KR101784710B1 - 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내 촬영 구간의 열 화상 영상을 촬영함으로써 수배전반 내 열이 발생 된 구간을 탐지하는 열 감지 센싱부와; 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)를 감지하는 아크 감지 수단; 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내부에서 발생 된 인화성 가스를 감지하는 가스 감지 수단; 수배전반 내부에 2개 이상 장착되어 수배전반의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 수단; 제어 수단으로부터 전송된 수배전반 내부에서 감지된 아크 발생 여부, 수배전반 내부에서 발생 된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도를 표시하는 디스플레이부(Display); 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도가 제어 수단에 설정된 기준치를 넘어서거나, 열 감지 센싱부에 의해 수배전반 내부에서 열이 감지되거나, 아크 감지 수단에 의해 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 제어 수단의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 경보부; 제어 수단으로부터 전송된 열 화상 영상이나, 수배전반 내 아크 발생 여부, 수배전반 내부에서 감지된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도를 중앙 관제소로 전송하는 통신부; 및 상기 열 감지 센싱부로부터 전송된 열 화상 영상과, 아크 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단으로부터 전송된 수배전반의 내부 온도를 디스플레이부나 통신부로 전송하고, 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도가 제어 수단에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부에 의해 수배전반 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단에 의해 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부에 제어 신호를 전송하는 제어 수단으로 이루어질 수 있다.

Description

화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반{The switchgear having a fire sensing apparatus for preventing fire}
본 발명은 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수배전반 내부에 수배전반에 발생 된 화재나 화재가 발생 될 수 있는 주요 인자를 감지할 수 있는 화재 감지 장치를 장착하고 중앙 관제소는 화재 감지 장치를 이용하여 수배전반에 발생 된 화재나 화재가 발생 될 수 있는 주요 인자의 상황을 실시간으로 모니터링(Monitoring) 할 수 있는 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로, 배전반은 발전소나 변전소에서 전력 공급원으로부터 전력을 수전한 다음, 수전 된 전력을 건물이나 가정으로 배전하는 기계 기구들이 설치된 설비이다.
이러한 배전반은 그 설비의 특성상 고압 또는 고전류가 흐르기 때문에 관리자 이외의 사람이 접근하거나 조작할 수 없도록 폐쇄된 상태를 유지한다.
한편, 이러한 배전반은 앞서 언급한 바와 같이, 금속제 함에 격납 된 상태로 전력을 수전 및 배전하기 때문에 외부에서 화재 발생 요인을 확인하려면 금속제 함의 개폐구를 통해 금속제 함 내부로 진입해야 한다는 불편함이 있었다.
또한, 외부에서 금속제 함 내부를 쉽게 확인할 수 없기 때문에 만약 배전반 내부에서 화재가 발생한다면, 즉각적으로 대처할 수 없다는 문제점이 있었고, 배전반 관리자가 현장에 없을 경우 발 빠른 대응이 어렵다는 문제점이 있었다.
상기 수배전반의 가장 큰 사고 위험성은 수배전반 내 전기기기로부터 발생 된 온도 상승과, 전기 기기 문제로 인해 발생 된 불꽃 등으로 인한 화재 위험성을 들 수 있다.
수배전반의 화재 발생은 작게는 수배전반의 동작 정지로 인한 전력 중단으로부터 크게는 수배전반이 설치된 건축물의 소실 위험성을 내포함으로 수배전반의 내부 온도 제어와 화재 발생 감지 기술이 매우 중요하다.
현재 공지된 수배전반의 내부 온도 제어 방식은 수배전반 내부에 설치된 온도 센서를 통해 측정된 온도 값이 설정된 온도 값을 초과하면 하우징에 마련된 도어를 개방하거나 수배전반 내 내부 공기를 순환시켜 온도를 낮추고 있다.
