KR102130848B1 - 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반 - Google Patents

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이승철
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(주)세강엔지니어링
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    • B66F2700/00—Lifting apparatus
    • B66F2700/09—Other lifting devices

Abstract

본 발명은 수배전반용 기기가 내부에 설치되는 외함; 상기 외함의 내측에 설치되고, 아크 발생을 감지하는 아크센서; 상기 외함의 내측에 설치되고, 온도를 측정하는 온도센서; 상기 외함의 내측에 설치되고, 기울기를 측정하는 기울기센서; 상기 외함의 내측에 설치되어 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되고, 상기 아크센서 및 상기 온도센서를 감지 영역의 가변을 위해 승강시키는 센서승강기; 상기 아크센서, 상기 온도센서 및 상기 기울기센서의 감지 결과가 건전성 판단조건을 만족하는지 여부에 따라 수배전반의 건전성을 판단하는 건전성판단부; 외부 기기와의 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 건전성판단부에 의한 판단 결과를 상기 통신부를 통해서 정해진 단말기 또는 시스템에 제공하도록 제어하는 포함하도록 한 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 수배전반 및 내부 기기에서 있어서 뒤틀림, 구조적 변형 및 내부의 이상온도 판단 및 내부의 아크 발생 상태를 상시 진단하고, 이상상태 발생시, 이를 스마트폰 등의 단말기를 통해서 주변 근무자 등에게 경고신호를 전송하도록 할 수 있고, 이로 인해 수배전반의 고장 예방 및 이를 통한 유지보수의 저감이 가능하며, 이상상태 발생을 감지하기 위한 수배전반의 여러 구성요소에 따른 센서의 사각 범위를 없애는 것과 동시에 상시적인 온도 측정 및 열화 상태에 대한 점검이 가능하도록 할 수 있다.

Description

내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반{Switch gear with apparatus for judging earthquake-proof integrity}
본 발명은 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수배전반 및 내부 기기에서 있어서 뒤틀림, 구조적 변형 및 내부의 이상온도 판단 및 내부의 아크 발생 상태를 상시 진단하고, 이상상태 발생시 이를 스마트폰 등의 단말기를 통해서 주변 근무자 및 관제센터에 경고신호를 전송하도록 하고, 이상상태 발생을 감지하기 위한 수배전반의 여러 구성요소에 따른 센서의 사각 범위를 없애는 것과 동시에 상시적인 온도 측정 및 열화 상태에 대한 점검이 가능하도록 하는 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 관한 것이다.
일반적으로, 대규모 빌딩 및 산업용 수용가와 같이, 전력사용량이 큰 수용가에서는 110V 또는 220V의 상용전원을 직접 공급받을 수 없으므로, 이들 수용가에서는 전력계통으로부터 3,300V 또는 6,600V의 고압을 수전하여 다시 상용전압으로 변압하여야 하고, 특히 대규모 산업용 수용가에서는 22.9kV의 특고압을 수전하여 다시 상용전압으로 변압하여 사용하여야 하는데, 이를 위한 설비로서 수배전반이 사용된다. 수배전반은 분전반, MCC반(Motor Control Center Panel), 저압반, 고압반, 변압기반, 및 특고압반 등을 포함하여 구성된다.
이러한 수배전반은 일반적으로 전력계통으로부터 수용가에 전력을 공급하기 위하여, 필요한 각종 계기류, 주회로 개폐장치 및 보호 계전기 등을 구비한 기기이며, 안정적인 전력공급을 위하여 상시 안정적인 운전이 필수적인 기기이다. 또한, 최근 소형화, 경량화 제품개발로 수배전반이 건물 내부에 설치되는 특성상 수배전반의 고장 및 소손은 감전 및 화재로 인한 전기재해를 유발할 가능성이 높아지므로 해당 기기에 대한 높은 안전성 및 운전 신뢰도의 보장이 매우 중요시되고 있다.
수배전반의 운전 안전성 및 신뢰도를 보장하기 위해서, 수배전반 내부 기기에 대한 제품 신뢰도 향상뿐만 아니라, 외부 지진 및 기타 충격 등이 인가되는 열악한 사용 환경에서도 높은 운전 신뢰도를 보장할 수 있어야 하며, 나아가 수배전반 및 내부 기기에 대한 이상상태 발생을 사전에 인지 및 예방하고, 적절한 유지 및 보수가 이루어지도록 하는 등의 관리기술 부분 또한 매우 중요한 부분이다.
