KR101925860B1 - 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치 - Google Patents

전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기에너지 관리 및/또는 전기 사고 감지·차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치에 있어서, 교류전원을 인가받아 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비의 효율적인 관리 및 에너지 절감이 가능한 전자식 전력량계; 상기 교류전원을 인가받아 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하여 차단신호를 발생시켜, 사고를 미연에 방지하는 아크차단 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치에 관한 것이다.
따라서 본 발명은 전기에너지 관리기능을 가진 전자식 전력량계를 통해 에너지 사용현황을 원격으로 확인하여 전력소비 관리 및 에너지 절감과 아크 감지 및 차단을 통해 아크로 인한 화재 사고 예방을 하나의 기기에서 복합적으로 처리할 수 있는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공한다.

Description

전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치{Electronic power meter with electric accident detection and shutdown function}
본 발명은 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하고 차단신호를 전달하여 사고를 미연에 방지하는 기능과 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 소비전력관리 및 에너지 절감이 가능한 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
현재 세계적으로 에너지 부족, 에너지 생산을 위한 비용 증가, 환경문제 등으로 인하여 에너지 관련 문제가 증대되고 있다. 이러한 가운데 전기 에너지는 우리의 삶과 밀접한 관계를 가지고 있다. 전기 에너지는 전력량계에 의해 소비전력 및 에너지가 관리되고 있는데, 기존의 기계식 전력량계는 전자식 전력량계로 교체되고 있는 추세이다.
스마트 그리드, 마이크로 그리드 형태의 전력공급 시스템이 부각되면서 실시간 양방향 통신을 통한 전력소비 현황 원격 검침이 가능한 전자식 전력량계가 개발되고 있다.
또한, 현재 출시되고 있는 누전차단기는 전기화재의 직접적인 위협요소인 아크를 감지하지 못하여, 이를 감지할 수 있는 기능을 가진 장비가 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 아크 차단기를 이용하여 누전차단기가 인식하지 못하는 영역의 아크를 감지하고 차단하여 전기사고를 예방하는 기능이 포함된 전자식 전력량 측정장치에 대한 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0900273호(2009.05.29.) 대한민국 등록특허공보 제10-1109024호(2012.02.20.)
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전기화재의 직접적인 위협요소인 아크(Arc)를 감지하고 차단신호를 전달하여 사고를 미연에 방지하는 기능과 전력소비패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비관리 및 에너지 절감이 가능한 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 스마트 그리드, 마이크로 그리드 형태의 전력공급 시스템이 부각되면서 실시간 양방향 통신을 통한 전력소비 현황 원격 검침이 가능하며, 누차단기가 인식하지 못하는 영역의 아크를 본 발명의 아크 차단시스템을 이용하여 감지 및 차단하여 전기사고를 예방하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전자식 전력량계 및 아크차단 시스템을 포함하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전자식 전력량계, 교류전원을 인가받아 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비의 효율적 관리 및 에너지 절감이 가능한 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전자식 전력량계는, 전원 회로부, 전압 센싱부, 전류 센싱부, 연산부를 포함하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전원 회로부는, 교류전원을 인가 받아 직류로 변환하고, 변환된 직류전원을 연산부 및 회로 전반에 공급하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전압 센싱부는, 교류전원의 전압 신호를 검출하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전류 센싱부는, 교류전원의 전류 신호를 검출하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 연산부는, 상기 전압 센싱부 및 전류 센싱부에서 검출된 전압·전류 신호를 아날로그/디지털변환기(A/D converter)을 통해 디지털 신호로 변환하고, 연산하여 소비전력을 계산하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 전자식 전력량계는, 디스플레이부와, 데이터 통신부를 더 