KR101123622B1

KR101123622B1 - 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법

Info

Publication number: KR101123622B1
Application number: KR1020110002394A
Authority: KR
Inventors: 김연리; 김현리
Original assignee: 도우디지텍(주)
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2011-01-10
Publication date: 2012-03-20

Abstract

본 발명은 차단기 동작 특성을 감시하기 위한 감시 장치 및 그 감시 방법에 관한 것으로서, 차단기의 트립 및 투입 동작에 관련된 전기적, 기계적 이상징후를 감시하여 차단기의 신뢰성을 향상을 목적으로 한다.
이를 위한 감시방법으로는 차단기의 전기적 이상징후는 트립코일과 투입코일에 흐르는 전류를 감시하여 기준치에 따라 이상징후를 판단하고, 기계적 이상징후는 차단기 각 상에 흐르는 전류와 트립 발생시에 생성되는 차단전류의 누적 값을 감시하여 판단한다.
또한 본 발명은 차단기를 동작할 수 있는 제어기능을 탑재하여 운영자의 기계적 조작없이 일괄적인 제어 및 감시 수행하여 차단기 동작특성 기록을 누적하여 차단기의 동작특성에 대한 이력관리를 수행한다.

Description

차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법{ A circuit breaker operation monitoring device and monitoring method }

본 발명은 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 차단기의 전기 이상징후는 트립코일과 투입코일에 흐르는 전류를 감시하여 기준치에 따라 이상징후를 판단하고, 기계적 이상징후는 차단기 각 상에 흐르는 전류와 트립발생시에 생성되는 차단전류의 누적 값을 감시하여 판단하고, 차단기를 동작할 수 있는 제어기능을 탑재하여 운영자의 기계적 조작없이 일괄적인 제어 및 감시를 수행하고 차단기 동작특성 기록을 누적하여 차단기의 동작특성에 대한 이력관리를 수행하는 것이 가능한 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법에 관한 것이다.

근래 전력설비들은 증가하는 유지보수 작업과 유지보수 자원의 감소라는 문제에 직면해 있다. 이것은 설비의 증가, 장비의 수명, 노후화된 장비의 유지보수 필요의 증가, 노후설비에 대한 교체 수요 등의 복합요인들에 의해 발생한다.

근래의 유지보수는 정기적 차단기 점검을 통해서 이루어지는데, 점검시에는 차단기 접점 개방 투입의 시간, 기계적 동작속도 측정으로 구성된다. 이 점검기법은 휴전작업을 선 진행해야 하므로 차단기의 운영상황에 따라 정기적 시험을 지나치거나, 점검하더라도 휴전에 따르는 비용이 발생한다.

이러한 비용 부담으로 인하여 전력설비에 대한 점검주기가 늘어난다. 단기적으론 비용감소를 이룰 수 있지만 차단기의 신뢰성, 설비들의 안정성은 떨어뜨리게 된다. 이를 극복하기 위해서는 '시간 기준'으로 무조건 유지 보수가 아니라 '조건 기반'으로 하는 유지보수가 필요하다. 이런 조건 기반 유지보수가 이루어지기 위해서는 상시 전력설비를 감시하는 시스템이 요구된다. 상시 전력설비 감시는 일부 차단기의 동작시간만을 감시하는 방법도 추진되고 있다.

