KR101650148B1 - 낙뢰 서지 검출기, 서지 방호 디바이스, 및 서지 방호 디바이스의 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

낙뢰 서지 검출기(1)는, 서지 방호 디바이스의 접지측 단자부에 접속되는 제1 단자부(3)와, 접지선이 접속되는 제2 단자부(4)와, 상기 제1 단자부(3)와 상기 제2 단자부(4)를 연결하는 연결 바(5)와, 상기 연결 바(5) 근방에 배치되어, 상기 연결 바(5)를 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하는 검출 코일(7)과, 검출된 낙뢰 서지 전류의 전압 파형을 지연시켜 변형 처리 파형 전압을 출력하는 파형 처리부와, 상기 변형 처리 파형 전압의 전압값으로부터 상기 낙뢰 서지 전류의 산정 결과를 구하는 연산 제어부와, 상기 낙뢰 서지 전류의 산정 결과를 표시하는 표시부(40)를 포함하고, 이들이 케이스(2)에 수용되어 유닛화되어 있다.

Description

낙뢰 서지 검출기, 서지 방호 디바이스, 및 서지 방호 디바이스의 관리 시스템{LIGHTNING SURGE DETECTOR, SURGE PROTECTIVE DEVICE, AND MANAGEMENT SYSTEM FOR SURGE PROTECTIVE DEVICE}
본 발명은, 전원선 또는 통신선의 선로로부터 접지선으로 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하여 그 낙뢰 서지 정보를 표시하는 낙뢰 서지 검출기(Lightning surge detector)와, 그 낙뢰 서지 검출기가 접속되어, 그 낙뢰 서지 전류로부터 전원 기기 등의 피보호 기기를 보호하기 위한 서지 방호 디바이스(Surge Protective Device)와, 그 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스를 관리하는 서지 방호 디바이스의 관리 시스템(management system for Surge Protective Device)에 관한 것이다.
선행 기술인 서지 방호 디바이스는, 예를 들면, 하기의 특허 문헌 1, 및 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 피뢰 회로나, 그 피뢰 회로의 열화 상태를 표시하는 표시부 등을 포함하고 있다. 전원선 등의 선로로부터 서지 방호 디바이스로, 낙뢰 서지 전류가 침입하면, 피뢰 회로에 의해 그 낙뢰 서지 전류가 접지선 측에 방전되어, 선로에 접속된 전원 기기 등의 피보호 기기가 보호된다.
피뢰 회로는, 예를 들면, 피뢰관인 어레스터나, 비직선성 저항 소자인 배리스터(varistor) 등의 피뢰 소자에 의해 구성되어 있다. 피뢰 소자는, 낙뢰 서지 전류에 의한 동작 횟수의 증가 등에 수반하여 특성이 열화하면, 발열하여 소손할 수 있다. 그 때문에, 서지 방호 디바이스 내에는, 피뢰 소자의 열화 상태를 표시하기 위한 표시부가 설치되어 있다.
특허 문헌 1에 기재된 서지 방호 디바이스에서는, 표시부가 써모 라벨에 의해 구성되어 있다. 써모 라벨은, 피뢰 소자에 부착되어 있다. 피뢰 소자의 동작에 수반하는 발열에 의해, 써모 라벨의 색이 변화하므로, 그 색의 변화를 눈으로 봐서(目視) 확인할 수 있는 구성으로 되어 있다.
특허 문헌 2에 기재된 서지 방호 디바이스에서는, 표시부가 착색 부재로 구성되고, 또한, 피뢰 소자가 열화한 경우, 그 피뢰 소자를 피뢰 회로로부터 분리하기 위한 분리부가 설치되어 있다. 분리부가 동작한 경우, 접동(slide) 또는 요동(to swing) 기구에 의해, 착색 부재가 회전하여 그 착색 부재의 색이 변화하므로, 그 색의 변화를 표시창으로부터 눈으로 봐서 확인할 수 있는 구성으로 되어 있다.
그러나 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재된 선행 기술의 서지 방호 디바이스에서는, 다음의 (1)∼(3)과 같은 과제가 있었다.
(1) 특허 문헌 1에 기재된 서지 방호 디바이스의 과제
표시부를 구성하는 써모 라벨은 발열도 때문에, 작은 서지 전류에는 반응하지 않는다. 써모 라벨의 색은, 반응 후에는 원래로 돌아가지 않기 때문에, 교체가 필요하다. 낙뢰 서지 전류의 침입 횟수를 파악할 수 없다. 또한, 복수의 서지 방호 디바이스의 동작 및 열화 상태를 일괄적으로 감시할 수 없다.
(2) 특허 문헌 2에 기재된 서지 방호 디바이스의 과제
표시부를 구성하는 부품 수가 많으므로, 구조가 복잡하다. 다수의 표시 구성 부품을 서지 방호 디바이스 내에 수용하기 때문에, 서지 방호 디바이스의 소형화가 곤란하다. 서지 방호 디바이스의 소형화를 도모하려고 하면, 표시부의 표시 개소가 작아져, 외부로부터의 목시(目視)가 곤란해진다. 또한, 복수의 서지 방호 디바이스의 동작 및 열화 상태를 일괄적으로 감시할 수 없다.
(3) 피뢰 소자의 열화 상태를 표시하기 위한 표시부는, 서지 방호 디바이스에 내장되어 있기 때문에, 표시부가 고장나지 않더라도, 서지 방호 디바이스 내의 피뢰 회로가 열화한 경우에는, 그 서지 방호 디바이스를 폐기하여 새로운 서지 방호 디바이스와 교체해야 하므로, 낭비가 발생한다. 또한, 표시부가 설치되어 있지 않은 기존 또는 기설(旣設)의 서지 방호 디바이스에 표시부를 단일체로 부가할 수 없으므로, 불리하고 불편하다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2005-150657호 공보 (2005년 6월 9일 공개) [특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2006-059888호 공보 (2006년 3월 2일 공개)
따라서, 본 발명의 목적은, 선행 기술의 상기 과제를 해결한 낙뢰 서지 검출기, 서지 방호 디바이스, 및 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
즉, 본 발명의 제1 목적은, 구조가 간단하고, 소형화가 용이하며, 또한, 임펄스성이 작은 낙뢰 서지 전류도 정밀도 좋게 검출할 수 있는 낙뢰 서지 검출기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은, 소형이고, 또한, 낙뢰 서지 전류 등의 간이 정보(簡易 情報)를 눈으로 봐서 확인할 수 있는 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제3 목적은, 소형이고, 또한, 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스의 상세 정보를, 모니터 유닛으로 확인 및 관리할 수 있는 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명 내의 제1 발명의 낙뢰 서지 검출기는, 서지 방호 디바이스의 접지측 단자부에 접속되는 제1 단자부와, 접지선이 접속되는 제2 단자부와, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부를 연결하는 도통용의 연결 바와, 상기 연결 바 근방에 배치되어, 상기 연결 바를 흐르는 낙뢰 서지 전류에 의해 유기되는 유도 전류를 출력하는 검출 코일과, 상기 유도 전류를 전압으로 변환하여 검출 전압을 생성하고, 상기 검출 전압의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연 처리를 행하여 변형 처리 파형 전압을 출력하는 파형 처리부와, 상기 변형 처리 파형 전압을 입력하고, 상기 변형 처리 파형 전압의 전압값으로부터 상기 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구하는 연산 제어부와, 상기 연산 제어부에 의해 제어되어, 외부로부터 시인 가능한 상태에서, 상기 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 제1 단자부, 상기 제2 단자부, 상기 연결 바, 상기 검출 코일, 상기 파형 처리부, 상기 연산 제어부, 및 상기 표시부가, 케이스에 수용되어 유닛화되어 있다.
상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명 내의 제2 발명의 서지 방호 디바이스는, 상기 제1 발명의 낙뢰 서지 검출기가 착탈 가능하도록 외장되는 서지 방호 디바이스로서, 전원선 또는 통신선이 접속되는 선로측 단자부와, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 제1 단자부가 착탈 가능하도록 설치되는 접지측 단자부와, 상기 선로측 단자부와 상기 접지측 단자부 사이에 접속되어, 상기 선로측 단자부로부터 침입하는 상기 낙뢰 서지 전류를 상기 접지측 단자부에 방전하는 피뢰 회로를 포함하고 있다.
상기 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명 내의 제3 발명에서의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템은, 상기 제1 발명의 낙뢰 서지 검출기가 착탈 가능하도록 외장된 상기 제2 발명의 서지 방호 디바이스와, 상기 서지 방호 디바이스에 인접하여 배설(配設)되어, 상기 서지 방호 디바이스에 외장된 상기 낙뢰 서지 검출기의 동작 상태 및 동작 이력을 관리하는 모니터 유닛을 구비하고 있다. 그리고, 상기 모니터 유닛은, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 제2 단자부로부터 출력되는 상기 낙뢰 서지 전류를 검출하는 변류기와, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 통신에 의해 취득하고, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 통신에 의해 외부로 출력하는 통신부와, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 기억하는 기억부와, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 변류기, 상기 통신부, 상기 기억부, 및 상기 표시부가 케이스에 수용되어 유닛화되어 있다.
