KR100981232B1 - 배전반 전기화재 조기 감지장치 및 오차보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전반내의 화재 및 전기 기기의 이상 유무를 감시하기 위한 것으로서, 비교센서 및 기준센서를 설치하여 배전반 외부 공기에 포함된 오염물질과 주변 환경에 의한 오차신호를 제거하여 배전반내의 전기절연물이 열에 의해서 발생되는 가스에 의한 신호만을 검출하도록 함으로써 오작동을 방지하여 신뢰성 있고 신속한 화재 감시를 하기 위한 장치와 오차보정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 배전반 전기화재 조기 감지장치의 구성은, 배전유닛 외부의 공기를 감지하는 대기오염센서와, 상기 배전유닛의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서와, 제어유닛 내에 설치된 표준센서와, 상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서의 측정신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하고 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하고 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 제어부 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 경보수단을 포함한다.

Description

배전반 전기화재 조기 감지장치 및 오차보정 방법{Apparatus for monitoring electrical fire of a power distributor and method thereof}

본 발명은 배전반내의 화재 및 전기 기기의 이상 유무를 감시하기 위한 것으로서, 더욱 상세하게는 비교센서 및 기준센서를 설치하여 배전반 외부 공기에 포함된 오염물질과 주변 환경에 의한 오차신호를 제거하여 배전반내의 전기절연물이 열에 의해서 발생되는 가스에 의한 신호만을 검출하도록 함으로써 오작동을 방지하여 신뢰성 있고 신속한 화재 감시를 하기 위한 장치와 오차보정 방법에 관한 것이다.

최근 발생하는 화재 중 전기화재의 점유비율이 점차로 증가되고 있는 추세로 전기설비의 누전, 합선, 절연열화 등이 발화의 주요 원인으로 분석되고 있다.

발전소, 제철, 석유화학, 플랜트 설비 또는 빌딩 등에는 전력을 인입하고 각 부하설비로 전력을 분배하기 위한 배전반이 설치되어 있고, 각 배전반의 부하설비들은 절연을 위하여 절연물질로 피복되어 있거나 매립되어 있다.

유기물로 이루어진 절연물은 구조적 불량, 위치불량, 시공불량, 설비노후, 취급불량 내지는 접촉불량과 관리소홀로 과열시에 화재위험이 존재하게 된다.

종래에는 이와 같은 전기설비에서 발생하는 화재를 감시하기 위해서 발화전 발생하는 연기를 감지하여 외부로 알려주는 연기감지장치와, 발화상태에서 온도 또는 광원을 인식해서 화재상태를 감시하는 방법이 있으나, 연기나 불꽃이 발생된 경우에는 이미 화재가 진행된 상태이기 때문에 인적 및 물적 피해가 발생될 수 있다는 문제점이 있다.

종래의 조기 화재 감시 장치로는 등록실용신안 제0322205호에 제시된 전자코 센서를 이용한 화재감지기가 있다.

전자코 센서를 이용한 화재감지기는 다수의 센서가 집적된 센서 어레이에 흡기관을 이용하여 공기를 통과시키면 임의의 냄새에 따라 나타나는 응답특성으로 화재를 인식하고 경보를 송신하는 것을 특징으로 하나, 배전반 내부가 아닌 외부에서 발생한 오염물질과 계절에 따라 변화하는 온도 및 주변 설비에서 발생하는 열 등으로 센서의 응답특성이 변화하여 오작동을 일으키는 문제점이 있다.

또 다른 종래의 조기 화재 감시 장치로는 등록특허 제0704317호에 제시된 전동기 제어반의 이상발열 조기감지 장치가 있다.

상기 발명은 온도감지용 냄새캡슐을 나사에 부착하여 이상발열이 발생할 수 있는 곳에 설치하여 특정온도 이상일 경우 밀봉되었던 캡슐이 터지면서 그 안에 담고 있던 액체의 냄새 물질이 흘러나와 가스화되면 냄새감지기의 저항변화를 검출하는 방법이다.

