KR101527652B1 - 모터 보호계전기 제어방법 - Google Patents

모터 보호계전기 제어방법 Download PDF

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Abstract

모터 보호계전기 제어방법이 개시된다. 본 발명의 제어방법은, 순시정전이 발생하는 경우, 순시정전 발생시 모터의 동작상태와 관련한 정보를 저장하고, 복전되어 상기 모터 보호계전기에 전원이 투입되는 경우, 상기 커패시터의 충전을 정지하고 상기 커패시터의 전압레벨을 확인하여, 상기 커패시터의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 높은 경우, 순시정전 이전의 모터의 동작상태와 관련한 정보를 상기 모터 보호계전기에 반영한다.

Description

모터 보호계전기 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING MOTOR PROTECTION RELAY}
본 발명은 모터 보호계전기 제어방법에 관한 것이다.
모터 보호계전기는 모별로 개별 설치되어, 모터의 시동 및 운전중 발생하는 과전류, 결상, 상간 불평형, 역상, 지락 등의 고장 발생시 디지털 신호처리에 의해 설정된 동작시간 내에 신속하고 정확하게 검출하고, 계전기 접점을 개방하도록 제어하여 모터에 공급되는 전원을 차단(트립)함으로써, 모터와 모터에 접속되는 기기를 고장으로 인한 손상으로부터 보호하는 전기기기이다.
모터 운전중 순시정전이 발생하여, 모터 보호계전기 및 모터에 전원이 차단된 후, 수초에서 수십초 이내에 복전하면, 모터 보호계전기는 이를 인식할 수 없으므로, 순시정전 전에 모터가 동작하고 있었던 상태라도, 복전이 된 후에는 모터 정지상태를 유지한다.
이 경우, 모터가 정지하고 있는 동안의 손실이 발생하며, 작업자가 모터를 재기동하여야 하는 번거로움이 있다.
또한, 순시정전 동안 발생하는 칼로리 변화 또는 시간 변화 등을 감지할 수 없으므로, 물리적인 기기 상태와 모터 보호계전기의 데이터 간에 오차가 발생하게 되어, 순시정전에 의해 발생한 데이터 오차를 수동으로 조정하여야 하는 문제점이 있다.
이와 같이 모터 보호계전기에 대한 제어를 개시하고 있는 선행문헌으로서 대한민국 등록특허 제10-0923684호 “전자식 모터 보호 계전기 및 그의 제어방법”, 대한민국 등록특허 제10-0810651호 “전력감시형 다기능 모터보호계전기”가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 모터 보호계전기에 순시정전이 발생하여 모터 및 모터 보호계전기에 전원이 차단된 후 복전하는 경우, 복전 직후 전압레벨을 통해 순시정전을 인지하고 이를 보정하기 위한 모터 보호계전기 제어방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 제어방법은, 모터 보호계전기의 전원을 투입하여, 제어부에 연결된 커패시터의 충전을 시작하는 단계; 순시정전이 발생하는 경우, 순시정전 발생시 모터의 동작상태와 관련한 정보를 저장하는 단계; 복전되어 상기 모터 보호계전기에 전원이 투입되는 경우, 상기 커패시터의 충전을 정지하고 상기 커패시터의 전압레벨을 확인하는 단계; 및 상기 커패시터의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 높은 경우, 순시정전 이전의 모터의 동작상태와 관련한 정보를 상기 모터 보호계전기에 반영하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어방법은, 상기 커패시터의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 낮은 경우, 모터의 정지상태를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 커패시터를 완전히 충전한 후, 시간에 따른 방전용량을 측정한 테이블을 미리 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 모터 보호계전기에 반영하는 단계는, 순시정전 발생시 경과된 시간을 커패시터의 전압레벨에 따라 확인하여, 해당 경과시간에 따라 상기 모터 보호계전기의 데이터를 보정할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는 마이크로 제어 유닛(MCU)이고, 상기 MCU의 다용도 입출력 포트(GPIO)의 출력을 이용하여 상기 커패시터를 충전할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 순시정전이 발생하여도 빠르게 순시정전 이전의 모터상태를 반영하므로, 자동으로 빠르게 모터투입이 이루어져 금전적 손실을 줄일 수 있으며, 모터를 재기동하고 모터 보호계전기의 데이터 오차를 수정하는 인력을 줄이도록 하는 효과가 있다.
또한, 무엇보다도 모터의 열량보정을 통해 정확한 과부하 보호를 할 수 있으므로, 모터 부하를 보호하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 보호계전기 제어장치의 일실시예 회로구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 보호계전기 제어장치의 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제어장치의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모터 보호계전기 제어장치의 일실시예 회로구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 모터 보호계전기 제어장치의 블럭 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어장치는, 제어부(10), 안정화부(20), 커패시터(30), 전압측정부(40) 및 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter; ADC)(50)를 포함하며, 모터 보호계전기에 내장된다.
제어부(10)는, 예를 들어 마이크로 제어 유닛(Micro Controller Unit; MCU)로서, 모터 보호계전기를 제어하기 위한 프로세서이다. 제어부(10)는 복수의 입출력포트를 포함할 수 있다.
도 1에는 도시되지 않았으나, 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 제어장치는 저장부(60)를 더 포함할 수 있다.
