KR101306965B1 - 아크 플래시 감지 및 차단 시스템 - Google Patents

아크 플래시 감지 및 차단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 광 감지소자에 의해 검출하도록 하여 검출 정확도를 높이고, 아크 플래시가 발생된 위치를 표시하도록 하여 관리자에 의한 확인 및 대응이 용이하도록 하며, 전류 감지에 의해 아크 플래시 감지를 보완하도록 함으로써 정확한 대응이 가능하도록 하고, 관리자의 접근 거리를 감지하여 대응하도록 함으로써 관리자의 안전을 보장하도록 하는 아크 플래시 감지 및 차단 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템은 부하에 전력을 공급하는 전도체 또는 전력소자에서 발생하는 아크플래시의 광을 감지하는 광센서를 구비하는 센서부; 상기 센서부로부터의 감지결과에 따라 상기 아크플래시가 발생하는 것으로 판단되면, 차단기의 트립을 위한 트립출력을 출력하도록 제어신호를 생성하는 연산부; 상기 연산부로부터의 제어신호에 따라 상기 차단기의 트립을 위한 릴레이 제어신호를 출력하는 트립코일출력부를 가지는 출력부; 및 상기 트립코일출력부로부터 제어신호에 따라 차단기 트립코일을 동작시켜 상기 차단기를 트립시키는 릴레이;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

아크 플래시 감지 및 차단 시스템{Arc-Flash Detection And Cutoff System}
본 발명은 아크 플래시 감지 및 차단 시스템에 관한 것으로, 특히 복수의 광 감지소자에 의해 검출하도록 하여 검출 정확도를 높이고, 아크 플래시가 발생된 위치를 표시하도록 하여 관리자에 의한 확인 및 대응이 용이하도록 하며, 전류 감지에 의해 아크 플래시 감지를 보완하도록 함으로써 정확한 대응이 가능하도록 하고, 관리자의 접근 거리를 감지하여 대응하도록 함으로써 관리자의 안전을 보장하도록 하는 아크 플래시 감지 및 차단 시스템에 관한 것이다.
아크 플래시 사고는 전력기기 파손, 전력기기 파손으로 인한 정전과 같은 2차 피해, 아크 플래시 사고 발생 순간 작업자의 아크에 의한 감전과 같은 큰 사고의 원인이 된다. 이러한 아크 플래시 사고는 절연체에 의해 분리되는 도체 사이의 절연이 파괴되거나 도체에 집중된 에너지가 방출되는 과정에서 발생된다.
이와 같은 아크 플래쉬는 많은 에너지가 매우 짧은 순간에 방출되기 때문에 아크 발생 부위 구성품을 기화시킬 정도의 높은 열, 매우 강한 광선, 매우 큰 전기적 에너지를 방출하게 된다. 그러나, 아크 플래시는 큰 에너지를 방출한 것에 비해 일반적인 단락전류로다 낮은 전류값을 가지는 특징이 있으며, 이로 인해 전류의 감지를 통해 아크 플래시 발생을 감지하여 대처하는 것은 곤란하다.
