KR102080809B1

KR102080809B1 - 결상사고 감지장치 및 IoT 기반의 결상사고 원격 알람 시스템

Info

Publication number: KR102080809B1
Application number: KR1020180131608A
Authority: KR
Inventors: 곽동걸
Original assignee: 강원대학교산학협력단; 대우강건(주)
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-02-24

Abstract

본 발명의 R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치에서, 애노드가 R상에 연결되는 제1 다이오드, 애노드가 S상에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 T상에 연결되는 제3 다이오드, 일측이 상기 제1 다이오드의 캐소드, 제2 다이오드의 캐소드, 제3 다이오드의 캐소드와 연결되고, 타측이 접지(N)와 연결되는 제1 릴레이, 일측이 상기 제1 릴레이의 일측과 연결되는 제1 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되는 제2 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되고, 타측이 상기 제2 스위치의 타측과 연결되는 제3 스위치, 일측이 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 타측과 연결되는 제2 릴레이, 일측이 상기 제1 스위치의 타측 및 상기 제2 스위치의 일측과 연결되고, 타측이 상기 제2 릴레이의 타측과 연결되는 커패시터 및 애노드가 상기 커패시터의 타측과 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되는 제4 다이오드를 포함한다. 본 발명에 의하면, 산업현장의 전기분전반 및 전동기 제어반 등에서 발생하는 결상사고의 피해를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

Description

결상사고 감지장치 및 IoT 기반의 결상사고 원격 알람 시스템 {Detection apparatus of open phase faults and remote alarm system of open phase faults based on Internet of Things}

본 발명은 3상 부하를 사용하는 3상 전력계통에서 결상사고를 감지하는 장치 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산업현장의 전기분전반 및 전동기 제어반에서 발생하는 결상사고의 피해를 최소화하기 위해 결상사고를 감지하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.

3상 전동기를 사용하는 현장에서의 단락사고, 절연열화 그리고 과전류사고는 전체 전기사고의 50%이상을 차지하고 있으며, 사고의 주요 원인은 산업현장에서 사용되는 3상 전동기 제어반의 전압불평형에 의한 결상사고, 과부하, 절연노화 등이 주요 요인으로 분석된다. 이는 3상 전동기를 이용하는 3상 전력계통에서 전압불평형, 상간 단락 또는 1상이 결상되면 계통에는 불평형 전류가 흐르거나 단상전력이 공급되어 전동기 코일의 과전류로 인한 화재발생은 물론이고 전력계통에 큰 피해를 주게 된다.

대한전기협회에서 발표한 통계에 의하면 산업현장의 전동기 고장원인과 동력기기반의 화재원인은 전동기 제어반에 설치된 계전기 즉, 전자접촉기(EMC:Electromagnetic Contactor) 또는 전자개폐기(EMS:Electromagnetic Switch)의 노화와 잦은 사용으로 인한 접점들의 절연노화, 접촉불량에 의한 채터링(chattering) 트래킹(tracking) 전류 발생, 결상, 과부하, 주변 절연물노화, 접촉부 마모 등으로 분석하고 있으며, 전동기 축의 마모나 주변 절연물의 노화 등 기계적인 원인은 어느 정도 수명을 예측하여 사전에 열화에 의한 고장이나 정전 예방이 가능하나, 절연노화, 접속접촉불량 등 채터링 현상, 전압불평형 및 결상에 의한 과부하의 경우는 불시에 발생하므로 예측이 불가능하여 전기화재의 주요 요인으로 분류하고 있다.

이러한 3상 전동기의 전압불평형이나 1상이 결상될 경우, 전동기에는 정격 전류의 약 1.5배의 전류가 흐르게 되고, 이에 따른 전동기 내부권선의 열화에 의한 화재가 그 원인으로 주목되고 있다. 또한 전압불평 또는 결상된 상태에서 전동기의 기동 투입 시에는 정격전류의 6~8배의 기동전류가 흐르게 되어, 모터의 소손은 물론 심각한 재해를 야기하게 된다.

이러한 3상 전동기의 전압불평형에 대한 보호 대책은 의무 사항이 아니어서 실제 현장에서는 거의 무방비한 상태이며, 현장 관리자의 인식과 필요에 따라 부가적으로 설치하는 경우가 대부분이다.

