KR101956571B1 - 누전 차단 장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치는, 회로 상에서 전류를 감지하도록 구성되는 전류 감지부, 감지되는 전류에서 기본파 성분을 검출하도록 구성되는 변환부 및 검출된 기본파 성분의 전류값을 미리 설정된 기준 전류값과 비교하여, 감지되는 전류가 이상 전류인지의 여부를 판단하도록 구성되는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

누전 차단 장치{EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER}
다양한 실시예들은 회로를 보호하도록 구성된 누전 차단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 누전 차단 장치는 회로 상에서 누설이나 지락에 따른 이상 전류를 검출하여, 회로를 차단한다. 이를 통해, 누전 차단 장치가 부하단의 설비 및 인명을 보호한다. 즉 누전 차단 장치는 회로에서 감지되는 전류에서 피크 전류값을 검출하여, 피크 전류값을 미리 설정된 전류값과 비교한다. 이 때 피크 전류값은 전류의 기본파 성분 또는 고조파 성분으로부터 검출될 수 있다. 그리고 피크 전류값이 설정된 전류값 이상이면, 누전 차단 장치가 회로를 차단한다.
그런데, 상기와 같은 누전 차단 장치가 오동작하는 문제점이 있다. 즉 누전 차단 장치 내 특정 부품의 특성에 따라, 전류의 고조파 성분에서 피크 전류값이 검출될 수 있다. 이로 인하여, 이상 전류가 발생되지 않더라도, 누전 차단 장치가 피크 전류값에 기반하여, 회로를 차단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 누전 차단 장치의 오동작이 방지될 수 있다. 즉 누전 차단 장치는 이상 전류를 파악하는 데 있어서, 누전 차단 장치 내 특정 부품의 특성에 따라 감지되는 전류를 무시할 수 있다. 이를 통해, 누전 차단 장치가 보다 효과적으로 이상 전류를 파악하여, 회로를 보호할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치는, 회로 상에서 전류를 감지하도록 구성되는 전류 감지부, 상기 감지되는 전류에서 기본파 성분을 검출하도록 구성되는 변환부 및 상기 검출된 기본파 성분의 전류값을 미리 설정된 기준 전류값과 비교하여, 상기 감지되는 전류가 이상 전류인지의 여부를 판단하도록 구성되는 제어부를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 변환부는, 상기 감지되는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하고, 상기 변환된 디지털 데이터에 푸리에 변환을 수행하여, 상기 기본파 성분을 검출하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기준 전류값은, 상기 이상 전류에 대한 감도에 따라 설정되는 제 1 기준 전류값 및 상기 이상 전류를 구별하도록 설정되고 상기 제 1 기준 전류값을 초과하는 제 2 기준 전류값을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류값이 상기 제 2 기준 전류값을 초과하면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류값이 상기 제 1 기준 전류값 이상이고 상기 제 2 기준 전류값 이하이면, 상기 감지되는 전류에서 고조파 성분비를 미리 설정된 임계 성분비와 비교하고, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 미만이면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류값이 상기 제 1 기준 전류값 미만이거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 이상이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류값이 상기 기준 전류값 이상이면, 상기 감지되는 전류에서 기본파 성분비를 미리 정해진 범위와 비교하고, 상기 기본파 성분비가 상기 범위를 벗어나면, 상기 감지되는 전류에서 고조파 성분비를 미리 설정된 임계 성분비와 비교하고, 상기 기본파 성분비가 상기 범위에 속하거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 미만이면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하고, 상기 전류값이 상기 기준 전류값 미만이거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 이상이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류값이 상기 기준 전류값 이상이면, 상기 감지되는 전류에서 기본파 성분비를 미리 설정된 범위와 비교하고, 상기 기본파 성분비가 상기 범위를 벗어나면, 상기 감지되는 전류에서 피크 전류값을 미리 설정된 임계 전류값과 비교하고, 상기 기본파 성분비가 상기 범위에 속하거나, 상기 피크 전류값이 상기 임계 전류값을 초과하면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하고, 상기 전류값이 상기 기준 전류값 미만이거나, 상기 피크 전류값이 상기 임계 전류값 이하이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 제어부는, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단되면, 상기 이상 전류에 대한 검출 횟수를 증가시키고, 상기 검출 횟수가 