KR200337611Y1 - 배전선로 종합정보 수집시스템 - Google Patents

배전선로 종합정보 수집시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 전력공급자의 전력설비인 배전선로의 전력공급관리를 효율적으로 수행하기 위하여 안출된 고안으로, 가공선로와 지중선로의 구분을 하지 않고 모든 변압기, 스위치, 맨홀, 전력구 등의 필요 정보들을 검출하여, 전파법에 의한 특정 소출력의 근거리무선통신방식 단말기들로 이루어진 하나의 무선통신시스템과 상용의 장거리통신수단인 PCS폰 모듈을 혼용하여 종합정보 관리용 Internet Web Server로 수집하고, 수집된 데이터들을 활용하여 소정의 새로운 데이터들을 재생산하여 담당 관리자뿐만 아니라 관련된 부서의 PC나 PDA, Mobile Phone 등에서 검색할 수 있도록 하여 효과적인 배전선로의 전력설비관리를 할 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전선로 종합정보 수집시스템 {Collection System for Integrated Data of Overhead and Underground Distribution Line}
본 고안은 전력공급자의 전력공급설비인 배전선로에서 가공배전선로와 지중배전선로의 구분을 하지 않고 모든 변압기, 스위치, 선로, 맨홀 등에서 발생하는 필요 정보들을 검출하여, 전파법에 의한 특정 소출력의 근거리무선통신방식과 상용의 장거리통신수단인 PCS폰 모듈통신방식을 혼합 적용하여 종합정보 관리용 Internet Web Server로 수집하고, 수집된 데이터정보들을 활용하여 소정의 새로운 데이터정보들을 재생산하여 담당 관리자뿐만 아니라 관련된 부서의 PC나 PDA, Mobile Phone 등을 통하여 관련자 누구나 검색할 수 있도록하여 효과적인 배전선로의 관리를 할 수 있게 하는 시스템에 관한 것이다.
본 고안이 속하는 종래의 기술들을 살펴보면, 각 기기별 정보검출 수단인 가공배전선로 고장표시기, 과부하 경보기, 지상변압기 부하·온도 무선측정장치, 지중배전선로 고장표시기 등이 개발되어 전력회사에서 활용하였거나 현재 활용중에 있다.
그러나 검출된 정보를 원방에서 수집하는 시스템은 최근에 와서야 주상변압기용 무선 부하 감시 시스템에 관한 한국전력공사의 구매시방서가 공표된 것이다.
그리고 특허공보에서 본 고안과 유사성이 있는 기술들을 검색한 결과 공개번호 특1999-004268 (공개일자:1999년01월15일)의 "지중배전선로용 변압기 상태 정보 검출, 표시, 경보 및 전송장치"와 공개번호 특2003-0035014(공개일자:2003년05월09일)의 "고장표시기와 고장전류값을 함께 고려한 배전계통고장구간 판단장치 및 그 방법"이 검색되었다.
그러나 상기의 두 건을 면밀히 검토하여 보면, "지중배전선로용 변압기 상태 정보 검출, 표시, 경보 및 전송장치"는 원방에서 생성된 정보의 수집수단인 통신 네트워크가 CATV전송망에 연계시키는 것으로 간단하게 언급하는 것이 전부였다. 또 "고장표시기와 고장전류값을 함께 고려한 배전계통구간 판단장치 및 그 방법"은 배전자동화가 완비된 지역에서만 적용이 되도록 하는 기술로서, 일반적 상용화가 어려운 기술이라고 사료되었다.
또 최근까지의 기술들은 가공선로구간과 지중선로구간을 별개의 구간으로 구별하여, 각각의 수집시스템 개념을 적용하여 왔다. 그러므로 가공선로방식과 지중선로방식을 혼용하여 전력을 공급하고 있는 전력공급자의 입장에서는 통합된 하나의 데이터수집방식이 더욱 효율적 설비가 될 수 있는 것이다.
