KR101791853B1 - 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반 - Google Patents

차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 배전반에 장착된 차단기의 클로징 코일이나 트리핑 코일에 전류를 공급하는 전류 공급 수단과, 상기 전류 공급 수단으로부터 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제1 변류기, 상기 제1 변류기의 2차측 코일의 양단이 입력되고 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단으로부터 연장된 전선이 입력되며 제1 변류기의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키는 신호 입력부, 상기 전압으로 변환된 제1 변류기의 2차측 코일을 흐르는 전류와 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부, 상기 A/D 변환부에 의해 변환된 디지털 데이터를 이용하여 전류 공급 수단으로부터 출력되는 전류와 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 산출한 다음 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 전류 공급 수단으로부터 출력되는 전류로 나누어 클로징 코일이나 트리핑 코일의 직류 전원에 대한 임피던스(Impedance)를 계산하고 계산된 임피던스가 설정된 범위 내에 있으면 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일이 정상이라고 판정하는 반면, 계산된 임피던스가 설정된 범위 이상이면 클로징 코일이나 트리핑 코일에 이상이 있다고 판정하여 경보부를 통해 경보를 발생하도록 하는 제어 수단, 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일의 임피던스를 중앙 관제소로 전송하고 클로징 코일이나 트리핑 코일의 이상 여부를 중앙 관제소 전송하는 통신부, 및 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일의 임피던스나 클로징 코일이나 트리핑 코일의 이상 여부를 표시하는 인디케이터로 이루어진다.

Description

차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반{SWITCHGEAR INCLUDING MONITORING BREAKER STROKE AND PREVENTIVE DIAGNOSTIC DEVICE}
본 발명은 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배전반의 차단기에 장착된 트리핑 코일이나 클로징 코일 또는 스프링 차징용 모터 또는 구동 에너지 저장용 커패시터의 상태를 감시 및 진단하는 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반에 관한 것이다.
일반적으로 전력 계통에 전기 고장이 발생하였을 경우에는 그 고장 구간을 전기 계통에서 신속하게 분리해야 하는데, 이를 위하여 전기적 고장이 발생한 선로를 정확하게 검출하고, 전기적 고장이 발생한 선로를 신속하게 차단하는 것이 필수적이다.
상기 전기적 고장이 발생한 선로를 정확하게 검출하기 위하여 통상적으로 차단기를 사용하고 있는데 상기 차단기는 전기적 고장이 발생한 선로를 신속하게 검출 및 차단한다.
상기 차단기는 전력 계통에 필수적인 전력 설비로서, 전력 계통에 불량한 상태의 차단기를 사용하면 전기적 선로에 고장이 발생하였을 경우에 전력 계통에 광범위한 정전 사고가 파급될 수 있고, 고가의 다른 전력 설비들이 큰 손상을 입을 수 있다.
따라서, 차단기가 정상적으로 동작하는 지의 여부를 정확하게 진단하고 차단기가 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 이를 경보하는 등의 소정의 조치를 취할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 특허공개번호 "10-2014-0028286"호의 "차단기 동작 특성 감시용 감시 장치"는 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치에 있어서, 상기 차단기 동작 특성 감시용 감시 장치는 제어 전원 감시용 T1 입력단, 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, 습도를 측정하는 T8 입력단이 접속된 아날로그 다중화기와, 상기 아날로그 다중화기에 접속되며 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 ADC, 상기 ADC에 접속되어 디지털 신호를 처리하며 동작특성정보를 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.