때문에 한국 공개특허 10-2010-0013283에서와 같이 아크 플래시는 광 감지 소자를 이용하여 검출하는 것이 보편적이다. 하지만, 광 감지소자를 이용하는 경우 광 감지소자의 민감도로 인해 외부 광의 유입이 발생하는 경우 이를 아크 플래시로 오인식하고, 이로 인해 아크 플래시에 대응하는 처리 과정이 수행되는 문제점이 있다. 즉, 광 감지소자의 오인식이 발생하는 경우 사용자에 대한 경보, 차단기의 트립과 같이 인적 또는 물적 소모가 발생하는 처리과정을 수행하게 되고, 이러한 과정이 반복되는 경우 실제 아크 플래시가 발생하더라도 사용자에 의한 안일한 대응이 이루어지도록 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 광 감지소자에 의해 검출하도록 하여 검출 정확도를 높이고, 아크 플래시가 발생된 위치를 표시하도록 하여 관리자에 의한 확인 및 대응이 용이하도록 하며, 전류 감지에 의해 아크 플래시 감지를 보완하도록 함으로써 정확한 대응이 가능하도록 하고, 관리자의 접근 거리를 감지하여 대응하도록 함으로써 관리자의 안전을 보장하도록 하는 아크 플래시 감지 및 차단 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템은 부하에 전력을 공급하는 전도체 또는 전력소자에서 발생하는 아크플래시의 광을 감지하는 광센서를 구비하는 센서부; 상기 센서부로부터의 감지결과에 따라 상기 아크플래시가 발생하는 것으로 판단되면, 차단기의 트립을 위한 트립출력을 출력하도록 제어신호를 생성하는 연산부; 상기 연산부로부터의 제어신호에 따라 상기 차단기의 트립을 위한 릴레이 제어신호를 출력하는 트립코일출력부를 가지는 출력부; 및 상기 트립코일출력부로부터 제어신호에 따라 차단기 트립코일을 동작시켜 상기 차단기를 트립시키는 릴레이;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 광센서는 복수로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 상기 전도체 또는 상기 전력소자에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는 상기 광센서로부터 광의 발생을 감지한 감지결과가 전달되면, 상기 전류센서에 의해 측정된 전류값과 미리 설정된 금지레벨을 비교하여, 상기 전류값이 상기 금지레벨 이상인 경우 상기 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 광센서는 포인터 센서 또는 루프 센서 중 어느 하나 이상을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 출력부는 복수의 상기 광센서 중 상기 아크 플래시의 발생을 감지한 상기 광센서 또는 상기 아크플래시의 발생을 감지한 상기 광센서의 감지영역에 복수의 상기 광센서 각각에 대응되어 설치되는 복수의 엘이디를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 엘이디는 상기 광센서가 상기 아크플래시의 발생을 감지하는 경우 점등되어 상기 아크플래시의 발생 및 발생위치를 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는 상기 전도체 또는 상기 전력소자를 격리하기 위한 도어의 개폐를 감지하는 도어센서; 및 상기 전도체 또는 상기 전력소자에 대한 이동체의 접근을 감지하기 위한 거리센서;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는 상기 도어센서로부터의 도어 개방 감지 또는 상기 거리센서의 접근 감지에 따라 상기 차단기를 트립시키는 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산부는 상기 도어센서의 도어 개방 감지 또는 상기 거리센서의 접근 감지가 발생하는 경우 상기 출력부를 통해 경보를 출력하거나, 통신부를 통해 관리에게 도어 개방 또는 이동체의 접근을 통지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 아크플래시 감지 및 차단 시스템은 복수의 광 감지소자에 의해 검출하도록 하여 검출 정확도를 높이고, 아크 플래시가 발생된 위치를 표시하도록 하여 관리자에 의한 확인 및 대응이 용이하도록 하며, 전류 감지에 의해 아크 플래시 감지를 보완하도록 함으로써 정확한 대응이 가능하도록 하고, 관리자의 접근 거리를 감지하여 대응하도록 함으로써 관리자의 안전을 보장하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템을 도시한 예시도.
도 2는 아크플래시 검출 및 제어출력을 위한 구성 일부를 도시한 예시도.
도 3a는 포인터 센서의 회로 구성을 개략적으로 도시한 예시도.
도 3b는 루프센서의 회로 구성을 개략적으로 도시한 예시도.
도 4는 비교기와 트립 코일출력부의 회로 구성 예를 나타낸 회로도.
도 5는 전류 검출 및 제어 출력 블럭의 구성을 도시한 예시도.
도 6은 입력장치와 릴레이 출력 블럭의 구성을 도시한 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분양의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 이해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템을 도시한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템은 센서부(10), 입력부(20), 출력부(30), 전원부(60), 통신부(80) 및 연산부(70)를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템은 배전반, 분전반의 차단기, 변압기와 같이 전력을 공급하기 위한 전도체 및 전력소자가 구성되는 부분에 설치되어 전력소자 및 전도체에 발생하는 아크 플래시를 검출하고, 짧은 시간 내에 상위의 차단기를 차단하여 전도체, 전력소자 및 이에 연결된 부하, 관리자의 안전을 도모한다. 특히, 본 발명에 따른 아크 플래시 감지 및 차단 시스템은 외부광을 오인식하여 발생하는 오동작을 방지하기 위해 부하전류를 감지하고 이를 광 감지와 함께 이용함으로써 오동작 발생을 현저히 줄이고 감지효율 및 정확도를 높이게 된다.
