KR101473224B1 - 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세대분전반에 관한 것으로서, 특히 발전소의 전기 생산량이 전기 사용량을 충족하지 못하여 발전소가 전원을 완전히 상실하는 블랙아웃(Black Out)과 전기화재 발생의 주요 원인이 되는 아크결함(Arc Fault)에 대응하여, 블랙아웃을 미연에 방지하고 아크결함을 근원적으로 차단함으로써, 에너지를 절약하고 안정성을 극대화할 수 있는 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반을 제공한다.

Description

블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반{Power distribution board for preventing of black out and arc fault}
본 발명은 세대분전반에 관한 것으로서, 특히 발전소의 전기 생산량이 전기 사용량을 충족하지 못하여 발전소가 전원을 완전히 상실하는 블랙아웃(Black Out)과 전기화재 발생의 주요 원인이 되는 아크결함(Arc Fault)에 대응하여, 블랙아웃을 미연에 방지하고 아크결함을 근원적으로 차단함으로써, 에너지를 절약하고 안정성을 극대화할 수 있는 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반에 관한 것이다.
세대분전반(Distribution Board, Panel board, Cabinet panel)은 배전반에서 배선된 간선을 다시 각 방면으로 분기 배선하기 위해서 개폐기나 차단기, 분기 과전류 보호기, 모선 등을 캐비닛(Cabinet) 등에 집합하여 설치해 놓은 것으로서, 옥내의 배선에 대한 주개폐기, 분기 회로의 보호기, 배선 차단기 등이 장착되어 있다. 발전, 송전, 변전 및 배전을 통해 수용가로 이어지는 전력계통의 가장 말단이라는 점에서 세대분전반은 수용가의 안전성과도 밀접한 관계를 가지고 있어, 그 중요성이 더욱 높아지고 있다.
세대분전반은 전기가 옥외의 배전선에서 옥내의 필요 개소에 공급될 때 통과하게 되므로, 회로의 쇼트, 전력의 낭비, 이상 전류 등 안전을 위한 회로 차단기가 포함될 수 있으며, 소형의 배전반, 빌딩과 같이 많은 방을 가지는 곳에서 각 방의 가스나 전력에 대하여 배선할 때, 과전류 보호기나 분기 회로용의 개폐기, 보안기 등을 통합한 형태로 각 주간 또는 1개소에서 취급할 수 있도록 설치된다. 따라서, 세대분전반은 모선, 자선 등 십자모양의 부스바와 수 많은 전선이 뒤엉켜 있는 구조적인 문제가 있다.
최근 들어 세대분전반의 이러한 구조적인 문제를 해결하고, 시공은 물론 유지 및 보수도 용이한 제품들이 개발되고 있다. 이러한 제품들로는, 모선과 차단기를 전용 커넥터를 채용하여 신설과 증설이 간편한 구조가 특징인 것, 모선과 자선을 원터치 접속으로 손쉽게 연결할 수 있고 분기 차단기를 꽂음식 전용 커넥터로 손쉽게 연결하여 제작, 설치 및 개보수가 간편한 것, IT기술을 접목해 적산전력량, 온도, 전압, 전류계측 및 전 회로에 대한 자가진단이 가능한 것, 다양한 종류의 누전차단기를 연결할 수 있도록 불록화하여 원하는 수만큼 차단기 증설이 가능한 것 등 구조적으로 매우 간편하고, 추가 설치는 물론 유지 및 보수가 용이한 공통점이 있다.
세대분전반 중 세대분전반은 일반인들이 주로 이용하는 생활공간에 설치되는 경우가 많기 때문에 크기나 디자인적 요소로 변화하고 있으며, IT기술이 접목되어 과전류의 감시뿐만 아니라 전등과 가스밸브 등을 자동으로 차단하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 홈네트워킹이 가능한 형태로 기능적인 측면에서도 많은 개량이 있어 왔다.
