KR101879337B1 - 분전반용 분기회로 계측기 및 해당 분기회로 계측기를 갖는 분전반 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체적으로 전압계측이 가능하며 상 별 전력 계측에 동기오차가 발생하지 않는 분전반용 분기회로 계측기를 제공하려는 것으로서 본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기는, 복수의 관통 구 부를 갖는 외함; 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되는 복수의 전류검출용 변류기; 상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛; 상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및 상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함한다.

Description

분전반용 분기회로 계측기 및 해당 분기회로 계측기를 갖는 분전반 장치{BRANCH CIRCUIT MEASURING APPARATUS FOR POWER DISTRIBUTING CABINET AND POWER DISTRIBUTING CABINET APPARATUS HAVING THE BRANCH CIRCUIT MEASURING APPARATUS}

본 발명은 분전반에 관한 것으로 특히 분전반용 분기회로 계측기 및 해당 분기회로 계측기를 갖는 분전반 장치에 관한 것이다.

전원 측에 접속되는 하나의 주 배선용 회로차단기(main mold cased circuit breaker, 이하 주 배선용 차단기로 약칭함)와, 복수의 분기회로에 접속되는 복수의 분기회로용 부 배선용 차단기(sub mold cased circuit breaker)들을 갖는 분전반 구성은 예컨대 다음과 같이 본 발명의 출원인에게 허여된 대한민국 등록특허 공보들의 구성을 참조할 수 있다.

(특허문헌 1) KR10-0226066 B1

(특허문헌 2) KR10-1024727 B1

이러한 분전반에 있어서 에너지관리의 중요성이 대두되는 최근 기술추세에 따라서 분전반 내 모선(전원 측에 접속된 주회로)의 전류, 전압 및 전력과 같은 전기량 정보뿐 아니라 분기회로의 전기량 정보에 대한 감시/제어가 필요하게 되었고, 따라서 분전반에 설치되어 주회로 및 분기회로의 전기량을 계측하여 계측 정보를 제공하는 분전반 계측기를 포함한 분전반이 개발 및 개시되고 있다.

이러한 분전반 계측기를 포함한 분전반 구성에 대한 종래기술을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술에 따른 분전반 장치의 시스템 구성을 보여주는 분전반 장치 시스템 구성도이고, 도 2는 종래기술에 따른 분전반 장치에 있어서 주회로 계측기와 분기회로 계측기 간 전류 및 전력 데이터의 산출과 데이터 요청 및 응답 과정을 보여주는 통신 데이터 흐름도이다.

도 1을 참조할 수 있는 바와 같이, 종래기술에 따른 분전반 장치는 주 부스 바(MB), 하나의 주 배선용 차단기(10), 분기 부스 바(SB), 복수의 분기 회로 배선용 차단기(20), 하나의 주회로 계측기(40), 복수의 분기회로 계측기(30) 및 메인 모듈(main module)(50)을 포함한다.

도 1에서 부호 100은 분전반 장치를 내부에 수납하는 분전반 외함을 지시하며, 분전반 외함(100)은 잘 알려진 바와 같이 개략 직육면체의 통상 금속제 캐비닛(cabinet)으로 구성될 수 있고 전면에 내부공간을 차폐하거나 개방하는 전면 개폐 패널(일명 도어)를 구비한다.

도 1에서 부호 SL은 복수의 분기회로 계측기(30)와 주회로 계측기(40) 및 메인 모듈(50)을 통신 연결하는 통신선로를 지시한다.

주 부스 바(MB)는 전원 측과 접속되어 전원 측으로부터의 전력을 공급하는 통전 경로로서 긴 판 형의 도체로 구성되고, 4상(일명 4극)의 각 상(R상, S상, T상, N상)에 대응하게 4개가 마련될 수 있다.

하나의 주 배선용 차단기(10)는 단자 부가 상기 주 부스 바(MB)에 접속되어 전원 측으로부터 인입된 전력회로(이하 주회로로 약칭함)를 개폐하거나 주회로 상 비정상 전류 발생시 주회로를 자동으로 차단할 수 있는 수백 볼트(volts) 이하의 저(low) 전압용 회로 차단기로 구성될 수 있다.

분기 부스 바(SB)는 분기회로별로 3상의 각 상에 대응하게 3개가 마련될 수 있으며, 판 형의 도체 선로로 구성되고, 주 부스 바(MB)와 부 배선용 차단기(20)를 기계적 및 전기적으로 접속하여 전원 측으로부터의 전력을 부 배선용 차단기(20)를 통해 각각의 분기회로에 공급하는 통전 경로를 제공한다.

복수의 분기 회로 배선용 차단기(20)는 각각 일 측(일명 1차 측) 단자 부가 분기 부스 바(SB)에 접속되고 타 측(일명 2차 측) 단자 부는 분기회로 측에 접속되어, 분기회로를 개폐하거나 분기회로 상 비정상 전류 발생시 분기회로를 자동으로 차단할 수 있는 수백 볼트(volts) 이하의 저(low) 전압용 회로 차단기로 구성된다.

하나의 주회로 계측기(40)는 주 배선용 차단기(10)의 상 별 단자 부 또는 상 별 단자 부에 연결되는 부스 바(bus bar) 형태의 도체 주위에 설치되어 상 별 주회로에 흐르는 상 전류를 검출하는 상 별 변류기와, 상 별 변류기가 검출한 상 전류를 나타내는 신호를 연산 처리하는 프로세서(processor)를 구비하고 있어, 해당 상 별 변류기에 의해 상 별로 주 부스 바(MB)에 흐르는 상 전류를 검출하고 검출한 상 전류의 신호를 연산처리하여 주회로의 상 전류를 계측할 수 있다.

복수의 분기회로 계측기(30)는 각각 대응되는 부 배선용 차단기(20)의 상기 타 측 단자 부 또는 상기 타 측 단자 부에 연결되는 부스 바 형태의 도체 주위에 설치되어 상 별 분기회로에 흐르는 상 전류를 검출하는 상 별 변류기와, 상 별 변류기가 검출한 상 전류를 나타내는 신호를 연산 처리하는 프로세서(processor)를 구비하고 있어, 해당 상 별 변류기에 의해 상 별로 분기회로에 흐르는 상 전류를 검출하고 검출한 상 전류의 신호를 연산처리하여 분기회로의 상 전류를 계측할 수 있다. 또한 복수의 분기회로 계측기(30)는 메인 모듈(50)과 통신 접속되어 메인 모듈(50)로부터 주회로의 상 전압을 제공받으며, 주 표시모듈(50)로부터 제공받은 상 전압에 계측한 상기 상 전류를 적산하여 전력을 산술할 수 있다. 해당 산출한 전력 데이터는 메인 모듈(50)의 요청에 응답하여 메인 모듈(50)로 전송될 수 있다.

주 표시모듈(50)은 분전반 외함(100)의 전면 개폐 패널(일명 도어)에 설치된다. 메인 모듈(50)은 미 도시한 도체 접속선로를 통해 상기 주 부스 바(MB)에 접속되고, 메인 모듈(50)에 내장된 미 도시한 전압 변성기를 이용하여 주회로의 상 전압을 검출하고, 검출한 상 전압의 데이터를 통신선로, 구체적으로 RS-485 직렬통신선로를 통해 각각의 분기회로 계측기(30)에 전력을 산출하도록 송신할 수 있다. 또한 메인 모듈(50)은 액정 디스플레이와 같은 표시부를 가져 검출한 상 전압과, 복수의 분기회로 계측기(30)가 제공한 전력 데이터는 해당 표시부를 통해 표시될 수 있고, 미 도시한 통신부를 통해 상위 장치와 통신 접속되어 상위 장치로부터의 요구에 응답하여 상 전압 데이터 및 전력 데이터를 상위 장치에 송신 가능하다.

