KR101345234B1 - Hazard diagnos apparatus and method with function of controlling approch distance in accordance with arc flash energy - Google Patents

Hazard diagnos apparatus and method with function of controlling approch distance in accordance with arc flash energy Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a hazard diagnosis device of arc flash accident energy and a diagnosis method thereof which selectively blocks the electricity supply according to arc flash energy and an approach distance of an approach person. The hazard diagnosis device of arc flash accident energy comprises; a sensing unit which detects at least one environment information among illumination information of arc flash light inside a receiving and distributing facility, accident current information, and human body approach distance information; a diagnosis unit which infers and diagnoses arc flash accident state information inside the receiving and distributing facility based on the environment information detected from the sensing unit; and a control unit which controls an internal state of the receiving and distributing facility according to the arc flash accident state information within the receiving and distributing facility which is diagnosed from the diagnosis unit. The diagnosis unit comprises; a characteristic extracting unit which extracts the illumination information of the arc flash light inside the receiving and distributing facility, the accident current information, and the human body approach distance information based on illumination of the arc flash light inside the receiving and distributing facility, an accident current, and a human body approach distance; an inferring unit which calculates a result value capable of inferring the arc flash accident state inside the receiving and distributing facility based on the illumination information of the arc flash light, the accident current information, and the human body approach distance information received from the characteristic extracting unit; and a determination unit which determines the arc flash accident state inside the receiving and distributing facility by comparing the result value of the inferring unit with a predetermined standard. [Reference numerals] (132-1) Input module; (132-2) First half module; (132-3) Latter half module; (132-4) Output module

Description

아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법{Hazard diagnos apparatus and method with function of controlling approch distance in accordance with arc flash energy} Hazard diagnos apparatus and method with function of controlling approch distance in accordance with arc flash energy}

본 발명은 고압 및 저압의 전기를 수전 및 변전하는 고ㆍ저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 장치(이하, "수배전 설비"라 한다)의 위험도 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것으로, 특히 아크 플래시 에너지 및 접근자의 접근 거리에 따라 전기 공급을 선택적으로 차단하는 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a risk diagnosis apparatus and a diagnostic method of a high and low voltage switchgear, a motor control panel and a distribution panel apparatus (hereinafter referred to as "water distribution equipment") for receiving and transforming high and low voltage electricity. And an apparatus for diagnosing a risk of an arc flash accident energy selectively blocking an electric supply according to an access distance of an accessor, and a diagnostic method thereof.

일반적으로 공장, 학교, 건물 등의 여러 분야의 작업장에서, 전력을 사용하여 소정의 작업을 행하는 장비는 전원을 공급하는 본체, 이 본체로부터 전원을 공급받아 실제 작업을 수행하는 작업기 및 본체로부터 작업기까지 전력을 전송하는 케이블로 이루어져 있다.BACKGROUND ART [0002] Generally, in a workplace of various fields such as a factory, a school, a building, and the like, equipment for performing a predetermined work using electric power includes a main body for supplying power, a working machine for performing actual work by receiving power from the main body, It consists of a cable that transmits power.

대부분의 작업장에서 본체와 작업기는 인접해 있기보다는 비교적 원거리로 격리되어 있다. 또한, 여러 분야의 작업장의 소비 전력의 상태를 감지하는 중앙 통제소가 있으며, 이 중앙 통제소는 작업장에 과부하로 인한 화재 발생 위험을 감시하고, 이 감시 결과를 작업장이 상주해 있는 작업자에게 알려주며, 작업자는 이에 대한 조치를 취하여 화재 발생을 막을 수 있다.In most workplaces, the body and the machine are relatively far apart rather than adjacent. In addition, there is a central control station that detects the power consumption status of various workplaces. This central control station monitors the risk of fire caused by overloading the workplace and informs the worker that the workplace resides. It is possible to take measures to prevent the occurrence of fire.

이와 같이, 전력의 감시를 위하여 모든 작업장에서는 중앙 통제소의 감시 결과를 통제받는 작업자가 항상 대기하고 있어야 하므로, 이는 인건비 상승의 원인이 되고, 또한 작업자가 적절한 제어 동작을 취하지 않은 경우 전력 손실은 물론 엄청한 재해가 종종 발생할 수도 있는 위험성이 항상 내재해 있었다.In this way, in order to monitor the power, all the workers in the workplace should be kept waiting for the monitoring results of the central control station at all times. This causes an increase in the labor cost. If the operator does not perform the proper control operation, The risk that a disaster often occurs is always inherent.

상기 수배전 설비는 각종 단자나, 부스바(bus-bar) 등을 포함하며, 사용하는 과정에서 인체의 감전 및 화재에 대한 안전성을 고려하여 외부와의 직접적인 접촉제한 및 내부 점검이나 유지보수를 위한 개폐형 배전함 도어가 장착된 절연 함체와 수배전반 몸체와 연속적이며 균일한 공급전압에 대한 신뢰성을 감안하여 함체 내부에 차단기나 피뢰기와 같은 각종 보호장비의 설치가 필수적인 설비요건이 되고 있다The power distribution equipment includes various terminals, bus-bar, etc., and in consideration of safety against electric shock and fire in the course of use, it is necessary to limit the direct contact with the outside, It is necessary to install various protective devices such as circuit breakers and lightning arresters inside the enclosure considering the reliability of the insulated enclosure equipped with the switchgear door and the switchgear body and the uniform supply voltage

상술한 바와 같은 수배전반, 분전반, 전동기 제어반 등은 화재 및/또는 정전 사고의 발생을 방지하기 위하여, 상기 수배전 설비에 대하여 안전점검 또는 유지 보수가 수시로 실시될 수밖에 없다.In order to prevent the occurrence of a fire and / or a power failure, the above-mentioned power transmission / distribution system, power distribution panel, electric motor control panel, and the like are subject to frequent safety inspection or maintenance.

이러한 안전 점검 및 유지 보수는 관리자 또는 작업자가 수배전 설비로부터 일정거리 이내로 접근하게 한다. 게다가, 상기 안전 점검 및 유지 보수는 작업자 또는 관리자가 활선 상태의 수배전 설비에 접근하게 한다. 그런 만큼, 작업자 또는 관리자의 감전되는 것과 안전사고가 빈번하게 발생할 수밖에 없다.This safety check and maintenance allows the manager or operator to approach within a certain distance from the power distribution facility. In addition, the safety inspection and maintenance allow the operator or manager to access live power distribution equipment. As a result, electric shock and safety accidents frequently occur in the operator or the manager.

이러한 안전사고의 발생을 방지하기 방안으로서, 아크 플래시 감지를 통한 전력 차단 기능을 가지는 수배전 설비가 하기 특허문헌 1에 개시되었다. 상기 특허문헌 1에 따른 수배전 설비는 접근 센서를 통해 작업자의 접근 거리를 감지하고, 아크센서를 통해 아크를 감지하고, 전류 센서들을 통해 부하의 사용 전류량을 측정하고, 이들 감지 및 측정된 자원과 분전반 내의 공간 등을 고려하여 아크 플래시 사고 에너지 레벨을 산출하고, 산출된 아크 플래시 사고 에너지 레벨에 따라 차단기의 트립 코일에 제어 신호를 선택적으로 인가하여 전력의 공급/차단 여부를 제어할 수 있다.As a method for preventing the occurrence of such a safety accident, a water distribution facility having a power shutoff function through arc flash detection is disclosed in Patent Document 1 below. The power distribution apparatus according to Patent Document 1 detects an approach distance of an operator through an approach sensor, detects an arc through an arc sensor, measures the amount of current used by the load through current sensors, It is possible to calculate the arc flashing accident energy level in consideration of the space in the distribution board and control the supply / cutoff of the electric power by selectively applying the control signal to the trip coil of the circuit breaker according to the calculated arc flashing accident energy level.

일 예로, 아크 센서에 의해 아크가 감지되지 않고 또한 접근센서에 의해서도접근 사람도 감지되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 수배전 설비는 당연히 정상동작 수행할 수 있다. 이와는 달리, 아크 플래시 감지 센서에 의해 아크의 감지는 없으나 작업자의 접근이 접근 센서에 의하여 감지되는 경우에는, 수배전 설비의 고장전류 및/또는 단락전류 등과 같은 수배전 설비의 특성과 감지된 작업자의 접근 거리에 근거하여 사고 에너지 레벨이 결정될 수 있고 그 사고 에너지 레벨에 따라 차단기의 트립코일에 인가되는 전류를 조절하여 트립 코일에 의한 차단기의 차단될 수 있다. 이와 더불어, 작업자의 접근 거리에 따른 경중의 접근 경보가 표시장치를 통해 표시 경고될 수 있다. 그런 만큼, 작업자는 경고를 보고 퇴장할 수 있고, 차단기도 동작되지 않을 수 있다. 그에 따라, 인명 및 정전의 피해가 최소화될 수 있다.For example, the arc may not be detected by the arc sensor, and the approaching person may not be detected by the proximity sensor. In this case, the water distribution equipment can naturally perform normal operation. On the other hand, if there is no arc detection by the arc flash detection sensor but the operator's approach is detected by the proximity sensor, the characteristics of the power distribution facility such as fault current and / or short circuit current of the power distribution facility and the detected operator's The accident energy level may be determined based on the approach distance, and the breaker by the trip coil may be blocked by adjusting the current applied to the trip coil of the breaker according to the accident energy level. In addition to this, a heavy warning signal according to the approach distance of the operator can be displayed and warned through the display device. As such, the operator can see the warning and exit, and the breaker may not operate. Thereby, the damage of life and power outage can be minimized.

한편, 상기 수배전 설비는 그 특성상 어떠한 부하에도 정전없이 전력을 안정적으로 공급하여야 한다. 또한, 상기 수배전 설비는 그 주변에서 운용되는 용접기 또는 금속등을 용융하는 전기로와 같은 아크를 이용하는 장비에도 지속적으로 전력을 공급할 수 있다. 이러한 아크 이용 장비에서 발생되는 아크 플래시는 상기 수배전 설비 내에서 발생될 수 있는 아크 플래시와 동일 또는 유사한 파장을 가질 수 있다. 그런 만큼, 상기 수배전 설비 내의 아크 센서는 정상적인 발생 요인에 따른 정상적인 아크 플래시(즉, 외부의 아크 플래시)를 사고 또는 절연 열화 등에 의해 수배전 설비의 내부에서 발생하는 아크 플래시로 감지할 수 있다. 그로 인하여, 상기 특허문헌 1에 따른 수배전 설비는 차단기를 불필요하게 구동시키거나 위험 경보를 불필요하게 발령할 수 있다. 이러한 불필요한 정전은 수배전 설비의 유지 관리에 혼선을 야기할 수 있을 뿐만 아니라 부하의 정상적인 운용을 어렵게 만들 수도 있다.On the other hand, the power distribution equipment is required to stably supply power to any load without power failure. In addition, the power distribution equipment can continuously supply electric power to equipment using an arc, such as an electric arc furnace for melting the metal or the like, which is operated in the vicinity thereof. The arc flash generated in such an arc utilizing equipment may have the same or similar wavelength as the arc flash which may occur in the water distribution facility. As such, the arc sensor in the water distribution equipment can detect a normal arc flash (i.e., an external arc flash) according to a normal occurrence factor by an arc flash generated in the inside of the water distribution facility due to an accident or insulation deterioration. Therefore, the water distribution equipment according to the above Patent Document 1 can unnecessarily drive the circuit breaker or display a danger warning unnecessarily. Such unnecessary power outage may not only cause confusion in the maintenance of the power distribution equipment, but may also make normal operation of the load difficult.

상기 특허문헌 1에 따른 수배전 설비에서의 문제점을 해결하기 한 예로서, 아크 플래시의 발생 위치를 정확하게 감지할 수 있는 아크 플래시 센서를 구비한 수배전 설비가 하기 특허문헌 2에 개시되었다. 상기 특허문헌 2에 따른 수배전 설비는 상기 아크 플래시 센서가 광파이버 및 형광필터를 포함하게 구성되게 하여 센서로 유입될 수 있는 불필요한 자외선이 차단한다. 다시 말하여, 상기 수배전 설비는 내부의 아크 발생 가능 영역으로부터 아크 플래시만이 상기 아크 플래시 센서에 의해 감지될 수 있게 하였다. 이를 통하여, 상기 특허문헌 2에 따른 수배전 설비는 유지 보수 작업의 편의성을 도모하려 하였다.
As an example for solving the problem in the water distribution apparatus according to Patent Document 1, a water distribution apparatus equipped with an arc flash sensor capable of accurately detecting the position of the arc flash is disclosed in Patent Document 2 below. The water distribution facility according to Patent Document 2 allows the arc flash sensor to be configured to include an optical fiber and a fluorescence filter to block unnecessary ultraviolet rays that may flow into the sensor. In other words, the water distribution facility allows only the arc flash to be sensed by the arc flash sensor from the interior arcable area. Through this, the water distribution facility according to Patent Document 2 was intended to facilitate the maintenance work.

한국등록특허 제10-1194708호 (2012년 10월 19일)Korean Patent No. 10-1194708 (October 19, 2012) 한국등록특허 제10-1197021호 (2012년 10월 29일)Korean Patent No. 10-1197021 (October 29, 2012)

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술에서 광파이버 및 형광필터가 아크 플래시 센서에 장착되더라도 광의 특성상 센서로 유입될 수 있는 외부광을 완전히 차단하는 것은 극히 어려울 수밖에 없다. 그럼에도 불구하고, 외부광의 완벽한 차단을 위해 부가 장치가 수배전 설비에 추가로 설치될 수는 있으나, 이는 수배전 설비 내의 소자들 간의 거리를 감소시켜 수배전 설비의 절연특성을 저해할 수 있음은 물론 수배전 설비의 부피를 증가시킬 수 있다는 문제가 있었다.However, even if the optical fiber and the fluorescent filter are mounted on the arc flash sensor, it is extremely difficult to completely block the external light that can be introduced into the sensor due to the characteristics of light. Nevertheless, an additional device may be additionally provided in the water distribution facility for perfect isolation of the external light, but this may reduce the distance between elements in the water distribution facility, which may hinder the insulation characteristics of the water distribution facility There has been a problem that the volume of the water distribution equipment can be increased.

또한, 상기 특허문헌 1 및 2에 따른 수배전 설비는 옥내외를 포함한 다양한 작업 환경에 설치될 수 있다. 그런 만큼, 수배전 설비의 주위의 조도가 설치 장소 및 시간에 따라 달라질 수밖에 없다. 이렇게 변하는 수배전 설비의 주변 조도는, 통상 300nm~1500nm의 파장 및 대략 9000lux의 밝기를 가지는 아크 플래시의 발생 여부의 감지에는 영향을 줄 수는 없으나, 센서에 의해 감지되는 아크 플래시의 강도(세기)는 영향을 끼칠 수 있다. 그로 인하여, 상기 특허문헌 1 및 2에 따른 수배전 설비들은 아크 플래시의 강도(세기)를 정확하게 검출할 수 없어 불필요하게 차단기를 구동시키거나 위험 경보를 발령할 수 있다. 이러한 불필요한 정전은 수배전 설비의 유지 관리에 혼선을 야기할 수 있을 뿐만 아니라 부하의 정상적인 운용도 어렵게 할 수도 있다.
In addition, the water distribution equipment according to Patent Documents 1 and 2 can be installed in various working environments including indoor and outdoor. As such, the illuminance around the water distribution equipment is bound to vary depending on the place and time of installation. The ambient illuminance of the power distribution equipment can not affect the detection of whether or not an arc flash having a wavelength of 300 to 1500 nm and a brightness of about 9000 lux is detected, Can have an effect. As a result, the power distribution equipment according to Patent Documents 1 and 2 can not accurately detect the strength (intensity) of the arc flash, and unnecessarily drive the circuit breaker or issue a danger warning. Such unnecessary power outage may cause confusion in the maintenance of the power distribution equipment, and may also make normal operation of the load difficult.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반을 내부에 포함하는 수배전 설비의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 상태를 진단하는 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems as described above, to diagnose the risk state of the arc flash accident energy of the power distribution equipment including a switchboard, a switchboard, a motor control panel, a high voltage panel, a low voltage panel, a distribution panel. It is to provide an apparatus and a diagnostic method for the risk of arc flash accident energy.