본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 배전선로에서 가공배전선로와 지중배전선로의 구분을 하지 않고 모든 변압기의 2차측 상별 전류값, 2차측 상별 전압값, 변압기의 온도값을 검출하고, 그리고 모든 스위치의 회로별 전류값, 고장전류의 발생여부, 회로별 개폐상태 등을 검출하고, 그리고 모든 선로의 부하전류상태와 지중 구간 맨홀의 침수, 뚜껑 개폐 등 그리고 전력구나 공동구의 출입구 상태, 침수상태, 화재감지기 동작상태, 유독성 또는 폭발성 또는 인화성가스나 물질의 유입경보 등을 검출하여, 전파법에 의한 특정 소출력의 근거리무선통신방식과 상용의 장거리통신수단인 PCS폰모듈통신방식을 혼합 적용하여 종합정보 관리용 Internet Web Server로 수집하고, 수집된 데이터정보들을 활용하여 소정의 새로운 데이터정보들을 재생산하여 담당 관리자뿐만 아니라 관련된 부서의 PC나 PDA, Mobile Phone 등을 통하여 관련자 누구나 검색할 수 있도록하여 효과적인 배전선로의 관리를 할 수 있게 하는 시스템에 관한 것이다.
그러나 본 고안의 시스템이 실용화되기 위하여는 정보수집시스템의 통신신뢰도와 경제적 설치비용과 경제적 운영유지비의 조건들이 만족되어야 한다. 그러므로 현장에서의 정보수집은 특정 소출력의 근거리무선통신방식을 채택하면서, 가능한 넓은 지역의 많은 단말기들로부터 하나의 집속기로 데이터정보가 수집되도록 하는것과, 가공선로구간의 변압기정보와 가공선로구간의 스위치정보 그리고 지중선로구간의변압기정보와 지중선로구간의 스위치정보를 통합하여 하나의 통신단말기 인식번호(ID)체제를 갖추게하는 것에 본 고안의 기술적 과제로 하였고, 집속기로부터 관리센타까지는 상용의 장거리통신수단인 PCS폰모듈 통신방식을 사용하는 것으로서, PCS폰 가입회선의 최소화로 유지비용의 최소화에 본 고안의 기술적 과제로 하였다.
도 1은 산재된 배전선로 기기들의 정보들이 어떠한 경로를 통하여 수집되어 지는지를 나타낸 정보의 예시흐름도,
도 2는 변압기정보검출송수신기(12)의 예시블록도.
도 3은 스위치정보검출송수신기(13)의 예시블록도.
도 4는 주제어기(10)와 집속기(11)의 예시블록도
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 배전선로 종합정보 수집시스템을 아래와 같이 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1은 산재된 배전선로 기기들의 정보들이 어떠한 경로를 통하여 수집되어 지는지를 나타낸 정보의 예시흐름도이다.
가공 배전선로의 기기 구성은 대체로 간단한 편이나 지중 배전선로의 구성은 약간 복잡한 편이다. 가공 배전선로의 경우는 변대주 마다 1개 또는 2개 또는 3개의 주상변압기가 설치되어 있고, 가공선로의 스위치는 회로도 단순하면서 지극히 적은 숫자가 설치되어 있다.
따라서 하나의 변대주 마다 하나의 변압기정보검출송수신기(12)를 설치하고, 하나의 스위치 마다 하나의 스위치정보검출송수신기(13)를 설치하는 것으로 한다.
그러나 지중 배전선로는 우선 스위치가 다 회로용이고, 스위치의 설치 개수가 변압기와 거의 비슷한 숫자가 설치되어 있으며, 어느 일정한 장소에 스위치와 변압기가 5대 이상이나 집합 설치되어 있는 장소도 있다. 또 맨홀의 설치개수도 많고 전력구의 여러 가지 데이터정보들도 관리하여야 한다.
