KR101291767B1

KR101291767B1 - 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반

Info

Publication number: KR101291767B1
Application number: KR1020130042795A
Authority: KR
Inventors: 김세은
Original assignee: 세종전기공업 주식회사
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2013-08-01

Abstract

본 발명은 수배전반에 관한 것으로서, 특히 정상적인 선로상태에서는 보호계전기의 대기전력을 차단하고 이상발생 시에만 보호계전기에 전원을 공급함으로써 대기전력을 절감할 수 있는 수배전반를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 전원라인의 사고나 이상 검출 여부에 따라 차단기를 작동시켜 전원을 개폐하는 보호계전기와, 상기 전원라인의 전류, 전압 및 온도 신호 중에서 적어도 어느 하나를 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱부의 센싱신호에 기초하여 상기 전원라인의 정상신호와 이상신호를 판별하고, 그 판별결과에 따라 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어부 및 상기 전원제어부와 병렬로 설치되어 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 별도로 개폐하는 선택스위치를 포함하는 수배전반을 개시한다.

Description

대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반{SWITCHBOARDS WITH STANDBY POWER CUT OFF FUNCTIONS}

본 발명은 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정상적인 선로상태에서는 보호계전기의 대기전력을 차단하고 이상발생 시에만 보호계전기에 전원을 공급하여 감지 및 제어 기능을 수행하도록 함으로써 대기전력을 절감할 수 있는 수배전반에 관한 것이다.

일반적으로 수전기능과 변압기능을 비롯하여 전기계통의 감시, 제어, 보호를 위한 전기·전자소자, 각종 기기 및 배선 등을 수납하는 수배전반(switchboard) 또는 컨트롤 센터(control center)와 같은 전기제어기기는 고압의 전기를 수전하여 각 수용가의 부하에 적합하게 감압한 후 배전하도록 전기기기나 회로를 감시 및 제어하기 위한 계기류, 보호계전기류, 변성기류, 차단기(CB), 단로기(DS), 부스바 등을 하나의 장소에 집중해서 시설하며, 각 단위 회로마다 격리하여 수납되도록 접지된 금속 또는 절연 격벽으로 분할하거나 별도의 공간을 갖는 여러 개의 격실 구조로 이루어진다.

특히 보호계전기는 전력계통에 단락 또는 지락사고 등이 발생하거나 계통의 나머지 부분에 악영향을 주는 이상 운전이 생길 경우 그 이상상태 및 사고를 검출하여 신속하게 사고 구간부의 차단기에 개방 동작 신호를 전달함으로써 각 기기의 손상 및 사고 확대나 파급을 최소화하는 것으로, 전력설비보호 및 인체 안전 등을 고려하여 전류, 전압, 전력 등의 크기를 상시 감시하고 그 크기가 일정치 이상 또는 이하로 되었을 때 해당 선로 상에 설치되어 있는 차단기를 개방하도록 작동하여 전력 공급을 차단하게 된다.

이에 따라 보호계전기에는 이상발생을 실시간으로 감시 및 작동하기 위해서 사고발생과 상관없이 정상적인 상태에서도 작동 전원이 24시간 동안 상시 공급되기 때문에 상당한 대기전력이 불가피하게 소모될 수밖에 없다.

한편, 이러한 보호계전기의 자체 고장 및 결함으로 인해 계통 감시 및 보호 작동을 제대로 수행하지 못하거나 오작동하는 경우에는 더욱 심각한 문제를 초래할 수 있기 때문에 한시시험(전류 인가 후 몇 초 후에 작동하는지), 순시시험(전류 인가 후 바로 작동하는지), 접점시험(Target), 전압값 설정 등에 따라 정상적으로 작동하는지 여부를 정기적으로 점검하여 기능이 정상상태를 유지하도록 해야 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1038777호(2011.06.03) 대한민국 등록특허공보 제10-0866531호(2008.11.03) 대한민국 등록특허공보 제10-1214868호(2012.12.24)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 감안 및 문제점의 해결에 역점을 두어 정상적인 선로상태에서는 보호계전기의 대기전력을 차단하고 이상발생 시에만 보호계전기에 전원을 공급하여 감지 및 제어 기능을 수행하는 보호계전시스템을 구비함으로써 대기전력을 절감할 수 있는 수배전반을 개발하고자 부단한 노력을 기울여 연구하던 중 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명의 기술적 해결 과제 및 목적은 보호계전기의 대기전력을 차단할 수 있도록 하는 수배전반을 제공하는 데 있는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 해결 과제 및 목적은 보호계전기의 정상적인 작동 여부의 확인을 위한 점검 및 작동영역 설정이 용이할 수 있도록 하는 수배전반을 제공하는 데 있는 것이다.