수배전반의 외함은 건물 내부 또는 실외의 콘크리트 바닥면에 앵커 볼트로 박아 고정하고, 이에 바닥 앵글을 조립한 다음, 바닥 앵글에 기둥 앵글을 조립하는데, 이렇게 단순하게 조립된 구성으로 되어 있을 뿐 별도의 내진 설계가 이루어지지 않고 있는 실정이다.
그러므로, 종래 수배전반에서는 바닥의 진동이나 대전력 가압에 따른 전자기력에 의한 기계적 진동 또는 지진에 의한 판넬 자체에 진동 상황이 그대로 전달되어, 그 내부에 장착되어 있는 각종 기기가 지진 등에 의해 피해를 입게 되는 경우가 발생되고 있는 실정이다. 즉, 수배전반 및 내부기기에 대한 뒤틀림 및 구조변형 및 손상에 의하여 각종 기기의 유동 원인이 되고, 이로 인한 아크 발생으로 인한 전기화재, 감전 및 정전사고의 피해가 발생되는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 개시되어 있었던 종래기술로는, 한국등록특허 제10-0939475호의 "내진 기능을 갖는 수배전반"과, 한국등록특허 제10-1625389호의 "우레탄 완충기 및 내진 스프링 결합형 수배전반용 내진 장치" 등이 있으나, 모두 내진에 대한 충격을 줄이기 위한 완충방안에 한정된 기술로서, 외부 충격 인가에 따른 능동적 상태 감시 기능은 구비하지 않고 있는 실정이다. 따라서 해당 수배전반이 외부 충격인가에 따른 현재 상태에 대하여, 가시적으로 확인할 수 없으며, 이로 인해 신속한 유지보수가 불가능하므로, 수배전반에 관한 신뢰성을 보장할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.
또한 종래에는 수배전반이나 전력설비의 온도 및 노후화에 따른 열화 정도를 측정하기 위해서, 별도의 온도측정기나 열화상 카메라를 이용하여 측정하고자 하는 부분에 직접 투사하여 온도를 측정하고, 열화 상태를 점검하였으며, 주기적으로 측정하고, 외관의 상태를 점검하여 그 상태를 추정하는 경우가 대부분이다 보니, 수배전반의 설비 건전성 및 열화에 의한 사고를 사전에 예방하지 못하는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 수배전반 및 내부 기기에서 있어서 뒤틀림, 구조적 변형 및 내부의 이상온도 판단 및 내부의 아크 발생 상태를 상시 진단하고, 이상상태 발생시 이를 스마트폰 등의 단말기를 통해서 주변 근무자 및 관제센터에 경고신호를 전송하도록 하고, 이로 인해 수배전반의 고장 예방 및 이를 통한 유지보수의 저감이 가능하고, 나아가 수배전반 고장에 따른 정전사고 및 전기화재와 같은 전기재해를 사전에 예방하며, 이러한 이상상태 발생을 감지하기 위한 수배전반의 여러 구성요소에 따른 센서의 사각 범위를 없애는 것과 동시에 상시적인 온도 측정 및 열화 상태에 대한 점검이 가능하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 수배전반용 기기가 내부에 설치되는 외함; 상기 외함의 내측에 설치되고, 아크 발생을 감지하는 아크센서; 상기 외함의 내측에 설치되고, 온도를 측정하는 온도센서; 상기 외함의 내측에 설치되고, 기울기를 측정하는 기울기센서; 상기 외함의 내측에 설치되어 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되고, 상기 아크센서 및 상기 온도센서를 감지 영역의 가변을 위해 자동 또는 수동으로 승강시키는 센서승강기; 상기 아크센서, 상기 온도센서 및 상기 기울기센서의 감지 결과가 건전성 판단조건을 만족하는지 여부에 따라 수배전반의 건전성을 판단하는 건전성판단부; 외부 기기와의 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 건전성판단부에 의한 판단 결과를 상기 통신부를 통해서 정해진 단말기 또는 시스템에 제공하도록 제어하는 제어부;를 포함하는, 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반이 제공된다.
