KR101230420B1

KR101230420B1 - 배전반의 안전경보장치

Info

Publication number: KR101230420B1
Application number: KR1020120122441A
Authority: KR
Inventors: 심학보; 김희판
Original assignee: 주식회사 한산테크
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-06

Abstract

본 발명은 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전류를 로고스키센서로 측정하여 전압 및 전류가 콘트롤패널의 액정표시부에 표시되도록 하였으며, 상기 콘트롤패널을 작동시키기 위한 전압은 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전자기장을 전압변환방식으로 변환하여 사용하므로 별도의 전원이 불필요하고 설치 및 사용이 편리한 배전반의 안전경보장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 배전반의 전선에 흐르는 전류 및 전압을 측정하여 이를 도어 외부에 설치된 콘트롤패널에서 표시하도록 한 배전반의 안전경보장치에 있어서, 상기 전선과 근접 설치되어 전자기장을 교류전압으로 변환시키는 전압변환플레이트가 구비되고, 상기 콘트롤패널에는 상기 전압변환 플레이트로부터 변환된 교류전압을 통과시키고 역류를 방지하기 위한 다이오드, 상기 다이오드를 통해 공급된 교류전압을 전파정류하여 직류전압으로 생성하는 전원공급부 및 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전압을 받아 부스트업하여 상기 콘트롤패널 내부의 제어부 및 액정표시부의 동작에 필요한 정전압을 출력하는 레귤레이터로 구성되고, 상기 액정표시부는 접근금지 같은 안전문구가 발광 표시되도록 한 특징이 있다.

Description

배전반의 안전경보장치{The switchboard's safety alarm devices}

본 발명은 배전반의 안전경보장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전류를 로고스키 센서(rogowski sensor)로 측정하여 전압 및 전류가 콘트롤패널의 액정표시부에 표시되도록 하였으며, 상기 콘트롤패널을 작동시키기 위한 전압은 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전자기장을 전압변환방식으로 변환하여 사용하므로 별도의 전원이 불필요하고 설치 및 사용이 편리한 배전반의 안전경보장치에 관한 것이다.

일반적으로 대형 건물이나 공장, 발전소 및 변전소 등의 운전이나 제어에 사용되는 배전반은 PLC판넬, 고-저압 판넬, 리페어(Repair) 판넬, 특고 수전반 및 통신시스템 판넬 등 다양한 종류의 전자부품이 설치된다. 이러한 배전반은 감전의 위험이 있으므로 배전반의 도어에 경고문구가 새겨진 판넬을 부착하고 있는데, 규격품이 아니므로 배전반이 설치된 곳마다 서로 다른 형태로 되어 있다.

최근에는 배전반에서 발생되는 이상신호를 감지하여 경보음이나 램프점멸 등의 방법으로 사용자에게 알리는 장치들이 제안된 바 있다. 종래의 배전반용 안전장치는 전장품에 전원을 공급하는 전선에 고전압 인가로 단락/단선이 발생될 경우에만 경보를 제공하고 있다.

특허등록 제733612호의 배전반용 안전 경보장치는 배전반 내부에 발생되는 전자기장을 감지하는 전자기장 감지센서와, 상기 전자기장 감지센서를 배전반 내부에 설치하는 고정수단과, 상기 배전반의 도어 표면에 설치되는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 내부에 내장되고 전자기장 감지센서와 전기적으로 연결되는 제어부와, 상기 제어부과 전기적으로 연결되어 배전반 내부의 상황을 문자 또는 무늬의 조합으로 고지하도록 고정프레임의 중앙에 설치된 엘이디(LED) 표시패널과, 상기 고정프레임의 일 측면에 설치된 전원공급단자를 포함하여서 구성된다.