상술한 바와 같은 해결 과제 및 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시 양태는, 전원라인의 사고나 이상 검출 여부에 따라 차단기를 작동시켜 전원을 개폐하는 보호계전기와, 상기 전원라인의 전류, 전압 및 온도 신호 중에서 적어도 어느 하나를 센싱하는 센싱부와, 상기 센싱부의 센싱신호에 기초하여 상기 전원라인의 정상신호와 이상신호를 판별하고, 그 판별결과에 따라 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어부 및 상기 전원제어부와 병렬로 설치되어 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 별도로 개폐하는 선택스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반을 제공한다.

이로써 본 발명은 보호계전기의 대기전력을 차단하여 그에 따른 소비전력을 절감할 수 있고, 아울러 보호계전기의 정상적인 작동 여부의 확인을 위한 점검 및 작동영역 설정이 간편하고 용이할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 양태로, 상기 센싱부는, 상기 전원라인과 접속된 전류센서, 전압센서 및 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 전원제어부는, 상기 센싱부의 센싱신호에 기초하여 상기 전원라인의 정상신호와 이상신호(대기전력 소모구간을 판단하는 신호)를 판별하고, 그 판별결과에 따라 제어신호를 발생하는 제어신호발생부 및 상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어드라이버를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 제어신호발생부는, 상기 센싱부의 센싱신호 크기를 클램핑하고, 그 클램핑된 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 파형정형부 및 상기 파형정형부의 출력신호를 레벨 시프트시키고, 그 레벨 시프트된 신호를 소정 시간 지연시켜 제어신호를 출력하는 제어신호출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 제어신호출력부는, 상기 파형정형부의 출력신호를 레벨 업시키고, 그 레벨 업된 신호를 출력하는 레벨 시프트와, 상기 레벨 시프트의 출력신호에 기초하여 상기 전원라인의 이상 유무를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 레벨 시프트의 출력신호를 소정 시간 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하는 신호지연부 및 상기 신호지연부의 출력신호에 응답하여 소정의 전압 레벨을 갖는 제어신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태로, 상기 신호지연부는, 상기 전원라인의 이상 유무를 판단하는 신호판단부 및 상기 신호판단부의 출력신호에 응답하여 상기 신호판단부의 출력신호를 소정 시간 동안 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하여 출력하는 지연신호출력부를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 양태는, 상기 선택스위치의 개폐에 따라 상기 보호계전기가 정상 모드인지 대기 모드인지를 표시하는 모드표시부를 더 포함할 수도 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 수단 및 구성을 갖춘 본 발명은 보호계전기가 계통보호를 위해 상시로 대기전력을 소비하지 않고 이상 징후가 있을 때에만 전원을 제어하기 위한 작동 전력을 소비하기 때문에 종래와 같이 보호계전기에 전원이 상시 공급되면서 발생하는 대기전력을 차단하여 불필요한 소비전력을 대폭 절감할 수 있을 뿐만 아니라 선택스위치로 보호계전기의 전원을 임의로 개폐할 수 있으므로 보호계전기가 정상적으로 작동하는지 여부를 확인하기 위한 점검 및 작동영역 설정이 간편하고 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 작동 상태를 설명하기 위한 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 작동 상태를 설명하기 위한 주요구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 보호계전시스템의 동작 타이밍도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝혀둔다.

아울러 본 발명에서의 보호계전기는 전류, 전압, 온도 등의 신호를 수신하고, 그 수신된 신호의 크기에 따라 출력신호를 출력하여 전력계통의 접점을 온/오프하여 그 전원을 제어하는 산업용 제어기기를 통칭하는 것으로 정의한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반은 크게 보호계전기(100), 센싱부(200), 전원제어부(300) 및 선택스위치(400)를 포함하여 구성되어 있다.

