KR102004156B1 - 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반 및 이를 이용한 경보 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기사고의 확대와 파급을 사전에 예방하고 지진 및 진동의 신호와 데이터의 각각의 단계별 수집자료를 활용할 수 있도록 처리자료를 저장하는 IoT 경보감시시스템과
지진 및 진동 감시 및 경보시스템을 겸비한 내진형 배전반이 요구하는 지진이나 진동의 강도를 설정하여 다양한 상황에 따른 대비가 가능한 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반에 관한 것으로,
검증 대상 배전반의 측정 지점에서 지진 및 진동 신호를 측정하기 위한 센서부; 상기 센서부의 진동값을 수집하고 표시부에 전달하며 표시부로부터 전달받은 기 저장된 내진형 배전반의 설정치와 비교하여 설정치 이상의 진동에 대하여 연산 신호를 표시부와 경보부로 전달하는 중계부; 상기 중계부에서 실제 모니터링된 측정 신호를 전달받아 표시하고, 관리자가 입력하는 내진형 배전반의 설정치를 저장하고, 설정치를 중계부로 전달하며, 상기 중계부에서 전달받은 경보 명령을 표시하는 표시부; 상기 중계부에서 전달받은 경보 명령을 경보램프와 알람으로 경보하는 경보부;를 포함하고,
상기 배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고, 상기 1단계, 2단계 및 3단계 기준치를 관리자가 설정하여 그 설정치를 표시부에 1단계, 2단계, 및 3단계 별로 나누어 입력하고, 중계부는 센서부에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1 단계의 설정치에 도달한 경우 우선 1단계 경보로 표시부와 경보부로 모니터 알람을 발령하며, 상기 센서부에서 감지한 진동의 수준이 1단계의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 2단계의 설정치를 이르면 2단계 경보로 표시부와 경보부로 모니터 경고를 발령하고, 상기 센서부에서 감지한 진동이나 지진이 2단계 이상의 설정치를 일정 시간 이상 3단계 이상의 위험 수준인 3단계의 설정치에 도달하면 유지보수 경고를 위한 부저알람을 포함하는 3단계 경보를 표시부와 경보부로 발령하는 것을 특징으로 한다.

Description

지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반 및 이를 이용한 경보 방법{Both-end supporting switchboard with earthquake and vibration signal monitoring and alarm function}

본 발명은 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반 및 이를 이용한 경보방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지진이나 외부의 충격 등의 흔들림 즉 진동으로부터 배전반에 내장된 기기의 이탈 등의 손상을 방지하는 내진형 배전반에 지진이나 외부의 충격 등의 진동이 배전반에 끼치는 그 강도나 세기를 측정하고 내진형 배전반에 요구되는 지진이나 진동의 강도를 설정하여 다양한 상황에 따른 적절한 대비로 배전반의 손상을 사전에 예방할 수 있는 IoT 경보감시시스템을 결합하여 지진 및 진동 감시 및 경보시스템을 겸비한 내진형 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 수전반, 분전반, 배전반 등(이하, 이를 통칭하여 배전반이라 함)은 전력 회사가 공급하는 고압 또는 특고압 전기를 수전하여 이를 수용가에서 사용되는 전압으로 낮추어 수용가의 부하 설비로 공급하는 장치이다.

이러한 배전반(100)은 대략 직사각형의 박스 형상으로 형성되며, 그 내부는 통상 4개의 격실로 구획되어 있다. 제1격실(101)에는 차단기(110)가 설치되며, 제1격실(101)의 상측에 마련되는 제2격실(102)에는 전력 계통 감시를 위한 계전기(120) 등이 설치된다. 또한, 제1격실(101)의 후방에 마련되는 제3격실(103)에는 입력된 전류를 낮추는 변류기(130)가 설치되며, 제1격실(101) 및 제3격실(103)의 상측에는 외부 전원과 연결되는 모선(140)이 설치되는 제4격실(104)이 마련된다.