본 발명의 다른 목적은 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 등을 종합적으로 추론하여 수배전반의 아크 플래시 사고 상태를 추정할 수 있는 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is an apparatus for diagnosing the risk of arc flash accident energy that can estimate the arc flash accident state of a switchgear by comprehensively inferring illumination information, accident current information, and human approach distance information of an arc flash light in a distribution system. And it provides a diagnostic method.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위험도 진단장치는 수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반을 내부에 포함하는 수배전 설비의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 상태를 진단하는 장치로서, 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보를 검출하는 감지 수단, 상기 감지 수단으로부터 검출된 환경정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 추론하는 진단하는 진단 수단 및 상기 진단 수단으로부터 진단된 상기 수배전 설비 내의 아크 플래시 사고 상태 정보에 따라 상기 수배전 설비 내부 상태를 제어하는 제어수단을 포함하고, 상기 진단 수단은 상기 감지 수단으로부터 수신한 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도, 사고전류, 인체접근 거리에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보를 추출하는 특징 추출부, 상기 특징 추출부로부터 수신한 상기 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 산출하는 추론부 및 상기 추론부의 결과값과 미리 설정된 기준을 비교하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a risk diagnosis apparatus according to the present invention is a device for diagnosing a risk state of an arc flash accident energy of a power distribution facility including a switchboard, a switchboard, a motor control panel, a high voltage panel, a low voltage panel, and a distribution panel. And sensing means for detecting at least one environmental information of illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of the arc flash light in the power distribution facility, based on the environmental information detected by the sensing means. And diagnostic means for diagnosing arc flash accident state information and control means for controlling an internal state of the power distribution facility according to the arc flash accident state information in the power distribution facility diagnosed from the diagnostic means. A set of arc flash light inside the water distribution facility received from the sensing means. A feature extractor for extracting illuminance information, accident current information, and human approach distance information of the arc flash light in the power distribution facility based on the fault current and the human body approach distance, and the illuminance information of the arc flash light received from the feature extractor And an inference unit that calculates a result value capable of inferring an arc flash accident state in the distribution system based on the accident current information and the human body approach distance information, and compares the result value of the inference unit with a preset criterion. Characterized in that it comprises a determination unit for determining the arc flash accident state inside the facility.

또 본 발명에 따른 위험도 진단장치에 있어서, 상기 진단 수단으로부터의 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 상기 수배전 시설의 외부에서 알 수 있도록 경고하는 경고수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the risk diagnosis apparatus according to the present invention, characterized in that it further comprises a warning means for warning so as to know the arc flash accident state information inside the water distribution equipment from the diagnosis means from the outside of the power distribution facility. .

또 본 발명에 따른 위험도 진단장치에 있어서, 상기 감지 수단은 상기 수배전 설비 내부의 수납 공간에서 발생되는 아크 플래시를 감지하는 아크 감지 유닛, 상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들을 통해 흐르는 전류들을 감지하는 상전류 감지 유닛, 상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들 간의 선간 전압들을 감지하는 선간 전압 감지 유닛 및 상기 수납 공간에 접근하는 접근자와의 접근 거리를 감지하는 접근 거리 감지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the risk diagnosis apparatus according to the present invention, the sensing means includes an arc detection unit for detecting an arc flash generated in an accommodation space inside the power distribution facility, and R, S and T phase voltage lines in the accommodation space. Phase current detection unit for sensing the current flowing through the line voltage detection unit for detecting the line voltage between the R-phase, S-phase and T-phase voltage lines in the storage space and the approach distance to the accessor approaching the storage space It characterized in that it comprises an approach distance detecting unit.

또 본 발명에 따른 위험도 진단장치에 있어서, 상기 진단 수단은 상기 환경정보를 미리 설정된 주기 및 미리 설정된 개수로 검출하는 것을 특징으로 한다.In the risk diagnosis apparatus according to the present invention, the diagnostic means detects the environmental information in a predetermined cycle and a predetermined number.

또 본 발명에 따른 위험도 진단장치에 있어서, 상기 추론부는 상기 특징 추출부로부터 수신된 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보(특징점)를 FCM(Fuzzy C-means) 알고리즘을 이용하여, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값을 결정하는 전반부모듈 및 다항식 형태의 수학식 모델로 표현되고, WLSE(Weighted Least Square Estimator)로 학습되어, 상기 다항식의 계수를 결정하고, 상기 전반부모듈에서 결정된 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 산출하는 후반부모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the risk diagnosis apparatus according to the present invention, the inference unit includes at least one environmental information (feature point) of illuminance information, accident current information, and human approach distance information of the arc flash light in the power distribution facility received from the feature extraction unit. Is represented by a first-half module and a polynomial equation model that determine the membership matrix and cluster center value for the environmental information using a FCM (Fuzzy C-means) algorithm, and is trained by a weighted least square estimator (WLSE). And determining a coefficient of the polynomial, and calculating a result of inferring an arc flash accident state in the power distribution facility based on the belonging matrix and the cluster center value for the environmental information determined by the first half module. based on late RBF Neural Network).

또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위험도 진단방법은 수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반을 내부에 포함하는 수배전 설비의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 상태를 진단하는 방법으로서, (a) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도, 사고전류, 인체접근 거리 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추출하여 환경정보를 검출하는 단계, (b) 상기 검출된 환경정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 산출하는 단계 및 (c) 상기 산출된 아크 플래시 사고 상태 정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 단계 (b)는 (b1) 상기 수배전 설비 내부에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추출하는 단계, (b2) 상기 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추론할 수 있는 결과값을 산출하는 단계 및 (b3) 상기 결과값과 미리 설정된 기준을 비교하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the risk diagnostic method according to the present invention for achieving the above object is a method for diagnosing the risk state of the accidental arc flash energy of the power distribution equipment including a switchboard, a switchboard, a motor control panel, a high voltage panel, a low voltage panel, a distribution panel. (A) Extracting illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of the arc flash light in the power distribution facility based on at least one of illuminance, fault current, and human approach distance of the arc flash light in the power distribution facility; Detecting environmental information, (b) calculating arc flash accident state information inside the water distribution facility based on the detected environmental information, and (c) based on the calculated arc flash accident state information. And determining an arc flash accident state in the water distribution facility, wherein step (b) includes (b1) in the water distribution facility. Extracting the illuminance information, the accident current information, and the human body approach distance information of the arc flash light inside the water distribution facility, (b2) which can infer the illuminance information, the accident current information, and the human body approach distance information of the arc flash light; Calculating a result value and (b3) comparing the result value with a preset criterion to determine an arc flash accident state in the power distribution facility.

또 본 발명에 따른 위험도 진단방법에 있어서, (d) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 상기 수배전 설비의 외부에서 알 수 있도록 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the risk diagnosis method according to the invention, (d) characterized in that it further comprises the step of warning to know the arc flash accident state inside the water distribution equipment from the outside of the water distribution equipment.

또 본 발명에 따른 위험도 진단방법에 있어서, 상기 단계 (a)는 상기 환경정보를 미리 설정된 주기 및 미리 설정된 개수로 검출하는 것을 특징으로 한다.In the risk diagnosis method according to the present invention, the step (a) is characterized in that detecting the environmental information in a predetermined cycle and a predetermined number.

또 본 발명에 따른 위험도 진단방법에 있어서, 상기 단계 (b2)는 (b21) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보(특징점)를 FCM(Fuzzy C-means) 알고리즘을 이용하여, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값을 결정하는 단계 및 (b22) 다항식 형태의 수학식 모델로 표현되고, WLSE(Weighted Least Square Estimator)로 학습되어, 상기 다항식의 계수를 결정하고, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the risk diagnosis method according to the present invention, the step (b2) may include (b21) at least one environmental information (feature point) of illuminance information, accident current information, and human approach distance information of the arc flash light in the power distribution facility. Determining belonging matrix and cluster center value for the environmental information using Fuzzy C-means (FCM) algorithm, and (b22) expressed as a polynomial equation model, and learning with weighted least square estimator (WLSE) And determine a coefficient of the polynomial, and infer the arc flash accident state inside the distribution system based on the belonging matrix and the cluster center value for the environmental information. It characterized in that it comprises a step of calculating using.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법에 의하면, 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 등을 종합적으로 검토하여 수배전반의 아크 플래시 사고 상태를 검출할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the apparatus for diagnosing the risk of accidental arc flash energy according to the present invention and a method for diagnosing the accident, the illuminance information, the accident current information, the human body approach distance information, and the like of the arc flash light in the distribution system are comprehensively examined. The effect of being able to detect the arc flash accident state of is obtained.

또, 본 발명에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법에 의하면, FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 아크 플래시 사고 상태를 산출하여 수배전반 내부의 아크 플래시 사고 상태 정도를 정확히 산출할 수 있으며, 산출된 아크 플래시 사고 상태에 기초하여 수배전반 내부의 상태를 모니터링하므로, 접근자가 위험에 노출되는 것을 미연에 방지할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, according to the apparatus for diagnosing the risk of arc flash accident energy according to the present invention and a method for diagnosing the arc flash accident energy according to the present invention, an arc flash accident state is calculated using a fuzzy clustering based RBF Neural Network (FRBFNN) to accurately calculate the degree of an arc flash accident state in a switchboard. In addition, by monitoring the state inside the switchboard based on the calculated arc flash accident state, the effect that the accessor is exposed to danger can be prevented.

또한, 본 발명에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법에 의하면, 불필요한 정전이 방지되고, 수배전반 내부의 상태를 외부로 경고하여 관리자가 수배전반의 유지 보수 작업의 편리성 및 작업의 효율성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the apparatus for diagnosing the risk of accidental arc flash energy according to the present invention and a diagnostic method thereof, unnecessary power failure is prevented, and an administrator alerts the state of the interior of the switchboard to the outside for convenience and efficiency of the maintenance work of the switchboard. There is an effect that can be planned.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치가 마련된 수배전 설비를 도시하는 블록도,
도 2는 도 1에서의 수집 모듈의 일 예를 도시하는 상세 블록도,
도 3은 도 2에서의 아크 감지 유닛의 일 예를 도시하는 상세 회로도,
도 4는 도 1에서의 차단 구동 유닛의 일 예를 도시하는 상세 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 제어 유닛의 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수배전반 내부의 아크 플래시 사고 발생 가능성 지수를 나타내는 추론부의 구성을 나타내는 블록도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수배전반 내부의 진단장치의 추론부를 학습시키기 위한 학습데이터를 나타내는 예시도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수배전반의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단방법을 설명하기 위한 흐름도.
1 is a block diagram illustrating a water distribution facility equipped with a risk diagnosis apparatus for an arc flash accident energy according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed block diagram illustrating an example of a collecting module in FIG. 1; FIG.
3 is a detailed circuit diagram illustrating an example of an arc sensing unit in FIG. 2;
4 is a detailed circuit diagram illustrating an example of the cutoff driving unit in FIG. 1;
5 is a configuration diagram of a control unit according to the present invention;
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an inference unit indicating an arc flash accident occurrence index within a switchboard according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
7 is an exemplary view showing learning data for learning the inference unit of the diagnostic apparatus inside the switchboard according to an embodiment of the present invention;
8 is a flowchart illustrating a method for diagnosing risk of an arc flash accident energy in a switchgear according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.These and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term " and / or " includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치가 마련된 수배전 설비를 도시하는 블록도 이다.1 is a block diagram illustrating a water distribution facility equipped with a risk diagnosis apparatus for an arc flash accident energy according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치를 구비한 수배전 설비는 수납 공간들에 대응하게 배치된 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것이다. 다시 말하여, 상기 수배전 설비의 수납 공간의 개수가 증가 또는 감소됨에 따라 상기 수집 모듈의 수도 증가 또는 감소될 수 있다. 또한, 상기 수배전 설비는 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D)로부터의 수집 데이터를 입력하는 진단/차단 모듈(20)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the power distribution equipment including the apparatus for diagnosing the risk of accidental arc flash energy according to an embodiment of the present invention includes first to fourth collection modules 10A to 10D disposed corresponding to storage spaces. It may include, but is not limited thereto. In other words, the number of the collection modules can be increased or decreased as the number of receiving spaces of the water distribution equipment is increased or decreased. In addition, the water distribution facility may include a diagnostic / blocking module 20 for inputting collected data from the first to fourth collection modules 10A to 10D.

상기 제1 수집 모듈(10A)은 상기 수배전 설비의 상기 제1 수납 공간 내에 배치될 수 있다. 상기 제2 수집 모듈(10B)은 상기 수배전 설비의 상기 제2 수납 공간 내에 배치될 수 있다. 상기 제3 수집 모듈(10C)은 상기 수배전 설비의 상기 제3 수납 공간 내에 배치될 수 있다. 상기 제4 수집 모듈(10D)은 상기 수배전 설비의 상기 제4 수납 공간 내에 배치될 수 있다.The first collecting module 10A may be disposed in the first receiving space of the water distribution equipment. The second collecting module 10B may be disposed in the second receiving space of the water distribution equipment. The third collection module 10C may be disposed in the third compartment of the water distribution facility. The fourth collecting module 10D may be disposed in the fourth receiving space of the water distribution equipment.

상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D) 각각은 해당 수납 공간 내에서 발생되는 아크 플래시, 해당 수납 공간 내의 온도, 해당 수납 공간의 도어의 개폐 상태를 감지할 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D) 각각은 해당 수납 공간 내의 수배전 모듈에 의해 수배전되는 3개의 상전류들(즉, R상 전류, S상 전류 및 T상 전류) 및 대칭분 3상 단락 전류, 그리고 3개의 선간 전압들(즉, R-S 선간 전압, S-T 선간 전압 및 T-R 선간 전압)을 감지할 수 있다. 또, 상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D) 각각은 해당 수납 공간에 접근하는 접근자(예를 들면, 관리자 또는 작업자)와의 거리(이하, '접근 거리'라 함)를 감지할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D) 각각에 의해 감지된 아크 플래시 감지 신호, 온도 감지 신호, 도어 감지 신호, 상전류 감지 신호들, 대칭분 3상 단락 전류 감지 신호, 선간 전압 감지 신호들 및 접근 거리 감지 신호는 디지털 데이터 형태로 상기 진단/차단 모듈(20) 쪽으로 전송될 수 있다. 상기 감지 신호들의 전송을 위하여, 상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D)은 직렬 버스에 의하여 상기 진단/차단 모듈(20)에 공통적으로 접속될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D)은 RS-485 MODBUS에 의하여 상기 진단/차단 모듈(20)에 공통적으로 접속될 수 있다. 이러한 제1 내지 제4 수집 모듈들(10A~10D) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다.Each of the first to fourth collection modules 10A to 10D can sense the arc flash generated in the storage space, the temperature in the storage space, and the open / closed state of the door of the storage space. Each of the first to fourth collecting modules 10A to 10D includes three phase currents (i.e., R phase current, S phase current, and T phase current) that are distributed by the water distribution module in the corresponding storage space, A symmetrical three-phase short-circuit current, and three line voltages (ie, RS line voltage, ST line voltage and TR line voltage). Each of the first to fourth collection modules 10A to 10D detects a distance (hereinafter, referred to as 'approach distance') to an accessor (for example, a manager or an operator) approaching the storage space . Arc flash detection signal, temperature detection signal, door detection signal, phase current detection signals, symmetrical three-phase short circuit current detection signal, line voltage detection signal detected by each of the first to fourth collection modules 10A to 10D. And approach distance sensing signals may be transmitted to the diagnosis / blocking module 20 in the form of digital data. In order to transmit the detection signals, the first to fourth collection modules 10A to 10D may be commonly connected to the diagnosis / blocking module 20 by a serial bus. For example, the first to fourth acquisition modules 10A to 10D may be commonly connected to the diagnostic / blocking module 20 by RS-485 MODBUS. Each of the first to fourth collection modules 10A to 10D may be configured as shown in FIG. 2.