즉, 커패시터(30)를 완전히 충전한 후, 시간에 따라 어느 정도 용량으로 방전되는지를 미리 측정한 테이블을 저장부(60)에 저장할 수 있다.
제어부(10)의 다용도 입출력 포트(General Purpose Input/Output; GPIO)의 출력은 소정 전압/전류레벨을 가지는 것으로서, 안정화부(20)를 통해 커패시터(30)를 충전할 수 있다.
안정화부(20)는 직렬로 연결된 저항(21), 저항(21)과 직렬로 연결된 다이오드(22) 및 병렬로 연결된 저항(23)을 포함하지만, 이러한 회로에 한정되는 것이 아니며, 입력전압을 안정화할 수 있는 다양한 형태의 회로로 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 안정화부(20)는 제어부(10)의 GPIO를 통해 출력되는 전압을 안정화할 수 있다.
커패시터(30)는 안정화부(20)를 통해 입력되는 제어부(10)의 출력전압을 충전한다.
전압측정부(40)는 커패시터(30)의 전압을 측정한다. 전압측정부(40)는 예를 들어 연산 증폭기(operational amplifire; OP-AMP)일 수 있다. OP-AMP의 경우 입력 임피던스가 무한대이므로, 출력에 온전하게 전압이 인가되어, 출력전압을 측정할 수 있다. 다만, 본 발명의 전압측정부(40)가 OP-AMP에 한정되는 것은 아니며, 다른 회로가 사용될 수도 있음은 자명하다.
ADC(50)는 전압측정부(40)가 측정한 아날로그 신호인 전압의 크기를 디지털로 변환하여 제어부(10)에 제공한다.
제어부(10)는, 모터의 운전중에 순시정전이 발생하는 경우, 모터의 동작상태 및 동작정보를 저장부(60)에 저장한다. 또한, 제어부(10)는 복전되어 모터 보호계전기에 전원이 투입될 때 커패시터(30)의 충전을 중지하고, 전압측정부(40)로부터 수신하는 커패시터(30)의 전압을 확인한다.
커패시터(30)의 전압이 순시정전 판단 설정치 이하이면, 제어부(10)는 최초 전원인가 또는 장기 정전으로 판단하여, 모터의 정지상태를 유지할 수 있다. 이경우, 사용자에 의해 모터의 운전이 재시작된다.
커패시터(30)의 전압이 순시정전 판단 설정치 이상이면, 순시정전이라고 판단한다. 또한, 제어부(10)는, 커패시터(30)의 전압이 저장부(60)에 저장된 테이블을 참조로 하여 정전 이후 어느 정도 시간이 지났는지 확인할 수 있으며, 순시정전이라고 판단한 경우, 순시정전 이전의 모터상태를 반영할 수 있다. 즉, 저장부(60)에 저장된 모터의 상태정보 및 동작정보를 모터에 적용하고, 커패시터(30)의 전압레벨에 따라 모터와 관련된 모터 보호계전기의 데이터를 보정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제어장치의 동작을 설명하기 위한 일실시예 흐름도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어장치는, 우선, 모터 보호계전기의 전원을 투입하여(S10), 제어부(10)에 연결된 커패시터(30)의 충전을 시작한다(S15). 이후 모터의 운전을 시작한다(S20).
모터의 운전중 순시정전이 발생하면(S25), 제어부(10)는 순시정전 발생시 모터의 동작상태와 관련한 정보를 저장부(60)에 저장한다(S30).
이후, 복전이 되어(S35), 모터 보호계전기에 전원이 투입되는 경우, 제어부(10)는 커패시터(30)의 충전을 정지하고(S40), 커패시터(30)의 전압측정부(40)로부터 입력되는 커패시터(30)의 전압레벨을 확인할 수 있다(S45).
이때 제어부(10)는 커패시터(30)의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 낮은 경우에는(S50), 모터의 정지상태를 유지하고(S70), 사용자에 의한 재시동을 대기한다(S75).
만약, 커패시터(30)의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 높은 경우에는(S50), 제어부(10)는 순시정전으로 판정하고(S55), 순시정전 이전의 모터의 상태를 반영할 수 있다(S60). 즉, 저장부(60)에 저장된 모터의 동작상태와 관련된 정보를 모터 보호계전기에 반영할 수 있으며, 이경우, 커패시터(30)의 전압레벨에 따라 데이터를 보정할 수 있을 것이다(S65).
즉, 제어부(10)는 순시정전 발생시 경과된 시간을 커패시터(30)의 전압레벨에 따라 확인할 수 있으며, 해당 경과한 시간에 따라 모터 보호계전기의 데이터를 보정할 수 있을 것이다.
본 발명은 모터 보호계전기에 커패시터 회로를 제공하여, 평상시 제어부(10)의 GPIO 출력을 이용하여 커패시터(30)를 충전하고, 순시정전 또는 전원인가시 커패시터(30)의 충전을 정지하고, 커패시터(30)의 전압레벨을 확인하여 커패시터(30)의 방전시간을 바탕으로 순시정전인지 또는 정상투입인지 판단한 후, 모터의 운전 및 데이터 보정에 반영할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 수십초 이내에 발생하는 순시정전 및 복전을 모터 보호계전기가 인지할 수 있으며, 이를 토대로 순시정전 이전의 모터의 동작상태를 보호계전기에 반영하고, 모터의 동작상태와 관련한 데이터를 보정할 수 있다.
대규모 모터를 사용하는 플랜트의 경우 , 순시정전이 발생하면, 정전 지속시간이 짧을지라도, 모든 모터 및 라인 가동이 중단되기 때문에 많은 금전적 손실이 발생 할 수 있으며, 이를 재투입하기 위해 인력투입이 추가로 필요하다.
또한, 순시정전이 수십초 정도인 경우에도 모터의 과부하 보호를 위해 필요한 열량 수치 및 시간데이터 등이 틀어지기 때문에 과부하 보호가 오동작할 수도 있고, 사용자가 직접 시간데이터 등을 수정해야 한다.
그러나, 본 발명에 의하면, 순시정전이 발생하여도 빠르게 순시정전 이전의 모터상태를 반영하므로, 자동으로 빠르게 모터투입이 이루어져 금전적 손실을 줄일 수 있으며, 모터를 재기동하고 모터 보호계전기의 데이터 오차를 수정하는 인력을 줄일 수 있다.
또한, 무엇보다도 모터의 열량보정을 통해 정확한 과부하 보호를 할 수 있으므로, 모터 부하를 보호할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 제어부 20: 안정화부
30: 커패시터 40: 전압측정부
50: ADC 60: 저장부

