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WO2018048248A1 - 통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템 - Google Patents

통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템 Download PDF

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Publication number
WO2018048248A1
WO2018048248A1 PCT/KR2017/009881 KR2017009881W WO2018048248A1 WO 2018048248 A1 WO2018048248 A1 WO 2018048248A1 KR 2017009881 W KR2017009881 W KR 2017009881W WO 2018048248 A1 WO2018048248 A1 WO 2018048248A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
integrated module
protection control
control panel
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/009881
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
정창용
안대찬
노수장
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ROOTECH Inc
Original Assignee
ROOTECH Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ROOTECH Inc filed Critical ROOTECH Inc
Publication of WO2018048248A1 publication Critical patent/WO2018048248A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/02—Details of starting control
    • H02P1/029—Restarting, e.g. after power failure
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/24—Circuit arrangements for boards or switchyards
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00—Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/02—Details of starting control

Definitions

  • the present invention relates to a method for restarting a motor using an integrated module and a system for a motor control panel performing the same.
  • the Motor Control Center is a unit unit (hereinafter, referred to as a motor unit in that it is a unit related to each motor) composed of a breaker, a switch, a protection control module, etc. for driving, stopping, and protecting the motor. And an inlet unit composed of a main line and a breaker for supplying power to the branch line of each unit unit (see FIG. 1).
  • the protection control module which is one of the components constituting the motor unit, may be configured separately from the protection device and the control devices, and various products are applied from a simple function device to a high function device that also serves as a communication function.
  • the digital protection control module having a communication function is becoming widespread.
  • the first method uses a momentary power restart relay separately from the protection control module.
  • the magnetic contactor (M / C) of the line supplying power to the motor is supplied when the power is charged inside the device by a rechargeable battery, etc., and maintains the contact for a certain time even in case of power failure, and then recovers after a short power failure within the set time. Perform the restart function by exciting.
  • DC power or UPS power is used as the control power of the protection control module. Even if the power supplied to the motor is out of power, the device monitors the power failure and restarts the motor at a set time after the power is restored. That's the way.
  • the first method can only perform the function of restarting immediately after recovery in case of power failure within the set short time, while the second method can be controlled according to the situation as described in the following function.
  • the digital output DO contact is forcibly opened at the time when the first set time T1 passes.
  • the restart delay time T3 is delayed at the time of restoration, the restart command is output and the output contact is closed again to restart the motor.
  • the reason for setting the restart delay time T3 is that the motor is almost stopped when the power failure exceeds the first set time T1. Therefore, when all the motors are immediately restarted during power recovery, excessive inrush current is generated. .
  • the current flowing through the individual motor unit is not relatively large, but since a large number of motors are usually supplied with power through the MCC, when a large number of motors are restarted at the same time, the inrush current flowing to the inlet unit becomes very large, thereby causing the power supply system to overcurrent. It is in a state.
  • each protection control module in MCC gives restart delay time (T3) differently for each corresponding motor so as to restart the motors sequentially to prevent the power supply system from becoming an overcurrent state (see FIG. 3). ).
  • the restart delay time (T3) for each motor is effective to prevent the overcurrent of the power supply system in the MCC, while the restart time of the entire motor takes a lot of disadvantages.
  • the starting time of each motor is inevitably influenced by the motor capacity, motor type, starting method, load condition, etc.
  • the load condition is irrelevant to the inherent characteristics of the motor. For this reason, it is difficult to accurately calculate the start time of each motor, so in the field, the restart delay time (T3) of each motor can be set marginally. Therefore, the overall process restart time of the plant is increased. There is a problem that can increase the damage caused.
  • the present invention is to provide a method for restarting a motor that can shorten the restart time of the entire motor in the motor control panel and a system for a motor control panel performing the same.
  • the present invention is to restart the motor capable of smoothly recover the state of the motor without having a momentary power restart relay for each motor unit or each protection control module, or each power supply control module without an emergency power supply such as UPS power
  • a momentary power restart relay for each motor unit or each protection control module, or each power supply control module without an emergency power supply such as UPS power A method and a system for a motor control panel performing the same are provided.
  • a motor restarting method performed in a system for a motor control panel includes an integrated module installed corresponding to the motor control panel; A plurality of protection control modules installed corresponding to each motor supplied with power through the motor control panel; And a communication network configured between the integrated module and the plurality of protection control modules.
  • the integrated module is responsible for the start of each motor after the recovery, using at least the allowable current of the feeder feeder and the real-time current measured by the feeder feeder at least as a reference It is characterized by determining the starting point of each motor.
  • the integrated module is responsible for the start of each motor after the recovery, and start each motor sequentially, the integrated module is a transition of the starting motor to the operating state In conjunction with the check, the start command for the motor in the following sequence is transmitted to the corresponding protection control module.
  • the integrated module is responsible for the power supply to each motor after the power recovery, the power failure time of the integrated module after power recovery is smaller than the instantaneous power failure allowable time (T1). In this case, the recovery command for the contact state of the power path is transmitted to the plurality of protection control modules.
  • the integrated module is responsible for the power supply of each motor after the recovery, the integrated module after the recovery of the plurality of protection control module for at least power failure time Information is transmitted, and each of the protection control modules is configured to perform recovery for the contact state of the power path when the power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • the present invention implements an effective post-recovery restart function by using an integrated module installed in the inlet unit of the MCC and connected to the communication control control module of the individual motor unit.
  • the load conditions of the motor is dynamically reflected automatically, so that the restart delay time is optimized without overcurrent and the equipment restart time is greatly reduced. It can be effective.
  • each motor unit or each protection control module is provided with a momentary power restart restart, or each protection control module can smoothly perform recovery after a momentary power failure without providing an emergency power source such as UPS power. It can be effective.
  • 1 is a view showing the configuration of a general motor control panel.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a situation in which a computer of a conventional central control room and each protection control module are connected by communication.
  • FIG. 3 is a graph illustrating a motor restarting method according to a conventional method.
  • FIG. 4 is an overall configuration diagram of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a block diagram showing the detailed configuration of the integrated module and the protection control module.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating a supercapacitor embedded in an integrated module.
  • FIG. 7 is a graph showing an instantaneous power interruption allowance T1 and an automatic restart allowance T2 in relation to restarting of the motor.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a first exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a time course.
  • FIG. 9 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a second exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a trend of time.
  • FIG. 10 is a graph for explaining a modification of the motor restarting method according to the second embodiment of the present invention, and shows the current of the inlet feeder over time.