상기 센서승강기는, 상단에 위치하는 상부판과 하단에 위치하는 하부판이 서로 대향되어 이격되도록 수직판에 마련되고, 상기 외함의 내측에 수직되게 설치되는 프레임; 상기 상부판과 상기 하부판에 양단이 회전 가능하도록 수직되게 설치되는 리드스크루; 상기 리드스크루에 나사 결합되어, 상기 리드스크루의 회전에 의해 승강하는 볼스크루; 상기 볼스크루에 고정되는 승강부재; 상기 승강부재에 슬라이딩 결합되어 상기 리드스크루에 나란하도록 상기 프레임에 설치되는 승강가이드; 상기 리드스크루를 회전시키도록 상기 프레임에 설치되는 승강모터; 상기 승강부재의 측부에 마련되는 감지편을 감지하는 감지부가 상기 프레임에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 마련되는 센서위치감지부; 상기 승강부재에 회전축이 수직을 이루도록 설치되는 틸팅모터; 및 상기 틸팅모터에 회전축에 고정되어 상기 틸팅모터의 구동에 의해 틸팅되고, 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되는 틸팅부재;를 포함할 수 있다.
상기 센서승강기는, 상기 외함 내에서 건전성 모니터링이 요구되는 기기 각각의 높이에 대응하는 높이에 위치하도록 상기 감지부를 각각 설치하고, 상기 제어부는, 상기 기기 별로 대응하는 감지부의 위치와 상기 틸팅부재의 틸팅각도를 메모리부에 저장하고, 상기 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 승강모터의 제어에 의해 상기 틸팅부재를 상기 기기 각각의 높이에 정지하도록 하며, 정지시 상기 틸팅모터의 제어에 의해 상기 틸팅부재를 상기 기기 각각을 향하도록 할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 승강모터와 상기 틸팅모터의 제어에 의해, 상기 틸팅부재가 승강하면서 정해진 높이에서 정지시에만 좌측 틸팅 또는 우측 틸팅 또는 좌우 틸팅을 수행하도록 하거나, 상기 틸팅부재가 승강하면서 좌우틸팅을 연속적으로 수행하도록 하거나, 상기 틸팅부재가 상승과 하강시 서로 상반되는 방향으로 틸팅을 수행하도록 할 수 있다.
상기 건전성판단부는, 상기 아크센서 및 상기 온도센서의 감지결과를 통해서 상기 감지부를 기준으로 구획되는 구간별로 건전성 양부를 판단하고, 상기 제어부는, 상기 건전성판단부에 의해 불량으로 판단되는 구간 내에서 정해진 횟수만큼 승강과 좌우틸팅을 반복 수행하도록 상기 승강모터와 상기 틸팅모터를 제어하고, 상기 단말기나 상기 시스템에 상기 불량에 해당하는 구간과 불량 판단 정보를 제공하도록 제어하고, 상기 온도센서의 경우, 측정온도가 제 1 설정범위 내인 경우, 상기 건전성판단부에 의해 재차 점검하도록 하고, 측정온도가 상기 제 1 설정범위보다 높은 제 2 설정범위 내인 경우, 상기 건전성판단부에 의해 점검 주기를 단축하여 재차 점검하도록 하고, 측정온도가 상기 제 2 설정범위를 초과하는 경우 불량인 것으로 판단하여 상기 단말기나 상기 시스템에 불량 판단 정보를 제공하도록 제어할 수 있다.
상기 센서승강기는, 상기 외함 내에 수직되게 설치되는 승강레일; 상기 승강레일의 상단과 하단에 이탈을 방지하도록 마련되는 상단스토퍼 및 하단스토퍼; 상기 승강레일에 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되는 승강부재; 및 상기 승강부재에 나사 체결되어 상기 승강레일을 가압함으로써, 조임에 의해 상기 승강레일에서 원하는 높이에 상기 승강부재를 고정시키는 조임볼트;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 의하면, 수배전반 및 내부 기기에서 있어서 뒤틀림, 구조적 변형 및 내부의 이상온도 판단 및 내부의 아크 발생 상태를 상시 진단하고, 이상상태 발생시, 이를 스마트폰 등의 단말기를 통해서 주변 근무자 및 관제센터에 경고신호를 전송하도록 할 수 있고, 이로 인해 수배전반의 고장 예방 및 이를 통한 유지보수의 저감이 가능하며, 나아가서 수배전반 고장에 따른 정전사고 및 전기화재와 같은 전기재해를 사전에 예방할 수 있고, 이러한 이상상태 발생을 감지하기 위한 수배전반의 여러 구성요소에 따른 센서의 사각 범위를 없애는 것과 동시에 상시적인 온도 측정 및 열화 상태에 대한 점검이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반의 내부를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반을 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에서 아크센서의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에서 센서승강기를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에서 센서승강기의 틸팅모터 및 틸팅부재를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 의한 아크센서 및 온도센서의 감지 영역 궤적에 대한 여러 가지 실시례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반의 내부를 도시한 정면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반의 내부를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반를 도시한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반(10)은, 외함(200), 아크센서(110), 온도센서(120), 기울기센서(130), 센서승강기(140), 건전성판단부(150), 통신부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
외함(200)은 수배전반용 기기(210,220)가 내부에 설치되는데, 이러한 기기(210,220)로는 분전반, MCC반(Motor Control Center Panel), 저압반, 고압반, 변압기반 및 특고압반은 물론, 전력계통으로부터 수용가에 전력을 공급하기 위하여 필요한 각종 계기류, 주회로 개폐장치 및 보호 계전기 등을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 아크센서(110)는 외함(200)의 내측에 설치되고, 아크 발생을 감지하도록 한다. 아크센서(110)는 예컨대 UV 아크센서로 이루어질 수 있는데, 이를 위해 일례로, 외부로부터 공급되는 동작 전원이 정전압을 유지하도록 하는 정전압부(111)와, 정전압부(111)에 의해 유지되는 정전압을 동작에 필요한 전압으로 변환시키는 고전압DC-DC컨버터(112)와, UV에 대하여 신호를 발생시키도록 하는 UV센서(113)와, UV센서(113)로부터 출력되는 신호를 처리하여 출력하는 신호처리회로(114)를 포함할 수 있다.