제1 발명의 낙뢰 서지 검출기에 따르면, 연결 바 근방에 검출 코일이 배치되어 있으므로, 낙뢰 서지 전류 검출 개소를 소형화할 수 있다. 게다가, 낙뢰 서지 검출기를 구성하는 부품 수가 적으므로, 구조가 간단하고, 낙뢰 서지 검출기의 전체 형상의 소형화가 용이하다. 또한, 검출 코일에 의해, 연결 바에 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하고, 파형 처리부에 의해, 그 검출 전압의 전압 파형을 시간 축에 대해서 지연시키고, 그 후, 연산 제어부에 의해, 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하고 있으므로, 임펄스성이 작은 낙뢰 서지 전류도 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
제2 발명의 서지 방호 디바이스에 따르면, 낙뢰 서지 검출기의 제1 단자부를 서지 방호 디바이스의 접지측 단자부에 접속하여 그 낙뢰 서지 검출기를 서지 방호 디바이스에 결합할 수 있으므로, 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스를 소형으로 형성할 수 있다. 또한, 그 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스에서는, 서지 방호 디바이스에 흐른 낙뢰 서지 전류 등의 간이 정보가 낙뢰 서지 검출기의 표시부에 표시되므로, 그 간이 정보를 눈으로 봐서 확인할 수 있다.
제3 발명에서의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템에 따르면, 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스와, 이 근방에 배치된 모니터 유닛에 의해, 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 구성했기 때문에, 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 소형으로 형성할 수 있다. 게다가, 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스의 상세 정보를 모니터 유닛으로 확인 및 관리할 수 있다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 신규 특징은, 이하의 바람직한 실시예의 설명을 첨부 도면과 대조해서 보면 명백해질 것이다. 단, 이하의 도면은 오로지 해설을 위한 것으로서 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에서의 낙뢰 서지 검출기의 구조예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 2는, 도 1의 내부 구조를 도시하는 개략적인 투시 사시도이다.
도 3a는, 도 2 중의 검출 코일(7)을 도시하는 확대 사시도이다.
도 3b∼도 3i는, 도 3a의 검출 코일(7)에서의 결선 상태를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 4는, 도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3f의 낙뢰 서지 검출기(1)에서의 전기 회로를 도시하는 개략적인 구성도이다.
도 5는, 도 4의 회로 구성예를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시예에서의 서지 방호 디바이스의 구조예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 7은, 도 1의 낙뢰 서지 검출기(1)가 외장된 서지 방호 디바이스(50)의 구조를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 8은, 도 7의 내부 구조를 도시하는 개략적인 투시 사시도이다.
도 9a∼도 9c는, 도 8 중의 피뢰 회로(70)의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 10은, 도 4에서의 연결 바(5)에 흐르는 낙뢰 서지 전류와 파형 처리부(10)로부터 출력되는 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값과의 상관값을 도시하는 도면이다.
도 11은, 도 5 중의 연산 제어부(20)의 웨이크 업 후의 처리를 도시하는 플로우차트이다.
도 12a는, 도 5 중의 검출 전압(S13)을 도시하는 파형도이다.
도 12b는, 도 5 중의 기동 전압(S15)을 도시하는 파형도이다.
도 12c는, 도 5 중의 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값을 도시하는 파형도이다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시예에서의 서지 방호 디바이스의 로컬형 관리 시스템의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 14는, 도 13 중의 모니터 유닛(90)을 도시하는 투시도이다.
도 15는, 도 14의 모니터 유닛(90)의 개략적인 회로 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16은, 본 발명의 제3 실시에서의 서지 방호 디바이스의 리모트형 관리 시스템의 개략을 도시하는 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.
제1 실시예
(제1 실시예의 낙뢰 서지 검출기의 구성)
도 1은, 본 발명의 제1 실시예에서의 낙뢰 서지 검출기의 구조예를 도시하는 개략적인 사시도이다. 또한, 도 2는, 도 1의 내부 구조를 도시하는 개략적인 투시 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 낙뢰 서지 검출기(1)는, 대략 상자형의 케이스(2)를 포함하고 있다. 케이스(2)의 측면에는, 단면이 대략 U자형의 금속판으로 이루어지는 2점 접촉 형상의 제1 단자부(3)가 설치되어 있다. 제1 단자부(3)는, 대향하는 2개의 돌출편(3a, 3c)과, 이 2개의 돌출편(3a, 3c) 사이를 연결하는 연결편(3b)에 의해 구성되어 있다. 연결편(3b)은 케이스(2) 내에 고정되고, 2개의 돌출편(3a, 3c)이 케이스(2)로부터 바깥 방향으로 돌출되어 있다. 한쪽의 돌출편(3a)의 선단부에는, 나사에 삽입하기 위한 삽입홈(3a1)이 형성되어 있다.
케이스(2)에서, 제1 단자부(3)와 대향하는 측면에는, 접지선 삽입용의 개구부(2a)가 형성되어 있다. 개구부(2a) 근방의 케이스(2)의 상면에는, 나사 구멍(2b)이 형성되어 있다. 케이스(2) 내에서, 개구부(2a) 및 나사 구멍(2b)에 대향하는 개소에는 접지선을 삽입하여 고정하기 위한 금속제의 제2 단자부(4)가 설치되어 있다. 제2 단자부(4)는, 단면이 대략 U자형의 지지틀(4a)과, 나사 구멍(2b)으로부터 수직 방향으로 삽입된 나사(4b)와, 단면이 대략 방형(square)의 고정틀(4c)에 의해 구성되어 있다. 지지틀(4a)은 케이스(2) 내에 고정되어, 대향하는 제 1편 및 제 2편과, 이 제 1편 및 제2 편 사이를 연결하는 바닥편(bottom piece)에 의해 구성되고, 그 바닥편이 수직 방향으로 배치되고, 그 제 1편 및 제 2편이 수평 방향으로 배치되어 있다. 지지틀(4a)의 제 1편은, 나사 구멍(2b)의 바로 아래에 위치하고, 그 제 1편을, 나사(4b)가 관통하고 있다. 고정틀(4c)은, 나사(4b)의 하단에 상하 움직임 가능하도록 설치되어 있다. 개구부(2a)로부터 삽입된 접지선의 단말부는 고정틀(4c) 내에 삽입되고, 나사(4b)를 조임으로써, 그 고정틀(4c)이 상하로 이동하여, 그 접지선의 단말부가 제2 단자부(4)에 고정되도록 되어 있다.
제1 단자부(3)와 제2 단자부(4)는, 대략 수평 방향으로 배치된 금속제의 도통용 연결 바(5)에 의해 연결되어 있다. 연결 바(5) 근방에는, 제어 수단을 구성하는 전자 회로 부품 등을 탑재하기 위한 인쇄 배선판(6)이 고정되어 있다. 인쇄 배선판(6)에는, 검출 코일(7)이 접속되어 있다. 검출 코일(7)은, 연결 바(5) 근방에 배치되어, 그 연결 바(5)를 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하기 위해, 그 낙뢰 서지 전류에 의해 유기되는 유도 전류를 출력하는 것이다.
케이스(2)의 상면에는, 확인 버튼(26) 및 표시부(40)가 설치되어 있다. 표시부(40)는, 연결 바(5)를 흐르는 낙뢰 서지 전류의 검출 결과, 검출 횟수 등을 외부로부터 시인 가능한 상태로 표시하는 것으로, 발광 다이오드(이하 "LED"라 함.) 등의 복수의 표시 소자에 의해 구성되어 있다. 확인 버튼(26)은, 기억된 낙뢰 서지 전류의 검출 결과, 검출 횟수 등을 표시부(40)에 표시시키기 위한 스위치이다.
인쇄 배선판(6)에는, 도시하지 않은 커넥터를 개재하여, 2선의 통신선(29) 및 2선의 전원선(30)이 접속되어 있다.
도 3a는, 도 2 중의 검출 코일(7)을 도시하는 확대 사시도이다.
도 3a에 도시하는 바와 같이, 검출 코일(7)은, 연결 바(5)를 도시하지 않은 절연 부재를 개재하여 포위하기 위한 단면이 대략 U자형의 코어(core)(7a)와, 그 연결 바(5)에 대하여 대칭이 되도록 코어(7a)에 권장된 한 쌍의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 의해 구성되어 있다.
단면이 대략 U자형인 코어(7a)는, 저변의 기부(7a1)와, 양측변의 제1 다리부(7a2) 및 제2 다리부(7a3)에 의해 구성되어 있다. 제1 다리부(7a2) 및 제2 다리부(7a3)에는, 한 쌍의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)이 각각 권장되어 있다. 한 쌍의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)은 연결 바(5)에 대하여 대칭이 되도록 코어(7a)에 권장되어 있다.
도 3b, 도 3c, 도 3d, 도 3e, 도 3f, 도 3g, 도 3h 및 도 3i는, 도 3a의 검출 코일(7)에서의 결선 상태를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 3b∼도 3i에 도시하는 바와 같이, 검출 코일(7)은, 이 검출 코일(7)의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)의 권장 방향, 및, 검출 코일(7)의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)의 결선 상태의 조합에 의해, 다양한 변형례를 고려할 수 있다. 그러나 상기 선행 기술의 과제를 해결하기 위해서는, 검출 코일(7)은 도 3b 및 도 3c나, 도 3f 및 도 3g와 같이 구성해야 하며, 도 3d 및 도 3e나, 도 3h 및 도 3i와 같이 구성해서는 안 된다. 이 점에 대해 상술하면 다음과 같다.
도 3b에 도시하는 바와 같이, 검출 코일(7)은, 코어(7a)와 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 의해 구성되고, 연결 바(5)를 포위하도록 배치되어 있다. 코어(7a)의 제1 다리부(7a2) 및 제2 다리부(7a3) 중, 제1 다리부(7a2)에는 제1 권선(7b)이 권장되고, 제2 다리부(7a3)에는 제2 권선(7c)이 권장되어 있다. 이 검출 코일(7)에서, 외부 자계의 인가시에는, 유도 전류가 흐르지 않고, 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흘렀을 때에는, 유도 전류가 출력되도록, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)이 소정의 방향으로 권장되고 또한 소정의 결선 상태로 직렬로 접속되어 있다. 즉, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1) 및 타단부(7b2)와, 제2 권선(7c)의 일단부(7c1) 및 타단부(7c2)에서, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와 제2 권선(7c)의 일단부(7c1)가 개방되어 있다. 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)는, 제2 권선(7c)의 타단부(7c2)에 접속되어 있다.