또한 전동기 제어반에는 다수의 계전기(전자접촉기 및 전자개폐기)를 이용하여 전동기 제어시스템을 구성하므로, 이들 전자접촉기 및 전자개폐기의 안전관리에 대한 별도의 보호 방안을 마련하는 것이 매우 중요하다.

산업현장의 3상 전동기를 이용하는 3상 전력계통에서 전기사고의 예방은 전적으로 분전반 내의 배선용 차단기와 전동기 제어반의 열동형 과전류계전기(THR: Thermal Relay) 등의 보호 계전기에 의존하고 있다.

먼저, 배선용차단기는 상시 상태의 전로를 수동 또는 전기조작에 의해 개폐가 가능하고, 과부하 및 단락 등의 사고 발생 시 자동으로 전로를 차단하는 기구로서, 최근에는 누전과 과부하 겸용으로 제작되고 있다. 그러나 이러한 배선용차단기는 전자접촉기나 전자개폐기의 접촉불량 등에 의한 채터링 현상, 전압불평형 및 결상에 대한 검출 기능이 없는 것으로 분석된다.

산업현장의 결상사고를 예방하기 위하여 열동 과전류계전기(THR) 또는 전자식(디지털) 모터 보호계전기(EMPR: Electronic Motor Protection Relay)를 대표적으로 사용하고 있으나, 이러한 보호장치들은 과전류나 과열이 발생되어야만 검출이 가능하고, 또한 결상사고 시에 3초 이내에 트립되도록 설계되어, 그 응답속도가 느리고 현장에서의 잦은 오동작과 정밀도가 저하되는 문제점을 가진다. 특히, 전자식 모터 보호계전기의 경우 고가로 판매되고 있어 산업현장에서 관리자들의 필요성에 비해 사용정도는 저조한 것으로 분석되고 있다.

이러한 이유로 산업현장의 전기화재는 매년 증가하고 인명피해는 물론 재산피해의 손실은 우리사회의 문제점으로 대두되는 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2015-0133383

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동작 속응성이 우수하고, 회로 토폴로지가 간결한 소형·경량의 결상사고 감지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 결상사고 발생 시 현장 관리자의 모바일 폰으로 경보 메시지를 전송하며, 24시간 가동되는 자동화 제어반의 상시 감시가 가능하도록 하여, 결상사고로 인한 산업현장의 피해규모를 최소화할 수 있는 IoT 기반의 결상사고 원격 알람 시스템을 구축하는데 그 다른 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치에서, 애노드가 R상에 연결되는 제1 다이오드, 애노드가 S상에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 T상에 연결되는 제3 다이오드, 일측이 상기 제1 다이오드의 캐소드, 제2 다이오드의 캐소드, 제3 다이오드의 캐소드와 연결되고, 타측이 접지(N)와 연결되는 제1 릴레이, 일측이 상기 제1 릴레이의 일측과 연결되는 제1 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되는 제2 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되고, 타측이 상기 제2 스위치의 타측과 연결되는 제3 스위치, 일측이 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 타측과 연결되는 제2 릴레이, 일측이 상기 제1 스위치의 타측 및 상기 제2 스위치의 일측과 연결되고, 타측이 상기 제2 릴레이의 타측과 연결되는 커패시터 및 애노드가 상기 커패시터의 타측과 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되는 제4 다이오드를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서 애노드가 상기 제1 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되며, 정상상태를 표시하기 위한 제1 LED를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 애노드가 상기 제2 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 상기 커패시터의 타측에 연결되며, 결상사고 발생을 표시하기 위한 제2 LED를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템은 R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치, 상기 결상사고 감지장치에서 결상사고를 감지하면, 무선통신을 통해 모바일 폰에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보하기 위한 IoT 알람 장치 및 전용 알람 애플리케이션이 내장되어 있으며, 무선통신을 통해 상기 IoT 알람 장치로부터 전용 알람 애플리케이션이 구동되면, 결상사고를 표출하는 모바일 폰을 포함한다.