이러한 방법은 냄새캡슐이 설치되는 곳의 이상발열만 감지되므로 이상발열의 우려가 있는 모든 장소에 일일이 설치해야 하는 번거로움과 비용증가 요인이 되고 냄새캡슐이 설치되지 않은 곳에서 이상발열이 발생하면 미리 화재를 감지하지 못하는 문제가 있으며, 냄새캡슐의 개방시 냄새캡슐의 재료인 납이 흘러내려 단락을 일으킬 수 있고 냄새캡슐의 가스 자체가 유해가스가 되어 안전상의 문제점이 있다.

본 발명은 위에 열거한 종래의 여러 가지 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 오작동을 최소화하는 배전반 전기화재 조기 감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 일 목적은 감지기의 편차를 보정하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전반 전기화재 조기 감지장치의 구성은, 배전유닛의 공기를 감지하는 대기오염센서와, 상기 배전유닛의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서와, 제어유닛 내에 설치된 표준센서와, 상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서의 측정신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하고 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하고 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 제어부 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 경보수단을 포함한다.

또한, 상기 대기오염센서는 상기 배전유닛의 후면 하단부에 위치한 통풍구 필터 안쪽에 설치하고, 상기 내부감지센서는 상기 배전유닛의 전면 상단부 내측에 설치하고, 상기 표준센서는 상기 제어유닛의 중앙부 내측에 설치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서는 열에 의하여 전기절연물질로부터 발생되는 포름알데히드, 다이옥신, 유기용제 가스, 탄화가스 중 어느 하나를 검출하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부에서 경보신호 발생조건은 상기 내부감지센서 전류값이 상기 표준센서와 상기 대기오염센서의 전류값보다 높은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부에서의 비교 연산은 표준센서 값을 기준으로 차이를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부의 구간별 경보신호는 오염물질 검출량에 따라 안전, 주의, 위험, 전원차단 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 경보수단은 알람, 경광등, 문자메시지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내부감지센서는 복수로 설치하여 각 측정치의 산술평균값을 내부감지센서의 측정값으로 하는 것을 특징으로 한다.

한편, 배전반 전기화재 조기감지 장치의 오차 보정방법은, 배전유닛 외부의 공기를 감지하는 대기오염센서로부터 측정치를 수신하는 단계, 상기 배전유닛의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서로부터 측정치를 수신하는 단계, 제어유닛 내에 설치된 표준센서로부터 측정치를 수신하는 단계, 상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서의 측정치를 증폭하고 디지털신호로 변환하는 단계, 상기 변환된 디지털신호의 전류 크기를 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하는 단계, 상기 비교 연산치가 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 단계 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 오차 보정방법에 있어서 상기 내부감지센서의 측정치는 복수개의 내부감지센서로부터 측정된 값을 산술평균하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 배전반내의 화재 및 전기 기기의 이상 유무를 감시하기 위한 것으로서, 비교센서 및 기준센서를 설치하여 배전반 외부 공기에 포함된 오염물질과 주변 환경에 의한 오차신호를 제거하여 배전반내의 전기절연물이 열에 의해서 발생되는 가스에 의한 신호만을 검출하도록 함으로써 오작동을 방지하여 신뢰성 있고 신속한 화재 감시를 하는 효과가 있다.

또한, 화재 감지기의 편차를 간편하게 보정하여 신뢰성 있는 경보 신호를 발생시키며, 문자 메시지 등 다양한 경보수단을 활용하여 관리의 용이성을 제고해 준다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전반 화재감지기 장치의 전면 구성도이다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배전반 화재감지기 장치의 후면 구성도이다.

배전반의 형식에는 개방형과 폐쇄형이 있는데, 개방형은 반의 뒷면을 보면 전기배선이나 스위치의 단자 등이 노출되어 보이는 것이고, 폐쇄형은 도장한 철판상자 속에 모두 넣어져 있는 것인데, 외부에서 보이는 것은 최소한의 계기 ·조작 버튼 등뿐이다. 개방형의 경우는 유닛(unit)의 치수가 표준화되어 있기 때문에, 변전소 등의 규모에 따라서 유닛의 수를 정한다.