그러므로 모든 기기의 정보들을 각각 RF모듈을 장착한 무선 단말기로 취급하기에는 무선통신운용에 비효율적이므로, 일정 지역 내에 집합되어 있거나 인접한 위치에 있는 기기의 정보들은 RS232, RS422, RS485, IIC 등의 유선통신으로 수집하여 하나의 단말기로 무선전송을 하게 하는 것이다.
예시흐름도에서 나타낸 바와 같이 복수 개의 변압기정보검출기(14)와 복수 개의 스위치정보검출기(15)와 맨홀정보와 전력구의 정보를 종합하여 하나의 변압기정보검출송수신기(12)나 스위치정보검출송수신기(13)를 이용하여 정보수집 시스템에 유입시키는 방식이다.
여기서 변압기정보검출기(14)란 의미는 단순히 변압기의 정보를 검출하는 장치이고, 변압기정보검출송수신기(12)라는 의미는 변압기의 정보검출은 물론이고 인접한 기기들의 정보를 유선통신으로 수신하여 함께 저장하였다가 내장된 특정 소출력의 근거리무선통신용 RF모듈을 통하여 집속기로 데이터정보를 전송할 수 있는 장치이다. 스위치정보검출기(15)와 스위치정보검출송수신기(13)의 의미도 상기의 변압기의 설명과 같은 관계이다.
이러한 방법의 송신기들은 각각 RF모듈이 내장되어 있어서 하나의 무선단말기의 역할을 담당하는 것이다. 따라서 20 내지 400개씩의 무선단말기들을 하나의 섹션으로 설정하여 하나의 섹션 중앙에 집속기를 설치하고 모든 단말기들의 데이터정보들을 수집하는 것이다.
이때 특정소출력의 무선단말기가 집속기(11)와 직접 통신할 수 없는 통신통달거리밖에 있는 단말기들은 집속기(11)와의 사이에 위치한 다른 단말기들의 중계전송에 의하여 통신이 될 수 있도록 하는 통신프로그램을 내장시킨다.
집속기(11)에 수집된 데이터정보들은 PCS폰모듈의 장거리통신으로 관리소의 주제어기(10)로 전송하고, 주제어기(10)는 다시 웹서버로 입력시키는 것이다.
도 2는 변압기정보검출송수신기(12)의 예시 블록도이다.
변압기의 2차측 붓싱이나 터미널 또는 2차 리드선에 변류기를 각 상별로 설치하여 전류를 검출하고, 2차측 터미널에서 전압소스와 전원소스를 결선하여 각각의 상전압을 각 상별로 검출하고 전원장치를 통하여 시스템의 전원을 확보한다. 만일 변압기가 단상변압기라면 하나의 상전압과 하나의 상전류만 검출하고, 하나의 변대주에 두 대의 변압기가 설치되어 있다면 두 개의 상전류와 두 개의 상전압을 검출한다.
온도는 온도센서를 통하여 검출하는데, 3상변압기인 경우에는 하나의 온도만 검출하고, 단상변압기인 경우에는 설치대수에 따라 각각 설치한다.
이렇게 전류값과 전압값과 온도값이 CPU(20)에 입력되면 CPU(20)는 연산하고 저장한다. 또 CPU(20)는 인접한 다른 변압기정보검출기(14)나 스위치정보검출기(15) 또는 맨홀정보검출기(16)나 전력구정보검출기(17)들로부터 데이터정보를 수신할 수 있는 유선통신포트(22)를 가지며, 무선통신시에 체계적인 통신프로그램을 위하여 자신의 인식번호를 나타내는 딥스위치(23)와 연결하는 포트를 가진다.
그리고 CPU(20)는 자신이 저장하고 있는 데이터정보들을 집속기(11)로 전송할 수 있는 특정 소출력의 무선단말기인 RF모듈(21)을 제어하는 프로그램과 함께 RF모듈용 포트를 가진다.
도 3은 스위치정보검출송수신기(13)의 예시블록도이다.
지중배전선로구간의 스위치들은 다회로용 스위치가 주로 설치되는데 여기서는 4회로용 스위치에서 4회로 모두를 사용하는 것으로 하여 설명한다.