그러나 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 분전반 장치에 있어서 복수의 분기회로 계측기(30)는 자체적으로 전압계측이 불가능하여 단독으로는 사용이 불가능하거나 상 별 전력을 계측할 수 없는 문제가 있다.

또한 전압 데이터를 메인 모듈(50)로부터 받아 복수의 분기회로 계측기(30)가 전력을 산출하는 구성이므로, 복수의 분기회로 계측기(30)가 계측하는 전류 데이터와 메인 모듈(50)로부터 받는 전압 데이터를 정확히 동기화하기가 곤란한 문제가 있다. 복수의 분기회로 계측기(30)와 메인 모듈(50) 간 통신이 불량할 경우 이러한 동기화 문제는 더욱 심화되어 산출하는 전력 데이터에 오차가 발생하게 되는 문제가 있다.

또한, 분기회로 계측기(30)에 불평형, 과전류, 역상, 결상과 같은 이상전류 발생 상태의 경보 표시기능이 없어 이상전류 발생 시 이상이 발생한 분기회로를 찾아내는 데 장시간 소요와 어려움이 있는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서 본 발명의 일 목적은, 자체적으로 전압계측이 가능하며 상 별 전력 계측에 동기오차가 발생하지 않는 분전반용 분기회로 계측기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 불평형, 과전류, 역상, 결상과 같은 이상전류 발생 상태의 경보 표시가 가능하여 이상전류가 발생한 분기회로를 신속하고 용이하게 찾아낼 수 있게 하는 분전반용 분기회로 계측기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 자체적으로 전압계측이 가능하며 상 별 전력 계측에 동기오차가 발생하지 않는 분전반용 분기회로 계측기를 포함하는 분전반 장치를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 불평형, 과전류, 역상, 결상과 같은 이상전류 발생 상태의 경보 표시가 가능하여 이상전류가 발생한 분기회로를 신속하고 용이하게 찾아낼 수 있게 하는 분전반용 분기회로 계측기를 포함하는 분전반 장치를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 일 목적은, 전원 측과 접속되는 하나의 주회로 배선용 차단기와, 복수의 분기 회로 배선용 차단기가 도체에 의해 접속되어 내장 설치되는 분전반용으로서, 분전반용 분기회로 계측기에 있어서,

복수의 관통 구 부를 갖는 외함;

상기 외함의 상기 관통 구 부에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되는 복수의 전류검출용 변류기;

상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛;

상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및

상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함하는 본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적은, 상기 계측회로가, 상기 변류기가 검출한 상 전류와 미리 결정된 정상 기준 값을 근거로, 과전류, 누설 전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정하게 구성된 본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상술한 본 발명의 또 다른 목적은, 분전반 장치에 있어서,

분전반 외함;

전원 측과 접속되고 상기 분전반 외함 내에 설치되어, 전원 측으로부터의 주회로를 차단가능한 하나의 주회로 배선용 차단기;

상기 분전반 외함 내에서, 전원 측과 접속되고 상기 주회로 배선용 차단기의 단자 부에 연결되는 복수의 주회로 부스 바(main cicuit bus bar);

상기 분전반 외함 내에서, 상기 주회로 부스 바에 전기적 및 기계적으로 접속되는 분기 회로 부스 바(branch circuit bus bar);

상기 분전반 외함 내에서, 상기 분기 회로 부스 바에 일 측 단자 부가 접속되고 타 측 단자 부는 분기 회로에 접속되어, 복수의 분기 회로를 각각 차단가능한 복수의 분기 회로 배선용 차단기; 및

상기 분전반 외함 내에서, 각각의 상기 분기 회로 배선용 차단기에 대응하게 마련되고, 상기 분기 회로 배선용 차단기의 타 측 단자 부에 전기적 및 기계적으로 접속되어, 상기 분기 회로를 흐르는 전류와 상기 분기 회로의 상 전압을 검출하여, 전류와 전압 및 전력을 포함하는 전기량을 계측할 수 있는 복수의 분기회로 계측기;를 포함하고,

각각의 상기 분기회로 계측기는,

복수의 관통 구 부를 갖는 외함;

상기 외함의 상기 관통 구 부에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되어 상(phase) 전류를 검출하는 복수의 변류기;

상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛;