검출 코일(7)은, 코어(7a)에 의해 포위된 영역 내에 삽입 관통하도록 배치된 연결 바(5)에, 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3b 중의 파선 화살표 방향으로 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에, 파선 화살표로 나타내는 역방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 동일 방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 그 때문에, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와, 제2 권선(7c)의 일단부(7c1) 사이에, 부하(R)가 접속되어 있으면, 그 부하(R)에 합성 유도 전류(I3)(=I1+I2)가 흐른다.
도 3c에는, 도 3b에 도시하는 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르지 않고, 인접하는 도시하지 않은 낙뢰 서지 검출기 중의 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흐른 경우의 영향이 도시되어 있다.
연결 바(5a)는, 예를 들면, 코어(7a)에 의해 포위되어 있지 않은 영역으로서, 또한, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 대하여 평행한 영역에 배치되어 있다. 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3c 중의 파선 화살표 방향으로 외부 자계(H0)가 발생한 경우를 고려한다. 그와 같은 외부 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 동일 방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 역방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 2개의 유도 전류(I1, I2)는 역방향으로 흘러 상쇄되기 때문에, 부하(R)에는 유도 전류가 흐르지 않는다. 이와 같이, 도 3b의 검출 코일(7)에서는, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 인접하는 연결 바(5a)로부터 외부 자계(H0)가 인가되더라도, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와 제2 권선(7c)의 일단부(7c1) 사이에는, 유도 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 본 제1 실시예의 검출 코일(7)에서는, 도 3b에 도시하는 바와 같은 결선 구성을 채용하고 있다.
도 3d에는, 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르더라도, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와 제2 권선(7c)의 타단부(7c2) 사이에는, 유도 전류가 흐르지 않는 결선 상태가 도시되어 있다.
도 3d에 도시하는 검출 코일(7)에서는, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와 제2 권선(7c)의 타단부(7c2)가 개방되고, 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)와, 제2 권선(7c)의 일단부(7c1)가 접속되어 있다. 연결 바(5)에, 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3d 중의 파선 화살표 방향으로 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 역방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 역방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 역방향으로 흐르는 유도 전류(I1, I2)는 상쇄되기 때문에, 부하(R)에는 유도 전류가 흐르지 않는다.
도 3e에는, 도 3d에 도시하는 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르지 않고, 인접하는 도시하지 않은 낙뢰 서지 검출기 중의 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흐른 경우의 영향이 도시되어 있다.
연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3e 중의 파선 화살표 방향으로 외부 자계(H0)가 발생한 경우를 고려한다. 그와 같은 외부 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 동일 방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 동일 방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 2개의 유도 전류(I1, I2)는 합성되므로, 부하(R)에 합성 유도 전류(I3)(=I1+I2)가 흐른다. 따라서, 본 제1 실시예의 검출 코일(7)에서는, 도 3d에 도시하는 바와 같은 결선 구성을 채용하지 않는다.
도 3f에는, 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐른 경우에, 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)와 제2 권선(7c)의 일단부(7c1) 사이에 유도 전류가 흐르는 결선 상태가 도시되어 있다.
도 3f에 도시하는 검출 코일(7)에서는, 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)와 제2 권선(7c)의 일단부(7c1)가 개방되고, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와, 제2 권선(7c)의 타단부(7c2)가 접속되어 있다. 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3f 중의 파선 화살표 방향으로 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 역방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 동일 방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 그 때문에, 유도 전류(I1, I2)가 합성되어 이 합성 유도 전류(I3)(=I1+I2)가 부하(R)에 흐른다.
도 3g에는, 도 3f에 도시하는 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르지 않고, 인접하는 도시하지 않은 낙뢰 서지 검출기 중의 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흐른 경우의 영향이 도시되어 있다.
연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3g 중의 파선 화살표 방향으로 외부 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 동일 방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어 화살표로 나타내는 역방향의 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 2개의 유도 전류(I1, I2)는 상쇄되므로, 부하(R)에는 유도 전류가 흐르지 않는다. 따라서, 본 제1 실시예의 검출 코일(7)에서는 도 3f에 도시하는 바와 같은 결선 구성을 채용하고 있다.
도 3h에는, 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르더라도, 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)와 제2 권선(7c)의 타단부(7c2) 사이에는 유도 전류가 흐르지 않는 결선 상태가 도시되어 있다.
도 3h에 도시하는 검출 코일(7)에서는, 제1 권선(7b)의 타단부(7b2)와 제2 권선(7c)의 타단부(7c2)가 개방되고, 제1 권선(7b)의 일단부(7b1)와, 제2 권선(7c)의 일단부(7c1)가 접속되어 있다. 연결 바(5)에, 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3h 중의 파선 화살표 방향으로 자계(H0)가 발생하면, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 역방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어, 화살표로 나타내는 역방향의 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 역방향으로 흐르는 유도 전류(I1, I2)는 상쇄되기 때문에, 부하(R)에는 유도 전류가 흐르지 않는다.
도 3i에는, 도 3h에 도시하는 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르지 않고, 인접하는 도시하지 않은 낙뢰 서지 검출기 중의 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흐른 경우의 영향이 도시되어 있다.
연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흘러 도 3i 중의 파선 화살표 방향으로 외부 자계(H0)가 발생한 경우, 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)에 파선 화살표로 나타내는 동일 방향의 자계(H1, H2)가 각각 유기되어, 화살표로 나타내는 동일 방향으로 유도 전류(I1, I2)가 각각 발생한다. 그 때문에, 2개의 유도 전류(I1, I2)는 합성되므로, 부하(R)에 합성 유도 전류(I3)(=I1+I2)가 흐른다. 따라서, 본 제1 실시예의 검출 코일(7)에서는, 도 3h에 도시하는 바와 같은 결선 구성을 채용하지 않는다.
도 4는, 도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3f의 낙뢰 서지 검출기(1)에서의 전기 회로를 도시하는 개략적인 구성도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 단자부(3) 및 제2 단자부(4) 사이를 연결하는 연결 바(5) 근방에는 검출 코일(7)이 배치되어 있다. 검출 코일(7)의 일단부(7b1) 또는 타단부(7b2)와, 일단부(7c1)에는, 도 2 중의 인쇄 배선판(6) 상에 탑재된 제어 수단(8)이 접속되어 있다. 제어 수단(8)은, 낙뢰 서지 검출기(1)의 전체 동작을 제어하는 것으로서, 예를 들면, 파형 처리부(10) 및 연산 제어부(20)를 포함하고 있다.
파형 처리부(10)는, 검출 코일(7)로부터 출력되는 유도 전류(I3)를 전압으로 변환하여 검출 전압을 생성하고, 이 검출 전압의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연 처리를 행하여 변형 처리 파형 전압(S14)을 출력함과 함께, 그 검출 전압으로부터 기동 전압(S15)을 생성하여 출력하는 회로로서, 이 출력측에 연산 제어부(20)가 접속되어 있다. 연산 제어부(20)는 변형 처리 파형 전압(S14) 및 기동 전압(S15)을 입력하고, 그 기동 전압(S15)에 의해 기동되어, 그 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값으로부터 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과 등을 구하는 회로로서, 이 출력측에 표시부(40)가 접속되어 있다. 연산 제어부(20)에는 확인 버튼(26) 및 커넥터(28)도 접속되어 있다.
낙뢰 서지 검출기(1)는, 전원선(30) 및 커넥터(28)를 개재하여 외부로부터 전원 전력의 공급받아 구동되나, 외부로부터의 전원 전력의 공급을 받지 않는 독립 전원의 구성으로 하는 경우에는, 내부에 전원 전력 공급용의 전지(35)를 설치해도 좋다.
도 5는, 도 4의 회로 구성예를 도시하는 개략적인 회로도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 파형 처리부(10)는, 과전압 억제 회로(11), 전파 정류 회로(full wave rectifier)(12), 전류/전압 변환 회로(이하 "I/V 변환 회로"라 함.)(13), 시정수 회로(14), 및 전압 제한 회로(15) 등에 의해 구성되어 있다.
과전압 억제 회로(11)는, 검출 코일(7)에서의 일단부(7b1) 또는 타단부(7b2)와 일단부(7c1) 사이의 최고 전압값을 일정값 이하(예를 들면, 30(V) 이하)로 억제하는 회로로서, 예를 들면, 검출 코일(7)에서의 일단부(7b1) 또는 타단부(7b2)와 일단부(7c1) 사이에서 역방향으로 직렬로 접속된 2개의 제너 다이오드에 의해 구성되어 있다. 이 과전압 억제 회로(11)의 출력측에는, 전파 정류 회로(12)가 접속되어 있다. 전파 정류 회로(12)는, 검출 코일(7)에 유기되는 유도 전류(I3)를 직류로 변환하는 회로로서, 예를 들면, 브리지 접속된 4개의 정류 다이오드에 의해 구성되어 있다. 이 전파 정류 회로(12)의 출력측에는, I/V 변환 회로(13)가 접속되어 있다.