센서부(10)는 복수 및 다종의 센서로 구성되어 각종 센싱대상을 감지하여 감지결과를 연산부(70)에 제공한다. 이를 위해 센서부(10)는 광센서(11), 전류센서(12), 도어센서(13) 및 거리센서(14)를 포함하여 구성된다.
광센서(11)는 전도체 및 전력소자를 감시하여, 전도체 및 전력소자에서 발생하는 아크플래시를 검출하여 검출결과를 연산부(70)에 전달한다. 이를 위해 광 센서(11)는 복수로 구성될 수 있으며, 상호 간에 독립적으로 구성된다.
전류센서(12)는 전도체에 설치되어 부하에 공급되는 전류량을 측정한다. 이를 위해 전류센서(12)는 전도체가 다상 선로로 구성되는 경우 각 상의 부하전류를 측정한다. 그리고 전류센서(12)는 주기적으로 부하 전류를 측정하여 연산부(70)에 제공하고, 연산부(70)는 광센서(11)의 감지결과와 부하전류를 이용하여 아크플래시 발생을 판단하게 된다.
거리센서(14)는 아크플래시가 발생할 수 있는 전도체 또는 전력소자에 유지관리 보수인원 또는 동물과 같은 물체의 접근을 감지하고 감지결과를 연산부(70)에 제공한다.
도어센서(13)는 전도체 또는 전력소자를 격리하기 위한 도어가 구비되는 경우 도어의 개폐를 감지하고, 이를 연산부(70)에 제공한다.
입력부(20)는 사용자에 의한 제어, 조절을 위한 명령이 입력된다. 특히, 입력부(20)는 연산부(70)와 직접연결되어 입력되는 명령을 바로 전달하며, 연산부(70)의 인근에 설치되는 직접입력(21)과 통신부, 또는 별도의 장거리 통신선에 의해 연결되는 외부입력(22)을 포함하여 구성될 수 있다.
출력부(30)는 연산부(70)에서 처리된 처리 결과가 출력되어 사용자에 대한 상태 정보 제공 및 전력소자 또는 이를 제어하는 제어소자의 제어를 위한 출력 및 표시를 수행한다. 이를 위해 출력부(30)는 LED(31), LCD(32) 및 릴레이출력(33)을 포함하여 구성된다. 또한, 출력부(30)는 경보음과 같은 음향 안내의 출력이 가능한 스피커, 경보의 제공이 가능한 별도의 경고등을 더 포함하여 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
LED(Light Emitting diode, 31)는 광센서(11)에 의해 아크가 검출된 위치를 표시하여 유지보수 인원이 빠른 시간안에 아크가 발생한 위치를 찾을 수 있게 하는 역할을 한다.
LCD(Liquid Crystal Display Device, 32)는 연산부(70)로부터 제공되는 각종 정보를 출력한다. 이 LCD(32)에는 연산부(70)로부터 전달되는 설정정보, 출력정보, 고장정보, 동작정보, 특히 아크의 발생여부와 같은 각종 정보를 출력하여 제공한다.
전원부(60)는 아크 플래시 감지 및 차단 시스템의 동작을 위한 전원을 제공한다. 이를 위해 전원부(60)는 상용전력과 같은 외부전원(62)으로부터 전력을 공급받고, 이를 시스템에서 사용가능한 전원으로 변환하여 공급하는 한편, 변환된 전력을 배터리(61)에 저장한다. 그리고, 전원부(60)는 정전과 같이 외부 전원(62)의 공급이 중단되면, 배터리(61)에 충전된 전력을 통해 시스템이 구동될 수 있게 전원을 공급한다.