상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및

상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 분전반 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상기 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 계측회로가, 상기 변류기가 검출한 상 전류와 미리 결정된 이상결정 기준 값을 근거로, 과전류, 누설 전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정하게 구성된 본 발명에 따른 분전반 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치는, 복수의 변류기 및 복수의 전압 검출 부와, 상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 갖는 인쇄회로기판을 포함하므로, 분기회로 계측기 자체적으로 전류와 전압 및 전력을 동기화하여 계측가능한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치에 있어서, 상기 전압 검출 부는, 전압 검출 신호 선과 단자 및 고정부재를 포함하게 구성되므로, 전압 검출 신호 선과 연결된 단자를 고정부재를 이용하여 간단히 분기회로 계측기의 도체 부재에 접속하여 상 전압을 검출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치에 있어서, 상기 전압 검출 부는, 상기 전압 검출 신호 선을 통해 전달된 검출한 상 전압을 분압하여 제공하는 분압 저항을 더 포함하므로, 전압 변성기(Potential Transformer)와 같은 고가의 전압 검출수단 대신 저렴하고 간단하게 상 전압의 검출이 가능한 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기의 외함은, 상기 외함 내에서 상기 복수의 관통 구 부를 모두 둘러싸도록 상기 복수의 관통 구 부의 주위에 설치되어 누설전류를 검출하는 하나의 영상 변류기를 더 포함하므로, 누설전류를 검출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 전압 검출 부는, 전압 검출 기판과, 상기 전압 검출 기판 및 상기 도체 부재에 접촉하면서 관통하는 도체 접속 부재를 포함하게 구성되므로, 도체 접속 부재와 전압 검출 기판이라는 간단한 구성으로 상 별 도체 부재의 상 전압 검출이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 상기 도체 부재는 제 1 수평 부와, 제 1 수평 부 보다 높이가 높은 제 2 수평 부와, 제 1 수평 부와 제 2 수평 부 사이를 연결하는 수직 연결부를 포함하고, 상기 도체 접속 부재는 상기 수직 연결부와 상기 전압 검출 기판의 일부에 접촉하면서 관통하게 설치되므로, 분기 배선용 차단기의 단자와의 원활한 접속을 위해 높이 차가 있도록 형성한 도체 부재의 구성을 이용하여 상기 전압 검출 기판과 상기 도체 부재를 전기적 및 기계적으로 접속할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 도체 부재와 평행하게 설치되고, 상기 전압 검출 기판은 상기 인쇄회로기판과 직각을 이루며 일부가 상기 인쇄회로기판과 전기적 및 기계적으로 접속되는 구성을 가지므로, 상기 도체 부재와 평행하게 상기 도체 부재의 상부에 배치되는 인쇄회로기판과 도체 부재를 인쇄회로기판과 직각을 이루는 전압 검출 기판을 통해 전기적으로 접속하여 상 별 도체 부재의 상 전압을 인쇄회로기판에서 검출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 상기 전압 검출 기판과의 기계적 및 전기적 접속을 위해, 상기 인쇄회로기판은 일 측에 전기적 도체 박막 부와 연결된 적어도 하나의 접속 구 부를 가지며, 상기 인쇄회로기판의 접속 구 부에 접촉하여 기계적 및 전기적으로 접속되도록, 상기 전압 검출 기판은 상기 인쇄회로기판의 접속 구 부에 대응하게 일 측에 돌출하게 마련되는 접속 도체 부를 가지므로, 전압 검출 기판의 접속 도체 부를 상기 인쇄회로기판의 접속 구 부에 끼워 접촉시킴에 의해서 간단히 전압 검출 기판과 인쇄회로기판의 전기적 및 기계적 접속이 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 상기 전압 검출 기판은 전기적 도체 박막 부와 연결된 복수의 도체 나사 접속 구 부를 구비하므로, 상기 도체 접속 부재가 상기 도체 나사 접속 구 부를 관통시키면 상기 도체 접속 부재와 접촉하여 전압 검출 기판과 도체 접속 부재 간의 전기적으로 접속이 이루어질 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기에 있어서, 상기 계측회로는, 전류 입력 부와 전압 입력 부가 제공한 디지털 신호에 따라 상 전류와 상 전압을 각각 계측하며, 상기 상 전류와 상기 상 전압을 근거로 전력을 연산하고, 미리 결정된 기준 값과 상기 상 전류, 상 전압 또는 상기 전력의 비교에 의해 분기회로의 이상 상태를 결정하는 중앙처리장치와, 상기 상 전류, 상 전압 또는 상기 전력을 표시하는 표시부와, 중앙처리장치가 분기회로의 이상 상태를 결정했을 때, 상기 중앙처리장치로부터의 제어신호에 응답하여 경보하는 경보 표시부 및 상기 중앙처리장치가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 및 상기 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신한 신호를 상기 중앙처리장치에 전달하는 통신부를 포함하므로, 분기회로의 이상 상태를 결정할 수 있고 이상상태 결정시 이를 경보할 수 있으며, 외부와 데이터 통신이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 및 분전반 장치에 있어서, 상기 계측회로는, 변류기가 검출한 상 전류와 미리 결정된 정상 기준 값을 근거로, 상 전류가 정상 전류의 기준 값보다 큰 경우 과전류로 결정하고, 상 전류의 합이 영(zero)가 아닌 경우누설 전류가 발생한 것으로 결정하고, 상 전류의 합이 미리 결정된 기준 값을 초과하는 경우 상간 불평형을 결정하며, 미리 결정된 시점에서의 상 전류 값이 정상 기준값과 다를 때 역상을 결정하고, 어느 한 상의 상 전류 입력이 없는 경우 결상 발생을 결정할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 분전반 장치는, 분전반 외함의 전면 개폐 패널 (panel)에 설치되고, 상기 분기회로의 전기량을 표시하는 메인 모듈 표시부와, 상위 감시장치로부터의 데이터 요청에 응답하여 상기 분기회로 계측기가 제공한 전류, 전압 또는 전력의 데이터를 전송하는 메인 모듈 통신부를 갖는 메인 모듈(main module)을 더 포함하므로, 메인 모듈 표시부를 통해서 각각의 분기회로의 상 전류, 상 전압, 상 전력을 모두 표시할 수 있고, 메인 모듈 통신부를 통해 상기 전기량 데이터를 수신하고 이를 상위 장치에 전송할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반 장치에 있어서, 상기 메인 모듈은, 제어부 및 메인 모듈 경보 표시부를 더 포함하므로, 제어부가 미리 결정된 이상 결정 기준 값과 상기 상 전류, 상기 상 전압 또는 상기 전력의 비교에 의해 상기 분기회로의 이상 상태를 결정할 수 있고, 메인 모듈 경보 표시부를 통해 분기회로의 이상 상태 발생을 경보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 분전반 장치의 시스템 구성을 보여주는 분전반 장치 시스템 구성도이고,
도 2는 종래기술에 따른 분전반 장치에 있어서 메인 모듈과 분기회로 계측기 간 전류 및 전력 데이터의 산출과 데이터 요청 및 응답 과정을 보여주는 통신 데이터 흐름도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 외형을 보여주는 사시 도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 내부 구성을 보여주는 종 단면도이며,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 내부 구성을 보여주는 종 단면도로서 변류기와 영상 변류기의 설치구성을 보여주는 종 단면도이고,
도 6(a)은 본 발명에 따른 분전반용 분기 회로 계측기에 있어서 바람직한 일 실시 예에 따른 부스 바와 전압 검출 부의 구성을 보여주는 사시 도이며,
도 6(b)은 본 발명에 따른 분전반용 분기 회로 계측기에 있어서 바람직한 다른 일 실시 예에 따른 부스 바와 분전반용 분기 회로 계측기의 전압 검출 부의 구성을 보여주는 사시 도이고,
도 7은 본 발명에 따른 분전반용 분기 회로 계측기에 있어서 바람직한 일 실시 예에 따른 전압 검출 부와 변류기 및 인쇄회로기판의 계측회로 구성을 보여주는 블록 도이며,
도 8은 본 발명에 따른 분전반 장치에 있어서 메인 모듈과 분기회로 계측기 간 전류 및 전력 데이터의 산출과 데이터 요청 및 응답 과정을 보여주는 통신 데이터 흐름도이고,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 구성을 보여주는 분해 사시 도이며,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반 장치 구성을 보여주는 시스템 구성도이고,
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반 장치 중 메인 모듈의 회로 구성을 보여주는 블록 도이며,
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기 및 분전반 장치에 있어서 상 전류와 미리 결정된 이상결정 기준 값을 근거로, 과전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정하는 과정을 보여주는 흐름도이며,
도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기 및 분전반 장치에 있어서 상 전류와 미리 결정된 이상결정 기준 값을 근거로, 누전 발생을 결정하는 과정을 보여주는 흐름도이고,
도 14 내지 도 16은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기 및 분전반 장치를 도시하는 것으로서,
도 14는 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 전압 검출 부 및 분전반 장치에 있어서 특히 다른 실시 예에 따른 전압 검출 부 구성을 보여주는 요부 측면도이고,
도 15는 도 14의 전압 검출 부 중 주 기판과 전압 검출 기판의 접속 구성을 보여주는 부분 사시 도이며,
도 16은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 전압 검출 부 및 분전반 장치에 있어서 분기 회로 계측기의 정면도이다.

상술한 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.

먼저, 도 3 내지 도 7 및 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기의 구성을 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기(30)는 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이 전원 측과 접속되는 하나의 주회로 배선용 차단기(10)와, 복수의 분기 회로 배선용 차단기(20)가 도체 즉 분기 부스 바(SB) 및 주 부스 바(MB)에 의해 접속되어 내장 설치되는 분전반용으로서 이러한 분전반에 설치되어 사용될 수 있다.

도 3 내지 도 7 및 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기(30)는 외함(31), 복수의 변류기(CT), 차단기 접속 도체 유닛(33), 복수의 전압 검출 부(34) 및 인쇄회로기판(32)을 포함하여 구성된다.

도 9에 잘 보이는 바와 같이 외함(31)은 실시 예에 따라서 개략적으로 직육면체 형상일 수 있고 이러한 직육면체 외에 다양한 외형의 변형 실시 예가 가능하다. 외함(31)은, 폭 방향을 따라 관통 구를 형성하게 복수의 관통 구 부(31a)를 가지며, 실시 예상 3상에 대응하게 3개의 관통 구 부(31a)가 외함(31)에 폭 방향을 따라 마련될 수 있다. 외함(31)에는 후술하는 표시부(32f)가 표면에 노출되게 마련될 수 있고 후술하는 경보 표시부(32e)도 마련될 수 있다.

외함(31)은 바람직한 실시 예에 따라서 일 면이 개방되고 내부가 비어 있는 직육면체의 합성수지 재와 같은 절연재로 제작될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기(30)는 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이 바람직하게 상기 외함의 개방된 면을 닫는 커버(31b)를 더 포함하게 구성될 수 있다. 커버(31b)는 실시 예상 외함(31)의 관통 구 부(31a)에 대응하게 마련되어 예컨대 3개의 관통 구 부(31b1)를 구비할 수 있다.

