KR100478762B1 - Apparatus for displaying and detecting an overvoltage and leakage current - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전원공급라인의 과전압 검출 및 표시제어 장치에 관한 것으로, 특히 교류 및 직류전원 공급 라인에 과도전압을 억제하는 과전압억제회로와 과전압 종합 표시회로로 구성하여 과전압억제회로로 인가되는 과전압과 과전압억제회로의 노후로 인한 누설전류 발생을 각각 검출하여 표시함에 따라 설비의 유지보수 및 과전압 대책설계에 만전을 기할 수 있는 과전압 검출 및 표시제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an overvoltage detection and display control apparatus of a power supply line, and in particular, an overvoltage suppression circuit that suppresses a transient voltage in an AC and DC power supply line and an overvoltage integrated display circuit, which are applied to an overvoltage suppression circuit. The present invention relates to an overvoltage detection and display control device capable of ensuring perfect equipment maintenance and overvoltage countermeasure by detecting and displaying leakage current due to the aging of a suppression circuit.
종래의 전원공급 라인의 과전압 보호소자로 TVS(Transient Voltage Suppressor), 제너(Zener), 금속산화배리스터(MOV; Metal Oxide Varistor), 어레스터(Arrestor) 등이 사용되고 있으며, 본 발명은 금속산화배리스터(이하, '배리스터'라 약칭함)에 관한 것이다.Transient Voltage Suppressor (TVS), Zener, Metal Oxide Varistor (MOV), Arrestor, etc. are used as an overvoltage protection device of a conventional power supply line. Hereinafter referred to as 'varistor').
종래의 교류 및 직류전원 공급 라인의 전원감시로는 보호소자에 직렬로 저항을 연결하고 상기 저항에 의한 분압회로로서 이 분압된 전압으로 표시램프를 점등하는 방법으로 보호소자가 정상인 상태에서 표시램프는 상시 점등되어 있고, 서지침입이나 과전압이 인가되어 배리스터의 특성이 열화되거나 퓨즈 융단시에는 소등되는 방법을 이용하였다.Conventional power monitoring of AC and DC power supply lines is by connecting a resistor in series to the protection element and turning on the display lamp with this divided voltage as a voltage divider circuit by the resistance. The lamp was turned on and the surge intrusion or overvoltage was applied to deteriorate the characteristics of the varistor or to turn off the fuse.
상기와 같이 고전압(AC 220V/110V)에서 저전압(DC 5V)으로 강압할 경우 저항에 고열이 발생되어 화재가 발생될 우려가 있는 등 기타 안전에 좋지 않은 영향을 줄 수 있고, 또한 표시램프는 통상적으로 정상상태에서는 소등이고 고장시에 점등 또는 점멸되게 되어 있는 반면, 여기에서는 정상상태에서 상시 점등되고 보호소자의 고장시에는 소등되는 방식을 취하므로 관리자에게 상당한 혼란을 주어 적절한 시기에 보호소자를 교체하지 못하여 부하를 훼손시킬 우려가 있었다.When stepping down from high voltage (AC 220V / 110V) to low voltage (DC 5V) as described above, high heat may be generated in the resistor, which may cause a fire. In this case, the lamp is turned off in the normal state and turned on or blinking in case of failure, but in this case, it is always turned on in the normal state and turned off in the case of failure of the protection device. There was a risk of damaging the load.
또한, 보호소자는 소모품이므로 보호소자가 노후될 경우 적절한 시기에 교체해 주어야 하는 데, 보호소자의 수명을 판단하는 방식으로 누설전류값을 측정하여 판단하는 것이 보편화되어 있고 가장 정확한 방법이지만, 사용자가 누설전류를 측정하기 위해서는 접지라인을 분리하여 전류계를 직렬로 연결하여 측정해야 되기 때문에 상시 전원공급을 필요로 하는 현장에서는 전원을 차단하지 않고 누설전류를 측정할 경우 안전상의 위험이 있었고, 또한 누설전류의 측정시간이 많이 소요되므로 누설전류 측정을 등한시하여 보호소자의 수명을 정확히 예측하지 못하고 이에 따라 보호소자의 교체시기를 지나쳐 낙뢰사고로 이어지는 일이 빈번하게 일어나는 문제점이 있었다.In addition, since the protection element is a consumable, it must be replaced at an appropriate time when the protection element becomes old. It is common and most accurate to measure the leakage current value by determining the life of the protection element. In order to measure, it is necessary to connect the ammeter in series by disconnecting the ground line. Therefore, there is a safety risk when measuring leakage current without shutting off the power in the site that requires constant power supply. Due to the large amount of time, the leakage current measurement is neglected, so the life of the protection device cannot be accurately predicted. Accordingly, the replacement of the protection device is often passed, leading to a lightning strike.
이러한 문제점을 보완하기 위하여 보호소자에 누설전류를 측정할 수 있는 방법이 개발되고 있지만, 누설전류 측정시 전류검출기에서 감지하는 전류가 미약하여 누설전류를 정확하게 측정하는 것이 불가능하였고, 이를 해결하기 위하여 증폭회로를 추가하면 낙뢰유입시 전류검출기의 전류 값이 상승하여 결국 검출회로를 손상시키게 되는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, a method of measuring leakage current in a protection device has been developed.However, it is impossible to accurately measure leakage current because the current detected by the current detector is weak when measuring leakage current. When the circuit is added, the current value of the current detector increases during the lightning inflow, which causes damage to the detection circuit.
따라서, 본 발명의 목적은 교류 및 직류전원을 공급하는 과정에서 발생될 수 있는 과도전압을 억제하여 전원계통의 회로를 보호함과 동시에 발생된 과도전압의 다양한 정보를 검출하여 표시함으로써, 각종 설비의 고장 원인과 경로를 추적하여 설비의 유지보수 및 서지대책 설계에 기여할 수 있는 과전압 검출 및 표시제어 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to protect the circuit of the power supply system by suppressing the transient voltage that may be generated in the process of supplying AC and DC power, and to detect and display various information of the generated transient voltage. It is to provide an overvoltage detection and display control device that can contribute to the maintenance of equipment and the design of surge countermeasure by tracking the cause and path of failure.
