재개폐기 제어기: 스마트 그리드 신뢰성의 핵심

번개, 쓰러진 나뭇가지, 심지어 마일라 풍선조차 전력선의 전류 흐름을 방해할 수 있습니다. 이것이 유틸리티 회사들이 고장이 발생하지 않도록 하기 위해 그들의 상공 배전 시스템에 신뢰성 있는 재접속 제어기를 장착하는 이유입니다.

모든 스마트 그리드 환경에서 재접속 제어기는 일시적인 결함을 감지하고 중단시키는 중요한 역할을 합니다. 오버헤드 선로에서 많은 단락 회로가 스스로 해결될 수 있지만, 재접속 제어기는 순간적인 결함 후 자동으로 전력을 복구하여 서비스 연속성을 개선합니다.

재접속 제어기는 전력선의 교류 전압과 전류를 감지합니다. 서지나 결함이 발생하면 전력 릴레이가 열려 결함을 제한하고 그리드 전체로 확산되는 것을 막습니다. 이러한 현상을 카스케이딩 실패라고 합니다. 앞서 언급했듯이, 번개, 나뭇가지, 또는 풍선과 같은 일시적인 사건이 발생할 때, 이들은 일시적으로 선로가 교차하도록 만들 수 있습니다. 재접속 제어기는 계속해서 전력선을 모니터링하며, 만약 AC 성능이 안정화되면 릴레이를 닫거나 "재접속"하려고 시도합니다. 닫힌 후, 고전압, 고전류, 또는 다른 결함 조건이 감지되면 릴레이는 다시 열립니다. 재접속 제어기는 일반적으로 3~5회 정도 재접속을 시도합니다. 이 아이디어는 그리드가 스스로 치유되게 하는 것입니다.

왜 재접속 제어기가 그렇게 중요할까요?

재접속 제어기는 몇 가지 주요 기능이 있습니다:

• 전력선 감지, 3상 전압, 3상 전류, 1개 또는 2개의 접지, 그리고 일반적으로 중복성을 포함합니다. 특히 조화파 측정에서는 높은 정확성이 필수적입니다.

• 격리는 필수입니다. 격리는 신호 체인의 상위와 하위 모두에서 구현되어 신뢰성 있는 시스템 작동을 보장하고 전자 부품을 보호합니다. 통신 링크 이전에도 격리가 필요하며, 다양한 격리 옵션이 종종 필요합니다.

• AC 및 DC 입력을 모두 지원하는 여러 전원 공급. 당연히 시스템에는 전력 공급이 중단되었을 때에도 AC 선로를 계속 감지해야 하므로 배터리가 포함됩니다.

• 통신은 또한 재접속 제어기에 중요합니다. 이러한 시스템은 큰 그리드와 통신하여 이벤트를 보고해야 합니다. 대부분의 스마트 그리드는 무선 또는 전력선 통신 네트워크를 사용합니다. 재접속 제어기와 같은 장치는 종종 RS-485와 같은 전통적인 직렬 통신을 유지하며, 이를 게이트웨이 또는 기타 하드웨어를 통해 선택한 무선 프로토콜로 변환합니다.

재접속 제어기용 아날로그 구성 요소

재접속 제어기를 설계하려면 다양한 중요한 아날로그 구성 요소가 필요합니다. 도식 1에 표시된 블록 다이어그램은 재접속 제어기 설계의 한 예입니다. 여러 시스템 전원 공급, 통신 인터페이스, 전압 모니터링, 감시 회로 등을 볼 수 있습니다. 적합한 구성 요소를 어떻게 선택할까요? 높은 정확성, 넓은 입력 전압 보호 범위, 낮은 전력 소비, 작은 크기는 설계 요구 사항을 충족하기 위해 평가해야 할 몇 가지 중요한 특성입니다. MAX16126/MAX16127 부하 덤프/역방향 전압 보호 회로는 이러한 특성을 제공하는 장치의 예입니다. 

통합된 차지 펌프를 통해 이러한 IC는 파괴적인 입력 조건 하에서 하위 전원 공급을 차단하고 격리하는 두 개의 외부 백투백 N채널 MOSFET을 제어합니다. 이들은 결함 조건 동안 신호를 보내는 플래그 출력을 포함합니다. 역방향 전압 보호를 위해, 외부 백투백 MOSFET은 정상 작동 중 전압 강하와 전력 손실을 최소화하여 전통적인 역방향 배터리 다이오드보다 우수한 성능을 발휘합니다. 또 다른 신뢰성 있고 저전력의 마이크로프로세서 감시기는 우리의 MAX6365 제품군으로, 백업 배터리 및 칩 활성화 게이팅 기능을 특징으로 합니다. 

MAX6365 감시 회로는 미니어처 8핀 SOT23 패키지에 수용되어 마이크로프로세서 시스템에서 전력 감시, 배터리 백업 제어, 메모리 쓰기 보호 기능을 간소화합니다. 항상 켜져 있어야 하는 애플리케이션, 예를 들어 재접속 제어기에서는 저정전류 MAX6766 선형 규제기를 사용합니다. MAX6766은 4V부터 72V까지 작동하며 최대 100mA의 부하 전류를 제공하고, 31µA의 정전류만 소비합니다.

스마트 그리드는 전력 공급의 효율성과 신뢰성을 향상시키며, 전력 인프라의 탄력성을 증가시킵니다. 따라서 다음 재접속 제어기를 설계할 때, 내부의 기본 기술들을 염두에 두세요. 그것들은 모두 전등을 켜놓는 역할을 합니다.