최근 개발되고 있는 지능형 세대분전반은 기존의 누전차단기에 별도의 CT(Current Transformer, 변류기) 및 ZCT(Zero Current Transformer, 영상변류기)를 취부하여 세대분전반의 분기별 부하전류 및 누설전류의 상시 감시 체계를 구축하고, 감시결과를 원격에서 확인할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 지능형 세대분전반은 신속한 관리 및 재해예방 체계를 갖추기 위해 서버로 전송된 비정상적인 징후를 이동 중인 관리자의 단말기에 문자 등으로 정보를 전송하며, 관리자는 이를 통해 즉시 서버의 이력정보를 확인하여 적절한 조치를 취할 수 있는 정보를 확보하여 신속히 출동할 수 있도록 한다.
그러나 이러한 대부분의 세대분전반은 전기공사에 포함되어 시공되는 것이 일반적이나, 최근의 세대분전반은 기술성과 안전성을 확보하고 있음에도, 일반 세대분전반에 비해 가격 상승 요인이 있고 IT기능을 접목한 제품의 경우에는 20~30%의 가격이 높아 일반 세대분전반에 비해 가격 경쟁력이 떨어진다는 문제점이 있다.
따라서 배전반에서 배선된 간선의 분기 배선하는 단순한 설비가 아니라 수용가의 안전과 직결되는 세대분전반에 대한 보다 많은 보급을 위하여 가격 경쟁력을 갖추고 보다 사용하기 편리한 스마트 세대분전반에 대한 개발이 시급하다.
또한, 고유가 시대에 에너지 절약은 선택이 아닌 필수이며, 국가 정책의 최 우선순위를 차지하고 있다. 에너지 절약을 위한 국가 정책을 수용하고 미래형 건축의 핵심인 에너지와 안전을 확보하기 위한 새로운 개념의 전기 설비가 반드시 적용되어야 하는 시점이다.
사회 발전과 다양화에 따른 전기 사용량의 급증과 이로 인한 전기 화재 발생량의 증가, 최근 전세계적인 이상 기후의 여파로 이전과는 다른 폭염과 혹한, 여름과 겨울이 길어지면서 전력소비가 급증하고 있어, 필요한 전기를 생산하기 위한 발전소가 전기 사용량을 따라가지 못하는 상황이다. 더구나, 최근 원전 가동 중단 사태가 겹쳐져 심각한 전력난이 예측되고 있어, 발전소가 전원을 완전 상실하는 블랙아웃(Black Out)으로 인한 전력 비상사태를 배제키 어려운 실정임에도 불구하고, 블랙아웃에 대응하기 위한 세대부하를 통제할 수 없어 전력난 발생 시 대처가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 전기화재의 많은 원인이 전기선로 및 배선기기에서의 아크현상으로 나타나고 있으나, 기존 보호기기로 사용되는 배선용차단기(MCCB)나 누전차단기(ELCB) 등은 이러한 아크 결함(Arc Fault)에 대한 보호기능을 충분히 만족시켜 주지 못하고 있다. 따라서 전기화재 사고의 예방을 위해서는 아크 결합에 대한 보호대책이 강구되어야 한다. 이를 위하여, 미국 등 선진국에서는 법률에 의하여 가정의 침실 등에서는 아크 결함 회로 차단기(Arc Fault Circuit Interrupters; AFCI)를 강제적으로 설치하도록 규정하고 있다.
배선용 차단기가 담당해야 하는 영역은 과부하 및 단락사고 영역을 포함하는 배선용 차단기가 보호해야 할 영역과, 정상적 부하 상태로 인식하는 영역으로 구성되는데, 이러한 보호영역의 구분은 선로의 열적 특성을 기반으로 설정되는 것이므로, 정상부하 상태로 인식되는 영역에서도 아크결함이 발생될 수 있다. 이 경우에 배선용 차단기는 선로보호 기능을 정상적으로 수행할 수 없게 된다. 배선용 차단기가 부착된 상태임에도 전기화재가 발생되는 경우는 이와 같이 배선용 차단기의 보호개념에 아크결함에 의한 전기화재 대처를 위한 사각지역이 존재하기 때문이다.