대한민국 특허등록번호 10-0927462 (2009.11.19) 대한민국 특허등록번호 10-1135166 (2012.04.16) 대한민국 특허공개번호 10-2014-0028286 (2014.03.10)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 스프링 차징용 매커니즘(Spring charging mechanism)이나 영구 자석 액추에이터(PMA: Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하는 차단기의 상태를 실시간으로 감시 및 진단함으로써 차단기 고장으로 인해 배전반에 전기 기기나 부하 및 전로가 소손됨을 방지할 수 있는 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 배전반에 장착된 차단기의 클로징 코일이나 트리핑 코일에 전류를 공급하는 전류 공급 수단과, 상기 전류 공급 수단으로부터 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제1 변류기, 상기 제1 변류기의 2차측 코일의 양단이 입력되고 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단으로부터 연장된 전선이 입력되며 제1 변류기의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키는 신호 입력부, 상기 전압으로 변환된 제1 변류기의 2차측 코일을 흐르는 전류와 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부, 상기 A/D 변환부에 의해 변환된 디지털 데이터를 이용하여 전류 공급 수단으로부터 출력되는 전류와 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 산출한 다음 클로징 코일이나 트리핑 코일의 양단 전압을 전류 공급 수단으로부터 출력되는 전류로 나누어 클로징 코일이나 트리핑 코일의 직류 전원에 대한 임피던스(Impedance)를 계산하고 계산된 임피던스가 설정된 범위 내에 있으면 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일이 정상이라고 판정하는 반면, 계산된 임피던스가 설정된 범위 이상이면 클로징 코일이나 트리핑 코일에 이상이 있다고 판정하여 경보부를 통해 경보를 발생하도록 하는 제어 수단, 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일의 임피던스와 클로징 코일이나 트리핑 코일의 이상 여부를 중앙 관제소로 전송하는 통신부, 및 상기 클로징 코일이나 트리핑 코일의 임피던스나 클로징 코일이나 트리핑 코일의 이상 여부를 표시하는 인디케이터로 이루어진다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 배전반에 장착된 차단기의 트리핑 코일이나 클로징 코일에 전류를 공급한 다음, 트리핑 코일이나 클로징 코일의 양단 전압을 공급된 전류로 나눠줌으로써 트리핑 코일이나 클로징 코일의 임피던스를 측정함과 더불어 트리핑 코일이나 클로징 코일의 이상 유무를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 스프링 차지 매커니즘의 스프링(Spring)을 충전하는 스프링 차징용 모터의 코일에 공급되는 전류 변화를 감지함으로써 스프링 차징용 모터의 구동 상태를 진단할 수 있다.
또, 본 발명은 PMA(Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하는 차단기에서 트리핑 코일이나 클로징 코일 구동을 위해 축적된 에너지를 공급하는 커패시터의 전압을 소정 시간동안 모니터링(Monitoring)함으로써 커패시터의 상태를 진단할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 스프링 차지 매커니즘(Spring charge mechanism)이나 영구 자석 액츄에이터(PMA: Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하는 차단기의 상태를 실시간으로 감시 및 진단함으로써 차단기 고장으로 인해 배전반에 전기 기기나 부하 및 전로가 소손됨을 방지할 수 있다.
도면 1은 PMA에 의해 구동되는 차단기의 트리핑 코일과 클로징 코일의 상태를 점검하기 위한 회로도,
도면 2는 스프링 차지 매커니즘에 의해 구동되는 차단기의 트리핑 코일과 클로징 코일의 상태를 점검하기 위한 회로도,
도면 3은 스프링 차지 매커니즘에 의해 구동되는 차단기에 장착된 스프링 차징용 모터의 상태를 점검하기 위한 회로도,
도면 4는 본 발명의 제어 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 도면 1과, 도면 2, 및 도면 4에 도시한 바와 같이, 배전반에 장착된 차단기의 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 전류를 공급하는 전류 공급 수단(5)과, 상기 전류 공급 수단(5)으로부터 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제1 변류기(7), 상기 제1 변류기(7)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단으로부터 연장된 전선이 입력되며 제1 변류기(7)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키는 신호 입력부(9), 상기 전압으로 변환된 제1 변류기(7)의 2차측 코일을 흐르는 전류와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부(11), 상기 A/D 변환부(11)에 의해 변환된 디지털 데이터를 이용하여 전류 공급 수단(5)으로부터 출력되는 전류와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 산출한 다음 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 전류 공급 수단(5)으로부터 출력되는 전류로 나누어 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 직류 전원에 대한 임피던스(Impedance)를 계산하고 계산된 임피던스가 설정된 범위 내에 있으면 상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)이 정상이라고 판정하는 반면, 계산된 임피던스가 설정된 범위 이상이면 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 이상이 있다고 판정하여 경보부(13)를 통해 경보를 발생하도록 하는 제어 수단(15), 상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 임피던스와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 이상 여부를 중앙 관제소 전송하는 통신부(17), 및 상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 임피던스나 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 이상 여부를 표시하는 인디케이터(19)로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 차단기는 스프링 차지 매커니즘(Spring charge mechanism)에 의해 스위치를 개폐하여 전류를 공급 및 차단하는 진공 차단기(VCB: Vaccum Circuit Breaker)이고, 본 발명은 상기 진공 차단기(VCB: Vaccum Circuit Breaker)에 장착된 스프링 차징용 모터의 이상 여부를 점검하는 스프링 차징용 모터 점검부를 더 포함한다.
