KR100451774B1

KR100451774B1 - 지락 검출 장치

Info

Publication number: KR100451774B1
Application number: KR10-2002-0007970A
Authority: KR
Inventors: 박화목
Original assignee: 엘지산전 주식회사
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2004-10-08
Also published as: KR20030068267A

Abstract

본 발명은 3상 모터의 지락을 검출하는 장치에 관한 것으로, 본 발명의 지락 검출 장치는 전력선의 지락 사고에 의한 고장 전류에 포함된 고조파 성분을 디지털 필터를 이용하여 지락 전류의 고조파 성분을 완전히 제거할 수 있기 때문에 상기 지락전류를 정확히 검출하여 상기 모터의 소손을 방지할 수 있다.

Description

지락 검출 장치{Equipment of Detection for Ground Voltage}

본 발명은 모터의 운전 및 기동 중에 선로에 발생하는 지락 전류를 검출하여 모터를 보호하는 지락 검출장치에 관한 것이다.

일반적으로, 모터는 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 것으로, 모터 내의 코일이 권취된 고정자에 전기 에너지가 인가되면 고정자의 내측에 구성된 회전자가 코일의 자기장에 의하여 회전력을 발생하는 것이다.

이와 같은 모터의 기동 및 운전 시에 지락 전류가 발생하는데, 상기 지락 전류로 인해 과전류가 발생하여 상기 모터를 손상시킬 수 있다. 따라서, 상기 지락 전류를 감지하여 상기 모터를 보호하기 위한 지락 검출 장치가 필요하다.

도 1은 종래 기술에 따른 지락 검출 장치의 회로도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 지락 검출 장치는 모터 선로에 지락 사고가 발생할 경우 영상전류를 감지하기 위해 ZCT(Zero-phase CurrentTransformer)와 다이오드(D1, D2)가 병렬로 연결되어 있고, 케패시터(C1) 및 저항(R1)이 병렬로 연결되어 있다.

또한, 상기 ZCT 병렬회로는 복수 이상의 저항들(R1,R2,R3,R4)을 병렬연결하기 위해 딥 스위치(SW1)(Dip Switch)와 연결되고, 저항(R6)과 캐패시터(C2)를 통하여 지락 검출 IC(Integrated Circuit)(U1)에 연결된다. 다시, 상기 지락 검출 IC(U1)에 의해 출력 신호를 받는 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)로 연결된다.

여기서, 상기 딥 스위치(SW1)는 상기 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)의 인식 전압에 맞추어 ZCT와 저항들(R2, R3, R4, R5)을 각각 수동으로 병렬 연결된다.

즉, 상기 딥 스위치(SW1)에 의해 스위칭된 저항이 작을 경우, 상기 저항에 걸리는 전압이 작아지기 때문에 상기 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)가 인식할 수 있는 전압이 작아지고, 상기 딥 스위치(SW1)에 의해 스위칭된 저항이 많을 경우, 상기 저항에 걸리는 전압이 크게 되기 때문에 상기 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)가 인식할 수 있는 전압이 커진다.

따라서, 상기 딥 스위치에 의해 스위칭 된 저항이 너무 작을 경우 상기 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)가 인식하지 못할 수 있고, 상기 저항이 너무 클 경우 상기 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)에 과부하가 걸릴 수 있다.

이와 같은 종래 기술에 따른 지락 검출 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모터 운전 혹은 기동 시에 선로에 지락 사고가 발생하면 영상전류가발생하고 상기 ZCT를 통하여 지락 검출 회로로 입력된다. 이때, 상기 ZCT 내부에 부담 저항이 있으므로 상기 다이오드(D1, D2)는 전압으로 나타난다.

또한, 상기 캐패시터(C1)를 통하여 노이즈(Noise)는 어느 정도 제거되고 R1 및 딥 스위치(Dip Switch)에 의해 선택된 저항값(R2, R3, R4, R5)과 병렬로 계산된 저항값에 의해 지락 검출 IC(U1)의 BIAS 전압을 맞춘다.

다음, 저항(R6) 및 캐패시터(C2) 필터(Filter)를 통해 U1의 입력 포터로 연결되고, 다시 지락 검출 IC(U1)의 입력 BIAS 전압이 되면 상기 지락 검출 IC(U1)는 출력 신호을 내보낸다.

따라서, 상기 출력 신호를 마이크로프로세서(MICROPROCESSOR)에서 받아 동작 시간 내에 트립(Trip) 신호를 출력하여 모터를 정지시켜 모터의 소손을 방지한다.

하지만, 이와 같은 종래 기술의 지락 검출 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술의 지락 검출 장치는 교류의 고조파를 걸러내기 위해 RC의 고조파 필터를 사용하기 때문에 상기 모터 제어용 회로에서 전력선에 의한 3 고조파, 5 고조파 등은 상기 RC 고조파 필터를 사용하여 제거하기 어렵다.

따라서, 이와 같은 상기 RC 고조파 필터를 통과한 출력 신호를 지락 검출 IC의 BIAS 전압으로 하여 동작시키면 정확한 지락 사고 전류를 검출할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 지락 사고의 고장 전류에 포함된 고조파 성분을 디지털 필터(Discrete Fourier Transform : DFT)를 이용하여 지락 전류의 고조파 성분을 완전히 제거한 기본파만을 검출하여 지락을 보호하는 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1 종래 기술에 따른 지락 검출 장치의 회로도.