미리 설정된 횟수에 도달하면, 상기 회로를 차단하고, 상기 전류가 상기 평형 전류인 것으로 판단되면, 상기 이상 전류에 대한 검출 횟수를 초기화하도록 더 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치의 동작 방법은, 회로 상에서 감지되는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하는 동작, 상기 변환된 디지털 데이터에 푸리에 변환을 수행하여, 상기 감지되는 전류의 기본파 성분을 검출하는 동작 및 상기 검출된 기본파 성분의 전류값을 미리 설정된 기준 전류값과 비교하여, 상기 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 판단 동작은, 상기 전류값이 상기 기준 전류값 이상이면, 상기 감지되는 전류에서 고조파 성분비를 미리 설정된 임계 성분비와 비교하는 동작, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 미만이면, 상기 전류가 이상 전류인 것으로 판단하는 동작 또는 상기 전류값이 상기 기준 전류값 미만이거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 이상이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하는 동작 중 적어도 어느 하나를 포함 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 누전 차단 장치가 회로에서 감지되는 전류의 기본파 성분에 기반하여, 이상 전류의 발생 여부를 파악할 수 있다. 즉 누전 차단 장치가 이상 전류의 발생 여부를 파악하는 데 있어서, 누전 차단 장치 내 특정 부품의 특성에 따라 발생되는 전류를 무시할 수 있다. 아울러, 누전 차단 장치는 회로에서 감지되는 전류의 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 추가적으로 고려하여, 이상 전류의 발생 여부를 파악할 수 있다. 이로 인하여, 누전 차단 장치에서 이상 여부의 발생 여부를 파악하는 데 있어서, 정확성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 누전 차단 장치의 오동작이 방지될 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 누전 차단 장치를 도시하는 회로도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 누전 차단 장치의 동작 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 누전 차단 장치의 동작 방법을 도시하는 순서도이다.
도 5는 도 4에서 제 2 감도로 누설 검출 동작을 도시하는 순서도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 해당 특징, 예컨대 수치, 기능, 동작 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서 사용된 “제 1”또는 “제 2” 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치(100)를 도시하는 블록도이다. 그리고 도 2는 한 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)를 도시하는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 누전 차단 장치(100)는, 전원 처리부(110), 전원 공급부(120), 차단부(130), 전류 감지부(140), 전류 처리부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
전원 처리부(110)는 회로 상에서 공급되는 전원을 처리할 수 있다. 여기서, 전원 처리부(110)는 전원을 교류에서 직류로 변환할 수 있다. 그리고 전원 처리부(110)는 전원 공급부(120)에 직류의 전원을 전달할 수 있다.
전원 공급부(120)는 누전 차단 장치(100)의 동작을 위해 전원을 공급할 수 있다. 이 때 전원 공급부(120)는 차단부(130) 및 제어부(160)에 전원을 공급할 수 있다. 여기서, 전원 공급부(120)는 전원 처리부(110)로부터 직류의 전원을 수신하고, 차단부(130) 및 제어부(160)에 직류의 전원을 공급할 수 있다.
차단부(130)는 제어부(160)의 제어 하에, 회로를 차단할 수 있다. 이 때 차단부(130)는 제어부(160)의 구동 명령에 반응하여, 회로를 차단할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 차단부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이 사이리스터(thyristor; 231)와 트립 코일(trip coil; 233)을 포함할 수 있다.
사이리스터(231)는 제어부(160)의 구동 명령에 대응하여 활성화될 수 있다. 이를 통해, 제어부(160)로부터 구동 명령이 수신되면, 사이리스터(231)가 트립 코일(233)를 동작시킬 수 있다. 트립 코일(233)은 사이리스터(231)에 의해 동작하여, 회로를 차단할 수 있다.
전류 감지부(140)는 회로에서 유기되는 전류를 감지할 수 있다. 이 때 전류 감지부(140)는 회로를 중심으로 발생되는 자기장의 벡터합이 0이 되지 않는 경우, 회로로부터 유기되는 전류를 감지할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전류 감지부(140)는, 도 2에 도시된 바와 같이 영상 변류기(ZCT; zero current transformer; 240)를 포함할 수 있다.