보호계전기(100)는 전원라인(L1, L2)의 사고나 이상 검출 여부에 따라 차단기(110)를 작동시켜 전원을 개폐한다.

센싱부(200)는 전원라인(L1, L2)의 전류, 전압 및 온도 신호(Vi) 중에서 적어도 어느 하나를 감지한다.

여기서 센싱부(200)는 전원라인(L1, L2)과 접속된 전류센서, 전압센서 및 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 센싱부(200)가 전류센서로 구현될 경우, 변류기(CT)로 구현될 수 있으며, 이때 변류기는 전원라인(L1, L2) 중에서 어느 하나의 전원라인(L1 혹은 L2)에서 발생된 신호를 센싱할 수 있다.

즉, 센싱부(200)는 변류기를 통해 1차측에서 2차측으로 전자유도되는 신호(및/또는 전류)를 센싱한다.

여기서 센싱부(200)와 전원제어부(300)는 전원라인(L1, L2)의 이상 신호를 판단 시 별도의 외부전원을 사용하지 않고 전원라인(L1, L2)에서 유기되는 2차 유기전류를 이용하므로 자체 소비전력이 거의 없다.

즉, 센싱부(200)와 전원제어부(300)는 미세한 신호에 응답하는 반도체스위치를 사용할 경우 자체 소비전력은 제로(0)에 가깝다.

가령, 반도체스위치의 트리거전압이 0.6V이고, 감지된 신호의 세기가 10인 경우 자체 소비전력은 0.000006와트(W)로 소비전력은 거의 제로(ZERO)에 가깝다고 볼 수 있다.

전원제어부(300)는 센싱부(200)의 센싱신호(V1)에 기초하여 전원라인(L1, L2)의 정상신호와 이상신호를 판별하고, 그 판별결과에 따라 보호계전기(100)에 공급되는 전원을 제어한다.

여기서 전원제어부(300)는 센싱부(200)의 센싱신호(V1)에 기초하여 전원라인(L1, L2)의 정상신호와 이상신호를 판별하고, 그 판별결과에 따라 제어신호(V6)를 발생하는 제어신호발생부(310) 및 제어신호발생부(310)의 제어신호(V6)에 따라 보호계전기(100)에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어드라이버(320)를 포함할 수 있다.

제어신호발생부(310)는 센싱부(200)의 센싱신호(V1) 크기를 클램핑하고, 그 클램핑된 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 파형정형부(330) 및 이 파형정형부(330)의 출력신호(V3)를 레벨 시프트시키고, 그 레벨 시프트된 신호를 소정 시간 지연시켜 제어신호(V6)를 출력하는 제어신호출력부(340)를 포함할 수 있다.

즉, 파형정형부(330)는 센싱부(200)를 통해 전원라인(L1, L2)에서 발생된 낙뢰나 유도잡음, 전자파 등을 상하 클램핑하고, 그 클램핑된 신호(V2)에 포함된 노이즈를 제거하여 정형화된 신호(V3)를 출력할 수 있다.

또한, 파형정형부(330)는 센싱부(200)의 센싱신호(V1) 크기를 소정의 클램핑 신호레벨로 제한하는 클램핑부(331) 및 그 클램핑부(331)의 출력신호(V2)에 포함된 노이즈를 제거하는 필터링부(332)를 포함할 수 있다.

여기서 클램핑부(331)는 적어도 하나의 다이오드를 이용하여 출력신호(V3)의 전압레벨을 클램핑 전압레벨로 제한한다. 따라서 클램핑회로의 출력신호(V3)의 전압레벨은 클램핑 전압레벨을 초과하지 못한다. 즉, 클램핑부(331)에 의해 출력 전압의 레벨이 클램프 전압으로 제한되기 때문에 신호의 레벨 변동을 경감할 수 있다.

그리고 필터링부(332)는 클램핑부(331)의 출력신호(V2)에 포함된 노이즈를 제거(또는 필터링)하고, 그 노이즈가 제거된 신호(V3)를 출력할 수 있다.

