KR102090586B1 - IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치 - Google Patents

IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반에서 전기안전요소의 상태 정보 및 이벤트 정보를 검출하고, 세대플랫폼에서 상기 검출된 상태 정보 및 이벤트 정보를 기반으로 분석을 수행하여 전로와 부하의 고장상태 및 고장 위치를 추정하는 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법은 스마트분전반에서 메인차단기 또는 분기차단기를 통해 전로의 상태 정보를 검출하여 세대플랫폼으로 전송하는 단계, IoT 기반 부하장치에서 부하에 대한 상태 정보를 검출하여 세대플랫폼으로 전송하는 단계 및 스마트아웃렛에서 비IoT 부하장치에 대한 상태 정보를 검출하여 세대플랫폼으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 세대플랫폼에서 분기차단기와 스마트아웃렛에 대한 누설전류 값을 토대로 판단하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계, 상기 세대플랫폼에서 메인차단기와 스마타아웃렛에 대한 과전압 및 정전 정보를 토대로 판단하여 메인차단기와 스마트아웃렛의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계 및 세대플랫폼에서 분기차단기와 스마트아웃렛의 아크 고장 신호를 토대로 판단하여 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치{Apparatus and method using the smart power panel based on the IoT for the fault condition estimation of the power line and load}
본 발명은 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치에 관한 것으로서, IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반에서 전기안전요소의 상태 정보 및 이벤트 정보를 검출하고, 세대플랫폼에서 상기 검출된 상태 정보 및 이벤트 정보를 기반으로 분석을 수행하여 전로와 부하의 고장상태 및 고장 위치를 추정하는 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 공동주택의 단위세대 등과 같은 일반용 전기설비의 보호장치는 과전류차단기와 누전차단기를 사용한다. 상기 과전류차단기는 전류의 크기를 검출하고, 누전차단기는 합성 누설전류의 크기를 검출하여 전로를 차단하며, 일부 저항성 누설전류와 용량성 누설전류를 구분하여 크기를 검출한 후 전로를 차단할 수 있다.
또한, 단락사고 발생시 큰 단락전류가 흐르기 때문에 과전류차단기가 동작하여 전로를 차단하고, 일부에서는 아크차단기 또는 아크경보기를 설치하여 전로에서 아크 발생시 전로를 보호한다. 그러나 현재의 과전류차단기와 누전차단기 및 아크차단기가 설치된 상태에서도 다수의 전기화재 및 감전사고가 발생하고 있다.
또한, 보호장치의 정상적인 동작상태와 통신기반의 분전반 등과 같이 데이터 기반의 서비스를 도입한 상태에서도 이벤트 발생 유무 및 이벤트별 검출 요소의 크기는 확인할 수 있지만, 부하상태와 고장 위치는 확인할 수 없다. 또한, 보호장치의 동작 특성상 과전류, 누설전류 및 아크 고장의 발생시 발생 위치가 부하에서 발생한 것인지 전로에서 발생한 것인지 확인할 수 없기 때문에 사용자 또는 관리자가 직접 확인하고 조치해야 하며, 신속한 고장 요인 해소가 불가능하다.
또한, 현재의 일반용 전기설비의 보호장치는 단락, 과전류, 누설전류, 아크 고장에 대한 경보 또는 보호만 가능하기 때문에 부하로 사용하는 제품의 역률이나 정격 사항에 대한 분석을 통하여 부하의 상태를 확인하는 것이 불가능하다. 일부 IoT 기반의 부하장치에서 통신을 이용한 서비스를 제공하고 있지만 대부분 원격 제어를 통한 동작 상태 확인과 에너지 사용량의 확인 정도에 머물러 있으며, 스마트 제품의 경우 제품의 고장 발생시 사용자의 편의를 위하여 신속한 문제 해결 기능을 갖는 스마트진단 정보가 대부분이다.
또한, 일반용 전기설비에서 부하로 사용하는 가전제품이나 조명제품 등은 제품으로 인한 사고를 예방하기 위하여 제품안전인증을 받도록 하고 있지만, 불법 제품이나 오랜 기간 사용으로 인한 제품의 결함이 발생할 수 있기 때문에 이를 위한 검출 방법이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-1592466호(2016년 02월 05일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 전로와 부하에 대한 전기 안전상태의 확인과 고장 위치를 추정하고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 부하 역률과 부하 역률 변화율 및 부하 과전류율 등의 데이터를 기반으로 하는 분석을 통하여 불법 제품의 사용이나 오랜 기간 사용으로 인한 부하의 고장을 검출하고, 부하의 상태 변화를 통하여 사용자가 전기 사고를 사전에 인지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 장치는 세대플랫폼, 스마트분전반, IoT 기반 부하장치, 스마트아웃렛(Smart Outlet) 및 비IoT 부하장치를 포함할 수 있다.
상기 스마트분전반은 메인차단기 또는 분기차단기에 연결되어 전로의 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 전로 상태 정보를 검출하고, 상기 전로 상태 정보를 세대플랫폼으로 전송한다.
상기 IoT 기반 부하장치는 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송한다.