연산부(70)는 센서부(10)로부터 감지되는 감지결과에 따라 아크플래시의 발생여부를 판별하고, 아크플래시의 발생여부 및 정도를 출력부(30) 또는 통신부(80)를 통해 사용자에게 전달하는 한편, 릴레이출력(33)을 통해 차단기(50)를 구동시키는 릴레이(40)의 구동을 제어하게 된다. 또한, 연산부(70)는 센서부(10)의 감지결과에 따라 관리자 등의 접근을 경보 및 통지하고, 도어의 개폐에 따른 경보 및 통지가 이루어지도록 출력부(30)와 통신부(80)를 제어한다.
통신부(80)는 외부장치 또는 상위 시스템과 통신채널을 형성하고, 원격제어명령을 연산부(70)에 제공하거나, 연산부(70)의 출력정보를 외부장치 또는 상위 시스템에 전달한다.
이러한 본 발명의 아크플래시 감지 및 차단 시스템의 상세한 구성 및 특성은 하기의 설명을 들을 통해 좀더 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 아크플래시 검출 및 제어출력을 위한 구성 일부를 도시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 아크플래시 검출 및 제어출력을 위해서 감지 및 차단 시스템은 광신호의 크기를 측정하여, 아크가 발생했는지를 검출하고, 아크가 발생한 경우 상위 단의 차단기에 대해 트립 신호를 출력하여 회로를 차단하게 된다. 이때, 용접, 외부과 유입과 같은 이유로 트립 동작이 발생하는 것을 방지하기 위하여 부하에 흐르는 전류를 감지하고, 일정한 부하전류가 흐르지 않는 상태에서 공센서(11)가 아크 발생을 인식하면, 비정상적인 아크플래시로 인식하여 차단기를 트립시키지 않게 된다.
이를 위해 감지 및 차단시스템은 아크플래시 검출 및 제어출력, 과전류 검출 및 제어출력, 입력장치와 릴레이출력, 출력부를 통한 상태표시, 전원과 배터리의 5블럭으로 구분할 수 있다. 이는 도 1의 구성을 좀 더 세분화하여 상세히 나타낸 것이다.
아크플래시 검출 및 제어출력 블럭은 광센서(11), 증폭회로(11a), 프로세서(71), 트립레벨 조절기(21a), 비교기(73) 및 트립코일출력(33)을 포함하여 구성된다.
광센서(11)는 다양한 형태의 광센서(11)를 이용하여 아크플래시 발생시의 광을 감지하도록 할 수 있으나, 본 발명에서는 하기의 2종 중 어느 하나 또는 둘을 혼합하여 광을 검출하도록 하며 이들 광센서(11)는 복수로 구성될 수 있다. 구체적으로 광센서(11)는 포인터 센서와 루프 센서로 구성될 수 있다.
도 3a는 포인터 센서의 회로 구성을 개략적으로 도시한 것이고, 도 3b는 루프센서의 회로 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 우선 포인터 센서는 아크를 감지하면, 포토다이오드에 의해 발생된 아크의 크기에 비례하는 전류를 출력하게 된다. 구체적으로 광센서(11)에 광자가 입사되면, 전류가 흐르고 통전전류는 op-amp의 입력단에 전위차를 발생시키며, 전위차의 크기가 일정값 이상 커지면, 출력 트랜지스터(Q2)가 온되어 전류가 증폭회로로 흐르게 된다.
또한, 포인터센서의 회로에는 출력부(30)의 LED(31) 중 하나가 구성될 수 있다. 구체적으로, 회로에서 다이오드(D6)는 LED(31) 중 하나이다. 이 다이오드(D6)는아크가 감지되면 느린 속도로 점등되어 아크가 발생된 위치를 표시하게 된다.
