KR102069614B1 - 변류기 2차측 개방 감시 수배전반 - Google Patents

변류기 2차측 개방 감시 수배전반 Download PDF

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Abstract

변류기 2차측 단자가 개방되었다는 통보 외에 개방될 수 있는 위험 상태에 있다는 것까지 사용자에게 통보함으로써 변류기의 2차측 단자 개방 위험에 선제적으로 대처할 수 있도록 구성된 변류기 2차측 개방 감시 수배전반이 개시된다. 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은, 변류기 2차측 제1 단자 및 제2 단자에 각각 연결되어 변류기 2차측 단자 전압을 감압하는 감압기; 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 제1 구형파 신호를 출력하고, 감압 전압이 임계 전압 범위 보다 높은 경우 제2 구형파 신호를 출력하는 비교부; 제1 구형파 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 제2 구형파 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및 (i) 아날로그-디지털 변환부로부터 제1 디지털 신호가 제공되면 변류기의 2차측 단자가 개방 위험 상태인 것으로 판단하여 제1 제어 신호를 출력하고, (ii) 아날로그-디지털 변환부로부터 제2 디지털 신호가 제공되면 변류기의 2차측 단자가 개방 상태인 것으로 판단하여 제2 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.

Description

변류기 2차측 개방 감시 수배전반{SWITCHBOARD WITH SECONDARY OPEN MONITORING OF CURRENT TRANSFORMER}
본 발명은 변류기 2차측 개방 감시 수배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변류기 2차측 단자가 개방되었다는 통보 외에 개방될 수 있는 위험 상태에 있다는 것까지 사용자에게 통보함으로써 변류기의 2차측 단자 개방 위험에 선제적으로 대처할 수 있도록 구성된 변류기 2차측 개방 감시 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로, 변류기(Current Transformer, CT)는 큰 교류 전류에서 그것에 비례하는 작은 전류를 얻는 장치로서, 상기 변류기의 주요부는 변압기와 같은 성층 철심에 권선수가 적은 1차 코일과 권선수가 많은 2차 코일을 감은 것으로, 상기 2차 코일에는 전류계나, 전력계, 계전기 등이 설치된다.
상기 변류기의 1차 및 2차의 전류비는 각기 코일 권선수의 반비(反比)와 비슷하다. 1차 전류의 정격값은 수십 A에서 수천 A까지 여러 가지가 있으나, 2차 전류의 정격값은 대부분이 5A이다.
한편, 상기 변류기의 2차측 단자를 단락(Short)시키는 것은 안전하지만, 변류기의 2차측 단자를 개방시키는 것은 매우 위험하다. 왜냐하면, 변류기의 1차 코일에 전류가 흐르는 상태에서 2차 코일이 개방되면, 1차측 전류가 모든 철심을 자화시켜 철심이 포화됨에 따라 발열될 수 있고, 이로 인해 철심에 감긴 코일이 손상되거나 폭발할 위험성도 있기 때문이다.
따라서, 상기 변류기의 2차측 코일에 연결된 전류계나, 전력계 등의 계측기 내부 회로가 개방되거나 기타 사유로 인해 변류기의 2차 코일이 개방(Open)되었을 때 이를 즉시 감지하여 개방 사실을 중앙 관제소로 전송하거나 개방된 2차측 단자를 즉시 단락시킬 수 있는 장치가 필요한 실정이다.
이러한 점을 착안하여 특허문헌 1은 변류기의 2차측 단자가 개방(open)되었을 때 개방 사실을 중앙 관제소로 전송함과 동시에 변류기의 2차측 단자를 단락(short)시켜 변류기의 폭발 사고나 감전사고를 미연에 방지할 수 있도록 구성된 변류기 2차측 개방 감시 수배전반이 제안되었다.