본 발명의 다른 목적은 상시에는 전원라인을 통해 침입하는 과전압을 검출 및 감시하되 사용자의 선택에 따라 보호소자를 통하여 누설되는 누설전류를 간단하게 검출하여 보호소자의 수명을 정확하게 진단함과 아울러 보호소자의 열화로 인한 부하의 훼손을 원천적으로 방지할 수 있는 과전압 검출 및 표시제어 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to detect and monitor the overvoltage invading through the power line at any time, but by simply detecting the leakage current leaked through the protection device according to the user's selection to accurately diagnose the life of the protection device and the protection device It is an object of the present invention to provide an overvoltage detection and display control device that can prevent damage to a load due to deterioration.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 과전압으로부터 부하를 보호하는 소자 및 그 감시 장치에 있어서: 제 1 전원라인(L)과 제 2 전원라인(N) 사이에 연결되어 전원라인을 통해 유입되는 과전압을 흡수하여 부하(50)를 보호하는 보호소자(10); 상기 보호소자(10)를 통해 흐르는 과전압이나 누설전류를 검출하는 전류검출기(110); 상기 전류검출기(110)를 통해 인가된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하는 정류회로부(120); 상기 정류회로부(120)의 출력단인 제 1 전원측에 각각 병렬로 설치된 제 1 및 제 2 전원단자(131, 132); 상기 정류회로부(120)의 출력단인 제 2 전원측에 각각 병렬로 설치된 제 3 및 제 4 전원단자(133, 134); 상기 제 1 및 제 2 전원단자와 제 3 및 제 4 전원단자 사이에 각각 설치되어 사용자의 선택 즉, 모드전환스위치(138)의 선택에 따라 접점을 전환하여 전류통로를 변경하는 제 1 및 제 2 전환스위치(135, 136); 상기 제 1 전원단자와 제 3 전원단자에 상시 접속되어 전류검출기(110)로부터 입력되는 과전압을 제공받아 과전압의 크기와 횟수에 대응되는 카운트신호를 발생하는 카운트회로부(140); 상기 전환스위치의 선택에 따라 제 2 전원단자와 제 4 전원단자에 임시 접속되어 전류검출기(110)로부터 입력되는 보호소자(10)의 누설전류를 제공받아 증폭하는 누설전류증폭부(150); 상기 카운트회로부(140)로부터 과전압 검출신호를 제공받아 과전압 침입일시, 크기, 경로, 횟수를 판단하여 디스플레이시킴과 아울러 상기 누설전류증폭부(150)로부터 누설전류를 제공받아 보호소자(10)의 특성 및 노후정도를 판단하여 교체시기를 디스플레이시키는 마이크로프로세서(160); 및 상기 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 과전압과 누설전류에 대한 각종 정보를 문자, 숫자 또는 코드로 표시하는 표시부(180)로 이루어진 것을 특징으로 한다.Technical means of the present invention for achieving the above object, in the device and the monitoring device for protecting the load from overvoltage: connected between the first power line (L) and the second power line (N) through the power line A protection element 10 for absorbing the incoming overvoltage to protect the load 50; A current detector (110) for detecting an overvoltage or a leakage current flowing through the protection device (10); A rectifier circuit unit 120 for converting and outputting an AC power applied through the current detector 110 into a DC power; First and second power terminals 131 and 132 installed in parallel on a first power side, which is an output terminal of the rectifier circuit 120, respectively; Third and fourth power supply terminals 133 and 134 installed in parallel on a second power supply side, which is an output terminal of the rectifier circuit unit 120, respectively; First and second installed between the first and second power terminals and the third and fourth power terminals, respectively, to change the current path by switching contacts according to the user's selection, that is, the mode selection switch 138. Changeover switches 135 and 136; A count circuit unit 140 connected to the first power terminal and the third power terminal at all times to receive an overvoltage input from the current detector 110 to generate a count signal corresponding to the magnitude and number of overvoltages; A leakage current amplifier 150 that is temporarily connected to a second power supply terminal and a fourth power supply terminal according to the selection of the changeover switch and amplifies the leakage current of the protection device 10 input from the current detector 110; The overvoltage detection signal is received from the count circuit unit 140 to determine and display the time, magnitude, path, and number of times of overvoltage intrusion, and the leakage current is supplied from the leakage current amplifier 150 to provide characteristics of the protection device 10. And a microprocessor 160 which determines the degree of aging and displays replacement time. And a display unit 180 displaying various types of information on overvoltage and leakage current in letters, numbers, or codes under the control of the microprocessor 160.
아울러, 상기 보호소자(10)가 노후되거나 누설전류가 일정량 이상 발생될 경우 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 점등하거나 점멸하여 이상상태를 표시하는 발광다이오드와 같은 보호소자이상표시램프(190)를 더 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, when the protection device 10 is deteriorated or a leakage current is generated by a certain amount or more, the protection device error display lamp 190 such as a light emitting diode displaying an abnormal state by lighting or flashing under the control of the microprocessor 160 is provided. It is characterized by further comprising.
구체적으로 상기 제 1 및 제 2 전환스위치(135, 136)는 사용자의 선택, 즉 모드전환스위치(138)의 선택에 따라 동시에 접점을 전환하도록 하는 릴레이로 구성된 것을 특징으로 한다.In detail, the first and second changeover switches 135 and 136 are configured as relays for simultaneously switching contacts according to a user's selection, that is, a mode changeover switch 138.
상기 카운트회로부(140)는, 제 1 전원단자와 제 3 전원단자 사이에 전류통로가 연결된 제너다이오드(ZD1); 상기 제너다이오드(ZD1)와 병렬로 연결된 저항(R1); 및 상기 저항과 병렬로 연결된 커패시터(C1);로 이루어진 것을 특징으로 한다.The count circuit unit 140 may include a zener diode ZD1 connected to a current path between the first power terminal and the third power terminal; A resistor (R1) connected in parallel with the zener diode (ZD1); And a capacitor C1 connected in parallel with the resistor.