포함하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 디스플레이부는, 상기 연산부에 각각 연결되어, 데이터를 실시간 모니터링 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 데이터 통신부는, 유선 또는 무선 데이터 통신을 통하여 실시간 데이터를 송·수신토록 구성되는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 아크차단 시스템은, 교류전원을 인가받아 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하여 차단신호를 발생시켜, 사고를 미연에 방지하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 아크차단 시스템은, 정류부, 아크 감지부, 적분기부, 아크 감지 신호 전달부, 차단 신호 발생부를 포함하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 정류부는, 첫 단계로 브리지 다이오드(D1)를 이용하여 교류전원을 직류로 정류하고, 다음 단계로 평활소자(C1/R1)를 통하여 평활화 하여 맥동하는 직류로 변환하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 아크 감지부는, 평상시에는 상기 정류부의 직류 전압을 분배 저항(R2/R3/R4)을 통해 분압하여 커패시터(C2/C3)에 충전하며, 다이오드(D2)는 커패시터(C3)의 충전 전압이 방전되지 않게 유지(기준 전압)되도록 구성되며, 아크 사고 시에는 교류전원에 전압 강하가 발생하여, 상기 정류부를 통해 직류로 변환되어 커패시터(C2)에 인가되는 전압이 작아진다. 상기 ‘기준 전압’즉, C3 커패시터의 전압이 C2 커패시터 보다 커지면, 스위칭 소자(PUT: Programmable Uni-Junction Transistor)를 동작시켜 적분기부에 ‘아크 감지 신호’를 전달하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 적분기부는, ‘개폐 서지 및 외란으로 인한 일시적인 오동작’이하 ‘오동작’이라 한다)을 방지하도록 구성되며, RC 적분기(R5/C4)의 시(時) 지연회로를 통해 상기 아크 감지 신호 전달부의 오동작을 방지하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 아크 감지 신호 전달부는, 상기 적분기부에서 전달된 ‘아크 감지 신호’를 수신하여 릴레이(Relay) 및 포토커플러(U1)를 동작시켜 연산부와 차단기에 ‘아크 감지 신호’를 전달하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 차단 신호 발생부는, 상기 아크 감지 신호 전달부로부터 ‘아크 감지 신호’를 수신하면, 차단기에 트립(Trip) 신호를 발생하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 차단 신호 발생부는, 상기 아크 감지 신호 전달부에서 수신된 ‘아크 감지 신호’에 의해 릴레이(Relay)를 동작하여 대지 접지에 전기를 흘려보내 강제로 누전상태로 만들어 누전차단기가 동작하도록 구성되는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 특징은, 전기화재의 직접적인 위협요소인 아크(Arc)를 감지하고 차단신호를 전달하여 사고를 미연에 방지하는 기능과 전력소비패턴을 원격으로 측정, 분석하도록 구성된다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 다른 특징은, 스마트 그리드, 마이크로 그리드 형태의 전력공급 시스템이 부각되면서 실시간 양방향 통신을 통한 전력소비 현황 원격 검침이 가능하며, 누차단기가 인식하지 못하는 영역의 아크를 본 발명의 아크 차단시스템을 이용하여 감지 및 차단하여 전기사고를 예방하도록 구성된다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 전자식 전력량계 및 아크차단 시스템을 포함하여 구성된다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전자식 전력량계는, 교류전원을 인가받아 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비의 효율적인 관리 및 에너지 절감이 가능하다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전자식 전력량계는, 전원 회로부, 전압 센싱부, 전류 센싱부, 연산부를 포함한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전원 회로부는, 교류전원을 인가 받아 직류로 변환하고, 변환된 직류전원을 연산부 및 회로 전반에 공급한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전압 센싱부는, 교류전원의 전압 신호를 검출한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전류 센싱부는, 교류전원의 전류 신호를 검출한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 연산부는, 상기 전압 센싱부 및 전류 센싱부에서 검출된 전압·전류 신호를 아날로그/디지털변환기를 통해 디지털 신호로 변환하고, 연산하여 소비전력을 계산한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 전자식 전력량계는, 디스플레이부와, 데이터 통신부를 더 포함한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 디스플레이부는, 상기 연산부에 각각 연결되어, 데이터를 실시간 모니터링 한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 