  • 11 is a graph showing the state of the voltage of the supply power and the state of the DO contact according to the change of time when recovering within the instantaneous power failure allowance time T1.
  • the protection control module may perform a protection function and a control function together or only a protection function, but is referred to as a 'protection control module' for convenience.
  • FIG. 4 is an overall configuration diagram of a system for a motor control panel according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an integrated module and a protection control module
  • FIG. 6 is a supercapacitor embedded in an integrated module. It is a perspective view showing.
  • the integrated module 100 is installed in the in-in unit 10 corresponding to the motor control panel, and is connected in communication with the protection control modules 200 installed for each motor unit 20 through a serial communication network such as RS-485. do.
  • the integration module 100 integrates with Ethernet drivers (Ethernet MAC & PHY) 108 and 107 for communication with a higher-level system 40 such as a computer or a PLC in a central control room through Ethernet and a router 45, and the like.
  • Ethernet drivers Ethernet MAC & PHY
  • a higher-level system 40 such as a computer or a PLC in a central control room through Ethernet and a router 45, and the like.
  • Ethernet driver (Ethernet MAC & PHY) 106 and port for communication with the display module 510 for the module, RS-485 driver (109) for communication with the host system 40 in a serial communication method, and Port, RS-485 driver (104, 105) and serial communication port for serial communication with each protection control module 200 in the MCC, and from the PT (Potential Transformer) and CT (Current Transformer) to be connected Analog input circuit 101 for signal input, DSP 103 for signal processing of analog signal, CPU 110 for control and operation, and AC to convert DC into DC or DC Supplied to each part of the integrated module 100 It may include a power supply 111 for supplying the operating power.
  • the power supply 111 includes a supercapacitor 111C capable of supplying operating power to the integrated module 100 for a predetermined time even after a power failure.
  • the supercapacitor is a large-capacity capacitor, and accumulates as much charge as usual and releases accumulated charge in case of power failure, thereby providing a source for supplying operating power of the integrated module 100 for a predetermined period of time.
  • the integrated module 100 measures the voltage of the infeed feeder using a PT (Potential Transformer) that is connected or embedded, and measures a CT (Current Transformer) (PT and CT are externally shown in FIG. 5) that is connected or embedded. Measure the feeder's current in real time.
  • PT Physical Transformer
  • CT Current Transformer
  • the integrated module 100 controls the starting of each motor when the power failure is over and the power is restored.
  • the real-time current measured by the inlet feeder is important by using a CT installed in the inlet peter. It is reflected as a factor and controls the starting of each motor after the recovery.
  • the protection control module 200 is installed to correspond to each motor supplied with power through the motor control panel, and built-in or external to the CT (Current Transformer) for sensing the current of the power line to the motor 50 for each phase, ZCT (Zero Current Transformer) for sensing the vector sum of three-phase current, built-in or external, DO port (Digital Output; 204) for the output of the digital signal, DI port (Digital Input; 203) for the input of the digital signal And an analog input circuit 201 for signal input from a connected PT (Current Transformer) and a CT (Current Transformer), a DSP 202 for signal processing and control of analog signals, and communication, in particular, integration in the MCC.
  • RS-485 driver 206 for communication with display module 520 for protection control module
  • Port and the protection control module configured to provide brief information.
  • Display is configured to include an LCD (207) and the like.
  • the protection control module 210 may perform a measurement function, a protection function, and a control function together.
  • the CT may measure the current of the power path to each motor 50 in real time using a CT.
  • the protection control module 210 may open and close the power path to each motor 50 by controlling the contact of the magnetic contactor (M / C) using the DO port 204.
  • the magnetic contactor (M / C) may comprise a main contact, an auxiliary contact and an excitation coil, the main contact opens and closes the path of the power line to the motor (M), and the auxiliary contact works in conjunction with the main contact. It can be switched to a state and used to monitor the state of the magnetic contactor, for example connected to the DI port of the protection control module.
  • the exciting coil is configured to magnetically switch the state of the main contact of the magnetic contactor.
  • Branch connector 400 is for connecting the protection control module 200 in parallel to the serial communication cable 300 connected to the integrated module 100, a plurality of sockets (for example, three sockets as shown) Includes and the corresponding pins in the plurality of sockets may be connected in parallel.
  • the communication network inside the MCC is configured using a serial communication cable 300, a branch connector 400, an RS-485 driver (104, 205), a port, and the like, and an integrated module 100 and a plurality of protection control modules. It is comprised between 200.
  • the integrated module 100 controls the start of each motor supplied with power through the motor control panel after the recovery, using at least the allowable current of the inlet feeder and the real-time current measured by the inlet feeder as a reference.
  • the start time of each motor is determined, and a start command is given to each protection control module 200 using a serial communication network.
  • the integrated module 100 determines whether to start by comparing the difference between the allowable current of the inlet Peter and the real time current measured by the inlet feeder (hereinafter referred to as 'current margin') and the starting current of the motor waiting to be started.
  • the integrated module 100 controls the start of each motor after the power recovery, and start each motor in sequence, in conjunction with the confirmation that the motor being started has transitioned to the operating state of the motor in the following sequence
  • the start command for the protection control module 100 is transmitted to allow the motor controlled by the protection control module 200 to be started.
  • the integrated module 100 is responsible for the power supply to each motor after the recovery, the integrated module after recovery a plurality of protection control when the power failure time is less than the instantaneous power failure allowable time (T1) Send a command to restore the contact status of the power path to the module so that the power supply to the motor controlled by each protection control module is restored.
  • T1 instantaneous power failure allowable time
  • the integrated module 100 is responsible for the power supply of each motor after the recovery, after the integrated module transmits at least information on the power failure time to the plurality of protection control module 200.
  • Each of the protection control modules 200 restores the contact state of the power path when the power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • the integrated module 100 plays a leading role in restarting (protecting the state) of each protection control module 200 after the restoration, which is an integrated module corresponding to the motor control panel (MCC). It is premised on the configuration that 100 is installed and the integrated module 100 and each protection control module 200 communicate closely in the motor control panel.
  • the present invention implements an effective post-recovery restart function by using an integrated module installed in the inlet unit of the MCC and connected to the protective control module 200 of the individual motor unit in communication.
  • the restarting method of the motor (detailed configuration will be described later) according to the first and second embodiments of the present invention is useful when the power failure time is larger than the instantaneous interruption allowance time T1 and smaller than the automatic restart allowance time T2. And may be preferably executed (see FIG. 7).