도 2는 도 1에서의 수집 모듈(10)의 일 예를 도시하는 상세 블록도 이다.2 is a detailed block diagram showing an example of the acquisition module 10 in FIG.

도 2를 참조하면, 상기 수집 모듈(10)은 아크 감지 유닛(11), 상전류 감지 유닛(12), 선간 전압 감지 유닛(13), 온도 감지 유닛(14), 접근 거리 감지 유닛(15), 도어 감지 유닛(16), 아날로그 멀티플렉서(17), 마이컴(18) 및 직렬 통신부(19)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the collection module 10 includes an arc sensing unit 11, a phase current sensing unit 12, a line voltage sensing unit 13, a temperature sensing unit 14, an approach distance sensing unit 15, The door sensing unit 16, the analog multiplexer 17, the microcomputer 18, and the serial communication unit 19 may be included.

상기 아크 감지 유닛(11)은 상기 수납 공간 내의 조도에 따른 아크 옵셋 전압을 생성할 수 있다. 또한, 상기 아크 감지 유닛(11)은 상기 아크 옵셋 전압을 이용하여 상기 수납 공간에서 발생되는 아크 플래시를 정확하게 감지할 수 있다. 상기 아크 감지 유닛(11)에 의해 감지된 상기 아크 플래시 감지 신호는 상기 아날로그 멀티플렉서(17)를 경유하여 상기 마이컴(18)에 공급될 수 있다. 이러한 아크 감지 유닛(11)은 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 회로의 형태로 구현될 수 있다.The arc detection unit 11 may generate an arc offset voltage according to the illuminance in the storage space. Further, the arc detecting unit 11 can accurately detect an arc flash generated in the storage space by using the arc offset voltage. The arc flash sensing signal sensed by the arc sensing unit 11 may be supplied to the microcomputer 18 via the analog multiplexer 17. This arc detection unit 11 may be implemented in the form of a circuit, for example as shown in FIG. 3.

상기 상전류 감지 유닛(12)은 상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들(도시하지 않음)을 통해 흐르는 전류들을 감지할 수 있다. 또한, 상기 상전류 감지 유닛(12)은 상기 3개의 상전류 감지 신호들(즉, R상, S상 및 T상 전류 감지 신호들) 및 상기 대칭분 3상 단락 전류 감지 신호를 상기 아날로그 멀티플렉서(17)를 경유하여 상기 마이컴(18)에 공급될 수 있다. 상기 3개의 상전류 감지 신호들 및 상기 대칭분 3상 단락 전류 감지 신호는 실제의 해당 상전류들 및 단락 전류와 비교하여 수백 내지 수천 배로 축소된 값을 가질 수 있다. 이러한 상전류 감지 유닛(12)은 상기 R상, S상 및 T상 전압 라인들에 배치되는 홀 소자들과 이들에 대응 접속된 완충기들을 포함하는 공지의 회로에 의해 구현될 수 있다.The phase current sensing unit 12 can sense currents flowing through the R phase, S phase, and T phase voltage lines (not shown) in the storage space. The phase current sensing unit 12 outputs the three phase current sensing signals (i.e., R phase, S phase, and T phase current sensing signals) and the symmetrical three phase shortcurrent sensing signal to the analog multiplexer 17, To the microcomputer 18 via the communication line. The three phase current sensing signals and the symmetrical three-phase shortcurrent sensing signal may have a value reduced by several hundreds to several thousands times as compared with actual corresponding phase currents and short-circuit currents. The phase current sensing unit 12 may be implemented by a known circuit including Hall elements disposed in the R phase, S phase, and T phase voltage lines, and buffers correspondingly connected thereto.

상기 선간 전압 감지 유닛(13)은 상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들(도시하지 않음) 간의 선간 전압들을 감지할 수 있다. 또한, 선간 전압 감지 유닛(13)은 상기 3개의 선간 전압 감지 신호들(즉, R-S, S-T 및 T-R 선간 전압 감지 신호들)은 상기 아날로그 멀티플렉서(17)를 경유하여 상기 마이컴(18)에 공급될 수 있다. 상기 3개의 선간 전압 감지 신호들은 실제의 해당 선간 전압들과 비교하여 수십 내지 수백 배로 축소된 값을 가질 수 있다. 이러한 선간 전압 감지 유닛(13)은 상기 R, S상 및 T상 전압 라인들 사이사이에 접속된 트랜스포머들과 이들에 대응 접속된 완충기들을 포함하는 공지의 회로에 의해 구현될 수 있다.The line voltage sensing unit 13 can sense line voltages between R phase, S phase and T phase voltage lines (not shown) in the storage space. In addition, the line-to-line voltage sensing unit 13 supplies the three line-to-line voltage sensing signals (i.e., RS, ST and TR line voltage sensing signals) to the microcomputer 18 via the analog multiplexer 17 . The three line voltage sense signals may have a value reduced by several tens to hundreds of times as compared with the actual corresponding line voltages. This line-to-line voltage sensing unit 13 may be implemented by a known circuit including transformers connected between the R, S and T phase voltage lines, and buffers corresponding thereto.

상기 온도 감지 유닛(14)은 상기 수납 공간 내의 온도를 감지할 수 있다. 또한, 상기 온도 감지 유닛(14)은 상기 온도 감지 신호를 상기 아날로그 멀티플렉서(17)를 경유하여 상기 마이컴(18)에 공급할 수 있다. 이러한 온도 감지 유닛(14)은 온도 센서와 이에 접속된 완충기를 포함하는 공지의 회로에 의해 구현될 수 있다.The temperature sensing unit 14 can sense the temperature in the storage space. In addition, the temperature sensing unit 14 may supply the temperature sensing signal to the microcomputer 18 via the analog multiplexer 17. This temperature sensing unit 14 can be implemented by a known circuit including a temperature sensor and a buffer connected thereto.

상기 접근 거리 감지 유닛(15)은 상기 수납 공간에 접근하는 접근자와의 접근 거리를 감지할 수 있다. 또한, 상기 접근 거리 감지 유닛(15)은 상기 접근 거리 감지 신호를 상기 아날로그 멀티플렉서(17)를 경유하여 상기 마이컴(18)에 공급할 수 있다. 이러한 접근 거리 감지 유닛(15)은 접근 거리 센서와 이에 접속된 완충기를 포함하는 공지의 회로에 의해 구현될 수 있다.The approach distance sensing unit 15 may sense an approach distance to an accessor approaching the storage space. Also, the approach distance sensing unit 15 may supply the approach distance sensing signal to the microcomputer 18 via the analog multiplexer 17. This approach distance sensing unit 15 can be implemented by a known circuit including an approach distance sensor and a buffer connected thereto.

상기 도어 감지 유닛(16)은 상기 수납 공간의 도어가 열려 있거나 또는 닫혀 있는 상태를 감지할 수 있다. 또한, 상기 도어 감지 유닛(16)은 상기 도어 감지 신호를 상기 마이컴(18)에 공급할 수 있다. 이러한 도어 감지 유닛(16)은 상기 수납 공간의 도어가 개폐됨에 따라 턴-온/오프되는 접점 스위치와 이 접점 스위치의 출력 신호를 논리적인 값의 형태로 완충하는 완충기를 포함하는 공지의 회로에 의해 구현될 수 있다.The door sensing unit 16 may sense a state in which the door of the storage space is opened or closed. Also, the door detection unit 16 may supply the door detection signal to the microcomputer 18. The door detection unit 16 includes a contact switch which is turned on and off as the door of the storage space is opened and closed and a known circuit including a shock absorber for buffering the output signal of the contact switch in the form of a logical value Can be implemented.

상기 아날로그 멀티플렉서(17)는 상기 아크 감지 유닛(11)으로부터의 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 유닛(12)으로부터의 상기 상전류 감지 신호들, 상기 선간 전압 감지 유닛(13)으로부터의 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 유닛(15)으로부터의 상기 온도 감지 신호 및 상기 접근 거리 감지 유닛(15)으로부터의 상기 접근 거리 감지 신호를 선택적으로 상기 마이컴(18)에 공급할 수 있다. 상기 아날로그 멀티플렉서(17)의 선택 동작은 상기 마이컴(18)으로부터의 4비트의 선택 신호에 의해 제어될 수 있다.The analog multiplexer 17 receives the arc flash sensing signal from the arc sensing unit 11, the phase current sensing signals from the phase current sensing unit 12, the line voltage from the line voltage sensing unit 13, The temperature sensing signal from the temperature sensing unit 15 and the approach distance sensing signal from the approach distance sensing unit 15 to the microcomputer 18. [ The selection operation of the analog multiplexer 17 can be controlled by a 4-bit selection signal from the microcomputer 18. [

상기 마이컴(18)은 상기 아날로그 멀티플렉서(17)에 공급되는 상기 선택 신호의 논리값을 순환적으로 변경하여 상기 아크 감지 유닛(11)으로부터의 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 유닛(12)으로부터의 상기 상전류 감지 신호들, 상기 선간 전압 감지 유닛(13)으로부터의 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 유닛(15)으로부터의 상기 온도 감지 신호 및 상기 접근 거리 감지 유닛(15)으로부터의 상기 접근 거리 감지 신호를 순환적으로 스캔할 수 있다. 또한, 상기 마이컴(18)은 상기 아날로그 멀티플렉서(17)로부터 순환적으로 입력되는 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 신호들, 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 신호 및 상기 접근 거리 감지 신호를 순환적으로 아나로그-디지탈(Analog-to-Digital; 이하 'A-D'라 함) 변환하고, 그 변환된 신호들을 일시적으로 자체 내에 저장할 수 있다. 또한, 상기 마이컴(18)은 변환/저장된 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 신호들, 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 신호 및 상기 접근 거리 감지 신호를 상기 도어 감지 유닛(16)으로부터의 상기 도어 감지 신호와 함께 상기 직렬 통신부(19)를 경유하여 상기 진단/차단 모듈(20) 쪽으로 전송할 수 있다. 나아가, 상기 마이컴(18)은 상기 자신에 부여된 고유 어드레스를 포함하는 데이터 전송 요청 명령이 상기 직렬 통신부(19)로부터 입력될 때, 상기 감지 신호들의 전송을 수행할 수 있다. 이러한 마이컴(18)은 아날로그 감지 신호들을 A-D 변환하는 A-D 변환기와 상기 A-D 변환된 감지 신호들을 일시적으로 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.The microcomputer 18 recursively changes the logic value of the selection signal supplied to the analog multiplexer 17 so that the arc flash sensing signal from the arc sensing unit 11 and the arc flash sensing signal from the phase current sensing unit 12 , Said line voltage sensing signals from said line voltage sensing unit (13), said temperature sensing signal from said temperature sensing unit (15) and said temperature sensing signal from said approach distance sensing unit (15) The distance detection signal can be cyclically scanned. In addition, the microcomputer 18 receives the arc flash detection signal, the phase current detection signals, the line voltage detection signals, the temperature detection signal, and the approach distance detection signal cyclically input from the analog multiplexer 17. Analog-to-Digital (hereinafter, referred to as 'A-D') conversion may be performed cyclically, and the converted signals may be temporarily stored in itself. Also, the microcomputer 18 outputs the arc flash sensing signal, the phase current sensing signals, the line voltage sensing signals, the temperature sensing signal and the approach distance sensing signal, which are converted / stored, from the door sensing unit 16 It can be transmitted to the diagnostic / blocking module 20 via the serial communication unit 19 together with the door detection signal. Further, the microcomputer 18 may perform the transmission of the sensing signals when a data transmission request command including a unique address assigned to the microcomputer 18 is input from the serial communication unit 19. The microcomputer 18 may include an A-D converter for A-D converting the analog sensing signals and a memory for temporarily storing the A-D converted sensing signals.

상기 직렬 통신부(19)는 도 1에 도시된 상기 진단/차단 모듈(20)로부터의 상기 데이터 전송 요청 명령을 상기 마이컴(18)에 전달할 수 있다. 또한, 상기 직렬 통신부(19)는 상기 마이컴(18)으로부터의 상기 감지 신호들을 상기 진단/차단 모듈(20) 쪽으로 전송할 수 있다. The serial communication unit 19 may transmit the data transmission request command from the diagnosis / interception module 20 shown in FIG. 1 to the microcomputer 18. In addition, the serial communication unit 19 may transmit the detection signals from the microcomputer 18 to the diagnostic / blocking module 20.

도 3은 도 2에서의 상기 아크 감지 유닛(11)의 일 예를 도시하는 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram illustrating an example of the arc detection unit 11 in FIG. 2.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 아크 감지 유닛(11)은 가시광 센서(CDS), 자외선 센서(UVS), 아크 옵셋 생성부(100), 옵셋 보정부(110) 및 증폭부(120)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, the arc detection unit 11 includes a visible light sensor (CDS), an ultraviolet sensor (UVS), an arc offset generator 100, an offset corrector 110, and an amplifier 120. can do.

상기 가시광 센서(CDS) 및 상기 아크 옵셋 생성부(100)는 상기 수배전 설비의 주변 조도에 따른 상기 환경적 아크 성분 광을 감지할 수 있다. 또한, 상기 감지된 환경적 아크 성분 광을 상기 아크 옵셋 전압(Voff)으로서 상기 옵셋 보정부(110)에 공급할 수 있다.The visible light sensor (CDS) and the arc offset generator 100 may detect the environmental arc component light according to the ambient illuminance of the water distribution equipment. In addition, the detected environmental arc component light may be supplied to the offset correction unit 110 as the arc offset voltage Voff.

상기 가시광 센서(CDS)는 제1 직류 전압 라인(VCC)에 접속됨과 아울러 제1 저항(R1)을 경유하여 기저 전압 라인(GND)에 접속될 수 있다. 상기 제1 저항(R1)은 상기 가시광 센서(CDS)의 센싱 감도를 결정할 수 있다. 또한, 상기 가시광 센서(CDS)는 입사되는 광의 세기에 따라 감소하는 저항값을 가질 수 있다. 그런 만큼, 상기 가시광 센서(CDS)에 입사되는 광의 세기에 따라 높아지는 전압 레벨을 가지는 내부 광 감지 신호가 상기 가시광 센서(CDS)와 상기 제1 저항(R1)와의 접속점에서 발생될 수 있다. 이 내부 광 감지 신호에는 상기 수배전 설비의 수납 공간의 조도 상태에 따른 환경적 아크 성분 광(즉, 가시광)이 포함될 수 있다. 이러한 가시광 센서(CDS)로는 황화카드뮴으로 형성될 수 있다.The visible light sensor CDS may be connected to the first DC voltage line VCC and to the base voltage line GND via the first resistor R1. The first resistor R1 may determine the sensing sensitivity of the visible light sensor CDS. In addition, the visible light sensor CDS may have a resistance value that decreases according to the intensity of incident light. As such, an internal light sensing signal having a voltage level that increases according to the intensity of light incident on the visible light sensor CDS may be generated at a connection point between the visible light sensor CDS and the first resistor R1. The internal light sensing signal may include environmental arc component light (i.e., visible light) according to the illuminance state of the storage space of the water distribution equipment. The visible light sensor CDS may be formed of cadmium sulfide.