데이터 통신부는, 유선 또는 무선 데이터 통신을 통하여 상기 데이터를 원격으로 송수신 한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 아크차단 시스템은, 교류전원을 인가받아 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하여 차단신호를 발생시켜, 사고를 미연에 방지한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 아크차단 시스템은, 정류부, 아크 감지부, 적분기부, 아크 감지 신호 전달부, 차단 신호 발생부를 포함한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 정류부는, 첫 단계로 브리지 다이오드(D1)를 이용하여 교류전원을 직류로 정류하고, 다음 단계로 평활소자(C1/R1)를 통하여 평활화 하여 맥동하는 직류로 변환한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 아크 감지부는, 평상시에는 상기 정류부의 직류 전압을 분배 저항(R2/R3/R4)을 통해 분압하여 커패시터(C2/C3)에 충전하며, 다이오드(D2)는 커패시터(C3)의 충전 전압이 방전되지 않게 유지(기준 전압)되도록 구성되며, 아크 사고 시에는 교류전원에 전압 강하가 발생하여, 상기 정류부를 통해 직류로 변환되어 커패시터(C2)에 인가되는 전압이 작아진다. 상기 ‘기준 전압’즉, C3 커패시터의 전압이 C2 커패시터 보다 커지면, 스위칭 소자(PUT)를 동작시켜 적분기부에 ‘아크 감지 신호’를 전달한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 적분기부는, ‘개폐 서지 및 외란으로 인한 일시적인 오동작을 방지하도록 구성되며, RC 적분기(R5/C4)의 시(時) 지연회로를 통해 상기 아크 감지 신호 전달부의 오동작을 방지한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 아크 감지 신호 전달부는, 상기 적분기부에서 전달된 ‘아크 감지 신호’를 수신하여 릴레이(Relay) 및 포토커플러(U1)를 동작시켜 연산부와 차단기에 ‘아크 감지 신호’를 전달한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 차단 신호 발생부는, 상기 아크 감지 신호 전달부로부터 ‘아크 감지 신호’를 수신하면, 차단기에 트립(Trip) 신호를 발생한다.
본 발명의 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 또 다른 특징은, 상기 차단 신호 발생부는, 상기 아크 감지 신호 전달부에서 수신된 ‘아크 감지 신호’에 의해 릴레이(Relay)를 동작하여 대지 접지에 전기를 흘려보내 강제로 누전상태로 만들어 누전차단기가 동작하도록 구성된다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는 전자식전력량계와 아크 차단 시스템으로 구성되어 있다. 따라서 전기에너지 관리기능을 가진 전자식 전력량 측정장치를 통해 에너지 사용현황을 원격으로 확인하여 전력소비 효율적인 관리 및 에너지 절감과 아크 감지 및 차단을 통해 아크로 인한 화재 사고 예방을 하나의 기기에서 복합적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는 양방향 통신을 통하여 송·수신토록 구성된다. 따라서 전력소비 현황을 실시간으로 양방향 통신으로 확인할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 전체 회로를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 전체 회로의 작동순서를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 나타내는 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의 할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는, 전기화재의 직접적인 위협요소인 아크(Arc)를 감지하여 차단신호를 전달하여 사고를 미연에 방지하는 기능과 전력소비패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비의 효율적인 관리 및 에너지 절감이 가능한 전자식 전력량 측정장치이다. 상기 전자식 전력량 측정장치는 실시간 양방향 통신을 통한 전력소비 현황 원격 검침이 가능하며, 누차단기가 인식하지 못하는 영역의 아크를 본 발명의 아크 차단시스템을 이용하여 감지 및 차단하여 전기사고를 예방한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 구체적인 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 설명으로 더욱 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 전체 회로를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 전체 회로의 작동순서를 나타내는 흐름도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면, 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는, 전자식 전력량계(10) 및 아크차단 시스템(20)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 상기 전자식 전력량계(10)는, 교류전원을 인가받아 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비 관리 및 에너지 절감을 관리한다.