차단기의 동작시간을 측정하는 방법을 이용하는 것으로는 대한민국 특허출원 번호 제10-2009-72414호의 '차단기 진단장치가 내장된 수배전반 및 차단기 진단방법'이라는 명칭의 특허와 대한민국 특허출원번호 제10-2007-0034199호의 '차단기 동작시간 측정용 디지털 진단방법'라는 발명의 명칭의 특허와 같이, 차단기의 동작시간을 기준으로 전력기기의 상태를 감시하는 기술이 제안되어 있다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차단기의 트립 및 투입 동작에 관련된 전기적, 기계적 이상징후를 감시하여 차단기의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하게 한 것으로, 차단기의 전기 이상징후는 트립코일과 투입코일에 흐르는 전류를 감시하여 기준치에 따라 이상징후를 판단하고, 기계적 이상징후는 차단기 각 상에 흐르는 전류와 트립발생시에 생성되는 차단전류의 누적값을 감시하여 판단하고, 차단기를 동작할 수 있는 제어기능을 탑재하여 운영자의 기계적 조작없이 일괄적인 제어 및 감시 수행하여 차단기 동작특성 기록을 누적하여 차단기의 동작특성에 대한 이력관리를 수행하는 것이 가능한 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 제어전원 감시용 T1 입력단, 트립코일전류를 측정하는 T2 입력단, 투입코일전류를 측정하는 T3 입력단, 차단기를 통하여 흐르는 A상, B상, C상의 상전류를 측정하는 T4,T5,T6 입력단, 차단기가 설치된 장소의 온도를 측정하는 T7입력단, 습도를 측정하는 T8입력단이 접속된 아날로그 다중화기와; 상기 아날로그 다중화기에 접속되며 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 ADC와; 상기 ADC에 접속되어 디지털 신호를 처리하며 동작특성정보를 감시하는 DSP와; 상기 DSP에 접속되며 다른 장치들과의 연계를 위한 정합포트(D1)를 갖는 통신정합부와; 일단에 T9입력단이 설치되고 상기 DSP에 접속되며 차단기의 트립 및 투입 상태의 접점을 감시하는 광절연 디지털 입력부와; 상기 DSP에 접속되며 차단기를 동작시키고 출력포트를 갖는 릴레이 접점 디지털 출력부와; 상기 DSP에 접속되며 알람내용을 표시하는 LED 표시기와; 상기 DSP에 접속되고 차단기의 동작특성을 저장하는 메모리를 포함하는 본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시장치에 의하여 달성된다.

본 발명의 이러한 목적은, 전원이 들어오면 장치를 초기화하는 단계와,

입력된 신호를 샘플링하여 A,B,C상의 전류를 산출, 트립코일 전류, 투입코일전류 산출, 온도 습도 산출, 제어전원 전압 산출을 수행하는 단계와,

차단기 동작의 여부를 판단하는 단계와,

차단기 동작시 트립일 경우 차단전류 산출하여 누적하고, 누적된 차단전류를 설정치와 비교함으로서 누적차단 전류의 이상유무를 판별하는 단계와,

산출된 트립코일 전류를 설정치와 비교하여 트립코일의 이상유무를 판별하는 단계와,

판별한 결과가 정상일 경우 정상이력에 저장하고, 비정상일 경우 LED 표시기에 알람을 표출하고 이상징후 이력에 저장하고 종료하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시방법에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은, 정기적으로 계통을 분리하여 차단기의 상태를 점검하는 차단기의 동작특성을 상시적으로 감시함으로써, 차단기의 이상징후를 사고 발생 전에 발견하여 차단기의 신뢰성을 향상시키고 중장기적 이력관리를 통하여 전기설비 관리 효율성을 높일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시 장치의 블럭도
도 2는 차단기 동작특성 감시 방법을 도시한 흐름도.