그러나 종래의 안전장치는 엘이디 표시패널과 제어부의 동작에 필요한 전원을 별도로 공급받기 때문에 배전반 주위로 전원공급에 필요한 전선을 가설해야되는 문제가 있으며, 전선이 외부로 노출되기 때문에 미관상 좋지 않으며, 전기지식이 없는 사람은 설치할 수 없는 등의 단점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전류를 로고스키센서로 측정하여 전압 및 전류가 콘트롤패널의 액정표시부에 표시되도록 하였으며, 상기 콘트롤패널을 작동시키기 위한 전압은 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전자기장을 전압변환방식으로 변환하여 사용하므로 별도의 전원이 불필요하고 설치 및 사용이 편리한 배전반의 안전경보장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 콘트롤패널의 액정표시부와 별개로 경고문자 또는 숫자가 인쇄된 경고표시판을 한개의 LED로 발광시키기 위하여 광섬유다발을 사용하여 상기 LED의 빛을 확산시킴으로써, 전력소모를 최소화하고, 또한 상기 광섬유다발의 가닥들로 문자 또는 숫자를 표현함으로써, 시인성이 향상되고 빛의 손실을 최소화한 배전반의 안전경보장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 경고문자 또는 숫자가 인쇄된 상기 경고표시판을 도광판(Light Guide Plate , 導光板)으로 구현하고 상기 도광판의 위쪽에 LED모듈을 설치하여 상기 도광판의 전체 면으로 빛이 확산되어 시인성이 향상되고 저전력으로 경고표시판을 점등할 수 있는 배전반의 안전경보장치를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 배전반의 전선에 흐르는 전류 및 전압을 측정하여 이를 도어 외부에 설치된 콘트롤패널에서 표시하도록 한 배전반의 안전경보장치에 있어서, 상기 전선과 근접 설치되어 전자기장을 교류전압으로 변환시키는 전압변환플레이트가 구비되고, 상기 콘트롤패널에는 상기 전압변환 플레이트로부터 변환된 교류전압을 통과시키고 역류를 방지하기 위한 다이오드, 상기 다이오드를 통해 공급된 교류전압을 전파정류하여 직류전압으로 생성하는 전원공급부 및 상기 전원공급부로부터 공급되는 직류전압을 받아 부스트업하여 상기 콘트롤패널 내부의 제어부 및 액정표시부의 동작에 필요한 정전압을 출력하는 레귤레이터로 구성되고, 상기 액정표시부는 접근금지 같은 안전문구가 발광 표시되도록 한 특징이 있다.

전류를 측정하는 방법은 변류기(current transformer), 분류기(shunt), 홀 센서(hall sensor) 및 로고스키 센서(rogowski sensor)를 이용하는 등 다양한 방법이 있다. 본 발명은 상기 로고스키 센서를 이용한 것인데, 로고스키 센서는 균일하게 감은 코일의 한쪽 끝을 코일 내부로 관통시켜 제작된다. 전류에 의해 유기되는 유도전압을 적절한 적분회로를 통하여 적분함으로써 전류를 측정하게 된다. 상기 로고스키 센서는 반도체의 개폐 등 다양한 영역에서 측정센서로 사용될 수 있고, 동일한 크기로 100A 내지 100kA의 대전류를 측정할 수 있으며, 1차 측과 분리되어 있어 절연성이 우수하고, 자성물질을 포함하고 있지 않아 선형성이 우수하며, 관통형 변류기와 달리 내부 철심이 없어(air-core) 철심포화에 따른 과전류 손상을 입지않는 장점이 있다.

본 발명은 상기 로고스키 센서를 이용하기 때문에 배전반 내부의 전선에 흐르는 전류를 정확하게 측정할 수 있으며, 이러한 측정 전류는 배전반 도어에 부착된 콘트롤패널의 액정표시부에 표시된다. 상기 액정표시부는 액정타입으로써, 전선에 흐르는 전류 및 전압이 실시간으로 표시되며, 또한 접근금지 같은 안전문구도 함께 표시되도록 하여 사용자로 하여금 경각심을 갖도록 하였다.

본 발명은 상기 콘트롤패널의 동작에 필요한 전압을 상기 배전반 내부의 전선에서 발생되는 전자기장을 이용하는 특징을 갖는다. 배전반 내부에는 최소 220V 이상의 고전압이 흐르는데, 이러한 전선 주위에는 전자기장이 발생된다. 이러한 전자기장을 필요한 전압으로 변환시키는 전압변환플레이트를 전선 주위로 배치하면 상기 콘트롤패널에서 필요로하는 DC 5V 이하의 전압을 얻을 수 있다.

본 발명은 배전반 내부의 전선과 상기 전압변환플레이트가 단순 접촉 방식으로 닿아 있으므로 전선의 피복을 벗기고 결선작업하는 과정에서 쇼트 및 감전의 위험이 없으며, 설치과정에서 배전반의 전기를 차단시킬 필요가 없으므로 공장이나 발전소의 설비가 중단되는 일이 발생되지 않는다. 또한 전기지식이 없는 작업자도 쉽게 설치가능하므로 취급이 간단한 이점이 있다.