아크센서(110)는 예컨대 UV영역이 185~260nm 측정을 가능하도록 하고, 감지거리 3m 이격 거리에서 5mm 아크를 측정할 수 있는데, 평상시 진폭을 갖는 펄스가 출력되고, 아크 발생시 UV센서(113)가 도통되어 진폭이 없는 출력을 발생하게 됨으로써, 아크 발생을 감지할 수 있도록 한다.
온도센서(120)는 외함(200)의 내측에 설치되고, 온도를 측정하도록 한다. 온도센서(120)는 예컨대 10~150℃의 측정 범위를 가지는 비접촉식 온도 측정 방식을 가질 수 있다. 한편, 후술하게 될 건전성평가부(150)는 예컨대 온도센서(120)의 측정온도가 제 1 설정범위 내인 경우, 일례로 기준치 온도보다 0~20℃ 높은 범위인 경우, 이후 검사시 재점검하도록 하고, 측정온도가 제 1 설정범위보다 높은 제 2 설정범위 내인 경우, 일례로 기준치 온도보다 21~40℃ 높은 범위 내인 경우 점검 주기를 단축하여 점검하며, 측정온도가 제 2 설정범위를 초과하는 경우, 즉 기준치 온도보다 40℃ 초과의 경우 건전성 불량, 즉 결함으로 판정하고, 이를 제어부(170)의 제어에 의한 통신에 의해 정해진 단말기(1)나 시스템에 불량 판단 정보 내지 경보로서 제공하도록 할 수 있다.
기울기센서(130)는 외함(200)의 내측에 설치되고, 기울기를 측정하도록 하는데, 예컨대, X축, Y축 및 Z축의 기울기 측정을 가능하도록 3축 기울기 측정기로 이루어질 수 있고, 측정 정밀도가 0.5도를 가짐이 바람직하며, LoRa 망을 활용한 변위량 상태값의 전달을 가능하도록 하고, 건전성판단부(150)가 측정된 기울기를 통해서 고장, 정상, 위험 상태로 구분할 수 있으며, 이로 인해 관리자가 고장 위험에 대응하도록 유도할 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 센서승강기(140)는 외함(200)의 내측에 설치되어 아크센서(110) 및 온도센서(120)가 설치되고, 아크센서(110) 및 온도센서(120)를 감지 영역의 가변을 위해 자동 또는 수동으로 승강시키도록 하는데, 본 실시례에서는 자동으로 승강시키는 실시례를 나타낸다.
센서승강기(140)는 프레임(141), 리드스크루(142), 볼스크루(143), 승강부재(144), 승강가이드(145), 승강모터(146), 센서위치감지부(147), 틸팅모터(148) 및 틸팅부재(149)를 포함할 수 있다.
프레임(141)은 상단에 위치하는 상부판(141a)과 하단에 위치하는 하부판(141b)이 서로 대향되어 이격되도록 수직판(141c)에 마련될 수 있고, 외함(200)의 내측에 수직되게 설치될 수 있다. 프레임(141)은 수직판(141c) 등을 볼팅이나 브라켓 또는 끼움 방식 등의 결합 구조에 의해 외함(200)의 내측에 고정되도록 할 수 있다.