이러한 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 상기 전자식 전력량계(10)는, 전원 회로부(11), 전압 센싱부(12), 전류 센싱부(13), 연산부(MCU:14)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 전원 회로부(11)는, 교류전원을 인가 받아 직류로 변환하고, 변환된 직류전원을 연산부(14) 및 회로 전반에 공급한다.
이러한 본 발명의 상기 전압 센싱부(12)는, 교류전원의 전압 신호를 검출한다.
이러한 본 발명의 상기 전류 센싱부(13)는, 교류전원의 전류 신호를 검출한다.
이러한 본 발명의 상기 연산부(MCU:14)는, 상기 전압 센싱부(12) 및 전류 센싱부(13)에서 검출된 전압·전류 신호를 아날로그/디지털변환기(A/D converter)를 통해 디지털 신호로 변환하고, 연산하여 소비전력을 계산한다.
이러한 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 상기 전자식 전력량계(10)는, 디스플레이부(15)와, 데이터 통신부(16)를 더 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 디스플레이부(15)는, 상기 연산부(14)에 각각 연결되어, 데이터를 실시간 모니터링 하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 데이터 통신부(16)는, 유선 또는 무선 데이터 통신을 통하여 상기 데이터를 원격으로 송·수신 하도록 구성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 상기 아크차단 시스템(20)은, 교류전원을 인가받아 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하여 차단신호를 발생시켜, 사고를 미연에 방지한다.
이러한 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 상기 아크차단 시스템(20)은, 정류부(21), 아크 감지부(22), 적분기부(23), 아크 감지 신호 전달부(24), 차단 신호 발생부(25)를 포함하여 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 정류부(21)는, 첫 단계로 브리지 다이오드(D1)를 이용하여 교류전원을 직류로 정류하고, 다음 단계로 평활소자(C1/R1)를 통하여 평활화 하여 맥동하는 직류로 변환하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 아크 감지부(22)는, 평상시에는 상기 정류부(21)의 직류 전압을 분배 저항(R2/R3/R4)을 통해 분압하여 커패시터(C2/C3)에 충전하며, 다이오드(D2)는 커패시터(C3)의 충전 전압이 방전되지 않게 유지(기준 전압)되도록 구성되며, 아크 사고 시에는 교류전원에 전압 강하가 발생하여, 상기 정류부(21)를 통해 직류로 변환되어 커패시터(C2)에 인가되는 전압이 작아진다. 상기 ‘기준 전압’즉, C3 커패시터의 전압이 C2 커패시터 보다 커지면, 스위칭 소자(PUT)를 동작시켜 적분기부(23)에 ‘아크 감지 신호’를 전달하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 적분기부(23)는, ‘개폐 서지 및 외란으로 인한 일시적인 오동작’이하, ‘오동작’이라 한다)을 방지하도록 구성되며, RC 적분기(R5/C4)의 시(時) 지연회로를 통해 상기 아크 감지 신호 전달부(24)의 오동작을 방지하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 아크 감지 신호 전달부(24)는, 상기 적분기부(23)에서 전달된 ‘아크 감지 신호’를 수신하여 릴레이(Relay) 및 포토커플러(U1)를 동작시켜 연산부(14)와 차단기(미도시)에 ‘아크 감지 신호’를 전달하도록 구성된다.
이러한 본 발명의 상기 차단 신호 발생부(25)는, 상기 아크 감지 신호 전달부(24)로부터 ‘아크 감지 신호’를 수신하면, 차단기(미도시)에 트립(Trip) 신호를 발생한다. 또한, 상기 차단 신호 발생부(25)는, 상기 아크 감지 신호 전달부(24)에서 수신된 ‘아크 감지 신호’에 의해 릴레이(Relay)를 동작하여 대지 접지에 전기를 흘려보내 강제로 누전상태로 만들어 누전차단기가 동작하도록 구성된다.