스위치의 각 회로별로 각 상별 붓싱에 변류기(34)를 설치하여 전류를 검출하여 CPU(30)에 입력시킨다. CPU(30)는 평상시에는 부하전류를 저장하지만 대전류가 검출되었을 경우에는 그 전류가 기동 또는 돌입전류인지 아니면 고장전류인지를 연산하여, 고장전류인 경우에는 해당 회로의 해당 상에 이벤트 신호를 발생시켜 최우선적으로 신속하게 집속기(11)를 통하여 주제어기(10)로 전송한다.
각 회로별 스위치의 보조접접(37)을 이용하여 각 스위치의 개폐상태를 CPU(30)에 입력시키고, 인접한 다른 변압기정보검출기(14)나 스위치정보검출기(15) 또는 맨홀정보검출기(16)나 전력구정보검출기(17)들로부터 데이터정보를 수신할 수 있는 유선통신포트(32)를 CPU(30)에 가지며, 무선통신시에 체계적인 통신프로그램을 위하여 자신의 인식번호를 나타내는 딥스위치(33)와 연결하는 포트를 CPU(30)에 가진다.
그리고 CPU(20)는 자신이 저장하고 있는 데이터정보들을 집속기(11)로 전송할 수 있는 특정소출력의 무선단말기인 RF모듈(31)을 제어하는 통신프로그램과 함께 RF모듈용 입출력 포트를 가진다.
시스템의 전원은 저압의 교류전원이 없으므로, 어느 하나의 고압회로에 전류검출용 변류기(34)외에 시스템전원용 변류기(35)를 하나 더 설치하여, 충전과 축전의 기능을 가진 전원장치(36)를 설치한다. 이러한 방법의 전원은 부하전류가 적게 흐를 때에는 최소의 전력이 검출되고, 또 부하전류가 Zero가 될 경우도 발생하므로 반드시 축전의 필요가 있는 것이다.
도 4는 주제어기(10)와 집속기(11)의 예시블록도이다.
주제어기(10)는 집속기(11)로부터 데이터정보를 전송받을 수 있는 장거리통신수단인 PCS폰모듈과, 시스템의 전원을 공급하는 전원장치와, 장거리통신과 웹서버와의 유선통신을 제어하는 프로그램이 내장된 CPU(40)로 구성되어 있다.
집속기(11)는 섹션내의 모든 무선단말기들(12, 13)과 무선통신을 행하는 RF모듈(43)과, RF모듈(43)로부터 입력된 데이터정보들을 연산하고 저장하며 RF통신과 PCS통신을 제어하는 통신프로그램이 내장된 CPU(41)와, 주제어기(10)로 데이터정보를 전송하는 장거리통신수단인 PCS폰모듈과, 축전과 충전의 기능을 가진 전원장치로 구성된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 배전선로 종합정보 수집시스템은,
가공 배전선로의 변압기와 스위치의 정보뿐만 아니라, 지중 배전선로의 변압기와 스위치 그리고 맨홀이나 전력구의 여러 가지 정보들을 하나의 원격 정보수집 시스템으로 종합 관리할 수 있게 함으로서, 변압기의 부하관리, 선로고장 발생시 고장위치의 신속한 색출, 맨홀의 안전관리와 전력구의 안전관리 등을 효율적으로 수행할 수 있게 한 것이다.
변압기의 정보는 과부하 관리, 변압기 온도관리, 수요예측, 변압기 이용율, 2차 전압관리 등에 유용하며, 스위치정보는 배전선로 계통의 조류상태를 알 수 있고, 각 스위치와 회로들의 개폐상태를 파악할 수 있으며, 선로고장 발생 시 신속하게 고장구간을 파악하여 고장 복구시간을 최소화한다. 맨홀의 정보는 침수상태를 알 수 있고, 뚜껑의 개폐를 감시하여, 공사업자 등의 무단 출입을 통제함으로서 안전을 확보한다. 그리고 전력구의 정보는 침수상태, 화재감지기 동작상태, 유독성 또는 폭발성 또는 인화성가스나 물질의 유입경보 등을 감시하여 대형사고를 사전에 예방하고, 출입구의 개폐상태를 감시하여 관계자외의 출입을 통제함으로서 안전을 확보할 수 있다.