예를 들어, 필터링부(332)는 전원라인(L1, L2)에서 발생된 낙뢰나 유도잡음 등 클램핑된 신호(V2)에 포함된 노이즈를 제거하여 정형화된 신호(V3)를 출력할 수 있다.

제어신호출력부(340)는 파형정형부(330)의 출력신호(V3)를 레벨 시프트시키고, 그 레벨 시프트된 신호(V4)를 소정시간 지연시켜 제어신호(V6)를 발생할 수 있다.

여기서 제어신호출력부(340)는 파형정형부(330)의 출력신호(V3)를 레벨 업시키고, 그 레벨 업된 신호(V4)를 출력하는 레벨 시프트(350)와, 이 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)에 기초하여 전원라인(L1, L2)의 이상 유무를 판단하고, 그 판단결과에 따라 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)를 소정 시간 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하는 신호지연부(360) 및 이 신호지연부(360)의 출력신호(V5)에 응답하여 소정의 전압 레벨을 갖는 제어신호(V6)를 출력하는 출력부(370)를 포함할 수 있다.

즉, 제어신호출력부(340)는 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)에 기초하여 전원라인(L1, L2)의 이상 유무를 판단하고, 그 판단 결과에 따라 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)를 소정 시간 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하고, 그 버퍼링된 신호에 응답하여 소정의 전압레벨을 갖는 제어신호(V6)를 출력할 수 있다.

예를 들어, 레벨 시프트(350)는 파형정형부(330)의 출력신호(V3)에 소정의 DC 전압을 보상하여 DC 전압이 보상된 신호(V4)를 출력할 수 있다.

신호지연부(360)는 전원라인(L1, L2)의 이상 유무를 판단하는 신호판단부(361) 및 이 신호판단부(361)의 출력신호에 응답하여 신호판단부(361)의 출력신호를 소정 시간 동안 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하여 출력하는 지연신호출력부(362)를 포함할 수 있다.

여기서 신호판단부(361)는 고감도 PNPN스위치 소자와 같은 반도체스위치로 구현할 수 있다. 이 경우 신호판단부(361)의 입력신호(V4)가 미약하면, 스위칭 게이트 전압(0.6V)에 미치지 못하여 작동이 어려우므로 레벨 시프트(350)는 DC 신호를 보상할 수 있다. 이때, 레벨 시프트(350)는 DC 보상신호의 크기로 동작점(pick-up)을 결정할 수 있는데, 그 보상값은 레벨 시프트(350)의 가변저항을 통해 전압분배로 결정될 수 있다.

그리고 신호판단부(361)는 입력신호(V4)가 DC 보상으로 고감도 PNPN스위치 소자의 트리거 전압을 넘으면 턴온되어 지연신호출력부(362)의 동작을 활성화시킬 수 있다.

또한, 신호판단부(361)는 FET, SCR 및 TRIAC 등의 다양한 스위치로 구현할 수도 있으며, 비교기로도 구현될 수 있다. 신호판단부(361)가 비교기로 구현될 경우, 비교기는 입력신호(V4)와 소정의 기준전압을 비교하고 입력신호(V4)가 정상신호 또는 이상신호인지 여부를 판단하는 비교결과를 출력할 수 있다.

예를 들면, 비교기는 입력되는 신호(V4)가 소정의 기준전압보다 작은 경우, 제1신호레벨(로우레벨 혹은 데이터 '0')을 정상신호로서 출력할 수 있고, 또는 비교기는 입력되는 신호(V4)가 소정의 기준전압보다 큰 경우, 제2신호레벨(하이레벨 혹은 데이터 '1')을 이상신호로서 출력할 수 있다. 비교기가 제2신호레벨(하이레벨 혹은 데이터 '1')을 이상신호를 출력하는 경우 지연신호출력부(362)의 동작은 활성화될 수 있다.

지연신호출력부(362)는 신호판단부(361)의 출력신호에 응답하여 제1전원전압(Vcc)의 충전 및 방전을 통해 출력신호를 소정시간 동안 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하여 버퍼링된 신호(V5)를 출력할 수 있다. 즉, 신호지연부(360)의 지연신호출력부(362)를 통해 보호계전기(100)의 전원차단 시점을 가변적으로 변경할 수 있다.