리드스크루(142)는 상부판(141a)과 하부판(141b)에 양단이 회전 가능하도록 수직되게 설치될 수 있다. 리드스크루(142)는 회전시 마찰을 최소화하도록 상부판(141a)과 하부판(141b)에 양단이 베어링을 매개로 설치될 수 있다.
볼스크루(143)는 리드스크루(142)에 나사 결합되어, 리드스크루(142)의 회전에 의해 승강하도록 설치될 수 있다.
승강부재(144)는 볼스크루(143)에 고정될 수 있다. 승강부재(144)는 일례로 본 실시례에서처럼 판상부재로 이루어질 수 있고, 일측면에 볼스크루(143)가 볼팅이나 브라켓 등에 의해 고정되도록 하거나, 내측에 노출 가능하도록 매립될 수 있다.
승강가이드(145)는 승강부재(144)에 슬라이딩 결합되어 리드스크루(142)에 나란하도록 프레임(141)에 설치될 수 있다. 승강가이드(145)는 구체적으로 승강부재(144)에 마련되는 슬라이딩결합부(144a)에 슬라이딩 결합되는 직선부재로서, 수직부재(141c)의 일측면에 볼팅이나 브라켓 등으로 고정될 수 있다.
승강모터(146)는 리드스크루(142)를 회전시키도록 프레임(141)에 설치될 수 있다. 승강모터(146)는 예컨대 브라켓(146a)에 의해 하부판(141b)에 수직되게 고정될 수 있고, 본 실시례에서처럼 직접 리드스크루(142)에 회전축이 연결되거나, 감속기나 다수의 기어 또는 체인 및 스프라켓 등을 사용하여 리드스크루(142)에 회전력을 제공할 수도 있다. 승강모터(146)는 회전량 제어를 위하여, 서보 모터 또는 스텝 모터 등으로 이루어질 수 있다.
센서위치감지부(147)는 승강부재(144)의 측부에 마련되는 감지편(147a)을 감지하는 감지부(147b)가 프레임(141)에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 마련될 수 있다. 여기서 감지부(147b)는 예컨대 접촉에 의해 감지를 수행하는 스위치 방식이거나, 본 실시례에서처럼 감지편(147a)을 사이에 두고 그 양측에서 서로 대향되게 설치되는 발광소자와 수광소자로 이루어져서 발광소자로부터 출력되는 광이 수광소자에 수신되는지 여부에 따라 감지를 수행할 수 있다.
틸팅모터(148)는 승강부재(144)에 회전축이 수직을 이루도록 설치될 수 있다. 틸팅모터(148)는 예컨대 브라켓(148a)에 의해 승강부재(144)에 고정될 수 있고, 본 실시례에서처럼 직접 틸팅부재(149)에 회전축이 연결되거나, 감속기나 다수의 기어 또는 체인 및 스프라켓 등을 사용하여 틸팅부재(149)에 회전력을 제공할 수도 있다. 틸팅모터(148)는 회전량 제어를 위하여, 서보 모터 또는 스텝 모터 등으로 이루어질 수 있다.
틸팅부재(149)는 틸팅모터(148)에 회전축에 고정되어 틸팅모터(148)의 구동에 의해 틸팅되고, 아크센서(110) 및 온도센서(120)가 설치될 수 있다. 틸팅부재(149)는 축고정부(149a)에 의해 틸팅모터(148)의 회전축에 고정될 수 있다. 틸팅부재(149)는 아크센서(110)와 온도센서(120)가 내측에 수용되기 위한 공간을 제공하도록 예컨대 하우징 구조를 가질 수 있는데, 이 경우, 아크센서(110)와 온도센서(120) 각각이 측정을 위해 외기와 연결되도록 슬롯 등의 개구가 다수로 형성될 수 있다.