상기 스마트아웃렛(Smart Outlet)은 IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치에 연결되어 상기 비IoT 부하장치에 대한 IoT 기반의 통신이 가능하게 하고, 상기 비IoT 부하장치에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출하며, IoT를 기반으로 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송한다. 상기 세대플랫폼은 상기 스마트분전반, IoT 기반 부하장치 및 스마트아웃렛으로부터 전송받은 상태 정보를 이용하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법은 스마트분전반에서 메인차단기 또는 분기차단기를 통해 전로의 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 전로 상태 정보를 검출하고, 상기 전로 상태 정보를 세대플랫폼으로 전송하는 단계(S10) 및 IoT 기반 부하장치에서 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
또한, 스마트아웃렛(Smart Outlet)에서 IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치에 연결되어 상기 비IoT 부하장치에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 단계(S30) 및 상기 세대플랫폼에서 상기 분기차단기의 누설전류 값과 스마트아웃렛의 누설전류 총합에 대한 상관관계를 토대로 판단하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 세대플랫폼에서 상기 메인차단기와 스마트아웃렛에 대한 과전압 및 정전 정보를 토대로 판단하여 상기 메인차단기와 스마트아웃렛의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S50) 및 상기 세대플랫폼에서 분기차단기와 스마트아웃렛의 아크 고장 신호를 토대로 판단하여 부하, 부하배선, 분기 배선 및 분기차단기의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치는 전로와 부하에 대한 전기안전 상태확인과 고장 위치의 추정으로 전기재해를 예방하고, 신속한 고장요인의 해소를 통한 편리성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부하 역률과 부하 역률 변화율 및 부하 과전류율 등의 데이터를 기반으로 하는 분석을 통하여 불법 제품의 사용이나 오랜 기간 사용으로 인한 부하의 고장을 검출할 수 있고, 부하의 상태 변화를 통하여 사용자가 전기 사고를 사전 인지함으로써 전기 제품의 안전한 사용과 전기 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 장치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반의 과전압 검출을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반의 정전 검출을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반의 누설전류 검출을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반의 과전류 검출을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반의 역률 검출을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치의 과전압 검출을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치의 정전 검출을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치의 누설전류 검출을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치의 과전류 검출을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 Iot 기반 부하장치의 역률 검출을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 누설전류를 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 과전압 및 정전을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 아크고장을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 역률변화율을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 변화율을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 장치(10)를 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 장치(10)를 나타내는 구성도이다. 도 1에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 자율전기안전시스템(1)은 고장 상태 추정 장치(10)와 관리자 서버(20)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 장치(10)는 IoT 기반의 부하장치(300)와 스마트분전반(200)에서 전기안전 상태 데이터와 이벤트 정보를 검출하고, 세대플랫폼(100)에서 상기 검출된 상태 데이터와 이벤트 정보를 기반으로 분석을 수행하여 전로와 부하의 고장상태 및 고장 위치를 추출할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 장치(10)는 공동주택의 단위세대, 원격감시가 필요한 전원주택 등의 일반용 전기설비에 대한 적용이 가능하다. 관리자 서버(20)는 고장 상태 추정 장치(10)에서 추출된 전로와 부하의 고장 상태 정보 및 고장 위치 정보를 전송받을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 장치(10)는 세대플랫폼(100), 스마트분전반(200), IoT 기반 부하장치(300), 스마트아웃렛(Smart Outlet)(400) 및 비IoT 부하장치(500)를 포함할 수 있다.
스마트분전반(200)은 전압센서, 전류센서, 영상전류센서 및 아크신호 검출센서를 포함할 수 있다. 스마트분전반(200)은 메인차단기(210)와 분기차단기(220)의 상태 정보를 검출하여 세대플랫폼(100)으로 전송한다. 스마트분전반(200)에서 검출되는 상태 정보는 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성 누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 등과 분기차단기(220)의 온오프(On/off) 상태 확인 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해 스마트분전반(200)은 전로의 상태 정보를 파악할 수 있다.
즉, 스마트분전반(200)은 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 고장, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF)에 대한 각 감시요소별 상태 데이터를 검출하고, 주의, 경고 및 위험으로 미리 설정된 이벤트 정보를 결정할 수 있다. 또한, 스마트분전반(200)은 각 분기별 전로 및 부하의 안전상태를 모니터링하고, 이벤트 발생시 관리자 조치가 가능하도록 사용자와 안전관리자에게 상태 알림을 제공할 수 있다.
또한, IoT 기반 부하장치(300)는 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼(100)에 전송할 수 있다.
스마트아웃렛(Smart Outlet)(400)은 IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치(500)에 연결되어 비IoT 부하장치(500)에 대한 IoT 기반의 통신이 가능하게 하고, 비IoT 부하장치(500)에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출할 수 있다. 또한, 검출된 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼(100)에 전송한다.