레벨 시프트(350)는 전원라인(L1, L2)의 전류가 비정상적인 크기를 갖는 경우(즉, 입력신호(V3)의 크기가 설정된 전압 이상인 경우)에 신호지연부의 신호판단부(361)에 트리거(trigger) 전압 이상의 전압이 인가되어 통전되도록 하기 위해 입력신호(V3)에 DC 신호를 보상하여 보상된 신호가 신호판단부(361)에 인가되도록 할 수 있다. 여기서 트리거 전압이란 반도체스위치가 트리거되도록 인가하는 바이어스 전압으로, 반도체스위치가 작동되는 최소한의 전압값을 의미한다.

예를 들어, 레벨 시프트(350)는 보호계전기(100)에 설정된 누설기준전압의 몇 %가 감지되었을 경우 신호판단부(361)의 반도체스위치로 트리거 전압 이상의 전압이 인가되도록 셋팅하는지 여부 또는 반도체스위치의 트리거 전압의 크기 다양성에 따라 반도체스위치의 트리거 전압 이상의 전압이 인가되도록 DC 전압을 보상할 수 있다.

즉, 레벨 시프트(350)의 설정에 따라 전원라인(L1, L2)의 이상 유무 판단을 위한 구간 설정을 적응적으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 레벨 시프트(350)의 가변저항값 설정을 통해 보호계전기(100)의 최저 설정치의 몇 %가 감지되었을 경우에 신호판단부(361)의 반도체스위치로 트리거 전압 이상의 전압이 인가되도록 셋팅하여 전원제어부(300)의 이상 유무 판단 범위를 적응적으로 변경할 수 있다.

출력부(370)는 지연신호출력부(362)의 출력신호(V5)에 응답하여 스위칭되면서 전원제어드라이버(320)의 동작을 온(ON) 시킬 수 있으며, 이는 FET, SCR 및 TRIAC 등의 다양한 스위치로 구현될 수 있다.

전원제어드라이버(320)는 제어신호(V6)에 응답하여 전원라인(L3, L4)의 접점을 온/오프 시킬 수 있다. 예를 들어, 전원라인(L1, L2)에 이상 발생 시 출력부(370)의 제어신호(V6)에 응답하여 보호계전기(100)에 공급되는 전원라인(L3, L4)의 접점을 온 시킬 수 있고, 전원라인(L1, L2)에 이상이 없을 시에는 출력부(370)의 제어신호(V6)에 응답하여 보호계전기(100)에 공급되는 전원라인(L3, L4)의 접점을 오프 시킬 수 있다.

따라서 보호계전기(100)는 전원라인(L1, L2)이 정상 시에는 전력을 소비하지 않고 있다가 이상 신호 발생 시에 전원제어부(300)를 통해 전원라인(L3, L4)에서 공급되는 전원에 응답하여 전력계통의 주선로인 전원라인(L1, L2)에 흐르는 전류를 감시 및 차단할 수 있다.

즉, 전원라인(L1, L2)이 정상 시에는 보호계전기(100)는 오프 상태로 전력을 소비하지 않고 있다가 센싱부(200)에 의해서 이를 테면 감지설정치의 60% 정도의 이상전류가 감지되는 경우에 전원제어부(300)의 제어에 따라 공급되는 전원에 응답하여 전력계통의 주선로인 전원라인(L1, L2)에 흐르는 전류를 주전력 계통의 차단기를 이용하여 전원을 차단할 수 있다.

이러한 전원제어부(300)는 센싱부(200)와 함께 SOC(System On Chip)로 구현될 수 있고, 보호계전기(100)에 내장 또는 외장될 수도 있다.

한편, 보호계전기(100)는 과전류계전기, 과전압계전기, 부족전압계전기, 부족전류계전기, 전력계전기, 유효전력계전기, 무효전력계전기, 방향계전기, 방향과전류계전기, 지락방향과전류계전기, 차동계전기, 전류차동계전기, 비율차동계전기, 전압차동계전기, 전압억제부과전류계전기, 전압제어부과전류계전기, 거리계전기, 임피던스형거리계전기, 모오형거리계전기, 리액턴스형거리계전기, 오옴형거리계전기, 오프모우형거리계전기, 변화율계전기, 역상계전기, 주파수계전기, 속도계전기, 온도계전기, 압력계전기, 단락계전기, 지락계전기, 층간단락계전기, 계자상실계전기, 동기탈조계전기, 계통분리계전기, 누전경보기, 누전계전기 중 어느 하나일 수 있다.