전류 처리부(150)는 전류 감지부(140)에서 감지되는 전류를 처리할 수 있다. 이 때 전류 처리부(150)는 전류를 아날로그 신호로 출력할 수 있다. 여기서, 전류는 기본파 성분과 고조파 성분을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전류 처리부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이 분류 저항(shunt resistor; 251)와 노이즈 필터(253)를 포함할 수 있다.
분류 저항(251)은 전류 감지부(140)에 병렬로 연결되어, 전류 감지부(140)에서 감지되는 전류의 범위를 확대시키기 위해 제공될 수 있다. 노이즈 필터(253)는 전류에서 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들면, 노이즈 필터(253)는 저역 통과 필터(low pass filter)일 수 있으며, 상호에 병렬로 연결되는 저항 소자와 커패시터를 포함할 수 있다.
제어부(160)는, 전류 감지부(140)에서 감지되는 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단할 수 있다. 이상 전류는 누설이나 지락에 따른 불평형 전류를 나타내며, 평형 전류와 구분될 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 미리 설정된 시간 간격을 주기로, 전류 감지부(140)에서 감지되는 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 시간 간격은 10 밀리세컨드(millisecond; ms)일 수 있다. 이 때 제어부(160)는 전류의 기본파 성분에 기반하여, 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 전류의 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 추가적으로 고려하여, 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단할 수 있다. 그리고 전류가 이상 전류이면, 제어부(160)는 차단부(130)를 구동시킬 수 있다. 한편, 전류가 평형 전류이면, 제어부(160)는 차단부(130)를 구동시키지 않고, 유지시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제어부(160)는, 도 2에 도시된 바와 같이 설정부(261), 변환부(263), 판단부(265) 및 명령부(267)를 포함할 수 있다.
설정부(261)는 적어도 하나의 비교 파라미터를 설정할 수 있다. 이 때 비교 파라미터는 기본파 성분의 전류값, 즉 기본파 전류값과 비교하기 위한 기준 전류값, 전류에서 고조파 성분의 비율을 나타내는 고조파 성분비와 비교하기 위한 임계 성분비, 전류에서 기본파 성분의 비율을 나타내는 기본파 성분비와 비교하기 위한 성분비 범위, 전류에서 피크 전류값과 비교하기 위한 임계 전류값 또는 이상 전류에 대한 검출 횟수와 비교하기 위한 차단 횟수 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 기준 전류값은 이상 전류에 대한 감도에 따라 설정되는 제 1 기준 전류값 및 이상 전류를 구별하도록 설정되고 제 1 기준 전류값을 초과하는 제 2 기준 전류값을 포함할 수 있다.
변환부(263)는 전류를 변환할 수 있다. 여기서, 변환부(263)는 아날로그-디지털 변환부(ADC; analog to digital converter)와 푸리에 변환부를 포함할 수 있다. 아날로그-디지털 변환부는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 예를 들면, 아날로그-디지털 변환부는 아날로그 신호를 시간 영역에서 샘플링하여, 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 푸리에 변환부는 디지털 데이터에 푸리에 변환(fourier transform)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 푸리에 변환은 이산 푸리에 변환(DFT; discrete fourier transform)을 포함할 수 있다. 이를 통해, 변환부(263)는 전류에서 기본파 성분, 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다.
판단부(265)는 기본파 성분, 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나에 기반하여, 전류가 이상 전류인 지의 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 판단부(265)는 기본파 성분, 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 비교 파라미터와 비교할 수 있다. 여기서, 전류가 이상 전류인 것으로 판단되면, 판단부(265)는 검출 횟수를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 판단부(265)는 검출 횟수를 0에서 1로 또는 3에서 4로, 1 만큼 증가시킬 수 있다. 한편, 전류가 평형 전류인 것으로 판단되면, 판단부(265)는 검출 횟수를 0으로 초기화할 수 있다.
명령부(267)는 판단부(265)의 판단 결과에 기반하여, 차단부(130)에 구동 명령을 제공할 수 있다. 이 때 판단부(265)에서 전류가 이상 전류인 것으로 판단되면, 명령부(267)가 차단부(130)에 구동 명령을 제공할 수 있다. 여기서, 검출 횟수가 차단 횟수에 도달하면, 명령부(267)가 차단부(130)에 구동 명령을 제공할 수 있다.