상기 누설전류증폭부(150)는, 제 2 전원단자에 직렬로 연결된 제 1 저항(R11); 상기 제 1 저항에 병렬로 연결된 제 2 저항(R12); 상기 제 2 전원단자와 제 4 전원단자 사이에 전류통로가 연결된 제너다이오드(ZD11); 및 상기 제너다이오드와 병렬로 연결된 커패시터(C11);로 이루어진 것을 특징으로 한다.The leakage current amplifier 150 may include a first resistor R11 connected in series with a second power terminal; A second resistor (R12) connected in parallel with the first resistor; A zener diode ZD11 connected to a current path between the second power supply terminal and the fourth power supply terminal; And a capacitor C11 connected in parallel with the zener diode.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 살펴보고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 과도전압 방지용 보호소자를 도시한 것으로, 복수의 전원라인(L, N) 사이와 상기 전원라인(L, N)과 접지라인(G) 사이에 설치되며 과전압 발생시 이를 흡수하여 부하(50)를 보호하게 되는 복수의 보호소자(10)가 설치되어 있다.1 illustrates a general transient voltage protection device, which is installed between a plurality of power lines (L, N) and between the power lines (L, N) and the ground line (G), and absorbs the load when an overvoltage occurs. A plurality of protection elements 10 for protecting 50 are provided.
상기 보호소자(10)로 서지 침입 및 과전압이 인가되어 보호소자(10)인 금속산화 배리스터(Metal Oxide Varistor; 이하 '배리스터(10)'라 칭함)의 특성이 열화되면 전원라인(L, N)과 접지전압(G) 사이에 위치한 배리스터(10)에서 전류 누설이 발생하게 되는데, 이때 배리스터(10)에는 열이 발생되며 각각의 배리스터(10)에 근접한 온도퓨즈(20)는 발생되는 열에 의해 융단(퓨즈정격 온도에서)되어 회로로부터 배리스터(10)를 분리시켜 고장 배리스터(10)에 의한 전류 누설을 방지하게 된다.When surge intrusion and overvoltage are applied to the protection device 10 and the characteristics of the metal oxide varistor (hereinafter, referred to as “varistor 10”) of the protection device 10 are deteriorated, power lines L and N Current leakage occurs in the varistor 10 located between the ground voltage G and the ground voltage G. At this time, the varistor 10 generates heat and the temperature fuse 20 adjacent to each varistor 10 is fused by the generated heat. (At the fuse rated temperature) to isolate the varistor 10 from the circuit to prevent current leakage by the failed varistor 10.
일반적으로 배리스터(10)는 양끝에 가해지는 전압에 의해서 저항값이 변하는 비선형 반도체저항소자로서, 배리어블 레지스터(Variable Resistor)의 약칭으로 낙뢰, 정전기, 유도성 과전압, 역기전압 등과 같은 과전압으로부터 회로를 보호하기 위하여 사용하는 소자로, 큰 전력을 빠른 시간에 흡수할 수 있으며, 파괴율이 낮으므로 주로 통신기기의 신호선이나 전원선 등과 같은 신뢰성이 요구되는 곳에 사용한다.In general, the varistor 10 is a nonlinear semiconductor resistance element whose resistance is changed by voltages applied at both ends. The varistor 10 is an abbreviation of Variable Resistor, and the circuit is protected from overvoltage such as lightning, static electricity, inductive overvoltage, and counter voltage. It is a device used for protection. It can absorb a large amount of power in a short time and has a low breakdown rate, so it is mainly used where reliability such as signal line or power line of communication equipment is required.
상기 배리스터(10)의 전류값이 증가함에 따라 안정한 VPLC(Voltage Protection Level: 전압보호 레벨)를 유지하지 못하며, 사용할수록 금속산화 배리스터(10)의 열화가 발생한다. 상기 배리스터(10)는 저가, 대용량, 무극성 등으로 사용하지만 단점으로 열화 현상이 쉽다.As the current value of the varistor 10 increases, the stable VPLC (Voltage Protection Level) may not be maintained. As the varistor 10 is used, deterioration of the metal oxide varistor 10 occurs. The varistor 10 is used at low cost, large capacity, nonpolar, etc., but is easily deteriorated due to its disadvantages.
이로 인해, 보호소자(10)를 안전하게 사용하기 위해서는 보호소자(10)의 수명과 관련된 누설전류값을 측정하여 적절한 시기에 보호소자(10)를 교체해 주어야 한다.Therefore, in order to use the protection device 10 safely, the leakage current value related to the life of the protection device 10 should be measured to replace the protection device 10 at an appropriate time.
도 2는 본 발명에 의한 전원라인의 과전압 검출 및 표시제어 장치를 도시한 회로블록도로서, 보호소자(10), 전류검출기(110), 정류회로부(120), 스위치부(130), 카운트회로부(140), 누설전류증폭부(150), 마이크로프로세서(160), 표시부(180) 및 보호소자이상표시램프(190)로 이루어져 있다.FIG. 2 is a circuit block diagram showing an overvoltage detection and display control apparatus of a power line according to the present invention. The protection device 10, the current detector 110, the rectifier circuit unit 120, the switch unit 130, and the count circuit unit are shown in FIG. 140, a leakage current amplifier 150, a microprocessor 160, a display unit 180, and a protection device abnormality display lamp 190.