하지만, 특허문헌 1의 경우, 변류기 2차측 단자가 개방되었을 때에만 비로소 중앙 관제소에 통보되므로 사용자측에서는 사후적인 조치만취할 수 있었을 뿐 선제적으로 조치할 수 없다는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제10-1772196호(2017.08.22)(변류기 2차측 개방 감시 수배전반) 한국등록실용신안 제20-0352036호 (2004.06.04)(변류기 2차단자의 개방 감지회로) 한국공개특허 제10-2014-0009622호 (2014.01.23)(변류기 보호장치) 한국등록특허 제10-1451387호(2014.10.08)(계기용 변류기 2차 단자 개방 감시 및 보호 장치가 구비된 수배전반) 한국등록특허 제10-1273144호 (2013.06.18)(변류기 2차 회로의 개방 상태를 진단하는 과전류계전기 및 그 방법) 한국공개특허 제10-2015-0073273호 (2015.07.01)(변류기 2차 회로 개방 감시 기능을 갖는 디지털 계전기)
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 변류기 2차측 단자가 개방되었다는 통보 외에 개방될 수 있는 위험 상태에 있다는 것까지 사용자에게 통보함으로써 변류기의 2차측 단자 개방 위험에 선제적으로 대처할 수 있도록 구성된 변류기 2차측 개방 감시 수배전반을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은, 변류기 2차측 제1 단자 및 제2 단자에 각각 연결되어 상기 변류기 2차측 단자 전압을 감압하는 감압기; 상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 제1 구형파 신호를 출력하고, 상기 감압 전압이 상기 임계 전압 범위 보다 높은 경우 제2 구형파 신호를 출력하는 비교부; 상기 제1 구형파 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 제2 구형파 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및 (i) 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 상기 제1 디지털 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측 단자가 개방 위험 상태인 것으로 판단하여 제1 제어 신호를 출력하고, (ii) 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 상기 제2 디지털 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측 단자가 개방 상태인 것으로 판단하여 제2 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
일실시예에서, 상기 비교부는, 상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 상기 제1 구형파 신호를 출력하는 제1 비교기; 및 상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 보다 높은 경우 상기 제2 구형파 신호를 출력하는 제2 비교기를 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제1 비교기는 윈도우 비교기(Window comparator)를 포함하되, 상기 윈도우 비교기는, 상기 감압기의 2차측 제1 단자를 통해 입력전압이 인가되는 부극성단자를 포함하는 제1 연산증폭기; 상기 입력전압이 인가되는 정극성단자를 포함하는 제2 연산증폭기; 일단을 통해 전원전압에 연결되고, 타단을 통해 상기 제1 연산증폭기의 정극성단자에 연결된 제1 저항; 일단을 통해 상기 제1 저항의 타단에 연결되고, 타단을 통해 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 연결된 제2 저항; 및 일단을 통해 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 연결되고, 타단을 통해 상기 감압기의 2차측 제2 단자에 연결된 제3 저항을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 연산증폭기의 정극성단자에 인가되는 입력전압은 상기 임계 전압 범위의 상한치로 설정되고, 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 인가되는 입력전압은 상기 임계 전압 범위의 하한치로 설정될 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 비교기는 비반전 비교기(Non-inverting comparator)를 포함하되, 상기 비반전 비교기는, 상기 감압기의 2차측 제1 단자를 통해 입력전압이 인가되는 정극성단자를 포함하는 제3 연산증폭기; 일단을 통해 전원전압에 연결되고, 타단을 통해 상기 제3 연산증폭기의 부극성단자에 연결된 제5 저항; 및 일단을 통해 상기 제5 저항의 타단 및 상기 제3 연산증폭기의 부극성단자에 연결되고, 타단을 통해 상기 감압기의 2차측 제2 단자에 연결된 제6 저항을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제3 연산증폭기의 부극성단자에 인가되는 전압은 기준 전압으로 설정되고, 상기 기준 전압은 상기 임계 전압 범위의 상한치와 동일할 수 있다.
일실시예에서, 상기 제2 저항의 저항치와 상기 제3 저항의 저항치의 합은 상기 제6 저항의 저항치와 동일하도록 설정되고, 상기 제1 저항의 저항치, 상기 제2 저항의 저항치 및 상기 제3 저항의 저항치의 합은 상기 제5 저항의 저항치와 상기 제6 저항의 저항치와 동일하도록 설정될 수 있다.