배전반은 전동기 등의 주변 설비에서 발생되는 열과 주변으로부터 발생하는 먼지 및 설치류와 같은 전선 피복을 갉아 먹는 동물로부터 보호하기 위해 폐쇄형이 주로 사용되는데, 전선 및 내부 기기 등에서 열이 발생되므로 냉각시키기 위해 통풍이 필요하다. 통풍 방식에는 배전반 상하단부에 통풍구를 설치하여 자연대류에 의한 자연 순환방식과 팬을 구동하여 강제 순환방식을 택할 수 있는데, 본 발명에서는 어느 방식이나 제한이 없다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐쇄형 배전반의 화재 조기 감지장치의 구체적인 실시 예를 상세하게 설명한다.

도1은 배전반의 전면 구성도이고 도2는 배전반의 후면 구성도로서, 발명을 명확하게 하기 위하여 배전반 유닛 중 일부인 고압 변압기반으로서 배전유닛(1,1-1)과 제어 유닛(2)으로 간략화 하고 실제보다 축소 또는 확대 도시한 것이다.

도1과 도2에 도시된 바와 같이 본 발명은 배전반의 외부 공기를 감지하는 대기오염센서(13)와, 상기 배전반의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서(11)와, 제어 유닛(2) 내에 설치된 표준센서(12)와, 상기 대기오염센서(13), 내부감지센서(11) 및 표준센서(12)의 측정신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하고 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하고 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 제어부(14) 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 경보수단(미도시)을 포함한다.

여기에서, 상기 대기오염센서(13), 내부감지센서(11) 및 표준센서(12)는 포름알데히드, 다이옥신, 벤젠 또는 톨루엔과 같은 유기용제 가스, 탄화가스 같은 분자가 감지기의 표면에 흡착되어 감지기의 저항이 변하는 일반적인 가스센서이다. 가스의 농도에 따른 센서의 저항변화량을 전류 변화량으로 측정하게 된다.

전류 측정량은 미약하기 때문에 증폭기로 신호를 증폭하고 아날로그/디지털 변환기로 디지털 신호로 변환하여 신호의 크기를 출력하게 된다.

상기 대기오염센서(13)는 배전반 내부가 아닌 외부에서 발생하는 가스에 의하여 오작동이 되는 것을 방지하기 위하여 배전반 외부 공기에 포함된 오염가스를 감지하기 위한 것으로서 배전반의 통풍 순환의 입구에 설치하고, 바람직하게는 배전유닛 후면 하단부 통풍구(16)의 필터 안쪽에 설치한다.

상기 내부감지센서(11)는 배전반 내부에서 발생한 가스를 감지하는 기능을 한다. 배전반 내에서 열이 발생하면 배전반 설비들을 절연하기 위한 절연물질로부터 가스가 발생을 하는데 이때 발생된 가스를 감지하게 된다.

센서의 저항은 온도에 따라 변하는데 여름과 겨울 등 계절에 따라 온도차가 발생하며, 부하설비들과 인접한 정도에 따라 온도차가 발생하고, 배전반의 설치 위치, 고도, 지형 등에 따라 온도 및 습도가 다르게 되어 화재가 아닌 정상적인 상황에서도 센서의 절대적인 응답량이 주변환경에 따라 변하게 된다. 온도 보상은 미리 설정된 프로그램에 의해 보상을 해 줄 수 있으나 위에서 열거한 다양한 주변환경을 모두 고려한 프로그램으로 보상하기 어려우므로 본 발명에서는 표준센서(12)를 배전반의 제어유닛 중앙부 안쪽에 설치하여 비교 연산의 기준신호를 제공한다.

또한, 모든 가스센서가 균일하고 동일한 응답특성을 갖지 못하여 오작동하는 경우가 종종 발생하므로, 이를 방지하기 위하여 내부감지센서(11)를 2개 이상 복수 개 설치하고 각 측정값을 산술 평균한 평균값을 내부감지센서의 측정값으로 이용할 수 있다.

상기 제어부(14)는 상기 내부감지센서(11)의 측정값에서 상기 대기오염센서의 측정값을 빼어 순수하게 배전반 내에서 발생된 신호 변화량을 구한다. 신호 변화량은 절연물질 가스의 농도에 비례하게 되므로 그 크기에 따라 안전, 주의, 위험, 전원차단 등으로 구분한다. 주의 이상의 경보의 발생조건은 상기 대기오염센서(13)와 상기 내부감지센서(11)의 측정값 각각이 상기 표준센서(12)로부터 측정한 값보다 클 때 발생시킨다.

