KR101099573B1 - 통신기능 탑재형 배선용 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배선용 차단기에 선간전압, 전류, 누설전류, 온도의 선로상태정보를 계측할 수 있는 별도 구조물의 계측모듈을 장착하고 해당 배선용 차단기가 설치된 선로의 전력정보 및 감시정보를 외부로 통신을 통해 전달하도록 한 통신기능 탑재형 배선용 차단기에 관한 것으로서, R상, S상, T상 및 N상의 입출력 접속단자를 갖는 배선용 차단기와, 상기 배선용 차단기의 입력 접속단자 또는 출력 접속단자에 선택적으로 결합되어 상기 배선용 차단기가 부착된 선로의 정보를 검출하는 통합 전류센서 장치와, 상기 통합 전류센서 장치의 상부에 체결되어 상기 통합 전류센서 장치로부터 상기 배선용 차단기의 선로의 정보를 실시간으로 외부로 전달하고 디스플레이하는 통신 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

통신기능 탑재형 배선용 차단기{MCCB mounted a function for communication}

본 발명은 배선용 차단기에 관한 것으로, 특히 전기화재를 실시간으로 감시하도록 한 통신기능 탑재형 배선용 차단기에 관한 것이다.

일반적으로 학교 또는 집단거주시설 등의 건축물단위나 소지역단위로 설치되는 분전반, 수배전반, 모터제어반, 비상발전기 등과 같이 큰 전력을 사용하는 대형 전력설비에는 주선로 및 분기선로 등을 선택적으로 개폐하기 위한 다양한 정격의 배선용 차단기가 필수적으로 사용된다.

또한, 전력공급을 스위치하기 위한 일반 전기부하 설비에도 단독의 배선용 차단기가 설치된다.

이러한 배선용 차단기는 각종 전기설비나 부하측에 대한 전력공급을 개폐하는 중요한 역할을 수행하고 있어 그 동작성능의 신뢰성이 매우 중요하다.

그러나 지금까지는 전력설비에 대한 공급전력의 개폐기능만 배선용 차단기에서 수행하도록 하고 그외 전력품질이나 배선용 차단기 자체의 고장 여부 등에 대해서는 후단의 전력 설비측이나 전력진단장치에서 계측 및 체크하도록 하고 있다.

이에 따라서 전력설비나 전력부하단에 별도의 배선용 차단기 체크기능이 마련되어 있지 않은 경우 전력계통상 배선용 차단기에서 고장이 발생하더라도 현장에서 그 고장 여부를 쉽게 알아낼 수 없다는 문제점이 있다.

특히 현장에 설치된 배선용 차단기의 정격표시 태크가 훼손되었거나 인접 전력부품들에 의해 쉽게 확인할 수 없는 위치에 있는 경우 배선용 차단기의 점검 및 교체작업 효율이 떨어질 수 있다.

더구나 현재의 전력설비들의 시설 정비점검, 고장수리 및 유지보수 등에 관련한 일련의 관리정보의 생성 및 기록은 개별 관리자를 통해 중앙관리센터에서 취합되는 형태인데, 현장에 단독 제품으로 설치된 배선용 차단기는 총괄적인 네트워크 상에서의 관리 및 통계 대상에서 제외되고 있는 실정이다.

따라서 배선용 차단기 정보를 중앙집중관리하기 위해서는 현장 작업자로 하여금 해당 배선용 차단기의 상태정보를 네트워크에 접속된 별도의 PC를 통해 수작업으로 입력하여 중앙집중관리센터에 해당 선로의 상태정보를 전송하거나 또는 배선용 차단기에 자체선로감시장치를 내장하고 이들 자체선로감시장치로부터의 감시정보 자동전송되게하여야만 원격지의 집중관리센터에서 선로를 감시할 수 있다.

그런데 배선용 차단기가 설치된 선로의 원격감시를 위해서는 해당 배선용 차단기마다 선로 감시장치를 장착시켜야만 하므로 배선용 차단기나 선로감시장치 중 어느 한쪽에서 고장이 발생할 경우 선로감시기능을 갖는 배선용 차단기 세트 전체를 교체해야 하는 경제적 불이익이 나타나게 된다.

