KR101623366B1 - 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 관한 것으로, 차단기의 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 있어서, 부하에 전류를 공급하는 전기 회로에 단락이나 맴돌이 전류가 발생되었을 때 차단기의 트립 코일에 전류를 흘려보내 차단기를 개방시킴으로써 부하에 연결된 전원 선로를 절단시켜 부하로 유입되는 전류를 차단하는 보호 계전기와, 상기 차단기를 구동시키기 위한 기계 장치(Mechanism)의 외함 또는 차단기반에 차단기의 운전 데이터와 차단기의 이력 정보를 기록하고 상기 트립 코일의 이상 유무를 진단하며 차단기가 동작될 때 발생되는 서지 전류를 검출하는 착탈식 디지털 기록 장치(CB CMD Unit: Circuit Breaker Condition Monitoring & Diagnosis), 상기 디지털 기록 장치로부터 전달받은 서지 전류를 분석하여 차단기의 스위치 접점 상태를 진단하는 외부 서버로 이루어지고, 상기 디지털 기록 장치는 상기 보호 계전기가 차단기의 트립 코일을 구동시킬 때 트립 코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립 코일 전압 검출부와, 상기 보호 계전기가 차단기의 트립 코일을 구동시킬 때 트립 코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립 코일 전류 검출부, 제어부의 제어 신호에 따라 복수개의 스위치 중 어느 한개의 스위치를 닫아 상기 트립 코일 전압 검출부와 트립 코일 전류 검출부로부터 입력된 신호 중 어느 한 개의 신호를 제어부로 입력시키는 멀티 플렉서(Multiplexer), 차단기가 동작할 때 발생되는 서지(Surge) 전류를 측정하는 서지 전류 검출부, 상기 멀티 플렉서를 통해 입력된 트립 코일 전압 검출부에 의해 검출된 트립 코일 전압과 트립 코일 전류 검출부에 의해 검출된 트립 코일 전류를 입력받아 메모리에 기(旣) 저장된 트립 코일 전압과 트립 코일 전류를 비교하여 이상 여부를 진단하고 서지 전류 검출부로부터 측정된 서지 전류를 전송부를 통해 외부 서버로 전송하는 제어부, 차단기가 정상적으로 동작할 때 차단기의 트립 코일에 공급되는 전압과 전류 데이터와 차단기의 이력 정보와 운전 데이터를 저장하는 메모리로 이루어진다.
Description
본 발명은 차단기 또는 차단기반에 장착된 상태에서 차단기의 이력 정보와 운전 데이터 및 차단기의 진단 정보를 검출 및 내장하여 차단기의 자체 진단이 가능한 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 관한 것이다.
통상적으로 차단기라 함은 발전소와 변전소 및 건축물 등 전기적 공작 설비의 전기 회로를 분리 및 접속 유지시키기 위한 도구로 사용되는 전기 기계의 하나로 충분한 절연 성능을 가지고 있으며 고장 전류의 차단에 유용하게 사용된다.
따라서, 이러한 차단기는 전기 공급 회로 설비에 사용되는 필수적이고 중요한 전기 설비물의 하나이다.
발전소나 변전소 등에 설치되는 전력 설비는 각종 많은 차단기 종류가 설치 및 운전 중에 있다.
전력 계통에서 필수 장비인 차단기는 설치 후에도 지속적인 유지 보수가 이루어져야 하는데, 상기 유지 보수를 위해 다양한 관점에서 차단기의 동작 특성이 진단되어야 한다.