  • the instantaneous power failure allowance (T1) has a very short recovery time after a power failure (for example, about several msec-several sec), so that the inrush current is relatively low even if the motor is restarted at the same time before the motor is completely stopped by inertia. It may be the limit of time that does not become.
  • the automatic restart allowance time T2 may be a limit of time that an administrator or the like can visually check the process state and restart automatically without restarting manually when the motor is restarted.
  • the restart delay time T3 is set as a specific time predetermined for each motor unit as described in the related art, the total start time is long.
  • the restart delay time (T3) of the motor is dynamically controlled under the control of the integrated module 100 without setting the restart delay time (T3) for each motor in advance.
  • FIG. 8 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a first exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a time course.
  • the integrated module 100 is connected to the protection control module 200 of the individual motor unit, and the protection control module 200 of the motor unit is normally operated in the starting state of the motor through a current that is self-monitored after the RUN command of the motor. Based on the structure that can be determined to change to the state to inform the state of its integration module 100.
  • the motor gradually decreases after the inrush current corresponding to about 6 ⁇ 8 times the rated current flows, and then transitions to the operating state where the current under the rated current flows.
  • the protection control module 200 distinguishes the start section (start state) in which the inrush current is generated and the run section (operation state) in which the current falls below 100% of the rated current and informs the integrated module 100 of the inlet unit by communication.
  • the operating state may be a section in which the current flowing to the motor decreases and falls below 100% of the rated current.
  • the protection control module 200 may monitor the current of the power path to the motor 50 by using a built-in or external CT and an analog input circuit 201 to determine at least the starting state and the operating state.
  • the integrated module 100 of the inlet unit issues a start command to the protection control module 200 of the first motor M1 after the restoration, the first motor is started. And when the first motor (M1) is started and transitioned from the start state to the operating state, the integrated module of the inlet unit checks the state transition to the operating state by communication from the corresponding protection control module 200 immediately after the protection of the second motor (M2) The start command is given to the control module 200.
  • the integrated module 100 issues a start command for the third motor M3 immediately after confirming that the second motor has transitioned to an operation state after starting. As such, by sequentially starting the operation state of the individual motors, the inrush current can be minimized while optimizing the restart time of the entire motor.
  • the integrated module 100 controls the starting of each motor after the power recovery and sequentially starts each motor, and the integrated module 100 interlocks with confirming that the starting motor has transitioned to the operating state.
  • the start command for the motor in the following order is sent to the corresponding protection control module.
  • the integrated module 100 confirms the transition to the operating state by the status report from the protection control module 200 of the motor being started, and as another method, the integrated module 100 is the protection control module 200 of the motor being started. You can also check the transition to the operating state based on the real-time current measured and transmitted by) and the rated current of each motor stored.
  • the first embodiment of the present invention it is possible to start the next motor immediately after the motor transitions to an operating state, instead of waiting for a restart delay time which is set in advance and afforded as in the prior art.
  • the restart delay time was inevitably set in consideration of the possibility of load fluctuation in the motor, but according to the present invention, the load condition of the motor may be changed according to the monitoring of each motor and control by the integrated module. Dynamically reflected automatically has the effect of optimizing restart delay time without overcurrent.
  • FIG. 9 is a graph illustrating a restarting method of a motor according to a second exemplary embodiment of the present invention, and illustrates a current of an incoming feeder according to a trend of time.
  • the second method of shortening the restart time by using the integrated module 100 of the inlet unit is to operate based on the allowable current allowed in the feeder of the inlet unit without checking the transition of the start state of the individual motor-operation state.
  • allowable current can be set to the maximum value or proper value of allowable current, or can be automatically calculated and set according to the rated current of the inlet pump.
  • the protective control module 200 of the motor unit should set the FLC (Full Load Current) corresponding to the rating of the connected motor for the protection function, and the set value is transmitted to the integrated module 100 of the inlet unit connected to the communication.
  • the integrated module 100 knows the FLC of each motor and calculates a starting current value of 6 times to 8 times the FLC in advance.
  • the starting current of the motor is determined by the full load current (FLC) of the motor, and may be determined, for example, about 6 to 8 times the FLC.
  • the integrated module 100 measures the current flowing in the feeder in real time using a built-in or external CT, an analog input circuit 101, a DSP 103, and the like.
  • the current of the inlet feeder After starting the first motor after power recovery, the current of the inlet feeder starts to fall by measuring the current of the inlet feeder without checking the transition to the operation state of the first motor to start the next motor.
  • the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current current measured by the inlet feeder is calculated, and if the value is greater than the starting current of the second motor, a start command is immediately given to the protection control module 200 of the second motor. Even after starting the second motor, if the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current measured in the inlet feeder is larger than the starting current of the third motor without waiting or confirming the transition to the operating state, the start command is immediately issued.
  • Restarting the entire motor in this way allows a small amount of current to flow temporarily into the feeder feeder, but can significantly reduce plant restart time by restarting all motors at a faster time within the allowable current size.
  • FIG. 10 is a graph for explaining a modification of the motor restarting method according to the second embodiment of the present invention, and shows the current of the inlet feeder over time.
  • the current capacity of the inlet Peter may be designed to be about 40 times the FLC of each motor.
  • the starting current is about 6 to 8 times the FLC, but even if five motors are started at the same time, the allowable current of the inlet feeder will not be exceeded.
  • the integrated module 100 stores the allowable current of the inlet feeder, and can know or calculate the starting current of each motor according to the starting sequence, so that the integrated module 100 can be started simultaneously based on the allowable current of the inlet feeder and the starting current of each motor.
  • One or more motors can be defined.
  • the integrated module 100 first issues a start command to the protection control module 200 of the first motor M1 and the second motor M2.
  • the integrated module 100 measures the current of the inlet feeder, and when the current of the inlet feeder starts to fall according to the starting current of the first and second motors, the difference between the allowable current of the inlet feeder and the current current measured by the inlet feeder (current margin). ), And if the value is greater than the starting current of the next third motor, the start command is immediately given to the protection control module 200 of the third motor.
  • the starting current of one or a plurality of motors waiting to be started is compared with a current margin to determine whether to start. If the current margin that can flow to the inlet feeder is greater than the starting current for one or more of the waiting motors, the start command is sent to the protection control module of the corresponding motor.
  • the quick restart after recovery in this way is due to the communication function of the integrated module and the current measurement function of the incoming feeder.