상기 스프링 차징용 모터 점검부는 도면 3에 도시한 바와 같이, 스프링 차징용 모터 구동 전원으로부터 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제2 변류기(27)를 구비한다.
상기 신호 입력부(9)에는 제2 변류기(27)의 2차측 코일의 양단이 입력되며, 상기 신호 입력부(9)는 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류에 비례하는 전압으로 변환한다.
상기 A/D 변환부(11)는 신호 입력부(9)에 의해 전압으로 변환된 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 디지털 데이터로 변환하며, 상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)에 의해 디지털 데이터로 변환된 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 이용하여 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 산출하고 상기 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 전류가 설정된 시간 범위를 벗어나 흘렀을 때 경보부(13)를 이용하여 경보를 발생시키며 상기 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류가 스프링 차징용 모터의 정격 구동 전류 범위를 벗어났을 때 스프링 차징용 모터의 불량으로 판정하여 경보를 발생시킨다.
상기 통신부(17)는 상기 제어 수단(15)에 의해 산출된 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 중앙 관제소의 요청이 있을 때 중앙 관제소로 전송하거나 상기 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 전류가 설정된 시간 이상 흐르거나 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류가 스프링 차징용 모터의 정격 구동 전류 범위를 벗어났을 때 스프링 차징용 모터의 불량으로 판정하여 중앙 관제소로 경보 신호를 전송한다.
상기 통신부(17)는 각 상태에 대해 경보가 발생하면 스스로 중앙 관제소에 경보 신호를 보낸다.
상기 A/D 변환부(11)는 신호 입력부(9)로 입력된 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압을 디지털 데이터로 변환하고, 상기 제어 수단(15)은 디지털 데이터를 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압으로 환산하고 스프링 차징용 모터의 구동 전원로부터 스프링 차징용 모터의 코일(25)로 전류가 유입되지 않는 상태에서 설정된 시간 동안 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압이 설정된 정격 구동 전압 범위 이내로 복귀하지 않을 때 경보부(13)를 통해 경보를 발생하도록 한다.
한편, 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압은 스프링 차징용 모터의 구동 전원으로부터 스프링 차징용 모터의 코일(25)로 구동 전류가 흐르는 순간 감소하였다가 소정 시간 이후에 정격 구동 전압으로 복귀하는 특징을 갖는다.
또한, 본 발명은 상기 진공 차단기에 장착된 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 의해 구동되는 액추에이터 상태를 점검하는 액추에이터(Actuator) 상태 점검부를 더 포함한다.
상기 액추에이터 상태 점검부는 도면 2에 도시한 바와 같이, 제2 구동 전원부(33)로부터 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제3 변류기(37)를 포함한다.
상기 신호 입력부(9)는 제3 변류기(37)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 제3 변류기(37)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시킨다.
상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)에 의해 디지털 데이터로 변환된 제3 변류기(37)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 이용하여 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 산출하고 상기 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과하였을 때 솔레노이드의 구동이 시작되었다고 판단하며 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)과 전류 피크(Peak) 값을 측정하고 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소(Minimum)값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)과 전류 최소값(Minimum)을 측정하며 상기 측정된 전류 피크(Peak) 값이 설정된 전류 피크 값의 정상 범위를 벗어나거나 상기 측정된 전류 최소(Minimum) 값이 설정된 전류 최소 값의 정상 범위를 벗어날 경우 또는 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 또는 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 경보를 발생시킨다.
상기 통신부(17)는 제어 수단(15)에 의해 산출된 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 중앙 관제소의 요청이 있을 때 중앙 관제소에 전송하거나 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)이나 또는 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류 피크(Peak) 값 또는 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소(Minimum) 값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2) 또는 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류 최소 값을 중앙 관제소의 요청이 있을 때 중앙 관제소로 전송한다.
상기 A/D 변환부(11)는 신호 입력부(9)로 입력된 제2 구동 전원부(33)의 전압을 디지털 데이터로 변환하고, 상기 제어 수단(15)은 디지털 데이터를 제2 구동 전원부(33)의 전압으로 환산하고 제2 구동 전원부(33)로부터 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)로 전류가 유입되지 않는 상태에서 설정된 시간 동안 제2 구동 전원부(33)의 전압이 설정된 정격 구동 전압 범위 이내로 복귀하지 않을 때 경보부(13)를 통해 경보를 발생하도록 한다.