상기 보호소자(10)는 제 1 전원라인(L)과 제 2 전원라인(N) 사이에 연결되어 전원라인을 통해 유입되는 과전압을 흡수하여 부하(50)를 보호하도록 이루어져 있고, 전류검출기(110)는 보호소자(10)를 통해 흐르는 과전압이나 누설전류를 검출하도록 이루어져 있고, 정류회로부(120)는 전류검출기(110)를 통해 인가된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하도록 이루어져 있고, 스위치부(130)는 정류회로부(120)로부터 출력되는 전류를 사용자의 선택에 따라 작동되어 카운트회로부(140) 또는 누설전류증폭부(150)로 출력되도록 스위칭하여 전류흐름을 변경하는 릴레이와 같은 소자로 이루어져 있고, 카운트회로부(140)는 전류검출기(110)로부터 입력되는 과전압을 스위치부(130)를 통해 제공받아 과전압의 크기와 횟수에 대응되는 카운트신호를 발생하도록 이루어져 있고, 누설전류증폭부(150)는 전류검출기(110)로부터 입력되는 보호소자(10)의 누설전류를 스위치부(130)를 통해 제공받아 증폭하도록 이루어져 있고, 마이크로프로세서(160)는 카운트회로부(140)로부터 과전압 검출신호를 제공받아 과전압 침입일시, 크기, 경로, 횟수를 판단하여 디스플레이시킴과 아울러 상기 누설전류증폭부(150)로부터 누설전류를 제공받아 보호소자(10)의 특성 및 노후정도를 판단하여 교체시기를 디스플레이 시키도록 이루어져 있고, 표시부(180)는 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 과전압과 누설전류에 대한 각종 정보를 문자, 숫자 또는 코드로 표시하도록 이루어져 있고, 보호소자이상표시램프는 보호소자가 노후되거나 누설전류가 일정량 이상 발생될 경우 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 점등하거나 점멸하여 이상상태를 표시하는 발광다이오드로 구성되어 있다.The protection device 10 is connected between the first power line (L) and the second power line (N) to absorb the overvoltage flowing through the power line to protect the load 50, the current detector 110 ) Is configured to detect the overvoltage or leakage current flowing through the protection element 10, the rectifier circuit unit 120 is configured to convert the AC power applied through the current detector 110 to the DC power to output, the switch unit 130 is composed of a device such as a relay to change the current flow by switching the current output from the rectifier circuit unit 120 to be output to the count circuit unit 140 or the leakage current amplifier unit 150 according to the user's selection The count circuit unit 140 receives the overvoltage input from the current detector 110 through the switch unit 130 and generates a count signal corresponding to the magnitude and number of times of the overvoltage. The leakage current amplifier 150 is configured to receive and amplify the leakage current of the protection device 10 input from the current detector 110 through the switch unit 130, and the microprocessor 160 includes a count circuit unit ( 140 is provided with an overvoltage detection signal to determine and display the time, magnitude, path, and number of times of overvoltage intrusion, and receives a leakage current from the leakage current amplifier 150 to determine characteristics and deterioration degree of the protection device 10. The display unit 180 is configured to display the replacement time by judging, and to display various information on the overvoltage and the leakage current by letters, numbers or codes under the control of the microprocessor 160. When the protection element is aging or leakage current is generated by a certain amount or more, it indicates the abnormal state by lighting or blinking under the control of the microprocessor 160. It consists of a light emitting diode.
즉, 전원라인(L, N)을 통해 과전압이 침입하면 보호소자(10)를 통해 과전압이 흡수되고, 흡수된 과전압을 전류검출기(110)와 카운트회로부(140)를 통해 검출하여 마이크로프로세서(160)로 전송하면, 마이크로프로세서(160)에서 서지침입 일시, 크기, 경로, 극성, 횟수 등을 판단하여 7-Segment 또는 LCD와 같은 표시부(180)에 서지관련 정보를 디스플레이한다.That is, when an overvoltage intrudes through the power lines L and N, the overvoltage is absorbed through the protection device 10, and the absorbed overvoltage is detected through the current detector 110 and the count circuit unit 140 to thereby detect the microprocessor 160. ), The microprocessor 160 determines the surge intrusion date, size, path, polarity, number of times, and the like, and displays the surge related information on the display unit 180 such as 7-segment or LCD.
그리고, 보호소자(10)를 통해 누설전류가 발생되면 이를 전류검출기(110)와 누설전류증폭부(150)를 통해 검출하여 마이크로프로세서(160)로 전송하면, 마이크로프로세서(160)는 누설전류값에 따라 보호소자(10)의 특성 및 노후 정도를 판단하여 교체시기를 표시해 주는 데, 표시 방식은 FND, LCD와 같은 표시수단을 이용할 수 있으며, 보호소자(10)의 이상여부 발생은 발광다이오드(190)를 점등 또는 점멸시킴으로써 관리자에게 시각적으로 알려줄 수 있다.In addition, when leakage current is generated through the protection device 10, the current is detected through the current detector 110 and the leakage current amplifier 150 and transmitted to the microprocessor 160. According to the characteristics of the protection device 10 and the degree of deterioration to determine the replacement time, the display method may use a display means such as FND, LCD, and the occurrence of abnormality of the protection device 10 is a light emitting diode ( The controller can be visually informed by lighting up or flashing 190).
상기에서 스위치부(130)는 상시적으로는 카운트회로부(140)에 접속되어 있으며, 누설전류를 측정 및 검출하기 위해서는 사용자가 스위치부(130)를 눌러 누설전류증폭부(150)로 스위칭하여야만 한다.In this case, the switch unit 130 is always connected to the count circuit unit 140. In order to measure and detect the leakage current, the user must press the switch unit 130 to switch to the leakage current amplifier 150. .
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전원라인의 과전압 검출 및 표시제어 장치를 도시한 회로도로서, 보호소자(10), 전류검출기(110), 정류회로부(120), 복수의 전원단자, 스위치부(130), 카운트회로부(140), 누설전류증폭부(150), 마이크로프로세서(160), 표시구동부(170), 표시부(180) 및 보호소자이상표시램프(190)로 이루어져 있다.3 is a circuit diagram illustrating an overvoltage detection and display control apparatus of a power line according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the protection device 10, the current detector 110, the rectifier circuit unit 120, a plurality of power terminals and a switch unit are shown. 130, a count circuit unit 140, a leakage current amplifier 150, a microprocessor 160, a display driver 170, a display unit 180, and a protection device fault display lamp 190.