상기 아크 옵셋 생성부(100)는 제1 캐패시터(C1), 제2 저항(R2) 및 전압 추종기(OP1)를 포함할 수 있다. 상기 제2 저항(R2)은 상기 가시광 센서(CDS) 및 상기 제1 저항(R1)의 접속점과 상기 전압 추종기(OP1)의 비반전 단자(+) 사이에 접속될 수 있다. 상기 제1 커패시터(C1)는 상기 전압 추종기(OP1)의 비반전 단자(+)와 상기 기저 전압 라인(GND) 사이에 접속될 수 있다. 이러한 제2 저항(R2) 및 제1 커패시터(C1)는 상기 가시광 센서(CDS)에 의해 감지된 상기 환경적 아크 성분 광 감지 신호을 적분하는 적분기를 구성할 수 있다. 따라서, 상기 가시광 센서(CDS) 및 상기 제1 저항(R1)의 접속점으로부터의 상기 환경적 아크 성분 광 감지 신호는 상기 제2 저항(R2) 및 상기 제1 커패시터(C1)에 의해 적분된 후 상기 전압 추종기(OP1)에 공급될 수 있다.The arc offset generator 100 may include a first capacitor C1, a second resistor R2, and a voltage follower OP1. The second resistor R2 may be connected between the connection point of the visible light sensor CDS and the first resistor R1 and the non-inverting terminal + of the voltage follower OP1. The first capacitor C1 may be connected between the non-inverting terminal + of the voltage follower OP1 and the base voltage line GND. The second resistor R2 and the first capacitor C1 may form an integrator that integrates the environmental arc component light sensing signal sensed by the visible light sensor CDS. Thus, the environmental arc component light sensing signal from the connection point of the visible light sensor CDS and the first resistor R1 is integrated by the second resistor R2 and the first capacitor C1 and then the The voltage follower OP1 may be supplied.

상기 전압 추종기(OP1)는 상기 적분된 환경적 아크 성분 광 감지 신호를 완충할 수 있다. 상기 전압 추종기(OP1)에 의해 완충된 환경적 아크 성분 광 감지 신호는 상기 아크 옵셋 전압(Voff)으로서 상기 옵셋 보정부(110)에 공급될 수 있다. 다시 말하여, 상기 완충된 환경적 아크 성분 광 감지 신호는 상기 아크 옵셋 전압(Voff)으로서 상기 옵셋 보정부(110)의 제1 차동 증폭기(OP2)의 반전 단자(-)에 공급될 수 있다.The voltage follower OP1 may buffer the integrated environmental arc component light sensing signal. The environmental arc component light sensing signal buffered by the voltage follower OP1 may be supplied to the offset correction unit 110 as the arc offset voltage Voff. In other words, the buffered environmental arc component light sensing signal may be supplied to the inverting terminal (−) of the first differential amplifier OP2 of the offset correction unit 110 as the arc offset voltage Voff.

상기 자외선 센서(UVS)는 제1 가변 저항(VR1)을 경유하여 상기 제1 직류 전압 라인(VCC)에 접속될 수 있음은 물론 상기 기저 전압 라인(GND)에 접속될 수 있다. 상기 제1 가변 저항(VR1)이 관리자 또는 작업자의 조정에 의해 조절된 저항값을 가짐에 따라, 상기 자외선 센서(UVS)의 센싱 감도가 조절될 있다. 또한, 상기 자외선 센서(UVS)는 입사되는 아크 광의 세기에 따라 전류량을 증가시킬 수 있다. 그런 만큼, 상기 자외선 센서(UVS)에 입사되는 아크 광의 세기에 따라 높아지는 전압 레벨을 가지는 아크 플래시 감지 신호가 발생될 수 있다. 이 아크 플래시 감지 신호에는 상기 수납 공간 내의 조도 상태에 따른 환경적 아크 성분 광과 상기 수납 공간 내의 상기 수배전 모듈의 어느 한 부분에서 발생될 수 있는 아크 플래시가 포함될 수 있다.The ultraviolet sensor UVS may be connected to the first DC voltage line VCC via the first variable resistor VR1 and may be connected to the ground voltage line GND. As the first variable resistor VR1 has a resistance value adjusted by an administrator or an operator, the sensing sensitivity of the ultraviolet sensor UVS may be adjusted. In addition, the ultraviolet sensor UVS may increase the amount of current according to the intensity of the incident arc light. As such, an arc flash detection signal having a voltage level that increases according to the intensity of the arc light incident on the ultraviolet sensor UVS may be generated. The arc flash detection signal may include environmental arc component light according to an illuminance state in the storage space and an arc flash that may be generated in any part of the power distribution module in the storage space.

상기 옵셉 보정부(110)는 상기 아크 옵셋 전압(Voff)을 이용하여 상기 자외선 센서(UVA)에 의해 감지된 상기 아크 광 감지 신호를 옵셋-보정하여 그 옵셋-보정된 신호를 아크 플래시 감지 신호로서 제공할 수 있다. 다시 말하여, 상기 옵셋 보정부(110)는 상기 아크 광 감지 신호로부터 상기 아크 플래시만을 분리-추출할 수 있다. 그런 만큼, 상기 옵셋 보정부(110)에서 출력되는 상기 아크 플래시 감지 신호는 상기 수납 공간의 어느 특정 부위에서 발생될 수 있는 아크 플래시 성분만을 포함할 수 있다. 그에 따라, 상기 옵셋 보정부(110)는 상기 수배전 설비의 외부 광이 통풍구 및/또는 틈새들을 통해 상기 수납 공간으로 유입되더라도 해당 수납 공간에서 발생될 수 있는 아크 플래시가 정확하게 검출되게 한다. 다시 말하여, 상기 수배전 설비의 외부에서 아크를 이용하는 작업(금속 용융로 및 용접기 등)이 진행되더라도, 상기 옵셉 보정부(110)는 상기 수납 공간에서 발생되는 아크 플래시를 정확하게 검출할 수 있다. 이러한 옵셋 보정부(110)는 제1 차동 증폭기(OP2), 제3 및 제4 저항(R3,R4) 및 제1 트랜지스터(Q1)에 의하여 구성될 수 있다.The offset correction unit 110 offset-corrects the arc light detection signal detected by the ultraviolet sensor UVA using the arc offset voltage Voff, and converts the offset-corrected signal as an arc flash detection signal. Can provide. In other words, the offset correction unit 110 may separate-extract only the arc flash from the arc light detection signal. As such, the arc flash detection signal output from the offset correction unit 110 may include only an arc flash component that may be generated at any specific portion of the accommodation space. Accordingly, the offset correction unit 110 allows the arc flash that may be generated in the storage space to be accurately detected even when the external light of the power distribution equipment is introduced into the storage space through the ventilation hole and / or the gap. In other words, even if the operation using the arc (metal melting furnace and welding machine, etc.) is performed outside the water distribution facility, the opposition correction unit 110 can accurately detect the arc flash generated in the receiving space. The offset correction unit 110 may be configured by the first differential amplifier OP2, the third and fourth resistors R3 and R4, and the first transistor Q1.

상기 제1 차동 증폭기(OP2)는 상기 자외선 센서(UVS)와 상기 제1 가변 저항(VR1) 간의 접속점으로부터의 상기 아크 광 감지 신호를 자신의 반전 단자(-) 쪽으로 입력함과 아울러 상기 아크 옵셋 생성부(100)로부터의 상기 아크 옵셋 전압(Voff)을 자신의 비반전 단자(+) 쪽으로 입력할 수 있다. 상기 제1 차동 증폭기(OP2)의 출력 단자는 상기 제3 저항(R3)을 경유하여 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 베이스 전극에 접속될 수 있다. 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 전극은 상기 제1 직류 전압 라인(VCC)에 접속될 수 있고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 전극은 제4 저항(R4)을 경유하여 기저 전압 라인(GND)에 접속될 있다.The first differential amplifier OP2 inputs the arc light detection signal from the connection point between the ultraviolet sensor UVS and the first variable resistor VR1 toward its inverting terminal and generates the arc offset. The arc offset voltage Voff from the unit 100 may be input toward its non-inverting terminal (+). The output terminal of the first differential amplifier OP2 may be connected to the base electrode of the first transistor Q1 via the third resistor R3. The collector electrode of the first transistor Q1 may be connected to the first DC voltage line VCC, and the emitter electrode of the first transistor Q1 is a base voltage line via a fourth resistor R4. (GND).

상기 반전 단자(-) 상의 상기 아크 광 감지 신호가 상기 비반전 단자(+) 상의 상기 아크 옵셋 전압(Voff)보다 높지 않으면, 상기 제1 차동 증폭기(OP2)의 출력 단자로부터 상기 제1 직류 전압(VCC)에 해당하는 출력 전압이 출력될 수 있다. 그런 만큼, 상기 제1 트랜지스터(Q1)는 턴-오프될 수 있고, 턴-오프된 상기 제1 트랜지스터(1)의 에미터 전극으로부터 상기 증폭부(120) 쪽으로 기저 전압에 해당하는 상기 아크 플래시 감지 신호가 출력될 수 있다.If the arc light sensing signal on the inverting terminal (−) is not higher than the arc offset voltage Voff on the non-inverting terminal (+), the first DC voltage (i.e., the first DC voltage from the output terminal of the first differential amplifier OP2). An output voltage corresponding to VCC) may be output. As such, the first transistor Q1 may be turned off and sense the arc flash corresponding to the base voltage from the emitter electrode of the first transistor 1 turned off toward the amplifier 120. The signal can be output.

이와는 달리, 상기 반전 단자(-) 상의 상기 아크 광 감지 신호가 상기 비반전 단자(+) 상의 상기 아크 옵셋 전압(Voff)보다 높으면, 상기 제1 직류 전압(VCC)로부터 상기 아크 광 감지 신호와 상기 아크 옵셋 전압(Voff)의 차전압에 상응하는(또는 비례하는) 전압만큼 낮아진 상기 제1 차동 증폭기(OP3)의 출력 신호가 출력될 수 있다. 그런 만큼, 상기 제1 트랜지스터(Q1)는 턴-온되어 상기 아크 광 감지 신호와 상기 아크 옵셋 전압(Voff)의 차전압에 상응하는(또는 비례하는) 전류량이 상기 제1 직류 전압 라인(VCC)으로부터 상기 제4 저항(R4) 쪽으로 흐를 수 있다. 그에 따라, 상기 아크 광 감지 신호와 상기 아크 옵셋 전압(Voff)의 차전압에 상응하는(또는 비례하는) 상기 아크 플래시 감지 신호가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 전극으로부터 상기 증폭부(120)에 공급될 수 있다. On the contrary, when the arc light detection signal on the inverting terminal (−) is higher than the arc offset voltage Voff on the non-inverting terminal (+), the arc light detection signal and the arc signal are detected from the first DC voltage VCC. An output signal of the first differential amplifier OP3 lowered by a voltage corresponding to (or proportional to) the difference voltage of the arc offset voltage Voff may be output. As such, the first transistor Q1 is turned on so that a current amount corresponding to (or proportional to) a difference voltage between the arc light sensing signal and the arc offset voltage Voff is determined by the first DC voltage line VCC. May flow from the side to the fourth resistor R4. Accordingly, the arc flash detection signal corresponding to (or proportional to) the difference voltage between the arc light detection signal and the arc offset voltage Voff is transmitted from the emitter electrode of the first transistor Q1 to the amplifier 120. ) Can be supplied.

상기 증폭부(120)는 상기 옵셋 보정부(102)로부터의 상기 아크 플래시 감지 신호를 증폭하고, 그 증폭된 아크 플래시 감지 신호(Vpas)를 도 2에 도시된 상기 아날로그 멀티플렉서(17)에 공급할 수 있다. 이를 위하여, 상기 증폭부(120)는 제1 다이오드(D1), 제2 커패시터(C2), 제5 내지 제9 저항(R5~R9) 및 연산 증폭기(OP3)에 의하여 구현될 수 있다.The amplifier 120 may amplify the arc flash detection signal from the offset correction unit 102 and supply the amplified arc flash detection signal Vpas to the analog multiplexer 17 shown in FIG. 2. have. To this end, the amplifier 120 may be implemented by a first diode D1, a second capacitor C2, fifth to ninth resistors R5 to R9, and an operational amplifier OP3.

상기 제1 다이오드(D1) 및 상기 제7 저항(R7)은 상기 옵셋 보정부(110)의 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 전극과 상기 연산 증폭기(OP3)의 비반전 단자(+) 사이에 직렬 접속될 수 있다. 상기 제5 저항(R5)은 상기 제1 직류 전압 라인(VCC) 및 상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드 전극 사이에 접속될 수 있다. 상기 제6 저항(R6)은 상기 제1 다이오드(D1)의 캐소드 전극 및 상기 기저 전압 라인(GND) 사이에 접속될 수 있다. 상기 제2 캐패시터(C2)는 상기 연산 증폭기(OP3)의 비반전 단자(+) 및 상기 기저 전압 라인(GND) 사이에 접속될 수 있다. 상기 제8 저항(R8)은 상기 연산 증폭기(OP3)의 반전 단자(-) 및 출력 단자 사이에 접속될 수 있다. 상기 제9 저항(R9)은 상기 연산 증폭기(OP3)의 반전 단자(-) 및 상기 기저 전압 라인(GND) 사이에 접속될 수 있다.The first diode D1 and the seventh resistor R7 are disposed between the emitter electrode of the first transistor Q1 of the offset correction unit 110 and the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier OP3. Can be connected in series. The fifth resistor R5 may be connected between the first DC voltage line VCC and the cathode electrode of the first diode D1. The sixth resistor R6 may be connected between the cathode electrode of the first diode D1 and the ground voltage line GND. The second capacitor C2 may be connected between the non-inverting terminal + of the operational amplifier OP3 and the ground voltage line GND. The eighth resistor R8 may be connected between the inverting terminal (−) and the output terminal of the operational amplifier OP3. The ninth resistor R9 may be connected between the inverting terminal (−) of the operational amplifier OP3 and the base voltage line GND.

상기 제1 다이오드(D1)와 상기 제5 및 제6 저항(R5,R6)은 하나의 레벨 제한기를 구현할 수 있다. 그런 만큼, 상기 제1 다이오드(D1)와 상기 제5 및 제6 저항(R5,R6)은 상기 옵셋 보정부(110) 내의 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 전극으로부터 상기 연산 증폭기(OP3)의 상기 비반전 단자(+)에 공급될 수 있는 낮은 레벨의 상기 아크 플래시 감지 신호(즉, 미약한 포인트 아크 감지 신호)을 차단할 수 있다. 즉, 상기 제1 다이오드(D1)와 상기 제5 및 제6 저항(R5,R6)은 적어도 일정 레벨의 포인트 아크 감지 신호가 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 에미터 전극으로부터 상기 연산 증폭기(OP3)의 상기 비반전 단자(+)에 공급되게 할 수 있다. 따라서, 상기 수납 공간 내의 어느 특정 부위에서 발생될 수 있는 아크 플래시가 좀 더 정확하게 검출될 수 있다.The first diode D1 and the fifth and sixth resistors R5 and R6 may implement one level limiter. As such, the first diode D1 and the fifth and sixth resistors R5 and R6 are connected to the operational amplifier OP3 from the emitter electrode of the first transistor Q1 in the offset correction unit 110. It is possible to block the low level of the arc flash detection signal (that is, weak point arc detection signal) that can be supplied to the non-inverting terminal (+) of. That is, the first diode D1 and the fifth and sixth resistors R5 and R6 have at least a predetermined level of point arc detection signal from the emitter electrode of the first transistor Q1 of the operational amplifier OP3. It can be supplied to the non-inverting terminal (+) of. Therefore, the arc flash which can be generated at any specific part in the storage space can be detected more accurately.