이러한 배경에서 차단기 운영자에게 편의성을 제공하고 보다 정확한 차단기 동작 특성 진단 결과를 제공하는 차단기 진단 장비 관련 기술이 등장하고 있다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 출원 번호 "10-2011-0002394"호의 "차단기 동작 특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법"이 출원되어 등록되었는데, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치에 있어서, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치는 제어 전원 감시용 T1 입력단과, 트립 코일 전류를 측정하는 T2 입력단, 투입 코일 전류를 측정하는 T3 입력단, 차단기를 통하여 흐르는 A상, B상, C상의 상전류를 측정하는 T4, T5, T6 입력단, 차단기가 설치된 장소의 온도를 측정하는 T7 입력단, 및 습도를 측정하는 T8 입력단이 접속된 아날로그 다중화기와, 상기 아날로그 다중화기에 접속되며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 ADC, 상기 ADC에 접속되어 디지털 신호를 처리하며 동작 특성 정보를 감시하는 DSP, 상기 DSP에 접속되며 다른 장치들과의 연계를 위한 정합 포트를 갖는 통신 정합부, 일단에 T9 입력단이 설치되고 상기 DSP에 접속되며 차단기의 트립 및 투입 상태의 접점을 감시하는 광절연 디지털 입력부, 상기 DSP에 접속되며 차단기를 동작시키고 출력 포트를 갖는 릴레이 접점 디지털 출력부, 상기 DSP에 접속되며 알람 내용을 표시하는 LED 표시기, 및 상기 DSP에 접속되고 차단기의 동작 특성을 저장하는 메모리를 포함한다.
하지만, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은 차단기의 제번과 정격 사항이 포함된 이력 정보를 저장하지 않고, 차단기의 전기적 동작 횟수, 및 차단기의 주위 온도에 관한 운전 데이터, 및 트립 코일에 공급되어야 할 전압과 전류를 진단할 수 없다.
또한, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은 차단기의 접점 상태를 실시간으로 진단할 수 없어 차단기의 신뢰성을 보증할 수 없다.
또, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치 및 그 감시 방법은 차단기와 관련된 제어 장치의 성능을 개량하거나 교체할 때에 차단기의 이력 데이터와 운전 정보를 알 수 없다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 차단기의 제번과 정격 사항이 포함된 이력 정보와, 차단기의 전기적 동작 횟수, 및 차단기의 주위 온도에 관한 운전 데이터, 및 트립 코일에 공급되어야 할 전압과 전류에 대한 기준을 나타내는 진단 정보를 메모리에 저장하고 있다가 차단기가 동작한 경우에 트립 코일에 공급되는 전압과 전류값을 검출한 다음 검출된 결과를 메모리에 저장된 기준치와 비교하여 이상 유무를 진단할 수 있도록 한 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명은 차단기의 차단시 서지 전류를 검출한 다음 검출 결과를 원격지의 서버로 전송하여 차단기의 접점 상태를 진단하도록 지원하는 차단기 운전 상태 감시 및 진단 장치를 차단기 또는 차단기반에 기본 장착함으로써 차단기의 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있는 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기를 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또, 본 발명은 차단기의 운전 상태를 감시하거나 진단할 수 있는 디지털 기록 장치를 차단기 또는 차단기반에 기본 장착함으로써 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있도록 한 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 차단기와 관련된 제어 장치의 성능을 개량하거나 교체할 때에도 차단기의 이력 데이터와 운전 정보를 지속적으로 유지할 수 있도록 한 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