한편, 상기 제2 구동 전원부(33)의 전압은 제2 구동 전원부(33)로부터 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)로 구동 전류가 흐르는 순간 감소하였다가 소정 시간 이후에 정격 구동 전압으로 복귀하는 특징을 갖는다.
또한, 상기 차단기는 영구 자석 액츄에이터(PMA: Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하여 전류를 공급 및 차단하는 PMA형 차단기일 수 있다.
상기 PMA형 차단기에는 충전된 구동 에너지를 PMA형 차단기의 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 공급하는 커패시터(45)의 상태를 점검하는 PMA형 차단기 커패시터 상태 점검부를 포함한다.
상기 PMA형 차단기 커패시터 상태 점검부에서 상기 신호 입력부(9)에는 커패시터(45)의 플러스 전극과 마이너스 전극이 입력되고, 상기 A/D 변환부(11)는 커패시터(45)의 플러스 전극과 마이너스 전극으로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 데이터로 변환하며, 상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)로부터 출력되는 디지털 데이터를 커패시터(45)의 양단 전압으로 환산하고 커패시터(45)의 양단 전압이 소정 시간 내에 커패시터(45)의 충전 완료 전압으로 복귀하지 않을 때 커패시터(45)가 불량임을 판정하여 경보부(13)를 통해 경보를 발생한다.
상기 통신부(17)는 커패시터(45)의 정상 여부를 중앙 관제소로 전송한다.
상기 PMA형 차단기에는 커패시터(45)에 충전된 구동 에너지가 PMA형 차단기의 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 공급될 때 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 구동 상태를 점검하는 PMA형 차단기 코일 구동 상태 점검부가 장착된다.
상기 PMA형 차단기 코일 구동 상태 점검부는 도면 1에 도시한 바와 같이, 상기 커패시터(45)로부터 PMA형 차단기의 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제4 변류기(47)를 포함한다.
상기 신호 입력부(9)에는 제4 변류기(47)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 상기 신호 입력부(9)는 제4 변류기(47)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시킨다.
상기 A/D 변환부(11)는 제4 변류기(47)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 디지털 값으로 변환한다.
상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)에 의해 디지털 데이터로 변환된 제4 변류기(47)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 이용하여 PMA형 차단기의 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 산출하고 상기 제4 변류기(47)를 통해 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과하였을 때 PMA형 차단기의 구동이 시작되었다고 판단하며 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제4 변류기(47)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)과 전류 피크(Peak) 값을 측정하고 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소(Minimum)값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)과 전류 최소값(Minimum)을 측정하며 상기 측정된 전류 피크(Peak) 값이 설정된 전류 피크 값의 정상 범위를 벗어나거나 상기 측정된 전류 최소(Minimum) 값이 설정된 전류 최소 값의 정상 범위를 벗어날 경우 또는 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제4 변류기(47)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 또는 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 경보를 발생시킨다.
상기 통신부(17)는 제어 수단(15)에 의해 산출된 PMA형 차단기의 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 중앙 관제소의 요청이 있을 때 중앙 관제소에 전송하거나 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제4 변류기(47)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)이나 또는 PMA형 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류 피크(Peak) 값 또는 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소(Minimum) 값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2) 또는 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류 최소 값을 중앙 관제소의 요청이 있을 때 중앙 관제소로 전송한다.
상기 스위칭 소자(43)는 Magnetic Contactor이거나, IGBT, 또는 FET와 같은 전기 소자가 사용될 수 있다.
상기 스위칭 소자(43)를 턴 온(Turn On)시키거나 턴 오프(Turn Off)시키는 제어 신호를 발생하는 스위치 제어 수단으로는 계전기를 이용할 수 있다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 차단기의 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 전류를 공급한 다음, 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)의 양단 전압을 공급된 전류로 나눠줌으로써 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)의 임피던스를 측정함과 더불어 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)의 이상 유무를 진단할 수 있다.
또한, 본 발명은 스프링 차지 매커니즘에 의해 구동되는 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류와 솔레노이드를 구동시키는 코일의 전류 변화를 감지함으로써 스프링 차징용 모터와 솔레노이드의 구동 상태를 진단할 수 있다.