아크 결함의 종류, 즉 전기선로 상에 발생되는 아크 발생의 유형으로는 병렬아크, 직렬아크 및 접지아크로 구분되며, 이들은 일상생활 속에서 어렵지 않게 대하게 되는 현상이다. 병렬아크(선간아크)는 손상된 전원코드나 지속적이고 반복적인 굽힘동작(예로서, 헤어드라이어의 콘센트 접속동작, 토스트기 보관 시 코드를 권선하는 상황에서 발생), 문틈이나 무거운 물체로 압력을 받는 상태에서 발생한다. 직렬아크는 콘센트의 접속 부분에서 주로 발생하며, 전선을 연결하고 벽체에 고정시키는 과정에서, 연결된 볼트가 힘을 받게 되는 경우, 접속 불량지점에서 발생된 고온으로 산화층이 생성되어 아산화동의 저항특성으로 인한 절연체 탄화로 발생한다. 직렬아크 및 절연체가 손상되면 병렬아크로 전이될 수 있다.
접지아크는 전선 절연체가 못과 같은 외부영향으로 접지와의 절연성능이 약화된 경우에 발생한다. 전선의 절연성능이 약화되면 곧바로 절연사고가 발생하지는 않더라도 서지성 과도전압으로 인한 탄화가 진행되어 접지아크를 발생시킬 수 있다.
이러한 아크결함으로 인해 전기화재는 은밀하게 진행되고, 발생시점은 달라질 수 있지만 언젠가는 발생하며, 노후화된 시설은 물론 새 설비에도 예외가 없다는 특징이 있다. 또한, 전기설비나 기기를 사용하는 곳에서는 아크 결함을 피할 수 없으며, 매일 아무일 없이 사용하던 전기설비 및 기구들에 갑작스런 화재를 발생케 하므로, 아크결함에 대한 보호대책은 필수적인 것이다.
전기선로 상에서 여러 사고 원인들이 전기화재 및 감전으로 이어지게 되는 관계에서, 종전의 보호 기기들이 수행하는 기능을 살펴볼 때, 접촉불량이나 도체단선과 같은 원인으로 발생하는 직렬 및 병렬아크에 의한 전기화재는 기존의 배선용 차단기나 누전차단기로는 방지할 수 없다.
직렬 및 병렬아크 현상은 일상 생활에서 피하기 어려운 현상이므로, 이러한 원인으로 발생하는 전기화재의 예방 및 감소를 위해서 이에 대한 보호대책으로 효과를 기대할 수 있는 AFCI 기술이 적용되는 세대분전반의 개발이 절실히 요구된다.
2011년 우리나라의 에너지 수입액은 무려 137조원에 이르며, 지난 20년간 1인당 전력 소비는 4배 증가했다. 우리나라는 1차 에너지보다 2차 에너지인 전기에너지가 훨씬 저렴한 기형적 구조이다. 한전에서 발표한 통계자료를 보면, 전체 전기 소비 중 가정용이 20% 정도를 차지하며, 한 달 7,000원 이하의 전기요금을 내는 가구가 약 300만이다. 이들 가구를 에너지 빈곤층으로 추정한다면, 에너지 빈곤층 때문에 전기요금을 인상하지 못한다는 논리는 설득력이 없다. 이제는 전기에너지 소비의 약 80%를 차지하는 산업체와 일반 건물을 대상으로 근본적인 대책을 마련해야 한다.
따라서 전력난으로 인한 국가적 재난사태인 블랙아웃을 미연에 차단하고, 주택화재의 주원인이 되는 전기화재를 예방할 수 있는 미래형 세대분전반의 필요성이 절실하다.