이와 같은 배전반은 건축물의 바닥에 설치되어 있기 때문에 지진 등에 의한 진동이나 충격이 발생하면, 배전반 내부의 전력 기기 및 이러한 전력 기기를 서로 연결하는 배선 등에 진동이나 충격이 확대되어 전달되어 배전반이 손상되기 쉽다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 내진 방법을 적용한 배전반들이 제안되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1139226호는 본체 프레임의 하부 바닥면에 진동 전달을 저감시키기 위한 탄성 받침과 보조 방진구를 포함하는 수배분전반에 관하여 개시하며, 상기 탄성 받침이 상부플레이트 및 하부플레이트와 그 사이에 개재된 다중의 금속 재질 적층 플레이트로 구성된 것에 관하여 개시하고 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1155995호 및 제10-1193472호는 배전반을 바닥면으로부터 이격되도록 떠받쳐서 바닥면에서 배전반에 가해지는 진동을 저감시키기 위한 장치로서, 바닥면에 고정 설치되는 바닥고정 프레임, 상기 바닥고정 프레임에 결합되고 배전반의 하면을 떠받치는 복수의 감쇠기구를 포함하는 구조를 개시하며, 상기 감쇠기구가 배전반 하면에 마련된 삽입구멍에 삽입되는 나사축 및 나사축의 일단에 마련되는 볼을 갖는 볼 스터드 및 볼이 피봇 결합되는 소켓을 구비함으로써 외부 충격이 가해질 때 볼 스터드가 흔들리면서 외부 충격을 흡수하는 것을 특징으로 기재한다.

또한, 대한민국 공개특허 제10-2009-0083054호는 건물 바닥 슬래브에서 앵커볼트를 매개로 고정되고 수직 기둥 프레임 상부에 상부 가로 및 상부 세로 프레임들이 격자모양으로 연결 고정되며, 이들 상부 가로 및 상부 세로 프레임 위에 배전반을 보유 지지하는 지지 상판이 설치되어 이루어진 내진 배전반 구조에 관하여 개시하고 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1253774호는 2개의 부스바를 연결시키는 부위, 전력기기를 설치하는 부위 또는 부스바와 전력기기를 연결하는 부위에 탄성 재질의 결합 부재를 이용함으로써 지진에 의한 진동 발생시 수배전반 내부 부품의 파손을 방지하고 예기치 않은 전력 공급의 중단을 막을 수 있는 내진형 수배전반을 개시한다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1049407호는 사각 틀 형상의 베이스가 다수 구비된 배전반과 상기 베이스가 결합되어 다수 개의 배전반을 지지하는 사각 틀 형상의 상부 채널과 상기 상부 채널에 대응하도록 지면이나 건축물의 바닥면 위에 설치되는 하부 채널과 상기 상부 채널 및 하부 채널 사이에 설치되며 지면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 흡수하는 코일 스프링 마운트와 상기 상부 채널 및 하부 채널 사이에 설치되어 상부 채널을 지지하고 진동 발생시 회동하여 지지력을 상실하는 다수 개의 회동 지지 부재와 지면이나 건축물의 바닥면에 설치되어 상부 채널을 일정구간 상하로 이동시키는 다수개의 유압 실린더를 포함하여 구성된 내진형 배전반을 개시한다.

상술한 종래의 기술들은 주로 배전반의 하면과 건축물의 바닥면 사이에 진동을 흡수할 수 있는 부재나 장치를 설치하는 기술 또는 배전반 내의 부품을 탄성 부재로 보호하는 기술들을 개시하고 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 기술들은 추가 부품이 필요하고, 설치가 어렵다는 점에서 배전반의 가격이 상승한다는 문제점이 있다.

