KR101265469B1 - 시간 특성을 고려한 경보 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회로의 이상 상태를 미리 감지하여 사전 대처가 가능하도록 한 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의한 시간 특성을 고려한 경보 방법은 전력 계통 회로의 입력전압 또는 입력전류를 감지하는 제 1 단계; 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류인지 여부를 판단하는 제 2 단계; 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류로 판단되었을 경우에, 입력전압 또는 입력전류의 동작시간을 산출하는 제 3 단계; 및 동작시간이 차단기의 작동을 위한 차단-동작시간에 근접할 경우에 경보신호를 생성하는 제 4 단계;를 포함한다.
본 발명에 의한 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템은 전원에서 부하로 인가되는 입력전압 또는 입력전류를 검출하는 검출부; 입력전압 또는 입력전류를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부; 차단 곡선 정보를 저장하는 메모리부; 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 차단 곡선 정보의 동작시간에 근접하였을 때, 회로의 위험을 감지하고 이상 상태를 표시하기 위한 경보 신호를 생성하는 회로 감지부; 및 회로 감지부에서 생성된 경보 신호에 따라서 관리자 또는 사용자에게 경보를 알리는 표시부;를 구비한다.

Description

시간 특성을 고려한 경보 방법 및 시스템{System and Method for Alarm regard for Time-Characteristic}
본 발명은 시간 특성을 고려한 경보 방법 및 시스템에 관한 것으로, 특히 전력 계통 회로에서 차단기 또는 계전기의 동작 이전에 회로의 위험 상태를 정확히 파악하여 관리자 및 사용자에게 미리 위험 상태를 알릴 수 있는 경보 방법 및 시스템에 관한 것이다.
차단기 및 계전기는 과전류, 단락전류, 지락전류, 과전압 및 저전압에 대하여 전로를 차단하기 위한 것이다. 이러한 배선용 차단기 및 계전기는 전압(과전압, 저전압) 및 전류(부하전류, 지락전류)량에 따른 동작시간을 기준으로 회로를 차단하는 것으로, 각각의 차단기 및 계전기의 특성과 목적에 따라서 동작 조건이 달라질 수 있다. 그리고 사용자는 차단기 및 계전기의 동작에 의해서 회로가 차단된 경우에만 이상 상태를 파악하여 사후 관리만을 할 수 있을 뿐이다.
과부하 현상이나 시설 노후에 따른 합선 등은 이상 상태를 미리 감지할 경우 예방할 수 있지만, 종래의 차단기 및 계전기로는 이러한 상태를 전혀 알 수 없는 상태이기 때문에 정작 회로가 차단된 이후에나 대처할 수밖에 없는 현실이다.
따라서, 본 발명은 상기 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회로의 이상 상태를 감지하여 위험이 발생하거나 회로가 차단되기 이전에 사전적인 대처가 가능한 시간 특성을 고려한 경보 방법 및 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에 의한 시간 특성을 고려한 경보 방법은 전력 계통 회로의 입력전압 또는 입력전류를 감지하는 제 1 단계; 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류인지 여부를 판단하는 제 2 단계; 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류로 판단되었을 경우에, 입력전압 또는 입력전류의 동작시간을 산출하는 제 3 단계; 및 동작시간이 차단기의 작동을 위한 차단-동작시간에 근접할 경우에 경보신호를 생성하는 제 4 단계;를 포함한다.
실시예에 의한 상기 회로 차단 경보 방법은 상기 차단기의 차단-동작시간보다 작은 동작시간인 경보-동작시간을 미리 설정하고, 제 4 단계는 입력전압 또는 입력전류의 동작시간과 경보-동작시간을 비교하여, 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 경보-동작시간에 도달할 경우에 경보신호를 생성할 수 있다.
이때, 경보-동작시간, t2(I)는 다음의 [수학식]을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00001
이때, M은 정격전류 대비 입력전류(=Ii/IN)이고, TD,A,B,P는 특성곡선의 변수, Ii은 입력전류, IN은 차단기 정격전류이고, n은 1 < n < 99 를 만족하는 자연수.
