KR101717775B1 - 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템 - Google Patents

지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기화재의 원인인 아크와 전기위험요소인 누설전류, 과전류 및 합선 등을 사전에 감지하여 전기적 이상 징후가 발견되면, 전력 공급을 즉각 차단함과 동시에 전기적 이상에 대한 진단 및 복구 조치를 신속히 취할 수 있도록 함으로써 화재를 예방할 수 있도록 한 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템에 관한 것으로, 빌딩, 상가, 학교, 공공건물 및 숙박시설을 포함하는 건축물, 사찰, 시장, 문화재 및 한옥을 포함하는 화재취약지구 및 공장을 포함하는 산업현장에 설치되는 것으로, 전기사용 현황을 실시간으로 모니터링하고, 화재 위험 감지 시 차단기를 작동시키며, 이에 따른 모니터링 결과 및 차단기 작동 상태를 중앙관리서버로 전송하여 전기로 인한 재해를 예방하도록 하는 지능형 분전반 및 상기 지능형 분전반을 통한 모니터링에서 이상 징후 발견 시 관리자 단말기로 알림 전송을 하여 방문 조치가 이루어지도록 하는 중앙관리서버를 포함하여 구성된다.

Description

지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템{System for Analysising and Predicting Electric Fire using Intelligent Pre-signal Analysis}
본 발명은 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기화재의 원인인 아크와 전기위험요소인 누설전류, 과전류 및 합선 등을 사전에 감지하여 전기적 이상 징후가 발견되면, 전력 공급을 즉각 차단함과 동시에 전기적 이상에 대한 진단 및 복구 조치를 신속히 취할 수 있도록 함으로써 화재를 예방할 수 있도록 한 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 국내의 화재 발생 현황을 보면 매년 3만 건 이상의 화재가 발생하고 그 중 약 30% 이상이 전기에 의한 화재로 알려져 있을 만큼 전기 화재가 빈번한 실정이며, 특히 공장이나 대형 쇼핑몰과 같이 전력 사용량이 많은 곳에서 전기 화재가 발생할 경우에는 엄청난 재산 피해와 인명 피해가 초래하기 때문에 항상 화재 예방 시스템이 절실히 요구되어 왔다.
한편, 최근까지도 국내에서는 전기 화재의 주요 원인이 되는 합선이나 누전에 의한 화재 발생을 예방하기 위하여 누전차단기를 설치하는 것이 가장 적극적인 화재 예방 조치였으나, 전기 선로의 경우에는 주로 건축물의 벽체 내부에 은폐되는 경우가 많기 때문에 전기 선로의 합선이나 누전을 완벽하기 예방하기는 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 근래에는 합선이 원인이 전기 선로 상에서 발생하는 아크에 의한 것임이 알려지면서 아크의 발생 원인이 되는 전기 배선 상의 절연 파괴, 연결결합, 노화현상 등 다양한 원인에 의해 발생하는 아크의 정확한 검출 및 차단에 대한 기술을 바탕으로 하는 화재 예방 안전 시스템이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 기존 차단기로는 전기화재 원인인 단락이나 접촉 불량 등으로 발생한 아크를 감지할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0126488호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전기화재의 원인인 아크와 전기위험요소인 누설전류, 과전류 및 합선 등을 사전에 감지하여 전기적 이상 징후가 발견되면, 전력 공급을 즉각 차단함과 동시에 전기적 이상에 대한 진단 및 복구 조치를 신속히 취할 수 있도록 함으로써 화재를 예방할 수 있도록 하고, 중앙관리서버 및 각 지역 본부와 지사의 원격통합서버를 전국 네트워크로 구성하여 화재 예방을 위해 아크 검출기를 설치한 장소의 아크 발생 여부 및 누전이나 과부하를 24시간 실시간으로 감시하여 아크 발생 즉시, 해당 아크 검출기가 설치된 지역의 전력 공급을 차단함과 동시에 안전 요원을 긴급 출동시켜 전기 이상 원인을 진단, 복구함으로써, 전기 화재를 미리에 방지할 수 있도록 하는 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템은, 빌딩, 상가, 학교, 공공건물 및 숙박시설을 포함하는 건축물, 사찰, 시장, 문화재 및 한옥을 포함하는 화재취약지구 및 공장을 포함하는 산업현장에 설치되는 것으로, 전기사용 현황을 실시간으로 모니터링하고, 화재 위험 감지 시 차단기를 작동시키며, 이에 따른 모니터링 결과 및 차단기 작동 상태를 중앙관리서버로 전송하여 전기로 인한 재해를 예방하도록 하는 지능형 분전반 및 상기 지능형 분전반을 통한 모니터링에서 이상 징후 발견 시 관리자 단말기로 알림 전송을 하여 방문 조치가 이루어지도록 하는 중앙관리서버를 포함하여 구성된다.