상기 결상사고 감지장치는, 애노드가 R상에 연결되는 제1 다이오드, 애노드가 S상에 연결되는 제2 다이오드, 애노드가 T상에 연결되는 제3 다이오드, 일측이 상기 제1 다이오드의 캐소드, 제2 다이오드의 캐소드, 제3 다이오드의 캐소드와 연결되고, 타측이 접지(N)와 연결되는 제1 릴레이, 일측이 상기 제1 릴레이의 일측과 연결되는 제1 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되는 제2 스위치, 일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되고, 타측이 상기 제2 스위치의 타측과 연결되는 제3 스위치, 일측이 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 타측과 연결되는 제2 릴레이, 일측이 상기 제1 스위치의 타측 및 상기 제2 스위치의 일측과 연결되고, 타측이 상기 제2 릴레이의 타측과 연결되는 커패시터 및 애노드가 상기 커패시터의 타측과 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되는 제4 다이오드를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 IoT 알람 장치는 상기 제3 스위치를 공유하는 방식으로 상기 결상사고 감지장치와 연결되어 있으며, 상기 제3 스위치가 턴-온되면 무선통신을 통해 상기 모바일 폰에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보할 수 있다.

상기 결상사고 감지장치는 애노드가 상기 제1 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되며, 정상상태를 표시하기 위한 제1 LED와, 애노드가 상기 제2 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 상기 커패시터의 타측에 연결되며, 결상사고 발생을 표시하기 위한 제2 LED를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 동작 속응성이 우수하고, 회로 토폴로지가 간결한 소형·경량으로 제작할 수 있는 결상사고 감지장치를 제공함으로써, 산업현장의 전기분전반 및 전동기 제어반 등에서 발생하는 결상사고의 피해를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 결상사고 감지장치는 회로 토폴로지가 간결한 소형·경량으로 제작되고, 신뢰성과 정밀성이 우수하므로, 각종 전기 분전반 및 전동기 제어반 내에 용이하게 부착할 수 있으며, 저가로 제작할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, IoT 기반의 결상사고 원격 알람 시스템을 제공함으로써, 결상사고 발생 시 현장 관리자의 모바일 폰으로 경보 메시지를 전송하며, 24시간 가동되는 자동화 제어반의 상시 감시가 가능하도록 하여, 결상사고로 인한 산업현장의 피해규모를 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상사고 감지장치의 감지 회로도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 감지 회로에서 3상 다이오드의 합성전압을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상사고 감지장치와 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템의 실험장치를 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6의 실험장치에서 1상 결상사고에 대한 동작특성 파형도이다.
도 8은 도 6의 실험장치에서 2상 결상사고에 대한 동작특성 파형도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 결상사고 알람 시스템의 동작특성을 검증하기 위한 실제 실험장치를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 폰에서 어플리케이션의 구동 화면예이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치와, IoT 기반 원격 알람 시스템에 대한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상사고 감지장치의 감지 회로도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에서 제안하는 결상사고 감지장치는 전기분전반 또는 전동기 제어반의 결상사고를 감지하기 위하여, 성형 결선된 3상 다이오드의 합성전압을 이용한 제어 알고리즘으로 설계되고, 회로 토폴로지로 나타낸다.

본 발명에서 제안하는 결상사고 감지장치의 회로구조는 3상 전원 R, S, T의 각 라인에 동일 다이오드(D1~D3)를 성형하여 결선하고, 3상 다이오드 합성전압과 접지(N)간의 전위차를 이용하여 결상사고를 검출하는 회로구조를 가진다.

도 1을 참조하여 본 발명의 결상사고 감지장치의 회로구조에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 다이오드(D1)는 애노드(anode)가 R상에 연결되고, 캐소드(cathode)가 제1 릴레이(RL1)의 일측 및 제1 스위치(RL1_a)의 일측에 연결된다.

제2 다이오드(D2)는 애노드(anode)가 S상에 연결되고, 캐소드(cathode)가 제1 릴레이(RL1)의 일측 및 제1 스위치(RL1_a)의 일측에 연결된다.

제3 다이오드(D3)는 애노드(anode)가 T상에 연결되고, 캐소드(cathode)가 제1 릴레이(RL1)의 일측 및 제1 스위치(RL1_a)의 일측에 연결된다.

제1 릴레이(RL1)는 일측이 제1 다이오드(D1)의 캐소드, 제2 다이오드(D2)의 캐소드, 제3 다이오드(D3)의 캐소드 및 제1 스위치(RL1_a)의 일측과 연결되고, 타측이 제1 LED(Light Emitting Diode)(LED1)의 애노드와 연결된다.

제1 스위치(RL1_a)는 일측이 제1 릴레이(RL1)의 일측과 연결되고, 타측이 커패시터(capacitor)(C1)의 일측, 제2 스위치(RL1_b)의 일측, 제3 스위치(RL2_a)의 일측과 연결된다.