그리고, 경보-동작시간은 상술한 [수학식]에서 n이 복수 개의 자연수로 이루어진 것에 대응함으로써, 제 4 단계는 다수 레벨의 경보신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템은 전원에서 부하로 인가되는 입력전압 또는 입력전류를 검출하는 검출부; 입력전압 또는 입력전류를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부; 전압 또는 전류와 전압 또는 전류가 흐르는 누적시간인 동작시간의 관계식으로 규정되는 차단기의 동작 조건인 차단 곡선 정보를 저장하는 메모리부; 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 차단 곡선 정보의 동작시간에 근접하였을 때, 회로의 위험을 감지하고 이상 상태를 표시하기 위한 경보 신호를 생성하는 회로 감지부; 및 회로 감지부에서 생성된 경보 신호에 따라서 관리자 또는 사용자에게 경보를 알리는 표시부;를 구비한다.
이때, 메모리부는 차단 곡선 정보의 동작시간 보다 낮은 동작시간으로 설정되는 경보 곡선 정보를 더 포함하며, 회로 감지부는 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 경보 곡선 정보의 동작시간에 도달할 경우에 경보 신호를 생성할 수 있다.
또한, 메모리부는 위험 수준을 달리하는 경보 레벨을 표시하기 위한 복수 개의 경보 곡선 정보를 포함할 수 있다.
그리고, 검출부는 입력전압 또는 입력전류의 흐름을 감지하는 센서부; 센서부에서 감지된 입력전압 또는 입력전류를 전파 정류하는 정류부; 및 정류부를 통해서 정류된 입력전압 또는 입력전류를 증폭하는 증폭부;를 포함할 수 있다.
회로 감지부는 A/D 변환부를 경유하는 입력전압 또는 입력전류의 동작시간을 산출하는 연산부; 입력전압 또는 입력전류에 따른 동작시간과 메모리부의 동작시간을 비교하는 비교부; 및 비교부의 판단 결과, 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 경보 곡선 정보의 동작시간에 도달할 때에 경보신호를 생성하는 데이터 처리부;를 포함할 수 있다.
비교부는 입력전압 또는 입력전류를 회로의 정상상태에서의 입력전압 또는 입력전류량에 해당하는 정격전압 또는 정격전류와 비교하고, 입력전압 또는 입력전류가 정격입력전압 또는 정격전류 보다 클 경우에 입력전압 또는 입력전류의 동작시간을 경보 곡선 정보의 동작시간과 비교할 수 있다.
차단 곡선 정보의 동작시간(t(I))은 다음의 [수학식]을 통해서 산출될 수 있다.
[수학식]
Figure 112011050256778-pat00002
이때, t(I)는 입력전류(Ii)에 따른 트립시간, M은 정격전류 대비 입력전류(=Ii/IN), TD,A,B,P는 특성곡선의 변수, Ii은 입력전류, IN은 차단기 정격전류.
경보 곡선 정보의 동작시간,t(I)은 다음의 [수학식]를 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00003
이때, n은 1 < n < 99 을 만족하는 자연수.
도 1은 본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 2 내지 도 4는 시간-입력전류 경보 곡선 및 차단기의 동작곡선을 나타내는 도면들.
도 5는 본 발명에 의한 회로 차단 경보 방법을 나타내는 흐름도.
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1은 본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템(100)은 전원(10)에서 부하(20)로 인가되는 전압 또는 전류에 따라서 회로를 차단하는 차단기(30)의 동작 이전에 회로 상태를 미리 파악하고 이상 상태일 경우에 사용자에게 경보를 알리기 위한 것이다.
도 1을 참조하면, 이러한 본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템은 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 흐름을 검출하는 검출부(110)와, 신호 변환을 위한 A/D 변환부(120), 회로의 이상 상태 여부를 판단하는 회로 감지부(130) 및 표시부(140)를 구비한다.
검출부(110)는 전원(10)에서 부하(20)로 공급되는 입력전압(Vi) 및 입력전류(Ii)를 검출하기 위한 것이다. 이를 위해서 검출부(110)는 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 흐름을 감지하는 센서부(112), 센서부(112)에서 감지된 신호를 정류하는 정류부(114) 및 정류부(114)의 출력신호를 증폭하는 증폭부(116)를 포함할 수 있다.
A/D 변환부(120)는 센서부(112)에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환한다.
회로 감지부(130)는 A/D 변환부(120)에서 변환된 신호를 기반으로, 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 동작시간을 연산하고, 연산된 동작시간을 고려하여 회로의 이상 상태 여부를 판단한다. 회로의 이상 상태는 회로에 과전압 또는 과전류 등으로 인해서 회로가 차단될 필요성이나 가능성이 있는 상태를 의미한다. 회로 감지부(130)는 이러한 회로의 이상 상태를 파악하고, 사용자에게 표시할 경보 신호나 차단기(30)의 동작을 위한 트립 신호를 생성한다.