도 3은 한 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법을 도시하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 한 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법은, 전류 감지부(140)가 311 동작에서 회로에서 유기되는 전류를 감지하는 것으로부터 출발할 수 있다. 311 동작에서 전류 감지부(140)가 전류를 감지하는 중에, 제어부(160)가 313 동작에서 전류로부터 기본파 성분과 고조파 성분을 검출할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 전류에서 기본파 성분과 제 3 고조파 성분을 검출할 수 있다. 여기서, 제 3 고조파 성분은, 기본파 성분의 세 배가 되는 주파수의 고조파 성분을 나타낼 수 있다. 이를 위해, 제어부(160)는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환한 다음, 디지털 데이터에 푸리에 변환을 수행할 수 있다.
이어서, 제어부(160)는 315 동작에서 기본파 전류값을 미리 설정된 제 1 기준 전류값과 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 이상인 지의 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제 1 기준 전류값은 누전 차단 장치(100)에서 확보하고자 하는 이상 전류에 대한 감도를 구분하기 위한 기준값을 나타내며, 예컨대 0 내지 10 암페어(A) 중 어느 한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 누전 차단 장치(100)가 고감도이면, 제 1 기준 전류값은 0 내지 100 밀리암페어(mA) 중 어느 한 값으로 설정되고, 누전 차단 장치(100)가 중감도이면, 제 1 기준 전류값은 100 밀리암페어(mA) 내지 2 암페어(A) 중 어느 한 값으로 설정되고, 누전 차단 장치(100)가 저감도이면, 제 1 기준 전류값은 2 암페어(A) 내지 10 암페어(A) 중 어느 한 값으로 설정될 수 있다.
이 때 315 동작에서 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 이상인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 317 동작에서 기본파 전류값을 미리 설정된 제 2 기준 전류값과 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 기본파 전류값이 제 2 기준 전류값을 초과하는 지의 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제 2 기준 전류값은 이상 전류와 평형 전류를 구별하기 위한 기준값을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제 2 기준 전류값은 2.5 암페어(A)로 설정될 수 있다.
계속해서, 317 동작에서 기본파 전류값이 제 2 기준 전류값을 초과하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 321 동작에서 검출 횟수를 증가시킬 수 있다. 즉 기본파 전류값이 제 2 기준 전류값을 초과하면, 제어부(160)는, 전류가 이상 전류인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 기본파 전류값이 제 2 기준 전류값을 초과하면, 제어부(160)는, 지락에 따른 이상 전류가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(160)는 이상 전류에 대응하여, 검출 횟수를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 검출 횟수를 0에서 1로 또는 3에서 4로, 1 만큼 증가시킬 수 있다. 여기서, 검출 횟수 1은, 이상 전류가 10 밀리세컨드(ms) 동안 발생되고 있음을 나타내고, 검출 횟수 2는, 이상 전류가 20 밀리세컨드(ms) 동안 발생되고 있음을 나타내며, 검출 횟수 10은, 이상 전류가 100 밀리세컨드(ms) 동안 발생되고 있음을 나타낼 수 있다. 그리고 제어부(160)는 323 동작에서 검출 횟수가 미리 설정된 차단 횟수에 도달하는 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 차단 횟수는 10으로 설정될 수 있다.
마지막으로, 323 동작에서 검출 횟수가 차단 횟수에 도달한 것으로 판단되면, 제어부(160)는 325 동작에서 차단 기능을 수행할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 차단부(130)를 구동시켜, 회로를 차단시킬 수 있다. 이를 통해, 한 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법이 종료될 수 있다.
한편, 317 동작에서 기본파 전류값이 제 2 기준 전류값 이하인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 319 동작에서 고조파 성분비를 미리 설정된 임계 성분비와 비교할 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 제 3 고조파 성분비를 임계 성분비와 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 미만인 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 임계 성분비는 50 퍼센테이지(%)일 수 있다.