한편, 도 3b를 참조하면 루프센서는 아크 발생을 360도로 감지할 수 있어 배전반 전체의 아크 발생 여부를 검출하는 역할을 하도록 할 수 있다. 이 루프센서는 광출력(또는 송신)과 광입력(또는 수신)을 포함하여 구성되나. 광출력과 입력을 하나의 회로에서 모두 사용할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
이 광출력과 광수신은 광 케이블을 이용하여 연결되며 광세기를 검출하여 아크의 발생여부를 판단한다. 구체적으로 광출력은 일정 간격으로 광출력다이오드(SHF756V)를 구동시키고, 수신단에서 광수신다이오ㄷ(SHF250V)를 통하여 광을 수신하게 된다. 이러한 과정에서 광자에 의해 전류가 발생하게 되고 OP-AMP에서 전위차를 발생시켜 트랜지스터를 구동함으로써 아크 플래시의 발생여부를 감지하게 된다.
한편 도 2에서 증폭회로(11a)는 광센서가 검출한 전류를 증폭하여 프로세서(71)의 입력단에 공급한다. 이때 증폭회로(11a)에 의해 공급되는 증폭된 전류는 아날로그 신호일 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이 증폭회로(11a)는 각 광센서에 대응되어 구성된다. 특히, 이 증폭회로(11a)의 출력은 프로세서(71)와 함께 비교기(73)에도 공급된다.
트립레벨조절부(21a)는 입력광원의 세기 즉, 감지되는 광의 레벨을 결정한다. 일례로 사용자에 의해 입력레벨이 결정되고 입력되는 광원의 크기가 설정된 입력레벨보다 크면 아크 플래시로 감지하게 된다. 이를 위해 트립레벨조절부(21a)의 출력단은 프로세서(71) 및 비교기(73)에 연결된다.
도 4는 비교기와 트립 코일출력부의 회로 구성 예를 나타낸 회로도이다.
광센서(11)에 의해 광이 검출되면 비교기(73)에서 트립레벨조절부(21a)로부터 입력되는 입력레벨과 증폭회로의 출력을 비교하여 트립신호를 생성하여 출력한다. 그리고 이 트립신호에의해 트립코일출력부(33)가 차단기의 트립을 위한 신호를출력하게 된다. 이를 위해 트립코일출력부(33)는 릴레이로 구성될 수도 있으나, IGBT와 같은 전력소자를 디지털릴레이를 이용하여 구성하는 것이 유리하다.
구체적으로 트립코일출력부는 24~300V Ac 전원을 인가하여 코일을 구동할 수 있다. 또한, 전원의 방향에 상관없이 IGBT의 전원을 인가하기 위해 브릿지 다이오드를 거쳐서 외부전원을 인가하게 된다. 또한 프로세서(1)에서 포토커플러(4N32)를 통하여 인가되는 트립코일의 전원을 감시하여 트립(LED)를 구동하게 된다.
IGBT 구동회로는 절연트랜스포머를 사용한 공진회로 구동방식이 적용된다. IGBT의 베이스에 인가되는 전류는 증폭기(TLV271)에서 증폭하여, IGBT의 베이스에 인가한다. 절연에 사용된 트랜스포머는 티지털회로부분과 출력단을 분리하여, 외부에서 발생하는 과전압으로부터 디지털 회로를 보호하기 위해 사용된다. 이 절연 펄스 트랜스포머는 5V 펄스 신호를 10V의 펄스 신호로 만들어서 IGBT에 dlsrkgksek. IGBT구동부는 절연펄스트랜스포머로부터 전원을 인가 받는 게이트 드라이브 회로로 구성된다. 트립코일출력부의 출력은 펄스 형태로 출력되며, 아크를 검출하면 0.5ms 이내에 IGBT를 구동하여 트립신호를 출력하게 된다.
아울러 이러한 트립신호는 입력부(20)를 통해 입력되는 금지신호, 전류금지신호, 트립출력 금지신호와 조합하여 사용되며, 이에 대해서는 하기에서 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
한편, 도 5는 전류 검출 및 제어 출력 블럭의 구성을 도시한 예시도이다.