이를 위해서 회로 감지부(130)는 메모리부(138), 연산부(132), 비교부(134) 및 데이터 처리부(136)를 포함할 수 있다.
메모리부(138)는 경보 곡선 정보 및 차단 곡선 정보 등을 저장하고, 연산부(132), 비교부(134), 데이터 처리부(136) 등에서 수행되는 신호 처리 결과를 저장할 수 있다. 또한, 메모리부(138)는 과전류 판단의 기준이 되는 정격 전류값(IN)을 저장한다.
경보 곡선 정보 및 차단 곡선 정보는 각각 경보 곡선과 차단 곡선을 구성하는 좌표점들의 집합을 의미한다. 이때 경보 곡선은 부하(20)에 인가되는 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)가 특정 과전압 또는 과전류에서 경보를 생성하기 위한 설정된 경보-동작시간들의 집합이다. 경보-동작시간은 차단기의 트립 동작을 위한 동작시간보다 작게 설정된다.
그리고, 차단 곡선은 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 이상 상태가 발생할 경우에 회로 보호를 위해서 부하(20)로 인가되는 입력전류(Ii)를 차단하기 위한 트립 신호를 생성하기 위한 기준이 된다. 이와 같은 경보 곡선 및 차단 곡선은 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)와 이에 대한 동작시간 과의 관계식으로 자세한 설명은 후술하기로 한다.
연산부(132)는 검출부(110)에서 검출되어 전송되는 디지털 값의 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)와 해당 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 동작시간을 산출한다. 이때 동작시간은 센서부(112)에서 감지한 특정한 값의 입력전압(Vi)이 인가되는 시간 또는 입력전류(Ii)가 흐르는 시간을 의미한다. 즉, 입력전압(Vi)이나 입력전류(Ii)의 수치가 변하기 이전까지 해당 입력전압(Vi)이 인가되거나 해당 입력전압(Vi)이 흐르는 누적시간을 의미한다.
비교부(134)는 입력전류(Ii)와 메모리부(138)에 저장된 정격 전류(IN)를 비교함으로써 입력전류(Ii)가 과전류인지를 판단한다. 그리고, 비교부(134)는 입력전류(Ii)가 정격 전류(IN)에 비해서 과전류일 경우에, 연산부(132)에서 산출한 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 동작시간을 메모리부(138)의 경보 곡선 및 차단 곡선에서의 경보-동작시간 및 차단-동작시간과 비교한다.
데이터 처리부(136)는 비교부(134)로부터 제공받는 비교결과에 따라서 회로의 위험 상태를 관리자 또는 사용자에게 알리는 경보를 위한 경보 신호나 회로 차단을 위한 트립 신호를 생성한다. 즉, 데이터 처리부(136)는 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)의 동작시간이 경보 곡선에서의 경보-동작시간에 도달할 경우에는 경보 신호를 생성하고, 동작시간이 차단 곡선에서의 차단-동작시간에 도달할 경우에는 회로의 차단을 위한 트립 신호를 생성한다.
표시부(140)는 데이터 처리부(136)에서 생성된 경보 신호나 트립 신호에 따라서 회로의 위험 상태를 표시한다. 특히, 표시부(140)는 경보 신호에 따라서 사용자 또는 관리자에게 회로의 이상 상태를 표시함으로써 회로가 차단되거나 파손되기 전에 사전 대처를 가능하게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 의한 회로 차단 경보 시스템은 입력전압(Vi) 또는 입력전류(Ii)와 동작시간을 이용하여 경보를 발생하거나 회로를 차단한다. 이하는 일 실시예로서 입력전류(Ii)와 입력전류(Ii)의 동작시간을 이용한 시간-전류 경보 곡선 및 시간-전류 차단 곡선을 이용한 회로 차단 경보 시스템에 관해서 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 의한 시간-전류 경보 곡선 및 시간-전류 차단 곡선을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 시간-전류 경보 곡선(ℓP) 및 시간-전류 차단 곡선(ℓmin,ℓmax)은 전류 및 전류가 흐르는 동작시간과의 관계식으로 표현될 수 있다. 도 2에 도시된 좌표축에서 X축은 전류값으로서 정격전류에 대한 배수를 나타내고, Y축은 해당 전류값의 동작시간을 의미한다. 그리고, 시간-전류 차단 곡선(ℓmin,ℓmax)은 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin) 및 최대 시간-전류 차단 곡선(ℓmax)을 포함할 수 있다. 이때 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin)은 차단기(30)가 작동하기 시작하는 차단-동작시간을 나타내는 것이고, 최대 시간-전류 차단 곡선(ℓmax)은 차단기(30)가 작동이 완전히 이루어질 수 있는 차단-동작시간을 나타내는 것이다. 즉, 특정 전류값에서 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin)에서의 차단-동작시간과 최대 시간-전류 차단 곡선(ℓmax)에서의 차단-동작시간까지의 범위는 회로나 부하의 상태에 따라서 가변 될 수 있는 것으로, 차단기(30)가 작동하는 동작시간의 범위를 의미한다.