제2 스위치(RL1_b)는 일측이 제1 스위치(RL1_a)의 타측, 커패시터(C1)의 일측, 제3 스위치(RL2_a)의 일측과 연결되고, 타측이 제3 스위치(RL2_a)의 타측, 제2 릴레이(RL2)의 일측과 연결된다.

제3 스위치(RL2_a)는 일측이 제1 스위치(RL1_a)의 타측, 커패시터(C1)의 일측, 제2 스위치(RL1_b)의 일측과 연결되고, 타측이 제2 스위치(RL1_b)의 타측, 제2 릴레이(RL2)의 일측과 연결된다.

제2 릴레이(RL2)는 일측이 제2 스위치(RL1_b)의 타측 및 제3 스위치(RL2_a)의 타측과 연결되고, 타측이 제2 LED(LED2)의 애노드에 연결된다.

커패시터(C1)는 일측이 제1 스위치(RL1_a)의 타측, 제2 스위치(RL1_b)의 일측, 제3 스위치(RL2_a)의 일측과 연결되고, 타측이 제2 LED(LED2)의 캐소드, 제4 다이오드의 애노드와 연결된다.

제4 다이오드(D4)는 애노드가 커패시터(C1)의 타측, 제2 LED(LED2)의 캐소드와 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결된다.

제1 LED(LED1)는 애노드가 제1 릴레이(RL1)의 타측에 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되며, 정상상태를 표시하기 위해 발광하는 역할을 한다.

제2 LED(LED2)는 애노드가 제2 릴레이(RL2)의 타측에 연결되고, 캐소드가 커패시터(C1)의 타측, 제4 다이오드(D4)의 애노드에 연결되며, 결상사고 발생을 표시하기 위해 발광하는 역할을 한다.

본 발명에서 제안한 결상사고 감지장치의 동작원리를 살펴보면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4는 도 1의 감지 회로에서 3상 다이오드의 합성전압을 도시한 그래프이다.

도 2는 정상상태에서의 3상 다이오드의 합성전압을 도시한 것이고, 도 3은 1상 결상 시의 3상 다이오드의 합성전압을 도시한 것이고, 도 4는 2상 결상 시의 3상 다이오드의 합성전압을 도시한 것이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 정상상태에서는 3상 다이오드 합성전압(Vn)과 접지(N)간의 전압이 3상 반파 정류회로로 동작하여 약간의 리플(ripple)을 포함한 일정한 전압을 가진다. 그러므로 합성전압에 의해 제1 릴레이(RL1)가 여자(excitation)되고, 제1 스위치(RL1_a)가 턴-온(turn-on) 되어, 커패시터 C1에는 상전압의 최댓값으로 전압이 충전되어 유지된다.

그러나, 도 3 또는 도 4에서 보는 바와 같이, 1상 또는 2상 결상사고가 발생하면, 3상 다이오드 합성전압(Vn)이 단상 반파 정류회로의 출력파형과 유사한 형태를 나타내어, 전압이 영으로 감소하는 구간이 발생하게 된다. 이 구간에서 제1 릴레이(RL1)는 소자(non_excitation)되어 제1 스위치(RL1_a)가 턴-오프(turn-off) 되고, 커패시터 C1의 전압은 제2 스위치(RL1_b)를 통하여 제2 릴레이(RL2)를 여자시킨다. 이에 제3 스위치(RL2_a)는 턴-온 되어 제2 릴레이(RL2)의 자기를 유지시키게 된다. 이는 제1 릴레이(RL1)가 여자되어 제2 스위치(RL1_b)가 턴-오프 되어도 제2 릴레이(RL2)의 여자를 유지시키는 역할을 하여, 그 다음에 오는 결상 사이클(cycle) 파형들에 대해 오동작을 방지한다.

제4 다이오드(D4)는 결상사고가 발생하여 다이오드 합성전압이 0으로 감소될 때 커패시터(C1)의 전압이 제1 릴레이(RL1)의 여자를 차단하기 위해 사용된다. 그리고, 제1 LED(LED1)는 정상상태 또는 전원공급 표시등으로 사용되고, 제2 LED(LED2)는 결상사고 발생 표시등으로 사용된다.