또한 배전반 내부의 전선에 로고스키 센서를 단순히 감아 걸어두는 방식으로 설치가 끝나기 때문에 역시 배전반의 전기를 차단할 필요가 없으며, 상기 로고스키 센서는 전선에 흐르는 전류 및 전압을 정확하게 측정할 수 있으므로 사용자에게 정확한 전력정보를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 안전경보장치의 설치상태도
도 2는 본 발명 한 실시예의 경고표시판의 예시도
도 3은 본 발명 한 실시예의 경고표시판의 사시도
도 4는 본 발명 한 실시예의 안전경보장치의 블록도
도 5는 본 발명 다른 실시예의 경고표시판의 사시도

도 1 내지 도 3에서 본 발명 한 실시예의 안전경보장치는 배전반(10)의 도어(11) 전면에 설치되는 콘트롤패널(20)이 구비된다. 상기 콘트롤패널(20)에는 배전반 내부의 전선(12)에 흐르는 전압 및 전류를 디스플레이하는 액정표시부(21)가 구비된다. 그리고 아크릴 계열의 강화플라스틱에 통전중, 감전주의, 220V, 440V 및 3300V 등의 문자가 인쇄된 경고표시판(24)가 구비된다.

상기 경고표시판(24)은 시인성을 높이기 위하여 발광시키는 것이 바람직한데, 전력소모를 최소화하기 위하여 한개의 LED(24a)로 문자 및 숫자가 발광되도록 하는 기술이 사용된다. 이를 위하여 본 발명은 상기 LED(24a)와 광섬유다발(24c)을 수축튜브(24b)로 묶어 LED(24a)의 빛이 광섬유다발(24c)로 모두 전달되도록 하였으며, 상기 광섬유다발(24c)의 끝단부(24d)는 가닥들은 경고표시판(24)의 글자 또는 숫자를 관통하여 외부로 표출되도록 하였다.

상기 수축튜브(24b)는 130℃까지 견디며 수축율이 30%인 탄성 고무재질로 구성되어 상기 광섬유다발(24c)과 LED(24a)를 하나로 묶어준다. 상기 LED는 0.5W 또는 1W 급으로써, 5000mcd 이상의 고휘도를 발휘한다. 상기 광섬유다발(24c)는 고순도 아크릴레진(PMMA)으로써 1m 기준으로 94.6%의 투과율을 가지며, 0.54%의 굴절율을 갖는다.

상기 콘트롤패널(20)은 경보기(22)가 더 구비되는데, 상기 경보기(22)는 배전반(10) 내부의 단전으로 전원이 차단되었을 때 시설물 관리자에게 통보하기 위한 것이다. 상기 경보기(22)는 별도의 비상배터리(23)로 작동되는데, 상기 비상배터리(23)는 DC12V 이하의 건전지로써, 수명이 다하면 새것으로 교체한다. 상기 비상배터리(23)는 평상시 사용되지 않으므로 그 수명이 최대 2년 이상이다.

상기 콘트롤패널(20)은 자성체나 나사못 같은 수단을 이용하여 도어(11)에 부착 고정되며, 상기 배전반(10) 내부의 어느 한 전선(12)에는 전압변환플레이트(30) 및 로고스키 센서(40)가 설치된다.

상기 전압변환플레이트(30)는 상기 콘트롤패널(20)의 작동에 필요한 전압을 얻기 위한 수단인데, 배전반(10) 내부의 어느 한 전선(12)에서 발생되는 전자기장을 교류전압으로 변환시킨다. 상기 로고스키 센서(40)는 전선(12)에 흐르는 전류에 대하여 v = Mdi(t)/dt(여기서, M은 상호 인덕턴스이고, i는 선로에 흐르는 전류임)의 관계식에 의한 전압(v)을 유기한다.