도 5를 참조하면, 전류센서(12)는 과전류 검출 및 비 정상적 아크 검출시에 트립코일출력(33)의 오동작을 방지하는 역할을 한다. 이 전류센서(12)는 일정한 주기 예를 들어 최대 1ms의 주기로 전류값을 측정하여 샘플링한 후 이를 아날로그 먹스(12a)를 통해 프로세스(71)에 전달한다. 이러한 전류값은 단독으로 부하전류의 과소를 판단하여 과전류시 차단기를 동작시키는 값으로 이용되기도 하지만, 특히 광센서(11)에 의해 아크플래시가 검출되었을 때 아크플래시에 의한 차단기 동작여부를 판단하는 값으로 이용된다. 구체적으로 광센서(11)에 의해 아크플래시가 검출되었을 때 전류값이 미리 설정된 금지레벨보다 작은 값이면 트립코일의 동작이 정지되도록 하여 오인식된 아크플래시에 의해 트립코일출력이 발생하는 것을 방지하게 된다.
이러한 전류센서(12)는 비접촉식 홀센서를 이용할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이 전류센서(12)는 다상 도전체 또는 전력소자에 흐르는 전류는 검출하는 경우 각 상별로 구성되어 복수로 구성되고, 아날로그 먹스(12a)에 의해 프로세서(71)와 선택적으로 연결되어 측정된 전류값을 전달하도록 할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 6은 입력장치와 릴레이 출력 블럭의 구성을 도시한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 감지 및 차단 시스템은 원격으로 시스템을 동작시킬 수 있는 외부입력(22)과 시스템의 상태를 직접 제어하는 직접입력(21)으로 구성되는 입력부(20)를 가진다. 여기서, 외부입력은 트립코일의 출력을 막는 금지입력, 원격으로 온라인을 통해 트립코일을 작동시키는 트립입력, 에러 발생시 정상상태로 복구시키기 위한 리셋입력으로 구성된다. 또한, 직접입력(21)은 온라인모드와 직접입력모드를 전환하기 위한 모드버튼, 직접입력모드에서 트립코일을 작동시키기 위한 트립버튼, 에러상태를 지우기 위한 리셋버튼으로 구성될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
외부입력(22)은 디지털 방식의 동작을 수행하지만, 입력된 신호는 아날로그 형태로 공급된다. 이는 거리에 따른 전압 강하에 의해 디지털 입력의 오동작을 방지하기 위해 이러한 형태로 이용된다.
또한, 트립코일출력부(33)는 복수의 차단기 및 릴레이를 제어하기 위해 복수의 출력을 가지도록 구성된다.
트립코일출력부(33)는 릴레이(40)를 구동시키고 릴레이에의해 차단기(50)에 구성되는 트립코일을 구동시켜 차단기(50)의 트립을 제어하게 된다. 이를 위해 본 발명에서는 복수의 릴레이가 구성된다. 전술한 바와 같이 트립코일출력부(33)는 원격 또는 직접입력에 의해 릴레이 구동을 위한 출력신호를 출력할 수 있다. 구체적으로 외부입력, 직접입력 중 트립입력이 릴레이를 구동시키기 위한 입력으로 제공되며, 이는 프로세서(71)에 의해 제어될 수 있다. 그리고, 거리센서와 도어센서에 의한 트립은 RS485 통신 등에 의해 프로세서(71)가 상태데이터를 전달받고, 상태데이터에 의해 트립코일출력부(33)를 구동시키도록 구성된다.
한편, 출력부 블럭 구체적으로 LED(31)와 LCD(32) 블럭은 복수의 LED 소자와 LCD 패널에 의해 구성되고, 시스템의 상태를 확인할 수 있는 정보를 출력한다. 이러한 LCD(32)와 LED(31)는 센서의 상태, 외부입력 상태, 트립코일 상태, 상전류 표시, 트립레벨 표시, 아크플래시 발생위치 표시와 같이 시스템의 상태, 고장, 오류를 확인할 수 있도록 구성된다.
프로세서(71)는 센서들 및 입력부(20)의 입력에 따라 통신, 출력제어 및 트립코일의 구동을 제어한다. 이를 위해 프로세서(71)는 하나 이상으로 구성될 수 있다. 일례로 프로세서는 아크와 전류를 감지해서 트립동작을 수행하는 연산부와 LCD(32)의 표시 및 통신을 수행하는 연산부가 각각의 칩 또는 회로로 구분되고, 이를 중계하여 연결하기 위한 회로를 별도로 구성할 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명에서는 프로세서(71)의 복수 구성에 무관하게 하나의 단위체로 가정하여 설명을 진행하기로 한다.