또한 간헐적으로 발생하는 지진이나 외부 충격 등의 진동이 발생하면, 배전반에 끼치는 진동의 세기와 강도 등을 용이하게 측정할 수 없으므로 배전반 내부의 전력기기 및 이러한 전력기기를 서로 연결하는 배선 등에 지진진동이나 충격이 확대되어 배전반이 손상되기까지 어떠한 대응이나 안전대책을 수립하지 못하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1397928호 대한민국 등록실용신안 제20-0388279호 대한민국 등록특허 제10-0872578호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명은 진동에 의한 힘이 가해지는 경우에 진동에 의한 모멘트를 최소로 하기 위해서 배전반을 상하 전후 4개 격실로 구분 구성하고, 무게가 많이 나가는 차단기, 변전설비 및 모선은 하부 격실에 설치하여 배전반의 무게 중심을 낮추고, 양단지지 설치 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 내진형 배전반에 설치된 지진 및 진동 감시 및 경보시스템의 센서부에서 이상 진동을 감시하면 데이터 제어 및 연산부에서 내진형 배전반이 요구하는 각 단계별 설정치와 배전반의 실제 측정된 데이터를 상호 비교하여 각 단계별 상황에 대한 데이터를 저장하며 표시부에서 단계별 상황을 표시하며 경보하므로 각 단계별 다양한 상황에 따른 적절한 대비가 가능한 배전반을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 지진 및 진동 감시 및 경보시스템에서는 센서부, 표시부 그리고 중계부 내부의 데이터 전달에 네트워크 통신을 적용하여 외부의 다른 전력제어 시스템이나 기타 관리자 통보장치와 연계할 수 있는 배전반을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 제1격실, 제2격실, 제3격실, 및 제4격실을 포함하는 배전반; 상기 배전반의 전방 하측에 형성되는 상기 제1격실의 바닥면에 설치되는 차단기; 상기 제1격실의 상측에 형성되는 상기 제2격실의 하측에 설치되며, 상기 차단기의 상면을 상기 배전반에 대해 고정하는 고정 브라켓; 상기 제1격실의 후방에 형성되는 상기 제3격실에 형성되는 모선실 및 변류기실; 상기 배전반의 측정 지점에서 지진 및 진동 신호를 측정하기 위한 센서부; 상기 센서부의 진동값을 수집하고, 기 저장된 내진형 배전반의 설정치와 비교하여 설정치 이상의 진동에 대하여 연산하고, 데이터 및 단계별 경보를 전달하는 중계부; 관리자가 입력하는 내진등급 단계별 설정치를 저장하고 중계기로 전달하며, 배전반의 실시간 입력 전압 및 전류의 세기와 전력의 변화, 역율과 고조파 등의 전원품질을 표시하며, 상기 중계부에서 전달받은 데이터를 저장하고 전달받은 경보 명령을 표시하는 표시부; 상기 중계부에서 기 저장된 내진형 배전반의 설정치와 비교하여 설정치 이상의 진동신호를 전달받아 경보하는 경보부;를 포함하고, 상기 모선실에 설치되는 모선의 무게 중심의 높이와 상기 변류기실에 설치되는 변류기의 무게 중심의 높이가 각각 상기 제1격실의 높이보다 낮도록 상기 제3격실에 배치되며, 상기 배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고, 상기 1단계, 2단계 및 3단계 기준치를 관리자가 설정하여 그 설정치를 표시부에서 1단계, 2단계, 및 3단계 별로 나누어 입력하고, 중계부는 센서부에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1 단계의 설정치에 도달한 경우 우선 1단계 경보로 경보부와 표시부로 경보알람과 모니터 알람을 발령하며, 상기 센서부에서 감지한 진동의 수준이 1단계의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 2단계의 설정치를 이르면 2단계 모니터 경고를 경보부와 표시부로 경보알람과 모니터 알람을 발령하고, 상기 센서부에서 감지한 진동이나 지진이 2단계 이상의 설정치를 일정 시간 이상 3단계 이상의 위험 수준인 3단계의 설정치에 도달하면 부저 알람 및 유지보수 경고를 포함하는 3단계 경보를 경보부와 표시부로 발령한다.

상기 차단기의 상면이 제2격실의 하부에 설치되는 고정브라켓: 상기 고정브라켓에 3개의 볼트에 의하여 양단 고정되고, 외부의 전원과 수평으로 연결되고 배전반 양측벽을 관통하며, 각각의 배선을 통해 차단기 단자와 연결되는 3개의 모선은 배전반의 양측벽에 설치된 스페이서에 의해 양단지지되며, 변류기는 하부는 지지격벽에 고정하고 상부는 제3격실과 제4격실의 구분하는 수평판에 고정되어 양단 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 센서부는 X축, Y축 및 Z축의 각 축에 따른 지진 및 진동 신호를 측정하는 것을 특징으로 한다.

배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고 센서부에서 감지한 진동의 수준에 따라 단계별로 경보를 발령하는 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반을 이용한 경보 방법에 있어서,

상기 1단계, 2단계 및 3단계 기준치를 관리자가 설정하여 그 설정치를 표시부에 1단계, 2단계, 3단계 별로 나누어 입력하는 단계;

센서부에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1단계의 설정치에 도달할 경우 우선 1단계 경보로 모니터 알람을 발령하는 단계;

상기 센서부에서 감지한 진동의 수준이 1단계의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 2단계의 설정치에 이르면 2단계 모니터 경고를 발령하는 단계;

상기 센서부에서 감지한 진동이나 지진이 2단계 이상의 설정치를 일정 시간 이상 3단계 이상의 위험 수준인 3단계의 설정치에 도달하면 부저 알람 및 유지보수 경고를 포함하는 3단계 경보를 발령하는 단계;를 포함한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 배전반의 내부의 무게 중심을 가능한 배전반의 바닥면에 가깝게 위치하도록 설치하여 양단으로 지지하는 내진형 구조이다.