본 발명의 제1실시예에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시장치(A)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 아날로그 다중화기(1)와, 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 차단기 트립 및 제어수행을 하는 제어전원 감시용 T1 입력단(T1), 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되고 차단기를 트립시키는 트립코일전류를 측정하는 T2 입력단(T2), 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 투입코일전류를 측정하는 T3 입력단(T3), 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 차단기를 통하여 흐르는 A상, B상, C상의 상전류를 측정하는 T4,T5,T6 입력단(T4,T5,T6), 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 차단기가 설치된 장소의 온도를 측정하는 T7입력단(T7), 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 습도를 측정하는 T8입력단(T8)과, 상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 ADC(2), 상기 ADC(2)에 접속되어 디지털 신호를 처리하며 동작특성정보를 감시하는 DSP(3), 상기 DSP(3)에 접속되며 다른 장치들과의 연계를 위한 정합포트(D1)를 갖는 통신정합부(4), 상기 DSP(3)에 접속되며 차단기의 트립 및 투입 상태의 접점을 감시하는 광절연 디지털 입력부(5)와, 상기 광절연 디지털 입력부(5)에 연결되어 차단기의 투입 또는 출력되는 접점을 감시하는 T9입력단(T9)과, 상기 DSP(3)에 접속되며 차단기를 동작시키고 출력포트(D2)를 갖는 릴레이 접점 디지털 출력부(6)와, 상기 DSP(3)에 접속되며 동작상태와 전원공급상태와 알람내용을 표시하는 LED 표시기(7)와, 상기 DSP(3)에 접속되고 차단기의 동작특성을 저장하는 메모리(8)를 포함한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 T1입력단과의 사이에는 필터(F)가 설치되어 있고, 상기 T1입력단은 차단기의 트립 및 제어수행을 하는 제어전원의 감시를 위한 입력단이고, T1입력단으로부터 입력된 신호는 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를 거쳐서 아날로그 다중화기(1)를 거쳐서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 전원의 전압을 측정한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 T2입력단과의 사이에는 저항(R)과 필터(F)가 설치되어 있으며, T2입력단은 차단기를 트립시키는 트립코일전류를 측정하기 위한 입력단이고, T2입력단으로부터 입력된 신호는 저항(R)을 거쳐서 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를 거처서 아날로그 다중화기(1)를 거처서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 트립코일전류를 측정한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 T3입력단과의 사이에는 저항(R)과 필터(F)가 설치되어 있으며, T3입력단은 차단기를 투입시키는 투입코일전류를 측정하기 위한 입력단이고, T3입력단으로부터 입력된 신호는 저항(R)을 거쳐서 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를 거처서 아날로그 다중화기(1)를 거처서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 투입코일전류를 측정한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 T4,T5,T6입력단과의 사이에는 관통형CT(current transformer)(C)와 필터(F)가 설치되고, 상기 T4,T5,T6입력단은 차단기를 통하여 흐르는 A상, B상, C상의 상전류를 측정하기 위한 입력단으로, 상기 T4,T5,T6입력단으로부터 입력된 신호는 관통형 CT(C)를거쳐서 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를거처서 아날로그 다중화기(1)를 거처서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 각 상전류를 측정한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 T7입력단과의 사이에는 저항(R)과 필터(F)가 설치되어 있으며, T7입력단은 차단기가 설치된 장소의 온도를 측정하기 위한 입력단이고, T7입력단으로부터 입력된 신호는 저항(R)을 거쳐서 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를 거처서 아날로그 다중화기(1)를 거처서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 온도를 측정한다.

상기 아날로그 다중화기(1)와 S8입력단과의 사이에는 저항(R)과 필터(F)가 설치되어 있으며, T8입력단은 차단기가 설치된 장소의 습도를 측정하기 위한 입력단이고, T8입력단으로부터 입력된 신호는 저항(R)을 거쳐서 노이즈 제거를 위해 1Khz 이하의 신호대역을 통과시키는 필터(F)를 거처서 아날로그 다중화기(1)를 거처서 ADC(2)에서 디지털로 변환되어서 DSP(3)에서 습도를 측정한다.

상기 T9입력단은 차단기가 투입 또는 트립 상태시에 출력되는 접점들(a접점, b접점)을 감시하기 위한 광절연 디지털 입력부(5)의 입력단으로서, DSP(3)가 이러한 디지털 입력을 읽어서 차단기의 접점상태를 감시하게 되는 것이다.

상기 아날로그 다중화기(1)는 복수의 입력들 중 선택된 하나의 입력을 출력하는 기기로서 상기 T1입력단 내지 T8입력단에서 입력된 정보중의 필요로 하는 정보를 출력한다.

상기 ADC(2)는 상기 아날로그 다중화기(1)에서 제공된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 변환기이다.