상기 연산 증폭기(OP3)는 상기 제1 다이오드(D1)를 통해 자신의 비반전 단자(+) 쪽으로 입력되는 상기 아크 플래시 감지 신호를 일정한 증폭률로 증폭할 수 있다. 상기 연산 증폭기(OP3)에 의해 증폭된 아크 플래시 감지 신호(Vpas)는 도 2에 도시된 상기 아날로그 멀티플렉서(17)에 공급될 수 있다. 상기 연산 증폭기(OP3)의 증폭률은 상기 제7 내지 제9 저항(R7~R9)의 저항값들에 의해 결정될 수 있다. 상기 제2 커패시터(C2)는 상기 연산 증폭기(OP4)의 비반전 단자(+)에 공급되는 상기 포인트 아크 감지 신호에 포함된 고주파 성분의 잡음을 제거할 수 있다.The operational amplifier OP3 may amplify the arc flash detection signal input to its non-inverting terminal (+) through the first diode D1 at a constant amplification factor. The arc flash detection signal Vpas amplified by the operational amplifier OP3 may be supplied to the analog multiplexer 17 shown in FIG. 2. The amplification factor of the operational amplifier OP3 may be determined by resistance values of the seventh to ninth resistors R7 to R9. The second capacitor C2 may remove noise of a high frequency component included in the point arc detection signal supplied to the non-inverting terminal (+) of the operational amplifier OP4.

다시 도 1을 참조하면, 상기 진단/차단 모듈(20)은 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D)로부터의 감지 신호들에 근거하여 상기 수납 공간들 내의 상기 수배전 모듈들의 상태(아크 플래시의 세기, 지속 시간, 발생 횟수, 온도, 상전류들, 상전압들, 선간 전압들, 외형율, 접근 거리 및 도어 개폐 여부 등)를 표시할 수 있다. 또한, 상기 진단/차단 모듈(20)은 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D)로부터의 감지 신호들에 근거하여 상기 수납 공간들 내의 상기 수배전 모듈들 각각에서의 단락 전류, 아크 고장 전류, 아크 플래시 사고 에너지, 거리별 사고 에너지 및 아크 플래시 보호 경계를 산출하고, 그 산출된 자료들을 이용하여 상기 수납 공간들 각각에 대한 PPE(Personal Protection Equipment) 등급을 진단할 수 있다. 상기 단락 전류, 상기 아크 고장 전류, 상기 아크 플래시 사고 에너지, 상기 거리별 아크 플래시 보호 경계도 표시될 수 있다. 또, 상기 진단/차단 모듈(20)은 상기 PPE 등급에 따라 상기 수납 공간들 내의 상기 수배전 모듈들에 공급될 전력을 선택적으로 차단할 수 있다. 이러한 진단/차단 모듈(20)은 제어 유닛(21), 메모리(22), 입력/표시부(23), 알람부(24) 및 차단 구동 유닛(25)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Referring back to FIG. 1, the diagnostic / blocking module 20 is based on the detection signals from the first to fourth collection modules 10A to 10D, and states of the power distribution modules in the storage spaces (arc). The intensity, duration, number of occurrences, temperature, phase currents, phase voltages, line voltages, appearance rate, approach distance, and whether the door is opened or closed) may be displayed. In addition, the diagnosis / blocking module 20 may further include a short circuit current and an arc fault in each of the power distribution modules in the storage spaces based on the detection signals from the first to fourth collection modules 10A to 10D. Current, arc flash incident energy, distance incident energy and arc flash protection boundary are calculated, and the calculated data can be used to diagnose the PPE rating for each of the storage spaces. The short circuit current, the arc fault current, the arc flash accident energy, and the distance-specific arc flash protection boundary may also be displayed. In addition, the diagnosis / blocking module 20 may selectively block power to be supplied to the power distribution modules in the storage spaces according to the PPE rating. The diagnosis / blocking module 20 may include, but is not limited to, a control unit 21, a memory 22, an input / display unit 23, an alarm unit 24, and a shut-off driving unit 25. .

상기 제어 유닛(21)은 특징 추출부(131), 추론부(132), 판단부(133) 및 제어부(134)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(134)는 통신 제어부, 데이터 처리부, 아크 플래시 연산부, 이벤트 처리부 및 입출력 제어부를 포함할 수 있다. 상기 통신 제어부, 상기 데이터 처리부, 상기 아크 플래시 연산부, 상기 이벤트 처리부 및 상기 입출력 제어부는 프로세서에 의해 수행되는 프로그램들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛(21)은 과중한 프로그램 부하를 완화하기 위하여 적어도 두 개의 프로세서들 포함할 수 있다.The control unit 21 may include a feature extraction unit 131, an inference unit 132, a determination unit 133, and a control unit 134. The controller 134 may include a communication controller, a data processor, an arc flash calculator, an event processor, and an input / output controller. The communication controller, the data processor, the arc flash operator, the event processor, and the input / output controller may be implemented by programs executed by a processor. In addition, the control unit 21 may include at least two processors to alleviate heavy program load.

상기 메모리(22)는 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D) 각각에 의해 감지된 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 신호들, 상기 대칭분 3상 단락 전류, 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 신호, 상기 접근 거리 감지 신호 및 상기 도어 감지 유닛(16)으로부터의 상기 도어 감지 신호를 상기 수납 공간 별로 저장할 수 있다. 또한, 상기 메모리(22)는 상기 제어 유닛(21)에 의하여 상기 아크 플래시 감지 신호, 상기 상전류 감지 신호들, 상기 대칭분 3상 단락 전류, 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 신호 및 상기 접근 거리 감지 신호로부터 환산되어진 상기 아크 플래시의 세기, 지속시간 및 발생 횟수, 상기 상전류들, 상기 대칭분 3상 단락 전류, 상기 선간 전압들 및 이들로 파생된 상전압들(R, S 및 T상 전압들), 상기 온도 및 상기 접근 거리를 상기 수납 공간별로 저장할 수 있다.The memory 22 may include the arc flash detection signal, the phase current detection signals, the symmetrical three-phase short circuit current, and the line voltage detection signals sensed by each of the first to fourth collection modules 10A to 10D. The temperature detection signal, the approach distance detection signal, and the door detection signal from the door detection unit 16 may be stored for each storage space. In addition, the memory 22 is the arc flash detection signal, the phase current detection signals, the symmetrical three-phase short-circuit current, the line voltage detection signals, the temperature detection signal and the access by the control unit 21 Intensity, duration and number of occurrences of the arc flash converted from a distance sensing signal, the phase currents, the symmetrical three-phase short circuit current, the line voltages and the derived phase voltages R, S and T phase voltages For example, the temperature and the access distance may be stored for each storage space.

또한, 상기 메모리(22)는 상기 대칭분 3상 단락 전류로부터 얻어진 아크 고장 전류, 상기 아크 고장 전류로부터 파생된 상기 아크 플래시 사고 에너지, 상기 접근 거리 및 상기 아크 플래시 사고 에너지로부터 얻어진 상기 접근 거리에 따른 아크 플래시 사고 에너지 및 상기 아크 플래시 보호 경계, 그리고 상기 접근 거리에 따른 아크 플래시 사고 에너지 및 상기 아크 플래시 보호 경계에 의해 진단된 상기 PPE 등급을 상기 수납 공간별로 저장할 수 있다. In addition, the memory 22 is based on the arc fault current obtained from the symmetrical three-phase short-circuit current, the arc flash fault energy derived from the arc fault current, the approach distance and the approach distance obtained from the arc flash fault energy. The arc flash accident energy and the arc flash protection boundary, and the arc flash accident energy according to the approach distance and the PPE grade diagnosed by the arc flash protection boundary may be stored for each storage space.

나아가, 상기 메모리(22)는 상기 아크 고장 전류, 상기 아크 플래시 사고 에너지, 상기 접근 거리에 따른 아크 플래시 사고 에너지, 상기 아크 플래시 보호 경계 및 상기 PPE 등급을 산출 및 진단하는데 필요한 매개 변수들, 수학식들 및 등급별 아크 플래시 사고 에너지 범위 테이블을 저장할 수 있다. 더 나아가, 메모리(22)는 상기 제어 유닛(21)에 의해 수행될 진단/차단 프로그램들과, 상기 제어 유닛(21)에 입력되는 작업자 또는 관리자로부터의 명령들 그리고 상기 제어 유닛(21)에 의해 처리된 임시 데이터를 저장할 수 있다.Further, the memory 22 includes parameters required for calculating and diagnosing the arc fault current, the arc flash accident energy, the arc flash accident energy according to the approach distance, the arc flash protection boundary, and the PPE rating, Can store table and graded arc flash accident energy range table. Furthermore, the memory 22 is provided with the diagnostic / blocking programs to be performed by the control unit 21, instructions from the operator or manager input to the control unit 21, and by the control unit 21. You can save the processed temporary data.

상기 입력/표시부(23)는 사용자 또는 관리자로부터의 상기 매개변수들 및 상기 명령들을 상기 제어 유닛(21)(즉, 상기 입출력 제어부)에 전달할 수 있다. 또한, 입력 표시부(23)는 상기 제어 유닛(21)(즉, 상기 입출력 제어부(21E))에 의해 그래픽 처리된 상기 아크 플래시의 세기, 지속시간 및 발생 횟수, 상기 상전류들, 상기 대칭분 3상 단락 전류, 상기 선간 전압들, 상기 상전압들, 상기 온도, 상기 접근 거리 및 상기 도어 개폐 상태, 아크 고장 전류, 상기 아크 플래시 사고 에너지, 상기 접근 거리에 따른 아크 플래시 사고 에너지, 상기 아크 플래시 보호 경계 및 상기 PPE 등급 등을 상기 수납 공간별로 표시할 수 있다. 이를 위하여, 상기 입력/표시부(23)는 터치 스크린 패널를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 입력/표시부(23)은 액정 터치 패널 또는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 터치 패널 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The input / display unit 23 may transmit the parameters and commands from the user or the manager to the control unit 21 (ie, the input / output control unit). In addition, the input display section 23 is the intensity, duration and number of occurrences of the arc flash, graphics processing by the control unit 21 (ie, the input and output control section 21E), the phase currents, the symmetrical three-phase Short circuit current, the line voltages, the phase voltages, the temperature, the approach distance and the door opening and closing state, the arc fault current, the arc flash accident energy, the arc flash accident energy according to the approach distance, the arc flash protection boundary And the PPE grade and the like for each storage space. To this end, the input / display unit 23 may include a touch screen panel. For example, the input / display unit 23 may include any one of a liquid crystal touch panel and an organic light emitting diode (OLED) touch panel.

상기 알람부(24)는 상기 제어 유닛(21)에 의해 처리된 음성 메세지를 송출할 수 있다. 상세하게는, 상기 알람부(24)는 상기 제어 유닛(21)의 상기 이벤트 처리부로부터의 음성 메세지를 출력할 수 있다. 상기 음성 메세지는 오류의 발생을 알리는 음성 오류 메세지, 접근자의 접근 거리에 따른 위험을 알리는 상기 음성 경보 메세지, 및 전력의 차단을 알리는 음성 차단 메세지를 포함할 수 있다.The alarm unit 24 may transmit a voice message processed by the control unit 21. In detail, the alarm unit 24 may output a voice message from the event processing unit of the control unit 21. The voice message may include a voice error message informing of occurrence of an error, the voice alert message informing of a danger according to an access distance of an accessor, and a voice cutoff message informing of a power cut.

상기 차단 구동 유닛(25)는 상기 제어 유닛(21)의 상기 이벤트 처리부로부터의 트립 제어 신호(CSstr)에 응답하여 트립 코일(도시하지 않음)을 구동하여 상기 수납 공간들 내의 상기 수배전 모듈들에 공급되는 3상 전력이 선택적으로 차단되게 할 수 있다. 이러한 차단 구동 유닛(25)은 도 4와 같이 구성될 수 있다.The cutoff driving unit 25 drives a trip coil (not shown) in response to a trip control signal CSstr from the event processing unit of the control unit 21 to the power distribution modules in the storage spaces. The three-phase power supplied can be selectively interrupted. The blocking drive unit 25 may be configured as shown in FIG. 4.

도 4는 도 1에서의 차단 구동 유닛의 일 예를 도시하는 상세 회로도이다.4 is a detailed circuit diagram illustrating an example of the cutoff driving unit in FIG. 1.

도 4를 참조하면, 상기 차단 구동 유닛(25)은 제어용 고전압 스위치(IGBT), 브리지 다이오드(BD), 트랜스포머(TM1), 클럭 발생기(200) 및 스위치 구동부(210)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the cutoff driving unit 25 may include a control high voltage switch (IGBT), a bridge diode (BD), a transformer (TM1), a clock generator 200, and a switch driver 210.

상기 제어용 고전압 스위치(IGBT)는 트립 코일(TC)에 직렬 연결될 수 있다. 또한, 상기 제어용 고전압 스위치(IGBT)는 자신의 제어 단자에 제어 전압이 공급될 때 상기 트립 코일(TC)의 전류 통로를 형성시킬 수 있다. 상기 트립 코일(TC)은 전류가 공급될 때 도시하지 않은 수배전 설비의 차단기를 턴-오프시킬 수 있다. 그런 만큼, 상기 수배전 설비의 차단기를 통해 수배전 설비의 주위의 부하에 공급되는 단상 또는 삼상 전력이 차단될 수 있다.The control high voltage switch (IGBT) may be connected in series with the trip coil TC. In addition, the control high voltage switch (IGBT) may form a current path of the trip coil TC when a control voltage is supplied to its control terminal. The trip coil TC may turn off the breaker of a water distribution equipment not shown when a current is supplied. As a result, the single-phase or three-phase power supplied to the loads around the power distribution equipment through the breaker of the power distribution equipment can be cut off.

상기 브리지 다이오드(BD)는 상기 차단기에 유입되는 교류 전압(ACV)을 정류하여 고전압(대략 220V)의 제2 직류 전압을 생성할 수 있다. 상기 브리지 다이오드(BD)에서 생성된 상기 제2 직류 전압은 상기 제어용 고전압 스위치(IGBT) 및 상기 트립 코일(TC)의 직렬 회로의 양단에 공급될 수 있다. 상기 브리지 다이오드(BD)의 양 입력 단자들 사이에 접속된 제3 가변 저항(VR3)은 상기 브리지 다이오드(BD)에 흐르는 전류량을 분산-제한할 수 있다.The bridge diode BD may rectify the alternating-current voltage ACV flowing into the circuit breaker to generate a second direct-current voltage of a high voltage (approximately 220V). The second DC voltage generated in the bridge diode BD may be supplied to both ends of the series circuit of the control high voltage switch (IGBT) and the trip coil TC. The third variable resistor VR3 connected between both input terminals of the bridge diode BD may distribute-limit the amount of current flowing through the bridge diode BD.

상기 클럭 발생기(200), 상기 트랜스포머(TM1) 및 상기 스위치 구동부(210)는 하나의 제어용 승압 회로를 구현할 수 있다. 상기 제어용 승압 회로는 도 1에 도시된 상기 제어 유닛(21)의 상기 이벤트 처리부로부터의 상기 트립 제어 신호(CSstr)의 논리 상태에 따라 상기 제어용 고전압 스위치(IGBT)의 제어 단자에 상기 제어 전압을 선택적으로 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 트립 제어 신호(CSstr)가 로우 논리를 가지는 경우, 상기 제어용 승압 회로는 상기 제어 전압을 상기 제어용 고전압 스위치(IGBT)의 제어 단자에 공급할 수 있다.The clock generator 200, the transformer TM1, and the switch driver 210 may implement one control voltage step-up circuit. The control booster circuit selectively selects the control voltage to the control terminal of the control high voltage switch IGBT according to the logic state of the trip control signal CSstr from the event processor of the control unit 21 shown in FIG. 1. Can be supplied by For example, when the trip control signal CSstr has a low logic, the control booster circuit may supply the control voltage to a control terminal of the control high voltage switch IGBT.