세대플랫폼(100)은 스마트분전반(200), IoT 기반 부하장치(300) 및 스마트아웃렛(400)으로부터 전송받은 상태 정보를 이용하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 고장 상태 추정 방법을 나타내는 순서도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법은 스마트분전반(200)에서 메인차단기(210) 또는 분기차단기(220)를 통해 전로의 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 전로 상태 정보를 검출하고, 상기 전로 상태 정보를 세대플랫폼으로 전송하는 단계(S10) 및 IoT 기반 부하장치(300)에서 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼(100)에 전송하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
또한, 스마트아웃렛(Smart Outlet)(400)에서 IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치(500)에 연결되어 비IoT 부하장치(500)에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼(100)에 전송하는 단계(S30) 및 세대플랫폼(100)에서 분기차단기(220)의 누설전류 값과 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합에 대한 상관관계를 토대로 판단하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
또한, 세대플랫폼(100)에서 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)에 대한 과전압 및 정전 정보를 토대로 판단하여 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S50) 및 세대플랫폼(100)에서 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400)의 아크 고장 신호를 토대로 판단하여 부하, 부하배선, 분기 배선 및 분기차단기(220)의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계(S40)는 분기차단기(220)의 누설전류 값(
Figure 112018130928365-pat00001
)과 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합 값(
Figure 112018130928365-pat00002
)을 취득하는 단계(S41), 분기차단기(220)의 누설전류 값(
Figure 112018130928365-pat00003
)이 미리 설정된 제1기준치(ref1) 이상인지를 판단하는 단계(S42) 및 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합 값(
Figure 112018130928365-pat00004
)이 미리 설정된 제2기준치(ref2) 이상인지를 판단하는 단계(S43)를 포함할 수 있다.
또한, 분기차단기(220)의 누설전류 값(
Figure 112018130928365-pat00005
)과 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합 값(
Figure 112018130928365-pat00006
)과의 차이(
Figure 112018130928365-pat00007
)가 미리 설정된 제3기준치(ref3) 이상인지를 판단하는 단계(S44) 및 판단 결과를 토대로 부하, 부하배선, 분기 배선, 분기차단기(220) 및 전로에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S45)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S50)는 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)에 대한 L(Live)상과 N(Neutral)상 사이의 전압 RMS를 검출하는 단계(S51), 메인차단기(210)에 대한 과전압 또는 정전 정보를 판단하는 단계(S52), 스마트아웃렛(400)에 대한 과전압 또는 정전 정보를 판단하는 단계(S53) 및 판단 결과를 토대로 메인차단기(210)의 입력전원, 스마트아웃렛(400) 및 부하에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S54)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 분기차단기(220)의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S60)는 아크 고장 검출 기능이 분기차단기(220)에만 있는지, 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두에 있는지를 판단하는 단계(S61), 상기 아크 고장 검출 기능이 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두에 있는 경우, 분기차단기(220)에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S611), 스마트아웃렛(400)에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S612) 및 검출 결과를 토대로 부하, 부하배선, 분기 배선 및 분기차단기(220)에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S613)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크 고장 검출 기능이 분기차단기(220)에만 있는 경우, 분기차단기(220)에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S621) 및 검출 결과를 토대로 분기 배선 또는 부하에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S622)를 더 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 5는 스마트분전반(200)에 대한 감시요소별 검출 알고리즘을 나타낸다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 과전압 검출을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 정전 검출을 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5에서 도시된 바와 같이 스마트분전반(200)은 전로에서 검출된 전압 값에 대하여 미리 설정된 과전압 판단기준 및 정전 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 과전압 및 정전에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 나타낸 바와 같이 과전압 판단기준이 242V로 설정되는 경우 스마트분전반(200)은 검출된 전압 값이 242V 이상인지를 판단하고, 242V 이상이면 과전압 상태로 판단하여 경고 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
또한, 도 5에서 나타낸 바와 같이 정전 판단기준이 190V로 설정되는 경우 스마트분전반(200)은 검출된 전압 값이 190V 이하인지를 판단하고, 190V 이하이면 정전 상태로 판단하여 경고 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 누설전류 검출을 나타내는 도면이다. 즉, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 합성누설전류 및 저항성누설전류에 대한 검출 알고리즘을 나타내는 도면이다. 도 6에서 나타낸 바와 같이 스마트분전반(200)은 전로에서 검출된 합성누설전류(Igo) 및 저항성누설전류(Igr) 값에 대하여 미리 설정된 누설전류 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 합성누설전류(Igo) 및 저항성누설전류(Igr)에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 6에서 나타낸 바와 같이 합성누설전류(Igo)에 대한 위험 판단기준이 30.0mA, 경고 판단기준이 20.0mA, 주의 판단기준이 16.0mA로 설정되고, 저항성누설전류(Igr)에 대한 경고 판단기준이 8.0mA, 주의 판단기준이 4.0mA로 설정되는 경우 스마트분전반(200)은 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 30.0mA 이상인지를 판단하고, 30.0mA 이상이면 위험 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 위험 알람을 제공할 수 있다.