예컨대, 보호계전기(100)가 설정전류 이상의 누설전류가 발생하면 경보 및 동작신호가 출력되는 누전경보기(ELD)로 구현되는 경우, 센싱부(200)가 전원라인(L1, L2)에서 누전경보기의 누설전류설정치보다 50% 이하의 전류를 감지하는 경우 전원제어부(300)가 누전경보기에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 또는 센싱부(200)가 전원라인(L1, L2)에서 누전경보기의 누설전류설정치보다 50% 이상의 전류를 감지하는 경우 즉시 전원제어부(300)가 누전경보기에 작동 전원을 공급할 수 있다. 이때 누전경보기의 전원이 온(ON) 된 후 이상 유무 판별 출력까지의 동작시간은 30ms 이내이므로 누전경보기는 정상적으로 동작한다.

여기서 보호계전기(100)는 자체 순시차단전원을 확보할 수 있어 전원라인(L3, L4)가 장시간 정전되더라도 순시보호를 하지못하는 경우는 없다. 또는 보호계전기(100)가 자체순시보호전원이 없는 경우는 순시보호가 목적이 아닌 보호계전이 목적이므로 사용에 문제가 되지 않는다.

선택스위치(400)는 전원제어부(300)와 병렬로 설치되어 보호계전기(100)에 공급되는 전원을 개폐한다.

즉, 전원라인(L1, L2)에 이상이 없는 경우 보호계전기에는 전원이 인가되지 않으므로 셋팅 변경 또는 상태 확인이나 점검 등이 불가능하게 되고, 이 경우 선택스위치(400) 조작을 통해 보호계전기(100)의 전원을 임의로 개방할 수 있으므로 보호계전기(100)의 정상적인 작동 여부의 확인을 위한 점검 및 작동영역 설정이 편리하고 용이할 수 있다.

여기서 선택스위치(400)로는 나이프 스위치(knife switch), 전환 스위치(directional control switch), 텀블러 스위치, 누름버튼 스위치, 전자 스위치 등을 채용할 수 있고, 수배전반의 함체에 내장 또는 외장될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반은 선택스위치(400)의 개폐에 따라 연동하면서 보호계전기(100)가 전원라인(L1, L2)의 상태를 감시하고 있는 정상 모드인지 아니면 전원이 오프된 상태의 대기 모드인지를 표시하는 모드표시부(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 모드표시부(500)는 선택스위치(400)의 개폐신호를 읽어들여 정보 등을 표시하는 디스플레이 소자 예를 들어 LCD, PDP, 유기ELD, FED 등으로 구현될 수 있고, 수배전반의 함체 외부에 노출된 형태로 구비될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 전원라인을 보호계전기(100)가 보호하는 전력계통의 주선로 전원라인(L1, L2)과 보호계전기(100)에 전원을 공급하는 전원라인(L3, L4)으로 구분하고 있으나, 이에 한정하지 않고 전원라인들(L1, L2, L3, L4)을 서로 동일한 전원라인으로 구현할 수도 있음은 물론이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 보호계전시스템 동작 원리를 설명한다. 예컨대, 't3' 시점에서 누전이 시작(설정치 도달)된다고 가정하면, 레벨 시프트(350)는 't1' 시점에서 파형정형부(330)의 출력신호(V3)를 레벨 업시키고, 그 레벨 업된 출력신호(V4)를 출력할 수 있다.

신호지연부(360)는 't1' 시점에서 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)에 기초하여 대기전력 소모구간(보호계전기에 전력이 투입되는 시간) 유무를 판단하고, 그 판단결과에 따라 레벨 시프트(350)의 출력신호(V4)를 소정시간(td) 지연시키고, 지연된 출력신호를 버퍼링하고, 버퍼링된 출력신호(V5)를 't2' 시점에서 출력할 수 있다.