이 때 319 동작에서 고조파 성분비가 임계 성분비 미만인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 321 동작으로 진행할 수 있다. 즉 고조파 성분비가 임계 성분비 미만이면, 제어부(160)는, 전류가 이상 전류인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 미만이면, 제어부(160)는, 누설에 따른 이상 전류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 315 동작에서 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 미만인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 320 동작에서 검출 횟수를 0으로 초기화할 수 있다. 즉 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 미만이면, 제어부(160)는, 전류가 평형 전류인 것으로 판단할 수 있다. 한편, 319 동작에서 고조파 성분비가 임계 성분비 이상인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 320 동작에서 검출 횟수를 초기화할 수 있다. 즉 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 이상이면, 제어부(160)는, 전류가 평형 전류인 것으로 판단할 수 있다. 이러한 경우, 전류는 누전 차단 장치(100) 내 특정 부품의 특성으로 인하여 발생된 것일 수 있다. 이 후 제어부(160)는 311 동작으로 복귀할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 311 동작 내지 323 동작 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
도 4는 다른 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법을 도시하는 순서도이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법은, 제어부(160)가 411 동작에서 누전 차단 기능을 수행하기 위한 설정을 수행하는 것으로부터 출발할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 적어도 하나의 비교 파라미터를 설정할 수 있다. 비교 파라미터는 기본파 성분의 전류값, 즉 기본파 전류값과 비교하기 위한 기준 전류값, 전류에서 고조파 성분비와 비교하기 위한 임계 성분비, 전류에서 기본파 성분비와 비교하기 위한 성분비 범위, 전류에서 피크 전류값과 비교하기 위한 임계 전류값 또는 이상 전류에 대한 검출 횟수와 비교하기 위한 차단 횟수 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 기준 전류값은 이상 전류에 대한 감도에 따라 설정되는 제 1 기준 전류값 및 이상 전류를 구별하도록 설정되고 제 1 기준 전류값을 초과하는 제 2 기준 전류값을 포함할 수 있다.
다음으로, 제어부(160)는 413 동작에서 제 1 감도로 동작할 지의 여부를 판단할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 제 1 기준 전류값에 기반하여, 제 1 감도로 동작할 지 또는 제 2 감도로 동작할 지 판단할 수 있다. 여기서, 제 1 감도는 고감도 및 중감도를 나타내고, 제 2 감도는 저감도를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는, 제 1 기준 전류값이 2 암페어(A) 이하인 지의 여부를 판단할 수 있다. 바꿔 말하면, 제어부(160)는 고감도, 중감도 또는 저감도 중 어느 하나로 동작하는 것으로 결정할 수 있다. 예를 들면, 제 1 기준 전류값이 0 내지 100 밀리암페어(mA) 중 어느 한 값으로 설정되어 있으면, 제어부(160)는 고감도로 동작하는 것으로 결정할 수 있다. 한편, 제 1 기준 전류값은 100 밀리암페어(mA) 내지 2 암페어(A) 중 어느 한 값으로 설정되어 있으면, 제어부(160)는 중감도로 동작하는 것으로 결정할 수 있다. 한편, 제 1 기준 전류값은 2 암페어(A) 내지 10 암페어(A) 중 어느 한 값으로 설정되어 있으면, 제어부(160)는 저감도로 동작하는 것으로 결정할 수 있다.
다음으로, 413 동작에서 제 1 감도로 동작하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 415 동작에서 제 1 감도로 동작할 수 있다. 예를 들면, 제 1 기준 전류값이 2 암페어(A) 이하인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 제 1 감도로 동작할 수 있다. 이 때 제어부(160)가 제 1 감도로 동작하는 절차는, 전술된 실시예와 유사하므로, 상세한 설명을 생략한다. 즉 제어부(160)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 1 감도로 동작할 수 있다. 이를 통해, 다른 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법이 종료될 수 있다.
한편, 413 동작에서 제 2 감도로 동작하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 417 동작에서 제 2 감도로 동작할 수 있다. 예를 들면, 제 1 기준 전류값이 2 암페어(A)를 초과하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 제 2 감도로 동작할 수 있다. 이를 통해, 다른 실시예에 따른 누전 차단 장치(100)의 동작 방법이 종료될 수 있다. 이 때 제어부(160)가 제 2 감도로 동작하는 절차는, 다음과 같을 수 있다.