또한 본 발명은 내진형 배전반에 설치된 해당 시스템에서는 자체적으로 경보를 수집 및 중계하여 빠른 대처가 가능하다.

또한 본 발명은 지진 및 진동을 감시하고 경보가 발생하는 내진 배전반에 대하여 관리자가 적절한 대응조치를 할 수 있도록 표시부에서는 단계별 색상에 따라 경고를 표시하여 시인성이 좋다.

또한 본 발명은 해당 시스템이 설치된 내진배전반은 지진 및 진동으로 인한 경보를 발령하고 설정치 이상의 진동 강도를 저장한 자료를 제공하므로 관리자로 하여금 표시된 단계별 경고 상태를 고려하여 적절한 초동 응급조치와 향후 대처방안을 강구하는데 도움을 준다.

도 1은 종래 발명에 따른 배전반의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반의 세부적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반을 이용한 경보 방법을 개략적으로 보여주는 플로챠트이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반을 이용한 경보 방법을 보여주는 플로챠트이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 내진형 배전반과 같은 구조물에 가해지는 모멘트는 구조물에 가해지는 힘과 힘이 가해지는 작용점에 비례한다.

따라서 배전반에 진동에 의한 힘이 가해지는 경우에 진동에 의한 모멘트를 최소로 하기 위해서는 배전반의 무게 중심을 낮출 필요가 있다.

또한, 배전반에 설치된 차단기와 같은 부품을 일단 지지하는 경우에는 지진에 의한 힘이 가해지는 경우에 힘에 비례하는 모멘트가 일단 지지하는 지지점에 걸리게 된다.

그러나 차단기와 같은 배전반의 부품을 양단 지지하는 구조로 설치하면, 부품에 걸리는 모멘트는 일단 지지하는 구조로 설치한 경우보다 1/4로 줄일 수 있다.

구체적으로 살펴보면 도 2a에 도시된 바와 같이 배전반(10)은 복수의 격실(110,120,130,140)로 구획될 수 있다. 본 실시예의 경우에는 배전반(10)이 4개의 격실, 즉, 제1격실(110), 제2격실(120), 제3격실(130), 및 제4격실(140)로 구획된다.

제1격실(110)은 배전반(10)의 전면 하측에 마련되며, 그 내부에는 차단기(102)가 설치된다. 차단기(102)는 배전반(10)의 제1격실(110)의 하면에 볼트(23)로 고정되어 있다. 차단기(102)가 배전반(10)의 바닥면(10-1)에 설치되어 있으므로, 차단기(102)의 무게 중심(G1)은 배전반(1)의 바닥면(10-1)에서 가장 낮은 곳에 위치하게 된다.

또한, 차단기(102)의 상면에는 도 2 a에 도시된 바와 같이 고정 브라켓(30)이 설치된다. 고정 브라켓(30)은 일면이 개방된 중공의 직육면체 형상으로 형성되며, 차단기(102)의 상면(21)을 제1격실(110)의 상면에 고정한다. 따라서, 고정 브라켓(30)은 제2격실(120)의 바로 아래에 설치된다. 고정 브라켓(30)의 하측면(31)은 차단기(102)의 상면(21)에 복수의 볼트(24)를 이용하여 고정되며, 상측면(32)은 제1격실(110)의 상면, 즉 제1격실(110)과 제2격실(120)을 구획하는 제1수평 격판(16)에 복수의 볼트(24)를 이용하여 고정된다. 또한, 고정 브라켓(30)의 좌우측면(33)은 복수의 볼트(25)를 이용하여 배전반(10)의 양 측벽(10-2,10-3)에 고정된다. 본 실시예의 경우에는, 각각 3개의 볼트(24)를 이용하여 고정 브라켓(30)의 상측면(32)과 하측면(31)을 차단기(102)의 상면(21)과 제1격실(110)의 상면에 고정하고, 고정 브라켓(30)의 좌우측면(33)은 2개의 볼트(25)를 이용하여 배전반(10)의 양 측벽(10-2,10-3)에 고정하였다. 본 실시예에서 3개의 볼트(24)를 사용하여 고정 브라켓(30)을 차단기(102)의 상면(21)과 제1격실(110)의 상면에 고정한 것은 일 예일 뿐이며, 2개 또는 4개 이상의 볼트를 사용하여 고정 브라켓(30)을 고정할 수도 있다. 고정 브라켓(30)은 강성이 좋은 철 재질을 사용하여 형성하는 것이 좋다. 따라서, 제1격실(110)에 설치되는 차단기(102)는 고정 브라켓(30)과 배전반(10)의 바닥면(10-1)에 의해 양단 지지된다.