본 발명에서는 결상사고가 발생하였을 경우, 현장 관리자 또는 사용자의 모바일 폰으로 경보 메시지를 전송하는 IoT 기반의 결상사고 원격 알람시스템을 제안한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 결상사고 원격 알람 시스템은 결상사고 감지장치(100), IoT 알람 장치(200), 모바일 폰(300)을 포함한다.

결상사고 감지장치(100)는 R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지한다.

IoT 알람 장치(200)는 결상사고 감지장치(100)에서 결상사고를 감지하면, 무선통신을 통해 모바일 폰에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보한다.

모바일 폰(300)은 전용 알람 애플리케이션이 내장되어 있으며, 무선통신을 통해 IoT 알람 장치(200)로부터 전용 알람 애플리케이션이 구동되면, 결상사고를 표출한다.

본 발명에서 IoT 알람 장치(200)는 제3 스위치(RL2_a)를 공유하는 방식으로 결상사고 감지장치(100)와 연결되어 있으며, 제3 스위치(RL2_a)가 턴-온(turn-on)되면 무선통신을 통해 모바일 폰(300)에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보한다.

본 발명의 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템의 동작원리는 다음과 같다. 결상사고가 발생하여 결상사고 감지장치(100)의 제2 릴레이(RL2)가 여자되면 제3 스위치(RL2_a)에 의해 IoT 알람 장치(200)가 동작된다. 그리고, IoT 알람 장치(200)에 내장된 IoT 플랫폼 시스템이 구동되고, 무선통신을 통해 사용자가 소지한 모바일 폰(300)에서 결상사고 알람 애플리케이션(application, 앱)이 구동되어, 결상사고가 통보된다.

본 발명의 일 실시예에서 IoT 알람 장치(200)는 무선통신을 통해 모바일 폰(300)에 결상사고를 알릴 수 있으며, WiFi 등 다양한 무선통신 방식을 통해 모바일 폰(300)과 통신할 수 있다.

본 발명에서 제안한 결상사고 감지장치와 IoT 기반 결상사고 알람시스템의 동작특성을 분석하고 실용성을 검증하기 위하여, 실험을 실시하였으며, 이에 대해 기술하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 결상사고 감지장치와 IoT 기반 결상사고 원격 알람 시스템의 실험장치를 도시한 블록도이다.

도 7은 도 6의 실험장치에서 1상 결상사고에 대한 동작특성 파형도이다.

도 7은 R, S, T 각상의 전압이 120° 위상차를 가지는 평형전원이 공급되는 상태에서 1상 결상사고를 인위적으로 발생시킨 경우로서, (a)는 R상 결상사고 동작특성 파형도이고, (b)는 S상 결상사고 동작특성 파형도이다.

도 7을 참조하면, (a)에서는 R상이 결상된 것으로 결상사고가 발생한 후 결상사고 감지장치(100)가 감지하는데 걸린 시간이 약 32ms의 응답특성을 보였고, (b)에서는 S상이 결상된 것으로 결상사고가 발생한 후 결상사고 감지장치(100)가 감지하는데 걸린 시간이 약 26ms의 양호한 응답특성을 보였다.

도 8은 도 6의 실험장치에서 2상 결상사고에 대한 동작특성 파형도이다.

도 8은 R, S, T 각상의 전압이 120° 위상차를 가지는 평형전원이 공급되는 상태에서 2상 결상사고를 인위적으로 발생시킨 경우로서, (a)는 R상-S상 결상사고 동작특성 파형도이고, (b)는 S상-T상 결상사고 동작특성 파형도이다.

도 8을 참조하면, (a)에서는 R상과 S상이 결상된 것으로 결상사고가 발생한 후 결상사고 감지장치(100)가 감지하는데 걸린 시간이 약 28ms인 응답특성을 보였으며, (b)에서는 S상과 T상이 결상된 것으로 결상사고가 발생한 후 결상사고 감지장치(100)가 감지하는데 걸린 시간이 약 30ms인 응답특성을 보였다. 이외에도 여러 차례의 결상사고 발생 실험에 대해서도 본 발명에서 제안한 결상사고 감지장치(100)가 우수한 동작특성을 나타내었다.

또한, 본 발명에서 제안하는 IoT 기반의 결상사고 알람시스템에 대한 신뢰성을 검증하기 위하여, 다수의 결상사고를 실험하였고, 매 실험에서 IoT 알람 장치(200)는 IoT 플랫폼 시스템을 구동시키고, WiFi 무선통신에 의해 모바일 폰(300)의 앱이 구동하여 결상사고를 통보하는 동작을 하는 등, 양호한 성능특성을 보였다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 결상사고 알람 시스템의 동작특성을 검증하기 위한 실제 실험장치를 나타낸 것이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 폰에서 전용 어플리케이션의 구동 화면예이다.