건전성판단부(150)는 아크센서(110), 온도센서(120) 및 기울기센서(130)의 감지 결과가 건전성 판단조건을 만족하는지 여부에 따라 수배전반(10)의 건전성을 판단하도록 한다. 여기서 건전성 판단조건은, 예컨대 건전성 불량인 것으로 판단되는 조건으로서, 아크센서(110)의 경우, 5~10mm 이상의 아크 발생, 온도센서(120)의 경우, 기준치 온도보다 21~40℃ 이상, 기울기센서(130)의 경우, 설치된 상태의 기울기에 비하여 변동이 발생한 경우일 수 있고, 반드시 이에 한하지 않고, 위험 상태라고 판단되는 범위 내로 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
통신부(160)는 외부 기기와의 통신을 수행하도록 하는데, Wi-Fi, 3G, LTE, 5G 등을 비롯하여, 다양한 무선 또는 유선 통신 방식이 적용될 수 있다. 여기서, 외부 기기는 수배전반(10)에 대한 관리 권한을 가지는 관리자나 사용자 등의 단말기(1)나 수배전반(10)의 관리를 맡은 관제시스템 등일 수 있는데, 단말기(1)는 어플리케이션이나 프로그램의 동작에 의해 데이터나 특정 프로세스를 수행함과 아울러, 무선이나 유선 통신을 가능하도록 하는 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 또는 PC 등과 같은 정보 처리 및 통신 기기가 사용될 수 있다.
제어부(170)는 건전성판단부(150)에 의한 판단 결과를 통신부(160)를 통해서 정해진 단말기(1) 또는 시스템에 제공하도록 제어한다. 여기서 단말기(1) 및 시스템은 본 발명에서 요구되는 기능을 수행하기 위한 어플리케이션이나 프로그램을 다운로드받아 설치한 다음, 이러한 어플리케이션이나 프로그램의 구동에 의해 통신을 통해서 제어부(170)에 관리자 또는 사용자 등의 권한에 기초한 정해진 과정에 따라 등록을 수행할 수 있다.
한편, 센서승강기(140)는 외함(200) 내에서 건전성 모니터링이 요구되는 기기 각각의 높이에 대응하는 높이에 위치하도록 감지부(147b)를 각각 설치할 수 있다. 이때, 제어부(170)는 상기의 기기 별로 대응하는 감지부(147b)의 위치와 틸팅부재(149)의 틸팅각도를 메모리부(180)에 저장할 수 있고, 감지부(147b)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 승강모터(146)의 제어에 의해 틸팅부재(149)를 기기 각각의 높이에 정지하도록 하며, 정지시 틸팅모터(148)의 제어에 의해 틸팅부재(149)가 기기 각각을 향하도록 할 수 있다. 따라서, 제어부(170)는 특히 모니터링이 필요한 기기에 대한 높이 및 틸팅각도 설정을 통해서, 아크센서(110)와 온도센서(120)가 이러한 기기를 향하도록 하여 정밀 모니터링이 가능하게 승강모터(146)와 틸팅모터(148)를 구동시킬 수 있다.
건전성판단부(150)는 아크센서(110) 및 온도센서(120)의 감지결과를 통해서 감지부(147b)를 기준으로 구획되는 구간별로 건전성 양부를 판단할 수 있다. 본 실시례에서는 감지부(147b)가 4개인 점을 고려하면, 감지부(147b)에 의해 구획되는 구간은 3개로 이루어질 수 있다. 여기서, 제어부(170)는 건전성판단부(150)에 의해 불량으로 판단되는 구간 내에서 정해진 횟수만큼 승강과 좌우틸팅을 반복 수행하도록 승강모터(146)와 틸팅모터(148)를 제어할 수 있고, 단말기(1)나 시스템에 불량에 해당하는 구간과 불량 판단 정보를 제공하도록 제어할 수 있다. 여기서 불량 판단 정보는 아크 발생 여부, 온도, 기울기 등일 수 있다.