일실시예에서, 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은, 양단이 상기 변류기의 2차측 단자에 연결된 단락 스위치; 및 상기 제2 제어 신호가 입력되었을 때 상기 단락 스위치를 폐쇄하여 상기 변류기의 2차측 단자를 단락시키는 단락 회로부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은, 상기 제1 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 위험 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송하고, 상기 제2 제어 신호가 제공되면 변류기의 2차측이 개방 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송하는 유/무선통신부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에서, 상기 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은, 상기 제1 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 위험 상태임을 경보 처리하고, 상기 제2 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 상태임을 경보 처리하는 경보부를 더 포함할 수 있다.
이러한 변류기 2차측 개방 감시 수배전반에 의하면, 변류기 2차측 단자의 전압을 감압기(또는 변압기)를 통해 감압하고, 감압된 전압이 임계 전압 범위의 상한치(VH) 이상인 경우 변류기 2차측 단자는 개방된 것으로 판단하고, 감압된 전압이 임계 전압 범위의 하한치(VL)와 상한치(VH) 사이에 존재하는 경우 변류기 2차측 단자가 개방될 수 있는 개방 위험 상태로 판단한다. 이에 따라, 변류기 2차측 단자가 개방되었다는 통보 외에 개방될 수 있는 위험 상태에 있다는 것까지 사용자에게 통보함으로써 변류기의 2차측 단자 개방 위험에 선제적으로 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변류기 2차측 개방 감시 수배전반을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 비교기 및 제2 비교기의 일례를 설명하기 회로도이다.
도 3은 도 2의 제1 비교기 및 제2 비교기 각각에서 입출력 파형을 개략적으로 설명하기 위한 파형도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변류기 2차측 개방 감시 수배전반을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은 과전압 보호부(110), 감압기(120), 비교부(130), 아날로그-디지털 변환부(140), 제어부(150), 단락 회로부(160), 유/무선통신부(170) 및 경보부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
과전압 보호부(110)는 변류기(10)의 2차측 단자를 통해 출력되는 과전압을 차단한다.
감압기(120)는 변류기(10)의 2차측 제1 단자 및 제2 단자에 각각 연결되어 변류기(10)의 2차측 단자 전압을 감압하고 감암된 전압을 비교부(130)에 제공한다. 본 실시예에서, 변류기(10)의 2차측 단자 전압을 감압하기 위해 감압기(120)를 배치하였으나, 비교부(130)에서 사용되는 전원전압(Vcc) 보다 낮은 전압이 변류기(10)의 2차측 단자 전압이라면 감압기(120)는 생략될 수도 있다.
비교부(130)는 제1 비교기(132) 및 제2 비교기(134)를 포함하고, 감압기(120)에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 제1 구형파 신호를 아날로그-디지털 변환부(140)에 출력하고, 상기 감압 전압이 상기 임계 전압 범위 보다 높은 경우 제2 구형파 신호를 아날로그-디지털 변환부(140)에 출력한다. 본 실시예에서, 임계 전압 범위는 변류기 2차측 단자의 개방 또는 개방 위험을 사용자에게 알리는 기준으로 사용된다. 즉, 감압 전압이 임계 전압 범위를 초과하는 경우 변류기 2차측 단자는 개방되었음을 사용자에게 알릴 수 있고, 감압 전압이 임계 전압 범위에 존재하는 경우 변류기 2차측 단자가 개방 위험에 있다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(140)는 제1 A/D 변환기(142) 및 제2 A/D 변환기(144)를 포함하고, 상기 제1 구형파 신호를 제1 디지털 신호로 변환하여 제어부(150)에 제공하고, 상기 제2 구형파 신호를 제2 디지털 신호로 변환하여 제어부(150)에 제공한다.
제어부(150)은 아날로그-디지털 변환부(140)로부터 상기 제1 디지털 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측 단자가 개방 위험 상태인 것으로 판단하여 제1 제어 신호를 유/무선통신부(170) 및 경보부(180)에 출력하고, 아날로그-디지털 변환부(140)로부터 상기 제2 디지털 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측 단자가 개방 상태인 것으로 판단하여 제2 제어 신호를 단락 회로부(160), 유/무선통신부(170) 및 경보부(180)에 출력한다.
단락 회로부(160)는 제어부(150)로부터 상기 제2 제어 신호가 입력되면 양단이 변류기(10)의 2차측 단자에 연결된 단락 스위치(162)를 폐쇄하여 변류기(10)의 2차측 단자를 단락시킨다.