상기 클럭 발생기(200)는 상기 트립 제어 신호(CSstr)의 논리 상태에 따라 선택적으로 구동될 수 있다. 예를 들면, 상기 클럭 발생기(200)는 상기 트립 제어 신호(CSstr)가 로우 논리를 가질 때 구동될 수 있다. 구동된 클럭 발생기(200)는 일정 주파수(예를 들면, 대략 500MHz 정도)의 클럭 신호를 생성할 수 있다. 상기 클럭 발생기(200)에서 발생된 클럭 신호는 상기 트랜스포머(TM1)의 일차 코일에 공급될 수 있다.The clock generator 200 may be selectively driven according to the logic state of the trip control signal CSstr. For example, the clock generator 200 may be driven when the trip control signal CSstr has a low logic. The driven clock generator 200 may generate a clock signal having a predetermined frequency (for example, about 500 MHz). The clock signal generated by the clock generator 200 may be supplied to the primary coil of the transformer TM1.

상기 트랜스포머(TM1)는 상기 클럭 발생기(200)로부터의 클럭 신호를 변압하여 저전압의 제2 교류 전압이 자신의 2차 코일에 유기되게 할 수 있다. 상기 클럭 신호의 하이 논리 값은 대략 5V의 상기 제1 직류 전압(VCC)인 반면, 상기 제2 교류 전압의 최대값은 상기 제1 직류 전압(VCC)의 2배 높은 전압 레벨이 될 수 있다.The transformer TM1 transforms the clock signal from the clock generator 200 so that the second alternating voltage of the low voltage is induced in the secondary coil of the transformer TM1. The high logic value of the clock signal is about 5V of the first DC voltage VCC, while the maximum value of the second AC voltage may be a voltage level two times higher than the first DC voltage VCC.

상기 스위치 구동부(210)는 상기 트랜스포머(TM1)의 2차 코일로부터의 제2 교류 전압으로부터 직류 전압 형태의 상기 제어 전압을 생성할 수 있다. 또한, 상기 스위치 구동부(210)는 상기 제어 전압을 상기 제어용 고전압 스위치(IGBT)의 제어 단자에 공급할 수 있다. 이를 위하여, 상기 스위치 구동부(210)는 제2 다이오드(D2), 제3 및 제4 커패시터(C3,C4), 제10 내지 제14 저항(R10~R14), 제2 가변 저항(VR2) 및 제2 차동 증폭기(OP4)를 포함할 수 있다.The switch driver 210 may generate the control voltage in the DC voltage form from the second AC voltage from the secondary coil of the transformer TM1. In addition, the switch driver 210 may supply the control voltage to the control terminal of the control high voltage switch (IGBT). To this end, the switch driver 210 includes the second diode D2, the third and fourth capacitors C3 and C4, the tenth through fourteenth resistors R10 through R14, the second variable resistor VR2 and It may include two differential amplifier (OP4).

상기 제2 다이오드(D2) 및 상기 제3 커패시터(C3)는 상기 트랜스포머(TM1)의 2차 코일로부터의 상기 제2 교류 전압을 정류 및 평활하여 제3 직류 전압이 발생되게 한다. 상기 제3 직류 전압은 상기 제1 직류 전압(VCC) 보다 대략 2배 높은 전압 레벨을 가질 수 있다.The second diode D2 and the third capacitor C3 rectify and smooth the second AC voltage from the secondary coil of the transformer TM1 to generate a third DC voltage. The third DC voltage may have a voltage level approximately two times higher than the first DC voltage VCC.

상기 제2 가변 저항(VR2) 및 상기 제10 저항(R10)은 상기 제2 다이오드(D3)의 캐소드 전극으로부터의 상기 제3 직류 전압을 분압하여 그 분전압(이하 '제1 분전압'이라 함)을 생성할 수 있다. 상기 제1 분전압은 상기 제2 차동 증폭기(OP4)의 비반전 단자(+)에 공급될 수 있다.The second variable resistor VR2 and the tenth resistor R10 divide the third DC voltage from the cathode of the second diode D3 to divide the divided voltage (hereinafter, referred to as a first divided voltage). ) Can be created. The first divided voltage may be supplied to a non-inverting terminal (+) of the second differential amplifier OP4.

상기 제11 및 제12 저항들(R11,R12)은 상기 제2 다이오드(D2)의 캐소드 전극으로부터의 상기 제3 직류 전압을 분압하여 그 분전압(이하 '제2 분전압'이라 함)을 생성할 수 있다. 상기 제2 분전압은 상기 제2 차동 증폭기(OP4)의 반전 단자(-)에 공급될 수 있다.The eleventh and twelfth resistors R11 and R12 divide the third DC voltage from the cathode of the second diode D2 to generate a divided voltage (hereinafter referred to as 'second divided voltage'). can do. The second divided voltage may be supplied to the inverting terminal (−) of the second differential amplifier OP4.

상기 제2 차동 증폭기(OP4)은 자신의 비반전 및 반전 단자들에 공급되는 상기 제1 및 제2 분전압을 차동-증폭하여 상기 제3 직류 전압에 근접하는 전압 레벨을 가지는 상기 제어 전압을 생성할 수 있다. 상기 제어 전압의 레벨은 상기 제1 및 제2 분전압 간의 차이에 의해 결정될 수 있다. 다시 말하여, 상기 제어 전압의 크기는 상기 제2 가변 저항(VR2) 및 상기 제10 저항(R10)의 저항값 비율과 상기 제11 및 제12 저항들(R11,R12)의 저항값 비율에 의해 결정될 수 있다. 그런 만큼, 상기 제어 전압은 상기 제2 가변 저항(VR2)의 저항값을 조절함에 의해 높게 또는 낮게 조정될 수 있다. 상기 제13 및 제14 저항(R13,R14) 및 상기 제3 캐패시터(C3)는 상기 제2 차동 증폭기(OP7)의 출력인 상기 제어 전압을 안정화하는 역할을 할 수 있다.The second differential amplifier OP4 differentially-amplifies the first and second divided voltages supplied to its non-inverting and inverting terminals to generate the control voltage having a voltage level approaching the third DC voltage. can do. The level of the control voltage may be determined by a difference between the first and second divided voltages. In other words, the magnitude of the control voltage is determined by the ratio of the resistance value of the second variable resistor VR2 and the tenth resistor R10 and the resistance value ratio of the eleventh and twelfth resistors R11 and R12. Can be determined. As such, the control voltage may be adjusted high or low by adjusting the resistance value of the second variable resistor VR2. The thirteenth and fourteenth resistors R13 and R14 and the third capacitor C3 may serve to stabilize the control voltage which is an output of the second differential amplifier OP7.

다시 도 1을 참조하면, 상기 제어 유닛(21)의 상기 통신 제어부는 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D)를 일정 시간 간격으로 순환 스캔하여 상기 제1 내지 제4 수집 모듈(10A~10D) 각각으로부터의 상기 감지 신호들(즉, 상기 아크 플래시의 세기, 지속 시간 및 발생 횟수를 포함할 수 있는 상기 아크 플래시 감지 신호, 상전류 감지 신호들, 상기 대칭분 3상 단락 전류 감지 신호, 상기 선간 전압 감지 신호들, 상기 온도 감지 신호, 상기 접근 거리 감지 신호 및 도어 감지 신호)를 입력할 수 있다. 또한, 상기 통신 제어부는 상기 입력된 감지 신호들을 상기 메모리(22)에 저장할 수 있다. 게다가, 상기 통신 제어부는 상기 데이터 처리부(21D)를 호출할 수 있다.
Referring back to FIG. 1, the communication control unit of the control unit 21 performs a cyclic scan of the first to fourth collection modules 10A to 10D at predetermined time intervals so that the first to fourth collection modules 10A to 10D) the detection signals from each (ie, the arc flash detection signal, phase current detection signals, which may include the intensity, duration and number of occurrences of the arc flash, the symmetrical three-phase short-circuit current detection signal, the Line voltage detection signals, the temperature detection signal, the approach distance detection signal and the door detection signal) may be input. In addition, the communication controller may store the input detection signals in the memory 22. In addition, the communication control unit may call the data processing unit 21D.

다음에 상기 제어 유닛(21)의 구성에 대해 도 6 및 도 7에 따라 구체적으로 설명한다.Next, the structure of the said control unit 21 is demonstrated concretely according to FIG. 6 and FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수배전반 내부의 아크 플래시 사고 발생 가능성 지수를 나타내는 추론부의 구성을 나타내는 블록도 이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수배전반 내부의 진단장치의 추론부를 학습시키기 위한 학습데이터를 나타내는 예시도 이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an inference unit indicating an arc flash accident occurrence index within a switchgear according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an inference portion of a diagnostic apparatus inside a switchgear according to an embodiment of the present invention. It is also an example showing learning data for learning.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(21)은 아크 감지 유닛(11)으로부터 검출된 수배전 설비의 환경정보에 기초하여 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 발생 가능성지수를 추출하여 진단하도록, 특징 추출부(131), 추론부(132), 판단부(133) 및 제어부(134)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the control unit 21 extracts and diagnoses an arc flash accident occurrence index inside the power distribution facility based on the environmental information of the water distribution facility detected from the arc detection unit 11. The extraction unit 131, the inference unit 132, the determination unit 133, and the controller 134 may be included.

도 6 및 도 7을 참조하면, 추론부(132)는 특징 추출부(131)로부터 수신한 (본 실시 예에서는 아크 플래시 사고 시에 발생하는 고휘도광의 조도정보, 사고 전류정보, 인체 접근 거리정보인 3개의 특징점을 이용한다) 3개의 특징점을 이용하여 수배전반 내부의 아크 사고 발생 가능성 정도를 판단할 수 있는 결과값을 산출할 수 있으며, 추론엔진으로는 도 6에 도시된 바와 같이, 퍼지 클러스트링 기반 RBF 뉴럴 네트워크(Fuzzy clustering based RBF Neural Network: FRBFNN)를 사용한다.6 and 7, the inference unit 132 is received from the feature extraction unit 131 (in this embodiment, the illumination information, incident current information, human body approach distance information of high-brightness light generated in the arc flash accident) Using three feature points) The three feature points may be used to calculate a result value for determining the possibility of occurrence of an arc accident inside the switchgear. As an inference engine, as shown in FIG. 6, a fuzzy clustering-based RBF neural system is used. Network (Fuzzy clustering based RBF Neural Network (FRBFNN)).

추론부(132)는 입력모듈(132-1), 전반부모듈(132-2), 후반부모듈(132-3) 및 출력부모듈(132-4)을 포함할 수 있다. 여기서, 추론부(132)는 3개의 특징점을 이용하여 아크 사고 발생 가능성을 추론하는 것으로 표현하였으나, 이에 한정되지 않는다.The inference unit 132 may include an input module 132-1, a first half module 132-2, a second half module 132-3, and an output unit module 132-4. Here, the reasoning unit 132 expresses the possibility of occurrence of an arc accident by using three minutiae points, but the present invention is not limited thereto.

입력모듈(132-1)은 특징 추출부(131)로부터 수신한 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보 등의

Figure 112013083366060-pat00001
개의 특징점(x1, . .., xl)을 수신할 수 있다. 여기서, x1, x2, x3은 각각 특징점1, 특징점2, 특징점3을 의미한다.The input module 132-1 receives the illuminance information, fault current information, human approach distance information, and the like of the arc flash light received from the feature extraction unit 131
Figure 112013083366060-pat00001
(X1, ..., xl). Here, x1, x2 and x3 mean feature point 1, feature point 2 and feature point 3, respectively.

전반부모듈(132-2)은 FCM(Fuzzy C-means) 일 수 있고, FCM을 이용하여 입력공간 분할 및 각 공간에서 입력값의 활성레벨을 결정할 수 있다. 또한, 전반부모듈(132-2)은 FRBFNN의 멤버쉽(Membership) 함수의 학습이 FCM에 의해 수행되며, 수행결과에 따라 멤버쉽 값이 결정될 수 있다.The first half module 132-2 may be a fuzzy C-means (FCM) and may use the FCM to determine the input space segmentation and the active level of the input values in each space. In addition, in the first half module 132-2, the learning of the membership function of the FRBFNN is performed by the FCM, and a membership value may be determined according to the execution result.

후반부모듈(132-3)은 각 퍼지공간에서의 로컬 모델일 수 있고, 후반부모듈(132-3)은 다항식형태의 수학식모델로 표현될 수 있다. 또한, 후반부모듈(132-3)은 다항식의 학습이 WLSE(Weighted Least Square Estimator)에 의해 수행될 수 있다.The second half module 132-3 may be a local model in each purge space, and the second half module 132-3 may be expressed as a polynomial equation model. In addition, in the second half module 132-3, the polynomial learning may be performed by a weighted least square estimator (WLSE).

한편, FRBFNN는 하기의 수학식 1과 같이 “if-then” 퍼지규칙 형태로 표현될 수 있으며, 후반부모듈(132-3)의 다항식 형태는 하기의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다. The FRBFNN may be expressed in an " if-then " fuzzy rule form as shown in Equation 1 below, and a polynomial form of the second half module 132-3 may be expressed as Equation 2 below.

또한, 후반부모듈(132-3)의 다항식은 개별 염색체의 적합도를 나타내며 최적의 적합도를 갖는 유전자 알고리즘을 이용하여 탐색될 수 있다.
In addition, the polynomial of the second half module 132-3 represents the fitness of the individual chromosomes and can be searched using a genetic algorithm having an optimal fitness.

Figure 112013083366060-pat00002
Figure 112013083366060-pat00002

수학식 1은 입력되는 ℓ개의 데이터

Figure 112013083366060-pat00003
가 j 번째 클러스터 Aj의 조건을 만족시키면 후반부모듈의 출력 데이터
Figure 112013083366060-pat00004
가 얻어지고, 이 값은 하기의 수학식 2와 같은 다항식으로 표시되는 함수
Figure 112013083366060-pat00005
의 값이 된다.Equation (1) represents the number of input data
Figure 112013083366060-pat00003
Output data of the second half module when the j th cluster A j is satisfied
Figure 112013083366060-pat00004
And this value is a function expressed by a polynomial equation as shown in the following equation (2)
Figure 112013083366060-pat00005
≪ / RTI >

Figure 112013083366060-pat00006
Figure 112013083366060-pat00006

여기서,

Figure 112013083366060-pat00007
는 j 번째 클러스터의 중심값을 나타낸다. 아래 네 개의 다항식 가운데 어떤 다항식을 사용할 것인지와, 다항식의 차수는 유전알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다. here,
Figure 112013083366060-pat00007
Represents the center value of the j-th cluster. Of the four polynomials below, the polynomial to be used and the order of the polynomial can be determined using genetic algorithms.

즉, ℓ은 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 등의 입력변수의 수, Rj는 j번째 퍼지 규칙을 의미한다. 또한, j= 1,…,n에서 n은 퍼지 규칙의 수를 의미하고,

Figure 112013083366060-pat00008
는 j번째 규칙에 대한 후반부모듈로써 j번째 입력공간에 대한 로컬모델이며,
Figure 112013083366060-pat00009
는 j번째 규칙에 대한 중심점으로써 FCM으로부터 얻어진다. That is, L denotes the number of input variables such as illumination information of the arc flash light, fault current information, human body approach distance information, and R j denotes the j-th fuzzy rule. J = 1,... , n to n means the number of fuzzy rules,
Figure 112013083366060-pat00008
Is the latter module for the jth rule, which is the local model for the jth input space,
Figure 112013083366060-pat00009
Is obtained from FCM as the center point for the j th rule.