특히 선로감시기능을 갖는 배선용 차단기는 다기능의 내장에 따른 내부 구성의 복잡화를 초래하여 조립작업성이 낮아 원가상승을 초래하게 되며 또한 제품의 고장발생 가능성이 높아진다는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 배선용 차단기에 선간전압, 전류, 누설전류, 온도의 선로상태정보를 계측할 수 있는 별도 구조물의 계측모듈을 장착하고 해당 배선용 차단기가 설치된 선로의 전력정보 및 감시정보를 외부로 통신을 통해 전달하도록 한 통신기능 탑재형 배선용 차단기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기는 R상, S상, T상 및 N상의 입출력 접속단자를 갖는 배선용 차단기와, 상기 배선용 차단기의 입력 접속단자 또는 출력 접속단자에 선택적으로 결합되어 상기 배선용 차단기가 부착된 선로의 정보를 검출하는 통합 전류센서 장치와, 상기 통합 전류센서 장치의 상부에 체결되어 상기 통합 전류센서 장치로부터 상기 배선용 차단기의 선로의 정보를 실시간으로 외부로 전달하고 디스플레이하는 통신 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 배선용 차단기와는 독립된 물품으로서 배선용 차단기의 입력측이나 출력측에 장착되어 해당 선로의 선간전압, 전류, 누설전류, 온도을 계측하고 표시하며 외부 전송이 가능하여 현장이나 원격지에서 선로 현장정보를 실시간으로 취득하여 감시할 수 있다.

둘째, 배선용 차단기가 설치된 선로의 각종정보를 실시간 계측처리하여 표시하거나 원격지의 통합감시제어반 등에 제공하게 되므로 특정선로를 실시간으로 모니터링을 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기를 개략적으로 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 선로상태 검출장치와 배선용 차단기의 결합상태를 설명하기 위한 분해 사시도
도 3은 본 발명에 의한 통신 기능 탑재형 배선용 차단기를 나타낸 측면도
도 4는 도 1의 통합 전류센서 장치의 내부 기본구조를 보인 단면도
도 5는 도 1의 통신 제어장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도
도 6 내지 도 8은 도 5의 표시부를 통해 디스플레이되는 화면을 개략적으로 나타낸 도면

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 선로상태 검출장치와 배선용 차단기의 결합상태를 설명하기 위한 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 통신 기능 탑재형 배선용 차단기를 나타낸 측면도이다.

본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, R상, S상, T상 및 N상의 입출력 접속단자를 갖는 배선용 차단기(100)와, 상기 배선용 차단기(100)의 입력 접속단자 또는 출력 접속단자에 선택적으로 결합되어 상기 배선용 차단기(100)가 부착된 선로의 정보를 검출하는 통합 전류센서 장치(200)와, 상기 통합 전류센서 장치(200)의 상부에 체결되어 상기 통합 전류센서 장치(200)로부터 상기 배선용 차단기(100)의 선로의 정보를 실시간으로 외부로 전달하고 디스플레이하는 통신 제어장치(300)를 포함하여 구성되어 있다.

구체적으로 살펴보면, 상기 배선용 차단기(100)의 출력 접속단자(111,112,113,114)와 통합 전류센서 장치(200)의 접속단자(211,212,213,214)를 일치시켜 스크류(210)로 접속고정시킨 다음 상기 통신 제어장치(300)를 덮어씌워 통신기능 탑재형 배선용 차단기를 완성하게 된다.

상기 통신 제어장치(300)는 상기 통합 전류센서 장치(200)로부터 검출된 각 선로의 전류, 온도, 누설전류를 포함하여 각종 정보를 디스플레이하는 디스플레이부(310)가 구성되어 있다.

도 4는 도 1의 통합 전류센서 장치의 내부 기본구조를 보인 단면도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 통합 전류센서 장치(200)는 상기 배선용 차단기(100)의 R상, S상, T상의 입력 또는 출력 접속단자(111,112,113)와 접속하는 입출력 접속단자(211~214,221~224)가 마련된 내선을 가지며 이들 내선의 RST선로마다 각각의 선로전류를 검출하기 위한 CT(231,232,233)를 장착하고 있고, 또한 상기 내선을 통합하여서는 누설전류감시를 위한 ZCT(240)가 설치되고 있다.

또한 상기 내선의 일부위에는 선로온도감시를 위한 온도센서(250)가 설치되며, 이 온도센서(250)는 각 선로(RST)마다 설치될 수 있다.

특히, 상기 CT(231,232,233), ZCT(240) 및 온도센서(250)에서 검출된 선로전류, 누설전류 및 선로온도 정보들은 직접 해당소자에서 연장된 케이블을 통하여 외부로 인출되거나 또는 터미널(260)을 거쳐 외부접속용 케이블을 통해 인출되어 상기 통신 제어장치(300)에 공급되게 된다.

도 5는 도 1의 통신 제어장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 통신 제어장치(300)는 CT(231,232,233), ZCT(240) 및 온도센서(250)로부터 입력되는 선로 정보들을 디지털 정보로 변환하는 기능을 수행하는 신호 처리부(320)와, 상기 신호처리부(320)에서 출력되는 선로 상태정보를 외부의 통합감시제어반(400) 또는 원격지의 감시 및 모니터링장치(도시생략)에 제공하는 기능을 수행하는 통신부(330)와, 상기 배선용 차단기(100)가 설치된 선로의 상태정보를 직관적으로 인식할 수 있도록 계측량을 표시해주는 기능을 수행하는 표시부(310)를 포함하여 구성되어 있다.