  • the integrated module 100 controls the starting of each motor after the power recovery, using at least the allowable current of the inlet feeder and the real-time current measured by the inlet feeder as a reference. Determine when to start the motor. The integrated module 100 determines whether to start by comparing the difference between the allowable current of the inlet feeder and the real time current measured by the inlet feeder ('current margin') and the starting current of the motor waiting to be started. If the current margin is greater than the starting current of one or more of the waiting motors, the start command is transmitted to the protection control module of the corresponding motor.
  • the starting of the electric current is performed close to the allowable capacity of the inlet feeder as much as possible, so that the starting of the entire motor can be completed more quickly than the first embodiment.
  • 11 is a graph showing the state of the voltage of the supply power and the state of the DO contact according to the change of time when recovering within the instantaneous power failure allowance time T1.
  • the power supply to each motor is controlled.
  • Each protection control module 200 is stopped due to a power failure, but the integrated module 100 has a built-in supercapacitor (111C) therein to function normally even in the event of a power failure, monitoring the power supply state And control each protection control module at the time of restoration.
  • 111C built-in supercapacitor
  • each motor unit can individually control the motor control unit according to its own situation by transmitting information about the magnitude of the voltage, the power failure or the power recovery state, and the power failure time through communication to the protection control unit of the individual motor unit. The latter method is useful when it is necessary to set the instantaneous power failure allowance T1 differently for each motor.
  • the integrated module 100 manages the power supply to each motor after power recovery. For this purpose, the integrated module 100 monitors the power failure time and determines whether the time until power failure is within the instantaneous power failure allowable time T1. . If the instantaneous power failure allowance time T1 is larger than the aforementioned automatic restart allowance time T2, control is performed according to the method of the first embodiment or the second embodiment. When the power failure time is less than the instantaneous power failure allowance time T1, the integrated module 100 transmits a state recovery command to each protection control module 200 constituting the motor control panel through the serial communication network.
  • the integrated module 100 issues a recovery command for the contact state of the power path (contact state of the magnetic contactor) to each protection control module 200.
  • the power failure may change the contact state of the magnetic contactor (M / C) in the motor unit 20, the integrated module 100 is each protection control module 200 so that the contact state of the power path is restored to the state before the power failure Issue a restore command for. Saves the contact state before the integrated module 100 is out of power and transmits information or command on the contact state to each protection control module 200, or relates to the contact state to the nonvolatile memory of the protection control module 100. It can be configured to store information.
  • the integrated module 100 after power-up transmits at least information about the power failure time to the plurality of protection control modules 200 through the serial communication network,
  • Each of the controllers recovers the contact state of the power path (contact state of the magnetic contactor) when the received power failure time is smaller than the instantaneous power failure allowance time T1 set for each protection control module.
  • Each protection control module 200 may set the instantaneous power failure allowance T1 according to its own situation.
  • Each motor may have a different time until it is completely stopped by inertia depending on the load conditions and the like, and the above modification is useful in such a situation.
  • each motor unit had to configure a momentary power restart restart separately from the protection control module, or each motor unit should have an emergency power source such as a UPS.
  • the motor control panel is configured by providing a single emergency power supply (specifically, a supercapacitor) corresponding to the motor control panel without having to provide a separate device or an emergency power supply for each motor unit.
  • a single emergency power supply specifically, a supercapacitor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 모터의 재기동 방법은, 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈(100); 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈(200); 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서, 상기 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터(50)의 기동 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.

Description

통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템
본 발명은 통합 모듈을 활용한 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템에 관한 것이다.
모터제어반(MCC; Motor Control Center)은 모터의 운전, 정지 제어 및 보호를 위해 차단기, 개폐기, 보호제어모듈 등으로 구성된 단위 유닛(이하 각 모터에 관한 유닛이라는 점에서 '모터 유닛'이라고도 한다)들과 각 단위 유닛의 분기선로에 전력을 공급하기 위한 주선로와 차단기 등으로 구성된 인입 유닛으로 구성된다(도 1 참조).
모터유닛을 구성하는 구성품의 하나인 보호제어모듈은 보호장치와 제어장치들로 별도 구성할 수도 있고, 간단한 기능의 장치에서부터 통신기능을 겸하는 고기능 장치까지 다양한 제품이 적용되고 있다.
공장이나 빌딩 등에서는 MCC 판넬 앞에서의 제어와 함께 중앙제어실 등에서 원격으로 제어할 필요성이 높아지면서, 통신기능이 있는 디지털방식의 보호제어모듈이 보급되고 있으며, 예를 들면 도 2와 같은 모터제어반의 구성을 갖는다.
이러한 MCC에서 모터 공급 전원의 순간정전이 발생했을 때 모터의 자동 재기동은 여러 가지 장점을 가지므로, 종래 순간정전 후 자동 재기동을 위해서 대략 두가지 방식이 이용된다.
첫번째 방식은, 보호제어모듈과 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 사용하는 방식이다. 이 방식에서는 충전 배터리 등에 의해 장치의 내부에 충전된 전원으로 정전 시에도 일정시간 접점을 유지하여 설정시간 이내의 짧은 정전 이후 복전되면 모터에 전원을 공급하는 선로의 마그네틱 컨텍터(M/C)를 여자 시킴으로써 재시동 기능을 수행한다.
두번째 방식은, 보호제어모듈의 제어전원으로 DC 전원을 사용하거나 UPS 전원을 사용하며, 모터에 공급되는 전원이 정전되어도 정전 상황을 장치가 모니터링하고 있다가 복전 후에 모터의 재기동을 설정된 시간에 실행하는 방식이다.
첫번째 방식은 설정된 짧은 시간 이내의 정전 시 복전 후 즉시 재기동하는 기능만을 수행할 수 있는데 반하여, 두번째 방식은 다음 기능 설명과 같이 상황에 맞는 제어가 가능하다.
제 1 설정시간(T1; 대략 수 msec - 수 sec) 이내의 짧은 정전 후 복전된 경우는 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전에 복전이 되어 돌입전류가 적으므로, MCC반에서 전원을 공급하는 모든 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는다. 이 경우에는 모터에 전원을 공급하는 M/C를 여자시키는 디지털 출력(DO) 접점이 계속 ON 상태를 유지하도록 함으로써 순간정전에 관계없이 모터가 계속 운전되게 한다.
그러나, 정전 시간이 제 1 설정시간(T1) 보다 크고 제 2 설정시간(T2) 보다 작은 경우, 디지털 출력(DO) 접점은 제 1 설정시간(T1)을 지나는 시점에서 강제로 Open된다. 그리고 복전되는 시점에서 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)이 지연된 후에 재기동 명령이 출력되어 다시 출력접점이 Closed되어 모터가 재기동된다.