I/V 변환 회로(13)는, 전파 정류 회로(12)의 출력 전류를 전압으로 변환하여 검출 전압(S13)을 생성하는 회로로서, 예를 들면, 전파 정류 회로(12)의 2개의 출력 단자 사이에 병렬로 접속된 저항에 의해 구성되어 있다. Ｉ/V 변환 회로(13)의 출력측에는, 시정수 회로(14)와 전압 제한 회로(15)가 병렬로 접속되어 있다. 시정수 회로(14)는, I/V 변환 회로(13)에서 생성된 검출 전압(S13)의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연(引き延ばし) 처리를 행하여 아날로그의 변형 처리 파형 전압(S14)을 출력하는 회로로서, 예를 들면, 시정수가 큰 저항(14a) 및 콘덴서(14b)의 직렬 회로에 의해 구성되어 있다. 전압 제한 회로(15)는, 검출 전압(S13)을 강압(降壓)하는 도시하지 않은 저항을 개재하여, 그 강압된 검출 전압(S13)을 일정 전압값 이하로 제한하여 기동 전압(S15)을 생성하는 회로로서, LED, 다이오드, 및 저항 등에 의해 구성되어 있다. 이들 시정수 회로(14) 및 전압 제한 회로(15)의 출력측에는 연산 제어부(20)가 접속되어 있다.
연산 제어부(20)는, 기동 전압(S15)에 의해 기동(웨이크 업)되어, 입력된 아날로그의 변형 처리 파형 전압(S14)을 디지털 신호로 변환하고, 이 디지털 신호의 전압값으로부터 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구하는 연산 기능과, 제어 기능 등을 포함하고, 마이크로 컨트롤러(예를 들면, Peripheral Interface Controller, 이하 "PIC"라 함.)에 의해 구성되어 있다. PIC는 컴퓨터의 주변 기기 접속의 제어용으로 사용되는 것으로서, 연산 기능이나 제어 기능을 포함하는 중앙 처리 장치(이하, "CPU"라 함.)(21)와, 이 CPU(21)에 의해 액세스되는 리드·온리·메모리(이하, "ROM"이라 함.), 랜덤·액세스·메모리(이하, "RAM"이라 함.) 등의 메모리(22)와, CPU(21)에 의해 제어되는 입력 포트(23), 입출력(이하, "I/O"라 함.) 포트(24) 및 출력 포트(25) 등이 하나의 칩에 수납되어 있고, 메모리(22)에 기입된 프로그램에 의해 제어되도록 되어 있다.
연산 제어부(20)에서 입력 포트(23)는 전압 제한 회로(15)로부터 출력되는 기동 전압(S15)을 입력하여, 슬립 상태로 되어 있는 CPU(21)를 웨이크 업시켜, 시정수 회로(14)로부터 출력되는 아날로그의 변형 처리 파형 전압(S14)을 입력하여 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환(이하 "A/D변환"이라 함.)을 행함과 함께, 확인 버튼(26)의 출력 신호 등을 입력하는 기능을 포함하고 있다.
입력 포트(23)에 접속된 확인 버튼(26)은, 그 입력 포트(23)와 전원 전압(VCC) 측의 전원 단자 사이에 접속된 노멀 오프형의 스위치이다. 확인 버튼(26)에서의 입력 포트(23) 측의 전극은, 저항(27)을 개재하여, 그라운드(GND) 측의 접지 단자에 접속되어 있다. I/O 포트(24)에는, 커넥터(28)를 개재하여 2선의 통신선(29) 및 2선의 전원선(30)이 접속되어 있다. 이 CPU(21) 및 I/O 포트(24)는, 커넥터(28) 및 통신선(29)을 개재하여, 외부와의 사이에서 통신을 행하는 통신 기능을 가짐과 함께, 커넥터(28) 및 전원선(30)을 개재하여, 외부로부터 전원 전력의 수전을 행하는 기능 등을 포함하고 있다. 출력 포트(25)는, CPU(21)로부터 출력되는 디지털 신호의 낙뢰 서지 전류 산정 결과 등을 아날로그 신호로 변환하여 표시부(40)로 제공하는 디지털/아날로그 변환(이하, "D/A변환"이라 함.) 기능을 포함하고 있다. 표시부(40)는, 아날로그 신호로 변환된 낙뢰 서지 전류 산정 결과 등을 점등 표시하는 기능을 포함하고 있다.
(제1 실시예의 서지 방호 디바이스의 구성)
도 6은, 본 발명의 제1 실시예에서의 서지 방호 디바이스의 구조예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 서지 방호 디바이스(50)는 도 1의 낙뢰 서지 검출기(1)가 외장되어, 전원선 또는 통신선의 선로로부터 피보호 기기에 침입하는 낙뢰 서지 전류를 접지선 측에 방전하여 그 피보호 기기를 보호하는 장치이다. 이 서지 방호 디바이스(50)는 잭반(51)과 플러그(52)로 구성되고, 잭반(51) 측의 케이스(60)에 대하여, 플러그(52) 측의 케이스(70)가 삽입 및 이탈 가능하도록 삽착되는 구조로 되어 있다.
잭반(51) 측의 케이스(60)는, 대략 상자형의 기대(基臺)부(61)와, 이 기대부(61)의 양측면으로부터 상측 방향으로 연장 설치된 한 쌍의 측벽부(62, 63)에 의해 구성되어 있다. 이들 기대부(61) 및 측벽부(62, 63)에 의해 둘러싸여진 영역에 의해, 플러그(52)를 삽입 및 이탈 가능하도록 수용하기 위한 플러그 수용부(64)가 형성되어 있다. 기대부(61)의 저면은, 기기 설치용 레일(Mounting rails for devices, 예를 들면, DIN 레일)(80)을 협지하여, 이 DIN 레일(80)에 대하여 잭반(51)을 제거 가능하도록 고정하는 구조로 되어 있다.
DIN 레일(80)이란, DIN 규격(Deutsche Norman)으로 정해진 예를 들면 35(mm)폭의 기기 설치 금구이다. DIN 규격에서는, 교류 1000(V) 이하 또는 직류 1500(V) 이하에서 사용하는 개폐기, 공업용 단자대 등의 전기 기기를 설치하는 기기 설치용 레일에 대해 규정되어 있다.
일측의 측벽부(62) 내에는, 전원선 또는 통신선의 선로에 접속된 선로측 전선의 단말부를 삽입하여 고정하기 위한 도시하지 않은 선로측 단자부가 설치되어 있다. 측벽부(62)의 외측면에는, 상기 선로측 전선의 단말부를 삽입하기 위한 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부가 형성되어 있다. 그 측벽부(62)의 상면에는, 상기 선로측 단자부를 구성하는 나사를 삽입하기 위한 나사 구멍(62c)이 형성되어 있다.
마찬가지로, 타측의 측벽부(63) 내에는, 낙뢰 서지 검출기(1)의 제1 단자부(3)를 삽입하여 고정하기 위한 도시하지 않은 접지측 단자부가 설치되어 있다. 측벽부(63)의 외측면에는, 낙뢰 서지 검출기(1)의 제1 단자부(3)를 삽입하기 위한 상하 2개의 단자부 삽입용 개구부(63a, 63b)가 형성되어 있다. 상측의 단자부 삽입용 개구부(63a)는, 제1 단자부(3)의 돌출편(3a)을 삽입하기 위한 개구부로서, 하측의 단자부 삽입용 개구부(63b)는, 제1 단자부(3)의 돌출편(3c)을 삽입하기 위한 개구부이다. 측벽부(63)의 상면에는, 상기 접지측 단자부를 구성하는 나사를 삽입하기 위한 나사 구멍(63c)이 형성되어 있다.
일측의 측벽부(62)의 외측면에서, 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부의 하측 방향의 위치에는, 교체 식별용 단자(65)가 착탈 가능하도록 삽착되어 있다.
플러그(52) 측의 케이스(70)는, 대략 직방체 형상을 이루고, 이 내부에 도시하지 않은 피뢰 회로가 설치되어 있다.
도 7은, 도 1의 낙뢰 서지 검출기(1)가 외장된 서지 방호 디바이스(50)의 구조를 도시하는 개략적인 사시도이다. 또한, 도 8은, 도 7의 내부 구조를 도시하는 개략적인 투시 사시도이다.
도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 낙뢰 서지 검출기(1)가 외장된 서지 방호 디바이스(50)는, 전원선 또는 통신선의 선로(81)에 접속된 피보호 기기(82)를 낙뢰 서지 전류(i)로부터 보호하는 장치이다. 사용시에 있어서, 선로(81)에 접속된 선로측 전선(83)의 단말부는, 서지 방호 디바이스(50)의 측벽부(62) 측의 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부에 삽입되어 고정되고, 그라운드(GND)에 접속된 접지선(84)의 단말부가 낙뢰 서지 검출기(1)의 접지선 삽입용의 개구부(2a)에 삽입되어 고정된다.
서지 방호 디바이스(50)의 측벽부(62) 내에서, 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부 및 나사 구멍(62c)에 대향하는 개소에는, 선로측 전선(83)을 삽입하여 고정하기 위한 금속제의 선로측 단자부(66)가 설치되어 있다. 선로측 단자부(66)는, 단면이 대략 U자형의 지지틀(66a)과, 나사 구멍(62c)으로부터 수직 방향으로 삽입된 나사(66b)와, 단면이 대략 방형의 고정틀(66c)에 의해 구성되어 있다. 지지틀(66a)은, 측벽부(62) 내에 고정되어, 대항하는 제 1편 및 제 2편과, 이 제 1편 및 제 2편 사이를 연결하는 바닥편으로 구성되어, 그 바닥편이 수직 방향으로 배치되고, 그 제1 편 및 제 2편이 수평 방향으로 배치되어 있다. 지지틀(66a)의 제 1편은, 나사 구멍(62c)의 바로 아래에 위치하고, 그 제 1편을, 나사(66b)가 관통하고 있다. 고정틀(66c)은, 나사(66b)의 하단에 상하 움직임 가능하도록 설치되어 있다. 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부로부터 삽입된 선로측 전선(83)의 단말부는 고정틀(66c) 내에 삽입되고, 나사(66b)를 조임으로써, 그 고정틀(66c)이 상하로 이동하여, 그 선로측 전선(83)의 단말부가 선로측 단자부(66)에 고정되도록 되어 있다.