본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치의 아크 차단 시스템의 작동방법은 다음과 같다.
가. 교류전원이 인가된다.
나. 정류부에서 인가된 교류전원을 직류로 정류하고 평활화 하여 ‘맥동하는 직류’로 변환한다.
다. 이렇게 변환된 ‘맥동하는 직류’는 아크 감지부에서 분배 저항을 통해 분압되어 C2 커패시터와 C3 커패시터에 충전된다.
- 이때, C3 커패시터는 다이오드(D2)에 의해 방전되지 않도록 한다(기준 전압).
라. 아크 사고가 발생하면, 전압 강하된 교류전원이 정류부로 인가된다.
마. 상기 정류부를 통하여 강하된 직류 전압이 C2 커패시터에 인가된다.
바. 상기 ‘기준 전압’과 C2 커패시터의 전압차를 비교 분석한다.
사. 상기 ‘기준 전압’이 C2 커패시터 보다 커지면, 스위칭 소자(PUT)를 동작하여 적분기부에 ‘신호’를 전달한다.
아. 적분기부는, 수신한 신호가 ‘아크 감지 신호’인지, 아니면 일시적 현상인 ‘오동작’인지를 판단하며, RC 적분기의 시(時) 지연회로를 통해 상기 아크 감지 신호 전달부의 개폐 서지 및 외란으로 인한 오동작을 방지하도록 구성된다.
자. 일시적 ‘오동작’이 아니라고 판단되면, ‘아크 감지 신호’로 인식하고, 상기 ‘아크 감지 신호’를 아크 감지 신호 전달부에 전달한다.
- 이때, 일시적 ‘오동작’이라고 판단되면 다음 단계의 동작을 멈춘다.
차. 아크 감지 신호 전달부는, 상기 적분기부에서 전달된 ‘아크 감지 신호’를 수신하여 릴레이(Relay) 및 포토커플러(U1)를 동작시켜 연산부와 차단 신호 발생부에 ‘아크 감지 신호’를 전달한다.
카. 차단 신호 발생부는, ‘아크 감지 신호’를 수신하면, 릴레이(Relay)를 동작하여 대지접지에 전기를 흘려보내 강제로 누전상태로 만들어 누전차단기가 동작하게 한다.
이러한 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는 다음과 같은 이점을 가진다.
먼저, 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는 전자식전력량계와 아크 차단 시스템으로 구성되어 있다.
따라서 전기에너지 관리기능을 가진 전자식 전력량 측정장치를 통해 에너지 사용현황을 원격으로 확인하여 전력소비 관리 및 에너지 절감과 아크 감지 및 차단을 통해 아크로 인한 화재 사고 예방을 하나의 기기에서 복합적으로 처리할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치는 양방향 통신을 통하여 송수신 하도록 구성된다.
따라서 전력소비 현황을 실시간으로 양방향 통신으로 확인할 수 있는 장점을 가진다.