상기 보호소자(10)는 제 1 전원라인(L)과 제 2 전원라인(N) 사이에 연결되어 전원라인을 통해 유입되는 과전압을 흡수하여 부하(50)를 보호하도록 이루어져 있고, 전류검출기(110)는 보호소자(10)를 통해 흐르는 과전압이나 누설전류를 검출하도록 이루어져 있고, 정류회로부(120)는 전류검출기(110)를 통해 인가된 교류전원을 직류전원으로 변환하여 출력하도록 이루어져 있고, 스위치부(130)는 정류회로부(120)의 출력단인 제 1 전원(125)측에 각각 병렬로 설치된 제 1 및 제 2 전원단자(131, 132)와, 상기 정류회로부(120)의 출력단인 제 2 전원(126)측에 각각 병렬로 설치된 제 3 및 제 4 전원단자(133, 134)와, 상기 제 1 전원단자(131)와 제 2 전원단자(132) 사이에 설치된 제 1 전환스위치(135)와, 상기 제 3 전원단자(133) 및 제 4 전원단자(134) 사이에 각각 설치된 제 2 전환스위치(136), 및 사용자의 선택에 따라 제 1 및 제 2 전환스위치(135, 136)의 접점을 전환하여 전류통로를 변경하는 모드전환스위치(138)로 이루어져 있고, 카운트회로부(140)는 제 1 전원단자(131)와 제 3 전원단자(133)에 상시 접속되어 전류검출기(110)로부터 입력되는 과전압을 제공받아 과전압의 크기와 횟수에 대응되는 카운트신호를 발생하도록 이루어져 있고, 누설전류증폭부(150)는 스위치부(130)의 선택에 따라 제 2 전원단자(132)와 제 4 전원단자(134)에 임시 접속되어 전류검출기(110)로부터 입력되는 보호소자(10)의 누설전류를 제공받아 증폭하도록 이루어져 있다.The protection device 10 is connected between the first power line (L) and the second power line (N) to absorb the overvoltage flowing through the power line to protect the load 50, the current detector 110 ) Is configured to detect the overvoltage or leakage current flowing through the protection element 10, the rectifier circuit unit 120 is configured to convert the AC power applied through the current detector 110 to the DC power to output, the switch unit The first and second power terminals 131 and 132 installed in parallel on the first power supply 125 side, which is an output terminal of the rectifying circuit unit 120, and the second power supply which is an output terminal of the rectifying circuit unit 120, respectively. Third and fourth power supply terminals 133 and 134 disposed in parallel on the side of 126, and a first changeover switch 135 installed between the first power supply terminal 131 and the second power supply terminal 132; And a second changeover switch 136 installed between the third power terminal 133 and the fourth power terminal 134, respectively. ) And a mode changeover switch 138 for changing the current path by switching the contacts of the first and second changeover switches 135 and 136 according to a user's selection, and the count circuit unit 140 includes a first power supply terminal. 131 and the third power supply terminal 133 are always connected to receive the overvoltage input from the current detector 110 to generate a count signal corresponding to the magnitude and number of the overvoltage, the leakage current amplifier 150 Is temporarily connected to the second power terminal 132 and the fourth power terminal 134 according to the selection of the switch unit 130 to receive and amplify the leakage current of the protection device 10 input from the current detector 110. consist of.
상기 마이크로프로세서(160)는 카운트회로부(140)로부터 과전압 검출신호를 A/D단자를 통해 제공받아 디지털신호로 변환하고 과전압 침입일시, 크기, 경로, 횟수를 판단하여 디스플레이를 제어함과 아울러 상기 누설전류증폭부(150)로부터 누설전류가 발생할 경우 누설전류를 제공받아 누설전류량을 판단한 후 보호소자(10)의 특성 및 노후정도를 계산하여 교체시기를 디스플레이시키도록 이루어져 있다.The microprocessor 160 receives the overvoltage detection signal from the count circuit unit 140 through the A / D terminal, converts the overvoltage detection signal into a digital signal, controls the display by determining the date, magnitude, path, and number of times of overvoltage intrusion. When leakage current is generated from the current amplifier 150, the leakage current is received to determine the amount of leakage current, and the characteristics of the protection device 10 and the degree of aging are configured to display the replacement time.
그리고, 표시구동부(170)는 마이크로프로세서(160)에서 출력되는 제어신호에 따라 표시부(180)를 소정 숫자나 문자로 표시하도록 구동하는 구동IC이고, 표시부(180)는 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 과전압과 누설전류에 대한 각종 정보를 문자, 숫자 또는 코드로 표시하도록 이루어져 있고, 보호소자이상표시램프(190)는 보호소자(10)가 노후되거나 누설전류가 일정량 이상 발생될 경우 마이크로프로세서(160)의 제어에 따라 점등하거나 점멸하여 이상상태를 표시하는 발광다이오드로 구성되어 있다.The display driver 170 is a driving IC that drives the display unit 180 to display a predetermined number or letter according to a control signal output from the microprocessor 160, and the display unit 180 controls the microprocessor 160. According to the various types of information about the overvoltage and leakage current in the form of letters, numbers or codes, the protection device fault display lamp 190 is a microprocessor (if the protection device 10 is old or a certain amount of leakage current occurs) A light emitting diode which lights up or flashes under the control of 160 to display an abnormal state is constituted.