도 4 또는 도 5를 참조할 수 있는 바와 같이, 복수의 변류기(CT)는 상기 외함(31)의 상기 관통 구 부(31a)에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부(31a) 주위의 상기 외함(31) 내에 설치되며, 상기 관통 구 부(31a) 내를 관통하게 설치되는 상기 차단기 접속 도체 유닛(33)의 도체 즉, 도체 부재(B)를 통해 흐르는 전류를 검출하여 제공한다.

차단기 접속 도체 유닛(33)은 복수의 도체 부재(B)와, 절연지지 부재(33a)를 포함한다. 복수의 도체 부재(B)는 교류의 상(극)에 대응하게 3개 또는 4개가 마련될 수 있으며, 상기 외함(31)의 관통 구 부(31a)를 관통하게 설치되고, 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기(20)의 일 측 단자 부에 접속되고 타 단이 분기회로에 접속되는 전기적 도체로 구성된다.

각각의 도체 부재(B)는 예컨대 도 6(b)에 도시된 바와 같이 원기둥형의 도체 봉 또는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이 납작한 도체 바(bar, 일명 bus bar)로 구성될 수 있다. 여기서, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 원기둥형의 도체 봉으로 구성되는 도체 부재(B)의 실시 예는 관통 구 부(31a)가 원통형 구 부로 형성됨을 고려했을 때 관통 구 부(31a)의 직경(구경)을 비교적 작게 형성할 수 있고 관통 구 부(31a)의 구경이 도체 부재(B)의 직경 보다 상당히 커서 도체 부재(B)를 관통하게 삽입할 때 편리한 잇점이 있다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이 도체 부재(B)를 납작한 도체 바(bar, 일명 bus bar)로 구성하는 실시 예의 경우, 도체 부재(B)의 제작이 간편한 잇점이 있으나, 관통 구 부(31a)의 직경(구경)을 비교적 크게 형성해야 하고 관통 구 부(31a)에 도체 부재(B)를 관통하게 삽입할 때 도체 부재(B)의 구경에 있어 여유가 없어 불편한 단점이 있다.

각각의 도체 부재(B)는, 양 단 부에 분기회로 접속용 접속나사 또는 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부와 접속을 위한 접속나사의 관통을 허용하는 접속나사 관통 구를 가질 수 있다.

또한 각각의 도체 부재(B)는 중간 부위에 고정나사 관통 구를 가지며, 해당 고정나사 관통 구는 전압 검출 부(34a)를 구성하는 전압 검출 신호 선(S2)의 단자(S1)를 도체 부재(B)에 접촉된 상태로 유지하기 위해 사용되는 고정나사(S)가 관통하도록 허용하는 관통 구이다.

도 3, 4 및 도 9를 참조할 수 있는 바와 같이 절연지지 부재(33)는 상기 외함(31)에 결합되고 각각의 상기 상 별 도체 부재(B)를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 수단으로서 마련된다. 절연지지 부재(33)는 상기 상 별 도체 부재(B)의 일 부가 주형 내에 설치된 상태에서 용융된 절연재를 주 형에 부어 주조하여 상기 상 별 도체 부재(B)와 일체로 밀착결합된 상태로 제작될 수 있다. 따라서 절연지지 부재(33)는 각각의 상기 상 별 도체 부재(B)의 일 부와 일체로 밀착결합한다.

복수의 전압 검출 부(34)는 R상, S상, T상, N상과 같은 교류 각 상 전압을 검출하는 수단으로서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같은 전압 검출 부재(34a)와, 전압 검출 부재(34a)가 검출한 상 전압을 비례하는 작은 전압으로 분압하여 제공하는 복수의 저항을 포함하는 분압 저항으로 구성될 수 있다.

특히 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 전압 검출 부재(34a)는 각각의 복수의 상기 차단기 접속 도체 유닛(33)의 도체 부재(B)에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되어 상 전압을 각각 검출하여 제공한다. 전압 검출 부재(34a)는 검출한 상 전압의 신호를 전달하는 전압 검출 신호 선(S2), 전압 검출 신호 선(S2)과 도체 부재(B) 간 전기적 접속을 위해 표면적이 넓게 마련되고 전압 검출 신호 선(S2)에 연결된 전기적 도체로 형성된 단자(S1), 및 상기 단자(S1)와 상기 도체 부재(B)를 서로 접촉된 상태로 유지하도록 상기 단자(S1)와 상기 도체 부재(B)를 관통하여 나사체결되는 고정부재를 포함하게 구성될 수 있다.

여기서 고정부재는, 상기 단자(S1)와 도체 부재(B)를 관통하게 설치되고 머리부에 의해서 단자(S1)를 도체 부재(B)에 접촉한 상태가 되게 가압하는 고정나사(S)와, 고정나사(S)가 단자(S1)를 도체 부재(B)에 접촉한 상태로 가압하는 상태를 유지시키도록 관통한 상기 고정나사(S)의 하부 나사 부에 나사결합되는 너트(N)를 포함하게 구성될 수 있다.

도 9를 참조할 수 있는 바와 같이, 인쇄회로기판(일명 주기판)(32)은 상기 외함(31) 내에 위치 고정되게 설치되고 도 7을 참조할 수 있는 계측회로(32-1)를 가진다. 상기 계측회로(32-1)는 상기 전압 검출 부(34) 및 상기 변류기(35)에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행한다.

도 5를 참조할 수 있는 바와 같이, 상기 외함(31)은, 상기 외함(31) 내에서 상기 복수의 관통 구 부(31a)를 모두 둘러싸도록 상기 복수의 관통 구 부(31a)의 주위에 설치되어 누설전류를 검출하는 하나의 영상 변류기(ZCT)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 분전반용 분기 회로 계측기 및 분전반 장치에 있어서 특히 다른 실시 예에 따른 분기 회로 계측기의 전압 검출 부의 구성을 보여주는 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 14를 참조할 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 상기 전압 검출 부(34)는, 전압 검출 기판(32-2)과 도체 접속 부재(S-1)를 포함한다.

전압 검출 기판(32-2)은 인쇄회로기판(32)과 전기적 및 기계적으로 접속되며, 일부가 도체 부재(B)에 인접하게 설치된다. 전압 검출 기판(32-2)은 잘 알려진 바와 같이 절연재 기판상에 도전 재인 구리 박막이 인쇄되어 형성되는 기판으로 구성되어, 도체 접속 부재(S-1)를 통해 검출한 상 별 도체 부재(B)의 검출전압 신호를 주기판인 인쇄회로기판(32)에 전달하는 경로를 제공한다.

도체 접속 부재(S-1)는 상 별 도체 부재(B)로부터 상 전압을 검출할 수 있도록, 전압 검출 기판(32-2)과 도체 부재(B)가 전기적으로 서로 접속되게, 전압 검출 기판(32-2)과 도체 부재(B)에 접촉하면서 관통한다. 바람직한 실시 예에 따라서 도체 접속 부재(S-1)는 후술하는 도체 나사 접속 구 부(32-2a)의 구경보다 하단부는 직경이 작고 상부로 갈수록 직경이 도체 나사 접속 구 부(32-2a)의 구경과 같게 커지는 직경을 가진 도체 접속 나사로 구성될 수 있다.

도 15를 참조할 수 있는 바와 같이, 도체 접속 부재(S-1)의 관통을 허용하며 상기 도체 접속 부재(S-1)와 접촉하여 전기적으로 접속되도록, 전압 검출 기판(32-2)은 전기적 도체 박막 부와 연결된 복수의 도체 나사 접속 구 부(32-2a)를 구비한다. 3상용으로 3개가 마련되는 도체 부재(B)에 대응하게, 도체 나사 접속 구 부(32-2a)는 전압 검출 기판(32-2)의 하부에 수평방향 상 서로 일정 간격을 두고 형성되는 3개의 도체 나사 접속 구 부(32-2a)로 구성될 수 있다.