제2격실(120)은 제1격실(110)의 상측, 즉 배전반(10)의 전면 상측에 마련되며, 제어실로서 디지털 전력보호 감시제어장치 등과 같은 계측기(40)가 설치될 수 있다. 제2격실(120)에 설치되는 계측기(40)는 사용 편의성 때문에 무게 중심을 낮게 설치하지 않는다. 또한, 제2격실(120)에 설치되는 계측기(40)는 배전반(10) 전체의 무게에서 차지하는 무게의 비율이 낮기 때문에, 배전반(10)의 내진 특성에 큰 영향을 미치지 않으므로 무게 중심을 배전반(10)의 바닥면(10-1)에 가깝게 배치하지 않을 수 있다.

제3격실(130)은 제1격실(110)의 후방, 즉 배전반(10)의 후면 하측에 형성되며, 제3격실(130)은 모선실(131)과 변류기실(132)로 구획될 수 있다.

모선실(131)은 외부 전원과 연결되는 3개의 모선(51,52,53)이 수평 방향으로 설치된다. 3개의 모선(51,52,53)은 서로 평행하게 배치되어 배전반(10)의 양 측벽(10-2, 10-3)을 관통하며, 배전반(10)의 양측에 설치된 다른 배전반(미도시)의 모선실로 연장된다. 이때, 3개의 모선(51,52,53)의 무게 중심(G2)을 낮게 하게 하기 위해, 3개의 모선(51,52,53)을 대략 90도로 배치할 수 있다. 3개의 모선(51,52,53) 각각은 배선(55)을 통해 차단기(102)의 단자(201)와 연결된다.

즉 중심을 최대한 낮추기 위하여 무게가 많이 나가는 차단기를 배전반 전면 하부 격실(제1격실; 110)에 설치, 역시 무게가 많이 나가는 변전설비와 모선은 배전반 하단 후부 격실(1격실 후면 : 제3격실의 상부 또는 하부에 배치되며 격벽 설치 가능)에 설치하고, 무게가 적게 나가는 계측기는 상부 전면 격실(제2격실; 120)에 배치하고, 나머지 격실(제4격실; 140)은 빈공간으로 유지하여 낮은 무게중심을 확보할 수 있다.

양단 지지를 위하여 차단기는 차단기의 상면이 제2격실(120) 아래에 설치되는 고정 브라켓(좌우 측면은 복수개의 볼트에 의해 배전반 양측면에 고정)에 3개의 볼트에 의하여 양단 고정되고, 외부의 전원과 수평(또는 무게중심을 낮추기 위하여 90도로 배치)으로 연결되고 배전반 양측 벽을 관통하며, 각각의 배선을 통해 차단기 단자와 연결되는 3개의 모선은 배전반의 양측 벽에 설치된 스페이서에 의해 양단지지 되고, 변류기(제3격실(130)의 상단 또는 하단에 설치되며 모선실과 변류기실은 격벽으로 구분 가능)는 하부는 지지격벽에 고정하고 상부는 제3격실(130)과 제4격실(140)의 구분하는 수평판에 고정되어 양단 지지된다.

따라서 본 발명에서는 배전반의 내진 특성을 높일 수 있도록 배전반에 걸리는 모멘트를 최소로 하기 위해, 배전반의 내부에 설치되는 차단기, 모선, 변류기의 무게 중심을 가능한 배전반의 바닥면에 가깝게 위치하도록 설치하고, 차단기, 모선, 변류기를 양단 지지하는 구조를 구현하였다.

