KR100757309B1 - Alarm and break circuit in a power system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 일실시회로도.1 is a circuit diagram according to one embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 전류제한부 15: 제1노드10: current limiting unit 15: first node
20: 분압부 30: 평활부20: partial pressure part 30: smooth part
40: 과전압방지부 50: 직류변환부40: overvoltage protection unit 50: DC conversion unit
60: 제1비교부 70: 제1계전부60: first comparison part 70: first relay part
80: 제2비교부 90: 제2계전부80: second comparison 90: second relay
100: 정전원공급부100: electrostatic supply unit
본 발명은 전력계통의 경보 및 차단 회로에 관한 것으로, 보다 자세하게는 전력계통에 설치하여 부하측의 누전, 지락 등에 대한 순간적인 사고에 대해서도 감 지하여 경보 및 긴급차단함으로써, 전력계통의 사고 원인을 사전에 분석하고 유지보수할 수 있는 전력계통의 경보 및 차단 회로에 관한 것이다.The present invention relates to an alarm system and an interruption circuit of a power system. More specifically, the alarm system is installed in the power system to detect an instantaneous accident such as a short circuit or a ground fault on the load side. It relates to alarm and shutdown circuits in power systems that can be analyzed and maintained.
일반적으로, 종래의 전력계통의 점검 및 관리의 형태로는 누전차단기의 동작점검, 누설전류의 측정, 지락 계전기의 차단동작 등을 볼 수 있으나, 순간적으로 발생하고 사라지는 전력계통의 사고에 대하여는 원인 분석이 이루어지지 않아 유지보수할 수 있는 여지가 극히 곤란하였다.In general, as a type of inspection and management of a conventional power system, an operation check of an earth leakage breaker, a measurement of leakage current, a shutdown operation of a ground fault relay, and the like can be seen. There was no room for maintenance because this was not done.
순간적으로 발생하고 사라지는 전력계통의 사고에 대하여 원인 분석이 필요한 부분은 다음과 같다.The causes that need cause analysis for power system accident that occurs and disappears momentarily are as follows.
첫째, 접지로 흐르는 사고전류와 대지저항에 의하여 발생하는 접지단자의 접지전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우에 대한 원인 분석이 필요하다.First, it is necessary to analyze the cause of the case where the ground voltage of the ground terminal generated by the fault current flowing into the ground and the earth resistance rises more than usual, including the instantaneous phenomenon.
둘째, 중성선의 전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우에 대한 원인 분석이 필요하다. 즉, 접지에 비하여 중성선에서의 전압이 평시보다 급상승하는 부분에 대한 원인 분석이 필요하다. 또한, 돌입전류가 큰 부하인 경우 부하측의 접촉불량으로 인한 부하전류의 급변시에도 중성선과 접지전압은 변동되는 것이므로 이에 대한 원인 분석이 필요하다.Second, a cause analysis is necessary for the case where the voltage of the neutral line rises faster than usual, including instantaneous phenomena. In other words, it is necessary to analyze the cause of the portion where the voltage at the neutral line rises more than usual compared to the ground. In addition, in case of a load having a large inrush current, the neutral line and the ground voltage are fluctuated even when the load current is suddenly changed due to a poor contact on the load side, and thus a cause analysis is required.
돌입전류에 관하여 살펴 보면, 통상의 데스크탑 컴퓨터 한 대의 경우도 전원회로 콘덴서가 완전 방전된 후 전원코드 삽입시 보통 46Apk 정도가 흐른다. 따라서 전원공급선의 루프저항이 1Ω일 경우 46V의 전압강하가 이루어지며 접지간에는 중성선 한가닥에 해당하는 전압이므로 ½인 23V의 전위차가 발생한다. 그러나 루프저 항 1Ω 정도는 최악의 조건이며 일반적으로 0.1Ω~0.5Ω 가량 된다. 즉, 루프저항 0.1Ω의 경우 접지간은 2.3Vpk 전위차가 발생하며, 루프저항 0.5Ω의 경우 접지간은 11.5Vpk의 전위차가 발생한다.In terms of inrush current, even in a typical desktop computer, 46 Apk usually flows when the power cord is inserted after the power circuit capacitor is completely discharged. Therefore, if the loop resistance of the power supply line is 1Ω, the voltage drop of 46V is made and the potential difference of ½ 23V occurs because of the voltage corresponding to one strand of neutral wire between grounds. However, loop resistance of 1Ω is the worst condition and is generally about 0.1Ω ~ 0.5Ω. That is, a 2.3 Vpk potential difference occurs between grounds in the case of a loop resistance of 0.1 kV, and a potential difference of 11.5 Vpk occurs between grounds in the case of a loop resistance of 0.5 mA.