도 14를 참조할 수 있는 바와 같이, 각각의 도체 부재(B)는 제 1 수평 부(B1)와, 제 1 수평 부(B1) 보다 높이가 높은 제 2 수평 부(B2)와, 제 1 수평 부(B1)와 제 2 수평 부(B1) 사이를 연결하는 수직 연결부(B3)를 포함한다.

여기서 각각의 도체 부재(B)에 있어서 수직 연결부(B3)에 의해 높이 차가 있도록 구성한 이유는 본 발명에 따른 분기 회로 계측기(30)의 도체 부재(B)와 분기 회로 배선용 차단기(20)의 단자 부를 접속할 때 본 발명에 따른 분기 회로 계측기(30)의 도체 부재(B)의 하면 높이가 분기 회로 배선용 차단기(20)의 단자 부의 상면 높이와 같은 위치에 있어야 도체 부재(B)의 제 2 수평 부(B2)를 분기 회로 배선용 차단기(20)의 단자 부 위에 겹쳐 올려놓은 후 볼트 너트에 의해서 용이하게 연결할 수 있기 때문이다.

또한, 상기 수직 연결부(B3)에는 도체 접속 부재(S-1)의 접촉 및 관통을 허용하도록 미 도시한 통공 부가 마련된다.

상기 도체 접속 부재(S-1)는 수직 연결부(B3)와 전압 검출 기판(32-2)을 접촉하면서 관통한다. 다시 말해서, 도체 접속 부재(S-1)는 수직 연결부(B3)의 상기 통공 부와 전압 검출 기판(32-2)의 도체 나사 접속 구 부(32-2a)를 접촉하면서 관통하므로, 수직 연결부(B3)를 가진 도체 부재(B)와 전압 검출 기판(32-2)가 도체 접속 부재(S-1)를 통해 전기적으로 접속된다. 따라서, 상 별 도체 부재(B)의 전압을 나타내는 전압 검출 신호가 도체 부재(B)로부터 도체 접속 부재(S-1)를 통해 전압 검출 기판(32-2)으로, 즉 전압 검출 기판(32-2)의 상기 도체 박막 부로 전달된다.

도 14를 참조할 수 있는 바와 같이, 인쇄회로기판(32)은 도체 부재(B)와 평행하게, 특히 도체 부재(B)의 제 1 수평 부(B1) 및 제 2 수평 부(B2)와 평행하게 설치된다.

도 14 내지 도 16을 참조할 수 있는 바와 같이, 전압 검출 기판(32-2)은 인쇄회로기판(32)과 직각을 이루며 일부가 인쇄회로기판(32)과 전기적 및 기계적으로 접속된다.

도 14 내지 도 16을 참조할 수 있는 바와 같이, 전압 검출 기판(32-2)과의 기계적 및 전기적 접속을 위해, 인쇄회로기판(32)은 일 측에 전기적 도체 박막 부와 연결된 적어도 하나의 접속 구 부(32j)를 가진다. 바람직한 실시 예에 따라서 접속 구 부(32j)는, 3상의 상 전압 검출을 위한 3개의 접속 구 부와 접지를 위한 1개의 접속 구 부를 포함하여 4개가 마련될 수 있다.

인쇄회로기판(32)의 접속 구 부(32j)에 접촉하여 기계적 및 전기적으로 접속되도록, 전압 검출 기판(32-2)은 인쇄회로기판(32)의 접속 구 부(32j)에 대응하게 일 측에 돌출하게 마련되는 접속 도체 부(32-2b)를 갖는다.

상술한 다른 실시 예에 따른 전압 검출 부(34)는 접속 구 부(32j)에 접속 도체 부(32-2b)를 끼우는 1단계 공정과, 접속 구 부(32j)와 접속 도체 부(32-2b)의 연결부를 납땜으로 확고히 전기적 및 기계적으로 접속 및 접속 유지시키는 2단계 공정과, 도체 접속 부재(S-1)를 나사 접속하면서 관통시키는 3 단계 공정으로 간편하게 확고하게 구성될 수 있는 잇점을 제공할 수 있다.

특히 도 6에 도시된 바와 같은 실시 예는, 시간경과에 따라서 단자(S1)가 이를 압착하는 고정나사(S)로부터 이탈할 가능성이 있는 반면에, 상술한 다른 실시 예에 따른 전압 검출 부(34)는 인쇄회로기판(32)과 전압 검출 기판(32-2) 간의 접속방법이 끼움 및 납땜으로 확고할 뿐 아니라 도체 접속 부재(S-1)와 도체 부재(B) 및 전압 검출 기판(32-2) 간의 접속도 나사 관통 접속에 의한 접속구성이므로 확고한 장점이 있다.

도 7을 참조할 수 있는 바와 같이, 상기 계측회로(32-1)는, 전류 입력 부(32c), 전압 입력 부(32b), 중앙처리장치(32a), 표시부(32f), 경보 표시부(32e) 및 통신부(32d)를 포함할 수 있다.

도시된 바와 같이 상기 계측회로(32-1)는 전원 공급 부(32h), 입력 부(32g) 및 디지털 출력 부(32i)를 더 포함할 수 있다.

전류 입력 부(32c)는 상기 변류기(CT)와 접속되는 입력단과 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되는 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환부로 구성되어, 상기 변류기(35)가 검출한 상(phase) 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 중앙처리장치(32a)에 제공한다.

전압 입력 부(32b)는 상기 전압 검출 부(34)와 접속되는 입력단과 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되는 출력단을 갖는 아날로그-디지털 변환부로 구성되어, 상기 전압 검출 부(34)가 검출한 상 전압의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 중앙처리장치(32a)에 제공한다.

상기 중앙처리장치(32a)는 상기 전류 입력 부(32c) 및 상기 전압 입력 부(32b)에 접속되어, 상기 전류 입력 부(32c) 및 상기 전압 입력 부(32b)가 제공한 디지털 신호에 따라 상 전류와 상 전압을 각각 계측(산출)하며, 상기 상 전류와 상기 상 전압을 근거로 전력을 연산하고, 미리 결정된 기준 값과 상기 상 전류, 상 전압 또는 상기 전력의 비교에 의해 분기회로의 이상 상태를 결정한다.

여기서 전력의 연산은 상 전류와 상 전압을 적산(곱셈)하여 산출할 수 있다.

전력의 연산뿐 아니라 과전류, 불평형, 결상, 역상을 포함한 다양한 분기회로의 이상 상태 결정을 위해서, 상기 계측회로(32-1)는 상기 중앙처리장치(32a)가 처리 또는 연산할 프로그램을 저장하는 메모리(미 도시)를 더 포함할 수 있다.

즉 계측회로(32-1)는, 상기 변류기(CT)가 검출한 상 전류와 미리 결정된 정상 기준 값을 근거로, 과전류, 누설 전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정하게 구성될 수 있다.

여기서 미리 결정된 정격전류에 대해서 미리 결정된 비율 즉 예컨대 120%를 초과하는 전류 입력 부(32c)로부터의 상 전류의 디지털 신호가 입력되는 경우, 중앙처리장치(32a)가 해당 분기회로에 대해서 과전류 발생을 결정할 수 있다(도 12의 단계 ST2 및 ST3 참조).

전류 입력 부(32c)로부터 입력되는 예컨대 3상의 상 전류의 합이 영(zero)가 아닌 경우, 중앙처리장치(32a)가 해당 분기회로에 대해서 상간 불평형을 결정할 수 있다(도 12의 단계 ST4 및 ST5 참조).