이때 상기 표시부(310)는 통합 전류센서 장치(200)의 상면에서 외부로 노출되게 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 통신 제어장치(300)는 상기 배선용 차단기(100)가 설치되는 선로의 선간전압을 픽업하는 기능 외에 상기 신호처리부(320) 및 통신부(330)에 회로전압을 공급하기 위한 직류전원을 발생하는 직류전원공급장치(PT: Power Transformer)(340)를 포함할 수 있다.

상기 통신 제어장치(300)는 상기 신호처리부(320)에서 처리된 디지탈 선로상태 감시정보를 RF라이터(350)를 통해 전송받아 기록 저장하는 RFID(360)를 포함하는데, 상기 RFID(360)는 무선접속 방식에 따라 상호유도방식과 전자기파방식으로 구분되고, 상호유도 방식은 수㎝내지 수십㎝ 엑세스 범위의 근거리용으로 사용되고 전자기파 방식은 수m 내지 수십m 엑세스 범위의 중장거리용으로 사용된다. 상기 상호유도방식은 코일 안테나를 이용하며 전자기파 방식은 고주파 안테나를 이용해서 서로무선 접속된다.

상호유도 방식의 RFID는 IC칩이 동작하는데 필요한 모든 에너지는 RF리더 또는 RF라이터로부터 공급받도록 안테나 코일을 내장시키고 있다.

이와는 달리 전자기파 방식의 RFID는 액티브타입으로서 내부의 IC칩을 구동하기 위한 필요한 전력을 자체의 내장 배터리로부터 공급받도록 설계된다.

본 발명의 실시예에 따른 RFID(360)는 위 패시브 타입 및 액티브 타입의 두 전자태그를 모두 적용할 수 있는 것으로, 신호처리부(320)에서 변환처리된 CT(231,232,233), PT(340), ZCT(240), 온도센서(250) 등의 검출정보를 RF라이터(350)를 거쳐 전송받아 기록 저장한다.

상기 RFID(360)에 수록된 선로상태정보는 MCCB관련 관리자가 소지하게 될 핸드헬드 기기인 RF리더기(도시생략)를 통해 비접촉식으로 전송받아 확인 및 저장할 수 있다.

이것은 관리자로 하여금 전자태그와의 데이터통신을 위한 유선선로의 접속 없이 간편하게 해당 MCCB의 동작정보 및 현장 선로정보를 수집할 수 있게 한다.

또한 해당 MCCB의 제작정보와 정격정보도 비접촉식으로 즉시 취득할 수 있어 MCCB의 관리효율을 극대화시킬 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 통신기능 탑재형 배선용 차단기의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 통합 전류센서 장치(200)를 배선용 차단기(100)의 입력측 또는 출력측에 부착시켜 부하선로에 배치하게 되면 해당 부하선로의 전류와 누설전류는 CT(231~233)와 ZCT(240)에 의해 검출되고 선로온도는 온도센서(250)를 통해 검출된다.

이러한 상기 통합 전류센서 장치(200)로부터 획득된 선로상태 검출정보는 PT(340)에 의한 선간전압을 포함할 수 있으며 이들 검출정보들은 즉시 해당 검출소자 고유의 인출 와이어(케이블)를 통해 통신 제어장치(300)로 공급되므로, 해당 인출선을 계측장비나 경보장치 또는 트립장치에 접속시켜 특정의 제어목적으로 사용할 수 있다.

상기 통합 전류센서 장치(200)의 상부에 통신 제어장치(300)를 부착하고, 상기 통신 제어장치(300)에 신호처리부(320)를 구성하여 상기 통합 전류센서 장치(200)의 내선에 설치된 CT(231~233), ZCT(240), 온도센서(250)에 의해 검출된 선로상태 검출신호는 상기 신호처리부(320)에서 디지털 변환 처리되어 통신부(330)를 통해 외부의 통합감시제어반(400)으로 무선 전송되게 된다.

또한 상기 신호처리부(320)에서 변환처리된 선로상태 감시정보는 표시부(310)를 통해 현장 선로정보가 즉시 디스플레이된다.

특히, 상기 신호처리부(320)가 RF라이터(350)를 가지는 경우 상기 신호처리부(320)에서 디지털 변환 처리된 선로온도, 선간전압, 전류, 누설전류 등의 각종 선로상태 감시정보는 RF라이터(350)를 통해 RFID(360)에 기록 저장되게 된다.

이렇게 상기 RFID(360)에 저장된 선로상태 감시정보는 선로관리자의 핸드헬드 RF리더기를 통해 현장에서 즉시 취득할 수 있다.