셋째, 순간지락의 경우에 신속한 차단이 필요하다. 즉, 220V 핫 라인이 접지에 실수 또는 고장으로 접속된 경우, 대체로 접지저항특성에 관계없이 접지는 중성라인에 대하여 220V로 상승하게 되는 바, 이는 접지와 중성라인이 직접 접지된 지점(주상변압기)까지의 대지저항에 반비례하여 대체적으로 수 ㏀ 이상의 큰 저항값이 발생하게 되므로 부하측과는 비교가 안된다. 따라서 접지전압이 220V 핫 라인 전압이 되면서 감전 또는 기기의 손상이 발생하게 되며, 220V 핫 라인과 다른 상이 지락된 경우는 220V 핫 라인과 접지 사이에는 380V가 되므로, 결국 데스크탑 컴퓨터의 써지 보호회로 등의 손상 등은 필연적이다.Third, in case of instantaneous grounding, it is necessary to cut off quickly. In other words, if a 220V hot line is connected to ground by mistake or failure, the ground will rise to 220V with respect to the neutral line, regardless of the ground resistance characteristics, which is the point where the ground and the neutral line are directly grounded (column transformer). In general, the resistance value is inversely proportional to the ground resistance, so a large resistance value of several ㏀ or more is generated. Therefore, when the ground voltage becomes 220V hot line voltage, electric shock or damage to the device occurs, and when the 220V hot line and other phases are grounded, it becomes 380V between the 220V hot line and the ground, so the surge protection circuit of the desktop computer Damage is inevitable.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 부하측의 누전, 지락 등에 대한 순간적인 사고도 감지하여 경보 및/또는 차단할 수 있는 전력계통의 경보 및 차단 회로를 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an alarm and shutdown circuit of the power system that can detect and alarm and / or cut off the instantaneous accidents such as a short circuit, a ground fault.
본 발명은 접지로 흐르는 사고전류로 인한 접지전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우 경보 및/또는 차단할 수 있는 전력계통의 경보 및 차단 회로를 제공함에 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an alarm and shutdown circuit of a power system that can alarm and / or shut off when a ground voltage due to an accidental current flowing to ground rises sharply than usual, including an instantaneous phenomenon.
본 발명은 중성선의 전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우 경보 및/또는 차단할 수 있는 전력계통의 경보 및 차단 회로를 제공함에 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an alarm and shutdown circuit of a power system that can alarm and / or shut off when a voltage of a neutral wire rises faster than usual, including an instantaneous phenomenon.
본 발명은 핫 라인의 지락으로 인한 계통사고를, 순간적인 현상을 포함하여, 경보 및/또는 차단할 수 있는 전력계통의 경보 및 차단 회로를 제공함에 또 다른 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide an alarm and shutdown circuit of a power system that can alarm and / or shut off a system accident caused by a ground fault of a hot line, including an instantaneous phenomenon.