전류 입력 부(32c)로부터 입력되는 예컨대 3상의 상 전류 중 적어도 어느 한 상의 상 전류의 디지털 신호 입력이 없는 경우, 중앙처리장치(32a)가 해당 분기회로에 대해서 결상 발생을 결정할 수 있다(도 12의 단계 ST8 및 ST9 참조).

전류 입력 부32c)로부터 같은 시점에서 입력되는 예컨대 3상의 상 전류에 대해서 서로의 전류 량 차이가 미리 결정된 정상 기준 값과 다른 경우, 중앙처리장치(32a)가 해당 분기회로에 대해서 역상 발생을 결정할 수 있다(도 12의 단계 ST6 및 ST7 참조).

상기 표시부(32f)는 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되어, 상기 중앙처리장치(32a)가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 또는 상 전력을 표시한다. 바람직한 실시 예에 따라서 상기 표시부(32f)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display)로 구성될 수 있다.

경보 표시부(32e)는 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되어, 상기 중앙처리장치(32a)가 분기회로의 이상 상태를 결정했을 때, 상기 중앙처리장치(32a)로부터의 제어신호에 응답하여 경보하는 회로 부로서, 바람직한 일 실시 예에 따라서 상기 표시부(32f)를 구성하는 액정 디스플레이와 별도의 발광다이오드나 램프(lamp) 또는 부저(buzzer)로 구성될 수 있다. 다른 실시 예에 따라서 경보 표시부(32e)는 표시부(32f)를 구성하는 상기 액정 디스플레이 중 미리 결정된 표시 영역으로 구성될 수도 있다. 경보 표시부(32e)는 상기 중앙처리장치(32a)로부터의 제어신호에 응답하여 과전류, 불평형, 결상, 역상을 포함한 다양한 분기회로의 이상 상태를 발생시 이를 단속적 점등 또는 지속 점등으로 경보하거나 부저의 경우 경보음의 발출로 경보할 수 있다. 상기 이상 상태를 종류를 구별하여 표시하기 위해서 경보 표시부(32e)에 인접한 상기 외함(31)의 표면에는 과전류, 불평형, 결상, 역상을 포함한 분기회로 이상 상태의 종류가 표기(marking)될 수 있다.

통신부(32d)는 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되어, 상기 중앙처리장치(32a)가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 및 상기 상 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신한 신호를 상기 중앙처리장치(32a)에 전달하는 수단이다. 일 실시 예에 따라서 상기 통신부(32d)는 예컨대 RS-485 직렬 통신부로 구성될 수 있으며, 그외의 다양한 유무선 통신부로 구성될 수 있다.

상기 계측회로(32-1)가 더 포함하는 전원 공급 부는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로 구성되어 상기 계측회로(32-1)의 구성 부들이 필요로 하는 직류전원을 공급할 수 있다.

상기 계측회로(32-1)가 더 포함하는 입력 부(32g) 는 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되는 예컨대 키이 스위치(key switch)와 같은 입력 스위치로 구성되어 본 발명에 따른 분전반용 분기 회로 계측기(30)의 계측 정보를 표시하도록 사용자가 분기 회로 계측기(30)에 요구할 수 있는 사용자 인터페이스로서 제공될 수 있다.

상기 계측회로(32-1)가 더 포함하는 디지털 출력 부(32i)는 상기 중앙처리장치(32a)에 접속되는 예컨대 디지털 출력 포트(port)로 구성되어 해당 디지털 출력 포트를 통해 상기 중앙처리장치(32a)가 제공하는 분기회로의 상 전류, 상 전압 및 상 전력 데이터를 포함하는 분기회로의 다양한 디지털 데이터가 출력될 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반 장치는 도 10에 도시된 바와 같이 분전반 외함(100), 하나의 주회로 배선용 차단기(10), 복수의 주회로 부스 바(main cicuit bus bar)(MB), 분기 회로 부스 바(branch circuit bus bar)(SB), 복수의 분기 회로 배선용 차단기(20) 및 복수의 분기회로 계측기(30)를 포함한다.

분전반 외함(100)은 분전반을 구성하는 전체 구성부품들을 수납하는 외함으로 제공된다. 분전반 외함(100)은 철재, 절연재 등으로 형성될 수 있고 예컨대 직육면체 형상으로 형성될 수 있으나 해당 형상에 한정되는 것은 아니다.

하나의 주회로 배선용 차단기(10)는 전원 측과 접속되고 상기 분전반 외함(100) 내에 설치되어, 전원 측으로부터의 주회로를 차단가능하고 개폐가능한 수단으로 제공된다.

복수의 주회로 부스 바(MB)는 상기 분전반 외함(100) 내에서, 전원 측과 접속되고 상기 주회로 배선용 차단기(10)의 단자 부에 연결되는 전력회로의 통전 경로로서 제공된다.

분기 회로 부스 바(SB)는 상기 분전반 외함(100) 내에서, 상기 주회로 부스 바(MB)에 전기적 및 기계적으로 접속되어 분기 회로 배선용 차단기(20)와 주회로 부스 바(MB) 사이를 전기적으로 연결시켜 주는 통전 경로로서 제공된다.

복수의 분기 회로 배선용 차단기(20)는 상기 분전반 외함(100) 내에서, 상기 분기 회로 부스 바(SB)에 일 측 단자 부가 접속되고 타 측 단자 부는 분기 회로에 접속되어, 복수의 분기 회로를 각각 차단가능하고 개폐가능한 수단으로 제공된다.

복수의 분기회로 계측기(30)는 상기 분전반 외함(100) 내에서, 각각의 상기 분기 회로 배선용 차단기(20)에 대응하게 마련되고, 상기 분기 회로 배선용 차단기(20)의 타 측 단자 부에 전기적 및 기계적으로 접속되어, 상기 분기 회로를 흐르는 전류와 상기 분기 회로의 상 전압을 검출하여, 전류와 전압 및 전력을 포함하는 전기량을 계측할 수 있다.

상기 각각의 상기 분기회로 계측기(30)는, 분기회로 계측기(30)의 구성에 대해서 먼저 상술하고 도 3-7 및 도 9에 도시한 바와 같이 외함(31), 복수의 변류기(CT), 차단기 접속 도체 유닛(33) 및 복수의 전압 검출 부(34) 및 인쇄회로기판(32)을 포함한다.

분전반 장치에 있어서, 분기회로 계측기(30)가 포함하는 외함(31), 복수의 변류기(CT), 차단기 접속 도체 유닛(33) 및 복수의 전압 검출 부(34) 및 인쇄회로기판(32)의 구성은 분기회로 계측기(30)의 구성에 대해서 상술한 바와 같으므로 중복 기술을 피하기 위해 해당 구성요소들에 대한 기술은 생략하기로 한다

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반 장치는 도 10을 참조할 수 있는 바와 같이 분기회로 계측기(30)에 직렬 통신선로인 통신선로(SL)를 통해 통신 접속되고 상기 분전반 외함(100)의 전면 개폐 패널 (panel)에 설치되는 메인 모듈(50)을 더 포함한다.

메인 모듈(50)은 도 11을 참조할 수 있는 바와 같이 메인 모듈 표시부(50b) 및 메인 모듈 통신부(50d)를 갖는다.

메인 모듈 표시부(50b)는 상기 분기회로 계측기(30)에 회신을 요청하고 상기 분기회로 계측기(30)가 응답하여 제공한 상 전류, 상 전압 또는 전력의 데이터를 근거로, 상기 분기회로의 전기량을 표시한다.