또, 본 발명은 PMA(Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하는 차단기에서 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 축적된 구동 에너지를 공급하는 커패시터(45)의 전압을 소정 시간동안 모니터링(Monitoring)함으로써 커패시터(45)의 상태를 진단할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반은 스프링 차지 매커니즘(Spring charge mechanism)이나 영구 자석 액츄에이터(PMA: Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하는 차단기의 상태를 실시간으로 감시 및 진단함으로써 차단기 고장으로 인해 배전반에 전기 기기나 부하 및 전로가 소손됨을 방지할 수 있다.
1. 클로징 코일 3. 트리핑 코일
5. 전류 공급 수단 7. 제1 변류기
9. 신호 입력부 11. A/D 변환부
13. 경보부 15. 제어 수단
17. 통신부 19. 인디케이터
25. 스프링 차징용 모터의 코일 27. 제2 변류기
33. 제2 구동 전원부 37. 제3 변류기
45. 커패시터 47. 제4 변류기

Claims (4)

  1. 배전반에 장착된 차단기의 클로징 코일(1, Closing Coil)이나 트리핑 코일(3, Tripping Coil)에 전류를 공급하는 전류 공급 수단(5)과,
    상기 전류 공급 수단(5)으로부터 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제1 변류기(7),
    상기 제1 변류기(7)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단으로부터 연장된 전선이 입력되며 제1 변류기(7)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키는 신호 입력부(9),
    상기 전압으로 변환된 제1 변류기(7)의 2차측 코일을 흐르는 전류와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 디지털 값으로 변환하는 A/D 변환부(11),
    상기 A/D 변환부(11)에 의해 변환된 디지털 데이터를 이용하여 전류 공급 수단(5)으로부터 출력되는 전류와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 산출한 다음 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 양단 전압을 전류 공급 수단(5)으로부터 출력되는 전류로 나누어 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 직류 전원에 대한 임피던스(Impedance)를 계산하고 계산된 임피던스가 설정된 범위 내에 있으면 상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)이 정상이라고 판정하는 반면, 계산된 임피던스가 설정된 범위 이상이면 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 이상이 있다고 판정하여 경보부(13)를 통해 경보를 발생하도록 하는 제어 수단(15),
    상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 임피던스와 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 이상 여부를 중앙 관제소로 전송하는 통신부(17),
    및 상기 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 임피던스나 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 이상 여부를 표시하는 인디케이터(19)로 이루어지고,
    상기 차단기는 스프링 차지 매커니즘(Spring charge mechanism)에 의해 스위치를 개폐하여 전류를 공급 및 차단하는 진공 차단기(VCB: Vaccum Circuit Breaker)이고,
    상기 진공 차단기(VCB: Vaccum Circuit Breaker)에 장착된 스프링 차징용 모터의 이상 여부를 점검하는 스프링 차징용 모터 점검부를 더 포함하며,
    상기 스프링 차징용 모터 점검부는 스프링 차징용 모터의 구동 전원으로부터 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제2 변류기(27)를 포함하고,
    상기 신호 입력부(9)에는 제2 변류기(27)의 2차측 코일의 양단이 입력되며,
    상기 신호 입력부(9)는 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류에 비례하는 전압으로 변환하고,
    상기 A/D 변환부(11)는 신호 입력부(9)에 의해 전압으로 변환된 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 디지털 데이터로 변환하며,
    상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)에 의해 디지털 데이터로 변환된 제2 변류기(27)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 이용하여 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 산출하고 상기 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 전류가 설정된 시간 범위를 벗어나 흘렀을 때 경보부(13)를 이용하여 경보를 발생시키며 상기 스프링 차징용 모터에 공급되는 전류가 스프링 차징용 모터의 코일(25)의 정격 구동 전류 범위를 벗어났을 때 스프링 차징용 모터의 불량으로 판정하여 경보를 발생시키고,