도 10에서 (a)는 애플리케이션에서 대기화면을 나타낸 화면예이고, (b)는 애플리케이션에서 정상상태를 표시하는 화면예이고, (c)는 애플리케이션에서 결상사고 발생을 표시하는 화면예이다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

100 결상사고 감지장치
200 IoT 알람 장치
300 모바일 폰

Claims

R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치에서,
애노드가 R상에 연결되는 제1 다이오드;
애노드가 S상에 연결되는 제2 다이오드;
애노드가 T상에 연결되는 제3 다이오드;
일측이 상기 제1 다이오드의 캐소드, 제2 다이오드의 캐소드, 제3 다이오드의 캐소드와 연결되고, 타측이 접지(N)와 연결되는 제1 릴레이;
일측이 상기 제1 릴레이의 일측과 연결되는 제1 스위치;
일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되는 제2 스위치;
일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되고, 타측이 상기 제2 스위치의 타측과 연결되는 제3 스위치;
일측이 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 타측과 연결되는 제2 릴레이;
일측이 상기 제1 스위치의 타측 및 상기 제2 스위치의 일측과 연결되고, 타측이 상기 제2 릴레이의 타측과 연결되는 커패시터; 및
애노드가 상기 커패시터의 타측과 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되는 제4 다이오드를 포함하는 결상사고 감지장치.
청구항 1에 있어서,
애노드가 상기 제1 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되며, 정상상태를 표시하기 위한 제1 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결상사고 감지장치.
청구항 2에 있어서,
애노드가 상기 제2 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 상기 커패시터의 타측에 연결되며, 결상사고 발생을 표시하기 위한 제2 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결상사고 감지장치.
R, S, T 상의 3상 계통에서 결상사고를 감지하기 위한 결상사고 감지장치;
상기 결상사고 감지장치에서 결상사고를 감지하면, 무선통신을 통해 모바일 폰에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보하기 위한 IoT 알람 장치; 및
전용 알람 애플리케이션이 내장되어 있으며, 무선통신을 통해 상기 IoT 알람 장치로부터 전용 알람 애플리케이션이 구동되면, 결상사고를 표출하는 모바일 폰을 포함하고,
상기 결상사고 감지장치는,
애노드가 R상에 연결되는 제1 다이오드;
애노드가 S상에 연결되는 제2 다이오드;
애노드가 T상에 연결되는 제3 다이오드;
일측이 상기 제1 다이오드의 캐소드, 제2 다이오드의 캐소드, 제3 다이오드의 캐소드와 연결되고, 타측이 접지(N)와 연결되는 제1 릴레이;
일측이 상기 제1 릴레이의 일측과 연결되는 제1 스위치;
일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되는 제2 스위치;
일측이 상기 제1 스위치의 타측과 연결되고, 타측이 상기 제2 스위치의 타측과 연결되는 제3 스위치;
일측이 상기 제2 스위치 및 제3 스위치의 타측과 연결되는 제2 릴레이;
일측이 상기 제1 스위치의 타측 및 상기 제2 스위치의 일측과 연결되고, 타측이 상기 제2 릴레이의 타측과 연결되는 커패시터; 및
애노드가 상기 커패시터의 타측과 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되는 제4 다이오드를 포함하고,
상기 IoT 알람 장치는 상기 제3 스위치를 공유하는 방식으로 상기 결상사고 감지장치와 연결되어 있으며, 상기 제3 스위치가 턴-온되면 무선통신을 통해 상기 모바일 폰에 내장된 전용 알람 애플리케이션을 구동시켜서 결상사고를 통보하는 것을 특징으로 하는 결상사고 원격 알람 시스템.
삭제
청구항 4에 있어서,
상기 결상사고 감지장치는 애노드가 상기 제1 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 접지(N)에 연결되며, 정상상태를 표시하기 위한 제1 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결상사고 원격 알람 시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 결상사고 감지장치는 애노드가 상기 제2 릴레이의 타측에 연결되고, 캐소드가 상기 커패시터의 타측에 연결되며, 결상사고 발생을 표시하기 위한 제2 LED를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결상사고 원격 알람 시스템.