본 발명은 배전반 외함 내부벽체에 부착되는 센서부(16)을 통해 진동값을 중계부(14)에서 수집하여 표시부(12)와 경보부(20)로 정보를 전달하며 표시부(12)는 지진 등의 진동에 대한 단계별 설정치를 입력하며, 중계부(14)로부터 전달받는 해당 정보를 저장 및 표시하고 경보부(20)는 중계부(14)로부터 전달받는 해당경보를 발령하는 배전반(10)을 포함한다.

추가적으로 표시부(12)는 배전반(10)에 입력되는 전압, 전류, 고조파 파형, 역율 등의 전원품질에 대한 실시간 정보를 표시하는 기능이 포함되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 전압, 전류와 전원의 품질에 대한 정보를 얻기 위해 CT(Current Transformer; 12-1), PT(Potential Transformer; 12-2) 등을 추가로 설치할 수 있다.

본 발명에서 상기 센서부(16)는 다른 말로 지진 감지 센서, 지진 감지기 등의 용어로 사용되는 통상적인 구조의 센서부를 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 이에 관해 특별히 한정하지는 않는다.

실제 지진파의 경우 X, Y, Z 3축 방향으로 진행되며, 각 축에 대하여 P, S, L파로 진행되므로 X축, Y축 및 Z축의 각 축에 따른 검증 곡선을 적용하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명은 먼저 실험실 내에서 센서부(16)를 내진형 배전반(10)에 설치한 후, 내진 실험기를 통해 일정 강도의 지진 진동을 X축, Y축 및 Z축의 각 축에 따라 부여하여 상기 센서부에서 측정되는 측정 신호를 얻는다.

이어서 상기 배전반(10)에서 상기 측정 신호를 중계기(14)에 전송하여, 현장에서 실제 모니터링되는 측정 신호를 얻는다.

이 후 상기 실제 모니터링되는 측정 신호를 중계기(14)에서 표시부(12)에 기 저장된 내진형 배전반(10)의 내진등급에 따른 관리자의 설정치(예를 들어 3단계 설정치)를 전달받아 비교한다.

지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 내진형 배전반(10)은실제 모니터링된 센서부(16)의 측정 신호가 상기 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 내진형 배전반(10)의 기 입력된 단계별 설정치를 상회할 경우 표시부에서 경고 메시지(warning message)를 표시한다.

상기 실제 모니터링된 센서부(16)의 측정 신호가 상기 기 저장된 내진형 배전반(10)의 기 입력된 단계별 설정치를 하회할 경우 표시부에서 그 비율(%)을 표시하여 한계치까지를 3단계의 최고 수위의 설정치로 설정하고 그 이하를 1단계 설정치, 2단계 설정치로 정의한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예로서 복수개의 배전반(10) 각각의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고 센서부(16)에서 감지한 진동의 수준에 따라 단계별로 경보를 발령한다(S101 ~ S104).

그리고 각각의 단계별 기준치는 해당 배전반(10)의 설치위치의 내진등급을 검토하여 관리자가 설정할 수 있으며 그 설정치를 표시부(12)에 입력한다.

상기 설정치는 1단계, 2단계, 3단계 별로 나누어 입력한다.

또한 센서부(16)에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1단계의 설정치를 초과할 경우 우선 1단계 경보를 발령한다.

그리고 센서부(16)에서 감지한 진동의 수준이 1단계의 설정치를 넘어 계속 진동하여 2단계의 설정치를 초과하면 2단계 경보를 발령한다. 상기 2단계 경보는 모니터 경고 기능을 포함할 수 있다.

마지막으로 센서부(16)에서 감지한 진동이나 지진이 계속하여 위험 수준인 3단계의 설정치에 도달하면 3단계 경보를 발령한다.

상기 1 ~ 3 단계별 경보는 예를 들어 표시부(12)에서 모니터로 경보부(20)에서 램프 및 알람 기능을 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 경보부(20)의 경고 기능은 중계부(14)에서 전달되는 1 ~ 3의 각 단계별 상태에 따라 그린색, 엘로우색, 레드색의 램프 또는 부저알람 등으로 표시할 수 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이 건물이나 배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3 단계별 기준치 관리자가 설정한다(S101).

그리고 센서부에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 설정치를 초과할 경우 우선 1단계 경보를 발령한다(S102).

또한 1단계의 설정치를 넘어 계속 진동하여 2단계의 설정치를 초과하면 2단계 경보를 발령한다(S103).