본 발명의 목적은 접지측에 흐르는 전류를 설정치 이하로 제한하는 전류제한부와, 상기 접지측과 중성선간의 전압을 분압하는 분압부와, 상기 분압부의 분압 전압을 평활화시키는 평활부와, 상기 평활부의 출력과 상기 중성선간의 전압을 설정치 이하로 제한하는 과전압방지부와, 상기 과전압방지부의 출력과 핫 라인 전원을 직류로 변환하는 직류변환부를 포함하는 회로보호부; 상기 직류변환부의 출력이 제1논리신호이거나 급상승하는 경우 제1논리신호를 출력하기 위한 제1비교부; 상기 제1비교부의 제1논리신호에 대응하여 경보를 위한 계전동작을 수행하는 제1계전부; 상기 직류변환부의 출력이 제1논리신호이거나 급상승하는 경우 제1논리신호를 출력하기 위한 제2비교부; 상기 제2비교부의 제1논리신호에 대응하여 차단을 위한 계전동작을 수행하는 제2계전부; 및 상기 핫 라인과 중성선간의 전압을 평활하고 전류 및 전압을 설정치 이하로 제한하는 정전원공급부를 포함하는 전력계통의 경보 및 차단 회로에 의해 달성된다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a current limiting section for limiting a current flowing to the ground side to a set value or less, a voltage divider for dividing the voltage between the ground side and the neutral wire, a smoothing portion for smoothing the divided voltage of the voltage divider, and a smoothing portion. A circuit protection unit including an overvoltage protection unit for limiting a voltage between an output and the neutral line below a set value, and a DC conversion unit for converting the output of the overvoltage protection unit and a hot line power source into direct current; A first comparator for outputting a first logical signal when the output of the DC converter is the first logical signal or rises rapidly; A first relay unit configured to perform a relay operation for an alarm in response to the first logical signal of the first comparison unit; A second comparing unit for outputting a first logical signal when the output of the DC converter is the first logical signal or rises rapidly; A second relay unit performing a relay operation for blocking in response to the first logical signal of the second comparison unit; And an electrostatic source supply unit for smoothing the voltage between the hot line and the neutral line and limiting the current and the voltage below a set value.
바람직하게는, 상기 전류제한부는 상기 접지측과 제1노드 사이에 직렬연결된 제1저항 및 커패시터를 포함하고, 상기 분압부는 상기 제1노드와 상기 중성선 사이에 제2저항을 포함하며, 상기 평활부는 상기 제1노드와 상기 제1비교부의 비반전단자 사이에 구비되는 코일과 상기 제1비교부의 비반전단자와 상기 중성선 사이에 구비되는 커패시터를 포함한다.Preferably, the current limiting portion includes a first resistor and a capacitor connected in series between the ground side and the first node, the voltage divider includes a second resistance between the first node and the neutral wire, and the smoothing portion And a coil provided between the first node and the non-inverting terminal of the first comparator and a capacitor provided between the non-inverting terminal of the first comparator and the neutral line.
바람직하게는, 상기 정전원공급부는 전류를 제한하는 커패시터가 상기 핫라인과 직렬로 구비되고, 전원 전압을 제한하는 복수의 다이오드와 상기 전원 전압을 평활하는 커패시터와 상기 전원 전압을 정전압으로 유지하는 제너다이오드가 병렬로 구비된다.Preferably, the electrostatic source supply unit is provided with a capacitor for limiting the current in series with the hotline, a plurality of diodes for limiting the power supply voltage, a capacitor for smoothing the power supply voltage and a zener diode for maintaining the power supply voltage at a constant voltage Are provided in parallel.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명에 따른 일실시회로도이다. 본 발명의 실시예에 따른 전력계통의 경보 및 차단 회로는 크게 회로보호부, 동작부, 정전원공급부로 이루어진다.1 is a circuit diagram according to one embodiment of the present invention. The alarm and shutdown circuit of the power system according to the embodiment of the present invention is largely composed of a circuit protection unit, an operation unit, an electrostatic power supply unit.
회로보호부는 접지(G)와 연결되는 전류제한부(10), 전압을 분압하는 분압부(20), 주파수 성분을 필터링하기 위한 평활부(30), 과전압 입력에 대하여 회로를 보호하는 과전압방지부(40), 직류변환부(50)를 포함한다.The circuit protection unit includes a current limiting
동작부는 제1비교부(60) 및 제1계전부(70)로 이루어져 누전, 지락 등에 대한 경보음 또는 경보표시등을 구동하는 경보부와, 제2비교부(80) 및 제2계전부(90)로 이루어져 누전, 지락 등에 대한 차단기능을 동작하는 차단부를 포함한다.The operation unit includes a
핫 라인(Hot Line, H) 및 중성선(N)과 연결되는 정전원공급부(100)는 동작전원을 평활시키고 과전압 및 과전류를 방지한다.The electrostatic
도 1에 따른 일실시회로도를 통해 회로보호부, 동작부, 정전원공급부를 이루는 세부구성요소를 상세히 살펴보면 다음과 같다.The detailed components constituting the circuit protection unit, the operation unit, and the electrostatic power supply unit through one embodiment of the circuit diagram of FIG. 1 will be described in detail as follows.