도 5는 도 4에서 제 2 감도로 누설 검출 동작을 도시하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 전류 감지부(140)가 511 동작에서 회로에서 유기되는 전류를 감지하는 것으로부터 출발할 수 있다. 511 동작에서 전류 감지부(140)가 전류를 감지하는 중에, 제어부(160)가 513 동작에서 전류로부터 기본파 성분, 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 검출할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 전류에서 기본파 성분을 검출하고, 제 3 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 더 검출할 수 있다. 이를 위해, 제어부(160)는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환한 다음, 디지털 데이터에 푸리에 변환을 수행할 수 있다.
이어서, 제어부(160)는 515 동작에서 기본파 전류값을 제 1 기준 전류값과 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 이상인 지의 여부를 판단할 수 있다.
이 때 515 동작에서 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 이상인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 517 동작에서 전류에서 기본파 성분비를 제 1 비교 성분비 또는 제 2 비교 성분비 중 적어도 어느 하나와 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 기본파 성분비가 제 1 비교 성분비 이상이고 제 2 비교 성분비 미만인 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 제 1 비교 성분비는 50 퍼센테이지(%)이고, 제 2 비교 성분비는 70 퍼센테이지(%)로 설정될 수 있다.
계속해서, 517 동작에서 기본파 성분비가 제 1 비교 성분비 이상이고 제 2 비교 성분비 미만인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 521 동작에서 검출 횟수를 증가시킬 수 있다. 즉 기본파 성분비가 제 1 비교 성분비 이상이고 제 2 비교 성분비 미만이면, 제어부(160)는, 전류가 이상 전류인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 기본파 성분비가 제 1 비교 성분비 이상이고 제 2 비교 성분비 미만이면, 제어부(160)는, 지락에 따른 이상 전류가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이에, 제어부(160)는 이상 전류에 대응하여, 검출 횟수를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 제어부(160)는 검출 횟수를 0에서 1로 또는 3에서 4로, 1 만큼 증가시킬 수 있다. 그리고 제어부(160)는 523 동작에서 검출 횟수가 차단 횟수에 도달하는 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 차단 횟수는 10으로 설정될 수 있다.
마지막으로, 523 동작에서 검출 횟수가 차단 횟수에 도달한 것으로 판단되면, 제어부(160)는 525 동작에서 차단 기능을 수행할 수 있다. 이 때 제어부(160)는 차단부(130)를 구동시켜, 회로를 차단시킬 수 있다. 이 후 제어부(160)는 도 4로 리턴할 수 있다.
한편, 517 동작에서 기본파 성분비가 제 1 비교 성분비 미만이거나, 제2 비교 성분비 이상인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 519 동작에서 고조파 성분비를 임계 성분비와 비교하거나, 피크 전류값을 임계 전류값과 비교할 수 있다. 여기서, 제어부(160)는 제 3 고조파 성분비를 임계 성분비와 비교할 수 있다. 이 때 제어부(160)는, 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 미만인 지의 여부를 판단할 수 있다. 예를 들면, 임계 성분비는 50 퍼센테이지(%)일 수 있다. 또는 제어부(160)는 제어부(160)는, 피크 전류값이 임계 전류값을 초과하는 지의 여부를 판단할 수 있다.