하지만, 이러한 방식은 실제 수배전반의 전력 기기에 문제가 생겨 화재가 발생 되면 신속한 대응이 어려우며 수배전반 내 온도 상승 및 불꽃 발생 등으로 문제가 발생되었을 경우 관리자가 수배전반에 접근하여 수배전반 도어를 개방한 다음 문제 원인을 확인해야 하기 때문에 신속한 대응이 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 관리자가 수배전반의 상태를 정기적으로 점검하는 기존의 방식으로는 화재 발생 원인이 되는 주요 인자 예를 들어, 폭발성 가스나, 전기 기기 결합 부위의 과열, 또는 설취류의 존재를 실시간으로 파악하기 어렵다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허등록번호 "10-1682470"호의 "다기능 센서 모듈을 이용한 화재 발생 감시 장치"가 출원되어 등록되었는데, 상기 다기능 센서 모듈을 이용한 화재 발생 감시 장치는 모듈화된 비접촉식 센서를 구비하여 화재 발생에 취약한 방재 구역에서 산소 농도 검출 신호와, 연기 검출 신호, 및 움직임 검출 신호를 각각 출력하는 복수 개의 다기능 센서 모듈과; 상기 다기능 센서 모듈의 산소 농도 검출 신호와, 연기 검출 신호, 및 움직임 검출 신호를 수신받고, 수신받은 산소 농도 검출 신호와, 연기 검출 신호, 및 움직임 검출 신호를 기초로 방재 구역 내의 해당 위치(노드)에서의 화재 발생 유무를 판단하고, 화재가 발생 된 것으로 판단될 때 화재 검출 신호를 지그비(Zigbee) 또는 RS-485 통신망을 통해 유·무선 송신기로 전송하는 제어기; 상기 제어기로부터 화재 검출 신호를 수신받아 RS-485 통신망을 통해 USB-시리얼 통신 변환 장치로 전송하는 유무선 송신기; RS-485 통신망을 통해 수신되는 화재 검출 신호를 USB 통신 모듈을 통해 화재 모니터링 장치로 송출하거나, USB 통신 모듈을 통해 수신되는 신호를 상기 RS-485 통신망을 통해 송출하는 USB 시리얼 통신 변환 장치; 상기 USB 시리얼 통신 변환 장치에서 송출된 화재 검출 신호를 그룹별 USB 포트를 통해 각 그룹별로 수신받고 수신받은 화재 검출 신호를 근거로 방재 구역 내의 해당 위치에서의 화재 발생이나 사고 발생을 인식하여 각 그룹별로 통합적으로 감시할 수 있도록 화면에 표시하고 알람을 발생하는 화재 모니터링 장치; 및 상기 다기능 센서 모듈과 연결되어 산소 센서의 온/오프와, 연기 센서의 온/오프, 움직임 센서의 동작 시간 등의 파라미터를 세팅하는 파리미터 셋팅 장치를 포함한다.
대한민국 특허등록번호 10-1300523 (2013.09.02) 대한민국 특허등록번호 10-1520263 (2015.05.14) 대한민국 특허등록번호 10-1682470 (2017.01.03)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 수배전반 내부에서 발생 된 화재나 수배전반 내부의 화재 발생 인자를 실시간으로 모니터링(Monitoring)함으로써 수배전반에서 발생 될 수 있는 화재를 미연에 방지하거나 수배전반에서 발생 된 화재를 조기 진화하여 피해를 최소화할 수 있는 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내 촬영 구간의 열 화상 영상을 촬영함으로써 수배전반 내 열이 발생 된 구간을 탐지하는 열 감지 센싱부와; 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)를 감지하는 아크 감지 수단; 수배전반 내부에 장착되어 수배전반 내부에서 발생 된 인화성 가스를 감지하는 가스 감지 수단; 수배전반 내부에 2개 이상 장착되어 수배전반의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 수단; 제어 수단으로부터 전송된 수배전반 내부에서 감지된 아크 발생 여부나, 수배전반 내부에서 발생 된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도를 표시하는 디스플레이부(Display); 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도가 제어 수단에 설정된 기준치를 넘어서거나, 열 감지 센싱부에 의해 수배전반 내부에서 열이 감지되거나, 아크 감지 수단에 의해 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 제어 수단의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 경보부; 제어 수단으로부터 전송된 열 화상 영상이나, 수배전반 내 아크 발생 여부, 수배전반 내부에서 감지된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도를 중앙 관제소로 전송하는 통신부; 및 상기 열 감지 센싱부로부터 전송된 열 화상 영상과, 아크 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단으로부터 전송된 수배전반의 내부 온도를 디스플레이부나 통신부로 전송하고, 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도가 제어 수단에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부에 의해 수배전반 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단에 의해 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부에 제어 신호를 전송하는 제어 수단으로 이루어질 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반 내 촬영 구간의 열 상태를 촬영한 열 화상 영상과, 아크 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단으로부터 전송된 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단으로부터 전송된 수배전반의 내부 온도를 디스플레이부에 표시하거나 통신부를 통해 관제소로 전송할 수 있다.