또, 본 발명은 차단기 본체 또는 차단기반에 차단기 출하시의 이력 정보와 운전중의 이벤트 정보를 기록하여 차단기의 장기간 운전시에도 기록 장치의 데이터와 정보를 분석함으로써 필요한 유지 보수가 적기에 이루어지도록 하여 차단기의 동작을 보증할 수 있도록 한 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기를 제공하는데 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기는 차단기의 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 있어서, 부하에 전류를 공급하는 전기 회로에 단락이나 맴돌이 전류가 발생되었을 때 차단기의 트립 코일에 전류를 흘려보내 차단기를 개방시킴으로써 부하에 연결된 전원 선로를 절단시켜 부하로 유입되는 전류를 차단하는 보호 계전기와, 상기 차단기를 구동시키기 위한 기계 장치(Mechanism)의 외함 또는 차단기반에 차단기의 운전 데이터와 차단기의 이력 정보를 기록하고 상기 트립 코일의 이상 유무를 진단하며 차단기가 동작될 때 발생되는 서지 전류를 검출하는 착탈식 디지털 기록 장치(CB CMD Unit: Circuit Breaker Condition Monitoring & Diagnosis), 상기 디지털 기록 장치로부터 전달받은 서지 전류를 분석하여 차단기의 스위치 접점 상태를 진단하는 외부 서버로 이루어지고, 상기 디지털 기록 장치는 상기 보호 계전기가 차단기의 트립 코일을 구동시킬 때 트립 코일로 공급되는 전압을 검출하는 트립 코일 전압 검출부와, 상기 보호 계전기가 차단기의 트립 코일을 구동시킬 때 트립 코일로 공급되는 전류를 검출하는 트립 코일 전류 검출부, 제어부의 제어 신호에 따라 복수개의 스위치 중 어느 한개의 스위치를 닫아 상기 트립 코일 전압 검출부와 트립 코일 전류 검출부로부터 입력된 신호 중 어느 한 개의 신호를 제어부로 입력시키는 멀티 플렉서(Multiplexer), 차단기가 동작할 때 발생되는 서지(Surge) 전류를 측정하는 서지 전류 검출부, 상기 멀티 플렉서를 통해 입력된 트립 코일 전압 검출부에 의해 검출된 트립 코일 전압과 트립 코일 전류 검출부에 의해 검출된 트립 코일 전류를 입력받아 메모리에 기(旣) 저장된 트립 코일 전압과 트립 코일 전류를 비교하여 이상 여부를 진단하고 서지 전류 검출부로부터 측정된 서지 전류를 전송부를 통해 외부 서버로 전송하는 제어부, 차단기가 정상적으로 동작할 때 차단기의 트립 코일에 공급되는 전압과 전류 데이터와 차단기의 이력 정보와 운전 데이터를 저장하는 메모리로 이루어진다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기는 차단기의 제번과 정격 사항이 포함된 이력 정보와, 차단기의 전기적 동작 횟수, 및 차단기의 주위 온도에 관한 운전 데이터, 및 트립 코일에 공급되어야 할 전압과 전류에 대한 기준을 나타내는 진단 정보를 메모리에 저장하고 있다가 차단기가 동작한 경우에 트립 코일에 공급되는 전압과 전류값을 검출한 다음 검출된 결과를 메모리에 저장된 기준치와 비교하여 이상 유무를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 차단기의 차단시 서지 전류를 검출한 다음 검출 결과를 원격지의 서버로 전송함으로써 차단기의 접점 상태를 진단하도록 지원하는 차단기 운전 상태 감시 및 진단 장치를 차단기 또는 차단기반에 기본 장착함으로써 차단기의 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기와 관련된 제어 장치의 성능을 개량하거나 교체할 때에도 차단기의 이력 데이터와 운전 정보를 지속적으로 유지할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기의 운전 상태를 감시하거나 진단할 수 있는 디지털 기록 장치를 차단기 또는 차단기반에 기본 장착함으로써 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기 본체 또는 차단기반에 차단기 출하시의 이력 정보와 운전중의 이벤트 정보를 기록하여 차단기의 장기간 운전시에도 기록 장치의 데이터와 정보를 분석함으로써 필요한 유지 보수가 적기에 이루어지도록 하여 차단기의 동작을 보증할 수 있다.
도면 1은 본 발명이 차단기에 장착된 상태를 도시한 도면,
도면 2는 본 발명이 차단기반에 장착된 상태를 도시한 도면,
도면 3은 본 발명의 제어 블록도.
도면 2는 본 발명이 차단기반에 장착된 상태를 도시한 도면,
도면 3은 본 발명의 제어 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기는 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 차단기의 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 있어서,부하에 전류를 공급하는 전기 회로에 단락이나 맴돌이 전류가 발생되었을 때 차단기(1)의 트립 코일(5)에 전류를 흘려보내 차단기(1)를 개방시킴으로써 부하에 연결된 전원 선로를 절단시켜 부하로 유입되는 전류를 차단하는 보호 계전기(7)와, 상기 차단기(1)를 구동시키기 위한 기계 장치(Mechanism)의 외함(2) 또는 차단기반에 차단기(1)의 운전 데이터와 차단기(1)의 이력 정보를 기록하고 상기 트립 코일의 이상 유무를 진단하며 차단기가 동작될 때 발생되는 서지 전류를 검출하는 착탈식 디지털 기록 장치(3)(CB CMD Unit: Circuit Breaker Condition Monitoring & Diagnosis), 및 상기 디지털 기록 장치로부터 전달받은 서지 전류를 분석하여 차단기(1)의 스위치 접점 상태를 진단하는 외부 서버(23)로 이루어진다.