제어부(170)는 출력하는 제어신호를 통신망을 통해 수배전반(10) 관리자에게 전송하는 통신인테페이스 및 제어신호에 차단기의 트립신호가 포함되는 경우 수배전반(10)의 차단기로 트립신호를 전송하는 인터페이스를 구비할 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 제어부(170)는 승강모터(146)와 틸팅모터(148)의 제어에 의해, 불연속 양방향 틸팅, 불연속 일방향 틸팅, 연속 양방향 틸팅 또는 승강 고정식 틸팅 중 어느 하나의 방식을 이용하여 아크센서(110) 및 온도센서(120)의 감지 영역에 대한 높이 및 방향 가변을 가능하도록 할 수 있다. 여기서, 불연속 양방향 틸팅은, 도 6의 (a)에서처럼, 틸팅부재(149)가 승강(A)하면서 정해진 높이에서 정지시에만 좌우 틸팅(B)을 수행하도록 하는 것을 의미한다. 불연속 일방향 틸팅은, 도 6의 (b)에서처럼, 틸팅부재(149)가 승강하면서 좌측 틸팅 또는 우측 틸팅을 수행하도록 하는데, 이때, 하강시(C)와 상승시(D) 동일 높이에서의 틸팅 방향이 서로 반대 방향이 되도록 할 수 있으며, 이로 인해 감지 사각 영역을 최대한 줄일 수 연속 양방향 틸팅은, 도 6의 (c)에서처럼, 틸팅부재(149)가 승강하면서 좌우틸팅을 연속적으로 수행하도록 하는 것을 의미한다. 이때, 하강시(E)와 상승시(F), 틸팅방향이 서로 반대가 되도록 함으로써, 감지 사각 영역을 최대한 줄이도록 할 수 있다. 승강 고정식 틸팅은 틸팅부재(149)가 상승(H)과 하강(G)시 서로 상반되는 방향으로 틸팅을 수행하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반(10)은 필요한 설정 및 정보 등의 입력을 위하여, 다수의 버튼이나 스위치 또는 키보드 또는 터치패널 등의 입력부(191)와, 동작상태 및 정보의 디스플레이를 위한 디스플레이부(192)와, 외부로부터 공급되는 전원을 동작에 필요한 전원으로 변환하여, 해당하는 구성 부품들에게 전달하는 전원공급부(193) 등을 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반의 내부를 도시한 정면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시례에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반(20)은 본 발명의 일 실시례에 따른 내진 건전선 판단장치를 가지는 수배전반(10)에 대하여, 센서승강기(340)가 수동으로 구동하는 것을 제외하고는 다른 모든 구성이 동일하므로, 그 차이점인 수동 방식의 센서승강기(340) 위주로 설명하기로 한다. 다만, 센서승강기(340)가 수동으로 구동함으로써, 제어부(170)에 의한 센서승강기(340)의 제어가 생략된다.
본 실시례의 센서승강기(340)는 외함(200) 내에 수직되게 설치되는 승강레일(341)과, 승강레일(341)의 상단과 하단에 이탈을 방지하도록 마련되는 상단스토퍼(342) 및 하단스토퍼(343)와, 승강레일(341)에 아크센서(110) 및 온도센서(120)가 설치되는 승강부재(344)와, 승강부재(344)에 나사 체결되어 승강레일(341)을 가압함으로써, 조임에 의해 승강레일(341)에서 원하는 높이에 승강부재(344)를 고정시키는 조임볼트(345)를 포함할 수 있다. 따라서, 승강부재(344)를 승강레일(341)에서 원하는 높이에 고정시킴으로써, 아크센서(110)와 온도센서(120)의 측정 영역을 가변시킬 수 있다. 여기서, 승강레일(341)은 다수, 예컨대 한 쌍으로 이루어짐을 나타내나, 이에 한하지 않고 단일로 이루어질 수 있고, 승강부재(344)에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반에 따르면, 수배전반 및 내부 기기에서 있어서 뒤틀림, 구조적 변형 및 내부의 이상온도 판단 및 내부의 아크 발생 상태를 상시 진단하고, 이상상태 발생시, 이를 스마트폰 등의 단말기를 통해서 주변 근무자 및 관제센터에 경고신호를 전송하도록 할 수 있고, 이로 인해 수배전반의 고장 예방 및 이를 통한 유지보수의 저감이 가능하다.