상기 지능형 분전반은, 누전검출 및 차단기를 작동시키는 회로와, 차단기 상태 감시회로와, 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서를 구비한 센서차단기; 및 아크, 누전, 과전류에 의한 전기화재 예방과 실시간 전기 사용량 감시를 통한 트랜드 분석이 이루어지며, 수집된 전류 신호를 분석하여 고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간에 대한 복합 감시를 통하여 아크 검출을 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 센서차단기에 내장된 차단기를 제어하는 분석예측보드를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센서차단기는, 누전검출 및 차단기를 작동시키는 회로를 구비한 별도의 차단기와 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서를 구비한 별도의 센서박스가 각각 구비되어 서로 전선으로 연결되어 설치될 수 있다.
상기 분석예측보드는, 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서의 센싱 값을 입력받는 센서입력부; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 시각적으로 표시되는 디스플레이; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 청각적으로 표시되는 음성출력부; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터를 중앙관리서버로 전송시키는 통신모듈부; 및 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 디스플레이를 통하여 시각적으로 표시되도록 제어하거나 또는 음성출력부를 통하여 청각적으로 표시되도록 제어하며, 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터가 통신모듈부를 통하여 중앙관리서버로 전송되도록 제어하는 분석예측제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템에 따르면, 전기화재의 원인인 아크와 전기위험요소인 누설전류, 과전류 및 합선 등을 사전에 감지하여 전기적 이상 징후가 발견되면, 전력 공급을 즉각 차단함과 동시에 전기적 이상에 대한 진단 및 복구 조치를 신속히 취할 수 있도록 함으로써 화재를 예방할 수 있도록 하고, 중앙관리서버 및 각 지역 본부와 지사의 원격통합서버를 전국 네트워크로 구성하여 화재 예방을 위해 아크 검출기를 설치한 장소의 아크 발생 여부 및 누전이나 과부하를 24시간 실시간으로 감시하여 아크 발생 즉시, 해당 아크 검출기가 설치된 지역의 전력 공급을 차단함과 동시에 안전 요원을 긴급 출동시켜 전기 이상 원인을 진단, 복구함으로써, 전기 화재를 미리에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템을 나타낸 블록도이며,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템을 구성하는 지능형 분전반을 나타낸 블록도이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지능형 분전반을 구성하는 분석예측 보드를 나타낸 블록도이며.
도 5는 아크 발생 시 전압특성을 나타낸 그래프이며,
도 6은 아크 발생 시 전류특성을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 지능형 분전반(100), 중앙관리 서버(300), 관리자 단말기(500) 및 원격통합서버(700)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템은 빌딩, 상가, 학교, 공공건물 및 숙박시설을 포함하는 건축물, 사찰, 시장, 문화재 및 한옥을 포함하는 화재취약지구 및 공장을 포함하는 산업현장에 설치될 수 있다.
빌딩, 아파트, 학교 등 건축물의 전기화재 분석 및 예측 시스템의 구성은 층별 지능형 분전반을 설치하여 감시가 이루어질 수 있고, 플랜트 시설 등 공장에서의 전기화재 분석 및 예측 시스템의 구성은 건물별 지능형 분전반을 설치하여 감시가 이루어질 수 있고, 전통시장에서의 전기화재 분석 및 예측 시스템의 구성은 점포별로 소규모의 지능형 분전반을 설치하여 감시가 이루어질 수 있고, 야영장, 캠핑장, 휴양림, 관광농원 등에서의 전기화재 분석 및 예측 시스템의 구성은 개별 지능형 분전반을 설치한 후 통합 운영센터를 통해 감시가 이루어질 수 있다.