상기 디지털 기록 장치(3)는 상기 보호 계전기(7)가 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 때 트립 코일(5)로 공급되는 전압을 검출하는 트립 코일 전압 검출부(9)와, 상기 보호 계전기(7)가 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 때 트립 코일(5)로 공급되는 전류를 검출하는 트립 코일 전류 검출부(11), 제어부(13)의 제어 신호에 따라 복수개의 스위치 중 어느 한개의 스위치를 닫아 상기 트립 코일 전압 검출부(9)와 트립 코일 전류 검출부(11)로부터 입력된 신호 중 어느 한 개의 신호를 제어부(13)로 입력시키는 멀티 플렉서(15)(Multiplexer), 차단기(1)가 동작할 때 발생되는 서지(Surge) 전류를 측정하는 서지 전류 검출부(17), 상기 멀티 플렉서(15)를 통해 입력된 트립 코일 전압 검출부(9)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일 전류 검출부(11)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전류를 입력받아 메모리(19)에 기(旣) 저장된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일(5) 전류를 비교하여 이상 여부를 진단하고 서지 전류 검출부(17)로부터 측정된 서지 전류를 전송부(21)를 통해 외부 서버(23)로 전송하는 제어부(13), 차단기(1)가 정상적으로 동작할 때 차단기(1)의 트립 코일(5)에 공급되는 전압과 전류 데이터와 차단기(1)의 이력 정보와 운전 데이터를 저장하는 메모리(19)로 이루어진다.
상기 디지털 기록 장치(3)는 차단기(1)를 구동시키기 위한 기계 장치(Mechanism)의 외함(2) 또는 차단기반에 자석을 이용하여 탈부착된다.
상기 차단기(1)의 입력단에 연결된 전기 선로에는 전기 선로의 전압을 측정하기 위해 전기 선로의 전압을 일정 비율로 낮추는 전압 측정용 계기용 변압기(24)가 부가 장착되고, 상기 차단기(1)의 출력단에 연결된 전기 선로에는 전기 선로를 흐르는 전류를 측정하기 위해 전기 선로를 흐르는 전류를 일정 비율로 낮추는 전류 측정용 계기용 변류기(26)가 부가 장착된다.
상기 보호 계전기(7)는 계기용 변압기(24)와 계기용 변류기(26)를 통해 전기 선로의 전압과 전류를 측정한다.
상기 차단기(1)의 이력 정보는 차단기(1) 제번과, 차단기(1) 정격 사항, 및 차단기(1)의 첫번째 트립시 진동 파형을 포함한다.
또한, 상기 차단기(1) 정격 사항은 차단기(1)의 정격 전압과, 정격 전류, 정격 차단 용량, 정격 투입 용량, 정격 주파수, 정격 차단 전류, 정격 단시간 전류, 정격 차단 시간, 정격 투입 및 트립 조작 전압, 차단기(1)의 조작 압력, 차단기(1)의 정격 재기 전압, 및 차단기(1)의 절연 강도를 포함한다.
또한, 상기 디지털 기록 장치(3)는 서지 전류 검출부(17)로부터 입력된 서지 전류를 원격에서 분석하도록 외부 서버(23)로 전송하는 전송부(21)와, 트립 코일 전압 검출부(9)와 트립 코일 전류 검출부(11)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일(5) 전류를 메모리(19)에 기저장된 차단기(1)의 트립 코일(5) 전압 및 전류와 비교하여 차이가 발생되었을 때 경보를 발생시키는 경보 발생부(25)를 더 포함한다.