대한민국 공개특허 제 10-2004-0083642호(2004.10.06. 공개) 대한민국 공개특허 제 10-2005-0120316호(2005.12.22. 공개) 대한민국 공개특허 제 10-2007-0016715호(2007.02.08. 공개) 대한민국 공개특허 제 10-2010-0135359호(2010.12.27. 공개) 대한민국 등록특허 제 10- 1002396호(2010.12.13. 등록)
따라서 상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전기계량기를 세대분전함 내에 설치하여 공간의 효율성과 시공성을 향상시키고, 공사 원가를 절감할 수 있는 세대분전반을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 세대 내 전기 사용 환경을 실시간으로 표시하고, 통신을 통한 모니터링을 실시함으로써 사용자가 능동적으로 전기 에너지를 절감할 수 있도록 효율적인 전기 소비 패턴을 확립할 수 있는 세대분전반을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 월 패드(Wall-Pad)를 통해 세대분전반 아크, 누설전류, 이상온도, 전압, 전류, 역률 감시 상태, 전력 사용량 감시, 차단기 상태 확인 및 전기화재 경보를 발령할 수 있는 세대분전반을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 블랙아웃 및 아크결함을 방지하기 위하여 월 패드(Wall-Pad)를 통해 세대분전반 아크, 누설전류, 이상온도, 전압, 전류, 역률 감시 상태, 전력 사용량 감시, 차단기 상태 확인 및 전기화재 경보를 발령할 수 있는 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반은, 입력되는 전압 및 전류를 상시 측정하여, SPI(Serial to Peripheral Interface) 통신을 통해 제어부에 전달하는 전류 및 전압 감지부; 각 상 부스바의 과열여부를 진단하도록 각 상 부스바의 온도를 측정하여 상기 제어부로 전달하는 온도감지부; 상기 전류 및 전압 감지부에서 측정한 전류 및 전압을 샘플링하여, 아크 발생을 감지하고, 상기 제어부로 전달하는 아크감지부; 상기 전류 및 전압 감지부에서 측정된 전류 및 전압과, 상기 아크감지부에서 샘플링된 값을 비교 및 분석하여 아크 유무를 판단하고, 판단결과를 통신부에 전달하며, 표시부에 판단결과에 따른 상태를 표시하도록 제어신호를 전달하는 상기 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 LED 등 시각적 신호로 변환하여 사용자에게 경보하며, 통신 및 정상 상태를 각각 표시하는 상기 표시부; 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 이를 전송하기 위하여 외부의 서버와 통신하고, 상기 서버로부터 제어신호가 수신되면 이를 상기 제어부로 전달하는 통신부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 아크가 검출된 부분을 정상부분과 분리하는 차단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반의 상기 제어부는, 전원이 공급될 시 초기화를 위한 리셋 신호를 생성하는 리셋부와, 전원부에서 발생하는 노이즈에 의하여 IC회로를 안정적으로 보호하기 위한 바이패스 커패시터부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반의 상기 전압 및 전류 감지부는, 입력되는 R상 전압을 두 개의 저항으로 분배하는 전압분배부와, 전류센서부터 입력되는 R상 전류를 감지하는 전류감지부와, 상기 전압분배부에서 분배된 전압과 상기 전류감지부에서 감지된 전류를 측정하여 상기 제어부로 전달하는 전력IC를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반의 상기 전류감지부는, 입력되는 R상 전류신호를 전압으로 파형 변경한 후, 상기 제어부의 전류값에대응하여 증폭비율 및 커팅레벨(Cutting level)을 조절하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 아파트 내 최대 부하 발생 시, 방재실에서 홈 네트워크와 연동하여 전력 차단 신호를 전송하여 세대 내 에어컨 차단기를 강제 제어할 수 있는 피크 컷(Peak Cut) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 세대 월 패드에 경보신호를 전송하며, 세대 내 입주자의 사용을 고려하여 입주자가 전력 차단 신호를 제어할 수 있는 양방향 시스템 제어가 가능한 장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 아크를 사전에 검출할 뿐만 아니라, 누설전류와 이상온도 상승을 검출하고 보호함으로써, 전기화재를 예방할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 세대분전반의 전력량(전압, 전류, 주파수, 소비전력 등)을 실시간으로 모니터링하고, ZCT를 통해서 누설전류를 감지하며, 온도센서를 내장하여 각 상 부스바의 과열여부를 진단할 뿐만 아니라, 전류고조파 분석기법을 통하여 아크 발생여부를 판단 및 경보하여 전기화재를 예방하는 화재예측 스마트 메터로 동작한다.