마찬가지로, 서지 방호 디바이스(50)의 측벽부(63) 내에서 단자부 삽입용 개구부(63a, 63b) 및 나사 구멍(63c)에 대향하는 개소에는 낙뢰 서지 검출기(1)의 제1 단자부(3)를 삽입하여 고정하기 위한 금속제의 접지측 단자부(67)가 설치되어 있다. 접지측 단자부(67)는, 단면이 대략 U자형의 지지틀(67a)과, 나사 구멍(63c)으로부터 수직 방향으로 삽입된 나사(67b)와, 단면이 대략 방형의 고정틀(67c)에 의해 구성되어 있다. 지지틀(67a)은, 측벽부(63) 내에 고정되어, 대향하는 제 1편 및 제 2편과, 이 제 1편 및 제2 편 사이를 연결하는 바닥편에 의해 구성되고, 그 바닥편이, 수직 방향으로 배치되고, 그 제 1편 및 제 2편이, 수평 방향으로 배치되어 있다. 지지틀(67a)의 제 1편은, 나사 구멍(63c)의 바로 아래에 위치하고, 그 제 1편을 나사(67b)가 관통하고 있다. 고정틀(67c)은 나사(67b)의 하단에 상하 움직임 가능하도록 설치되어 있다. 상하 2개의 단자부 삽입용 개구부(63a, 63b)로부터 각각 삽입된 낙뢰 서지 검출기(1) 측의 상하 2개의 돌출편(3a, 3c) 내, 상측의 돌출편(3a)은 나사(67b)의 머리부와 이 아래의 상기 제 1편 사이에 삽입되고, 하측의 돌출편(3c)은 고정틀(67c) 내에 삽입되고, 나사(67b)를 조임으로써, 그 상하 2개의 돌출편(3a, 3c)이 2점 접촉으로 접지측 단자부(67)에 일체로 고정되도록 되어 있다.
서지 방호 디바이스(50)에서 측벽부(62) 내의 선로측 단자부(66)와, 측벽부(63) 내의 접지측 단자부(67)는 도 8 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 플러그(52) 내에 설치된 피뢰 회로(70)를 개재하여 접속되어 있다. 피뢰 회로(70)는 선로측 단자부(66)로부터 침입하는 낙뢰 서지 전류를 억제하기 위한 어레스터, 배리스터, 반도체 소자 등의 피뢰 소자에 의해 구성되어 있다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는, 도 8 중의 피뢰 회로(70)(=70-1, 70-2, 70-3)의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 9a에 도시하는 피뢰 회로(70-1)는, 배리스터(71) 및 분리 기구(72)를 포함하고, 이 배리스터(71) 및 분리 기구(72)가 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 접지측 단자부(67)에는, 도 2 및 도 8에 도시되는 낙뢰 서지 검출기(1)에서의 제1 단자부(3)를 개재하여 연결 바(5)가 접속되고, 그 연결 바(5) 근방에, 검출 코일(7)이 배치되어 있다.
배리스터(71)는, 낙뢰 서지 전압이 인가되면 단락 상태로 되어 낙뢰 서지 전류를 도통시키는 소자이다. 배리스터(71)는 과대한 낙뢰 서지 전류에 의해 열화하면, 누설 전류가 커지거나, 혹은, 소손할 수도 있으므로, 이 배리스터(71)를 회로로부터 분리하기 위해, 분리 기구(72)가 설치되어 있다. 분리 기구(72)는, 배리스터(71)가 규정 온도 이상으로 가열되면 용단하는 땜납 부재 등에 의해 구성되어 있다. 분리 기구(72)가 동작한 것을 검출하기 위해, 센서(73)가 설치될 수도 있다. 센서(73)의 검출 신호는, 내부 부품 열화에 의한 서지 방호 디바이스 교체의 식별 신호로서, 도 8 중의 교체 식별용 단자(65)로부터 외부로 출력되도록 되어 있다.
예를 들면, 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 낙뢰 서지 전압이 인가된 경우, 배리스터(71)가 단락되고, 선로측 단자부(66)로부터 유입한 낙뢰 서지 전류가 분리 기구(72) 및 배리스터(71)를 경유하여 접지측 단자부(67)에 방전된다. 이에 따라, 선로측 단자부(66) 측에 접속된 도 7의 피보호 기기(82)가 보호된다.
도 9b에 도시하는 피뢰 회로(70-2)는 병렬 접속된 복수의 배리스터(71-1∼71-3)와, 분리 기구(72)를 포함하고, 이 복수의 배리스터(71-1∼71-3)와 분리 기구(72)가 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 직렬로 접속되어 있다. 이 피뢰 회로(70-2)는 도 9a의 피뢰 회로(70-1)와 마찬가지의 기능을 포함하고 있으나, 병렬 접속된 복수의 배리스터(71-1∼71-3)가 설치되어 있으므로, 도 9a의 피뢰 회로(70-1)보다도 내전압이나 내전류가 커진다.
도 9c에 도시하는 피뢰 회로(70-3)는 어레스터(74) 및 배리스터(71)를 포함하고, 이 어레스터(74) 및 배리스터(71)가 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 직렬로 접속되어 있다.
예를 들면, 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 낙뢰 서지 전압이 인가되어, 낙뢰 서지 전류가 선로측 단자부(66)에 입력되면, 어레스터(74)가 방전되고, 그 낙뢰 서지 전류가 배리스터(71)를 경유하여 접지측 단자부(67)에 방전되어, 기기측 단자부(66) 측에 접속된 피보호 기기(82)가 보호된다.
한편, 피뢰 회로(70-3)에 어레스터(74) 만을 사용한 경우, 임펄스성의 낙뢰 서지 전류로 어레스터(74)가 방전된 후, 그 임펄스 전류 소멸 후에도 교류 전류에 의해 방전이 계속되는 속류 현상이 일어나고, 어레스터(74)의 수명이 단축되거나, 혹은 소손에 이를 수도 있다. 이와 같은 속류의 차단을 위해, 어레스터(74)와 배리스터(71)를 직렬로 접속하고 있다.
도 10은, 도 4에서의 연결 바(5)에 흐르는 낙뢰 서지 전류와 파형 처리부(10)로부터 출력되는 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값과의 상관값을 도시하는 도면이다.
도 10에서는, 예를 들면, 검출 코일(7)에서의 제1 권선(7b) 및 제2 권선(7c)의 합계를 120턴(T)으로서 측정했을 때의 상관값이 도시되어 있다. 이 상관값은 미리 도 5 중의 연산 제어부(20) 내의 메모리(22)에 기억된다.
(제1 실시예의 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스의 동작)
예를 들면, 도 7 및 도 8에 도시하는 낙뢰 서지 검출기(1)를 갖는 서지 방호 디바이스(50)에서 낙뢰 등에 의해, 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 낙뢰 서지 전압이 발생한 경우의 동작을 설명한다.
도 8에 도시하는 서지 방호 디바이스(50)의 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이에 낙뢰 서지 전압이 발생하면, 도 9c에 도시하는 피뢰 회로(70-3)의 선로측 단자부(66)와 접지측 단자부(67) 사이의 어레스터(74)가 방전되고, 낙뢰 서지 전류(i)가 그 선로측 단자부(66)로부터 어레스터(74) 및 배리스터(71)를 경유하여 접지측 단자부(67)에 방전된다. 이에 따라, 기기측 단자부(66) 측에 접속된 피보호 기기(82)가 보호된다.
접지측 단자부(67)에 방전된 낙뢰 서지 전류(i)는, 낙뢰 서지 검출기(1) 내의 제1 단자부(3), 연결 바(5), 및 제2 단자부(4)와, 접지선(84)을 경유하여, 그라운드(GND)로 흐른다. 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류(i)가 흐르면, 도 5에 도시하는 낙뢰 서지 검출기(1)에서 그 연결 바(5) 근방에 배치된 검출 코일(7)에 유도 전류(I3)가 유기된다. 검출 코일(7)에 유기된 유도 전류(I3)는 파형 처리부(10) 내의 과전압 억제 회로(11)를 개재하여 전파 정류 회로(12)에서 전파 정류된다.
전파 정류된 유도 전류는, I/V 변환 회로(13)에서 전압으로 변환되어 검출 전압(S13)이 생성된다. 생성된 검출 전압(S13)의 전압 파형은, 시정수 회로(14)에서 시간 축에 대하여 지연되어 변형 처리 파형 전압(S14)이 생성되어 연산 제어부(20) 내의 입력 포트(23)로 보내진다.
한편, 검출 전압(S13)은, 전압 제한 회로(15)에서 최고 전압값이 일정값 이하로 제한되고, 기동 전압(S15)이 생성된다. 생성된 기동 전압(S15)은 연산 제어부(20) 내의 입력 포트(23)로 보내지고, 슬립 상태로 되어 있는 CPU(21)가 웨이크 업한다. CPU(21)는 소비 전력을 줄이기 위해 상시 슬립 상태로 되어 있으며, 기동 전압(S15)의 입력에 의해 웨이크 업한다.
도 11은, 도 5 중의 연산 제어부(20)의 웨이크 업 후의 처리를 도시하는 플로우차트이다.
연산 제어부(20) 내의 CPU(21)가 슬립 상태로부터 웨이크 업하면, 연산 제어부(20)에서 이하와 같은 도 11 중의 스텝 ST1- ST10의 처리가 행해진다.