아울러, 상기 보호소자(10)는 금속산화 배리스터(10)로 이루어져 있고, 정류회로부(120)는 브리지다이오드(BD)로 구성되어 있고, 스위치부(130)는 제 1 전원단자(131)와 제 2 전원단자(132) 사이에 설치된 제 1 전환스위치(135)와, 상기 제 3 전원단자(133)와 제 4 전원단자(134) 사이에 설치된 제 2 전환스위치(136)로 구성되되, 상기 제 1 전환스위치(135)와 제 2 전환스위치(136)는 모드전환스위치(138)의 선택에 따라 동시에 접점을 전환하는 릴레이로 구성되어 있다.In addition, the protection element 10 is composed of a metal oxide varistor 10, the rectifier circuit 120 is composed of a bridge diode (BD), the switch unit 130 is the first power terminal 131 and the first And a second switching switch 136 installed between the second power terminal 132 and the third power terminal 133 and the fourth power terminal 134. The first changeover switch 135 and the second changeover switch 136 are constituted by a relay for simultaneously switching contacts according to the selection of the mode changeover switch 138.
또한, 상기 카운트회로부(140)는, 제 1 전원단자(131)와 제 3 전원단자(133) 사이에 전류통로가 연결된 제너다이오드(ZD1)와, 상기 제너다이오드(ZD1)와 병렬로 연결된 저항(R1), 및 상기 저항(R1)과 병렬로 연결된 커패시터(C1)로 구성되어 있다.In addition, the count circuit unit 140 may include a zener diode ZD1 connected to a current path between the first power terminal 131 and the third power terminal 133, and a resistor connected in parallel with the zener diode ZD1. R1) and a capacitor C1 connected in parallel with the resistor R1.
상기 누설전류증폭부(150)는, 제 2 전원단자(132)에 직렬로 연결된 제 1 저항(R11)과, 상기 제 1 저항(R11)에 병렬로 연결된 제 2 저항(R12)과, 상기 제 2 전원단자(132)와 제 4 전원단자(134) 사이에 전류통로가 연결된 제너다이오드(ZD11), 및 상기 제너다이오드와 병렬로 연결된 커패시터(C11)로 구성되어 있다.The leakage current amplifier 150 may include a first resistor R11 connected in series to a second power supply terminal 132, a second resistor R12 connected in parallel to the first resistor R11, and the first resistor R12. A Zener diode ZD11 connected to a current path between the second power supply terminal 132 and the fourth power supply terminal 134 and a capacitor C11 connected in parallel with the zener diode.
즉, 전원라인(L, N)을 통해 과전압이 침입하면 보호소자(10)를 통해 과전압이 흡수되고, 흡수된 과전압을 전류검출기(110)와 카운트회로부(140)를 통해 검출하여 마이크로프로세서(160)로 전송하면, 마이크로프로세서(160)에서 서지침입 일시, 크기, 경로, 극성, 횟수 등을 판단하여 7-Segment, 14-Segment와 같은 FND(Flexible Numeric Display) 또는 LCD와 같은 표시부(180)에 서지관련 정보를 디스플레이한다.That is, when an overvoltage intrudes through the power lines L and N, the overvoltage is absorbed through the protection device 10, and the absorbed overvoltage is detected through the current detector 110 and the count circuit unit 140 to thereby detect the microprocessor 160. ), The microprocessor 160 determines the surge intrusion date, size, path, polarity, number of times, and the like to the display unit 180 such as FND (Flexible Numeric Display) such as 7-Segment or 14-Segment or LCD. Display bibliographic information.
그리고, 보호소자(10)를 통해 누설전류가 발생되면 이를 전류검출기(110)와 누설전류증폭부(150)를 통해 검출하여 마이크로프로세서(160)로 전송하면, 마이크로프로세서(160)는 누설전류값에 따라 보호소자(10)의 특성 및 노후 정도를 판단하여 교체시기를 표시해 주는 데, 표시 방식은 FND, LCD와 같은 표시수단을 이용할 수 있으며, 보호소자(10)의 이상여부 발생은 발광다이오드(190)를 점등 또는 점멸시킴으로써 관리자에게 시각적으로 알려줄 수 있다.In addition, when leakage current is generated through the protection device 10, the current is detected through the current detector 110 and the leakage current amplifier 150 and transmitted to the microprocessor 160. According to the characteristics of the protection device 10 and the degree of deterioration to determine the replacement time, the display method may use a display means such as FND, LCD, and the occurrence of abnormality of the protection device 10 is a light emitting diode ( The controller can be visually informed by lighting up or flashing 190).
상기와 같이 구성된 과전압 검출 및 표시제어 장치는 제 1 및 제 2 전원라인(L, N)을 통해 과전압이 인가되면 제 1 및 제 2 전원라인(L, N) 사이에 설치된 배리스터(10)의 저항이 감소하여 배리스터(10)를 통해 전류가 흐르기 시작하며, 과도전압이 증가하면 낮은 저항회로를 형성하여 과도전압이 더 이상 상승하는 것을 방지하게 된다.The overvoltage detection and display control device configured as described above has a resistance of the varistor 10 installed between the first and second power lines L and N when the overvoltage is applied through the first and second power lines L and N. This decreases and current begins to flow through the varistor 10. When the transient voltage increases, a low resistance circuit is formed to prevent the transient voltage from rising further.
이와 같이 배리스터(10)를 통해 흡수되는 과도전압을 전류검출기(110)를 통해 검출하여 브리지다이오드(BD)와 같은 정류회로부(120)를 통해 반파 정류된 후 스위치부(130)의 제 1 및 제 3 전원단자(131, 133)를 통해 제너다이오드(ZD1), 저항(R1) 및 커패시터(C1)로 이루어진 카운트회로부(140)로 인가되고, 카운트회로부(140)는 과전압에 따른 검출신호를 카운트하여 마이크로프로세서(160)의 A/D단자(ADC)로 출력한다.As described above, the transient voltage absorbed through the varistor 10 is detected through the current detector 110 and half-wave rectified through the rectifier circuit 120 such as the bridge diode BD. 3 is supplied to the count circuit unit 140 formed of the zener diode ZD1, the resistor R1, and the capacitor C1 through the power supply terminals 131 and 133, and the count circuit unit 140 counts the detection signal according to the overvoltage. The A / D terminal ADC of the microprocessor 160 is output.