또한, 수배전반 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반의 내부 온도가 제어 수단에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부에 의해 수배전반 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단에 의해 수배전반 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부를 통해 경보음을 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반 내부에 발생 된 화재나 수배전반 내부의 화재 발생 인자를 실시간으로 모니터링(Monitoring)함으로써 수배전반에 발생 될 수 있는 화재를 미연에 방지하거나 수배전반 내부에 발생 된 화재를 조기 진화하여 피해를 최소화할 수 있다.
도면 1은 수배전반과 중앙 관제소를 도시한 도면,
도면 2는 본 발명의 제어 블록도,
도면 3은 아크 감지 수단의 제어 블록도,
도면 4는 전류 전압 변환부의 제어 회로도,
도면 5는 1차 로우 패스 필터의 제어 회로도,
도면 6은 2차 로우 패스 필터의 제어 회로도,
도면 7은 노치 필터(Notch Filter)의 제어 회로도,
도면 8은 가스 감지 수단의 제어 블록도,
도면 9는 온도 감지 수단의 제어 블록도,
도면 10은 DC 오프셋 조정부의 제어 회로도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 도면 1 내지 도면 2에 도시한 바와 같이, 수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내 촬영 구간의 열 화상 영상을 촬영함으로써 수배전반(1) 내 열이 발생 된 구간을 탐지하는 열 감지 센싱부(3)와; 수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)를 감지하는 아크 감지 수단(7); 수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내부에서 발생 된 인화성 가스를 감지하는 가스 감지 수단(9); 수배전반(1) 내부에 2개 이상 장착되어 수배전반(1)의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 수단(11); 제어 수단(13)으로부터 전송된 수배전반(1) 내부에서 감지된 아크 발생 여부, 수배전반(1) 내부에서 발생 된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도를 표시하는 디스플레이부(15)(Display); 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도가 제어 수단(13)에 설정된 기준치를 넘어서거나, 열 감지 센싱부(3)에 의해 수배전반(1) 내부에서 열이 감지되거나, 아크 감지 수단(7)에 의해 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 제어 수단(13)의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 경보부(17); 제어 수단(13)으로부터 전송된 열 화상 영상이나, 수배전반(1) 내 아크 발생 여부, 수배전반(1) 내부에서 감지된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도를 중앙 관제소(19)로 전송하는 통신부(21); 및 상기 열 감지 센싱부(3)로부터 전송된 열 화상 영상과, 아크 감지 수단(7)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단(9)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단(11)으로부터 전송된 수배전반(1)의 내부 온도를 디스플레이부(15)나 통신부(21)로 전송하고, 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도가 제어 수단(13)에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부(3)에 의해 수배전반(1) 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단(7)에 의해 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부(17)에 제어 신호를 전송하는 제어 수단(13)으로 이루어진다.
상기 아크 감지 수단(7)은 도면 3에 도시한 바와 같이, 수배전반(1) 내 아크(Arc)를 수광하는 광케이블(23)과, 광케이블(23)을 통해 수광 된 아크의 광량에 따라 통과 전류량을 조절하는 포토 다이오드(25)(Photo Diode)를 포함하고 상기 포토 다이오드(25)를 통과하는 전류량에 비례하는 전압을 출력하는 전류 전압 변환부(27), 상기 전류 전압 변환부(27)로부터 출력되는 신호를 1차 증폭시키는 1차 증폭부(29), 상기 1차 증폭부(29)로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 1차 감쇄하는 1차 로우 패스 필터(31), 상기 1차 로우 패스 필터(31)로부터 출력되는 신호를 2차 증폭하는 2차 증폭부(33), 상기 2차 증폭부(33)로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 2차 감쇄하는 2차 로우 패스 필터(35), 상기 2차 로우 패스 필터(35)로부터 출력되는 60Hz 성분을 감쇄하는 노치 필터(37)(Notch Filter), 상기 아크 감지 수단(7)이 감지해 낼 아크 광량의 최저치와 맞대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 발생부(39), 상기 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압과 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압을 비교한 다음 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압보다 높을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하고 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압보다 낮을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력함으로써 광케이블(23)을 통해 기준 전압 발생부(39)에 설정된 최저 아크 광량 이상의 아크 광량이 들어왔을 때 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 비교기(41), 상기 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압에 도달하였을 때 비교기(41)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 3차 로우 패스 필터(43)(Low Pass Filter), 상기 3차 로우 패스 필터(43)로부터 출력되는 전압 레벨(Level)을 제어 수단(13)의 입력 포트 특성에 맞도록 조정하는 전압 레벨 조정부(45), 및 고정 저항으로서 일단이 전압 레벨 조정부(45)의 출력 단자에 연결되고 타단이 접지되어 전압 레벨 조정부(45)로부터 플로팅(Floating) 된 전압이 출력되었을 때 플로팅(Floating)된 전압을 '0' 전압으로 끌어내리는 풀-다운(Pull Down) 저항(47)으로 이루어질 수 있다.