재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하는 이유는 제 1 설정시간(T1) 이상의 정전 시에는 모터가 거의 정지상태가 되기 때문에 복전 시 모든 모터가 바로 재기동되면 돌입전류가 과도하게 발생하기 때문이다. 개별 모터 유닛에 흐르는 전류는 상대적으로 크지 않으나, 통상 MCC를 통하여 많은 수의 모터가 전력을 공급받으므로, 동시에 많은 수의 모터가 재기동되면 인입유닛에 흐르는 돌입전류는 매우 크게 됨으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 된다.
이를 막기 위하여 MCC에서 각 보호제어모듈은 대응하는 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)를 각각 다르게 주어 모터를 순차적으로 재기동하게 함으로써 전원 공급 계통이 과전류 상태로 되는 것을 방지한다(도 3 참조).
이러한 모터별 재기동 지연시간(T3)은 MCC에서 전원 공급 계통의 과전류를 방지하는데 효과가 있으나, 반면 전체 모터의 재기동 시간이 많이 걸리게 되는 단점이 있다.
각 모터의 기동시간은 모터 용량, 모터 종류, 기동방식, 부하조건 등에 의해 영향을 받을 수밖에 없으며, 특히 부하조건은 모터의 고유한 특성과는 무관한 조건이다. 이와 같은 이유로 각 모터의 기동시간을 정확히 산정하기 힘들기 때문에 현장에서는 각 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 여유있게 설정할 수밖에 없으며, 이에 따라 공장의 전체 공정 재가동 시간이 증가되어 순간 정전에 의한 피해가 늘어날 수 있는 문제가 있다.
이상 종래 기술의 문제점 및 과제에 대하여 설명하였으나, 이러한 문제점 및 과제에 대한 인식은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것은 아니다.
본 발명은 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 모터의 상태 복구를 원활히 수행할 수 있는 모터의 재기동 방법 및 이를 수행하는 모터제어반용 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법은, 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행된다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되, 상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법에 있어서, 상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 상기 보호제어모듈의 각각은 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 모터제어반에서 전체 모터의 재기동 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다. 또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되며 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따르면, 각 모터유닛 또는 각 보호제어모듈마다 순시정전 재시동 릴레이를 구비하거나, 각 보호제어모듈마다 UPS 전원 등의 비상 전원을 구비하지 않아도 순간정전후 복구를 원활히 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 모터 제어반의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래 중앙제어실의 컴퓨터와 각 보호제어모듈이 통신으로 연결되는 상황을 도시한 도면이다.
도 3은 종래 방식에 따른 모터 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이다.
도 5는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.
도 7은 모터의 재기동과 관련하여 순간정전 허용시간(T1)과 자동 재기동 허용시간(T2)을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
도 11은 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 명칭 및 도면 부호를 사용한다. 보호제어모듈은 보호기능과 제어기능을 함께 수행하거나 보호기능만을 수행할 수도 있으나, 편의상 '보호제어모듈'이라 지칭한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어반용 시스템의 전체 구성도이며, 도 5는 통합모듈 및 보호제어모듈의 세부 구성을 도시한 블럭도이고, 도 6은 통합모듈에 내장되는 슈퍼커패시터를 도시한 사시도이다.
통합모듈(100)은 모터제어반에 대응하여 인인유닛(10)에 설치되며, RS-485 등의 시리얼 통신 네트워크를 통해 각 모터유닛(20)마다 설치되는 보호제어모듈(200)들과 통신으로 연결된다.
또한, 통합모듈(100)은 이더넷과 라우터(45) 등을 통하여 중앙제어실의 컴퓨터 또는 PLC와 같은 상위 시스템(40)과의 통신 등을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(108,107) 및 포트와, 통합모듈용 디스플레이 모듈(510)과의 통신을 위한 이더넷 드라이버(Ethernet MAC&PHY)(106) 및 포트와, 상위 시스템(40)과 시리얼 통신 방식으로 통신하기 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(109) 및 포트와, MCC 내부의 각 보호제어모듈(200)과의 시리얼 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(104,105) 및 시리얼 통신 포트와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(101)와, 아날로그 신호의 신호처리를 위한 DSP(103)와, 제어 및 연산을 위한 CPU(110), MCC의 전원공급부로부터 AC를 공급받아 DC로 변환하거나 DC를 공급받아 통합모듈(100)의 각 부분에 동작 전원을 공급하는 전원공급부(111) 등을 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전원공급부(111)는 정전후에도 일정시간 통합모듈(100)에 대하여 동작 전원을 공급할 수 있는 슈퍼커패시터(111C)를 구비한다. 수퍼커패시터는 대용량의 커패시터로서, 평상시 용량만큼의 전하를 축적하고 정전시에는 축적된 전하를 방출함으로써 일정기간동안 통합모듈(100)의 동작 전원을 공급하는 소스가 된다.
통합모듈(100)은 연결되거나 내장되는 PT(Potential Transformer)를 이용하여 인입피더의 전압을 계측하며, 연결되거나 내장되는 CT(Current Transformer)(도 5에서는 PT 및 CT가 외장되는 것으로 도시됨)를 이용하여 인입피더의 전류를 실시간으로 계측한다.
본 발명의 중요한 일 특징은 정전이 끝나고 복전될 때 통합모듈(100)이 각 모터의 기동을 주관하는 것이며, 일 양상에 따르면 인입피터에 설치되는 CT를 이용하여 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 중요한 요소로 반영하여 복전후 각 모터의 기동을 제어한다.
보호제어모듈(200)은 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되며, 내장 또는 외장되어 모터(50)로 가는 전력 선로의 전류를 각 상별로 센싱하는 CT(Current Transformer)와, 내장 또는 외장되어 3상 전류의 벡터합을 센싱하는 ZCT( Zero Current Transformer)와, 디지털 신호의 출력을 위한 DO 포트(Digital Output;204), 디지털 신호의 입력을 위한 DI 포트(Digital Input;203)와, 연결되는 PT(Potential Transformer) 및 CT(Current Transformer)로부터 신호 입력을 위한 아날로그 입력회로(201)와, 아날로그 신호의 신호처리와 제어를 위한 DSP(202)와, MCC 내부의 통신, 특히 통합모듈(100)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(205) 및 포트와, 보호제어모듈용 디스플레이 모듈(520)과의 통신을 위한 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(206) 및 포트와, 보호제어모듈에 구성되어 간략한 정보를 표시하는 LCD(207) 등을 포함하여 구성된다.