또한, FRBFNN 모델은 하기의 수학식 3과 같이 표현될 수 있으며, 본 발명의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치에서는 후반부모듈(132-3)의 출력 데이터와 미리 설정된 청정기준을 비교하여 수배전반 활선부의 아크 플래시 사고도를 판단할 수 있다.In addition, the FRBFNN model can be expressed as Equation 3 below, in the risk diagnosis device of the arc flash accident energy of the present invention by comparing the output data of the second half module (132-3) and the predetermined clean standards of the switchboard live part Arc flash accidents can be determined.

Figure 112013083366060-pat00010
Figure 112013083366060-pat00010

여기서, n은 클러스터(퍼지규칙)의 수,

Figure 112013083366060-pat00011
는 j 번째 입력공간에 대한 입력 데이터들의 활성레벨(소속 값)을 나타낼 수 있다. 즉,
Figure 112013083366060-pat00012
는 퍼지의 적합도로서 가중치를 의미할 수 있다. 또한,
Figure 112013083366060-pat00013
는 로컬의 입출력 관계식을 의미할 수 있다. Where n is the number of clusters (fuzzy rules),
Figure 112013083366060-pat00011
May represent an activation level (own value) of the input data for the j th input space. In other words,
Figure 112013083366060-pat00012
May mean a weight as a goodness of fit of the fuzzy. Also,
Figure 112013083366060-pat00013
May mean a local input / output relationship.

즉,

Figure 112013083366060-pat00014
는 입력 값이 각 규칙에 대하여 어느 정도의 영향력을 미치는지를 의미하는 값으로서 FCM(전반부모듈(132-2))으로부터 계산될 수 있다. In other words,
Figure 112013083366060-pat00014
May be calculated from the FCM (first half module 132-2) as a value indicating how much influence the input value has on each rule.

여기서, 규칙의 수는 임의의 경험에 의하여 결정될 수 있으며, 본 발명에서는 규칙의 수를 10개로 하였으며, 일반적으로 5~20개 사이의 값으로 결정할 수 있다.Here, the number of rules can be determined by any experience. In the present invention, the number of rules is set to 10, and generally can be determined as a value between 5 and 20.

또한, FRBFNN을 본 발명의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치의 추론엔진으로 사용하기 위해서는 학습 데이터를 통하여 학습이 되어야 한다. 본 발명에서는 수배전반 내부의 아크 플래시 사고 가능성의 정도를 판단하기 위해, 도 4에 도시된 형태의 학습 데이터를 사용할 수 있다.In addition, in order to use the FRBFNN as an inference engine of the risk diagnosis apparatus of the arc flash accident energy of the present invention, the FRBFNN must be learned through learning data. In the present invention, in order to determine the degree of arc flash accident possibility inside the switchboard, it is possible to use the learning data of the type shown in FIG.

구체적으로, 학습을 위해서는 실험 데이터를 취득해야하며, 이때, 실험 데이터인 특징점 1, 특징점 2 및 특징점 3은 동시에 측정되어야 한다. 예를 들어, 도 4를 참조하여 설명하면, 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 등의 변화를 설정할 수 있는 실험환경에서 변화에 따른 100개의 데이터 세트를 수집할 수 있다.Specifically, experimental data must be acquired for learning. At this time, the experimental data 1, 2 and 3 must be measured simultaneously. For example, referring to FIG. 4, 100 data sets according to changes may be collected in an experimental environment in which changes in illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of arc flash light may be set.

수집된 데이터 세트에 대하여 FRBFNN의 출력값인 아크 플래시 사고 가능성 정도를 정의할 수 있다.For the collected dataset, you can define the degree of arc flash incident, which is the output value of FRBFNN.

예를 들어, 사고 가능성 정도가 가장 높은 경우에 출력 값 y를 100으로, 사고가능성 정도가 가장 낮을 경우에 y를 0으로 정의할 수 있다.For example, the output value y can be defined as 100 when the possibility of accidents is highest, and y can be defined as 0 when the possibility of accidents is the lowest.

한편, FRBFNN는 전반부 학습과 후반부 학습이 순차적으로 수행되며, 전반부 학습은 FCM 알고리즘에 의해 수행되며, 후반부 학습은 WLSE에 의해 수행된다. FCM은 초기 C-Means 클러스터링을 개선하여 퍼지집합 이론과 최소자승 에러 평가에 기반을 둔 알고리즘이다.On the other hand, FRBFNN performs the first half learning and the second half learning sequentially, the first half learning is performed by the FCM algorithm, and the second half learning is performed by the WLSE. FCM is an algorithm based on fuzzy set theory and least-squares error evaluation by improving initial C-Means clustering.

FCM과 C-Means 클러스터링의 중요한 차이점은 C-Means 클러스터링 알고리즘에서 임의의 데이터는 0과 1 사이의 멤버쉽 값으로 특정 지어지는 소속 정도를 가지고 여러 개의 클러스터에 속할 수 있다는 점이다. 그러나, FCM은 목적함수(비용함수)를 사용하여 데이터를 분할하는 동안에 비용함수가 최소가 되도록 분류한다.An important difference between FCM and C-Means clustering is that in the C-Means clustering algorithm, arbitrary data can belong to multiple clusters with a degree of membership specified by membership values between 0 and 1. However, the FCM uses the objective function (cost function) to classify the cost function to the minimum while partitioning the data.

소속 행렬 u는 0과 1 사이의 값을 가질 수 있으며 주어진 데이터가 각 클러스터에 속하는 소속 정도의 합은 하기의 수학식 4와 같이 1이 될 수 있다.The membership matrix u may have a value between 0 and 1, and the sum of degree of belonging to which the given data belongs to each cluster may be 1 as shown in Equation (4) below.

Figure 112013083366060-pat00015
Figure 112013083366060-pat00015

여기서, n은 클러스터의 수이며, m은 데이터의 수를 의미한다.Where n is the number of clusters and m is the number of data.

또한, FCM에서의 비용함수는 하기의 수학식 5와 같이 일반화될 수 있다.In addition, the cost function in the FCM can be generalized as Equation (5) below.

Figure 112013083366060-pat00016
Figure 112013083366060-pat00016

여기서,

Figure 112013083366060-pat00017
는 0과 1 사이의 값이며,
Figure 112013083366060-pat00018
는 i번째 클러스터의 중심값을 의미하고,
Figure 112013083366060-pat00019
은 퍼지화 계수를 의미한다. 또한,
Figure 112013083366060-pat00020
는 i번째 클러스터의 중심과 j번째 데이터 사이의 거리로써 하기의 수학식 6과 같이 정의되는 정규화된 유클리디안 거리를 사용한다.here,
Figure 112013083366060-pat00017
Is a value between 0 and 1
Figure 112013083366060-pat00018
Denotes the center value of the i-th cluster,
Figure 112013083366060-pat00019
Means the fuzzy factor. Also,
Figure 112013083366060-pat00020
Uses the normalized Euclidean distance defined by the following equation (6) as the distance between the center of the i-th cluster and the j-th data.

Figure 112013083366060-pat00021
Figure 112013083366060-pat00021

여기서, r은 입력공간의 차원이며,

Figure 112013083366060-pat00022
Figure 112013083366060-pat00023
번째 변수의 분산을 의미한다.Where r is the dimension of the input space
Figure 112013083366060-pat00022
silver
Figure 112013083366060-pat00023
The variance of the second variable.

정규화된 유클리디안 거리를 사용함으로써 큰 값을 갖는 입력변수가 작은 크기를 갖는 입력 변수보다 클러스터의 중심을 결정하는데 많은 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.By using the normalized Euclidean distance, it is possible to prevent a large input variable from affecting the center of the cluster more than a small input variable.

한편, 하기의 수학식 8의 비용함수가 최소가 되기 위한 필요조건은 상기의 수학식 6과 하기의 수학식 7과 같다.On the other hand, the necessary condition for minimizing the cost function of Equation (8) is as shown in Equation (6) and Equation (7).

Figure 112013083366060-pat00024
Figure 112013083366060-pat00024

FCM은 상기 수학식 7과 하기의 수학식 8을 더 이상 향상시키지 않을 때까지 반복적인 처리를 수행한다. 여기서, 퍼지화 계수는 정규화 정도를 결정하는 역할을 수행하며, 이값은 FRBFNN의 성능에 영향을 미치며 추후에 유전알고리즘을 이용하여 최적화될 수 있다.The FCM performs iterative processing until it does not further improve the above Equation (7) and Equation (8). Here, the fuzzy factor is used to determine the degree of normalization, and this value affects the performance of the FRBFNN and can be optimized later using genetic algorithm.

구체적으로, FCM은 후술할 단계를 이용하여 소속행렬

Figure 112013083366060-pat00025
와 클러스터 중심값
Figure 112013083366060-pat00026
를 결정할 수 있다.Specifically, the FCM belongs to the matrix using the steps to be described later
Figure 112013083366060-pat00025
And the cluster center value
Figure 112013083366060-pat00026
Can be determined.

Figure 112013083366060-pat00027
Figure 112013083366060-pat00027

FCM은 상기 수학식 4를 만족하며, 0과 1 사이의 랜덤한 값을 갖는 소속행렬

Figure 112013083366060-pat00028
를 초기화한다(단계 1). 다음에, 상기 수학식 7을 이용하여 클러스터의 중심값
Figure 112013083366060-pat00029
를 계산한다(단계 2). 다음으로, 상기 수학식 5의 비용함수를 계산한다. The FCM satisfies Equation (4) above, and the membership matrix having a random value between 0 and 1
Figure 112013083366060-pat00028
Initialize (step 1). Next, using the above Equation (7), the center value of the cluster
Figure 112013083366060-pat00029
Calculate (step 2). Next, the cost function of Equation (5) is calculated.

만일 비용함수의 계산 결과가 허용오차보다 적거나 더 이상 개선되지 않는 경우에 계산을 중단한다(단계 3). 다음으로, 하기의 수학식 8을 이용하여 새로운 소속행렬

Figure 112013083366060-pat00030
를 계산하고, 상기 단계 2를 수행한다.If the result of the calculation of the cost function is less than or no longer improved, the calculation is stopped (step 3). Next, using the following equation (8), a new member matrix
Figure 112013083366060-pat00030
Calculate and perform step 2 above.

또한, 상술한 바와 같이, FCM 알고리즘으로부터 각 클러스터의 중심값

Figure 112013083366060-pat00031
가 결정되며, 상기 수학식 1에서 입력벡터
Figure 112013083366060-pat00032
에 대한 멤버쉽 값은 상기 수학식 8의 다른 표현인 하기의 수학식 9로부터 계산된다.As described above, from the FCM algorithm, the center value of each cluster
Figure 112013083366060-pat00031
Is determined, and in Equation (1), the input vector
Figure 112013083366060-pat00032
Is calculated from Equation (9), which is another expression of Equation (8). &Quot; (9) "

Figure 112013083366060-pat00033
Figure 112013083366060-pat00033

여기서,

Figure 112013083366060-pat00034
는 j번째 규칙(클러스터)에 대한 소속 값을 의미하며, p는 퍼지화 계수를 의미한다. 멤버쉽 값은 클러스터의 중심으로부터 거리가 가까울수록 커지며 다른 클러스터의 중심에 영향을 받는다.here,
Figure 112013083366060-pat00034
Denotes the membership value for the jth rule (cluster), and p denotes the fuzzy coefficient. The membership value increases as the distance from the center of the cluster increases and is affected by the center of the other clusters.

Figure 112013083366060-pat00035
Figure 112013083366060-pat00035

후반부 학습은 후반부 다항식의 계수를 결정하는 것으로서, WLSE를 이용하여 수행되며, 상기 수학식 10의 성능 평가함수의 값이 최소가 되도록 다항식의 계수를 계산하며, 상기 수학식 10을 행렬형식으로 표현하면, 하기의 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.The second half learning determines the coefficients of the polynomial equation of the latter half, and is performed using the WLSE. The coefficient of the polynomial equation is calculated so that the value of the performance evaluation function of Equation (10) is minimized. , Can be expressed as the following Equation (11).

Figure 112013083366060-pat00036
Figure 112013083366060-pat00036

여기서,

Figure 112013083366060-pat00037
는 추정하고자 하는 j번째 다항식의 계수이며,
Figure 112013083366060-pat00038
는 출력되는 데이터를 의미한다.
Figure 112013083366060-pat00039
는 j번째 입력공간에 대한 입력 데이터들의 활성레벨(소속 값)을 의미하며, 하기의 수학식 12로부터 계산된다.here,
Figure 112013083366060-pat00037
Is the coefficient of the jth polynomial to be estimated,
Figure 112013083366060-pat00038
Means the data to be output.
Figure 112013083366060-pat00039
(Membership value) of the input data for the j-th input space, and is calculated from the following equation (12).

여기서,

Figure 112013083366060-pat00040
는 j번째 로컬모델의 계수를 추정하기 위한 입력데이터 행렬을 의미하며, 로컬모델이 선형일 경우 하기의 수학식 12와 같이 정의된다.here,
Figure 112013083366060-pat00040
Denotes an input data matrix for estimating the coefficients of the j-th local model, and is defined as Equation (12) when the local model is linear.

Figure 112013083366060-pat00041
Figure 112013083366060-pat00041

여기서, m은 데이터의 수를 의미한다. Here, m means the number of data.

또한, j번째 규칙에 대한 로컬모델인 다항식의 계수는 하기의 수학식 13에 의해서 계산된다.Further, the coefficient of the polynomial, which is a local model for the jth rule, is calculated by the following equation (13).

Figure 112013083366060-pat00042
Figure 112013083366060-pat00042

FRBFNN는 FCM과 WLSE에 의해 전반부와 후반부 학습이 수행되지만, 규칙 수, 후반부 다항식의 차수, FCM에서 사용되는 퍼지화 계수의 값을 미리 결정해야 하며, 이들 값은 성능에 많은 영향을 미칠 수 있다.The FRBFNN is learned by the FCM and the WLSE in the first half and the second half. However, the number of rules, the order of the second half polynomial, and the value of the fuzzy coefficient used in the FCM must be determined in advance.

출력부 모듈(132-4)의 출력은 0~100 사이의 값이 출력되도록 학습된다.The output of the output module 132-4 is learned to output a value between 0 and 100.

최종적으로 학습을 통하여 구축된 FRBFNN은 상술한 수학식 3이며, 특징점 1, 특징점 2, 특징점 3이 입력되는 경우 아크 플래시 사고 가능성 정도가 계산되어 출력된다. The FRBFNN finally constructed through learning is Equation (3) described above. When the feature point 1, the feature point 2, and the feature point 3 are inputted, the possibility of arc flash incident is calculated and output.

여기서, 아크 플래시 사고 가능성 정도는 0~100 사이의 값으로 출력될 수 있고, 아크 플래시 사고 가능성 정도 값의 범위에 따라 도 7에 도시된 바와 같이, 정상상태, 주의상태, 위험상태로 판단결과를 표시할 수 있고, 아크 플래시 사고 가능성 정도를 값으로 표시할 수 있다.Here, the degree of arc flash accident probability may be output as a value between 0 and 100, and as shown in FIG. It can be displayed and the value of the probability of an arc flash accident can be displayed as a value.