본 발명은 세대분전반의 스마트 메터가 전압, 전류, 주파수, 소비전력 및 정격대비 부하량(%)을 표시하며, 통신을 통한 원격 감시 및 제어가 가능하여 정격 및 보호범위를 설정할 수 있으며, 사고이력을 저장할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 세대분전반의 스마트 메터는 아크 및 부스바 열화상태를 감시하여 경보음을 발생시키고 원격지의 서버 및 관리자에게 통보함으로써, 신속한 장애처리가 이루어지도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 세대분전반의 구성을 간략히 나타낸 블록 구성도,
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 제어부의 일 실시예에 따른 회로도,
도 3은 도 1의 표시부의 일 실시예에 따른 회로도,
도 4는 도 1의 전압분배부의 일 실시예에 따른 회로도,
도 5a 및 도 5b는 도 1의 전류감지부의 일 실시예에 따른 회로도,
도 6은 도 1의 전력IC의 일 실시예에 따른 회로도,
도 7은 차단부의 일 실시예에 따른 회로도,
도 8a 및 도 8b는 전류감지부 및 제어부의 증폭레벨 및 커팅레벨 조절을 위한 회로도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 도 1 내지 도 8b를 참조하여, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반을 상세히 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 세대분전반의 구성을 간략히 나타낸 블록 구성도로서, 먼저 도 1을 참조하면, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 세대분전반(100)은 전류 및 전압 감지부(120), 온도감지부(130), 아크감지부(140), 제어부(110), 표시부(150), 통신부(160) 및 차단부(160)로 구성된다.
전류 및 전압 감지부(120)는 입력되는 전압 및 전류를 상시 측정하여, SPI(Serial to Peripheral Interface) 통신을 통해 제어부(110)에 전달한다.
전류 및 전압 감지부(120)는 입력되는 R상 전압을 두 개의 저항으로 분배하는 전압분배부(121)와, 변류기로부터 입력되는 R상 전류를 감지하는 전류감지부(123)와, 전압분배부(121)에서 분배된 전압과 전류감지부(123)에서 감지된 전류를 측정하여 제어부(110)로 전달하는 전력IC(125, METER IC ADE7785)로 구성된다.
전압분배부(121)는 R상 전압을 두 개의 저항으로 분배하여 전력IC(125)로 인가하며, 전류감지부(123)는 입력되는 R상 전류신호를 전력IC(125)로 인가함과 아울러, 전류센서(CT)와 저항을 통해 전압으로 파형 변경한 후 증폭 및 커팅(Cutting)하여 제어부(110)의 인터럽트(Interrupt) 입력으로 인가한다. 이때, 전류감지부(123)는 제어부(110)의 전류값에 대응하여 커팅 레벨과 증폭 비율을 조절하게 된다. 전력IC(125)는 전압분배부(121) 및 전류감지부(123)의 신호를 입력으로 하여, 전압값 및 전류값을 제어부(110)에 전달한다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반의 전류 및 전압 감지부(120)를 더욱 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 세대분전반에 적용되는 전압분배부의 일례를 나타낸 회로도이고, 도 5a 및 도 5b는 전류감지부의 일 예시 회로이며, 도 6은 전력IC의 일 실 시예에 따른 회로도이다.
본 발명에 따른 세대분전반에 적용되는 전류 및 전압 감지부(120)는 도 4의 전압분배부(121)에서 R상 전압을 R44에 의하여 분배하여, 도 6의 전력IC(125)의 입력으로 인가하며, 전력IC(125)는 입력된 전압을 계산하여 제어부(110)로 전달한다.