상기 DSP(3)(Digital signal processor)는 입력되는 디지털 신호를 처리하고 제어하는 제어부로서 필요한 값을 특정하고 이상이 있을 경우에는 LED 표시기(7)로 알람을 출력시키는 제어까지 수행한다.

즉, DSP(3)는 제어전원의 전압측정, 트립코일 동작전류측정, 투입코일 동작전류 측정, A,B,C상의 상시 전류측정, 차단기 트립시 A.B.C상의 차단전류 측정, 장치 동작환경인 온도 및 습도의 측정, 차단기에 대한 이벤트 발생시 차단기 동작특성을 메모리(8)에 저장하고 다른 장비와 정보교환 수행, 차단기 트립 및 투입상태 감시, 차단기 제어기능 수행을 처리한다.

상기 통신정합부(4)는 차단기 통작특성 감시장치(A)와 다른 장치들과의 연계를 위한 통신연계부분이라고 할 것이며, 정합포트(D1)은 DSP(3)가 감시한 차단기의 동작특성정보를 다른 장치들과 연계하기 위한 정합포트로서, 정합방법으로서는 RS232, RS485이 사용된다.

상기 광절연 디지털 입력부(5)는 차단기의 트립 및 투입 상태의 접점을 감시하게 위한 것으로 이와 같이 감시된 접점의 상태를 DSP(3)로 송출한다.

릴레이 접점 디지털 출력부(6)는 차단기를 동작시키기 위한 릴레이 접점을 디지털로 출력하는 것으로서 이와 같이 출력된 정보는 DSP(3)로 송출되어 차단기를 동작시키게 되는 것이다.

상기 LED 표시기(7)는 장치의 동작상태, 전원공급상태, 감시된 차단기 동작특성에 대한 결과를 표시하고, 특히, 차단기의 이상징후의 발생시에 알람경보를 발생하여 외부에 인식시키는 기능을 수행한다.

상기 메모리(8)는 트립코일 전류 트랜스, 투입코일 전류 트랜스, 상시전류, 누적차단 전류 등의 차단기의 동작특성을 저장하는 비휘발성 메모리로서 필요한 정보를 DSP(3)에 제공하게 되는 것이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시장치를 이용한 감시방법에 대하여 이하에 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 차단기 동작특성 감시용 감시장치(A)가 온되어 차단기의 동작특성을 파악하기 위하여 감시장치가 시작되면(S1), 감시장치(A)가 초기화되고(S2), 다음단계로 진행되어, 차단기를 흐르는 A,B,C 상의 전류의 전류값을 산출하고(S3), 트립코일의 전류값을 산출하고(S4), 투입코일의 전류값을 산출하고(S5), 온도및 습도를 산출하고(S6), 제어전원 전압을 산출하고(S7), 이와 같이 산출된 값으로 차단기의 동작여부를 판단한다(S8). 차단기가 작동되지 않으면 다시 S3 단계로 진행되고, 차단기가 작동되면 트립여부를 판단한다(S9). 차단기가 트립상태이면 차단전류를 산출하게 되고(S10), 차단기가 트립상태가 아니면 차단기의 투입여부를 판단하게 된다(S17)

차단기가 트립상태라서 차단전류가 산출되면, 누적차단전류가 정상인가를 판단하고(S11), 정상이면 트립코일전류가 정상인가를 판단한다(S12). 트립코일전류가 정상이면 정상이력을 저장하고(S13) 종료되게 되는 것이다(S14).

누적차단전류가 정상이 아니면 알람 LED 에 표시되고(S15) 이상징후의 이력을 저장하고(S16) 종료되게 되는 것이다.(S14)

또한, 차단기가 트립상태가 아니면 차단기의 투입여부를 판단하게 되고(S17)), 투입상태이면 투입고일전류가 정상인가를 판단하고(S18), 투입코일전류가 정상이면 정상이력저장 단계(S13)로 진행된다. 차단기가 투입상태가 아니면 알람 LED 의 표시단계(S15)로 진행되고, 투입코일전류가 정상이 아니어도 알람 LED 표시단계(S15)로 진행되게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은 정기적으로 계통을 분리하여 차단기의 상태를 점검하는 차단기의 동작특성을 상시적으로 감시함으로써, 차단기의 이상징후를 사고 발생 전에 발견하여 차단기의 신뢰성을 향상시키고 중장기적 이력관리를 통하여 전기설비 관리 효율성을 높일 수 있게 되는 것이다.