실시예에 의한 회로 차단 감지 시스템은 부하(20)에 공급되는 입력전류(Ii)의 동작시간이 그 입력전류(Ii) 값에서의 시간-전류 경보 곡선(ℓP)의 경보-동작시간에 도달할 경우에 경보를 표시할 수 있다. 그리고, 회로 차단 감지 시스템은 입력전류(Ii)의 동작시간이 시간-전류 경보 곡선(ℓP)의 경보-동작시간을 초과하여 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin)의 차단-동작시간에 도달할 경우에 회로의 차단을 위한 트립 신호를 생성할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템은 정격전류에 대비하여 2배수의 전류값을 갖는 입력전류(Ii)가 흐르는 시간이 4초에 도달할 경우(P1)에 경보를 표시할 수 있다. 그리고, 회로차단 경보 시스템은 P1에서부터 입력전류(Ii)값의 변화없이 전류의 흐름이 이어져서 동작시간이 20초간 지속되어 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin)의 차단-동작시간(P2)에 도달할 경우에 트립 신호를 생성하여 차단기(30)를 작동시킨다. 이때, 차단기(30)는 회로나 부하의 상태에 따라서 작동이 지연될 수 있고, 최대 시간-전류 차단 곡선(ℓmax)의 동작시간(P3)에 도달할 경우에는 작동이 완료된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 회로를 감지하고 경보하는 방법은 단순히 입력전류(Ii)나 입력전압(Vi)을 기준으로 판단하는 것이 아니라 동작시간을 고려하여 회로 상태를 파악하는 것을 특징으로 한다. 특히, 시간-전류 경보 곡선(ℓP)은 시간-전류 차단 곡선(ℓmin,ℓmax)의 형태에 대응하도록 구현됨으로써 차단기(30)가 작동하는 조건과 유사한 상태의 회로 이상을 미리 파악할 수 있다.
이러한 시간-전류 경보 곡선(ℓP)은 시간-전류 차단 곡선(ℓmin,ℓmax)의 동작시간은 다음과 같은 방법으로 산출할 수 있다.
시간-전류 차단 곡선의 동작시간,t(I)은 아래와 같은 [수학식 1]을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00004
이때, t(I)는 입력전류(Ii)에 따른 트립 신호를 생성하는 차단-동작시간이고, M=Ii/IN 으로서, 즉 정격전류(IN) 대비 입력전류(Ii)을 의미한다(이하, M을 '전류비'라고 하기로 한다). 그리고, TD,A,B,P는 특성곡선의 변수를 의미한다.
그리고, 도면에서와 같은 시간-전류 차단 곡선은 연속되는 모든 전류비에 대한 동작시간,t(I)을 나타내고 있다. 실질적으로 이러한 차단-동작시간,t(I)은 임의의 전류비들에 대한 동작시간,t(I)을 산출하고, 각각의 전류비들 사이의 전류비에 대한 동작시간에 대해서는 보간법을 이용하여 산출할 수 있다.