경보수단으로는 알람과 경광등이 있으며, 통신수단을 이용하여 원격의 관리자에게도 문자메시지(SMS) 등으로 통보한다.

한편, 배전반 전기화재 조기감지 장치의 오차 보정방법은, 배전반 외부의 공기를 감지하는 대기오염센서(13)로부터 측정치를 수신하는 단계, 상기 배전반의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서(11)로부터 측정치를 수신하는 단계, 제어유닛 내에 설치된 표준센서(12)로부터 측정치를 수신하는 단계, 상기 대기오염센서(13), 내부감지센서(11) 및 표준센서(12)의 측정치를 증폭하고 디지털신호로 변환하는 단계, 제어부(14)에서 상기 변환된 디지털신호의 전류 크기를 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하는 단계, 상기 비교 연산치가 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 단계 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 단계를 포함한다.

또한, 배전반 전기화재 조기감지 장치의 오차 보정방법에 있어서 상기 내부감지센서의 측정치는 복수개의 내부감지센서로부터 측정된 값을 산술평균하여 구하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위하여 바람직한 실시 예 및 도면을 참조하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 여기에서 설명된 구성 및 작용에만 국한되지 않으며, 기술적 사상의 범주 일탈 없이 본 발명에 대하여 다수의 변경 및 수정이 가능함을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에는 자명하다 할 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 영역도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야만 할 것이다.

1, 1-1 : 배전유닛
2: 제어유닛
11: 내부감지센서
12: 표준센서
13: 대기오염센서
14: 제어부
15: 팬
16: 통풍구

Claims (10)

1. 배전반 전기화재 조기 감지장치에 있어서,
   배전유닛의 후면 하단부에 위치한 통풍구 필터 안쪽에 설치하여 상기 배전유닛 외부의 공기를 감지하는 대기오염센서와;
   상기 배전유닛의 전면 상단부 내측에 설치하여 상기 배전유닛의 내부 공기를 감지하는 내부감지센서와;
   제어유닛의 중앙부 내측에 설치한 표준센서와;
   상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서의 측정신호를 증폭하여 디지털신호로 변환하고, 상기 내부감지센서 전류값이 상기 표준센서와 상기 대기오염센서의 전류값보다 높은 경우 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하고 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 제어부; 및
   상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 경보수단을 포함하고;
   상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서는 열에 의하여 전기절연물질로부터 발생하는 가스를 검출하고,
   상기 제어부의 구간별 경보신호는 오염물질 검출량에 따라 안전, 주의, 위험, 전원차단 중 어느 하나이고,
   상기 경보수단은 알람, 경광등, 문자메시지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배전반 전기화재 조기 감지장치
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5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서, 상기 내부감지센서는 복수로 설치하여 각 측정치의 산술평균값을 내부감지센서의 측정값으로 하는 것을 특징으로 하는 배전반 전기화재 조기 감지장치
   
9. 배전반 전기화재 조기감지 장치의 오차 보정방법에 있어서,
   배전유닛 외부의 공기를 감지하는 대기오염센서로부터 측정치를 수신하는 단계;
   상기 배전유닛의 내부 공기를 감지하는 복수 개의 내부감지센서로부터 측정치를 수신하는 단계;
   제어유닛 내에 설치된 표준센서로부터 측정치를 수신하는 단계;
   상기 대기오염센서, 내부감지센서 및 표준센서의 측정치를 증폭하고 디지털신호로 변환하는 단계;
   제어부에서 복수 개의 내부감지센서로부터 측정된 값을 산술평균하여 내부감지센서 전류값으로 하고, 각 센서의 전류값을 비교 연산하여 구간별로 구별하여 경보신호로 출력하는 단계;
   비교 연산한 값이 기준치 이상인 경우에 전원을 차단하는 단계 및 상기 경보신호를 받아 경보를 발생시키는 단계;를 포함하는 배전반 전기화재 조기감지 장치의 오차 보정방법
10. 삭제

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