보호제어모듈(210)은 계측기능, 보호기능 및 제어기능을 함께 수행할 수 있으며, 특히 CT를 이용하여 각 모터(50)로 가는 전력 경로의 전류를 실시간으로 계측할 수 있다. 또한, 보호제어모듈(210)은 DO 포트(204)를 이용해 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점을 제어함으로써 각 모터(50)로 가는 전력 경로를 개폐할 수 있다.
마그네틱 컨텍터(M/C)는 주 접점, 보조 접점 및 여자 코일을 포함하여 구성될 수 있으며, 주 접점은 모터(M)로 가는 전력선의 경로를 개폐하며, 보조 접점은 주 접점과 연동하여 동일한 상태로 스위칭되어 마그네틱 컨텍터의 상태를 모니터링하기 위하여 이용되고 예를 들면 보호제어모듈의 DI 포트에 연결될 수 있다. 여자 코일은 마그네틱 컨텍터의 주 접점의 상태를 자력으로 스위칭하기 위하여 구성된다.
분기커넥터(400)는 통합모듈(100)과 연결되는 시리얼 통신 케이블(300)에 대하여 보호제어모듈(200)을 병렬 접속시키기 위한 것으로서, 복수의 소켓(예를 들면 도시된 바와 같이 3개의 소켓)을 포함하고 복수의 소켓에서 대응되는 핀들이 병렬 연결된 것일 수 있다.
MCC 내부의 통신 네트워크는 시리얼 통신 케이블(300) 및 분기커넥터(400)와 RS-485 드라이버(RS485 Driver)(104,205) 및 포트 등을 이용하여 구성되며, 통합모듈(100)과 복수의 보호제어모듈(200)의 사이에 구성된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 모터제어반을 통하여 전력을 공급받는 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하며, 시리얼 통신 네트워크를 이용하여 각 보호제어모듈(200)로 기동 명령을 내린다. 통합모듈(100)은 인입피터의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이(이하 '전류 마진'이라 한다)와 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈(100)로 전송하여 보호제어모듈(200)이 제어하는 모터가 기동되도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하여 각 보호제어모듈이 제어하는 모터에 대한 전력 공급이 복구되도록 한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 통합모듈(100)은 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 통합모듈은 복수의 보호제어모듈(200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈(200)의 각각은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행한다.
이와 같이 본 발명에서는 통합모듈(100)이 복전후 각 보호제어모듈(200)의 재기동(상태 복구)에 있어서 주도적인 역할을 수행하며, 이는 모터제어반(MCC)에 대응하여 통합적인 모듈인 통합모듈(100)을 설치하고 통합모듈(100)과 각 보호제어모듈(200)이 모터제어반 내에서 긴밀히 통신토록 하는 구성을 전제로 하고 있다. 본 발명은 MCC의 인입유닛에 설치되어 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)과 통신으로 연결되는 통합모듈을 이용하여 효과적인 복전후 재기동 기능을 구현한다.
이하, 본 발명의 상기한 여러 특징과 관련되는 통합모듈(100) 및 보호제어모듈(200)의 동작을 그래프를 참조하면서 구체적으로 살펴본다.
본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법(자세한 구성은 후술한다)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 크고 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에 유용할 수 있으며 이때 실행되는 것이 바람직할 수 있다(도 7 참조).
순간정전 허용시간(T1)은 정전후 복전 시간이 매우 짧아(예를 들면, 대략 수 msec - 수 sec) 모터가 관성에 의하여 완전히 정지되기 전이어서 모터가 동시에 재기동 되더라도 돌입전류가 상대적으로 적어 과전류 상태가 되지 않는 시간의 한도일 수 있다.
자동 재기동 허용시간(T2)은 모터를 재기동할 때 관리자 등이 공정 상태를 육안으로 확인하고 수동으로 재기동할 필요 없이 자동으로 재기동할 수 있는 시간의 한도일 수 있다.
도 3을 통하여 설명된 바와 같이 종래처럼 개별 모터유닛 별로 미리 정해진 특정 시간으로써 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정하면 전체 기동시간이 길어지는 단점이 있다. 그런데 본 발명에서는 미리 각 모터별로 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 설정해 두지 않고 통합모듈(100)의 제어에 따라 다이내믹하게 모터의 재기동 지연시간(Restart Delay; T3)을 제어하게 된다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
통합모듈(100)이 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)과 통신연결되어 있고, 모터유닛의 보호제어모듈(200)은 모터의 RUN 명령 후 자체 모니터링하는 전류를 통하여 모터가 기동상태에서 정상운전 상태로 바뀌는 것을 판별하여 통합모듈(100)에게 자신의 상태를 알려줄 수 있는 구조를 기반으로 한다.
모터는 기동의 초기에 대략 정격전류의 6배 ~ 8배 내외에 해당하는 돌입전류가 흐른 후 점차 감소하여 부하상태에 따른 정격 이하의 전류가 흐르는 운전상태로 천이한다. 보호제어모듈(200)은 돌입전류가 발생하는 기동구간(기동상태)과 전류가 정격전류의 100% 이하로 떨어지는 운전구간(운전상태)을 구분하여 인입유닛의 통합모듈(100)에게 통신으로 알려준다. 운전상태는 모터로 흐르는 전류가 감소하여 정격전류의 100% 이하로 떨어져서 동작하는 구간으로 할 수 있다. 보호제어모듈(200)은 내장 또는 외장의 CT와 아날로그 입력회로(201) 등을 이용하여 모터(50)로 가는 전력 경로의 전류를 모니터링하여 적어도 기동상태와 운전상태를 구분하여 판단할 수 있다.
인입유닛의 통합모듈(100)은 복전 후 첫번째 모터(M1)의 보호제어모듈(200)에게 기동명령을 내리면 첫번째 모터가 기동하게 된다. 그리고 첫번째 모터(M1)가 기동하여 기동상태에서 운전상태로 천이되면 인입유닛의 통합모듈은 해당 보호제어모듈(200)로부터 통신으로 운전상태로의 상태천이를 확인한 후 바로 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(200)에게 기동명령을 내린다.