보간법으로는 선형 보간법, 지수 보간법 및 3차 스플라인(Cubic Spline) 등 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 각각의 보간법을 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저 선형 보간법은 두 점 사이를 이어주는 직선을 구하기 위한 방법이다. 입력전류와 동작시간을 나타내는 X축 및 Y축의 좌표로 표현되는 두 좌표점이 각각 (x1,y1) 및 (x2,y2)라고 한다면 그 사이의 X축 좌표인 X' 에 대한 Y축 값인 Y'의 값은 다음의 [수학식 2]와 같은 방법으로 추정할 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00005
그리고 지수보간법은 두 점을 연결한 함수가 지수함수 형태임을 가정한 상태에서 두 좌표 사이의 값을 추정하기 위한 것이다. 전류비와 동작시간을 나타내는 X축 및 Y축의 좌표로 표현되는 두 좌표점인 (x1,y1) 및 (x2,y2)을 연결하는 함수가 임의의 지수함수 kemx 형태를 갖는다고 가정할 때 y1=kemx1, y2=kemx2 가 성립한다. 이와 같은 관계식을 이용하여 m과 k는 각각 m=ln(y2/y1)/(x2-x1), k=y1e- mx1 과 같은 x1,x2,y1,y2 의 관계식으로 표현할 수 있다.
이를 바탕으로 두 좌표점인 (x1,y1) 및 (x2,y2) 사이의 X축 좌표인 X' 에 대한 Y축 값인 Y'의 값은 다음의 [수학식 3]와 같은 방법으로 추정할 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00006
즉, 실제 산출하지 않은 전류비들에 대한 차단-동작시간은 [수학식 2] 또는 [수학식 3]을 이용하거나, 기타 보간법을 이용하여 산출함으로써, 도 2와 같은 시간-전류 차단 곡선을 구현할 수 있다.
시간-전류 경보 곡선은 상술한 방법으로 구한 시간-전류 차단 곡선의 동작시간에서 일정 비율(100% 미만)에 해당하는 경보-동작시간을 산출함으로써 구할 수 있다. 즉, 시간-전류 경보 곡선의 경보-동작시간,t2(I)는 다음의 [수학식 4]를 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112011050256778-pat00007
이때, t2(I)는 입력전류(Ii)에 따른 경보 신호를 생성하는 경보-동작시간이고, M=Ii/IN 으로서, 즉 정격전류(IN) 대비 입력전류(Ii)을 의미한다(이하, M을 '전류비'라고 하기로 한다). 그리고, TD,A,B,P는 특성곡선의 변수이고, n은 10 < n < 90 을 만족하는 자연수이다.
즉, 경보 신호를 생성하는 기준이 되는 시간-전류 경보 곡선(ℓP)은 전류비와 시간-전류 차단 곡선의 특정 비율(10%~90)에 해당하는 경보-동작시간과의 관계식으로 표현될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 시간-전류 경보 곡선(ℓP)은 최소 시간-전류 차단 곡선(ℓmin)의 20%에 해당하는 동작시간을 바탕으로 구현된 것이다.
이러한 시간-전류 경보 곡선은 도 3에서와 같이 복수 개로 구성될 수 있다. 이는 입력전류(Ii)의 동작시간에 따라서 회로의 이상 상태에 따른 위험도를 구분하여 표시할 수 있는 기준으로서, 입력전류(Ii)에 따른 동작시간이 길수록 위험도가 높은 상태로 규정할 수 있다. 예컨대, 도 3에서와 같은 경보 곡선들에서 제 1 경보 곡선(ℓ1)은 가장 낮은 위험도 및 낮은 수준의 이상 상태를 알리기 위한 것이고, 제 10 경보 곡선(ℓ10)이 가장 높은 위험도 및 높은 수준의 이상 상태를 알리기 위한 것이다. 즉, 시간-전류 경보 곡선에서 동작시간이 차단기의 동작 곡선의 차단-동작시간(100%)에 가까울수록 차단기가 작동할 가능성에 가까워진다는 것이고, 이는 회로의 과입력전류(Ii)가 흐름으로써 위험 상태에 가까운 것을 의미한다.
상술한 바와 같은 시간-전류 경보 곡선을 이용하여 회로의 이상 상태를 감지하는 방법을 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 의한 회로 차단 경보 시스템은 먼저, 전류의 이상 상태를 감지하기 위한 곳에 배치된 검출부(110)를 통해서 입력전류(Ii)를 감지한다. 센서부(112)에서 감지된 입력전류(Ii)는 정류부(114)와 증폭부(116)를 경유하고, A/D 변환부를 거쳐서 회로 감지부(130)로 전송된다(S101).