또한, 스마트분전반(200)은 검출된 저항성누설전류(Igr) 값이 8.0mA 이상이거나 또는 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 20.0mA 이상인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 경고 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 경고 알람을 제공할 수 있다. 또한, 스마트분전반(200)은 검출된 저항성누설전류(Igr) 값이 4.0mA 이상이거나 또는 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 16.0mA 이상인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 주의 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 주의 알람을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 과전류 검출을 나타내는 도면이다. 도 7에서 도시된 바와 같이 스마트분전반(200)은 전로에서 검출된 전류 값에 대하여 미리 설정된 과전류 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 과전류에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 7에서 나타낸 바와 같이 과전류에 대한 위험 판단기준이 정격전류의 120%에서 2분 이상, 경고 판단기준이 정격전류의 100%에서 2분 이상, 주의 판단기준이 정격전류의 90%에서 2분 이상으로 설정되는 경우 스마트분전반(200)은 검출된 전류 값을 토대로 판단하고, 판단 결과에 따라 위험 이벤트, 경고 이벤트 또는 주의 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스마트분전반(200)의 역률 검출을 나타내는 도면이다. 도 8에서 도시된 바와 같이 스마트분전반(200)은 전로에서 검출된 전류 및 전압 값을 이용하여 역률을 연산하고, 연산된 역률에 대하여 미리 설정된 역률 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 역류에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 8에서 나타낸 바와 같이 역률에 대한 경고 판단기준이 0.5, 주의 판단기준이 0.7로 설정되는 경우 스마트분전반(200)은 연산된 역률 값이 0.5 이하인지를 판단하고, 역률 값이 0.5 이하이면 경고 이벤트 정보를 발생하며, 관리자 및 사용자에게 경고 알람을 제공할 수 있다.
또한, 스마트분전반(200)은 연산된 역률 값이 0.5 이하가 아닌 경우에는 0.7 이하인지를 판단하고, 역률 값이 0.7 이하이면 주의 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 주의 알람을 제공할 수 있다.
IoT 기반 부하장치(300)는 IoT 통신이 가능한 가전제품(310)을 포함할 수 있다. 또한, IoT 기반 부하장치(300)는 전압센서, 전류센서, 영상전류센서 및 아크신호 검출센서를 포함할 수 있다. IoT 기반 부하장치(300)는 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 저항성누설전류, 역률 및 아크 정보 등의 부하 상태 정보(데이터)를 검출하여 IoT를 기반으로 세대플랫폼(100)에 전송한다.
즉, IoT 기반 부하장치(300)는 부하의 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크고장, 과전압, 정전 및 역률에 대한 각 감시요소별 상태 데이터를 검출하고, 주의, 경고 및 위험으로 미리 설정된 이벤트 정보를 결정할 수 있다. 또한, IoT 기반 부하장치(300)는 개별 부하의 안전상태를 모니터링하고, 이벤트 발생시 부하장치의 AS 조치가 가능하도록 사용자에게 상태 알림을 제공한다.
도 9 내지 도 13은 IoT 기반 부하장치(300)에 대한 감시요소별 검출 알고리즘을 나타낸다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 과전압 검출을 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 정전 검출을 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10에서 도시된 바와 같이 IoT 기반 부하장치(300)는 전로에서 검출된 전압 값에 대하여 미리 설정된 과전압 판단기준 및 정전 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 과전압 및 정전에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 9에서 나타낸 바와 같이 과전압 판단기준이 242V로 설정되는 경우 IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 전압 값이 242V 이상인지를 판단하고, 242V 이상이면 과전압 상태로 판단하여 경고 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 경고 알람을 제공하고, 전원 공급을 차단할 수 있다.
또한, 도 10에서 나타낸 바와 같이 정전 판단기준이 190V로 설정되는 경우 IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 전압 값이 190V 이하인지를 판단하고, 190V 이하이면 정전 상태로 판단하여 경고 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 경고 알람을 제공하고 전원 연결을 차단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 누설전류 검출을 나타내는 도면이다. 즉, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 합성누설전류 및 저항성누설전류에 대한 검출 알고리즘을 나타내는 도면이다. 도 10에서 나타낸 바와 같이 IoT 기반 부하장치(300)는 전로에서 검출된 합성누설전류(Igo) 및 저항성누설전류(Igr) 값에 대하여 미리 설정된 누설전류 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 합성누설전류(Igo) 및 저항성누설전류(Igr)에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 11에서 나타낸 바와 같이 합성누설전류(Igo)에 대한 위험 판단기준이 30.0mA, 경고 판단기준이 20.0mA, 주의 판단기준이 16.0mA로 설정되고, 저항성누설전류(Igr)에 대한 경고 판단기준이 8.0mA, 주의 판단기준이 4.0mA로 설정되는 경우 IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 30.0mA 이상인지를 판단하고, 30.0mA 이상이면 위험 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 위험 알람을 제공하고, 전원 공급을 차단할 수 있다.