또, 상기 디지털 기록 장치(3)는 차단기(1)가 동작한 경우에 차단기(1)의 진동 파형을 측정하는 진동 센싱 모듈(30)이 부가 장착되고, 상기 제어부(13)는 진동 센싱 모듈(30)에 의해 측정된 진동 파형과 제어부(13)에 저장된 표준 파형을 비교하여 이상 여부를 판별한다.
상기 제어부(13)에 저장된 표준 파형은 진동 센싱 모듈(30)을 통해 자체적으로 검출한 다음 저장한다.
상기 진동 센싱 모듈(30)은 진동을 감지하는 진동 센서와, 진동 센서로부터 출력되는 소신호를 증폭하는 제1 증폭부, 상기 제1 증폭부로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 감쇄하는 제1 로우 패스 필터, 및 상기 제1 로우 패스 필터로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(13)로 전송하는 제1 A/D 변환부가 부가 장착된다.
상기 차단기(1)의 운전 데이터는 차단기(1) 보조 전원의 전압 레벨과, 차단기(1)의 동작 횟수, 차단기(1)의 주위 온도, 차단기(1)의 투입과 개방 동작 사이의 소요 시간, 및 차단기(1)에 장착되는 진공 밸브의 잔여 수명을 포함한다.
상기 운전 데이터와 이력 정보에 포함된 차단기(1)의 제번과 정격 사항은 외부 장치로부터 제어부(13)를 통해 메모리(19)에 저장된다.
상기 디지털 기록 장치(3)는 차단기(1) 보조 전원의 전압 레벨을 측정하여 차단기(1) 보조 전원의 최대값과 최소값을 검출하는 전압 측정 모듈(35)과, 상기 차단기(1)가 개방되거나 폐쇄된 동작 횟수를 카운트(Count)하는 차단기 동작 횟수 카운터(37), 상기 차단기(1)의 주위 온도를 측정하는 온도 측정 모듈(39), 상기 차단기(1)의 투입과 개방 동작간의 소요 시간을 측정하는 소요 시간 감지 모듈(41), 및 차단기(1)에 장착되는 진공 밸브의 잔여 수명을 카운터하는 잔여 수명 카운터 모듈(43)을 더 포함한다.
상기 온도 측정 모듈(39)은 차단기(1) 외부에 장착된 상태에서 주변 온도에 비례하는 전압을 출력하는 온도 센싱부와, 상기 온도 센싱부로부터 출력되는 전압을 증폭하는 제2 증폭부, 상기 제2 증폭부로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 제2 로우 패스 필터, 및 상기 제2 로우 패스 필터로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 제2 A/D 변환부로 구성될 수 있다.
또한, 상기 온도 측정 모듈(39)은 차단기(1) 외부에 장착된 상태에서 차단기(1) 주위 온도를 검출하는 디지털 온도 센서로 구성될 수 있고, 상기 제어부(13)는 디지털 온도 센서와 디지털 통신 인터페이스를 통해 디지털 온도 센서로부터 검출된 차단기(1) 주위 온도를 취득할 수 있다.
상기 트립 코일 전압 검출부(9)는 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 경우에 트립 코일(5)의 양단 전압을 검출한다.
상기 트립 코일 전압 검출부(9)는 트립 코일(5) 양단의 전압차를 증폭하는 제1 차동 증폭기와 상기 제1 차동 증폭기로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 제3 로우 패스 필터로 이루어질 수 있다.
상기 트립 코일 전류 검출부(11)는 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 경우에 상기 트립 코일(5)에 흐르는 전류를 검출한다.
상기 트립 코일 전류 검출부(11)는 제1 실시 예로서, 트립 코일(5)과 직렬 연결된 상태에서 트립 코일(5)에 흐르는 전류량에 비례하는 전압을 출력하는 션트(Shunt) 저항과, 상기 션트 저항의 양단 전압을 증폭하는 제2 차동 증폭기, 및 상기 제2 차동 증폭기로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄한 다음 출력 신호를 멀티 플렉서(15)의 입력 단자로 전달하는 제4 로우 패스 필터로 이루어질 수 있다.