1 : 전자식 전력량 측정장치
10 : 전자식 전력량계
11 : 전원 회로부
12 : 전압 센싱부
13 : 전류 센싱부
14 : 연산부(MCU)
15 : 디스플레이부
16 : 데이터 통신부
20 : 아크 차단 시스템
21 : 정류부
22 : 아크 감지부
23 : 적분기부
24 : 아크 감지 신호 전달부
25 : 차단 신호 발생부

Claims (10)

  1. 전기에너지 관리 및/또는 전기 사고 감지·차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치에 있어서,
    교류전원을 인가받아 전력소비 패턴을 원격으로 측정, 분석하여 전력소비의 효율적인 관리 및 에너지 절감이 가능한 전자식 전력량계(10);
    상기 교류전원을 인가받아 전기화재의 직접적인 위협 요소인 아크를 감지하여 차단신호를 발생시켜, 사고를 미연에 방지하는 아크차단 시스템(20);을 포함하며,
    상기 전자식 전력량계(10)는, 상기 교류전원을 인가 받아 직류로 변환하고, 변환된 직류전원을 연산부(14) 및 회로 전반에 공급하는 전원 회로부(11)와, 상기 교류전원의 전압 신호를 검출하는 전압 센싱부(12)와, 상기 교류전원의 전류 신호를 검출하는 전류 센싱부(13)와, 상기 전압 센싱부(12) 및 전류 센싱부(13)에서 검출된 전압·전류 신호를 A/D 변환기를 통해 디지털 신호로 변환하고, 연산하여 소비전력을 계산하는 연산부(MCU:14)로 이루어지고,
    상기 아크차단 시스템(20)는, 상기 교류전원을 맥동 직류로 정류하는 정류부(21)와, 아크 발생 시 상기 교류전원에 전압 강하가 발생하면, 상기 정류부(21)의 감소된 맥동 직류를 인가받아 아크 여부를 판단하여 아크 감지 신호를 적분기에 전달하는 아크 감지부(22)와, 개폐 서지 및 외란으로 인한 오동작을 방지하도록 구성되며, 상기 아크 감지부(22)의 아크 감지 신호를 수신하여, 개폐 서지 및 외란으로 인한 오동작이 아니라고 판단되면, 아크 감지 신호를 아크 감지 신호 전달부에 전달하는 적분기부(23)와, 상기 적분기부(23)에서 전달된 아크 감지 신호를 수신하여 차단 신호 발생부(25) 및 상기 연산부(14)에 전달하는 아크 감지 신호 전달부(24)와, 상기 아크 감지 신호 전달부(24)로부터 아크 감지 신호를 수신하면, 차단기에 트립 신호를 발생시키는 차단 신호 발생부(25);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자식 전력량계(10)는, 상기 연산부(14)에 각각 연결되어, 데이터를 실시간 모니터링 하도록 구성되는 디스플레이부(15)와, 상기 데이터를 원격으로 송수신하도록 구성되는 데이터 통신부(16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 데이터 통신부(16)는, 유선 또는 무선 데이터 통신을 통하여 실시간 데이터를 송·수신토록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 정류부(21)는, 브리지 다이오드(D1)와 평활소자(C1/R1)를 통하여 맥동 직류로 변환하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 아크 감지부(22)는, 평상시에는 상기 정류부의 직류 전압을 분배 저항(R2/R3/R4)을 통해 분압하여 커패시터(C2/C3)에 충전하며, 다이오드(D2)는 커패시터(C3)의 충전 전압의 방전을 방지하도록 구성되며, 아크 사고 시에는 교류전원에 전압 강하가 발생하여, 강하된 전압이 상기 정류부(21)를 통해 직류로 변환된 전압을 상기 분배 저항(R2/R3/R4)을 통해 분압하여, 커패시터(C2)에 인가되는 전압이 커패시터(C3)의 충전되어 있는 전압보다 작을 경우, 스위칭 소자(PUT)를 동작시켜 적분기부(23)에 아크 감지 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 적분기부(23)는, RC 적분기(R5/C4)의 시(時) 지연회로를 통해 아크 감지 신호 전달부의 개폐 서지 및 외란으로 인한 오동작을 방지하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 아크 감지 신호 전달부(24)는, 상기 적분기부(23)에서 아크 감지 신호를 수신하여 릴레이(Relay) 및 포토커플러(U1)를 동작시켜 연산부(14)와 차단기에 아크 감지 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 차단 신호 발생부(25)는, 상기 아크 감지 신호 전달부(24)에서 수신된 아크 감지 신호에 의해 릴레이(Relay)를 동작하여 대지 접지에 전기를 흘려보내 강제로 누전상태로 만들어 누전차단기가 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 사고 감지 및 차단 기능을 가지는 전자식 전력량 측정장치.











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