도 2 본 발명에 따른 지락 검출 장치의 회로도.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 지락 검출 장치는, ZCT를 통과한 영상전류의 서지 또는 노이즈를 제거한 후 이를 전압 형태로 변환하기 위해 병렬로 연결된 배리스터(Varistor), 캐패시터 및 저항; 상기 변환된 전압을 일정 레벨의 전압 이하로 조절하기 위한 다이오드; 상기 다이오드에서 출력된 신호의 고조파를 필터링하기 위한 고조파 필터; 상기 고조파 필터를 거쳐 필터링 된 신호를 증폭하기 위한 증폭기; 그리고, 상기 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호를 필터링하기 위한 DFT(Discrete Fourier Transform)와, 상기 DFT에 의해 필터링된 디지털 신호를 이용하여 지락 전류를 판단하는 지락 전류 판단부로 이루어진 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지락 사고의 고장 전류에 포함된 고조파 성분을 디지털 필터( DFT)를 이용하여 지락 전류의 고조파 성분을 완전히 제거한 후 기본파만을 검출하여 지락을 보호하는 장치에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지락 검출 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 지락 검출 장치의 회로도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지락 검출 장치는 교류모터에서 지락 사고가 발생 할 경우 ZCT를 통과한 고조파의 전류를 필터링하기 위해 병렬로 연결된 VARISTOR(MV), 캐패시터(C1, C2), 및 저항(R1, R2, R3, R4, R5, R6)과, 상기 ZCT에서 발생한 전류를 일정 전압의 세기 이하로 조절하기 위한 다이오우드(D1, D2, D3, D4)와, 상기 고조파를 증폭하기 위한 증폭기(AMP)와, 상기 증폭기(AMP)를거친 출력 신호를 받아 상기 모터를 제어하기 위한 마이크로프로세서(Microprocessor)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 마이크로프로세서는 상기 증폭기(AMP)를 거친 고조파 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위한 A/D 컨버터(Converter)와, 상기 디지털 신호를 변환 필터링하여 기본파를 만들기 위한 DFT(Discrete Fourier Transform)와, 상기 DFT에 의해 변환 필터링된 기본파를 이용하여 지락을 판단하기 위한 지락 전류 판단부로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 지락 검출 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지락이 발생하면 ZCT를 통하여 영상 전류가 검출되어 저항(R1)을 거쳐 전압으로 변환된다. 이 전압은 그라운드가 다이오드(D3)에 의해 일정 전압 플로팅 되어있어 상기 일정 전압 이상을 초과할 수 없다.

동시에, VARISTOR(MV)가 ZCT 단자를 통하여 들어오는 서지(Surge)를 제거하여 주고, 상기 다이오드(D1, D2)는 12V 이상의 전압을 블락킹(Blocking)시킬 수 있다.

또한, 부담 저항을 거쳐 변환된 전압은 R2, C2 필터를 거쳐 8 고조파까지 필터링 한다. 이 신호는 AMP의 "+" 단자에 연결되어 저항(R4, R5)에 의해 증폭된 후 마이크로프로세서의 A/D 컨버터로 입력되어 진다.

이때, 상기 다이오드(D4)는 일정전압 이상의 전압이 상기 마이크로프로세서로 입력되지 못하도록 제어한다. 또한, 저항(6)에 의해 노이즈가 제거된 신호가 입력되어 진다.

그리고, 상기 A/D 컨버터에 의해 디지털로 변환된 출력신호를 상기 DFT에 의해 디지털 필터로 제공되어 진다. 이렇게 되면 기본파 성분만이 제공되어 진다.

결국, 이 값을 지락 검출 판단부에서 판단한 후 고장 값이 기준 값보다 커지면 지락 고장 트립(Trip) 신호를 출력하여 상기 모터의 전원을 차단한다.

따라서, 본 발명의 지락 검출 장치는 3상 모터의 전력선에서 지락이 발생할 경우 상기 ZCT를 통하여 고조파가 입력되고 이를 마이크로프로세서에서 디지털 변환 및 필터링하여 상기 모터의 전원을 트립하기 위한 장치이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 지락 검출 장치는 지락 사고의 고장 전류에 포함된 고조파 성분을 디지털 변환한 후 디지털 필터(DFT)를 이용하여 필터링하고, 지락 전류의 고조파 성분을 완전히 제거한 기본파만을 검출하여 지락을 보호하는 장치이다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 디지털 콘트롤러는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명의 지락 검출 장치는 3상 모터 전력선의 지락 사고에 의한 고장 전류에 포함된 고조파 성분을 디지털 필터를 이용하여 지락 전류의 고조파 성분을 완전히 제거할 수 있기 때문에 상기 지락전류를 정확히 검출하여 상기 모터의 소손을 방지할 수 있다.

Claims

ZCT를 통과한 영상전류의 서지 또는 노이즈를 제거한 후 이를 전압 형태로 변환하기 위해 병렬로 연결된 배리스터(Varistor), 캐패시터 및 저항;

상기 변환된 전압을 일정 레벨의 전압 이하로 조절하기 위한 다이오드;

상기 다이오드에서 출력된 신호의 고조파를 필터링하기 위한 고조파 필터;

상기 고조파 필터를 거쳐 필터링 된 신호를 증폭하기 위한 증폭기; 그리고,

상기 증폭기의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터와, 상기 A/D 컨버터에 의해 변환된 디지털 신호를 필터링하기 위한 DFT(Discrete Fourier Transform)와, 상기 DFT에 의해 필터링된 디지털 신호를 이용하여 지락 전류를 판단하는 지락 전류 판단부로 이루어진 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 지락 검출 장치.
삭제
상기 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서를 보호하기 위해 상기 증폭기와 상기 마이크로프로세서의 사이에 각각 저항과 다이오드를 하나 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지락 검출 장치.