전원부(60)는 12V 또는 24V의 시스템 전원을 공급한다. 이를 위해 전원부(60)는 외부전원으로 부터 12V 또는 24V의 전력을 공급받거나, 110V, 220V의 교류전력을 받아 12V 또는 24V의 직류전력으로 변환한다. 이러한 전력은 배터리에 충전되며, 외부전원이 공급되는 동안 배터리(61)의 충전 및 시스템에 대해 외부전원에 의한 전원공급이 이루어지고, 외부전원이 끊어지는 경우 배터리(61)에 충전된 전력에 의해 시스템의 전원을 공급하게 된다. 이때 배터리(61)는 리튬폴리머와 같은 충방전이 가능한 이차전지를 이용하여 구성된다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
10 : 센서부 11 : 광센서
12 : 전류센서 13 : 도어센서
14 : 거리센서 20 : 입력부
21 : 집적입력 22 : 외부입력
30 : 출력부 31 : LED
32 : LCD 33 : 릴레이출력
40 : 릴레이 50 : 차단기
60 : 전원부 61 : 배터리
70 : 연산부 80 : 통신부

Claims (10)

  1. 부하에 전력을 공급하는 전도체 또는 전력소자에서 발생하는 아크플래시의 광을 감지하며 복수로 구성되는 광센서와 상기 전도체 또는 상기 전력소자에 흐르는 전류를 검출하기 위한 전류센서를 포함하는 센서부;
    상기 센서부로부터의 감지결과에 따라 상기 아크플래시가 발생하는 것으로 판단되면, 차단기의 트립을 위한 트립출력을 출력하도록 제어신호를 생성하는 연산부;
    상기 연산부로부터의 제어신호에 따라 상기 차단기의 트립을 위한 릴레이 제어신호를 출력하는 트립코일출력부를 가지는 출력부; 및
    상기 트립코일출력부로부터 제어신호에 따라 차단기 트립코일을 동작시켜 상기 차단기를 트립시키는 릴레이;를 포함하여 구성되고,
    상기 연산부는 상기 광센서로부터 광의 발생을 감지한 감지결과가 전달되면 상기 전류센서에 의해 측정된 전류값과 미리 설정된 금지레벨을 비교하여 상기 전류값이 상기 금지레벨 이상인 경우 상기 제어신호를 생성하며,
    상기 출력부는
    복수의 상기 광센서 중 상기 아크 플래시의 발생을 감지한 상기 광센서 또는 상기 아크플래시의 발생을 감지한 상기 광센서의 감지영역에 복수의 상기 광센서 각각에 대응되어 설치되며 상기 광센서가 상기 아크플래시의 발생을 감지하는 경우 점등되어 상기 아크플래시의 발생 및 발생위치를 표시하는 복수의 엘이디를 포함하여 구성되고,
    상기 센서부는 상기 전도체 또는 상기 전력소자를 격리하기 위한 도어의 개폐를 감지하는 도어센서; 및 상기 전도체 또는 상기 전력소자에 대한 이동체의 접근을 감지하기 위한 거리센서;를 더 포함하여 구성되고,
    상기 연산부는
    상기 도어센서로부터의 도어 개방 감지 또는 상기 거리센서의 접근 감지에 따라 상기 차단기를 트립시키는 상기 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 아크플래시 감지 및 차단 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광센서는 포인터 센서 또는 루프 센서 중 어느 하나 이상을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 아크플래시 감지 및 차단 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 도어센서의 도어 개방 감지 또는 상기 거리센서의 접근 감지가 발생하는 경우 상기 출력부를 통해 경보를 출력하거나,
    통신부를 통해 관리에게 도어 개방 또는 이동체의 접근을 통지하는 것을 특징으로 하는 아크플래시 감지 및 차단 시스템.
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