Claims (3)

  1. 전력공급설비의 가공배전선로 정보와 지중배전선로 정보를 종합하여 수집하는 배전선로 종합정보 수집시스템에 있어서,
    변압기 2차측에 설치된 변류기(24)로부터 각 상전류를 검출하는 전류검출부와,
    변압기 2차측터미널에서 접속되는 각 상전압을 검출하는 전압검출부와,
    변압기본체에 부착된 온도센서(25)로부터 온도를 검출하는 온도검출부와,
    집속기와 무선통신으로 데이터정보를 송수신할 수 있는 무선통신모듈(21)과,
    시스템의 전원을 공급하는 전원장치(26)와,
    무선통신 수행시에 자신의 인식번호를 나타내는 딥스위치(23)와,
    상기 전류, 전압, 온도값을 수신하여 연산하고 저장하며, 인접한 기기들의 데이터정보를 유선통신으로 수신하는 유선통신포트(22)를 가지며, 무선통신모듈과 입출력할 수 있는 통신포트를 가지며, 가공배전선로와 지중배전선로의 구분을 하지 않고 20 내지 400개의 통신단말기 상호간에 하나의 통신용 인식번호 체계를 사용하여 중계전송할 수 있는 통신프로그램이 내장된 CPU(20)로 구성된 변압기정보검출송수신기(12)를 사용하는 것을 특징으로 하는 배전선로 종합정보 수집시스템.
  2. 전력공급설비의 가공배전선로 정보와 지중배전선로 정보를 종합하여 수집하는 배전선로 종합정보 수집시스템에 있어서,
    스위치의 회로별로 각 상전류를 검출하는 장치와,
    각 회로별 스위치의 보조접점(37)의 상태를 검출하는 장치와,
    집속기와 무선통신으로 데이터정보를 송수신할 수 있는 무선통신모듈(31)과,
    별도의 변류기(35)를 사용하여 시스템의 전원을 공급하는 전원장치(36)와,
    무선통신 수행시에 자신의 인식번호를 나타내는 딥스위치(33)와,
    상기 전류값을 수신한 후 연산하여 평상부하전류와 고장전류를 판별하고 저장하며, 인접한 기기들의 데이터정보를 유선통신으로 수신하는 유선통신포트를 가지며, 무선통신모듈과 입출력할 수 있는 통신포트를 가지며, 가공배전선로와 지중배전선로의 구분을 하지 않고 20 내지 400개의 통신단말기 상호간에 하나의 통신용 인식번호 체계를 사용하여 중계전송할 수 있는 통신프로그램이 내장된 CPU(30)로 구성된 스위치정보검출송수신기(13)를 사용하는 것을 특징으로 하는 배전선로 종합정보 수집시스템.
  3. 전력공급설비의 가공배전선로 정보와 지중배전선로 정보를 종합하여 수집하는 배전선로 종합정보 수집시스템에 있어서,
    변압기정보검출송수신기들(12)과 스위치정보검출송수신기들(13)과의 무선통신을 수행할 수 있는 무선통신모듈(43)과,
    주제어기(10)와 데이터정보를 송수신할 수 있는 PCS폰모듈(44)과,
    저압교류전원으로 시스템전원을 확보할 수 있는 충전과 축전기능을 가진 전원장치(46)와, 20내지 400개의 종 통신단말기들의 주 통신단말기 역할을 수행할 수 있고 무선통신모듈(43)과 PCS폰모듈(44)의 통신을 제어하는 통신프로그램이 내장된 CPU(41)로 구성된 집속기(11)를 사용하는 것을 특징으로 하는 배전선로 종합정보 수집시스템.
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