마지막으로 센서부에서 감지한 진동이나 지진이 계속하여 위험수준인 설정치에 도달하면 3단계 경보를 발령한다(S104).

도 4b에 도시된 바와 같이 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 내진형 배전반의 각각의 단계별 설정치기준치는 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 내진형 배전반의 설치위치의 내진등급을 참고하여 관리자가 설정할 수 있으며 그 설정치를 표시부(12)에 입력한다(S201).

지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반을 가동시키고 유지하여 데이터 측정 및 위험단계를 산출하는 단계; 내진형 배전반의 설치장소의 내진등급을 참고하여 입력된 1단계의 설정치가 위험단계 1이 맞는지를 판단한다(S202, S203).

중계부(14)의 상기 판단결과, 위험단계 1이 맞을 경우, 표시부(12)와 경보부(20)를 통해 경고하고(S204), 위험단계 1을 초과할 경우 , 중계부(14)를 통해 위험단계 2가 맞는지 판단한다(S205).

중계부(14)의 판단결과, 위험단계 2가 맞을 경우, 표시부(12)와 경보부(20)를 통해 모니터링 경고한다(S206).

위험단계 2를 초과할 경우, 중계부(14)를 통해 위험단계 3이 맞는지 판단한다(S207).

중계부(14)의 판단결과, 위험단계 3이 아닐 경우, 위험단계가 아닌 것으로 인식한다(S202)

이 때 위험단계 3이 맞을 경우, 표시부(12)와 경보부(20)를 통해 유지보수 경고를 표시부와 경보부에 경보와 부저 알람을 발령한다(S208).

이 때 위험 단계는 1 단계에서 3 단계로 위험 정도에 따라 나누었는데, 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 양단 지지 배전반의 성능이나 종류에 따라 추가적으로 복수의 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 양단지지 내진형 배전반은 모든 시설물에 필수 불가결한 동력의 전달 체계의 핵심설비가 되는 배전반이 피할 수 없는 지진이나 외부의 충격을 견디는 내진성능을 보유한 내진형 배전반이며, 배전반의 손상을 일으킬 수 있는 진동 등을 실시간 감시하며 경보하고 중계부를 통해 외부의 전력제어시스템이나 스마트폰 등의 매체를 활용하여 관리자에게 알려줄 수 있도록 내부의 통신체계를 네트워크 통신을 활용하므로 시설물의 안전유지와 전기사고의 파급을 사전에 예방할 수 있는 IoT 경보감시시스템이다.

10 : 배전반
10-1 : 바닥면
12 : 표시부
12-1 : CT
12-2 : PT
14 : 중계부
16 : 센서부
18 : 파워
20 : 경보부
23, 24 : 볼트
30 : 고정 브라켓
102 : 차단기
110 : 제1격실
120 : 제2격실
130 : 제3격실
140 : 제4격실

Claims (5)