상기 트립 코일 전류 검출부(11)는 제2 실시예로서 트립 코일(5)과 직렬 연결된 상태에서 트립 코일(5)에 흐르는 전류를 일정한 비율로 감쇄하여 출력하는 전류 트랜스(45)와, 상기 전류 트랜스(45)로부터 출력되는 전류를 출력 전류에 비례하는 전압으로 변환하기 위해 상기 전류 트랜스(45)의 출력 단자와 직렬 연결된 전류 측정용 저항, 상기 전류 측정용 저항의 양단 전압을 증폭하는 제1 증폭기, 및 상기 제1 증폭기로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄한 다음 출력 신호를 멀티 플렉서(15)의 입력 단자로 전달하는 제5 로우 패스 필터로 이루어질 수 있다.
상기 제어부(13)는 멀티 플렉서(15)를 거쳐 입력되는 트립 코일 전압 검출부(9) 또는 트립 코일 전류 검출부(11)로부터 입력된 아날로그 전압을 디지털로 변환하여 트립 코일(5)의 전압과 전류를 검출할 수 있다.
상기 서지 전류 검출부(17)는 계기용 변류기(26)로부터 검출된 전류에서 3상 전류를 합성하는 전류 트랜스(45)와, 상기 전류 트랜스(45)로부터 출력되는 전류와 서지 전류 기준 레벨을 비교하여 서지 전류를 검출하는 레벨 검출부(47)로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은 차단기(1)에 이상이 있음이 검출되었을 경우 제어부(13)의 제어 신호에 따라 경보를 발생한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기는 차단기(1)의 제번과 정격 사항이 포함된 이력 정보와, 차단기(1)의 전기적 동작 횟수, 및 차단기(1)의 주위 온도에 관한 운전 데이터, 및 트립 코일(5)에 공급되어야 할 전압과 전류에 대한 기준을 나타내는 진단 정보를 메모리(19)에 저장하고 있다가 차단기(1)가 동작한 경우에 트립 코일(5)에 공급되는 전압과 전류값을 검출한 다음 검출된 결과를 메모리(19)에 저장된 기준치와 비교하여 이상 유무를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 차단기(1)의 차단시 서지 전류를 검출한 다음 검출 결과를 원격지의 서버로 전송함으로써 차단기(1)의 접점 상태를 진단하도록 지원하는 차단기(1) 운전 상태 감시 및 진단 장치를 차단기(1)에 기본 장착함으로써 차단기(1)의 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기(1)와 관련된 제어 장치의 성능을 개량하거나 교체할 때에도 차단기(1)의 이력 데이터와 운전 정보를 지속적으로 유지할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기(1)의 운전 상태를 감시하거나 진단할 수 있는 디지털 기록 장치(3)를 차단기(1)에 기본 장착함으로써 고신뢰 운전을 최대한 보증할 수 있다.
또, 본 발명은 차단기(1) 본체에 차단기(1) 출하시의 이력 정보와 운전중의 이벤트 정보를 기록하여 차단기(1)의 장기간 운전시에도 기록 장치의 데이터와 정보를 분석함으로써 필요한 유지 보수가 적기에 이루어지도록 하여 차단기(1)의 동작을 보증할 수 있다.