유/무선통신부(170)는 제어부(150)로부터 상기 제1 제어 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측이 개방 위험 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송하고, 제어부(150)로부터 상기 제2 제어 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측이 개방 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송한다.
유/무선통신부(170)는 유선 통신을 통해 중앙 관제소에 연결된 유선 통신부와, RF 무선 통신을 통해 중앙관제소로 전송하는 무선통신부를 포함하여 구성될 수 있다.
무선통신부는 IF 국부 발진기, IF 대역 상향 변환 혼합기, IF 증폭기, 채널 선택 필터, RF 상향 변환 혼합기, RF 국부 발진기, 위상 고정 루프(PLL: Phase Locked Loop), 이미지 제거 필터, 구동 증폭기, 1차 대역 통과 필터, 전력 증폭기, 아이솔레이터, 2차 대역 통과 필터, 및 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 IF 국부 발진기는 변류기(10)의 2차측 단자에 대한 개방 데이터가 담긴 베이스(Base) 밴드 주파수를 중간 주파수(IF: Intermediate Frequency)로 변환하기 위해 IF 대역 상향 변환 혼합기에 베이스 밴드 주파수와 혼합되는 주파수를 공급한다. 상기 IF 대역 상향 변환 혼합기는 상기 베이스 밴드 주파수와 IF 국부 발진기로부터 공급된 주파수를 합성하여 베이스 밴드 주파수를 중간 주파수로 상향 변환한다. 상기 IF 증폭기는 상기 IF 대역 상향 변환 혼합기로부터 출력되는 신호를 증폭한다. 상기 채널 선택 필터는 상기 IF 증폭기로부터 출력된 신호 중 IF 대역 상향 변환 혼합기에 의해 발생된 원하지 않는 채널 주파수의 신호를 제거하고 RF 수신기에 송신하고자 하는 채널 주파수의 신호만 통과시킨다. 상기 RF 상향 변환 혼합기는 상기 채널 선택 필터로부터 출력되는 중간 주파수와 RF 국부 발진기로부터 출력되는 주파수를 RF 주파수로 상향 변환한다. 상기 RF 국부 발진기는 상기 RF 상향 변환 혼합기에 합성 주파수를 공급한다. 상기 위상 고정 루프(PLL)는 상기 RF 국부 발진기로부터 출력되는 주파수가 흔들리지 않고 일정하게 출력되도록 잡아준다. 상기 이미지 제거 필터는 상기 RF 상향 변환 혼합기로부터 출력되는 신호 중에 포함된 이미지 주파수(Image Frequency)를 제거한다. 상기 구동 증폭기는 상기 이미지 제거 필터로부터 출력된 신호를 소정 이득(Gain)으로 증폭시킨다. 상기 1차 대역 통과 필터는 상기 구동 증폭기로부터 출력되는 불필요한 주파수 성분을 감쇄한다. 상기 전력 증폭기는 상기 1차 대역 통과 필터로부터 출력되는 신호를 전력 증폭하여 출력한다. 상기 아이솔레이터는 안테나를 통해 신호가 역으로 수신됨을 방지하면서 전력 증폭기로부터 출력된 신호를 2차 대역 통과 필터로 내보낸다. 상기 2차 대역 통과 필터는 상기 아이솔레이터로부터 출력되는 비선형적인 스퓨리어스(Spurious) 주파수 성분들을 잘라내고 원하는 주파수 대역만 출력한다. 상기 안테나는 상기 2차 대역 통과 필터로부터 출력되는 전기 신호를 공기 중의 전자기파로 복사(Radiation)시킨다.
경보부(180)는 제어부(150)로부터 상기 제1 제어 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측이 개방 위험 상태임을 경보 처리하고, 제어부(150)로부터 상기 제2 제어 신호가 제공되면 변류기(10)의 2차측이 개방 상태임을 경보 처리한다.
이상에서 설명된 바와 같이, 변류기의 2차측 단자 전압을 실시간으로 감지하고, 변류기의 2차측 단자가 설정된 전압 레벨을 초과할 수 있음을 알리는 개방 위험 상태를 판단하여 개방 위험 상태라는 사실을 중앙 관제소로 전송하여 선제적인 조치가 이루어질 수 있도록 한다.