또한, IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 저항성누설전류(Igr) 값이 8.0mA 이상이거나 또는 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 20.0mA 이상인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 경고 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 경고 알람을 제공할 수 있다. 또한, IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 저항성누설전류(Igr) 값이 4.0mA 이상이거나 또는 검출된 합성누설전류(Igo) 값이 16.0mA 이상인지를 판단하고, 판단 결과에 따라 주의 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 주의 알람을 제공할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 과전류 검출을 나타내는 도면이다. 도 12에서 도시된 바와 같이 IoT 기반 부하장치(300)는 전로에서 검출된 전류 값에 대하여 미리 설정된 과전류 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 과전류에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 12에서 나타낸 바와 같이 과전류에 대한 주의 판단기준이 정격전류의 90%에서 2분 이상, 경고 판단기준이 정격전류의 100%에서 2분 이상, 위험 판단기준이 정격전류의 120%에서 2분 이상으로 설정되는 경우 IoT 기반 부하장치(300)는 검출된 전류 값을 토대로 판단하고, 판단 결과에 따라 주의 이벤트, 경고 이벤트 또는 위험 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 알람을 제공하고, 전원 공급을 차단할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반 부하장치(300)의 역률 검출을 나타내는 도면이다. 도 13에서 도시된 바와 같이 IoT 기반 부하장치(300)는 전로에서 검출된 전류 및 전압 값을 이용하여 역률을 연산하고, 연산된 역률에 대하여 미리 설정된 역률 판단기준을 토대로 판단하여 전로의 역류에 대한 이벤트 정보를 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 13에서 나타낸 바와 같이 역률에 대한 경고 판단기준이 0.5, 주의 판단기준이 0.8로 설정되는 경우 IoT 기반 부하장치(300)는 연산된 역률 값이 0.5 이하인지를 판단하고, 역률 값이 0.5 이하이면 경고 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 경고 알람을 제공할 수 있다.
또한, IoT 기반 부하장치(300)는 연산된 역률 값이 0.5 이하가 아닌 경우에는 0.8 이하인지를 판단하고, 역률 값이 0.8 이하이면 주의 이벤트 정보를 발생하며, 사용자에게 주의 알람을 제공할 수 있다.
여기에서, IoT 기반 부하장치(300)와 스마트분전반(200)에 대한 감시요소별 검출 알고리즘은 역률을 제외하고는 동일한 것을 확인할 수 있다. 상기 역률의 이벤트 검출 기준이 다른 것은 IoT 기반 부하장치(300)는 단일 부하가 연결되고, 스마트분전반(200)에는 다양한 부하가 동시에 연결되기 때문이다. 따라서, 이를 고려하여 검출 기준을 설정하는 것이 바람직하다.
이와 같이 IoT 기반 부하장치(300)와 스마트분전반(200)의 상태 정보와 이벤트 정보에는 분기 회로와 분기 회로에 연결된 부하의 상태 정보가 혼재되어 있기 때문에 상태 알람은 가능하지만 고장 위치 분석이 불가능하다. 본 발명의 실시 예에 따른 IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 장치(10)는 세대플랫폼(100)에서 제공하는 상태 정보 기반의 분석을 통해 전로와 부하에 대한 정확한 고장 위치를 추정할 수 있다.
즉, 도 4 내지 도 13의 검출 알고리즘을 이용한 검출 결과와 상태 정보를 세대플랫폼(100)으로 전송하고, 세대플랫폼(100)에서 이를 이용하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정할 수 있다.
스마트아웃렛(Smart Outlet)(400)은 비IoT 부하장치(500)에 대한 IoT 통신이 가능하게 한다. 즉, 비IoT 부하장치(500)를 IoT화하여 검출된 상태 정보를 IoT를 기반으로 세대플랫폼(100)에 전송할 수 있다. 또한, 비IoT 부하장치(500)는 IoT 통신이 불가능한 비IoT 가전제품(510)을 포함할 수 있다. 또한, 스마트아웃렛(Smart Outlet)(400)은 전압센서, 전류센서, 영상전류센서 및 아크신호 검출센서를 포함할 수 있다.
세대플랫폼(100)은 IoT 기반 부하장치(300)의 상태 정보와 스마트분전반(200)의 상태 정보를 수집하고, 스마트아웃렛(Smart Outlet)(400)에 대한 부하 종류 및 설치 위치를 설정할 수 있다. 또한, 세대플랫폼(100)은 세대별 전기안전관리시스템의 정보를 관리하여 이상상태 검출시 세대 사용자에게 상태 정보를 제공한다. 즉, 세대플랫폼(100)은 IoT 기반 부하장치(300)와 스마트분전반(200)의 측정 데이터를 입력받아 저장하고 관리하며, 이벤트 발생시 관리자 또는 사용자에게 상태 정보의 알람을 제공할 수 있다.
또한, 세대플랫폼(100)은 IoT 기반 부하장치(300)와 스마트분전반(200)의 단일 감시요소 정보를 이용하여 분기 회로와 부하의 고장 상태 정보 및 고장 위치 정보를 분석하고, 세대 내 고장 정보를 제공할 수 있다. 즉, 세대플랫폼(100)은 IoT 기반 부하장치(300)와 스마트분전반(200)의 부하 또는 전로의 상태 정보를 기반으로 세대 사용자에게 전로와 부하의 고장 위치 및 고장 상태 정보를 제공할 수 있다.