스텝 ST1에서, 변형 처리 파형 전압(S14)이 연산 제어부(20) 내의 입력 포트(23)에 입력된다. 스텝 ST2에서, 입력 포트(23)는 CPU(21)의 제어에 의해, 입력된 변형 처리 파형 전압(S14)을 디지털 신호로 변환하여 CPU(21)로 보낸다. 스텝 ST3에서, CPU(21)는 메모리(22)에 기억된 도 10의 상관값을 참조하여, 디지털 신호로 변환된 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값으로부터 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구하여, 이 낙뢰 서지 전류 산정 결과가 일정값(예를 들면, 100(A)) 이상인지의 여부를 판정하고, 일정값보다도 작은 경우에는(NO) 스텝 ST10으로 진행하고, 슬립 상태가 되어 처리를 종료한다.
스텝 ST3에서, 일정값 이상인 경우에는(YES), 스텝 ST4로 진행한다. 스텝 ST4에서, CPU(21)는 계수값(카운트 수)을 +1 증가분(increment)하고, 스텝 ST5에서, 메모리(22)에 기억하여 스텝 ST6으로 진행한다. 스텝 ST6에서, CPU(21)는 구한 서지 전류 산정 결과가 지금까지 최대 전류인지의 여부를 판정하여 이 판정 결과가 최대 전류가 아닌 경우에는(NO), 스텝 ST9로 진행하고, 판정 결과가 최대 전류인 경우에는(YES), 스텝 ST7로 진행한다.
스텝 ST7에서, CPU(21)는 최대 전류값의 세트를 행하고, 스텝 ST8로 진행하여, 메모리(22)에 기억하고, 스텝 ST9로 진행한다. 스텝 ST9에서, CPU(21)는 메모리(22)에 기억된 서지 전류 산정 결과에 기초하여, 출력 포트(25)를 개재하여 낙뢰 서지 전류의 발생 횟수(카운트 수) 등을 표시부(40)에 단시간 표시시킨 후, 스텝 ST10으로 진행하고, 슬립 상태로 되어 처리를 종료한다.
도 12a, 도 12b 및 도 12c는, 도 5 중의 각 부의 신호 파형을 도시하는 도면이다.
도 12a는, 도 4 중의 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흘렀을 때의 검출 전압(S13)의 예를 도시하는 파형도이다. 도 12a의 가로축은 시간(T)(여기에서, 가로축의 1 눈금은 10(μS)), 세로축은 전압(V)(여기에서, 세로축의 1 눈금은 1(V))이다.
검출 전압(S13)의 파형은, 예를 들면, 8/20(μS) 파형이다. 연결 바(5)에 임펄스성의 낙뢰 서지 전류가 흐르면, 검출 전압(S13)이 급격하게 상승하고, 시간 8(μS) 후에 최고 전압값 5(V)에 도달하여, 그 후, 하강해 간다. 검출 전압(S13)은 상승으로부터 20(μS) 후에, 최고 전압값 5(V)의 50%(=2.5(V))까지 감소한다.
도 12b는, 도 5 중의 기동 전압(S15)의 예를 도시하는 파형도이다. 도 12b의 가로축은 시간(T)(여기에서, 가로축의 1 눈금은 10(μS)), 세로축은 전압(V)(여기에서 세로축의 1 눈금은 500(mV))이다.
기동 전압(S15)의 파형은, 전압 제한 회로(15)에 의해, 최고 전압값(Vmax)이 2.0(V) 이하로 제한되어 있다. 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흐르면, 전압 제한 회로(15)로부터 출력되는 기동 전압(S15)이 최고 전압값(Vmax)(예를 들면, 2.0(V) 이하)까지 상승하여, 슬립 상태의 CPU(21)가 웨이크 업한다.
도 12c는, 도 5 중의 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값을 도시하는 파형도이다. 도 12c의 가로축은 시간(T)(여기에서, 가로축의 1 눈금은 10(μS)), 세로축은 전압(V)(여기에서, 세로축의 1 눈금은 200(mV))이다.
변형 처리 파형 전압(S14)은, 검출 전압(S13)의 상승에 수반하여 상승하여, 시간(T=10(μS))까지 최고 전압값 800(mV)에 도달한다. 그 후, 하강하여 시간(T=20(μS)∼30(μS)) 무렵에는 최저 전압값 300(mV) 이하로 저하한다. 다시 상승하여 시간(T=47(μS)) 무렵에는 전압값이 700(mV) 정도가 된다. 다시 저하하여 시간(T=55(μS)) 무렵에는 전압값이 600(mV)가 된다. 그 후, 변형 처리 파형 전압(S14)은, 그 전압값 600(mV)를 유지하는 안정 영역에 들어간다. 그 때문에, CPU(21)는, 변형 처리 파형 전압(S14)이 시간(T=100(μS)) 후의 안정 영역이 되었을 때를 읽어내어 포인트(P)로 하여, 그 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값 600(mV)을 입력 포트(23)에서 디지털 신호로 변환시켜 읽어내고, 메모리(22)에 기억된 도 10의 상관값(즉, 기동 전압 2.0(V), 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값 650(mV), 낙뢰 서지 전류 400(A))을 참조하고, 비례식을 이용하여, 변형 처리 파형 전압(S14)의 전압값이 600(mV)일 때의 낙뢰 서지 전류의 전류값(=600(mV)×400(A)/650(mV）≒369.23)을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구한다.
이와 같이, 연산 제어부(20) 내의 CPU(21)는 소비 전력을 적게 하기 위해, 통상 슬립 상태로 해 둔다. 한편, 임펄스성의 낙뢰 서지 전류 파형의 발생 시간은 매우 짧다. 따라서, 낙뢰 서지 전류 파형에 대한 검출 전압(S13) 파형의 파미를 파형 처리부(10)에서 지연시켜 변형 처리 파형 전압(S14)을 생성한다. 이에 따라, CPU(21)는, 웨이크 업한 후에 천천히 변형 처리 파형 전압(S14)을 읽어내더라도, 낙뢰 서지 전류의 크기를 적확하게 산정할 수 있다.
표시부(40)는, CPU(21)의 제어에 의해, 메모리(22)에 기억된 필요 또한 최저한의 낙뢰 서지 정보 등을 단시간에 표시한다. 단시간에 표시하는 이유는, 저소비 전력화를 도모하기 위해서이다. 표시부(40)는, 예를 들면, 낙뢰 서지 전류의 동작 이력으로서, 낙뢰 서지 전류의 발생 횟수를 숫자로 표시하거나, 혹은, 낙뢰 서지 전류 산정 결과, 서지 방호 디바이스(50)의 교체 기준, 및, 낙뢰 서지 검출기(1) 내에 전지(35)가 설치되어 있는 경우에는 전지 교체 기준 등을, LED의 점멸에 의해 표시한다.
낙뢰 서지 정보 등을 확인하는 경우에는, 도 5 중의 확인 버튼(26)을 누른다. 확인 버튼(26)이 눌리면, CPU(21)는 메모리(22)에 기억된 낙뢰 서지 정보 등을 표시부(40)에 표시시킨다. 이에 따라, 임의의 시간에 낙뢰 서지 정보 등을 외부로부터 확인할 수 있다.
또한, 메모리(22)에 기억된 낙뢰 서지 정보 등은, 도시하지 않은 모니터 유닛으로부터의 요구에 따라, CPU(21)에 의해 읽어내어져, I/O 포트(24), 커넥터(28), 및 통신선(29)을 개재하여 상기 모니터 유닛에 보내진다.
(제1 실시예의 효과)
제1 실시예의 낙뢰 서지 검출기(1) 및 서지 방호 디바이스(50)에 따르면, 다음의 (a)∼(e)와 같은 효과가 있다.
(a) 낙뢰 서지 검출기(1)에서, 대접지 사이의 낙뢰 서지 전류를 검출하기 위해, 단면이 대략 U자 형상의 검출 코일(7)을 절연 부재를 개재하여 연결 바(5)에 협지하는 구조로 되어 있으므로, 그 낙뢰 서지 전류 검출 개소를 소형화할 수 있다. 특히, 검출 코일(7)은, 도 3b 또는 도 3f에 도시하는 바와 같은 결선 구성으로 되어 있으므로, 외부 자계의 영향을 받지 않고, 낙뢰 서지 전류를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 게다가, 낙뢰 서지 검출기(1)를 구성하는 부품 수가 적으므로, 구조가 간단하고, 낙뢰 서지 검출기(1)의 전체 형상의 소형화가 용이하다.
(b) 낙뢰 서지 검출기(1)에서, 연결 바(5) 근방에 배치한 검출 코일(7)에 의해, 그 연결 바(5)에 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하고, 파형 처리부(10)에 의해, 그 검출 전압(S13)의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연시키고, 그 후, 연산 제어부(20) 내의 CPU(21)에 의해, 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하고 있으므로, 임펄스성이 작은 낙뢰 서지 전류도 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
(c) 낙뢰 서지 검출기(1)의 제1 단자부(3)를 서지 방호 디바이스(50)의 접지측 단자부(67)에 삽입하고, 나사(67b)로 고정함으로써, 그 낙뢰 서지 검출기(1)를 서지 방호 디바이스(50)에 일체로 결합할 수 있으므로, 낙뢰 서지 검출기(1)를 갖는 서지 방호 디바이스(50)를 소형으로 형성할 수 있다. 게다가, 제1 단자부(3) 및 접지측 단자부(67)의 결합 개소를 2점 접촉 형상으로 했기 때문에, 낙뢰 서지 검출기(1)를 서지 방호 디바이스(50)에 대하여 일체로 강고하게 결합할 수 있다.