또한 변류기의 2차측 단자 전압을 실시간으로 감지하고, 변류기의 2차측 단자가 설정된 전압 레벨을 초과하였을 때 변류기의 2차측 단자가 개방되었다고 판단하여 변류기의 2차측 단자를 단락시킴과 동시에 변류기의 2차측 단자에 대한 개방 사실을 중앙 관제소로 전송하여 신속한 조치가 이루어질 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명에 따른 변류기 2차측 개방 감시 수배전반은 변류기의 2차측 단자 개방으로 인한 변류기의 폭발 사고나 감전 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 비교기(132) 및 제2 비교기(134)의 일례를 설명하기 회로도이다. 도 3은 도 2의 제1 비교기(132) 및 제2 비교기(134) 각각에서 입출력 파형을 개략적으로 설명하기 위한 파형도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 비교기(132)는 윈도우 비교기(Window comparator)를 포함하고, 감압기(120)에서 출력되는 감압 전압, 즉 입력 전압(Vin)이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 제1 구형파 신호(Vout1)를 출력한다. 상기 윈도우 비교기는 제1 연산증폭기(OP11), 제2 연산증폭기(OP12), 제1 저항(R11), 제2 저항(R12), 제3 저항(R13) 및 제4 저항(R14)으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 제1 연산증폭기(OP11)는 감압기(120)의 2차측 제1 단자를 통해 입력전압이 인가되는 부극성단자, 제1 저항(R11)과 제2 저항(R12)의 접점에 연결된 정극성단자, 및 제1 구형파 신호(Vout1)를 제1 A/D 변환부(142)에 출력하는 출력단자를 포함한다.
제2 연산증폭기(OP12)는 제2 저항(R12)과 제3 저항(R13)의 접점에 연결된 부극성단자, 입력전압이 인가되는 정극성단자, 및 제2 구형파 신호(Vout2)를 제2 A/D 변환부(144)에 출력하는 출력단자를 포함한다.
제1 저항(R11)은 일단을 통해 전원전압(Vcc)에 연결되고, 타단을 통해 제1 연산증폭기(OP11)의 정극성단자 및 제2 저항(R12)의 일단 각각에 연결된다.
제2 저항(R12)은 일단을 통해 제1 저항(R11)의 타단에 연결되고, 타단을 통해 제2 연산증폭기(OP12)의 부극성단자 및 제3 저항(R13)의 일단 각각에 연결된다.
제3 저항(R13)은 일단을 통해 제2 저항(R12)의 타단 및 제2 연산증폭기(OP12)의 부극성단자에 연결되고, 타단을 통해 감압기(120)의 2차측 제2 단자에 연결된다.
제4 저항(R14)은 일단을 통해 전원전압(Vcc)에 연결되고, 타단을 통해 제1 연산증폭기(OP11)의 출력단에 연결된다.
제1 비교기(132)에서, 제1 연산증폭기(OP11)의 정극성단자에 인가되는 입력전압(Vin)은 임계 전압 범위의 상한치(VH)로 설정되고, 제2 연산증폭기(OP12)의 부극성단자에 인가되는 입력전압(Vin)은 임계 전압 범위의 하한치(VL)로 설정된다. 제1 연산증폭기(OP11)의 정극성단자에 인가되는 입력전압(Vin)과 제2 연산증폭기(OP12)의 부극성단자에 인가되는 입력전압(Vin) 각각은 제1 저항(R11)의 저항치, 제2 저항(R12)의 저항치 및 제3 저항(R13)의 저항치에 의해 설정될 수 있다. 예를들어, 제1 저항(R11), 제2 저항(R12) 및 제3 저항(R13) 각각의 저항치가 동일하다면, 임계 전압 범위의 상한치(VH)는 (2/3)Vcc에 대응하고, 임계 전압 범위의 하한치(VL)는 (1/3)Vcc에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로 제1 저항(R11), 제2 저항(R12) 및 제3 저항(R13) 각각의 저항치를 조절하는 방식으로 임계 전압 범위의 상한치(VH)와 하한치(VL)를 설정할 수 있다.
구체적으로, 임계 전압 범위의 상한치(VH)와 하한치(VL) 각각은 아래의 수식 1 및 수식 2에 의해 정의될 수 있다.