아울러, 건축물, 화재취약지구 및 산업현장에 설치되었던 기존의 분전반을 본원 발명에 따른 지능형 분전반(100)으로 교체하여 설치함으로써, 본 발명에 따른 지능형 분전반을 사용할 수 있으며, 또는 본 발명에 따른 지능형 분전반(100)을 신규로 설치하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 지능형 분전반(100)을 통하여 아크 검출, 과부하 방지, 과전류 차단, 전기 사용량 및 트랜드 모니터링, 전기사용 상태 경보 등을 제공하고, 중앙관리서버(300)에서 지능형 분전반(100)의 모니터링에 따른 이상 징후 발견 시 관리자 단말기(500)로 출동 지시를 할 수 있으며, 관리자는 지능형 분전반(100)이 설치된 현장을 방문하여, 점검 등 현장에서의 이상 조치를 진행할 수 있다.
상기 지능형 분전반(100)은 R.S.T 상의 원선에서 분리되어 개별적으로 부하에 전원을 공급하는 것으로, 전기사용 현황을 실시간으로 모니터링하고, 화재 위험 감지 시 차단기를 작동시키며, 이에 따른 모니터링 결과 및 차단기 작동 상태를 중앙관리서버(300)로 전송하여 전기로 인한 재해를 예방하도록 하는 것이다.
이러한 지능형 분전반(100)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 함체 형태로 구비되는 것으로, 센서차단기(110)와 분석예측보드(150)를 포함하여 구성된다.
센서차단기(110)는 입력 R.S.T 상에 연결되어 각종 전기설비의 전기화재징후의 발생을 감지하기 위하여, 아크, 과전압, 과전류, 누전, 전선의 온도변화추이 중 적어도 하나의 이상 유무를 실시간으로 파악함으로써 확인하는 것으로, 누전 검출 및 차단기를 작동시키는 회로와, 차단기 상태 감시회로와, 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서 등을 구비한다.
분석예측보드(150)는 아크, 누전, 과전류에 의한 전기화재 예방과 실시간 전기 사용량 감시를 통한 트랜드 분석이 이루어지며, 수집된 전류 신호를 분석하여 고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간에 대한 복합 감시를 통하여 아크 검출을 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 센서차단기(110)에 내장된 차단기의 동작을 제어한다.
참고로, 과전압 검출은 R.S.T 상에 각각 연결된 변압기(TransFormer)들의 입력전압 및 출력전압 간 차이와 설정된 전압 값을 비교하여, 과전압의 발생을 검출할 수 있고, 아크 검출은 R.S.T상에 연결된 CT(Current Transformer) 전류감지센서에 흐르는 전류 값과 설정된 아크 전류 값을 비교하여 아크의 발생 여부를 검출할 수 있다.
과전류 검출은 R.S.T상에 연결된 전류감지센서에 흐르는 전류 값과 설정된 과전류 검출 값을 비교하여, 과전류의 발생 여부를 검출할 수 있고, 누전 검출은 전기분전반의 R.S.T상 및 분기회로에 연결된 ZCT(Zero Phase Current TransFormer) 센서에 흐르는 전류 값과 설정된 누전 검출 값을 비교하여, 누전의 발생 여부를 검출할 수 있다.
온도변화 검출은 서미스터 소자 또는 온도 센서 IC를 이용하여 R.S.T 상의 마그네틱, 누전 차단기(ELB) 또는 부스바의 온도를 검출하고 검출된 온도와 서미스터 소자 또는 온도센서 IC의 온도 테이블과 비교분석하여, 온도변화를 검출할 수 있다.
한편, 센서차단기는 도 3에 나타낸 바와 같이, 누전검출 및 차단기를 작동시키는 회로를 구비한 별도의 차단기(113)와 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서를 구비한 별도의 센서박스(115)가 각각 구비되어 서로 전선으로 연결되어 설치될 수 있다.
이러한 형태는, 건축물, 화재취약지구 및 산업현장에 설치되었던 차단기만 구비된 기존의 분전반을 본원 발명에 따른 지능형 분전반(100)으로 교체할 필요 없이, 센서박스(115)만 별도로 추가 설치함으로써, 본 발명에 따른 지능형 분전반(100)을 기능을 동일하게 사용하도록 할 수 있다.