회로 감지부(130)는 검출부(110)를 통해서 전송된 입력전류(Ii)가 과전류인지 여부를 판단한다. 즉, 비교부(134)는 입력전류(Ii)와 메모리부(138)에 저장된 정격 전류값(IN)을 비교함으로써 입력전류(Ii)가 과전류인지를 판단한다(S102).
그리고, 비교부(134)는 입력전류(Ii)가 정격 전류(IN)에 비하여 과전류일 경우에, 정격전류(IN) 대비 입력전류(Ii)의 값인 전류비를 산출한다(S103).
이어서 연산부(132)는 일정한 전류비에 해당하는 입력전류(Ii)가 흐르는 동작시간을 카운트한다(S104).
동작시간의 카운트가 지속되는 과정에서 비교부(134)는 동작시간이 해당 입력전류(Ii)가 제 1 경보 레벨의 경보-동작시간에 도달하는지 판단한다. 이때 제 1 경보 레벨은 복수 개의 시간-전류 경보 곡선에서 위험도가 가장 낮은 시간-전류 경보 곡선을 기준으로 판단한다(S105).
그리고, 동작시간이 제 1 경보레벨에 도달할 경우에, 데이터 처리부(136)는 제 1 경보 신호를 생성하고 이를 표시부(140)에 전송한다. 제 1 차 경보 신호를 수신받은 표시부(140)는 제 1 차 경보를 사용자 또는 관리자가 확인할 수 있는 방법으로 표시한다(S106).
만약 동작시간이 제 1 차 경보 레벨에 해당하는 경보-동작시간에 도달하기 전에 전류비가 바뀌었다면, 회로 감지를 수행하는 절차는 검출부(110)의 입력전류(Ii) 감지 단계에서부터 다시 시작한다(S107).
동작시간이 제 1차 경보레벨에 도달한 이후에도, 비교부(134)는 지속적으로 동작시간을 카운트하면서 동작시간이 제 2 차 경보레벨에 도달하는지를 판단한다(S108).
동작시간이 제 2차 경보레벨에 도달할 경우에, 데이터 처리부(136)는 제 2 경보 신호를 생성하고 이를 표시부(140)에 전송한다. 제 2 차 경보 신호를 수신받은 표시부(140)는 제 2차 경보를 사용자 또는 관리자가 확인할 수 있는 방법으로 표시한다(S109).
만약 동작시간이 제 2차 경보 레벨에 해당하는 경보-동작시간에 도달하기 전에 전류비가 바뀌었다면, 회로 감지를 수행하는 절차는 검출부(110)의 입력전류(Ii) 감지 단계에서부터 다시 시작한다(S110).
비교부(134)는 이와 같은 방법으로 시간-전류 경보 곡선의 개수(n개)에 해당하는 제 1차 내지 제 n차 경보 레벨에 따라서 동작시간이 경보 레벨에 도달하는지를 판단한다(S111).
그리고 데이터 처리부(136)는 동작시간이 경보레벨에 도달할 경우에 n차 경보 신호를 생성하고, 표시부(140)는 이를 표시하도록 한다(S112).
만약 n차 경보레벨 이전에 동작시간이 단절되고, 전류비가 변화한다면 회로 경보 시스템(100)은 제 1 단계의 입력전류(Ii) 감지 단계에서부터 절차를 수행한다(S113).
그리고 차단기(30)의 작동 조건과 유사한 가장 위험도가 높은 상태의 경보(n차 경보)를 표시한 이후에, 비교부(134)는 전류비의 동작시간을 차단기(30)의 작동을 시간-전류 차단 곡선에서의 차단-동작시간과 비교한다(S114).
비교부(134)는 전류비의 동작시간이 시간-전류 차단 곡선에서의 차단-동작시간 이상이 될 경우에, 데이터 처리부(136)는 차단기(30)의 작동을 위한 트립 신호를 생성한다(S115).
만약, 데이터 처리부(136)가 트립 신호를 생성하기 이전에 전류비가 변화한다면, 회로 경보 시스템(100)은 입력전류(Ii) 감지 단계부터 절차를 수행한다(S116).