출력부(370)는 't3' 시점에서 신호지연부(360)의 출력신호(V5)에 응답하여 소정의 전압레벨을 갖는 제어신호(V6)를 출력하고, 이에 전원제어드라이버(320)는 보호계전기(100)에 전원을 공급하도록 전원라인(L3, L4)을 개방시킬 수 있다.

보호계전기(100)는 누전이 시작되는 't3' 시점에서 온(ON)되어 전원라인(L1, L2)의 전원을 개방(open)할 수 있다.

한편, 't2' 시점 및 't3' 시점 사이의 지연시간은 약 10ms 이내가 되므로 보호계전기(100)는 정상적인 이상감지 기능을 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 보호계전시스템은 센싱부(200)가 전원라인(L1, L2)으로부터 발생되는 신호(Vi)를 센싱하고, 그 센싱된 신호(V1)의 크기를 클림핑하고, 클램핑된 신호(V2)에 포함된 노이즈를 필터링한다.

그리고 노이즈가 필터링된 신호(V3)를 레벨 시프트시키고, 레벨 시프트된 신호(V4)를 소정시간 지연시켜 보호계전기(100)의 작동을 제어하기 위한 제어신호(V6)를 발생하고, 그 발생된 제어신호(V6)에 응답하여 보호계전기(100)에 공급되는 전원을 제어한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 수배전반의 보호계전시스템은 전원라인(L1, L2)에 이상 징후가 없는 경우 보호계전기(100)에 전원이 공급되지 않아 전력이 소비되지 않고, 전원라인(L1, L2)에 이상 징후가 있는 경우 보호계전기(100)에 전원이 공급되면서 전원라인(L1, L2) 상의 차단기를 작동시키게 된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백하다.

그러므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

100: 보호계전기 200: 센싱부
300: 전원제어부 400: 선택스위치
500: 모드표시부

Claims

전원라인의 사고나 이상 검출 여부에 따라 차단기를 작동시켜 전원을 개폐하는 보호계전기;
상기 전원라인의 전류, 전압 및 온도 신호 중에서 적어도 어느 하나를 센싱하는 센싱부;
상기 센싱부의 센싱신호에 기초하여 상기 전원라인의 정상신호와 이상신호를 판별하고, 그 판별결과에 따라 제어신호를 발생하는 제어신호발생부와; 상기 제어신호발생부의 제어신호에 따라 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 제어하는 전원제어드라이버로; 이루어진 전원제어부; 및
상기 전원제어부와 병렬로 설치되어 상기 보호계전기에 공급되는 전원을 별도로 개폐하는 선택스위치;
를 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.
제1항에 있어서, 상기 센싱부는,
상기 전원라인과 접속된 전류센서, 전압센서 및 온도센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제어신호발생부는,
상기 센싱부의 센싱신호 크기를 클램핑하고, 그 클램핑된 신호에 포함된 노이즈를 필터링하는 파형정형부; 및
상기 파형정형부의 출력신호를 레벨 시프트시키고, 그 레벨 시프트된 신호를 소정 시간 지연시켜 제어신호를 출력하는 제어신호출력부;
를 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.
제4항에 있어서, 상기 제어신호출력부는,
상기 파형정형부의 출력신호를 레벨 업시키고, 그 레벨 업된 신호를 출력하는 레벨 시프트;
상기 레벨 시프트의 출력신호에 기초하여 상기 전원라인의 이상 유무를 판단하고, 그 판단결과에 따라 상기 레벨 시프트의 출력신호를 소정 시간 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하는 신호지연부; 및
상기 신호지연부의 출력신호에 응답하여 소정의 전압 레벨을 갖는 제어신호를 출력하는 출력부;
를 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.
제5항에 있어서, 상기 신호지연부는,
상기 전원라인의 이상 유무를 판단하는 신호판단부; 및
상기 신호판단부의 출력신호에 응답하여 상기 신호판단부의 출력신호를 소정 시간 동안 지연시키고, 그 지연된 출력신호를 버퍼링하여 출력하는 지연신호출력부;
를 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.
제1항에 있어서,
상기 선택스위치의 개폐에 따라 상기 보호계전기가 정상 모드인지 대기 모드인지를 표시하는 모드표시부;
를 더 포함하는 대기전력 차단 기능을 갖는 수배전반.