회로보호부를 이루는 전류제한부(10), 분압부(20), 평활부(30), 과전압방지부(40) 및 직류변환부(50)에 대한 세부구성요소는 다음과 같다. 접지(G)와 연결되는 전류제한부(10)는 저항(R1)과 커패시터(C1)를 포함하며, 고전압을 대비하여 전류를 제한하고 저항성 전류를 방지한다. 분압부(20)는 저항(R1, R2)을 포함하며, 전류제한부(10)의 저항(R1)을 공통으로 활용하고 제1노드(15)를 기준으로 병렬로 연결되는 또 다른 저항(R2)을 이용하여 접지(G)측의 전압을 분압한다. 평활부(30)는 코일(L1)과 커패시터(C2)를 포함하는 로우 패스 필터(low pass filter)이며, 차단점 이하의 주파수만 통과하고 그 이상의 고주파수는 약화시킨다. 과전압방지부(40)는 복수의 다이오드(D1, D2)를 포함하며, 다이오드의 용량에 따라 일정치 이상의 전압 유입을 방지한다. 직류변환부(50)는 앰프(IC1), 다이오드(D3), 커패시 터(C3), 저항(R3)을 포함하며, 과전압방지부(40) 및 핫 라인에서 입력되는 교류를 직류로 변환하고, 커패시터(C3)에 충전되는 직류전압을 기준으로 후단의 제1비교부(60)를 구동한다.Detailed components of the current limiting
동작부를 이루는 제1비교부(60), 제1계전부(70), 제2비교부(80) 및 제2계전부(90)에 대한 세부구성요소는 다음과 같다.Detailed components of the
동작부 중 누전, 지락 등에 대한 경보부는 제1비교부(60) 및 제1계전부(70)로 이루어진다. 직류변환부(50)와 연결되는 제1비교부(60)는 앰프(IC2), 저항(R4), 커패시터(C4)를 포함하며, 직류변환부(50)의 커패시터(C3)에 충전된 직류전압의 급상승시 앰프(IC2)에서 제1논리신호(High)를 출력하여 제1계전부(70)를 동작시킨다. 또한, 제1비교부(60)의 앰프(IC2)는 앰프(IC1)의 출력전압과 저항(R4)의 가변전압을 비교하는 비교기로써, 제1계전부(70)의 동작여부를 결정하는 것이다. 즉, 제1비교부(60)는 직류변환부(50)의 앰프(IC1) 혹은 커패시터(C3)의 출력값에 따라 자체 설정된 기준치를 초과하면 제1논리신호(High)를 출력하여 제1계전부(70)를 동작시키는 것이다. 제1계전부(70)는 저항(R5), 트랜지스터(TR1), 릴레이(RL1)를 포함하며, 제1비교부(60)의 제1논리신호(High) 출력에 따라 트랜지스터(TR1)가 구동하여 릴레이(RL1)가 동작한다. 릴레이(RL1)의 동작에 따라 경보음 혹은 표시등에 의해 설정된 기준치 이상의 누절전류 발생유무, 누전, 지락 등을 알 수 있으므로, 전력계통의 사고 원인을 사전에 분석하고 유지보수할 수 있게 된다. 제1계전부(70)의 트랜지스터(TR1)는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier, SCR)로 대치하여 소형화, 고속동작화 할 수 있다.Among the operation units, an alarm unit for a short circuit, a ground fault, and the like includes a
동작부 중 누전, 지락 등에 대한 차단부는 제1비교부(60) 및 제1계전부(70)로 이루어진다. 직류변환부(50)와 연결되는 제2비교부(80)는 저항(R6), 앰프(IC3)를 포함하며, 지락 등의 입력전압(접지전압)의 한계치를 저항(R6)으로 설정하여, 입력전압이 설정전압보다 클 경우, 앰프(IC3)의 제1논리신호(High) 출력으로 제2계전부(90)를 동작시킨다. 제2비교부(80)의 앰프(IC3)는 앰프(IC1)의 출력전압과 저항(R6)의 가변전압을 비교하는 비교기로써, 제2계전부(90)의 동작여부를 결정하는 것이다. 또한, 제1비교부(60)의 커패시터(C4)에 충전된 전압이 저항(R6)에 의하여 설정된 전압보다 큰 경우 제1논리신호(High)를 출력하여 제2계전부(90)를 동작시키는 것이다. 즉, 제2비교부(80)는 직류변환부(50)의 앰프(IC1) 혹은 제1비교부(60)의 커패시터(C4)의 출력값에 따라 자체 설정된 기준전압보다 큰 경우 제1논리신호(High)를 출력하여 제2계전부(90)를 동작시키는 것이다. 제2계전부(90)는 저항(R7), 트랜지스터(TR2), 릴레이(RL2)를 포함하며, 제2비교부(80)의 출력신호(High)에 따라 트랜지스터(TR2)가 구동하여 릴레이(RL2)가 동작한다. 경보부(제1비교부, 제1계전부)에 비하여 상대적으로 크게 설정된 기준치 이상의 누절전류 발생유무, 누전, 지락 등이 발생하면 릴레이(RL2)의 동작에 따라 회로가 차단됨으로써, 누전, 지락 등에 신속히 대처할 수 있다.The blocking unit for the short circuit, the ground fault, and the like of the operation unit includes a