1. 제1격실, 제2격실, 제3격실, 및 제4격실을 포함하는 배전반;
   상기 배전반의 전방 하측에 형성되는 상기 제1격실의 바닥면에 설치되는 차단기;
   상기 제1격실의 상측에 형성되는 상기 제2격실의 하측에 설치되며, 상기 차단기의 상면을 상기 배전반에 대해 고정하는 고정 브라켓;
   상기 제1격실의 후방에 형성되는 상기 제3격실에 형성되는 모선실 및 변류기실;
   상기 배전반의 측정 지점에서 X축, Y축 및 Z축의 각 축에 따른 지진 및 진동 신호를 측정하기 위한 센서부;
   전압, 전류와 전원의 품질에 대한 정보를 획득하는 CT 및 PT;
   상기 센서부의 진동값을 수집하고, 기 저장된 내진형 배전반의 설정치와 비교하여 설정치 이상의 진동에 대하여 신호를 경보부와 표시부로 전달하는 중계부;
   상기 중계부에서 전달받은 경보 명령을 표시하고 상기 센서부에서 수집된 진동값의 저장과 모니터링, 내진형 배전반의 단계별 내진등급 설정치의 입력과 저장 및 CT 및 PT 를 통해 실시간 전압, 전류, 고조파 파형, 역율의 전원품질에 대한 실시간 정보를 표시하는 표시부;
   상기 중계부에서 전달되는 1 ~ 3의 각 단계별 상태에 따라 그린색, 엘로우색, 레드색의 램프 또는 부저 알람으로 경보 발령하는 경보부;
   상기 센서부, 중계부, 표시부 및 경보부에 각각 전원을 공급하는 전원부;를 포함하고,
   상기 모선실에 설치되는 모선의 무게 중심의 높이와 상기 변류기실에 설치되는 변류기의 무게 중심의 높이가 각각 상기 제1격실의 높이보다 낮도록 상기 제3격실에 배치되며,
   배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고, 상기 1단계, 2단계 및 3단계 기준치를 관리자가 설정하여 그 설정치를 표시부에 1단계, 2단계, 3단계 별로 나누어 입력하고,
   중계부는 센서부에서 감지한 진동의 강도를 표시부에서 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1 단계의 설정치에 도달한 경우 우선 1단계 경보로 모니터 알람을 발령하며,
   상기 센서부에서 감지한 지진이나 진동의 강도가 1단계의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 2단계의 설정치를 이르면 2단계 모니터 경고를 발령하고,
   상기 센서부에서 감지한 지진이나 진동의 강도가 2단계 이상의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 3단계의 설정치에 도달하면 유지보수 경고를 위하여 부저 경보알람를 포함하는 3단계 경보를 발령하며,
   상기 중계부는 배전반 외함 내부벽체에 부착되는 센서부를 통해 현장에서 실제 측정 신호를 얻어 진동값을 수집하고, 내부의 데이터 전달에 네트워크 통신을 적용하여 외부의 다른 전력제어 시스템와 관리자 통보장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차단기의 상면이 제2격실의 하부에 설치되는 고정브라켓: 상기 고정브라켓에 3개의 볼트에 의하여 양단 고정되고, 외부의 전원과 수평으로 연결되고 배전반 양측벽을 관통하며, 각각의 배선을 통해 차단기 단자와 연결되는 3개의 모선은 배전반의 양측벽에 설치된 스페이서에 의해 양단 지지되며, 변류기는 하부는 지지격벽에 고정하고 상부는 제3격실과 제4격실의 구분하는 수평판에 고정되어 양단 지지되는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반.
3. 삭제
4. 배전반의 내진등급을 고려하여 1단계, 2단계 및 3단계로 구분하고, 센서부에서 감지한 진동의 수준에 따라 단계별로 경보를 발령하는 지진 및 진동 신호 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반을 이용한 경보 방법에 있어서,
   상기 1단계, 2단계 및 3단계 기준치를 관리자가 설정하여 그 설정치를 표시부에 1단계, 2단계, 3단계 별로 나누어 입력하는 단계;
   중계부는 X축, Y축 및 Z축의 각 축에 따른 지진 및 진동 신호를 측정하는 센서부에서 감지한 진동의 수준을 기 입력된 단계별 설정치와 비교하여 1단계의 설정치에 도달할 경우 경보부와 표시부를 통해 우선 1단계 경보로 모니터 알람을 발령하는 단계;
   센서부에서 감지한 진동의 수준이 1단계의 설정치를 넘어 일정 시간 이상 계속 진동하여 2단계의 설정치에 이르면 경보부와 표시부를 통해 2단계 모니터 경고를 발령하는 단계;
   센서부에서 감지한 진동이나 지진이 2단계 이상의 설정치를 일정 시간 이상 3단계 이상의 위험 수준인 3단계의 설정치에 도달하면 경보부와 표시부를 통해 부저 알람 및 유지보수 경고를 포함하는 3단계 경보를 발령하는 단계;로 이루어지며,
   상기 중계부는 배전반 외함 내부벽체에 부착되는 센서부를 통해 현장에서 실제 측정 신호를 얻어 진동값을 수집하고, 내부의 데이터 전달에 네트워크 통신을 적용하여 외부의 다른 전력제어 시스템와 관리자 통보장치에 전송하며,
   상기 경보부는 중계부에서 전달되는 1 ~ 3의 각 단계별 상태에 따라 그린색, 엘로우색, 레드색의 램프 또는 부저 알람으로 경보 발령하고,
   표시부는 CT 및 PT 를 통해 실시간 전압, 전류, 고조파 파형, 역율의 전원품질에 대한 실시간 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 지진 및 진동 감시와 경보 기능을 갖는 내진형 배전반을 이용한 경보방법.
   
5. 삭제

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