[수식 1]
Figure 112019116062909-pat00001
[수식 2]
Figure 112019116062909-pat00002
예를들어, 제1 저항(R11), 제2 저항(R12) 및 제3 저항(R13) 각각의 저항치가 10㏀, 10㏀ 및 80㏀이라면, 임계 전압 범위의 상한치(VH)는
Figure 112019116062909-pat00003
와 같이 계산될 수 있고, 임계 전압 범위의 하한치(VL)는
Figure 112019116062909-pat00004
와 같이 계산될 수 있다. 즉, 감압기(120)의 2차측 제2 단자를 통해 입력되는 입력전압(Vin)이 전원전압(Vcc)의 80% 내지 90%의 범위에 존재하는 경우, 제1 비교기(132)는 제1 구형파 신호(Vout1)를 출력한다.
한편, 제2 비교기(134)는 비반전 비교기(Non-inverting comparator)를 포함하고, 감압기(120)에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 보다 높은 경우 제2 구형파 신호(Vout2)를 출력한다. 상기 비반전 비교기는 제3 연산증폭기(OP21), 제5 저항(R21) 및 제6 저항(R22)으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 제3 연산증폭기(OP21)는 감압기(120)의 2차측 제1 단자를 통해 입력전압이 인가되는 정극성단자, 제5 저항(R21)과 제6 저항(R22)의 접점에 연결된 부극성 단자, 및 제2 구형파 신호(Vout2)를 제2 A/D 변환부(144)에 출력하는 출력단자를 포함한다.
제5 저항(R21)은 일단을 통해 전원전압(Vcc)에 연결되고, 타단을 통해 제3 연산증폭기(OP21)의 부극성단자 및 제6 저항(R22)의 일단 각각에 연결된다.
제6 저항(R22)은 일단을 통해 제5 저항(R21)의 타단 및 제3 연산증폭기(OP21)의 부극성단자에 연결되고, 타단을 통해 감압기(120)의 2차측 제2 단자에 연결된다.
제2 비교기(134)에서, 제3 연산증폭기(OP21)의 부극성단자에 인가되는 전압은 기준 전압(VREF)으로 설정된다. 여기서, 상기 기준 전압(VREF)은 상기 임계 전압 범위의 상한치(VH)에 대응한다.
제3 연산증폭기(OP21)의 부극성단자에 인가되는 전압은 제5 저항(R21)의 저항치 및 제6 저항(R22)의 저항치에 의해 설정될 수 있다. 예를들어, 제5 저항(R21) 및 제6 저항(R22) 각각의 저항치가 동일하다면, 기준 전압은 (1/2)Vcc에 대응할 수 있다. 이러한 방식으로 제5 저항(R21) 및 제6 저항(R22) 각각의 저항치를 조절하는 방식으로 상기 기준 전압(VREF), 즉 상기 임계 전압 범위의 상한치(VH)를 설정할 수 있다.
구체적으로, 기준 전압(VREF), 즉 임계 전압 범위의 상한치(VH)는 아래의 수식 3에 의해 정의될 수 있다.
[수식 3]
Figure 112019116062909-pat00005
예를들어, 제5 저항(R21) 및 제6 저항(R22) 각각의 저항치가 10㏀ 및 90㏀이라면, 기준 전압(VREF)은
Figure 112019116062909-pat00006
와 같이 계산될 수 있다. 즉, 감압기(120)의 2차측 제2 단자를 통해 입력되는 입력전압(Vin)이 전원전압(Vcc)의 90%의 범위에 존재하는 경우, 제2 비교기(134)는 제2 구형파 신호(Vout2)를 출력한다.