이어, 마이크로프로세서(160)는 카운트회로부(140)를 통해 출력된 카운트신호를 A/D단자를 통해 제공받아 디지털신호로 변환하고 과전압 침입일시, 크기, 경로, 횟수를 판단한 후 그에 대응하는 제어신호를 표시구동부(170)로 출력한다.Subsequently, the microprocessor 160 receives the count signal outputted through the count circuit unit 140 through the A / D terminal, converts the count signal into a digital signal, determines the overvoltage intrusion date, size, path, number of times, and then controls the corresponding signal. Is output to the display driver 170.
따라서, 표시구동부(170)는 과전압 침입일시, 크기, 경로, 횟수에 대한 정보를 FND 또는 LCD와 같은 표시부(180)로 출력하고, 표시부(180)는 과전압 정보를 숫자 또는 문자로 디스플레이시킨다.Accordingly, the display driver 170 outputs information on the date and time of overvoltage intrusion, the size, the path, and the number of times to the display unit 180 such as an FND or LCD, and the display unit 180 displays the overvoltage information in numbers or letters.
한편, 사용자는 배리스터(10)를 통해 흐르는 누설전류를 측정하기 위해서 스위치부(130)를 눌러 제 2 전원단자(132)와 제 4 전원단자(134)로 스위칭하면, 전류검출기(110)는 배리스터(10)를 통해 유입되는 누설전류가 있다면 이를 검출하여 브리지다이오드(BD)와 같은 정류회로부(120)를 통해 반파 정류한 후 저항(R11, R12), 제너다이오드(ZD11), 커패시터(C11)로 이루어진 누설전류증폭부(150)로 인가되고, 누설전류증폭부(150)는 누설전류를 증폭시켜 마이크로프로세서(160)의 인터럽트단자(INT)로 출력한다.On the other hand, when the user presses the switch unit 130 to measure the leakage current flowing through the varistor 10 to switch to the second power terminal 132 and the fourth power terminal 134, the current detector 110 is a varistor If there is a leakage current flowing through (10), it is detected and rectified by a half-wave through the rectifier circuit 120, such as a bridge diode (BD), and then to the resistor (R11, R12), zener diode (ZD11), capacitor (C11) The leakage current amplifier 150 is applied, and the leakage current amplifier 150 amplifies the leakage current and outputs it to the interrupt terminal INT of the microprocessor 160.
상기 마이크로프로세서(160)는 누설전류량을 판단하여 누설전류 값의 정도에 따라 그에 대응하는 제어신호를 표시구동부(170)로 출력한다.The microprocessor 160 determines the leakage current amount and outputs a control signal corresponding to the leakage current value to the display driver 170 according to the degree of the leakage current value.
따라서, 표시구동부(170)는 누설전류량에 정보를 FND 또는 LCD와 같은 표시부(180)로 출력하고, 표시부(180)는 보호소자(10)의 누설전류량 또는 교체시기를 숫자 또는 문자로 디스플레이시킨다.Accordingly, the display driver 170 outputs information on the leakage current amount to the display unit 180 such as FND or LCD, and the display unit 180 displays the leakage current amount or replacement time of the protection element 10 in numbers or letters.
아울러, 상기 마이크로프로세서(160)는 누설전류량을 판단하여 누설전류값이 설정량보다 클 경우 보호소자(10)에 이상이 있다고 판단하여 그에 대응하는 제어신호를 보호소자이상표시램프(190)로 출력하여 해당 발광다이오드(LED1, LED2 또는 LED3)를 점등 또는 점멸시킨다.In addition, the microprocessor 160 determines the leakage current and determines that the protection device 10 is abnormal when the leakage current value is larger than the set amount, and outputs a control signal corresponding to the protection device error display lamp 190. To light up or flash the corresponding light emitting diodes (LED1, LED2 or LED3).
즉, 배리스터(10)는 온도 의존성(음의 온도계수)을 가지고 있으므로 온도가 증가함에 따라 누설전류도 증가하게 되는 데, 이에 따라 사용자는 배리스터(10)를 통해 흐르는 누설전류를 측정하기 위하여 스위치부(130)를 눌러 제 2 전원단자(132)와 제 4 전원단자(134)로 스위칭하여 누설전류를 측정하게 된다.That is, since the varistor 10 has a temperature dependency (negative temperature coefficient), the leakage current also increases as the temperature increases, so that the user can switch the switch unit to measure the leakage current flowing through the varistor 10. Press 130 to switch to the second power terminal 132 and the fourth power terminal 134 to measure the leakage current.
상기 보호소자(10)를 통해 유입되는 누설전류는 인가전압 및 접지 상태에 따라 달라질 수 있으므로, 각 보호소자(10)가 설치되는 현장마다 각각의 전압 및 접지상태에 따라 정확한 누설전류값을 측정하기 위하여 보호소자(10)를 설치한 후 전원을 투입하면 보호소자(10)는 각 전압 및 접지상태를 마이크로프로세서(160)가 판단하여 보호소자(10)의 설치 개소에 맞는 값을 초기화하도록 구성하는 것이 바람직하며, 이를 기준값으로 하여 보호소자(10)의 누설전류가 증가할 경우 보호소자(10)의 작동 상태를 표시하도록 한다.Since the leakage current flowing through the protection device 10 may vary depending on the applied voltage and the ground state, to measure the accurate leakage current value according to the voltage and ground state for each site where each protection device 10 is installed. If the power is turned on after the protection device 10 is installed, the protection device 10 is configured to initialize the value corresponding to the installation location of the protection device 10 by the microprocessor 160 determining each voltage and ground state. Preferably, the reference value is to indicate the operating state of the protection device 10 when the leakage current of the protection device 10 increases.