1. 차단기 2. 외함
3. 디지털 기록 장치 5. 트립 코일
7. 보호 계전기 9. 트립 코일 전압 검출부
11. 트립 코일 전류 검출부 13. 제어부
15. 멀티 플렉서 17. 서지 전류 검출부
19. 메모리 21. 전송부
23. 외부 서버 24. 계기용 변압기
25. 경보 발생부 26. 계기용 변류기
35. 전압 측정 모듈 37. 차단기 동작 횟수 카운터
39. 온도 측정 모듈 41. 소요 시간 감지 모듈
43. 잔여 수명 카운터 모듈 45. 전류 트랜스
47. 레벨 검출부
3. 디지털 기록 장치 5. 트립 코일
7. 보호 계전기 9. 트립 코일 전압 검출부
11. 트립 코일 전류 검출부 13. 제어부
15. 멀티 플렉서 17. 서지 전류 검출부
19. 메모리 21. 전송부
23. 외부 서버 24. 계기용 변압기
25. 경보 발생부 26. 계기용 변류기
35. 전압 측정 모듈 37. 차단기 동작 횟수 카운터
39. 온도 측정 모듈 41. 소요 시간 감지 모듈
43. 잔여 수명 카운터 모듈 45. 전류 트랜스
47. 레벨 검출부
Claims (5)
- 차단기의 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기에 있어서,
부하에 전류를 공급하는 전기 회로에 단락이나 맴돌이 전류가 발생되었을 때 차단기(1)의 트립 코일(5)에 전류를 흘려보내 차단기(1)를 개방시킴으로써 부하에 연결된 전원 선로를 절단시켜 부하로 유입되는 전류를 차단하는 보호 계전기(7)와,
상기 차단기(1)를 구동시키기 위한 기계 장치(Mechanism)의 외함(2) 또는 차단기반에 차단기(1)의 운전 데이터와 차단기(1)의 이력 정보를 기록하고 상기 트립 코일의 이상 유무를 진단하며 차단기가 동작될 때 발생되는 서지 전류를 검출하는 착탈식 디지털 기록 장치(3)(CB CMD Unit: Circuit Breaker Condition Monitoring & Diagnosis);
상기 디지털 기록 장치로부터 전달받은 서지 전류를 분석하여 차단기(1)의 스위치 접점 상태를 진단하는 외부 서버(23)로 이루어지고,
상기 디지털 기록 장치(3)는 상기 보호 계전기(7)가 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 때 트립 코일(5)로 공급되는 전압을 검출하는 트립 코일 전압 검출부(9)와,
상기 보호 계전기(7)가 차단기(1)의 트립 코일(5)을 구동시킬 때 트립 코일(5)로 공급되는 전류를 검출하는 트립 코일 전류 검출부(11),
제어부(13)의 제어 신호에 따라 복수개의 스위치 중 어느 한개의 스위치를 닫아 상기 트립 코일 전압 검출부(9)와 트립 코일 전류 검출부(11)로부터 입력된 신호 중 어느 한 개의 신호를 제어부(13)로 입력시키는 멀티 플렉서(15)(Multiplexer),
차단기(1)가 동작할 때 발생되는 서지(Surge) 전류를 측정하는 서지 전류 검출부(17),
상기 멀티 플렉서(15)를 통해 입력된 트립 코일 전압 검출부(9)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일 전류 검출부(11)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전류를 입력받아 메모리(19)에 기(旣) 저장된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일(5) 전류를 비교하여 이상 여부를 진단하고 서지 전류 검출부(17)로부터 측정된 서지 전류를 전송부(21)를 통해 외부 서버(23)로 전송하는 제어부(13),
차단기(1)가 정상적으로 동작할 때 차단기(1)의 트립 코일(5)에 공급되는 전압과 전류 데이터와 차단기(1)의 이력 정보와 운전 데이터를 저장하는 메모리(19)로 이루어지고,
상기 차단기(1)의 입력단에 연결된 전기 선로에는 전기 선로의 전압을 측정하기 위해 전기 선로의 전압을 일정 비율로 낮추는 전압 측정용 계기용 변압기(24)가 부가 장착되고,
상기 차단기(1)의 출력단에 연결된 전기 선로에는 전기 선로를 흐르는 전류를 측정하기 위해 전기 선로를 흐르는 전류를 일정 비율로 낮추는 전류 측정용 계기용 변류기(26)가 부가 장착되며,
상기 보호 계전기(7)는 계기용 변압기(24)와 계기용 변류기(26)를 통해 전기 선로의 전압과 전류를 측정하고,