따라서, 기준 전압(VREF)과 임계 전압 범위의 상한치(VH)와 동일하게 설정되기 위해서는 제2 저항(R12)의 저항치와 제3 저항(R13)의 저항치의 합은 제6 저항(R22)의 저항치와 동일하도록 설정되고(즉, R12+R13=R22), 제1 저항(R11)의 저항치, 제2 저항(R12)의 저항치 및 제3 저항(R13)의 저항치의 합은 제5 저항(R21)의 저항치와 제6 저항(R22)의 저항치와 동일하도록 설정되는 것(즉, R11+R12+R13=R21+R22)이 바람직하다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면 변류기 2차측 단자의 전압을 감압기(또는 변압기)를 통해 감압하고, 감압된 전압이 임계 전압 범위의 상한치(VH) 이상인 경우 변류기 2차측 단자는 개방된 것으로 판단하고, 감압된 전압이 임계 전압 범위의 하한치(VL)와 상한치(VH) 사이에 존재하는 경우 변류기 2차측 단자가 개방될 수 있는 개방 위험 상태로 판단한다. 이에 따라, 변류기 2차측 단자가 개방되었다는 통보 외에 개방될 수 있는 위험 상태에 있다는 것까지 사용자에게 통보함으로써 변류기의 2차측 단자 개방 위험에 선제적으로 대처할 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 과전압 보호부 120 : 감압기
130 : 비교부 132 : 제1 비교기
134 : 제2 비교기 140 : 아날로그-디지털 변환부
142 : 제1 A/D 변환기 144 : 제2 A/D 변환기
150 : 제어부 160 : 단락 회로부
170 : 유/무선통신부 180 : 경보부
162 : 단락 스위치

Claims (8)

  1. 변류기 2차측 제1 단자 및 제2 단자에 각각 연결되어 상기 변류기 2차측 단자 전압을 감압하는 감압기;
    상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 제1 구형파 신호를 출력하고, 상기 감압 전압이 상기 임계 전압 범위 보다 높은 경우 제2 구형파 신호를 출력하는 비교부;
    상기 제1 구형파 신호를 제1 디지털 신호로 변환하고, 상기 제2 구형파 신호를 제2 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부; 및
    (i) 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 상기 제1 디지털 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측 단자가 개방 위험 상태인 것으로 판단하여 제1 제어 신호를 출력하고, (ii) 상기 아날로그-디지털 변환부로부터 상기 제2 디지털 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측 단자가 개방 상태인 것으로 판단하여 제2 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 비교부는,
    윈도우 비교기(Window comparator)를 포함하여 상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 내에 존재하는 경우 상기 제1 구형파 신호를 출력하는 제1 비교기; 및
    상기 감압기에서 출력되는 감압 전압이 임계 전압 범위 보다 높은 경우 상기 제2 구형파 신호를 출력하는 제2 비교기를 포함하고, 상기 윈도우 비교기는,
    상기 감압기의 2차측 제1 단자를 통해 입력전압이 인가되는 부극성단자를 포함하는 제1 연산증폭기;
    상기 입력전압이 인가되는 정극성단자를 포함하는 제2 연산증폭기;
    일단을 통해 전원전압에 연결되고, 타단을 통해 상기 제1 연산증폭기의 정극성단자에 연결된 제1 저항;
    일단을 통해 상기 제1 저항의 타단에 연결되고, 타단을 통해 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 연결된 제2 저항; 및
    일단을 통해 상기 제2 저항의 타단 및 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 연결되고, 타단을 통해 상기 감압기의 2차측 제2 단자에 연결된 제3 저항을 포함하고,
    상기 제1 연산증폭기의 정극성단자에 인가되는 입력전압은 상기 임계 전압 범위의 상한치로 설정되고, 상기 제2 연산증폭기의 부극성단자에 인가되는 입력전압은 상기 임계 전압 범위의 하한치로 설정되는 것을 특징으로 하는 변류기 2차측 개방 감시 수배전반.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    양단이 상기 변류기의 2차측 단자에 연결된 단락 스위치; 및
    상기 제2 제어 신호가 입력되었을 때 상기 단락 스위치를 폐쇄하여 상기 변류기의 2차측 단자를 단락시키는 단락 회로부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기 2차측 개방 감시 수배전반.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 위험 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송하고, 상기 제2 제어 신호가 제공되면 변류기의 2차측이 개방 상태임을 알리는 신호를 유/무선 통신을 통해 중앙 관제소로 전송하는 유/무선통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기 2차측 개방 감시 수배전반.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 위험 상태임을 경보 처리하고, 상기 제2 제어 신호가 제공되면 상기 변류기의 2차측이 개방 상태임을 경보 처리하는 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변류기 2차측 개방 감시 수배전반.
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