 자동 차단 및 복귀시키는 대기전력 절전제어장치(200); 를 포함하되,
    상기 대기전력 절전제어장치(200)는, 3상 4선식의 전압 3채널과, 부하설비로 공급되는 부하전류를 측정하기 위한 배전부(100)의 분리형 전류 변성기(150)로부터 입력되는 전류 6채널을 단자대로 입력받아 전력칩(211,212)을 통해 전력 데이터를 연산하는 아날로그 입력부(210); 및
    상기 아날로그 입력부(210)를 통해 연산된 전력 데이터를 SPI(Serial Peripheral Interface)(230)를 통해 수신하여, 전력을 감시하고 부하설비의 실제 사용상태 및 대기전력 상태를 확인하며, 대기전력시 측정된 전류와, 설정된 부하설비 전원의 차단 및 복귀 시간에 따라, 다채널 차단 또는 복귀에 관한 제어명령을 생성하며, 생성된 제어명령에 따라 출력접점(24)을 이용하여 상기 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원 차단 또는 복귀를 수행하는 디지털부(220); 를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 전력칩(211,212)은 전압 입력포트(21) 및 전류 입력포트(22,23)로부터 전압 및 전류를 입력받아, 각 상별 전압, 전류, 주파수, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 전력량, 역률을 포함하는 전력 데이터를 연산하는 것을 특징으로 하는 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털부(220)는,
    연산된 부하설비의 전류가 대기전력값 이하인 경우 또는 타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 차단 시간이 되면, 출력접점(24)을 동작시켜 상기 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원 차단을 수행하는 것을 특징으로 하는 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털부(220)는,
    타이머에 의해 설정된 부하설비 전원 복귀 시간이 되면, 출력접점(24)을 동작시켜 상기 배전부(100)의 전자접촉기(160)를 제어하여 부하설비의 전원 복귀를 수행하는 것을 특징으로 하는 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털부(220)는,
    상기 아날로그 입력부(210)를 통해 연산된 전력 데이터와, 전원 차단 및 복귀 시간 중, 적어도 어느 하나를 전력감시 서버(300)로 전송하는 것을 특징으로 하는 다채널 부하전류 감지 및 타이머 차단 기능을 가지는 대기전력 절전제어장치 내장형 스마트 배전반.
  6. 삭제
  7. 삭제
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