정전원공급부(100)를 이루는 세부구성요소는 다음과 같다. 정전원공급부(100)는 220V 등 핫 라인(H) 및 중성선(N)과 연결된다. 동작전원을 정류하는 정류회로부로서, 커패시터(C6), 복수의 다이오드(D5, D6)를 구비하는 바, 정류회로부의 커패시터(C6)의 용량값에 의하여 전류가 제한된다. 정류회로부와 연결되어 동작 전원을 평활하는 커패시터(C5)와 정전압을 유지하는 제너다이오드(D4)를 더 구비할 수 있다.Detailed components of the electrostatic
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to the preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 전력계통의 경보 및 차단 회로는 배전반 등 수배전시설에 설치하여 접지를 같이하는 부하측의 누전, 지락 등에 대한 순간적인 사고도 감지하여 경보 및/또는 차단할 수 있다.Therefore, the alarm and shut-off circuit of the power system of the present invention can be installed in a distribution system such as a switchboard to detect an instantaneous accident for a short circuit, a ground fault, etc. of the load side that is connected to ground, and can alarm and / or cut off.
본 발명의 전력계통의 경보 및 차단 회로는 접지(G)로 흐르는 사고 전류와 대지저항에 의하여 발생하는 접지단자의 접지전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우 경보 및/또는 차단할 수 있다.The alarm and shut-off circuit of the power system of the present invention may alarm and / or shut off when the ground voltage of the ground terminal generated by the fault current flowing into the ground (G) and the earth resistance rises more than usual, including an instantaneous phenomenon. Can be.
본 발명의 전력계통의 경보 및 차단 회로는 중성선(N)의 전압이, 순간적인 현상을 포함하여, 평시보다 급상승할 경우 경보 및/또는 차단할 수 있다.The alarm and shutdown circuit of the power system of the present invention can alarm and / or shut off when the voltage of the neutral line N rises more than usual, including an instantaneous phenomenon.
본 발명의 전력계통의 경보 및 차단 회로는 핫 라인(H)의 지락으로 인한 계통사고의 경우, 순간적인 현상을 포함하여, 경보 및/또는 차단할 수 있다.The alarm and shutdown circuit of the power system of the present invention may include an instantaneous phenomenon in case of a system accident due to a ground fault of the hot line H, and alarm and / or shut off.
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