상기 전류 전압 변환부(27)는 도면 4에 도시한 바와 같이, 애노드(Anode) 단이 접지된 포토 다이오드(25)(Photo Diode)와, 상기 포토 다이오드(25)의 캐소드(Cathode) 단과 제1 오피 앰프(51)의 반전 입력 단자에 일단이 연결되고 타단이 제1 오피 앰프(51)의 출력 단자에 연결된 제1 저항(53)과, 비반전 입력 단자가 접지되어
Figure 112017054547018-pat00001
의 전압을 출력하는 제1 오피 앰프(51)로 이루어질 수 있다.
상기 전류 전압 변환부(27)는 포토 다이오드(25)로 입력된 아크의 광량이 많아 포토 다이오드(25)에 흐르는 전류량이 많으면 출력 전압이 높아지는 반면, 포토 다이오드(25)로 입력된 아크의 광량이 적어 포토 다이오드(25)에 흐르는 전류량이 낮아지면 출력 전압이 낮아진다.
상기 1차 로우 패스 필터(31)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 제2 오피 앰프(55)와, 1차 증폭부(29)의 출력단에 입력단이 연결된 제2 저항(57), 입력단이 제2 저항(57)의 출력단에 연결되고 출력단이 제2 오피 앰프(55)의 비반전 입력 단자에 연결되는 제3 저항(59), 입력단이 제2 오피 앰프(55)의 비반전 입력 단자에 연결되고 출력단이 접지된 제1 커패시터(61), 입력단이 제2 저항(57)의 출력단에 연결되고 출력단이 제2 오피 앰프(55)의 반전 입력 단자에 연결된 제2 커패시터(63)로 이루어지고, 상기 제2 오피 앰프(55)의 반전 입력 단자와 출력 단자는 연결된다.
상기 1차 로우 패스 필터(31)는
Figure 112017054547018-pat00002
이상의 고주파 성분을 감쇄시킨다.
상기 2차 로우 패스 필터(35)는 도면 6에 도시한 바와 같이, 단극(Single Pole) 저역 통과 필터로서 일단에 2차 증폭부(33)의 출력 신호가 입력되고 타단이 제3 오피 앰프(65)의 비반전 입력 단자에 연결된 제4 저항(67)과, 일단이 제4 저항(67)의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제3 커패시터(69), 및 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되어 2차 증폭부(33)로부터 출력되는 신호 중
Figure 112017054547018-pat00003
이후의 신호를 감쇄하는 제3 오피 앰프(65)로 이루어질 수 있다.
상기 노치 필터(37)는 도면 7에 도시한 바와 같이, 일단이 2차 로우 패스 필터(35)의 출력단에 연결된 제5 저항(71)과, 일단이 제5 저항(71)의 타단에 연결되고 타단이 제4 오피 앰프(73)의 비반전 입력 단자에 연결된 제6 저항(75), 일단이 2차 로우 패스 필터(35)의 출력단에 연결된 제4 커패시터(77), 일단이 제4 커패시터(77)의 타단에 연결되고 타단이 제4 오피 앰프(73)의 비반전 입력 단자에 연결된 제5 커패시터(79), 일단이 제5 저항(71)의 타단에 연결된 제6 커패시터(81), 일단이 제6 커패시터(81)의 타단에 연결되고 타단이 제4 커패시터(77)의 타단에 연결된 제7 저항(83), 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결된 제4 오피 앰프(73), 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 출력 단자가 제6 커패시터(81)의 타단에 연결된 제5 오피 앰프(85), 및 탭(Tap)의 위치에 따라 저항비가 달라지고 저항의 일단이 각각 제4 오피 앰프(73)의 출력 단자에 연결되며 저항의 타단이 접지되고 분압 출력단이 제5 오피 앰프(85)의 비반전 입력 단자에 연결된 제1 가변 저항(87)으로 이루어져, 상기 제5 저항(71)과 제6 저항(75) 및 제7 저항(83)값이 같고, 제4 커패시터(77)와 제5 커패시터(79) 및 제6 커패시터(81)의 용량이 같을 때 제4 오피 앰프(73)로부터 출력되는 신호는 2차 로우 패스 필터(35)로부터 출력되는 신호 중
Figure 112017054547018-pat00004
의 교류 신호를 감쇄 후 출력하며 제1 가변 저항(87)의 탭 위치에 따라 Q Factor가 변화된다.