메인 모듈 통신부(50d)는 상위 감시장치(미 도시)와 통신접속되고, 상기 상위 감시장치로부터의 데이터 요청에 응답하여 상기 분기회로 계측기(30)가 제공한 전류, 전압 또는 전력의 데이터를 전송한다.

또한 상기 메인 모듈(50)은, 제어부(50a) 및 메인 모듈 경보 표시부(50c)를 더 포함한다.

제어부(50a)는 미리 결정된 기준 값과 상기 상 전류, 상기 상 전압 또는 상기 전력의 비교에 의해 상기 분기회로의 이상 상태를 결정하고, 상기 메인 모듈 표시부(50c)와 상기 메인 모듈 통신 부(50d)를 제어한다.

메인 모듈 경보 표시부(50c)는 상기 제어부(50a)에 접속되어, 상기 제어부(50a)가 분기회로의 이상 상태를 결정했을 때, 상기 제어부(50a)로부터의 제어신호에 응답하여 경보한다. 메인 모듈 경보 표시부(50c)는 예컨대 복수의 발광 다이오드로 구성될 수 있다.

상기 인쇄회로기판(32)이 구비하는 계측회로(32-1)는, 상기 변류기(CT)가 검출한 상 전류와 미리 결정된 정상 기준 값을 근거로, 과전류, 누설 전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정한다.

한편 상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기회로 계측기 및 해당 분기회로 계측기를 갖는 분전반 장치의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분전반용 분기회로 계측기의 동작을 설명한다.

도 7을 참조할 수 있는 바와 같이 계측회로(32-1)는 상기 전압 검출 부(34) 및 상기 변류기(CT)에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하며 그 구체적 방법은 다음과 같다.

즉, 상기 각각의 상별 변류기가 검출한 상(phase) 전류의 아날로그 신호는 전류 입력 부(32c)에 의해서 디지털 신호로 변환된 후 계측회로(32-1)의 중앙처리장치(32a)에 전송된다.

상기 전압 검출 부(34)가 검출한 상 전압의 아날로그 신호는 전압 입력 부(32b)에 의해 디지털 신호로 변환된 후 계측회로(32-1)의 중앙처리장치(32a)에 전송된다.

중앙처리장치(32a)는 상기 전류 입력 부(32c) 및 상기 전압 입력 부(32b)에 접속되어, 상기 전류 입력 부(32c) 및 상기 전압 입력 부(32b)가 제공한 디지털 신호에 따라 상 전류와 상 전압을 각각 계측하며, 상기 상 전류와 상기 상 전압을 적산하여 상 전력을 산출한다.

영상 변류기(ZCT)가 검출한 누설전류는 상기 전류 입력 부(32c)를 통해 아날로그-디지털 변환된 후 중앙처리장치(32a)에 제공될 수 있으며, 중앙처리장치(32a)는 입력되는 누설전류의 값을 미리 설정된 누전을 결정하기 위한 기준 값과 비교하여 해당 기준 값을 초과하는 경우 누설전류 발생을 결정할 수 있다.

여기서 미리 결정된 정격전류에 대해서 미리 결정된 비율 즉 예컨대 120%에해당하는 과전류 결정 기준 값을 초과하는 전류 입력 부(32c)로부터의 상 전류의 디지털 신호가 입력되는 경우, 중앙처리장치(32a)는 해당 분기회로에 대해서 과전류 발생을 결정할 수 있다.

전류 입력 부(32c)로부터 입력되는 예컨대 3상의 상 전류의 합이 영(zero)가 아닌 경우, 중앙처리장치(32a)는 해당 분기회로에 대해서 상간 불평형을 결정할 수 있다.

전류 입력 부(32c)로부터 입력되는 예컨대 3상의 상 전류 중 적어도 어느 한 상의 상 전류의 디지털 신호 입력이 없는 경우, 중앙처리장치(32a)는 해당 분기회로에 대해서 결상 발생을 결정할 수 있다.

전류 입력 부(32c)로부터 같은 시점에서 입력되는 예컨대 3상의 상 전류에 대해서 서로의 전류 량 차이가 미리 결정된 정상 기준 값과 다른 경우, 중앙처리장치(32a)는 해당 분기회로에 대해서 역상 발생을 결정할 수 있다.

상기 표시부(32f)는 상기 중앙처리장치(32a)가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 또는 상 전력을 표시한다.

경보 표시부(32e)는, 상기 중앙처리장치(32a)가 분기회로의 이상 상태를 결정했을 때, 상기 중앙처리장치(32a)로부터의 제어신호에 응답하여 경보한다. 즉, 경보 표시부(32e)는 상기 중앙처리장치(32a)로부터의 제어신호에 응답하여 과전류, 불평형, 결상, 역상을 포함한 다양한 분기회로의 이상 상태를 발생시 이를 단속적 점등 또는 지속 점등으로 경보하거나 부저의 경우 경보음의 발출로 경보할 수 있다.

또한, 중앙처리장치(32a)는 상기 상 전류, 상 전압 또는 상 전력을 상기 통신부(32d)를 통해서 외부로 송신할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 분기회로 계측기를 갖는 분전반 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 8을 참조할 수 있는 바와 같이, 메인 모듈(50)은 복수의 분기회로 계측기(30)에 해당 분기회로의 상 전류, 상 전압 및 상 전력의 계측 데이터를 요구한다.

해당 계측 데이터 요구에 응답하여 복수의 분기회로 계측기(30)는 해당 분기회로의 상 전류, 상 전압 및 상 전력의 계측 데이터를 메인 모듈(50)에 전송한다.

이어 복수의 분기회로 계측기(30)로부터 상 전류, 상 전압 및 상 전력의 계측 데이터를 수신한 해당 계측 데이터를 근거로 메인 모듈(50)은 메인 모듈 표시부(50b)를 통해 복수의 분기회로에 대한 상 전류, 상 전압 및 상 전력의 계측 데이터를 표시하고, 상위 시스템(예컨대 원방 감시시스템과 같은 상위 감시장치)로부터 정보 전송의 요구가 있는 경우 메인 모듈 통신부(50d)를 통해 해당 계측 데이터를 상위 시스템에 전송한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치는, 복수의 변류기 및 복수의 전압 검출 부와, 상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 포함하므로, 분기회로 계측기 자체적으로 전류와 전압 및 전력을 동기화하여 계측가능한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치에 있어서, 상기 전압 검출 부는, 전압 검출 신호 선과 단자 및 고정부재를 포함하게 구성되므로, 전압 검출 신호 선과 연결된 단자를 고정부재를 이용하여 간단히 분기회로 계측기의 도체 부재에 접속하여 상 전압을 검출할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치에 있어서, 상기 전압 검출 부는, 전압 검출 기판과, 상기 전압 검출 기판 및 상기 도체 부재에 접촉하면서 관통하는 도체 접속 부재를 포함하게 구성되므로, 도체 접속 부재와 전압 검출 기판이라는 간단한 구성으로 상 별 도체 부재의 상 전압 검출이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 분전반용 분기회로 계측기 또는 분전반 장치에 있어서, 상기 전압 검출 부는, 검출한 상 전압을 분압하여 제공하는 분압 저항을 더 포함하므로, 전압 변성기와 같은 고가의 전압 검출수단 대신 저렴하고 간단하게 상 전압의 검출이 가능한 효과를 제공할 수 있다.