도 5a의 전류감지부(123)는 입력되는 외부 전류센서로부터의 전류신호를 감지하고, R39에 의하여 전압으로 파형을 변경한 후, E_RA신호를 생성하여, 이를 도 5b와 같이 도 6의 전력IC(125)에 인가함과 아울러, 제어부(110)의 전류값에 대응하여 커팅 레벨과 증폭 비율을 조절하도록 한다. 제어부(110)의 전류값에 대응하여 커팅 레벨과 증폭 비율 조절을 위한 일 실 시예를 도 8a 및 도 8b에 도시하였다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 전류감지기(123)의 E_RA신호는 증폭기(OPAMP, U7A, U9A-D)에 의하여 증폭되고 커팅회로(U8)에서 커팅되어 제어부(110)의 인터럽트포트(CT_INT_R)로 인가된다. 한편, 도 8b는 제어부(110)의 전류값에 대응하도록 제어부(110)로부터 신호(SDA, SCL)를 입력받아 커팅레벨과 증폭비율을 조절한다. 도 8b의 VR_R1 및 VR_R2 출력신호는 각각 증폭비율 저항값과 커팅레벨 저항값을 나타낸다.
온도감지부(130)는 각 상 부스바의 온도를 측정하여 제어부(110)로 전달함으로써, 제어부(110)가 각 상 부스바의 과열여부를 진단하도록 한다.
아크감지부(140)는 전류 및 전압 감지부(120)에서 측정한 전류 및 전압을 샘플링하여, 아크 발생을 감지하고, 이를 제어부(110)로 전달한다.
제어부(110)는 전류 및 전압 감지부(120)에서 측정된 전류 및 전압과, 아크감지부(140)에서 샘플링된 값을 비교 및 분석하여 아크 유무를 판단하고, 판단결과를 통신부(170)에 전달하며, 표시부(150)에 판단결과에 따른 상태를 표시하도록 제어신호를 전달한다. 또한, 제어부(110)는 자동전압조정기(AVR; Automatic Voltage Regulator)로서의 역할을 수행한다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1의 제어부의 일 실시예에 따른 회로도로서, 도 2a는 제어부(110)의 메인IC와 입출력포트들을 나타낸 것이고, 도 2b는 리셋부(111)의 일 실시예이며, 도 2c는 바이패스 캐패시터부(113)를 도시한 것이다. 도 2b의 리셋부(111)는 전원 공급에도 불구하고 스스로 초기화 하지 못하는 도 2a의 메인IC의 정상 동작을 위하여, 전원의 투입 시에 리셋(RESET)신호를 발생시켜 공급함으로써 메인IC를 초기화시킨다. 도 2c의 바이패스 캐패시터부(113, Bypass Capacitor)는 일종의 디커플링 캐패시터(Decoupling Capacitor)로서, 전원에 연결된 각종 IC의 안전성에 문제를 일으킬 수 있는 전원단의 노이즈를 차단한다.
한편, 제어부(110)는 전원이 공급될 시 초기화를 위한 리셋 신호를 생성하는 리셋부(111)와, 전원부에서 발생하는 노이즈에 의하여 IC회로를 안정적으로 보호하기 위한 바이패스 커패시터부(113)를 더 구비할 수 있다.
표시부(150)는 제어부(110)의 제어에 따라 아크검출 시 LED 등 시각적 신호로 변환하여 사용자에게 경보하며, 아울러 통신 및 정상 상태를 각각 표시할 수 있도록 개별적인 LED 등을 더 구비함이 바람직하다. 도 3에 본 발명에 따른 세대분전반에 적용되는 표시부의 일 실시예를 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(110)로부터 인가되는 제어신호에 따라, LED_COM신호는 통신시 LED1을 온(ON)시키고, LED_ARC신호는 아크가 검출될 시 LED2를 온시키며, LED_RUN신호는 정상상태에서 LED3을 온시켜 현재 상태를 사용자 또는 관리자가 용이하게 파악할 수 있도록 한다.