예를 들어, 아크 플래시 사고 가능성 정도를 산출하기 위해 제어 유닛(21)의 판단부(133)는 상기 추론부(132)로부터의 출력 값과 미리 설정된 청정기준을 비교하여 수배전반 내부의 아크 플래시 사고 가능성 정도를 판단할 수 있다.For example, in order to calculate the degree of an arc flash accident possibility, the determining unit 133 of the control unit 21 compares the output value from the inference unit 132 with a preset clean criterion to determine the possibility of an arc flash accident inside the switchboard. You can judge the degree.

예를 들어, 미리 설정된 기준이 아크 플래시 사고 가능성 정도가 20보다 작을 경우는 정상상태, 아크 플래시 사고 가능성 정도가 20~70사이면 주의상태, 아크 플래시 사고 가능성 정도가 70보다 클 경우 위험 경보상태로 설정된 경우, 아크 플래시 사고 가능성 정도가 80인 경우에 차단상태 등으로 판단하여 각각에 대한 상태를 경보를 발생하거나 차단기 등을 차단할 수 있도록 한다.
For example, if the pre-set criterion is less than 20, the possibility of an arc flash accident is normal, and if the probability of an arc flash accident is 20 to 70, it is a caution state. If it is set, the possibility of an arc flash accident is determined to be a blocking state when the degree is 80, so that an alarm or a breaker can be interrupted for each state.

다음에, 도 8에 따라 본 발명에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단 방법에 대해 설명한다.Next, a risk diagnosis method of the arc flash accident energy according to the present invention will be described with reference to FIG. 8.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a risk diagnosis method of an arc flash accident energy according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단방법은 수배전 시설의 일 측에 설치된 아크 감지 유닛(11), 상전류 감지 유닛(12), 선간 전압 감지 유닛(13), 온도 감지 유닛(14), 접근 거리 감지 유닛(15)에 각각 마련된 광파이버 아크 센서 및 전류센서, 거리센서 등을 통하여 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보가 내부로 유입되며, 내부에 각종 센서장치 및 제어장치가 설치되어 제어하는 방법이다.Referring to FIG. 8, the risk diagnosis method of the arc flash accident energy includes an arc detection unit 11, a phase current detection unit 12, a line voltage detection unit 13, and a temperature detection unit 14 installed at one side of a power distribution facility. ), Through the optical fiber arc sensor, current sensor, distance sensor and the like provided in the approach distance detection unit 15, the illuminance information, the accident current information, and the human body approach distance information of the arc flash light are introduced into the interior, and various sensor devices and The control device is installed and controlled.

먼저, 수배전 설비 내부의 아크 감지 유닛(11), 상전류 감지 유닛(12), 선간 전압 감지 유닛(13) 및 접근 거리 감지 유닛(15)으로부터 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 상태정보를 검출한다(S100).First, the illuminance information, the accident current information, and the human body approach distance of the arc flash light from the arc detection unit 11, the phase current detection unit 12, the line voltage detection unit 13, and the approach distance detection unit 15 inside the power distribution facility. At least one state information of the information is detected (S100).

또 검출된 상태정보에 기초하여 수배전반 내부의 사고 정도를 산출하며(S110), 산출된 사고 정도의 정보에 기초하여 수배전반 내부의 아크 사고 정도를 제어할 수 있다(S120). In addition, the degree of an accident inside the power window can be calculated based on the detected state information (S110), and the degree of an arc accident inside the power window can be controlled based on the calculated degree of the degree of an accident (S120).

여기서, 상태정보는 미리 설정된 주기 및 미리 설정된 개수로 검출될 수 있다.Here, the state information may be detected by a preset period and a preset number.

또한, 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단방법은 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 정보를 수배전 설비 외부에서 알 수 있도록 경고하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the risk diagnosis method of the arc flash accident energy may further include a step of warning to know the arc flash accident information inside the water distribution equipment from the outside of the water distribution facility.

구체적으로, 상기 단계 S110은 아크 감지 유닛(11), 상전류 감지 유닛(12), 선간 전압 감지 유닛(13) 및 접근 거리 감지 유닛(15)으로부터 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보에 기초하여 수배전 설비 내부의 상태 정보를 추출한다. 이 추출 정보에 따라 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 산출할 수 있다. Specifically, the step S110 is the illuminance information, the accident current information, the human body approach distance of the arc flash light from the arc detection unit 11, the phase current detection unit 12, the line voltage detection unit 13 and the approach distance detection unit 15. Based on the information, the status information inside the distribution system is extracted. According to the extracted information, it is possible to calculate a result value that can infer the state of the arc flash incident inside the power distribution facility.

구체적으로, 단계 S110은 수신된 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보(특징점)를 FCM(Fuzzy C-means) 알고리즘을 이용하여, 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값을 결정할 수 있다.Specifically, in step S110, the environmental information (feature point) of at least one of illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of the received arc flash light in the power distribution facility is installed using an FCM algorithm. Affiliation matrix and cluster center for information can be determined.

다음으로, 다항식 형태의 수학식 모델로 표현되고, WLSE(Weighted Least Square Estimator)로 학습되어, 다항식의 계수를 결정하고, 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값에 기초하여 수배전 설비 내부의 청정도를 추론할 수 있는 결과값을 FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 산출할 수 있다.Next, it is expressed as a polynomial equation model and is learned by WLSE (Weighted Least Square Estimator) to determine the coefficients of the polynomial equation. Based on the membership matrix and the cluster center value for the environment information, Can be calculated using FRBFNN (Fuzzy clustering based RBF Neural Network).

다음으로, 단계 S110은 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값과 미리 설정된 기준을 비교하여 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하여 제어부(134)로 전달한다.Next, step S110 compares the result of inferring the arc flash accident state in the power distribution facility with a preset reference, determines the arc flash accident state in the power distribution facility, and transmits the result to the controller 134.

제어부(134)는 산출된 아크 플래시 사고 상태 정보에 기초하여 아크 플래시 사고 상태 정도를 제어하도록 관리자 단말기로 진단된 수배전 설비 내의 아크 플래시 사고 상태 정보를 전송하거나, 입력/표시부(23) 및 알람부(24)로 전송하여 관리자가 아크 플래시 사고를 인지하도록 할 수 있다.The control unit 134 transmits the arc flash accident status information in the power distribution facility diagnosed by the administrator terminal to control the degree of the arc flash accident status based on the calculated arc flash accident status information, or the input / display unit 23 and the alarm unit. Can be sent to 24 to allow the administrator to be aware of an arc flash incident.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명에 따른 아크 플래시 사고에너지의 위험도 진단장치 및 그 진단방법을 사용하는 것에 의해 수배전 설비의 아크 플래시 사고 상태를 자동으로 판단할 수 있다.
By using the apparatus for diagnosing the risk of arc flash accident energy according to the present invention and the diagnostic method thereof, it is possible to automatically determine the arc flash accident status of the distribution system.

10A ~ 10D ; 수집 모듈 11 ; 아크 감지 유닛
12 ; 상전류 감지 유닛 13 ; 선간 전압 감지 유닛
14 ; 온도 감지 유닛 15 ; 접근 거리 감지 유닛
16 ; 도어 감지 유닛 17 ; 아날로그 멀티플렉서
18 ; 마이컴 19 ; 직렬 통신부
20 ; 진단/차단 모듈 21 ; 제어 유닛
131 ; 특징 추출부 132 ; 추론부
133 ; 판단부 134 ; 제어부
10A to 10D; Collection module 11; Arc detection unit
12; A phase current detection unit 13; Line voltage detection unit
14; Temperature sensing unit 15; Access distance detection unit
16; A door detection unit 17; Analog multiplexer
18; Microcomputer 19; Serial communication section
20; Diagnostic / blocking module 21; The control unit
131; Feature extractor 132; Inference
133; Determination unit 134; The control unit

Claims (9)

수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반을 내부에 포함하는 수배전 설비의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 상태를 진단하는 장치로서,
상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보를 검출하는 감지 수단,
상기 감지 수단으로부터 검출된 환경정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 추론하는 진단하는 진단 수단 및
상기 진단 수단으로부터 진단된 상기 수배전 설비 내의 아크 플래시 사고 상태 정보에 따라 상기 수배전 설비 내부 상태를 제어하는 제어수단을 포함하고,
상기 진단 수단은,
상기 감지 수단으로부터 수신한 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도, 사고전류, 인체접근 거리에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보를 추출하는 특징 추출부,
상기 특징 추출부로부터 수신한 상기 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 산출하는 추론부 및
상기 추론부의 결과값과 미리 설정된 기준을 비교하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단장치.
As a device for diagnosing the risk state of the accidental arc flash energy of a power distribution facility including a power panel, a power distribution panel, a motor control panel, a high voltage panel, a low voltage panel, and a distribution panel.
Detecting means for detecting environmental information of at least one of illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of arc flash light in the water distribution equipment;
Diagnosis means for diagnosing the arc flash incident state information in the water distribution facility based on the environmental information detected by the sensing means;
And control means for controlling an internal state of the power distribution facility according to the arc flash accident state information in the power distribution facility diagnosed from the diagnosis means.
Wherein the diagnostic means comprises:
A characteristic of extracting illuminance information, fault current information, and human approach distance information of the arc flash light in the water distribution equipment based on the illuminance, fault current, and human body approach distance of the arc flash light in the water distribution facility received from the sensing means The extraction unit,
A reasoning unit for calculating a result value capable of inferring an arc flashing accident state in the water distribution equipment based on illuminance information, accident current information, and human body approach distance information of the arc flash light received from the feature extraction unit;
And a determination unit for comparing the result of the inference unit with a predetermined standard to determine an arc flash accident state in the power distribution facility.
제1항에 있어서,
상기 진단 수단으로부터의 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 상기 수배전 시설의 외부에서 알 수 있도록 경고하는 경고수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단장치.
The method of claim 1,
And warning means for alerting the arc flash accident state information in the water distribution facility from the diagnosis means to be known from the outside of the water distribution facility.
제1항에 있어서,
상기 감지 수단은,
상기 수배전 설비 내부의 수납 공간에서 발생되는 아크 플래시를 감지하는 아크 감지 유닛,
상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들을 통해 흐르는 전류들을 감지하는 상전류 감지 유닛,
상기 수납 공간 내의 R상, S상 및 T상 전압 라인들 간의 선간 전압들을 감지하는 선간 전압 감지 유닛 및
상기 수납 공간에 접근하는 접근자와의 접근 거리를 감지하는 접근 거리 감지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단장치.
The method of claim 1,
Wherein the sensing means comprises:
An arc detection unit detecting an arc flash generated in a storage space inside the water distribution facility;
A phase current sensing unit configured to sense currents flowing through the R phase, S phase, and T phase voltage lines in the storage space;
A line voltage sensing unit for detecting line voltages between the R phase, S phase and T phase voltage lines in the storage space;
And an approach distance detecting unit detecting an approach distance with an accessor approaching the storage space.
제1항에 있어서,
상기 진단 수단은 상기 환경정보를 미리 설정된 주기 및 미리 설정된 개수로 검출하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단장치.
The method of claim 1,
And the diagnostic means detects the environmental information in a predetermined cycle and in a predetermined number.
제4항에 있어서,
상기 추론부는,
상기 특징 추출부로부터 수신된 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보(특징점)를 FCM(Fuzzy C-means) 알고리즘을 이용하여, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값을 결정하는 전반부모듈 및
다항식 형태의 수학식 모델로 표현되고, WLSE(Weighted Least Square Estimator)로 학습되어, 상기 다항식의 계수를 결정하고, 상기 전반부모듈에서 결정된 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 산출하는 후반부모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단장치.
5. The method of claim 4,
The reasoning unit,
(Fuzzy C-means) algorithm of at least one environment information (feature point) among the illuminance information, arc current information, and human body approach distance information of the arc flash light received from the feature extraction unit, A first half module for determining a belonging matrix and a cluster center value for environment information;
Expressed as a mathematical model in a polynomial form, and trained with a weighted least square square estimator (WLSE) to determine coefficients of the polynomial and based on the membership matrix and cluster center value for the environmental information determined in the first half module. And a second half module that calculates a result value capable of inferring an arc flash accident state in a power distribution facility by using a fuzzy clustering based RBF neural network (FRBFNN).
수전반, 배전반, 전동기 제어반, 고압반, 저압반, 분전반을 내부에 포함하는 수배전 설비의 아크 플래시 사고에너지의 위험도 상태를 진단하는 방법으로서,
(a) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도, 사고전류, 인체접근 거리 중 적어도 하나에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추출하여 환경정보를 검출하는 단계,
(b) 상기 검출된 환경정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태 정보를 산출하는 단계 및
(c) 상기 산출된 아크 플래시 사고 상태 정보에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 단계 (b)는
(b1) 상기 수배전 설비 내부에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추출하는 단계,
(b2) 상기 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류정보, 인체접근 거리정보를 추론할 수 있는 결과값을 산출하는 단계 및
(b3) 상기 결과값과 미리 설정된 기준을 비교하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단방법.
As a method for diagnosing the risk state of the accidental arc flash energy of a power distribution facility including a power panel, a power distribution panel, a motor control panel, a high voltage panel, a low voltage panel, and a distribution panel,
(a) extracting roughness information, fault current information, and human approach distance information of the arc flash light in the water distribution facility based on at least one of illuminance, fault current, and human approach distance of the arc flash light in the water distribution facility, Detecting information,
(b) calculating arc flash accident state information in the power distribution facility based on the detected environmental information;
(c) determining an arc flash accident state inside the power distribution facility based on the calculated arc flash accident state information;
The step (b)
(b1) extracting roughness information, fault current information, and human approach distance information of arc flash light in the water distribution facility based on the inside of the water distribution facility;
(b2) calculating a result value capable of inferring illuminance information, fault current information, and human body approach distance information of the arc flash light; and
(b3) comparing the result value with a predetermined criterion to determine an arc flash accident state inside the power distribution facility.
제6항에 있어서,
(d) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 상기 수배전 설비의 외부에서 알 수 있도록 경고하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단방법.
The method according to claim 6,
and (d) warning the arc flash accident state inside the water distribution plant to be known from the outside of the water distribution plant.
제6항에 있어서,
상기 단계 (a)는 상기 환경정보를 미리 설정된 주기 및 미리 설정된 개수로 검출하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단방법.
The method according to claim 6,
The step (a) is a risk diagnosis method, characterized in that for detecting the environmental information in a predetermined cycle and a predetermined number.
제8항에 있어서,
상기 단계 (b2)는,
(b21) 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 광의 조도정보, 사고전류 정보, 인체접근 거리정보 중 적어도 하나의 환경정보(특징점)를 FCM(Fuzzy C-means) 알고리즘을 이용하여, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값을 결정하는 단계 및
(b22) 다항식 형태의 수학식 모델로 표현되고, WLSE(Weighted Least Square Estimator)로 학습되어, 상기 다항식의 계수를 결정하고, 상기 환경정보에 대한 소속행렬 및 클러스터 중심값에 기초하여 상기 수배전 설비 내부의 아크 플래시 사고 상태를 추론할 수 있는 결과값을 FRBFNN(Fuzzy clustering based RBF Neural Network) 이용하여 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험도 진단방법.
9. The method of claim 8,
The step (b2)
(b21) at least one environmental information (characteristic point) of the arc flash light in the water distribution facility, fault current information, and human body approach distance information is calculated using FCM (Fuzzy C-means) Determining a membership matrix and a cluster center value; and
(b22) It is represented by a mathematical model in the form of a polynomial, and is trained by a weighted least square square estimator (WLSE) to determine coefficients of the polynomial, and based on the belonging matrix and the cluster center value for the environmental information, the water distribution facility. And calculating a result value from which an internal arc flash accident state can be inferred using a fuzzy clustering based RBF neural network (FRBFNN).
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