Claims (5)

  1. 커패시터를 완전히 충전한 후, 시간에 따른 방전용량을 측정한 테이블을 미리 저장하는 단계;
    모터 보호계전기의 전원을 투입하여, 제어부에 연결된 상기 커패시터의 충전을 시작하는 단계;
    순시정전이 발생하는 경우, 순시정전 발생시 모터의 동작상태와 관련한 정보를 저장하는 단계;
    복전되어 상기 모터 보호계전기에 전원이 투입되는 경우, 상기 커패시터의 충전을 정지하고 상기 커패시터의 전압레벨을 확인하는 단계; 및
    상기 커패시터의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 높은 경우, 순시정전 이전의 모터의 동작상태와 관련한 정보를 상기 모터 보호계전기에 반영하는 단계를 포함하고,
    상기 모터 보호계전기에 반영하는 단계는, 상기 테이블을 참조하여, 순시정전 발생시 경과된 시간을 커패시터의 전압레벨에 따라 확인하여, 해당 경과시간에 따라 상기 모터 보호계전기의 데이터를 보정하는 것인 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커패시터의 전압레벨이 순시정전 설정치보다 낮은 경우, 모터의 정지상태를 유지하는 단계를 더 포함하는 제어방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 마이크로 제어 유닛(MCU)이고,
    상기 MCU의 다용도 입출력 포트(GPIO)의 출력을 이용하여 상기 커패시터를 충전하는 제어방법.
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KR20130019474A (ko) * 2011-08-17 2013-02-27 주식회사 한세스 다기능 모터 보호 계전기

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