상기 콘트롤패널(20)에는 상기 전압변환 플레이트(30)로부터 변환된 교류전압을 통과시키고 역류를 방지하기 위한 다이오드(31), 상기 다이오드(31)을 통해 공급된 교류전압을 전파정류하여 직류전압으로 생성하는 전원공급부(32) 및 상기 전원공급부(32)로부터 공급되는 직류전압을 받아 부스트업하여 상기 콘트롤패널(20) 내부의 제어부(20a), 액정표시부(21) 및 LED(24a)의 동작에 필요한 정전압을 출력하는 레귤레이터(33)로 구성된다

그리고 상기 콘트롤패널(20) 내부에는 적분기(41), 신호처리부(42) 및 ADC(43)가 내장된다. 상기 로고스키 센서(40)에서 유기된 전압은 흐르는 전류의 미분 형태이므로 원파형을 복원하기 위하여 상기 적분기(41)가 사용되며, 상기 신호처리부(42)를 통해 디지털 회로에 알맞도록 진폭과 오프셋(Off-Set)을 조정하는 신호처리를 하게되고, 신호처리된 아날로그 신호는 상기 ADC(Analog to Digital Converter)를 통해 디지털 신호로 변환되어 상기 제어부(20a)로 입력된다. 상기 제어부(20a)는 입력된 디지털 신호를 가공하여 상기 액정표시부(21)에 전압 및 전류를 표시한다.

미설명부호 는 상기 전압변환플레이트(30) 및 로고스키 센서(40)와 상기 콘트롤패널을 제어선으로 연결하기 위하여 도어(11)에 천공한 관통구멍이다.

이처럼 구성된 본 발명은 상기 전압변환 플레이트(30)로부터 변환된 교류전압은 다이오드(31)를 통해 전원공급부(32)로 인가된다. 상기 전원공급부(32)는 상기 다이오드(31)를 통해 공급된 교류전압을 전파정류하여 직류전압으로 생성하여 출력한다. 상기 레귤레이터(33)는 상기 전원공급부(32)로부터 공급되는 직류전압을 받아 부스트업하고 정전압을 출력하여 제어부(20a)의 동작 전원을 공급한다. 상기 전원공급부(32)로부터 공급되는 직류전압은 3.7V를 사용하고 있으나 제어부(20a)의 종류와 형태에 따라 그 전압은 가변이 가능하다. 상기 레귤레이터(33)는 3.7V 직류전압을 받아 부스트업 시켜 5V의 안정된 직류전압을 발생하여 제어부(20a)의 동작전원으로 공급할 수도 있다.

상기 콘트롤패널(20)은 상기 전선(12)에 흐르는 전류 및 전압을 표시하고, 경고문구가 별도로 표시되도록 할 수 있다. 상기 전압 및 전류값은 상기 로고스키 센서(40)에 의해 측정된 값을 표시하는 것인데, 이러한 전압 및 전류값을 표시하지 않고 단순히 경고문구만 발광 표시되도록 할 수 있다. 이처럼 경고문구만 표시되도록 하면 상기 로고스키 센서(40) 및 상기 로고스키 센서(40)와 연관된 적분기(41), 신호처리부(42) 및 ADC(43)는 필요 없다.

상기 로고스키 센서(40)는 전선(12)에 흐르는 전류를 정확하게 측정할 수 있으므로 상기 제어부(20a)에서 전압 및 전류값을 산정하여 상기 액정표시부(21)에 표시한다. 그리고 본 발명은 상기 배전반(10) 내부의 전선(12)이 단락되거나 또는 비상상황에서 전력이 공급되지 않을 때 상기 레귤레이터(33)에서 필요한 전압이 발생되지 않는다. 이때 제어부(20a)는 이를 감지하고 상기 비상배터리(23)의 전원으로 경보기(22)를 작동시켜 시설물 관리자에게 통보하는 기능이 마련되므로 장치의 신뢰성이 향상된다.

또한 본 발명은 별도의 경고표시판(24)이 마련되므로 작업자들의 불필요한 접근을 막는 효과가 있다. 상기 경고표시판(24)은 통전중, 220V, 440V, 3300V 및 감전주의 같은 문구가 인쇄되므로 무의식 중에 배전반에 접근하는 것을 막는 효과가 있으며, 경고 문구는 한개의 LED(24a)로 작동되는 광섬유다발(24c)에 의해 발광되므로 야간에도 쉽게 식별되는 이점이 있다.

도 5는 본 발명 다른 실시예로써, 상기 경고표시판(24)을 도광판(Light Guide Plate , 導光板)으로 구성한 특징이 있다. 그리고 상기 도광판의 표면에 경고문구나 숫자를 직접 인쇄한 인쇄부(24e)를 형성하고, 상기 도광판의 위쪽에는 다수의 LED(24g)가 나열된 LED사인모듈(24f)을 배치한 특징이 있다. 상기 도광판은 플라스틱 또는 유리 소재의 플레이트가 적용될 수 있으며, 상기 플라스틱 재질의 구체적인 예로는 PMMA(Polymethylmethacrylte), PC(Poly carbonate) 및 PS(Polystyrene)등 이 있다.