통합모듈(100)은 두번째 모터가 기동 후 운전상태로 천이된 것을 확인한 후 바로 세번째 모터(M3)에 대한 기동명령을 내린다. 이와 같이 개별 모터의 운전상태를 확인하면서 순차 기동함으로써 돌입전류를 최소화하면서 전체 모터의 재기동 시간을 최적화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제 1 실시예에서는 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여 각 모터를 순차 기동시키되, 통합모듈(100)은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송한다. 통합모듈(100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(200)로부터의 상태 보고에 의해 운전상태로의 천이를 확인하며, 또한 다른 방법으로서 통합모듈(100)은 기동중인 모터의 보호제어모듈(200)이 계측하여 전송한 실시간 전류와 저장하고 있는 각 모터별 정격전류 등에 기초하여 운전상태로의 천이를 확인할 수도 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면 종래처럼 미리 설정되고 여유를 가진 재기동 지연시간을 대기하는 것이 아니라 모터가 운전상태로 천이하면 바로 다음 차례의 모터를 기동시킬 수 있다. 종래에는 모터에 있어서 부하의 변동 가능성 등을 염두에 두고 여유 있게 재기동 지연시간을 설정할 수밖에 없었으나, 본 발명에 따르면 각 모터에 대한 상태 모니터링과 통합 모듈에 의한 제어에 따라, 모터의 부하조건 등이 다이내믹하게 자동 반영됨으로써 과전류 없이 재기동 지연시간이 최적화되는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법을 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
인입유닛의 통합모듈(100)을 이용하여 재기동 시간을 단축하는 두번째 방식으로는 개별 모터의 기동상태 - 운전상태의 천이를 확인하지 않고 인입유닛의 피더에 허용되는 허용전류를 기준으로 운용하는 것이다. 이때 허용가능한 전류의 최대값 또는 적정값으로 허용전류를 설정하거나 인입피터의 정격전류에 따라 자동 계산되어 설정되게 할 수 있다.
모터유닛의 보호제어모듈(200)은 보호기능을 위하여 연결된 모터의 정격에 해당하는 FLC(Full Load Current)를 설정하여야 하고, 이 설정값은 통신연결된 인입유닛의 통합모듈(100)에도 전송되게 하여 통합모듈(100)은 각 모터의 FLC를 알게 되고 FLC의 6배 ~ 8배에 달하는 기동전류값을 미리 계산해 둔다. 모터의 기동 전류는 모터의 FLC(Full Load Current)에 의해 정해지며, 예를 들면, FLC의 6배 ~ 8배 정도에서 결정될 수 있다.
그리고 통합모듈(100)은 내장 또는 외장되는 CT와 아날로그 입력회로(101) 및 DSP(103) 등을 이용하여 인입피더에 흐르는 전류를 실시간 계측한다.
복전 후 첫번째 모터를 기동시킨 후 다음 모터를 기동시키기 위하여 첫번째 모터의 운전상태로의 천이를 확인하지 않고, 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차를 계산하고, 그 값이 두번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 두번째 모터의 보호제어모듈(200)로 기동명령을 내린다. 두번째 모터의 기동 후에도 운전상태로의 천이를 기다리거나 확인하지 않고 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 현재 계측된 전류의 차가 세번째 모터의 기동전류보다 커지면 바로 기동명령을 내린다.
이와 같이 전체 모터를 재기동하면 인입피더에 일시적으로 조금 많은 전류가 흐르지만 허용된 전류크기 내에서 모든 모터를 더욱 빠른 시간에 재기동함으로써 설비 재가동 시간을 대폭 줄일 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 모터의 재기동 방법의 변형예를 설명하기 위한 그래프로서 시간의 추이에 따른 인입피더의 전류를 나타낸다.
하나의 모터제어반(MCC)에 많은 수의 모터유닛을 포함하는 경우에는 인입피더의 허용전류에 비하여, 매우 작은 기동 전류를 가지는 많은 모터들이 연결될 수 있다. 예를 들어, 모터제어반이 동일한 FLC의 모터 40개를 위하여 구성될 때, 인입피터의 전류용량은 각 모터의 FLC의 40배 정도로 설계될 것이다. 이러한 경우 기동전류가 FLC의 6배 ~ 8배 정도이지만, 5대의 모터가 동시에 기동하더라도 인입피더의 허용전류를 초과하지 않게 된다.
이와 같은 경우에는 초기 기동 시 한대만을 기동시키는 것이 아니라 여러 대를 동시에 기동시킴으로써 전체 재기동 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
통합모듈(100)은 인입피더의 허용전류를 저장하고 있으며, 기동 순서에 따른 각 모터의 기동전류를 알거나 계산할 수 있으므로, 인입피더의 허용 전류와 각 모터의 기동 전류에 기하여 동시에 기동할 수 있는 하나 또는 복수의 모터를 정할 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 기동전류를 합해도 인입피더의 허용전류보다 작으나 세번째 모터(M3)의 기동전류까지 합하면 인입피더의 허용전류보다 커지는 경우, 통합모듈(100)은 먼저 첫번째 모터(M1) 및 두번째 모터(M2)의 보호제어모듈(200)에 대하여 기동명령을 내린다. 그리고 통합모듈(100)은 인입피더의 전류를 계측하여 첫번째 및 두번째 모터의 기동전류에 따른 인입피더의 전류가 하강을 시작하면 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 현재 전류의 차(전류 마진)를 계산하고, 그 값이 다음 세번째 모터의 기동전류보다 크면 바로 세번째 모터의 보호제어모듈(200)로 기동명령을 내린다.
이와 같이 기동을 대기중인 하나 또는 복수의 모터의 기동 전류를 전류마진과 비교하여 기동 여부를 결정한다. 인입피더에 흘릴 수 있는 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.
이러한 방식으로 복전 후 빠른 재기동이 가능한 것은 통합모듈의 통신기능과 인입피더의 전류 계측 기능 때문이다.
본 발명의 제 2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 통합모듈(100)이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입피더의 허용전류와 인입피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정한다. 통합모듈(100)은 인입피더의 허용전류 및 인입 피더에서 계측된 실시간 전류 사이의 차이('전류 마진')와, 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정한다. 그리고 전류 마진이 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송한다.
본 발명의 제 2 실시예 및 그 변형예에 따르면, 인입피더의 허용용량에 근접하여 최대한 전류를 흘리면서 기동하게 되므로 상기한 제 1 실시예보다 더욱 빠르게 전체 모터의 기동을 완료할 수 있게 된다.
도 11은 순간정전 허용시간(T1) 내에 복전되는 경우 시간의 추이에 따른 공급 전력의 전압과 DO 접점의 상태를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 통합모듈이 허용범위 이내의 순간정전후 복전되는 경우 각 모터에 대한 전력 공급을 주관한다.