도 6 내지 도 8은 도 5의 표시부를 통해 디스플레이되는 화면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

즉, 도 6은 표시부를 통해 디스플레이되는 일반 상태를 나타낸 화면이고, 도 7a 내지 도 7c는 경보상태를 나타낸 화면으로서 도 7a는 과전류일 때, 도 7b는 과열일 때, 도 7c는 지락일 때는 각각 나타낸 화면이다.

도 7a에서와 같이, 배선용 차단기가 설치된 선로에 과전류가 발생하여 설정된 값의 80%이상일 때 O.C가 깜박거리고, 설정의 100%가 되었을 때 O.C가 점등되어 관리자가 용이하게 관리할 수 있도록 한다.

또한, 도 7b에서와 같이, 배선용 차단기가 설치된 선로에 과열이 발생하여 설정된 값의 80%이상일 때 O.H가 깜박거리고, 설정의 100%가 되었을 때 O.H가 점등되어 관리자가 용이하게 관리할 수 있도록 한다.

또한, 도 7c에서와 같이, 배선용 차단기가 설치된 선로에 지락이 발생하여 설정된 값의 50%이상일 때 E.L이 깜박거리고, 설정의 80%가 되었을 때 E.L이 점등되어 관리자가 용이하게 관리할 수 있도록 한다.

도 8에서와 같이, MS 버튼을 누를 때마다 전류 → 온도 → ZCT 순으로 변환하고, "＞" 버튼을 누를 때마다 R → S → T → N 순으로 디스플레이한다.

그리고 RST 버튼을 누르게 되면 다시 순차적으로 디스플레이한다.

한편, 상기 표시부는 트립상태에서 버튼 입력 즉, MS 버튼을 누를 때마다 전류 → 온도 → ZCT 순으로 변화하여 트립시 측정값을 표시하고, "＞" 버튼을 누를 때마다 R → S → T → N 순으로 변화하여 트립시 측정값을 표시하며, RST 버튼을 누르게 되면 일반 상태로 복귀한다.

또한, 상기 표시부는 설정 버튼을 가지고 있는데, "MS+＞" 버튼을 3초간 누르면 설정 모드로 진입하고, MS 버튼을 누를 때마다 과전류, 온도, 지락, 결상 체크, 통신 ID, 보레이트, 테스트 순으로 변경되며, RST 버튼을 누르면 각 설정값 조정으로 들어간다. 설정값 조정에서 MS버튼은 위로, ＞버튼은 아래로 RST 버튼은 저장으로 사용된다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

100 : 배선용 차단기 200 : 통합 전류센서 장치
300 : 통신 제어장치

Claims (6)

1. R상, S상, T상 및 N상의 입출력 접속단자를 갖는 배선용 차단기와,
   상기 배선용 차단기의 입력 접속단자 또는 출력 접속단자에 선택적으로 결합되어 상기 배선용 차단기가 부착된 선로의 정보를 검출하는 통합 전류센서 장치와,
   상기 통합 전류센서 장치의 상부에 체결되어 상기 통합 전류센서 장치로부터 상기 배선용 차단기의 선로의 정보를 실시간으로 외부로 전달하고 디스플레이하는 통신 제어장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 배선용 차단기의 출력 접속단자와 상기 통합 전류센서 장치의 접속단자를 일치시켜 스크류로 접속 고정시키는 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 통합 전류센서 장치는
   상기 배선용 차단기의 입력 또는 출력 접속단자와 접속하는 입출력 접속단자가 마련된 내선을 가지며 이들 내선의 선로마다 각각의 선로전류를 검출하기 위한 CT와,
   상기 내선을 통합하여서는 누설전류감시를 위한 ZCT와,
   상기 내선의 일부위에는 선로온도감시를 위한 온도센서와,
   상기 CT, ZCT 및 온도센서에서 검출된 선로전류, 누설전류 및 선로온도 정보들은 직접 해당소자에서 연장된 케이블을 통하여 외부로 인출하는 터미널을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 통신 제어장치는
   상기 CT, ZCT 및 온도센서로부터 입력되는 선로 정보들을 디지털 정보로 변환하는 기능을 수행하는 신호 처리부와,
   상기 신호처리부에서 출력되는 선로 상태정보를 외부의 통합감시제어반 또는 원격지의 감시 및 모니터링장치에 제공하는 기능을 수행하는 통신부와,
   상기 배선용 차단기가 설치된 선로의 상태정보를 직관적으로 인식할 수 있도록 계측량을 표시해주는 기능을 수행하는 표시부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 통신 제어장치는
   상기 배선용 차단기가 설치되는 선로의 선간전압을 픽업하는 기능 외에 상기 신호처리부 및 통신부에 회로전압을 공급하기 위한 직류전원을 발생하는 직류전원공급장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 통신 제어장치는 상기 신호처리부에서 처리된 디지탈 선로상태 감시정보를 RF라이터를 통해 전송받아 기록 저장하는 RFID를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 통신기능 탑재형 배선용 차단기.

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