도 14 내지 도 19는 스마트아웃렛(400)과 스마트분전반(200)의 상태 정보를 이용하여 세대플랫폼(100)에서 전로와 부하의 고장위치를 추정하는 알고리즘을 나타낸다. 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 누설전류를 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
세대플랫폼(100)은 메인차단기(210) 또는 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400)과의 이벤트 항목별 데이터를 분석하여 고장 위치를 추정하고, 사용자에게 상태정보를 제공할 수 있다. 누설전류의 경우 분기차단기(220)의 누설전류값과 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합에 대한 상관관계를 토대로 분기 전로에서 발생하는 누설전류는 아래의 [수학식 1]을 이용하여 계산할 수 있다.
[수학식 1]
분기 전로에서 발생하는 누설전류 =
Figure 112018130928365-pat00008
여기에서,
Figure 112018130928365-pat00009
는 분기차단기(220)의 누설전류값이고,
Figure 112018130928365-pat00010
는 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛(400)의 누설전류 총합이다.
상기 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값이 미리 설정된 기준값 이하인 경우에는 개별 스마트아웃렛(400)의 누설전류 검출값이 이벤트 기준값에 해당하는 스마트아웃렛(400)의 부하이상으로 판단할 수 있다. 또한, 상기 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값이 이벤트 기준값 이상에 해당하는 경우에는 전로 및 스마트아웃렛(400)의 부하 이상으로 판단하고, 관리자에게 상태 정보를 제공한다. 또한, 스마트아웃렛(400)의 개별상태 판단에 따라 고장 분기 및 부하이상 정보를 제공하여 고장요인을 해소할 수 있도록 조치할 수 있다.
또한, 상기 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값이 미리 설정된 기준값 이하인 조건에서 개별 스마트아웃렛(400)의 누설전류 검출값이 이벤트 기준값 이하이며, 분기차단기(220)의 누설전류 검출값이 이벤트를 초과한 상태일 때 분기차단기(220)의 전로에서는 누설전류가 발생한 것이 아니기 때문에 분기차단기(220)의 이벤트는 리셋(reset) 시켜 사용자나 관리자의 혼란을 방지하는 것이 바람직하다.
아래의 [표 1]은 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400)의 누설전류 검출 결과에 따른 고장 위치 추정 방법을 나타낸다. 아래의 [표 1]에 나타낸 바와 같이 누설전류 검출 여부에 따른 상태 분석을 통하여 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400)의 고장 상태를 확인하고, 고장 위치를 추정할 수 있다.
[표 1]
Figure 112018130928365-pat00011
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 과전압 및 정전을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다. 또한, 아래의 [표 2]는 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)의 과전압 및 정정 검출 결과에 따른 고장 위치 추정 방법을 나타낸다.
아래의 [표 2]에 나타낸 바와 같이 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)에 대한 L(Live)상과 N(Neutral)상 사이의 전압 RMS를 검출하여 과전압 및 정전 정보를 판단할 수 있다. 또한, 판단 결과를 토대로 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)의 상태 정보를 분석하여 메인차단기(210)와 스마트아웃렛(400)의 고장 상태를 확인하고 고장위치를 추정할 수 있다.
[표 2]
Figure 112018130928365-pat00012
도 16 및 도 17은 본 발명의 실시 예에 따른 아크고장을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다. 즉, 도 16은 분기차단기(220)에만 아크 고장 검출 기능이 있는 경우의 아크 고장을 이용한 고장위치 추출 알고리즘을 나타내고, 도 17은 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두에 아크 고장 검출 기능이 있는 경우의 아크 고장을 이용한 고장위치 추출 알고리즘을 나타낸다.
또한, 아래의 [표 3] 및 [표 4]는 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400)의 아크 고장 검출 결과에 따른 고장 위치 추정 방법을 나타낸다. 아크 고장 검출 기능은 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두 선택사항 기능으로 분기차단기(220)에만 아크 검출 기능이 있는 경우와, 분기차단기(220) 및 스마트아웃렛(400) 모두 아크 검출 기능이 있는 경우로 구분하여 분석할 수 있다.
[표 3]은 아크 고장 검출 기능이 분기차단기(220)에만 경우의 아크 고장 검출 결과에 따른 고장 위치 추정 방법을 나타낸다. [표 3]에서 나타낸 바와 같이 분기차단기(220)에서만 아크 검출 기능이 있는 경우 분기차단기(220)에서 아크 고장 신호가 검출되면 분기 배선 또는 부하 이상으로 판단하고, 고장 위치를 확인할 수 있다.
[표 3]
Figure 112018130928365-pat00013
또한, 고장 위치의 확인을 위해 부하를 제거한 후 분기차단기(220)의 아크 고장 신호가 검출되면 분기 배선 이상, 아크 고장 신호가 검출되지 않으면 부하 이상으로 판단할 수 있다. 분기 배선의 아크 고장 발생시 분기차단기(220)의 분기 회로가 많을 수 있기 때문에 각 분기 회로별로 아크 검출 시험(UL1699 또는 IEC62606 등)을 통하여 정확한 아크 고장 전로의 위치를 확인할 수 있다.
아래의 [표 4]는 아크 고장 검출 기능이 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두에 있는 경우의 아크 고장 검출 결과에 따른 고장 위치 추정 방법을 나타낸다.