상기 3차 로우 패스 필터(43)는 일단이 상기 비교기(41)의 출력 단자에 연결된 제8 저항과, 일단이 상기 제8 저항의 타단에 연결되고 타단이 접지된 제7 커패시터로 이루어져,
Figure 112017054547018-pat00005
이후의 신호를 감쇄한다.
상기 가스 감지 수단(9)은 도면 8에 도시한 바와 같이, 수배전반(1) 내 인화성 가스를 감지하는 가스 센싱부(93)와, 상기 가스 센싱부(93)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 신호 증폭부(95), 상기 신호 증폭부(95)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 고주파 감쇄부(97), 및 상기 고주파 감쇄부(97)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 다음 변환된 디지털 신호를 제어 수단(13)으로 전송하는 A/D 변환부(99)로 이루어지고, 상기 제어 수단(13)은 A/D 변환부(99)로부터 출력된 디지털 신호를 인화성 가스 농도로 환산한다.
상기 온도 감지 수단(11)은 도면 9에 도시한 바와 같이, 수배전반(1) 내 온도를 감지하는 온도 센싱부(101)와, 상기 온도 센싱부(101)로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하는 미소 신호 증폭부(103), 상기 미소 신호 증폭부(103)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 저역 통과 필터(105), 상기 저역 통과 필터(105)로부터 출력되는 DC 오프셋(Offset) 성분을 조정하는 DC 오프셋(Offset) 조정부(107), 상기 DC 오프셋 조정부(107)로부터 출력되는 60Hz 성분을 감쇄하는 60Hz 감쇄부(109), 및 상기 60Hz 감쇄부(109)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환부(111)를 포함하고, 상기 제어 수단(13)은 디지털 변환부(111)로부터 출력되는 디지털 값을 수배전반(1) 내 온도 값으로 환산한다.
상기 DC 오프셋 조정부(107)는 도면 10에 도시한 바와 같이, 양 끝단에 플러스 전압(+V)과 마이너스 전압(-V)이 공급되는 제2 가변 저항(113)과, 일단이 상기 제2 가변 저항(113)의 분압 출력단에 연결되고 타단이 제6 오피 앰프(115)의 반전 입력 단자에 연결된 제9 저항(117), 일단이 제6 오피 앰프(115)의 반전 입력 단자에 연결되고 타단이 제6 오피 앰프(115)의 출력 단자에 연결된 제10 저항(119), 및 비반전 입력 단자로 입력된 저역 통과 필터(105)의 DC 오프셋을
Figure 112017054547018-pat00006
범위 안에서 조정하는 제6 오피 앰프(115)로 이루어질 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반(1) 내 촬영 구간의 열 상태를 촬영한 열 화상 영상과, 아크 감지 수단(7)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단(9)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단(11)으로부터 전송된 수배전반(1)의 내부 온도를 디스플레이부(15)에 표시하거나 통신부(21)를 통해 중앙 관제소(19)로 전송할 수 있다.
또한, 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도가 제어 수단(13)에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부(3)에 의해 수배전반(1) 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단(7)에 의해 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부(17)를 통해 경보음을 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반은 수배전반 내부에 발생 된 화재나 수배전반(1) 내부의 화재 발생 인자를 실시간으로 모니터링(Monitoring)함으로써 수배전반에 발생 될 수 있는 화재를 미연에 방지하거나 수배전반에 발생 된 화재를 조기 진화하여 피해를 최소화할 수 있다.