본 발명에 따르면, 수배전반 고장에 따른 정전사고 및 전기화재와 같은 전기재해를 사전에 예방할 수 있고, 이러한 이상상태 발생을 감지하기 위한 수배전반의 여러 구성요소에 따른 센서의 사각 범위를 없애는 것과 동시에 상시적인 온도 측정 및 열화 상태에 대한 점검이 가능하도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 단말기 110 : 아크센서
111 : 정전압부 112 : 고전압DC-DC컨버터
113 : UV센서 114 : 신호처리회로
120 : 온도센서 130 : 기울기센서
140 : 센서승강기 141 : 프레임
141a : 상부판 141b : 하부판
141c : 수직판 142 : 리드스크루
143 : 볼스크루 144 : 승강부재
144a : 슬라이딩결합부 145 : 승강가이드
146 : 승강모터 146a : 브라켓
147 : 센서위치감지부 147a : 감지편
147b : 감지부 148 : 틸팅모터
148a : 브라켓 149 : 틸팅부재
149a : 축고정부 150 : 건전성판단부
160 : 통신부 170 : 제어부
180 : 메모리부 191 : 입력부
192 : 디스플레이부 193 : 전원공급부
200 : 외함 210,220 : 기기
340 : 센서승강기 341 : 승강레일
342 : 상단스토퍼 343 : 하단스토퍼
344 : 승강부재 345 : 조임볼트

Claims (6)

  1. 수배전반용 기기가 내부에 설치되는 외함;
    상기 외함의 내측에 설치되고, 아크 발생을 감지하는 아크센서;
    상기 외함의 내측에 설치되고, 온도를 측정하는 온도센서;
    상기 외함의 내측에 설치되고, 기울기를 측정하는 기울기센서;
    상기 외함의 내측에 설치되어 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되고, 상기 아크센서 및 상기 온도센서를 감지 영역의 가변을 위해 자동 또는 수동으로 승강시키는 센서승강기;
    상기 아크센서, 상기 온도센서 및 상기 기울기센서의 감지 결과가 건전성 판단조건을 만족하는지 여부에 따라 수배전반의 건전성을 판단하는 건전성판단부;
    외부 기기와의 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 건전성판단부에 의한 판단 결과를 상기 통신부를 통해서 정해진 단말기 또는 시스템에 제공하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 센서승강기는,
    상단에 위치하는 상부판과 하단에 위치하는 하부판이 서로 대향되어 이격되도록 수직판에 마련되고, 상기 외함의 내측에 수직되게 설치되는 프레임, 상기 상부판과 상기 하부판에 양단이 회전 가능하도록 수직되게 설치되는 리드스크루, 상기 리드스크루에 나사 결합되어, 상기 리드스크루의 회전에 의해 승강하는 볼스크루, 상기 볼스크루에 고정되는 승강부재, 상기 승강부재에 슬라이딩 결합되어 상기 리드스크루에 나란하도록 상기 프레임에 설치되는 승강가이드, 상기 리드스크루를 회전시키도록 상기 프레임에 설치되는 승강모터, 상기 승강부재의 측부에 마련되는 감지편을 감지하는 감지부가 상기 프레임에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 마련되는 센서위치감지부, 상기 승강부재에 회전축이 수직을 이루도록 설치되는 틸팅모터, 상기 틸팅모터에 회전축에 고정되어 상기 틸팅모터의 구동에 의해 틸팅되고, 상기 아크센서 및 상기 온도센서가 설치되는 틸팅부재를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 승강모터와 상기 틸팅모터의 제어에 의해, 상기 틸팅부재가 승강하면서 정해진 높이에서 정지시에만 좌측 틸팅 또는 우측 틸팅 또는 좌우 틸팅을 수행하도록 하거나, 상기 틸팅부재가 승강하면서 좌우틸팅을 연속적으로 수행하도록 하거나, 상기 틸팅부재가 상승과 하강시 서로 상반되는 방향으로 틸팅을 수행하도록 하는, 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서승강기는,
    상기 외함 내에서 건전성 모니터링이 요구되는 기기 각각의 높이에 대응하는 높이에 위치하도록 상기 감지부를 각각 설치하고,
    상기 제어부는,
    상기 기기 별로 대응하는 감지부의 위치와 상기 틸팅부재의 틸팅각도를 메모리부에 저장하고, 상기 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 상기 승강모터의 제어에 의해 상기 틸팅부재를 상기 기기 각각의 높이에 정지하도록 하며, 정지시 상기 틸팅모터의 제어에 의해 상기 틸팅부재를 상기 기기 각각을 향하도록 하는, 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 건전성판단부는,
    상기 아크센서 및 상기 온도센서의 감지결과를 통해서 상기 감지부를 기준으로 구획되는 구간별로 건전성 양부를 판단하고,
    상기 제어부는,
    상기 건전성판단부에 의해 불량으로 판단되는 구간 내에서 정해진 횟수만큼 승강과 좌우틸팅을 반복 수행하도록 상기 승강모터와 상기 틸팅모터를 제어하고, 상기 단말기나 상기 시스템에 상기 불량에 해당하는 구간과 불량 판단 정보를 제공하도록 제어하고, 상기 온도센서의 경우, 측정온도가 제 1 설정범위 내인 경우, 상기 건전성판단부에 의해 재차 점검하도록 하고, 측정온도가 상기 제 1 설정범위보다 높은 제 2 설정범위 내인 경우, 상기 건전성판단부에 의해 점검 주기를 단축하여 재차 점검하도록 하고, 측정온도가 상기 제 2 설정범위를 초과하는 경우 불량인 것으로 판단하여 상기 단말기나 상기 시스템에 불량 판단 정보를 제공하도록 제어하는, 내진 건전성 판단장치를 가지는 수배전반.
  6. 삭제
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