[표 4]
Figure 112018130928365-pat00014
[표 4]에서 나타낸 바와 같이 분기차단기(220)와 스마트아웃렛(400) 모두 아크 검출 기능이 있는 경우 아크 고장 신호 발생 위치에 따라 고장 위치를 확인할 수 있다. 분기 배선의 이상이 발생한 경우 각 분기 회로별 아크 검출 시험을 통하여 정확한 아크 고장 전로의 위치를 확인할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 역률변화율을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이고, 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 과전류 변화율을 이용한 고장위치 추정 방법을 나타내는 도면이다.
부하 과전류율 이벤트는 스마트아웃렛(400)의 상태 정보를 기반으로 스마트아웃렛(400)에 연결된 단일 부하의 최대 사용전류 크기 대비 증가율을 분석하여 이벤트를 검출할 수 있다. 단일 부하의 최대 사용전류 결정은 스마트아웃렛(400)에 부하 연결시 접속 정보(부하 종류)를 설정 후 미리 설정된 시간동안 사용된 전류의 최대값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3일 동안 사용된 전류의 최대값으로 결정할 수 있다. 이때, 부하 과전류율은 최대사용전류 대비 50% 증가시 부하의 이상상태에 대한 확인이 필요하기 때문에 전류 사용량 확인을 위한 경고 알람을 제공할 수 있다.
또한, 부하 역률 변화율 이벤트는 스마트아웃렛(400)의 상태 정보를 기반으로 스마트아웃렛(400)에 연결된 단일 부하의 역률 변화 상태를 분석하여 이벤트를검출할 수 있다. 단일 부하의 종래 역률은 스마트아웃렛(400)에 부하 연결시 접속 정보(부하 종류) 설정 후 미리 설정된 시간동안 역률의 최저값으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3일 역률의 최저값으로 결정할 수 있다.
이때 부하 역률 변화율은 종래 역률보다 일정 비율로 저하시 부하의 이상상태에 대한 확인을 위해 알람을 제공할 수 있다. 예를 들어, 종래 역률보다 상대적으로 20% 이상 저하시 주의 알람, 40% 이상 저하시 경고 알람을 제공할 수 있다.
이로 인해, 사용자는 부하의 상태 정보를 기반으로 제조사로부터 AS를 제공받아 고장요인을 해소할 수 있고, 관리자는 전로의 고장요인을 해소하여 전기재해를 예방하며 신속한 고장요인 해소로 인해 편리성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1 : 자율전기안전시스템 10 : 고장 상태 추정 장치
20 : 관리자 서버 100 : 세대플랫폼
200 : 스마트분전반 210 : 메인차단기
220 : 분기차단기 300 : IoT 기반 부하장치
310 : IoT 가전제품 400 : 스마트아웃렛
500 : 비IoT 부하장치 510 : 비IoT 가전제품

Claims (13)

  1. 전로 또는 부하에 연결되어 해당 전로 또는 부하에서 측정된 상태 정보를 토대로 전로와 부하의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 고장 상태 추정 장치에 있어서,
    메인차단기 또는 분기차단기에 연결되어 전로의 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 전로 상태 정보를 검출하고, 상기 전로 상태 정보를 세대플랫폼으로 전송하는 스마트분전반;
    부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 IoT 기반 부하장치;
    IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치에 연결되어 상기 비IoT 부하장치에 대한 IoT 기반의 통신이 가능하게 하고, 상기 비IoT 부하장치에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출하며, IoT를 기반으로 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 스마트아웃렛(Smart Outlet);
    상기 분기차단기의 누설전류 값과 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛의 누설전류 총합에 대한 상관관계를 토대로 상기 분기차단기의 누설전류 값과 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛의 누설전류 총합과의 차이를 이용하여 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값을 계산하고, 계산 결과를 토대로 전로와 부하의 고장 위치를 추정하며, 상기 메인차단기와 스마트아웃렛에 대한 L(Live)상과 N(Neutral)상 사이의 전압에 대한 RMS를 검출하여 과전압 및 정전 정보를 판단하고, 판단 결과를 토대로 상기 메인차단기와 스마트아웃렛의 상태 정보를 분석하여 메인차단기와 스마트아웃렛의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 세대플랫폼을 포함하며,
    상기 스마트분전반은 스마트아웃렛의 상태 정보를 기반으로 스마트아웃렛에 연결된 단일 부하의 최대 사용전류 크기 대비 증가율을 분석하여 부하 과전류율을 검출하고, 상기 스마트아웃렛의 상태 정보를 기반으로 스마트아웃렛에 연결된 단일 부하의 역률 변화 상태를 분석하여 부하 역률 변화율을 검출하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세대플랫폼은 상기 분기차단기의 누설전류 값과 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛의 누설전류 총합이 미리 설정된 이벤트 기준값 이상이고, 상기 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값이 미리 설정된 기준값 이하인 경우에는 스마트아웃렛의 개별상태 판단을 통해 부하이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세대플랫폼은 상기 분기차단기의 누설전류 값과 해당 분기와 연결된 스마트아웃렛의 누설전류 총합이 미리 설정된 이벤트 기준값 이상이고, 상기 분기 전로에서 발생하는 누설전류 값이 미리 설정된 기준값 이상인 경우에는 전로 및 스마트아웃렛의 부하 이상으로 판단하며, 상기 스마트아웃렛의 개별상태 판단에 따라 전로 및 부하의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 세대플랫폼은 분기차단기에만 아크 검출 기능이 있는 경우 분기차단기에서 아크 고장 신호가 검출되면 분기 배선 또는 부하 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 세대플랫폼은 상기 분기 배선 또는 부하에 대한 고장 위치의 확인을 위해 부하를 제거한 후 분기차단기에서 아크 고장 신호가 검출되면 분기 배선 이상, 상기 분기차단기에서 아크 고장 신호가 검출되지 않으면 부하 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 세대플랫폼은 분기차단기와 스마트아웃렛 모두 아크 검출 기능이 있는 경우 아크 고장 신호 발생 위치에 따라 고장 위치를 추정하되,
    상기 분기차단기와 스마트아웃렛 모두에서 아크 고장 신호가 검출되면 부하 및 부하배선 이상, 상기 분기차단기에서만 아크 고장 신호가 검출되면 분기 배선 이상, 상기 스마트아웃렛에서만 아크 고장 신호가 검출되면 분기차단기의 상태 이상으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 장치.