각 보호제어모듈(200)은 정전으로 인해서 그 기능이 정지되지만, 통합모듈(100)은 내부에 슈퍼커패시터(111C)를 내장하여 순간정전 시에도 기능이 정상작동되며, 공급되는 전원상태를 모티터링하고 복전 시 각 보호제어모듈에 대한 제어를 수행한다.
특히 통합모듈(100)은 순간정전 허용시간(T1) 이내의 짧은 순간정전 후 복전되는 경우, 각 모터유닛의 보호제어모듈(200)이 정전기간 동안 기능이 정지되었더라도 통합모듈(100)이 상태를 모티터링하여 통신으로 개별 모터유닛의 보호제어모듈(200)에게 상태 복구 명령을 내린다. 혹은 전압의 크기나 정전 또는 복전 상태와 정전 시간에 대한 정보를 개별 모터유닛의 보호제어유닛에게 통신으로 전달함으로써 각 모터유닛이 자신의 상황에 맞게 개별 제어하는 것도 가능하다. 모터마다 순간정전 허용시간(T1)을 다르게 설정할 필요가 있는 경우에는 후자의 방법이 유용하다.
통합모듈(100)이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하며, 이를 위하여 통합모듈(100)은 정전시간을 모니터링하며 정전후 복전까지의 시간이 순간정전 허용시간(T1)이내인지를 결정한다. 만약 순간정전 허용시간(T1) 보다 크고 전술한 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우에는 상기한 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 방법대로 제어한다. 그리고 통합모듈(100)은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1) 보다 작은 경우에는 시리얼 통신네트워크를 통하여 모터제어반을 구성하는 각 보호제어모듈(200)에 대하여 상태 복구 명령을 전송한다.
특히 통합모듈(100)은 각 보호제어모듈(200)에 대하여 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구 명령을 내린다. 정전으로 모터유닛(20)에서 마그네틱 컨텍터(M/C)의 접점 상태가 변경될 수 있으나, 전력 경로의 접점 상태가 정전되기 전의 상태로 복구되도록 통합모듈(100)은 각 보호제어모듈(200)에 대하여 복구 명령을 내린다. 통합모듈(100)이 정전되기 전의 접점 상태를 저장하고 있다가 각 보호제어모듈(200)로 접점 상태에 관한 정보 또는 명령을 전송하거나, 보호제어모듈(100)의 비휘발성 메모리에 접점 상태에 관한 정보를 저장토록 구성할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 대한 변형예로서, 복전후 통합모듈(100)은 시리얼 통신네트워크를 통하여 복수의 보호제어모듈(200)에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며, 보호제어모듈의 각각은 전송받은 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태(마그네틱 컨텍터의 접점 상태)에 대한 복구를 수행한다.
각 보호제어모듈(200)은 자신의 상황에 맞게 순간정전 허용시간(T1)을 설정할 수 있다. 각 모터는 부하조건 등에 따라 관성에 의하여 완전히 정지되기까지의 시간이 각각 다를 수 있으며, 이러한 상황에서 상기한 변형예는 유용하다.
종래의 방식에 따르면, 순간정전후 복전시의 상태 복구를 위하여 각 모터유닛마다 보호제어모듈과는 별개로 순시정전 재시동 릴레이를 구성하거나, 각 모터유닛마다 UPS와 같은 비상전원을 구비하여야만 했다.
이에 반해서, 본 발명에 따르면 각 모터유닛마다 별도의 장치나 비상전원을 구비할 필요없이, 모터제어반에 대응하여 단일의 비상전원(구체적으로는 수퍼커패시터)을 구비하는 것으로써, 모터제어반을 구성하는 전체 모터유닛에 대한 순간정전후 복구를 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
    상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 통합모듈은,
    상기 허용전류 및 상기 실시간 전류 사이의 차이(이하 '전류 마진'이라 한다)와 기동을 대기중인 모터의 기동 전류를 비교하여 기동 여부를 결정하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 기동 전류는 모터의 FLC(Full Load Current)에 의해 정해지는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 전류 마진이 상기 대기중인 모터 중 하나 또는 복수의 모터에 대한 기동 전류보다 크면 해당 모터의 보호제어모듈로 기동명령을 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  5. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
    상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되,
    상기 통합모듈은 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 통합모듈은 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈로부터의 상태 보고에 의해 상기 운전상태로의 천이를 확인하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 통합모듈은 상기 기동중인 모터의 보호제어모듈이 계측하여 전송한 실시간 전류에 기초하여 상기 운전상태로의 천이를 확인하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기한 모터의 재기동 방법은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 크고 자동 재기동 허용시간(T2) 보다 작은 경우 실행되는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  9. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
    상기 통합모듈이 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되,
    복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  10. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템에서 수행되는 모터의 재기동 방법으로서,
    상기 통합모듈이 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되,
    복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며,
    상기 보호제어모듈의 각각은 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  11. 청구항 1, 청구항 5, 청구항 9 또는 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통합모듈은 슈퍼 커패시터를 내장하여 정전시에도 일정시간 동작 전원을 공급받는,
    것을 특징으로 하는 모터의 재기동 방법.
  12. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 기동을 주관하되, 인입 피더의 허용전류와 상기 인입 피더에서 계측된 실시간 전류를 적어도 기준으로 이용하여 각 모터의 기동 시점을 결정하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
  13. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 기동을 주관하여, 각 모터를 순차 기동시키되,
    상기 통합모듈은, 기동중인 모터가 운전상태로 천이한 것을 확인한 것에 연동하여 다음 순서의 모터에 대한 기동명령을 해당 보호제어모듈로 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
  14. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터에 대한 전력 공급을 주관하되,
    복전후 상기 통합모듈은 정전시간이 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구 명령을 전송하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
  15. 모터제어반에 대응하여 설치되는 통합모듈; 상기 모터제어반을 통해 전력을 공급받는 각 모터에 대응하여 설치되는 복수의 보호제어모듈; 상기 통합모듈과 상기 복수의 보호제어모듈의 사이에 구성되는 통신 네트워크;를 포함하여 구성되는 모터제어반용 시스템으로서,
    상기 통합모듈은, 복전후 각 모터의 전력 공급을 주관하되, 복전후 상기 통합모듈은 상기 복수의 보호제어모듈에 대하여 적어도 정전시간에 관한 정보를 전송하며,
    상기 보호제어모듈의 각각은, 상기 정전시간이 각 보호제어모듈별로 설정된 순간정전 허용시간(T1)보다 작은 경우 전력 경로의 접점 상태에 대한 복구를 수행하는,
    것을 특징으로 하는 모터제어반용 시스템.
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