1. 수배전반 3. 열 감지 센싱부
9. 가스 감지 수단 11. 온도 감지 수단
13. 제어 수단 15. 디스플레이부
17. 경보부 19. 중앙 관제소
21. 통신부 23. 광케이블
25. 포토 다이오드 27. 전류 전압 변환부
29. 1차 증폭부 31. 1차 로우 패스 필터
33. 2차 증폭부 35. 2차 로우 패스 필터
37. 노치 필터 39. 기준 전압 발생부
41. 비교기 43. 3차 로우 패스 필터
45. 전압 레벨 조정부 47. 풀-다운 저항
49. 포토 다이오드 51. 제1 오피 앰프
53. 제1 저항 55. 제2 오피 앰프
57. 제2 저항 59. 제3 저항
61. 제1 커패시터 63. 제2 커패시터
65. 제3 오피 앰프 67. 제4 저항
69. 제3 커패시터 71. 제5 저항
73. 제4 오피 앰프 75. 제6 저항
77. 제4 커패시터 79. 제5 커패시터
81. 제6 커패시터 83. 제7 저항
85. 제5 오피 앰프 87. 제1 가변 저항
93. 가스 센싱부 95. 신호 증폭부
97. 고주파 감쇄부 99. A/D 변환부
101. 온도 센싱부 103. 미소 신호 증폭부
105. 저역 통과 필터 107. DC 오프셋 조정부
109. 60Hz 감쇄부 111. 디지털 변환부
113. 제2 가변 저항 115. 제6 오피 앰프
117. 제9 저항 119. 제10 저항

Claims (3)

  1. 수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내 촬영 구간의 열 화상 영상을 촬영함으로써 수배전반(1) 내 열이 발생 된 구간을 탐지하는 열 감지 센싱부(3)와;
    수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)를 감지하는 아크 감지 수단(7);
    수배전반(1) 내부에 장착되어 수배전반(1) 내부에서 발생 된 인화성 가스를 감지하는 가스 감지 수단(9);
    수배전반(1) 내부에 2개 이상 장착되어 수배전반(1)의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 수단(11);
    제어 수단(13)으로부터 전송된 수배전반(1) 내부에서 감지된 아크 발생 여부, 수배전반(1) 내부에서 발생 된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도를 표시하는 디스플레이부(15)(Display);
    수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도가 제어 수단(13)에 설정된 기준치를 넘어서거나, 열 감지 센싱부(3)에 의해 수배전반(1) 내부에서 열이 감지되거나, 아크 감지 수단(7)에 의해 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 제어 수단(13)의 제어 신호에 따라 경보음을 발생하는 경보부(17);
    제어 수단(13)으로부터 전송된 열 화상 영상이나, 수배전반(1) 내 아크 발생 여부, 수배전반(1) 내부에서 감지된 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도를 중앙 관제소(19)로 전송하는 통신부(21);
    및 상기 열 감지 센싱부(3)로부터 전송된 열 화상 영상과, 아크 감지 수단(7)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 아크(Arc) 발생 여부, 가스 감지 수단(9)으로부터 전송된 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 온도 감지 수단(11)으로부터 전송된 수배전반(1)의 내부 온도를 디스플레이부(15)나 통신부(21)로 전송하고, 수배전반(1) 내 인화성 가스의 농도, 또는 수배전반(1)의 내부 온도가 제어 수단(13)에 설정된 기준치를 넘어서거나 열 감지 센싱부(3)에 의해 수배전반(1) 내부에서 열이 감지되거나 아크 감지 수단(7)에 의해 수배전반(1) 내부에서 발생 된 아크(Arc)가 감지되었을 때 경보부(17)에 제어 신호를 전송하는 제어 수단(13)으로 이루어지고,
    상기 아크 감지 수단(7)은 수배전반(1) 내 아크(Arc)를 수광하는 광케이블(23)과,
    광케이블(23)을 통해 수광 된 아크의 광량에 따라 통과 전류량을 조절하는 포토 다이오드(25)(Photo Diode)를 포함하고 상기 포토 다이오드(25)를 통과하는 전류량에 비례하는 전압을 출력하는 전류 전압 변환부(27),
    상기 전류 전압 변환부(27)로부터 출력되는 신호를 1차 증폭시키는 1차 증폭부(29),
    상기 1차 증폭부(29)로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 1차 감쇄하는 1차 로우 패스 필터(31),
    상기 1차 로우 패스 필터(31)로부터 출력되는 신호를 2차 증폭하는 2차 증폭부(33),
    상기 2차 증폭부(33)로부터 출력되는 신호 중 고주파 성분을 2차 감쇄하는 2차 로우 패스 필터(35),