본 발명에 따른 차단기 동작특성 감시용 감시 장치 및 감시 방법은 일반적인 전기제품인 수배전반을 제조하는 제조공장에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하고 수행하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

1. 아날로그 다중화기 2. ADC 3. DSP
4. 통신정합부 5. 광절연 디지털 입력부
6. 릴레이 접점 디지털 출력부 7. LED 표시기 8. 메모리

Claims

차단기 동작특성 감시용 감시방법에 있어서,
상기 차단기 동작특성 감시용 감시방법은,
전원이 들어오면 장치를 초기화하는 단계와,
입력된 신호를 샘플링하여 A,B,C상의 전류를 산출, 트립코일 전류, 투입코일전류 산출, 온도 습도 산출, 제어전원 전압 산출을 수행하는 단계와,
차단기 동작의 여부를 판단하는 단계와,
차단기 동작시 트립일 경우 차단전류 산출하여 누적하고, 누적된 차단전류를 설정치와 비교함으로서 누적차단 전류의 이상유무를 판별하는 단계와,
산출된 트립코일 전류를 설정치와 비교하여 트립코일의 이상유무를 판별하는 단계와,
판별한 결과가 정상일 경우 정상이력에 저장하고, 비정상일 경우 LED 표시기에 알람을 표출하고 이상징후 이력에 저장하고 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 동작특성 감시용 감시방법
제1항에 있어서,
상기 차단기 동작의 여부를 판단하는 단계후에 차단기 동작시 트립이 아닐 경우, 차단기 동작을 투입으로 판단하는 단계와,
산출된 투입코일 전류를 설정치와 비교하여 투입코일의 이상유뮤를 판별하고 정상일 경우에는 정상이력저장단계로 가고 아닐 경우에는 이상징후 이력저장단계로 가고 종료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차단기 동작특성 감시용 감시방법.
차단기 동작특성 감시용 감시장치(A)에 있어서,
상기 차단기 동작특성 감시용 감시장치(A)는, 제어전원 감시용 T1 입력단(T1), 트립코일전류를 측정하는 T2 입력단(T2), 투입코일전류를 측정하는 T3 입력단(T3), 차단기를 통하여 흐르는 A상, B상, C상의 상전류를 측정하는 T4,T5,T6 입력단(T4,T5,T6), 차단기가 설치된 장소의 온도를 측정하는 T7입력단(T7), 습도를 측정하는 T8입력단(T8)이 접속된 아날로그 다중화기(1)와,
상기 아날로그 다중화기(1)에 접속되며 아날로그신호를 디지털신호로 변환시키는 ADC(2),
상기 ADC(2)에 접속되어 디지털 신호를 처리하며 동작특성정보를 감시하는 DSP(3),
상기 DSP(3)에 접속되며 다른 장치들과의 연계를 위한 정합포트(D1)를 갖는 통신정합부(4),
일단에 T9입력단(T9)이 설치되고 상기 DSP(3)에 접속되며 차단기의 트립 및 투입 상태의 접점을 감시하는 광절연 디지털 입력부(5)와,
상기 DSP(3)에 접속되며 차단기를 동작시키고 출력포트(D2)를 갖는 릴레이 접점 디지털 출력부(6)와,
상기 DSP(3)에 접속되며 알람내용을 표시하는 LED 표시기(7)와,
상기 DSP(3)에 접속되고 차단기의 동작특성을 저장하는 메모리(8)를 포함하는 것을 특징으로 차단기 동작특성 감시용 감시장치