상기에서 보호소자(10)가 소손되면 회로를 단락(Short) 상태로 유지시켜 정상적인 전원공급 라인에 좋지 않은 영향을 주므로, 이를 개선하기 위하여 도 1과 같이 보호소자(10)에 온도퓨즈(20)를 내장하여 보호소자(10)가 열화되어 누설이 증가할 경우(소자가 수백??의 온도로 상승함) 퓨즈(20)를 단선시켜 전원공급에 문제를 일으키지 않고, 또한 표시부(180)를 동작시켜 보호소자(10)의 교체시기를 표시하도록 한다.When the protection device 10 is burned out, the circuit is maintained in a short state, which adversely affects a normal power supply line. Thus, in order to improve this, the temperature fuse 20 of the protection device 10 is improved. If the protection device 10 is deteriorated and leakage increases (the device rises to a temperature of several hundred degrees), the fuse 20 is disconnected, and the display unit 180 is operated without causing a problem in power supply. To indicate the replacement time of the protective device 10.
상기와 같이 보호소자(10)의 수명을 판단하는 방식으로는 누설전류값을 측정하여 판단하는 것이 가장 보편화되어 있고 정확한 방법인데, 이는 전원용에 사용되는 배리스터(10)는 비선형 특성을 가지고 있으며 소자의 상태에 따라 누설되는 전류양이 변하는 특성이 있기 때문이다.As described above, the method of determining the lifespan of the protection device 10 is the most common and accurate method by measuring the leakage current value. This means that the varistor 10 used for the power supply has a non-linear characteristic. This is because the amount of leakage current varies depending on the state.
그러나, 사용자가 누설전류를 측정하기 위해서는 접지라인을 분리하여 전류계를 직렬로 연결하여 측정해야 되기 때문에 상시 전원공급을 필요로 하는 현장에서 전원을 차단하지 않고 누설전류를 측정시 안전상의 위험이 있고, 또한 누설전류를 측정하는 시간이 많이 소요되므로 누설전류의 측정을 등한시하여 보호소자(10)의 수명을 예측하지 못하고 교체시기를 지나쳐 낙뢰사고로 이어지는 일을 사전에 예방할 수가 있다.However, in order to measure the leakage current, the user must measure the leakage current by disconnecting the ground line and connecting the ammeter in series.Therefore, there is a safety risk when measuring leakage current without shutting off the power in the field that requires the constant power supply. In addition, since it takes a lot of time to measure the leakage current, it is possible to prevent the leakage of the measurement of the leakage current to predict the lifespan of the protection element 10 and beyond the replacement period, leading to a lightning accident.
상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 보호소자를 금속산화 배리스터 이외에 TVS(Transient Voltage Suppressor), 제너(Zener), 어레스터(Arrestor) 등의 과전압방지소자를 사용하거나 전류검출기의 위치변경 등과 같이 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Although a specific embodiment of the present invention has been described and illustrated above, a protective device may be used in addition to a metal oxide varistor in addition to an overvoltage protection device such as a transient voltage suppressor (TVS), a Zener, an arrestor, or a change in the position of a current detector. It is obvious that there is a possibility to be implemented in various modifications, such as. Such modified embodiments should not be understood individually from the technical spirit or the prospect of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.
따라서, 본 발명에서는 교류 및 직류전원을 공급하는 과정에서 발생될 수 있는 과도전압을 억제하여 전원계통의 회로를 보호함과 동시에 발생된 과도전압의 다양한 정보를 검출하여 표시함으로써, 각종 설비의 고장 원인과 경로를 추적하여 설비의 유지보수 및 서지대책 설계에 만전을 기할 수 있는 이점이 있고, 또한 상시에는 전원라인을 통해 침입하는 과전압을 검출 및 감시하되 사용자의 선택에 따라 보호소자를 통하여 누설되는 누설전류를 간단하게 검출하여 보호소자의 수명을 정확하게 진단함과 아울러 보호소자의 열화로 인한 부하의 훼손을 원천적으로 방지함으로써, 보호소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.Therefore, in the present invention, by suppressing the transient voltage that can be generated in the process of supplying AC and DC power to protect the circuit of the power system and at the same time detect and display a variety of information of the transient voltage generated, cause of various equipment failure It has the advantage of ensuring the maintenance of the facility and the design of the surge countermeasure by tracking the path and the path, and also detects and monitors the overvoltage invading through the power line at all times and leaks through the protection device according to the user's choice. By simply detecting the current to accurately diagnose the lifespan of the protection device and preventing damage to the load due to deterioration of the protection device at the source, the reliability of the protection device can be improved.
도 1은 일반적인 과도전압 방지용 보호소자의 설치예를 도시한 도면이고,1 is a view showing an example of installation of a general protection device for transient voltage protection,
도 2는 본 발명에 의한 전원라인의 과전압 검출 및 표시제어 장치를 도시한 회로블록도이고,2 is a circuit block diagram showing an overvoltage detection and display control apparatus of a power line according to the present invention;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 전원라인의 과전압 검출 및 표시제어 장치를 도시한 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating an overvoltage detection and display control apparatus of a power line according to an exemplary embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 보호소자(Metal Oxide Varistor) 20: 온도퓨즈10: Metal Oxide Varistor 20: Temperature Fuse
110: 전류검출기 120: 정류회로부110: current detector 120: rectifier circuit
130: 스위치부 131∼134: 제 1 내지 제 4 전원단자130: switch section 131 to 134: first to fourth power supply terminals
135,136: 제 1 및 제 2 전환스위치 138: 모드전환스위치135,136: first and second changeover switch 138: mode changeover switch
140: 카운트회로부 150: 누설전류증폭부140: count circuit unit 150: leakage current amplifier
160: 마이크로프로세서 170: 표시구동부160: microprocessor 170: display driver
180: 표시부(FND) 190: 보호소자이상표시램프180: display part (FND) 190: protection device error display lamp
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040067469A KR100478762B1 (en) | 2004-08-26 | 2004-08-26 | Apparatus for displaying and detecting an overvoltage and leakage current |
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|---|---|---|---|---|
| KR101013198B1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-02-10 | 선광엘티아이 주식회사 | Apparatus for protecting surge that is able to predict trouble and is able to detect trouble as recognizing inner state |
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