상기 분석예측보드(150)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 센서입력부(151), 분석예측 제어부(153), 디스플레이(155), 음성출력부(157) 및 통신모듈부(159)를 포함하여 구성된다.
센서입력부(151)는 센서차단기(110)에 구비된 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서의 센싱 값을 입력받는다.
디스플레이(155)는 LCD 형태로 구비될 수 있는 것으로, 상기 센서입력부(151)를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 시각적으로 표시된다.
음성출력부(157)는 스피커 형태로 구비될 수 있는 것으로, 상기 센서입력부(151)를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 청각적으로 표시된다.
통신모듈부(159)는 Zigbee, Lan, Wlan, 3G, 4G, RS485 등의 유/무선 통신수단으로 구비될 수 있는 것으로, 상기 센서입력부(151)를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터를 중앙관리서버(300)로 전송시킨다.
분석예측 제어부(153)는 상기 센서입력부(151)를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 디스플레이(155)를 통하여 시각적으로 표시되도록 제어하거나 또는 음성출력부(157)를 통하여 청각적으로 표시되도록 제어하며, 상기 센서입력부(151)를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터가 통신모듈부(159)를 통하여 중앙관리서버(300)로 전송되도록 제어한다.
중앙관리 서버(300)는 상기 지능형 분전반(100)을 통한 모니터링에서 이상 발생 여부 정보 또는 전기화재징후 발생 여부 정보를 화면에 디스플레이(미도시)하며, 이상 징후 발견 시 이를 모니터링하는 관제 요원은 화면에 디스플레이된 감시 대상물에서의 이상 발생정보 또는 전기화재징후 발생정보를 현장 인근에 위치한 관리자 단말기(500)로 즉시 알림 전송을 하여 현장 방문 조치에 따른 이상 발생 징후 또는 전기화재징후를 처리하도록 요청할 수 있다.
이어서, 중앙관리서버(300)에서는 해당 지역을 총괄하는 지역본부나 또는 전 지역을 총괄하는 본사의 원격통합서버(700)에 이상 발생 여부 정보 또는 전기화재징후 발생 여부 정보를 보고하게 된다.
한편, 본원 발명에서는 수집된 전류 신호를 분석하여 고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간에 대한 복합 감시를 통하여 아크 검출을 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 센서차단기(110)에 내장된 차단기의 동작을 제어한다.
즉, 고역통과필터 사용 시 특정 대역의 고주파 발생 비율을 검출하고, 부하의 전원을 공급하는 정상상태와 동일한 조건에서 발생하는 아크 상태에서의 고조파 발생을 검출하고, 전류 실효값의 변화량을 감시하고, 아크 사고 발생 시 영점 교차부분에서 지연되는 현상을 검출하고, 아크 또는 스파크의 지속시간을 측정한다.
아울러, 아크 검출을 판단하기 위하여, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 해당 회로의 출력 전류의 전류 파형을 취득하여, 아크 검출에 따른 이상 발생 특유의 파형적 특징을 추출 분석할 수 있다.
이어서, 이러한 검출 소자들에 의해 전기적 이상 신호가 검출되면 분석예측보드(150)는 센서차단기(110)에서 보내온 신호를 처리하여 사전에 메모리부에 저장된 정상 값과 비교, 분석 후 아크 검출에 의한 화재 가능성의 판정을 내리게 된다.
이때, 고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간들 전부에서 전기적 이상 신호가 검출되어야만 아크 검출에 의한 화재 가능성의 판정을 내릴 수 있다.
그리하여 화재 가능성이 있는 아크 신호로 판정되면, 분석예측보드(150)는 경보 요소가 디스플레이(155)를 통하여 시각적으로 표시되도록 제어하거나 또는 음성출력부(157)를 통하여 청각적으로 표시되도록 제어하고, 아크 검출 신호를 중앙관리서버(300)로 송신함과 동시에 자체 제어할 수 있는 차단기를 작동시켜 해당 전기 선로에 전기 공급을 즉각적으로 차단하여 적극적인 화재 예방 조치를 취하게 된다.