이와같이 구성된 본 고안 다른 실시예의 경우 경고표시판(24)이 도광판으로 구성되므로 LED(24g)의 빛이 경고표시판(24)의 전체 면으로 확산된다. 따라서 경고표시판(24)의 표면에 인쇄된 인쇄부(24e)의 경고문구나 숫자가 밝게 표현되므로 주변이 어둡더라도 경각심을 일으킬 수 있으며, 저전력의 LED사인모듈(24f)을 사용하므로 전력소모가 감소되는 등의 이점이 있다.

10 : 배전반 11 : 도어
12 : 전선 20 : 콘트롤패널
20a : 제어부 21 : 액정표시부
22 : 경보기 23 : 비상배터리
24 : 경고표시판 24a : LED
24b : 수축튜브 24c : 광섬유다발
24d : 끝단부 24e : 인쇄부
24f : LED사인모듈 30 : 전압변환플레이트
31 : 다이오드 32 : 전원공급부
33 : 레귤레이터 40 : 로고스키 센서
41 : 적분기 42 : 신호처리부
43 : ADC

Claims

삭제
배전반(10)의 전선(12)에 흐르는 전류 및 전압을 측정하여 이를 도어(11) 외부에 설치된 콘트롤패널(20)에서 표시되도록 하기 위하여, 상기 전선(12)과 근접 설치되어 전자기장을 교류전압으로 변환시키는 전압변환플레이트(30)가 구비되고,
상기 콘트롤패널(20)에는 상기 전압변환플레이트(30)로부터 변환된 교류전압을 통과시키고 역류를 방지하기 위한 다이오드(31), 상기 다이오드(31)를 통해 공급된 교류전압을 전파정류하여 직류전압으로 생성하는 전원공급부(32) 및 상기 전원공급부(32)로부터 공급되는 직류전압을 받아 부스트업하여 상기 콘트롤패널(20) 내부의 제어부(20a) 및 액정표시부(21)의 동작에 필요한 정전압을 출력하는 레귤레이터(33)가 구비된 배전반의 안전경보장치에 있어서,
상기 전선(12)에 근접 설치되어, 상기 전선(12)에 흐르는 전류에 대하여 전압을 유기하는 로고스키 센서(40)가 구비되고,
상기 콘트롤패널(20)에는 상기 로고스키 센서(40)에서 유기된 전압을 복원하는 적분기(41), 디지털 회로에 맞도록 진폭과 오프셋을 조정하는 신호처리부(42) 및 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 ADC(43)가 구비되며,
상기 제어부(20a)는 입력된 디지털신호를 가공하여 상기 액정표시부(21)에 전압 및 전류를 표시하도록 제어함을 특징으로 하는 배전반의 안전경보장치.
제 2 항에 있어서,
상기 콘트롤패널(20)에는 경보기(22)가 구비되고, 상기 경보기(22)는 비상배터리(23)로 작동되는데, 상기 제어부(20a)는 상기 전선(12)에 전원이 인가되지 않고 상기 전원공급부(32)로부터 전압이 공급되지 않을 때 상기 경보기(22)가 작동되도록 제어함을 특징으로 하는 배전반의 안전경보장치.
제 2 항에 있어서,
상기 콘트롤패널(20)에는 경고문구가 인쇄된 인쇄부(24e)를 갖는 경고표시판(24)이 구비되는데, 상기 경고표시판(24)은 빛을 확산하는 도광판으로 구성되고,
상기 경고표시판(24)의 윗면에는 다수의 LED(24g)가 나열된 LED사인모듈(24f)이 구비되어 상기 경고표시판(24)이 발광되도록 한 것을 특징으로 하는 배전반의 안전경보장치.
제 2 항에 있어서,
상기 콘트롤패널(20)에는 경고문구가 인쇄된 경고표시판(24)이 구비되는데,
상기 경고표시판(24)은 한개의 LED(24a)와 수축튜브(24b)로 연결된 광섬유다발(24c)이 배면에 구비되고,
상기 광섬유다발(24c)의 각 가닥들 끝단부(24d)는 상기 경고문구를 관통하여 상기 경고표시판(24)의 외부로 표출되어 상기 LED(24a)의 빛이 상기 경고문구에서 발광되도록 한 것을 특징으로 하는 배전반의 안전경보장치.