  9. 전로 또는 부하에 연결되어 해당 전로 또는 부하에서 측정된 상태 정보를 토대로 전로와 부하의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 고장 상태 추정 방법에 있어서,
    스마트분전반에서 메인차단기 또는 분기차단기를 통해 전로의 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 전로 상태 정보를 검출하고, 상기 전로 상태 정보를 세대플랫폼으로 전송하는 단계(S10);
    IoT 기반 부하장치에서 부하에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 단계(S20);
    스마트아웃렛(Smart Outlet)에서 IoT 기반의 통신이 불가능한 비IoT 부하장치에 연결되어 상기 비IoT 부하장치에 대한 전압, 부하전류, 영상전류, 합성누설전류, 저항성누설전류, 과전류, 아크 정보, 과전압, 정전 및 역률(Power Factor, PF) 중 적어도 하나를 포함하는 비IoT 부하 상태 정보를 검출하고, IoT를 기반으로 상기 비IoT 부하 상태 정보를 세대플랫폼에 전송하는 단계(S30);
    상기 세대플랫폼에서 상기 분기차단기의 누설전류 값과 스마트아웃렛의 누설전류 총합에 대한 상관관계를 토대로 판단하여 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계(S40);
    상기 세대플랫폼에서 상기 메인차단기와 스마트아웃렛에 대한 과전압 및 정전 정보를 토대로 판단하여 상기 메인차단기와 스마트아웃렛의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S50); 및
    상기 세대플랫폼에서 분기차단기와 스마트아웃렛의 아크 고장 신호를 토대로 판단하여 부하, 부하배선, 분기 배선 및 분기차단기의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S60)를 포함하고,
    상기 전로와 부하의 고장 위치를 추정하는 단계(S40)는 상기 분기차단기의 누설전류 값과 스마트아웃렛의 누설전류 총합 값을 취득하는 단계(S41)와, 상기 분기차단기의 누설전류 값이 미리 설정된 제1기준치 이상인지를 판단하는 단계(S42)와, 상기 스마트아웃렛의 누설전류 총합 값이 미리 설정된 제2기준치 이상인지를 판단하는 단계(S43)와, 상기 분기차단기의 누설전류 값과 스마트아웃렛의 누설전류 총합 값과의 차이가 미리 설정된 제3기준치 이상인지를 판단하는 단계(S44) 및 판단 결과를 토대로 부하, 부하배선, 분기 배선, 분기차단기 및 전로에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S45)를 포함하며,
    상기 메인차단기와 스마트아웃렛의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S50)는 상기 메인차단기와 스마트아웃렛에 대한 L(Live)상과 N(Neutral)상 사이의 전압 RMS를 검출하는 단계(S51)와, 상기 메인차단기에 대한 과전압 또는 정전 정보를 판단하는 단계(S52)와, 상기 스마트아웃렛에 대한 과전압 또는 정전 정보를 판단하는 단계(S53) 및 판단 결과를 토대로 상기 메인차단기의 입력전원, 스마트아웃렛 및 부하에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S54)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 분기차단기의 고장 상태 및 고장 위치를 추정하는 단계(S60)는
    아크 고장 검출 기능이 상기 분기차단기에만 있는지, 분기차단기와 스마트아웃렛 모두에 있는지를 판단하는 단계(S61);
    상기 아크 고장 검출 기능이 분기차단기와 스마트아웃렛 모두에 있는 경우, 상기 분기차단기에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S611);
    상기 스마트아웃렛에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S612); 및
    검출 결과를 토대로 부하, 부하배선, 분기 배선 및 분기차단기에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S613)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 아크 고장 검출 기능이 상기 분기차단기에만 있는 경우, 분기차단기에서 아크 고장 신호를 검출하는 단계(S621); 및
    검출 결과를 토대로 분기 배선 또는 부하에 대한 고장 위치를 추정하는 단계(S622)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 상태 추정 방법.


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