도 2 내지 도 5를 참조한 실시예는 입력전류(Ii)와 해당 입력전류(Ii)가 흐르는 동작시간을 기준으로 설정한 시간-전류 경보 곡선 및 시간-전류 차단 곡선을 기준으로 위험 경보를 알리거나, 회로를 차단하는 실시예에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에서 회로의 차단을 위한 차단기의 작동은 회로 감지부의 트립 신호 생성을 기반으로 하였지만, 일반적인 차단기 자체적인 작동으로 회로가 차단되는 실시예도 구현될 수 있음은 명백하다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 앞서 언급한 바와 같이 실시예에 의하지 않고, 과전압, 저전압, 부하전류, 지락전류 등 다양한 전압 또는 전류 특성을 기반으로 한 차단기와 계전기에 응용될 수 있음은 자명하다고 할 것이다.
따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 차단기의 작동을 위한 차단-동작시간 및 상기 차단-동작시간보다 작은 동작시간인 경보-동작시간을 미리 설정하여 저장하고 있는 차단 경보 시스템을 이용한 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 방법으로서,
    전력 계통 회로의 입력전압 또는 입력전류를 감지하는 제 1 단계;
    상기 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류인지 여부를 판단하는 제 2 단계;
    상기 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류로 판단되었을 경우에, 상기 입력전압 또는 입력전류의 동작시간을 산출하는 제 3 단계; 및
    상기 입력전압 또는 입력전류의 동작시간과 상기 경보-동작시간을 비교하여, 상기 입력전압 또는 입력전류의 동작시간이 상기 경보-동작시간에 도달할 경우에 경보신호를 생성하는 제 4 단계;를 포함하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경보-동작시간, t2(I)는 다음의 [수학식]을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 방법.
    Figure 112011050256778-pat00008

    이때, M은 정격전류 대비 입력전류(=Ii/IN)이고, TD,A,B,P는 특성곡선의 변수, Ii은 입력전류, IN은 차단기 정격전류이고, n은 1 < n < 99 을 만족하는 자연수.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경보-동작시간은 상기 n이 복수 개의 자연수로 이루어진 것에 대응함으로써,
    상기 제 4 단계는 다수 레벨의 경보신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 방법.
  5. 전력 계통 회로에서 차단기 작동 이전에 상기 회로의 이상 상태를 파악하기 위한 경보 시스템에 있어서,
    전원에서 부하로 인가되는 입력전압 또는 입력전류를 검출하는 검출부;
    상기 입력전압 또는 입력전류를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부;
    상기 A/D 변환부의 출력을 이용하여 판단한 결과, 상기 입력전압 또는 입력전류가 과전압 또는 과전류 상태이면서 상기 차단기의 트립 동작을 위한 차단-동작시간보다 작은 것으로 미리 설정된 경보-동작시간을 초과한 상태이면, 회로 이상으로 판단하고 경보 신호를 생성하는 회로 감지부; 및
    상기 회로 감지부에서 생성된 경보 신호에 따라서 관리자에게 경보를 알리는 표시부;를 구비하되,
    상기 회로 감지부는
    상기 A/D 변환부를 경유하는 상기 입력전압 또는 상기 입력전류의 동작시간을 산출하는 연산부;
    상기 입력전압 또는 상기 입력전류에 따른 동작시간과 상기 경보-동작시간을 비교하는 비교부; 및
    상기 비교부의 판단 결과, 상기 입력전압 또는 상기 입력전류의 동작시간이 상기 경보-동작시간에 도달할 때에 경보신호를 생성하는 데이터 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    과전압 또는 과전류 상태에 해당하는 상기 입력전압 또는 입력전류에 대응하는 경보-동작시간 정보를 저장하는 메모리부를 더 포함하며,
    상기 회로 감지부는 과전압 또는 과전류 상태에 해당하는 상기 입력전압 또는 상기 입력전류의 동작시간이 상기 경보-동작시간에 도달할 경우에 경보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 차단-동작시간,t(I)은 다음의 [수학식]을 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템.
    [수학식]
    Figure 112011050256778-pat00009

    이때, M은 정격전류 대비 입력전류(=Ii/IN), TD,A,B,P는 특성곡선의 변수, Ii은 입력전류, IN은 차단기 정격전류.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 경보-동작시간, t2(I)는 다음의 [수학식]를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템.
    Figure 112011050256778-pat00010

    이때, n은 1 < n < 99 을 만족하는 자연수.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 메모리부는 위험 수준을 달리하는 경보 레벨을 표시하기 위해서, 상기 입력전압 또는 입력전류에 대응하는 복수 개의 상기 경보-동작시간 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 시간 특성을 고려한 회로 차단 경보 시스템.
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