10: 주 배선용 차단기 20: 분기 회로 배선용 차단기
30: 분기회로 계측기 31: 외함
31a: 관통 구 부 31b: 커버
31b1: 관통 구 부 32: 인쇄회로기판(주 기판)
32-1: 계측회로
32a: 중앙처리장치 32b: 전압 입력 부
32c: 전류 입력 부 32d: 통신부
32e: 경보 표시부 32f: 표시부
32g: 입력 부 32h: 전원 공급 부
32i: 디지털 출력 부 32j: 접속 구 부
32-2: 전압 검출 기판 32-2a: 도체 나사 접속 구 부
32-2b: 접속 도체 부 33: 차단기 접속 도체 유닛
33a: 절연지지 부재 34: 전압 검출 부
34a: 전압 검출 부재 40: 주회로 계측기
50: 메인 모듈(main module)
100: 분전반 외함 N: 너트
S: 고정나사 S-1: 도체 접속 부재
S1: 단자 S2: 전압 검출 신호 선
CT: 변류기 MB: 주 부스 바
SB: 분기 부스 바 SL: 통신선로
ZCT: 영상변류기

Claims (15)

1. 전원 측과 접속되는 하나의 주회로 배선용 차단기와, 복수의 분기 회로 배선용 차단기가 도체에 의해 접속되어 내장 설치되는 분전반용으로서, 분전반용 분기회로 계측기에 있어서,
   복수의 관통 구 부를 갖는 외함;
   상기 외함의 상기 관통 구 부에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되는 복수의 전류검출용 변류기;
   상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛;
   상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및
   상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함하며,
   상기 전압 검출 부는,
   상기 인쇄회로기판과 전기적 및 기계적으로 접속되며, 일부가 상기 도체 부재에 인접하게 설치되는 전압 검출 기판; 및
   상기 도체 부재로부터 상 전압을 검출할 수 있도록, 상기 전압 검출 기판과 상기 도체 부재가 전기적으로 서로 접속되게, 상기 전압 검출 기판과 상기 도체 부재에 접촉하면서 관통하는 도체 접속 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
2. 제1항에 있어서, 상기 외함은,
   상기 외함 내에서 상기 복수의 관통 구 부를 모두 둘러싸도록 상기 복수의 관통 구 부의 주위에 설치되어 누설전류를 검출하는 하나의 영상 변류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 도체 부재는 제 1 수평 부와, 제 1 수평 부 보다 높이가 높은 제 2 수평 부와, 제 1 수평 부와 제 2 수평 부 사이를 연결하는 수직 연결부를 포함하고,
   상기 도체 접속 부재는 상기 수직 연결부와 상기 전압 검출 기판의 일부에 접촉하면서 관통하게 설치되는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판은 상기 도체 부재와 평행하게 설치되고,
   상기 전압 검출 기판은 상기 인쇄회로기판과 직각을 이루며 일부가 상기 인쇄회로기판과 전기적 및 기계적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전압 검출 기판과의 기계적 및 전기적 접속을 위해, 상기 인쇄회로기판은 일 측에 전기적 도체 박막 부와 연결된 적어도 하나의 접속 구 부를 가지며;
   상기 인쇄회로기판의 접속 구 부에 접촉하여 기계적 및 전기적으로 접속되도록, 상기 전압 검출 기판은 상기 인쇄회로기판의 접속 구 부에 대응하게 일 측에 돌출하게 마련되는 접속 도체 부를 갖는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 도체 접속 부재의 관통을 허용하며 상기 도체 접속 부재와 접촉하여 전기적으로 접속되도록, 상기 전압 검출 기판은 전기적 도체 박막 부와 연결된 복수의 도체 나사 접속 구 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
9. 제1항에 있어서, 상기 전압 검출 부는,
   검출한 상 전압을 분압하여 제공하는 분압 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
10. 제1항에 있어서, 상기 계측회로는,
    상기 변류기가 검출한 상(phase) 전류의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제공하는 전류 입력 부;
    상기 전압 검출 부가 검출한 상 전압의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제공하는 전압 입력 부;
    상기 전류 입력 부 및 상기 전압 입력 부에 접속되어, 상기 전류 입력 부와 상기 전압 입력 부가 제공한 디지털 신호에 따라 상 전류와 상 전압을 각각 계측하며, 상기 상 전류와 상기 상 전압을 근거로 전력을 연산하고, 미리 결정된 기준 값과 상기 상 전류, 상 전압 또는 상기 전력의 비교에 의해 분기회로의 이상 상태를 결정하는 중앙처리장치;
    상기 중앙처리장치에 접속되어, 상기 중앙처리장치가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 또는 상기 전력을 표시하는 표시부;
    상기 중앙처리장치에 접속되어, 상기 중앙처리장치가 분기회로의 이상 상태를 결정했을 때, 상기 중앙처리장치로부터의 제어신호에 응답하여 경보하는 경보 표시부; 및
    상기 중앙처리장치에 접속되어, 상기 중앙처리장치가 제공하는 상기 상 전류, 상 전압 및 상기 전력을 외부로 송신하거나 외부로부터 수신한 신호를 상기 중앙처리장치에 전달하는 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
11. 제1항에 있어서, 상기 계측회로는,
    상기 변류기가 검출한 상 전류와 미리 결정된 정상 기준 값을 근거로, 과전류, 누설 전류, 상간 불평형, 역상 및 결상의 발생을 결정하게 구성된 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
    
12. 전원 측과 접속되는 하나의 주회로 배선용 차단기와, 복수의 분기 회로 배선용 차단기가 도체에 의해 접속되어 내장 설치되는 분전반용으로서, 분전반용 분기회로 계측기에 있어서,
    복수의 관통 구 부를 갖는 외함;
    상기 외함의 상기 관통 구 부에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되는 복수의 전류검출용 변류기;
    상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛;
    상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및
    상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함하며,
    상기 전압 검출 부는,
    검출한 상 전압을 나타내는 전기적 신호를 전달하는 경로를 제공하는 전압 검출 신호 선;
    상기 전압 검출 신호 선과 상기 도체 부재 간 전기적 접속을 위해 표면적이 넓게 마련되는 전기적 도체로 형성된 단자; 및
    상기 단자와 상기 도체 부재를 서로 접촉된 상태로 유지하도록, 상기 단자와 상기 도체 부재를 관통하여 나사체결되는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
13. 제12항에 있어서, 상기 외함은,
    상기 외함 내에서 상기 복수의 관통 구 부를 모두 둘러싸도록 상기 복수의 관통 구 부의 주위에 설치되어 누설전류를 검출하는 하나의 영상 변류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
14. 제12항에 있어서, 상기 전압 검출 부는,
    검출한 상 전압을 분압하여 제공하는 분압 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.
15. 전원 측과 접속되는 하나의 주회로 배선용 차단기와, 복수의 분기 회로 배선용 차단기가 도체에 의해 접속되어 내장 설치되는 분전반용으로서, 분전반용 분기회로 계측기에 있어서,
    복수의 관통 구 부를 갖는 외함;
    상기 외함의 상기 관통 구 부에 대응하게, 각각의 상기 관통 구 부 주위의 상기 외함 내에 설치되는 복수의 전류검출용 변류기;
    상기 외함의 관통 구 부를 관통하게 설치되며 일 단이 상기 분기 회로 배선용 차단기의 일 측 단자 부에 접속되는 복수의 도체 부재와, 상기 외함에 결합되고 각각의 상기 도체 부재를 서로 전기적으로 절연되게 지지하는 절연지지 부재를 포함하는 차단기 접속 도체 유닛;
    상기 차단기 접속 도체 유닛의 도체 부재에 전기적 및 기계적으로 고정 접속되는 복수의 전압 검출 부; 및
    상기 전압 검출 부 및 상기 변류기에 전기적으로 접속되어 전류와 전압 계측 및 전력 연산을 포함한 전기량 계측을 수행하는 계측회로를 가지며, 상기 외함 내에 위치 고정되게 설치되는 인쇄회로기판;을 포함하며,
    상기 전압 검출 부는,
    검출한 상 전압을 분압하여 제공하는 분압 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 분전반용 분기회로 계측기.

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