상기 디지털 기록 장치(3)에는 서지 전류 검출부(17)로부터 입력된 서지 전류를 원격에서 분석하도록 외부 서버(23)로 전송하는 전송부(21)와, 트립 코일 전압 검출부(9)와 트립 코일 전류 검출부(11)에 의해 검출된 트립 코일(5) 전압과 트립 코일(5) 전류를 메모리(19)에 기저장된 차단기(1)의 트립 코일(5) 전압 및 전류와 비교하여 차이가 발생되었을 때 경보를 발생시키는 경보 발생부(25)가 부가 장착되며,
상기 디지털 기록 장치(3)에는 차단기(1)가 동작한 경우에 차단기(1)의 진동 파형을 측정하는 진동 센싱 모듈(30)이 부가 장착되고,
상기 제어부(13)는 진동 센싱 모듈(30)에 의해 측정된 진동 파형과 제어부(13)에 저장된 표준 파형을 비교하여 이상 여부를 판별하며,
상기 제어부(13)에 저장된 표준 파형은 진동 센싱 모듈(30)을 통해 자체적으로 검출한 다음 저장하고,
상기 차단기(1)의 운전 데이터는 차단기(1) 보조 전원의 전압 레벨과, 차단기(1)의 동작 횟수, 차단기(1)의 주위 온도, 차단기(1)의 투입과 개방 동작 사이의 소요 시간, 및 차단기(1)에 장착되는 진공 밸브의 잔여 수명을 포함하고,
상기 운전 데이터와 이력 정보에 포함된 차단기(1)의 제번과 정격 사항은 외부 장치로부터 제어부(13)를 통해 메모리(19)에 저장되며,
상기 디지털 기록 장치(3)는 차단기(1) 보조 전원의 전압 레벨을 측정하여 차단기(1) 보조 전원의 최대값과 최소값을 검출하는 전압 측정 모듈(35)과,
상기 차단기(1)가 개방되거나 폐쇄된 동작 횟수를 카운트(Count)하는 차단기 동작 횟수 카운터(37),
상기 차단기(1)의 주위 온도를 측정하는 온도 측정 모듈(39),
상기 차단기(1)의 투입과 개방 동작간의 소요 시간을 측정하는 소요 시간 감지 모듈(41),
및 차단기(1)에 장착되는 진공 밸브의 잔여 수명을 카운터하는 잔여 수명 카운터 모듈(43)을 더 포함하고,
상기 진동 센싱 모듈(30)은 진동을 감지하는 진동 센서와, 진동 센서로부터 출력되는 소신호를 증폭하는 제1 증폭부, 상기 제1 증폭부로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 감쇄하는 제1 로우 패스 필터, 및 상기 제1 로우 패스 필터로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(13)로 전송하는 제1 A/D 변환부가 부가 장착되며,
상기 온도 측정 모듈(39)은 차단기(1) 외부에 장착된 상태에서 주변 온도에 비례하는 전압을 출력하는 온도 센싱부와, 상기 온도 센싱부로부터 출력되는 전압을 증폭하는 제2 증폭부, 상기 제2 증폭부로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 제2 로우 패스 필터, 및 상기 제2 로우 패스 필터로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하는 제2 A/D 변환부로 구성되고,
상기 트립 코일 전류 검출부(11)는 트립 코일(5)과 직렬 연결된 상태에서 트립 코일(5)에 흐르는 전류량에 비례하는 전압을 출력하는 션트(Shunt) 저항과, 상기 션트 저항의 양단 전압을 증폭하는 제2 차동 증폭기, 및 상기 제2 차동 증폭기로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄한 다음 출력 신호를 멀티 플렉서(15)의 입력 단자로 전달하는 제4 로우 패스 필터로 이루어지고,
상기 트립 코일 전압 검출부(9)는 트립 코일(5) 양단의 전압차를 증폭하는 제1 차동 증폭기와 상기 제1 차동 증폭기로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 제3 로우 패스 필터로 이루어지며,
상기 서지 전류 검출부(17)는 계기용 변류기(26)로부터 검출된 전류에서 3상 전류를 합성하는 전류 트랜스(45)와, 상기 전류 트랜스(45)로부터 출력되는 전류와 서지 전류 기준 레벨을 비교하여 서지 전류를 검출하는 레벨 검출부(47)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이력 정보와 운전 데이터 및 진단 정보를 내장하여 자체 진단이 가능한 차단기.
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