통신부(170)는 제어부(110)의 제어에 따라 아크검출 시 이를 전송하기 위하여 외부의 서버(200)와 통신한다. 통신부(170)는 RS485 방식을 사용할 수 있으며, 이상 발생 시 서버(200)와 안정적으로 통신할 수 있도록 전원과 분리되는 것이 바람직하다.
차단부(160, Relay)는 제어부(110)의 제어에 따라 아크검출 시 아크가 검출된 부분을 정상부분과 분리한다. 도 7에 차단부(160)의 일 실시예에 따른 회로도를 도시하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(110)의 제어신호의 입력에 따라 아크결함 발생부(예로서, CONTACT_A)와 정상부(예로서, CONTACT_B)의 연결을 차단한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반은, 전기계량기를 세대분전함 내에 설치하여 공간의 효율성과 시공성을 향상시키고, 공사 원가를 절감할 수 있는 세대분전반을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반은, 세대 내 전기 사용 환경을 실시간으로 표시하고, 통신을 통한 모니터링을 실시함으로써 사용자가 능동적으로 전기 에너지를 절감할 수 있도록 효율적인 전기 소비 패턴을 확립할 수 있는 세대분전반을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반은, 월 패드(Wall-Pad)를 통해 세대분전반 아크, 누설전류, 이상온도, 전압, 전류, 역률 감시 상태, 전력 사용량 감시, 차단기 상태 확인 및 전기화재 경보를 발령할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반은, 블랙아웃 및 아크결함을 방지하기 위하여 월 패드(Wall-Pad)를 통해 세대분전반 아크, 누설전류, 이상온도, 전압, 전류, 역률 감시 상태, 전력 사용량 감시, 차단기 상태 확인 및 전기화재 경보를 발령할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 분전반에 있어서,
    입력되는 전압 및 전류를 상시 측정하여, SPI(Serial to Peripheral Interface) 통신을 통해 제어부에 전달하는 전류 및 전압 감지부; 각 상 부스바의 과열여부를 진단하도록 각 상 부스바의 온도를 측정하여 상기 제어부로 전달하는 온도감지부; 상기 전류 및 전압 감지부에서 측정한 전류 및 전압을 샘플링하여, 아크 발생을 감지하고, 상기 제어부로 전달하는 아크감지부; 상기 전류 및 전압 감지부에서 측정된 전류 및 전압과, 상기 아크감지부에서 샘플링된 값을 비교 및 분석하여 아크 유무를 판단하고, 판단결과를 통신부에 전달하며, 표시부에 판단결과에 따른 상태를 표시하도록 제어신호를 전달하는 상기 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 LED 등 시각적 신호로 변환하여 사용자에게 경보하며, 통신 및 정상 상태를 각각 표시하는 상기 표시부; 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 이를 전송하기 위하여 외부의 서버와 통신하고, 상기 서버로부터 제어신호가 수신되면 이를 상기 제어부로 전달하는 통신부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 아크검출 시 아크가 검출된 부분을 정상부분과 분리하는 차단부를 포함하고;
    상기 전압 및 전류 감지부는,
    입력되는 R상 전압을 두 개의 저항으로 분배하는 전압분배부와, 전류센서부터 입력되는 R상 전류를 감지하는 전류감지부와, 상기 전압분배부에서 분배된 전압과 상기 전류감지부에서 감지된 전류를 측정하여 상기 제어부로 전달하는 전력IC를 포함하며;
    상기 전류 감지부는,
    입력되는 R상 전류신호를 전압으로 파형 변경한 후, 상기 제어부의 전류값에대응하여 증폭비율 및 커팅레벨(Cutting level)을 조절하는 것을 특징으로 하는 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    전원이 공급될 시 초기화를 위한 리셋 신호를 생성하는 리셋부와,
    전원부에서 발생하는 노이즈에 의하여 IC회로를 안정적으로 보호하기 위한 바이패스 커패시터부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 블랙아웃 및 아크결함 방지용 세대분전반.
  3. 삭제
  4. 삭제
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