    상기 통신부(17)는 상기 제어 수단(15)에 의해 산출된 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류를 중앙 관제소로 전송하거나 상기 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 전류가 설정된 시간 이상 흐르거나 스프링 차징용 모터의 코일(25)에 공급되는 전류가 스프링 차징용 모터의 정격 구동 전류 범위를 벗어났을 때 스프링 차징용 모터의 불량으로 판정하여 중앙 관제소로 경보 신호를 전송하며,
    상기 A/D 변환부(11)는 신호 입력부(9)로 입력된 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압을 디지털 데이터로 변환하고,
    상기 제어 수단(15)은 디지털 데이터를 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압으로 환산하고 스프링 차징용 모터의 구동 전원로부터 스프링 차징용 모터의 코일(25)로 전류가 유입되지 않는 상태에서 설정된 시간 동안 스프링 차징용 모터의 구동 전원의 전압이 설정된 정격 구동 전압 범위 이내로 복귀하지 않을 때 경보부를 통해 경보를 발생하도록 하며,
    상기 차단기는 영구 자석 액츄에이터(PMA: Permanent Magnetic Actuator)에 의해 스위치를 개폐하여 전류를 공급 및 차단하는 PMA형 차단기이고,
    상기 PMA형 차단기에는 충전된 구동 에너지를 PMA형 차단기의 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 공급하는 커패시터(45)의 상태를 점검하는 PMA형 차단기 커패시터 상태 점검부를 포함하며,
    상기 PMA형 차단기 커패시터 상태 점검부에서 상기 신호 입력부(9)에는 커패시터(45)의 플러스 전극과 마이너스 전극이 입력되고,
    상기 A/D 변환부(11)는 커패시터(45)의 플러스 전극과 마이너스 전극으로부터 출력되는 아날로그 전압을 디지털 데이터로 변환하며,
    상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)로부터 출력되는 디지털 데이터를 커패시터(45)의 양단 전압으로 환산하고 커패시터(45)의 양단 전압이 소정 시간 내에 커패시터(45)의 충전 완료 전압으로 복귀하지 않을 때 커패시터(45)가 불량임을 판정하여 경보부(13)를 통해 경보를 발생하도록 하며,
    상기 통신부(17)는 제어 수단(15)에 의해 환산된 커패시터(45)의 양단 전압을 중앙 관제소로 전송하고,
    상기 진공 차단기에 장착된 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 의해 구동되는 액추에이터 상태를 점검하는 액추에이터(Actuator) 상태 점검부를 더 포함하며,
    상기 액추에이터 상태 점검부는 제2 구동 전원부(33)로부터 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제3 변류기(37)를 포함하고,
    상기 신호 입력부(9)는 제3 변류기(37)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 제3 변류기(37)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키며,
    상기 제어 수단(15)은 A/D 변환부(11)에 의해 디지털 데이터로 변환된 제3 변류기(37)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 이용하여 솔레노이드를 구동시키는 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 산출하고 상기 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과하였을 때 솔레노이드의 구동이 시작되었다고 판단하며 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)과 전류 피크(Peak) 값을 측정하고 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소(Minimum)값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)과 전류 최소값(Minimum)을 측정하며 상기 측정된 전류 피크(Peak) 값이 설정된 전류 피크 값의 정상 범위를 벗어나거나 상기 측정된 전류 최소(Minimum) 값이 설정된 전류 최소 값의 정상 범위를 벗어날 경우 또는 측정된 전류가 설정된 기준치를 초과한 시간부터 제3 변류기(37)를 통해 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 경과 시간(t1)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 또는 측정된 전류가 피크(Peak) 값에 도달한 시간부터 측정된 전류가 최소값에 도달한 시간까지의 경과 시간(t2)이 설정된 범위를 벗어났을 경우 경보를 발생시키고,
    상기 PMA형 차단기에는 커패시터(45)에 충전된 구동 에너지가 PMA형 차단기의 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)에 공급될 때 클로징 코일(1)이나 트리핑 코일(3)의 구동 상태를 점검하는 PMA형 차단기 코일 구동 상태 점검부가 장착되며,
    상기 PMA형 차단기 코일 구동 상태 점검부는 상기 커패시터(45)로부터 PMA형 차단기의 트리핑 코일(3)이나 클로징 코일(1)에 공급되는 전류를 소정 비율로 변환하는 제4 변류기(47)를 포함하고,
    상기 신호 입력부(9)에는 제4 변류기(47)의 2차측 코일의 양단이 입력되고 상기 신호 입력부(9)는 제4 변류기(47)의 2차측 코일을 흐르는 전류를 전류에 비례하는 전압으로 변환시키며
    상기 A/D 변환부(11)는 제4 변류기(47)의 2차측 코일에 흐르는 전류를 디지털 값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 차단기 차단 동작 감시 및 예방 진단 장치가 내장된 배전반.
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