이 때 519 동작에서 고조파 성분비가 임계 성분비 미만이거나, 피크 전류값이 임계 전류값을 초과하는 것으로 판단되면, 제어부(160)는 521 동작으로 진행할 수 있다. 즉 고조파 성분비가 임계 성분비 미만이거나, 피크 전류값이 임계 전류값을 초과하면, 제어부(160)는, 전류가 이상 전류인 것으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 미만이거나, 피크 전류값이 임계 전류값을 초과하면, 제어부(160)는, 누설에 따른 이상 전류가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 515 동작에서 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 미만인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 520 동작에서 검출 횟수를 0으로 초기화할 수 있다. 즉 기본파 전류값이 제 1 기준 전류값 미만이면, 제어부(160)는, 전류가 평형 전류인 것으로 판단할 수 있다. 한편, 519 동작에서 고조파 성분비가 임계 성분비 이상이거나, 피크 전류값이 임계 전류값 이하인 것으로 판단되면, 제어부(160)는 520 동작에서 검출 횟수를 0으로 초기화할 수 있다. 즉 제 3 고조파 성분비가 임계 성분비 이상이거나, 피크 전류값이 임계 전류값 이하이면, 제어부(160)는, 전류가 평형 전류인 것으로 판단할 수 있다. 이러한 경우, 전류는 누전 차단 장치(100) 내 특정 부품의 특성으로 인하여 발생된 것일 수 있다. 이 후 제어부(160)는 511 동작으로 복귀할 수 있다. 그리고 제어부(160)는 511 동작 내지 523 동작 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 누전 차단 장치(100)가 회로에서 감지되는 전류의 기본파 성분에 기반하여, 이상 전류의 발생 여부를 파악할 수 있다. 즉 누전 차단 장치(100)가 이상 전류의 발생 여부를 파악하는 데 있어서, 누전 차단 장치(100) 내 특정 부품의 특성에 따라 발생되는 전류를 무시할 수 있다. 아울러, 누전 차단 장치(100)는 회로에서 감지되는 전류의 고조파 성분 또는 피크 전류값 중 적어도 어느 하나를 추가적으로 고려하여, 이상 전류의 발생 여부를 파악할 수 있다. 이로 인하여, 누전 차단 장치(100)에서 이상 여부의 발생 여부를 파악하는 데 있어서, 정확성이 향상될 수 있다. 이에 따라, 누전 차단 장치(100)의 오동작이 방지될 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
100 시스템
110 전원 처리부 120 전원공급부
130 차단부 140 전류 감지부
150 전류 처리부 160 제어부
231 사이리스터 233 트립 코일
240 영상 변류기 251 분류 저항
253 노이즈 필터 261 설정부
263 변환부 265 판단부
267 명령부

Claims (8)

  1. 회로 상에서 전류를 감지하도록 구성되는 전류 감지부;
    감지되는 전류에서 기본파 성분을 검출하도록 구성되는 변환부; 및
    상기 검출된 기본파 성분의 전류값을 미리 설정된 기준 전류값과 비교하여, 상기 감지되는 전류가 이상 전류인지의 여부를 판단하도록 구성되는 제어부를 포함하고,
    상기 변환부는,
    상기 감지되는 전류를 아날로그 신호에서 디지털 데이터로 변환하고,
    상기 변환된 디지털 데이터에 푸리에 변환을 수행하여, 상기 기본파 성분을 검출하도록 더 구성되며,
    상기 기준 전류값은,
    상기 이상 전류에 대한 감도에 따라 설정되는 제 1 기준 전류값; 및
    상기 이상 전류를 구별하도록 설정되고 상기 제 1 기준 전류값을 초과하는 제 2 기준 전류값을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 기본파 성분의 전류값이 상기 제 1 기준 전류값 이상이면, 상기 감지되는 전류에서 기본파 성분비를 미리 정해진 범위와 비교하고,
    상기 기본파 성분비가 상기 미리 정해진 범위를 벗어나면, 상기 감지되는 전류에서 고조파 성분비를 미리 설정된 임계 성분비와 비교하고,
    상기 기본파 성분비가 상기 미리 정해진 범위에 속하거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 미만이면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하고,
    상기 검출된 기본파 성분의 전류값이 상기 제 1 기준 전류값 미만이거나, 상기 고조파 성분비가 상기 임계 성분비 이상이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하도록 더 구성되는 누전 차단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 기본파 성분비가 상기 미리 정해진 범위를 벗어나면, 상기 감지되는 전류에서 피크 전류값을 미리 설정된 임계 전류값과 비교하고,
    상기 기본파 성분비가 상기 미리 정해진 범위에 속하거나, 상기 피크 전류값이 상기 임계 전류값을 초과하면, 상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단하고,
    상기 검출된 기본파 성분의 전류값이 상기 제 1 기준 전류값 미만이거나, 상기 피크 전류값이 상기 임계 전류값 이하이면, 상기 전류가 평형 전류인 것으로 판단하도록 더 구성되는 누전 차단 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전류가 상기 이상 전류인 것으로 판단되면, 상기 이상 전류에 대한 검출 횟수를 증가시키고, 상기 검출 횟수가 미리 설정된 횟수에 도달하면, 상기 회로를 차단하고,
    상기 전류가 상기 평형 전류인 것으로 판단되면, 상기 이상 전류에 대한 검출 횟수를 초기화하도록 더 구성되는 누전 차단 장치.
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