(d) 낙뢰 서지 검출기(1)를 갖는 서지 방호 디바이스(50)에 따르면, 이 서지 방호 디바이스(50)에 흐른 낙뢰 서지 전류 등의 간이 정보(예를 들면, 낙뢰 서지 전류의 검출 횟수나 크기, 서지 방호 디바이스(50)의 교체 기준, 전지(35)가 낙뢰 서지 검출기(1)에 내장되어 있는 경우에는 그 전지 교체 기준 등)가 표시부(40)에 표시되므로, 그 간이 정보를 눈으로 봐서 확인할 수 있다.
(e) 낙뢰 서지 검출기(1)를 갖는 서지 방호 디바이스(50)에서, 낙뢰 서지 전류 등의 상기 간이 정보를 낙뢰 서지 검출기(1) 내의 커넥터(28)를 개재하여 통신선(29)에 송신 가능한 구성으로 되어 있으므로, 이 낙뢰 서지 검출기(1)를 갖는 서지 방호 디바이스(50)의 동작 및 열화 상태를, 외부의 모니터 유닛 등으로 관리하는 것이 가능해진다. 이 서지 방호 디바이스의 관리 시스템의 구성에 대해서는, 후술하는 제2 실시예에서 설명한다.
제2 실시예
(제2 실시예의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템의 구성)
도 13은, 본 발명의 제2 실시예에서의 서지 방호 디바이스의 로컬형 관리 시스템의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 서지 방호 디바이스의 로컬형 관리 시스템은, 낙뢰 서지 감시 개소에 설치되어, 3선으로 구성되는 전원선의 각각의 선로(81-1, 81-2, 81-3)에 접속된 피보호 기기(82)를, 낙뢰 서지 전류(i)로부터 보호하는 시스템이다. 이 관리 시스템에서는, 도 1에 도시하는 낙뢰 서지 검출기(1)의 복수 개(예를 들면, 3개(1-1, 1-2, 1-3))와, 도 6에 도시하는 서지 방호 디바이스(50)의 복수 개(예를 들면, 3개(50-1, 50-2, 50-3))와, 1개의 모니터 유닛(90)이 간격을 만들지 않고 밀접하도록 병설되어 구성되어 있다.
3개의 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3)는, 3개의 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)에 각각 외장되어 있다. 3개의 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)와 1개의 모니터 유닛(90)은, 인접하여 DIN 레일(80)에 설치되어 있다. 3개의 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)는, 선로측 전선(83-1, 83-2, 83-3)을 개재하여 선로(81-1∼81-3)에 각각 접속되어 있다. 3개의 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3)에 각각 접속된 접지선(84-1, 84-2, 84-3)은, 묶여서 1개의 집합 접지선(85)에 접속되고, 그 집합 접지선(85)이 모니터 유닛(90)에 접속되어 있다.
모니터 유닛(90)은, 대략 상자형의 케이스(91)를 포함하고 있다. 케이스(91)의 측면에는, 제1 단자부(92) 및 제2 단자부(93)가 설치되고, 또한, 그 케이스(91)의 상면에 표시부(98)가 설치되어 있다. 제1 단자부(92)에는 집합 접지선(85)이 접속되고, 또한, 제2 단자부(93)가 접지선(86)을 개재하여 그라운드(GND)에 접속되어 있다. 표시부(98)는, 각 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3)에 흐른 낙뢰 서지 전류 등의 정보(예를 들면, 각 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)의 동작 횟수, 동작 시간 등)를 표시하는 것으로서, 액정 표시기 및 LED 등으로 구성되어 있다.
도 14는, 도 13 중의 모니터 유닛(90)을 도시하는 투시도이다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 제1 단자부(92)는, 도 8 중의 서지 방호 디바이스(50)의 선로측 단자부(66) 또는 접지측 단자부(67)와 마찬가지로, 단면이 대략 U자형의 지지틀(92a)과, 나사(92b)와, 단면이 대략 방형의 고정틀(92c)에 의해 구성되어 있다. 지지틀(92a)은, 케이스(91)의 측면 내에 고정되어, 대향하는 제 1편 및 제 2편과, 이 제 1편 및 제2 편 사이를 연결하는 바닥편에 의해 구성되어, 그 바닥편이 수직 방향으로 배치되고, 그 제 1편 및 제 2편이 수평 방향으로 배치되어 있다. 지지틀(92a)의 제 1편에는 나사(92b)가 수직 방향으로 관통하고 있다. 고정틀(92c)은, 나사(92b)의 하단에 상하 움직임 가능하도록 설치되어 있다. 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부로부터 삽입된 집합 접지선(85)의 단말부는 고정틀(92c) 내에 삽입되고, 나사(92b)를 조임으로써, 그 고정틀(92c)이 상하로 이동하여, 그 집합 접지선(85)의 단말부가 제1 단자부(92)에 고정되도록 되어 있다.
제2 단자부(93)는, 제1 단자부(92)와 마찬가지로, 단면이 대략 U자형의 지지틀(93a)과, 나사(93b)와, 단면이 대략 방형의 고정틀(93c)에 의해 구성되어 있다. 도시하지 않은 전선 삽입용 개구부로부터 삽입된 접지선(86)의 단말부는, 고정틀(93c) 내에 삽입되고, 나사(93)를 조임으로써, 그 고정틀(93c)이 상하로 이동하여, 그 접지선(86)의 단말부가 제2 단자부(93)에 고정되도록 되어 있다.
제1 단자부(92) 및 제2 단자부(93)는, 도통용 연결 바(94)에 의해 연결되어 있다. 연결 바(94)의 외주에는, 소정 간격을 두고 링 형상의 계량기용 변류기(Current Transformer, 이하 "CT"라 함.)(95)가 장착되어 있다. CT(95)는, 연결 바(94)를 흐르는 낙뢰 서지 전류를 검출하는 것으로서, 이 출력측에 도시하지 않은 제어부 등이 접속되어 있다.
도 15는, 도 14의 모니터 유닛(90)의 개략적인 회로 구성을 도시하는 블록도이다.
도 15에 도시하는 바와 같이, CT(95)의 출력측에는 제어부(96)가 접속되어 있다. 제어부(96)는, 모니터 유닛(90) 전체를 프로그램 제어하는 것으로서, CPU, 메모리, 및 I/O 포트 등에 의해 구성되어 있다. 제어부(96)에는 표시부(98) 내 혹은 표시부(98) 근방에 배치된 표시 버튼 등의 입력부(97)와, 표시부(98)와, 커넥터(99) 등이 접속되어 있다. 커넥터(99)에는, 2선으로 구성되는 통신선(29)과, 2선으로 구성되는 전원선(30)이 접속되어 있다. 제어부(96)는 전원선(30)으로부터 전원 전력을 수전함과 함께, 통신선(29)을 개재하여 외부의 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3) 등과 통신을 행하는 기능을 포함하고 있다.
(제2 실시예의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템의 동작)
도 13의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템에서, 도 14 및 도 15의 모니터 유닛(90)은, 다음의 (a), (b)와 같은 동작을 행한다.
(a) 도 13 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 집합 접지선(85)에 낙뢰 서지 전류(i)가 흐른 경우, 이 낙뢰 서지 전류(i)를 CT(95)로 검출하여, 제어부(96)에 의해 전류값의 산정을 행하여 내부의 메모리에 그 전류값을 보존하고, 시각 설정(time stamp)도 행한다.
또한, 제어부(96)는, 커넥터(99)에 접속된 통신선(29)을 경유하여, 각 서지 방호 디바이스(50)(=50-1∼50-3)에 각각 설치된 각 낙뢰 서지 검출기(1)(=1-1∼1-3)에 대하여, 낙뢰 서지 전류의 유무를 조회한다. 그 후, 제어부(96)는, 각 낙뢰 서지 검출기(1)로부터의 회답 내용(예를 들면, 낙뢰 서지 전류의 유무나 전류값 등)을 내부의 메모리에 보존한다.
(b) 입력부(97)의 표시 버튼을 누르는 등 하여, 제어부(96)로부터 표시부(98)에 대하여 표시 명령이 출력된 경우, 제어부(96)는 내부의 메모리에 보존된 각 낙뢰 서지 검출기(1)의 제(諸) 정보(예를 들면, 동작 이력인 일시, 전류값 등)를 표시부(98)에 표시시킨다.
(제2 실시예의 효과)
본 제2 실시예에 따르면, 다음의 (1)∼(3)과 같은 효과가 있다.
(1) 복수 개의 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)와, 이에 인접한 1개의 모니터 유닛(90)을 간격을 두지 않고 밀접하도록 병설하여, 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 구성했기 때문에, 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 소형으로 형성할 수 있다. 또한, 모니터 유닛(90)에 설치한 CT(95)에 의해, 집합 접지선(85)에 흐른 낙뢰 서지 전류에 관한 상세 정보도 파악할 수 있다.
(2) 관리 시스템의 소형화를 도모하기 위해, 복수 개의 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3)는, 간격을 두지 않고 밀접하도록 병설되고, 각 낙뢰 서지 검출기(1) 중의 검출 코일(7)이, 도 3b 또는 도 3f에 도시하는 바와 같은 결선 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 도 3c 또는 도 3g에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 낙뢰 서지 검출기(1-1)에서 인접하는 낙뢰 서지 검출기(1-2) 중의 연결 바(5a)에 낙뢰 서지 전류가 흘렀을 때에, 해당 낙뢰 서지 검출기(1-1) 중의 연결 바(5)에 낙뢰 서지 전류가 흘렀다고 오인하는 일이 없어진다. 따라서, 각 낙뢰 서지 검출기(1)는 인접하는 연결 바(5a)로부터의 외부 자계(H0)의 영향을 받지 않고, 낙뢰 서지 전류를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
(3) 각 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3)의 상세 정보(예를 들면, 낙뢰 서지의 회수, 낙뢰 서지 전류의 크기, 낙뢰 서지가 발생한 시각, 교체 기준 등)를 모니터 유닛(90)으로 로컬적으로 확인 및 관리할 수 있다.