또한, 유/무선 통신수단을 이용하여 아크 검출 신호를 중앙관리서버(300)로 송신함과 동시에 사전에 저장되어 있던 경고문을 SMS를 통해 사전에 저장된 해당 전력 부하의 사용자에게 아크 검출에 따른 화재 위험 경보를 송신함으로써, 사용자에게 전기 화재 가능성을 조기에 인지시켜, 실제 화재 발생시 보다 신속하고 안전한 대피가 이루어질 수 있도록 함으로써, 화재에 따른 인명 피해를 최소화할 수 있게 된다.
이어서, 분석예측보드(150)로부터 아크 검출 신호를 전달받은 중앙관리서버(300)에서는 즉시 관리자 단말기(500)를 소지한 관리자를 해당 지능형 분전반(100)으로 긴급 출동시켜 아크가 검출된 해당 선로의 진단 및 복구를 지시할 수 있다.
이어서, 중앙관리서버(300)로부터 출동 지시를 받은 관리자는 아크 신호가 검출된 전기 선로 및 해당 지능형 분전반에 대하여 이상 유무를 면밀히 진단한 후 아크 발생 위치를 진단, 복구하고 그 결과를 중앙관리센터(300)에 유/무선 통신수단으로 보고함으로써, 아크 발생에 따른 화재 위험을 방지하게 되며, 중앙관리센터(300)에서는 관리자의 처리 결과를 그 상위 기관인 지역본부나 본사의 원격통합서버(700)에 다시 보고함으로써, 아크 발생에 따른 화재 위험 지역을 실시간으로 감지하여 화재 예방에 필요한 조치를 적극적으로 취하기 때문에 아크에 의한 화재 발생을 방지할 수 있게 된다.
아울러, 본원 발명에서는 과전류 경보를 단계 별로 할 수 있다.
예를 들어, 차단기 용량의 80% 이상에서 1시간 내지 2시간 지속하거나 또는 10mA 이상에서 1분 지속을 하면 1차 경보를, 차단기 용량의 100% 이상에서 15분 내지 30분 지속하거나 또는 15mA 이상에서 1분 지속을 하면 2차 경보를, 차단기 용량의 120% 이상에서 10분 내지 20분 지속하거나 또는 20mA 이상에서 1분 지속을 하면 3차 경보를 하여, 즉시 전기를 차단시키는 것이 아닌, 앞으로 차단될 것이라는 예측이 되도록 함으로써, 중요성이 떨어지는 부하부터 차단되도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 전기화재의 원인인 아크와 전기위험요소인 누설전류, 과전류 및 합선 등을 사전에 감지하여 전기적 이상 징후가 발견되면, 전력 공급을 즉각 차단함과 동시에 전기적 이상에 대한 진단 및 복구 조치를 신속히 취할 수 있도록 함으로써 화재를 예방할 수 있도록 하고, 중앙관리서버 및 각 지역 본부와 지사의 원격통합서버를 전국 네트워크로 구성하여 화재 예방을 위해 아크 검출기를 설치한 장소의 아크 발생 여부 및 누전이나 과부하를 24시간 실시간으로 감시하여 아크 발생 즉시, 해당 아크 검출기가 설치된 지역의 전력 공급을 차단함과 동시에 안전 요원을 긴급 출동시켜 전기 이상 원인을 진단, 복구함으로써, 전기 화재를 미리에 방지할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100: 지능형 분전반 110: 센서차단기
150: 분석예측보드 153: 분석예측 제어부
300: 중앙관리서버 500: 관리자 단말기
700: 원격통합서버

Claims (4)

  1. 빌딩, 상가, 학교, 공공건물 및 숙박시설을 포함하는 건축물, 사찰, 시장, 문화재 및 한옥을 포함하는 화재취약지구 및 공장을 포함하는 산업현장에 설치되는 것으로, 전기사용 현황을 실시간으로 모니터링하고, 화재 위험 감지 시 차단기를 작동시키며, 이에 따른 모니터링 결과 및 차단기 작동 상태를 중앙관리서버로 전송하여 전기로 인한 재해를 예방하도록 하는 지능형 분전반; 및 상기 지능형 분전반을 통한 모니터링에서 이상 징후 발견 시 관리자 단말기로 알림 전송을 하여 방문 조치가 이루어지도록 하는 중앙관리서버를 포함하여 구성되며;