    상기 2차 로우 패스 필터(35)로부터 출력되는 60Hz 성분을 감쇄하는 노치 필터(37)(Notch Filter),
    상기 아크 감지 수단(7)이 감지해 낼 아크 광량의 최저치와 맞대응되는 기준 전압을 출력하는 기준 전압 발생부(39),
    상기 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압과 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압을 비교한 다음 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압보다 높을 경우 하이(High) 디지털 신호를 출력하고 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압보다 낮을 경우 로우(Low) 디지털 신호를 출력함으로써 광케이블(23)을 통해 기준 전압 발생부(39)에 설정된 최저 아크 광량 이상의 아크 광량이 들어왔을 때 하이(High) 디지털 신호를 출력하는 비교기(41),
    상기 노치 필터(37)로부터 출력되는 전압이 기준 전압 발생부(39)로부터 출력되는 전압에 도달하였을 때 비교기(41)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 3차 로우 패스 필터(43)(Low Pass Filter),
    상기 3차 로우 패스 필터(43)로부터 출력되는 전압 레벨(Level)을 제어 수단(13)의 입력 포트 특성에 맞도록 조정하는 전압 레벨 조정부(45),
    및 고정 저항으로서 일단이 전압 레벨 조정부(45)의 출력 단자에 연결되고 타단이 접지되어 전압 레벨 조정부(45)로부터 플로팅(Floating) 된 전압이 출력되었을 때 플로팅(Floating)된 전압을 '0' 전압으로 끌어내리는 풀-다운(Pull Down) 저항(47)으로 이루어지며,
    상기 가스 감지 수단(9)은 수배전반(1) 내 인화성 가스를 감지하는 가스 센싱부(93)와,
    상기 가스 센싱부(93)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 신호 증폭부(95),
    상기 신호 증폭부(95)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 고주파 감쇄부(97),
    및 상기 고주파 감쇄부(97)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한 다음 변환된 디지털 신호를 제어 수단(13)으로 전송하는 A/D 변환부(99)로 이루어지고,
    상기 제어 수단(13)은 A/D 변환부(99)로부터 출력된 디지털 신호를 인화성 가스 농도로 환산하며,
    상기 온도 감지 수단(11)은 수배전반(1) 내 온도를 감지하는 온도 센싱부(101)와,
    상기 온도 센싱부(101)로부터 출력되는 전기 신호를 증폭하는 미소 신호 증폭부(103),
    상기 미소 신호 증폭부(103)로부터 출력되는 고주파 성분을 감쇄하는 저역 통과 필터(105),
    상기 저역 통과 필터(105)로부터 출력되는 DC 오프셋(Offset) 성분을 조정하는 DC 오프셋(Offset) 조정부(107),
    상기 DC 오프셋 조정부(107)로부터 출력되는 60Hz 성분을 감쇄하는 60Hz 감쇄부(109),
    및 상기 60Hz 감쇄부(109)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 값으로 변환하는 디지털 변환부(111)를 포함하고,
    상기 제어 수단(13)은 디지털 변환부(111)로부터 출력되는 디지털 값을 수배전반(1) 내 온도 값으로 환산하며,
    상기 노치 필터(37)는 일단이 2차 로우 패스 필터(35)의 출력단에 연결된 제5 저항(71)과, 일단이 제5 저항(71)의 타단에 연결되고 타단이 제4 오피 앰프(73)의 비반전 입력 단자에 연결된 제6 저항(75), 일단이 2차 로우 패스 필터(35)의 출력단에 연결된 제4 커패시터(77), 일단이 제4 커패시터(77)의 타단에 연결되고 타단이 제4 오피 앰프(73)의 비반전 입력 단자에 연결된 제5 커패시터(79), 일단이 제5 저항(71)의 타단에 연결된 제6 커패시터(81), 일단이 제6 커패시터(81)의 타단에 연결되고 타단이 제4 커패시터(77)의 타단에 연결된 제7 저항(83), 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결된 제4 오피 앰프(73), 반전 입력 단자와 출력 단자가 연결되고 출력 단자가 제6 커패시터(81)의 타단에 연결된 제5 오피 앰프(85), 및 탭(Tap)의 위치에 따라 저항비가 달라지고 저항의 일단이 각각 제4 오피 앰프(73)의 출력 단자에 연결되며 저항의 타단이 접지되고 분압 출력단이 제5 오피 앰프(85)의 비반전 입력 단자에 연결된 제1 가변 저항(87)으로 이루어진 화재 예방 감지 장치가 장착된 수배전반.
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