제3 실시예
(제3의 실시예의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템의 구성)
도 16은, 본 발명의 제3 실시예에서의 서지 방호 디바이스의 리모트형 관리 시스템의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 16에 도시하는 서지 방호 디바이스의 리모트형 관리 시스템에서는, 도 13에 도시하는 복수 개의 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스(50-1∼50-3) 및 1개의 모니터 유닛(90)으로 이루어지는 관리 블록(100)의 복수 대(100-1, 100-2, …)가 복수의 낙뢰 서지 감시 개소에 각각 설치되어 있다. 복수 대의 관리 블록(100)(=100-1, 100-2, …)은 네트워크(110)를 개재하여 원격의 감시 장치(120)에 접속되어 있다.
감시 장치(120)는, 각 관리 블록(100-1, 100-2, …)의 동작 상태나 동작 이력 등을 원격으로 감시하는 장치로서, CPU 등으로 구성된 제어부(121)와, 이 제어부(121)에 의해 각각 제어되는 입력부(122) 및 표시부(123) 등을 구비하고, 퍼스널 컴퓨터 등으로 구성되어 있다. 입력부(122)는 키 보드나 마우스 등의 입력 기기에 의해 구성되어 있다. 또한, 표시부(123)는 제어부(121)에 의해 제어되며, 데이터 등을 표시하는 장치이다.
(제3의 실시예의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템의 동작)
각 관리 블록(100-1, 100-2, …) 내의 모니터 유닛(90)으로부터 출력된 낙뢰 서지 검출기(1-1∼1-3)의 동작 상태나 동작 이력 등은 네트워크(110)를 경유하여, 감시 장치(120)로 보내진다. 감시 장치(120)에서는 각 관리 블록(100-1, 100-2, …)의 동작 상태나 동작 이력 등을 감시한다.
(제3의 실시예의 효과)
본 제3 실시예에 따르면, 각 관리 블록(100)-1, 100-2, …)의 상세 정보(예를 들면, 낙뢰 서지의 횟수, 낙뢰 서지 전류의 크기, 낙뢰 서지가 발생한 시각, 교체 기준 등)를 원격의 감시 장치(120)로 확인 및 관리할 수 있다.
( 실시예의 변형예 )
본 발명은, 상기 제1 실시예∼및 제3 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 이용 형태나 변형이 가능하다. 이 이용 형태나 변형예로서는, 예를 들면, 다음의 (A)∼(D)와 같은 것이 있다.
(A) 도 1 및 도 2의 낙뢰 서지 검출기(1)에서, 제1 단자부(3)를 대신해서, 제2 단자부(4)와 마찬가지의 단자 형상으로 하거나, 혹은, 압착 단자 등의 범용적인 단자 형상으로 변경한 범용형의 낙뢰 서지 검출기를, 케이블에 의해, 기설 또는 기존의 다양한 서지 방호 디바이스와 접속하는 구성으로 변경해도 좋다. 이에 따라, 범용형의 낙뢰 서지 검출기를 기설 또는 기존의 서지 방호 디바이스에 나중에 덧붙이는 것이 가능하고, 낙뢰 서지 검출기를 갖는 서지 방호 디바이스를 용이하게 형성할 수 있다.
(B) 도 13의 서지 방호 디바이스의 관리 시스템에서의 구성을 대신해서, 상기 (A)에서의 복수 개의 범용형의 낙뢰 서지 검출기와 도 13 중의 모니터 유닛(90)을, DIN 레일(80) 등에 의해 인접하여 배치하고, 이들을 케이블에 의해, 기설 또는 기존의 복수 개의 서지 방호 디바이스와 접속하는 구성으로 변경하는 것도 가능하다. 이에 따라, 범용형의 낙뢰 서지 검출기 및 모니터 유닛(90)을, 기설 또는 기존의 서지 방호 디바이스에 나중에 덧붙이는 것이 가능하고, 서지 방호 디바이스의 관리 시스템을 용이하게 형성할 수 있다.
(C) 도 6의 서지 방호 디바이스(50)는 잭반(51)과 플러그(52)를 분리한 구조로 되어 있으나, 그 잭반(51)과 플러그(52)를 일체화한 구조로 변형해도 좋다.
(D) 도 5의 낙뢰 서지 검출기(1)의 회로 구성, 도 9a∼도 9c의 피뢰 회로(70-1∼70-3)의 회로 구성, 혹은, 도 15의 모니터 유닛(90)의 회로 구성은, 도시 이외의 다른 회로 구성으로 변경해도 좋다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 단자부와, 접지선이 접속되는 제2 단자부와, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부를 연결하는 도통용의 연결 바와, 상기 연결 바 근방에 배치되어 상기 연결 바를 흐르는 낙뢰 서지 전류에 의해 유기되는 유도 전류를 출력하는 검출 코일과, 상기 유도 전류를 전압으로 변환하여 검출 전압을 생성하고, 상기 검출 전압의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연 처리를 행하여 변형 처리 파형 전압을 출력하는 파형 처리부와, 상기 변형 처리 파형 전압을 입력받아 상기 변형 처리 파형 전압의 전압값으로부터 상기 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구하는 연산 제어부와, 상기 연산 제어부에 의해 제어되어 외부로부터 시인 가능한 상태에서 상기 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 표시하는 표시부를 구비하고, 상기 제1 단자부, 상기 제2 단자부, 상기 연결 바, 상기 검출코일, 상기 파형 처리부, 상기 연산 제어부 및 상기 표시부가 케이스에 수용되어 유닛화되어 있는 낙뢰 서지 검출기가 착탈 가능하도록 외장되는 서지 방호 디바이스로서,
    전원선 또는 통신선이 접속되는 선로측 단자부와,
    상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 제1 단자부가 착탈 가능하도록 설치되는 접지측 단자부와,
    상기 선로측 단자부와 상기 접지측 단자부 사이에 접속되어, 상기 선로측 단자부로부터 침입하는 상기 낙뢰 서지 전류를 상기 접지측 단자부에 방전하는 피뢰 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 방호 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출 코일은,
    상기 연결 바를 포위하도록 배치된 코어와,
    상기 연결 바에 대하여 대칭이 되도록 상기 코어에 권장된 한 쌍의 제1 권선 및 제2 권선을 구비하고,
    외부 자계의 인가시에는, 상기 유도 전류가 흐르지 않고, 상기 연결 바에 상기 낙뢰 서지 전류가 흘렀을 때에는, 상기 유도 전류가 출력되도록, 상기 제1 권선 및 상기 제2 권선이 소정의 방향으로 권장되고 또한 소정의 결선 상태에서 직렬로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 디바이스.
  7. 제1 단자부와, 접지선이 접속되는 제2 단자부와, 상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부를 연결하는 도통용의 연결 바와, 상기 연결 바 근방에 배치되어 상기 연결 바를 흐르는 낙뢰 서지 전류에 의해 유기되는 유도 전류를 출력하는 검출 코일과, 상기 유도 전류를 전압으로 변환하여 검출 전압을 생성하고 상기 검출 전압의 전압 파형을 시간 축에 대하여 지연 처리를 행하여 변형 처리 파형 전압을 출력하는 파형 처리부와, 상기 변형 처리 파형 전압을 입력받아 상기 변형 처리 파형 전압의 전압값으로부터 상기 낙뢰 서지 전류의 전류값을 산정하여 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 구하는 연산 제어부와, 상기 연산 제어부에 의해 제어되어, 외부로부터 시인 가능한 상태에서, 상기 낙뢰 서지 전류 산정 결과를 표시하는 표시부를 구비하고, 상기 제1 단자부, 상기 제2 단자부, 상기 연결 바, 상기 검출코일, 상기 파형 처리부, 상기 연산 제어부 및 상기 표시부가 케이스에 수용되어 유닛화되어 있는 낙뢰 서지 검출기와,
    상기 낙뢰 서지 검출기가 착탈 가능하도록 외장되는 서지 방호 디바이스와,
    상기 서지 방호 디바이스에 인접하여 배설되어, 상기 낙뢰 서지 검출기의 동작 상태 및 동작 이력을 관리하는 모니터 유닛을 구비한 서지 방호 디바이스의 관리 시스템으로서,
    상기 서지 방호 디바이스는 전원선 또는 통신선이 접속되는 선로측 단자부와, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 제1 단자부가 착탈 가능하도록 설치되는 접지측 단자부와, 상기 선로측 단자부와 상기 접지측 단자부 사이에 접속되어 상기 선로측 단자부로부터 침입하는 상기 낙뢰 서지 전류를 상기 접지측 단자부에 방전하는 피뢰 회로를 포함하고,
    상기 모니터 유닛은, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 제2 단자부로부터 출력되는 상기 낙뢰 서지 전류를 검출하는 변류기와, 상기 낙뢰 서지 검출기의 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 통신에 의해 취득하고, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 통신에 의해 외부로 출력하는 통신부와, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 기억하는 기억부와, 취득한 상기 동작 상태 및 상기 동작 이력을 표시하는 표시부를 포함하고, 상기 변류기, 상기 통신부, 상기 기억부, 및 상기 표시부가 케이스에 수용되어 유닛화되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 디바이스의 관리 시스템.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 피뢰 회로는,
    단수 또는 복수의 어레스터와, 단수 또는 복수의 배리스터와, 어레스터 및 배리스터의 조합 중 어느 하나를 포함하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 서지 방호 디바이스.
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