    상기 지능형 분전반은, 누전검출 및 차단기를 작동시키는 회로와, 차단기 상태 감시회로와, 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서를 구비한 센서차단기; 및 아크, 누전, 과전류에 의한 전기화재 예방과 실시간 전기 사용량 감시를 통한 트랜드 분석이 이루어지며, 수집된 전류 신호를 분석하여 고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간에 대한 복합 감시를 통하여 아크 검출을 판단하고, 판단 결과에 따라 상기 센서차단기에 내장된 차단기를 제어하는 분석예측보드를 포함하여 구성되고;
    상기 분석예측보드는, 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서의 센싱 값을 입력받는 센서입력부; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 시각적으로 표시되는 디스플레이; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 청각적으로 표시되는 음성출력부; 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터를 중앙관리서버로 전송시키는 통신모듈부; 및 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 경보 요소가 디스플레이를 통하여 시각적으로 표시되도록 제어하거나 또는 음성출력부를 통하여 청각적으로 표시되도록 제어하며, 상기 센서입력부를 통하여 입력된 센싱 값에 따른 전압, 전류 또는 전력을 포함하여, 누설전류, 아크 및 과전류에 따른 데이터가 통신모듈부를 통하여 중앙관리서버로 전송되도록 제어하는 분석예측제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며;
    고역통과필터 사용 시 특정 대역의 고주파 발생 비율을 검출하고, 부하의 전원을 공급하는 정상상태와 동일한 조건에서 발생하는 아크 상태에서의 고조파 발생을 검출하고, 전류 실효값의 변화량을 감시하고, 아크 사고 발생 시 영점 교차부분에서 지연되는 현상을 검출하고, 아크 또는 스파크의 지속시간을 측정하며;
    아크 검출을 판단하기 위하여, 해당 회로의 출력 전류의 전류 파형을 취득하여, 아크 검출에 따른 이상 발생 특유의 파형적 특징을 추출 분석하고;
    검출 소자들에 의해 전기적 이상 신호가 검출되면 분석예측보드는 센서차단기에서 보내온 신호를 처리하여 사전에 메모리부에 저장된 정상값과 비교, 분석 후 아크 검출에 의한 화재 가능성의 판정을 내리게 되며;
    고주파, 고조파, 실효값, 영점지연 및 지속시간들 전부에서 전기적 이상 신호가 검출되어야만 아크 검출에 의한 화재 가능성의 판정을 내리고;
    화재 가능성이 있는 아크 신호로 판정되면, 분석예측보드는 경보 요소가 디스플레이를 통하여 시각적으로 표시되도록 제어하거나 또는 음성출력부를 통하여 청각적으로 표시되도록 제어하고, 아크 검출 신호를 중앙관리서버로 송신함과 동시에 자체 제어할 수 있는 차단기를 작동시켜 해당 전기 선로에 전기 공급을 즉각적으로 차단하여 화재 예방 조치를 취하게 되며;
    과전류 경보는 차단기 용량의 80% 이상에서 1시간 내지 2시간 지속하거나 또는 10mA 이상에서 1분 지속을 하면 1차 경보를, 차단기 용량의 100% 이상에서 15분 내지 30분 지속하거나 또는 15mA 이상에서 1분 지속을 하면 2차 경보를, 차단기 용량의 120% 이상에서 10분 내지 20분 지속하거나 또는 20mA 이상에서 1분 지속을 하면 3차 경보를 하여, 즉시 전기를 차단시키는 것이 아닌, 앞으로 차단될 것이라는 예측이 되도록 함으로써, 중요성이 떨어지는 부하부터 차단되도록 하는 것을 특징으로 한 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 센서차단기는, 누전검출 및 차단기를 작동시키는 회로를 구비한 별도의 차단기와 아크검출 센서와, 과전류검출 센서와, 누설전류검출 센서를 구비한 별도의 센서박스가 각각 구비되어 서로 전선으로 연결되어 설치된 것을 특징으로 한 지능형 사전 신호분석을 통한 전기화재 분석 및 예측 시스템.
  4. 삭제
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