KR102162178B1 - 모터 배전반 통합 모니터링 장치 - Google Patents

모터 배전반 통합 모니터링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터(200) 내부로 가스 또는 공기를 공급하기 위한 공급관(121); 상기 모터 내부의 습기, 가스 또는 공기를 배출하기 위한 배출관(122); 검사관(122a); 상기 배출관과 검사관 사이의 통로를 개폐하는 배출측 개폐부(132); 적어도 하나의 센서(161)를 포함하는 센서부(160) 및 상기 배출측 개폐부와 센서의 동작을 제어하는 제어부(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 배전반 통합 모니터링 장치를 개시한다.

Description

모터 배전반 통합 모니터링 장치{APPARATUS FOR MONITORING MOTOR AND DISTRIBUTION BOARD}
본 발명은 모터 배전반 통합 모니터링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 외부에 설치된 센서를 이용하여 모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링 하는 기술에 관한 것이다.
종래에는 가스 또는 공기 주입을 위한 제1 가스관과 수중모터로부터 공급된 가스 또는 공기를 회수하는 제2 가스관을 포함하는 수중케이블을 이용하여 수중모터 내부의 결로 방지와 습기 배출을 제공하였다.
선행기술로 기재된 특허문헌은 수중케이블을 포함하는 수중모터 보호장치에 관한 것으로서, 수중모터의 손상 또는 오동작을 방지할 수 있고, 수중모터의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한 특허문헌은 제2 가스관으로부터 배출되는 배출가스를 감지하여 수중모터의 상태를 모니터링 할 수 있고, 수중모터 내부에 상태를 모니터링 하기 위한 별도의 센서가 불필요하며, 센서의 설치비용을 절감할 수 있다.
특허문헌은 배전반 내부에 가스센서를 설치하여 수중모터와 배전반 내부환경을 모니터링 할 수 있다. 그러나 특허문헌은 가스센서를 배전반 내부에 어떤 위치에 설치하여 어떻게 수중모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링 하는지 구체적으로 기재되지 않은 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1873321호
상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 센서, 배출측 개폐부 및 송풍흡입부의 동작을 제어하여 모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링 하는 모터 배전반 통합 모니터링 장치를 제공한다.
상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명의 실시 예에 따른 모터 배전반 통합 모니터링 장치는, 모터(200) 내부로 가스 또는 공기를 공급하기 위한 공급관(121); 상기 모터 내부의 습기와 가스를 포함한 공기를 배출하기 위한 배출관(122); 검사관(122a); 상기 배출관과 검사관 사이의 통로를 개폐하는 배출측 개폐부(132); 적어도 하나의 센서(161)를 포함하는 센서부(160) 및 제어부(180)를 포함하고, 상기 센서부는, 배전반(10) 내부에 설치된 센서함(162); 상기 센서함의 일측에 형성되어 검사관의 인입을 제공하는 인입부(163) 및 상기 센서함의 타측에 형성된 송풍흡입부(164)를 포함하여, 상기 센서는 인입부와 송풍흡입부의 사이에 형성되고, 상기 제어부는 센서, 배출측 개폐부 및 송풍흡입부의 동작을 제어하여 모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링 하는 것을 특징으로 한다.
상기 배출측 개폐부는 배출관과 연결된 입력포트, 검사관과 연결된 제1 출력포트 및 일단이 개방된 개방관(122b)과 연결된 제2 출력포트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 센서는 온습도센서(161a)와 가스센서(161b)를 포함하고, 모터와 배전반의 내부환경에 대응하여 영점과 단계별 가스농도 값 알림이 설정되며, 모터의 내부환경을 모니터링하기 위한 제1 센싱모드 및 배전반의 내부환경을 모니터링하기 위한 제2 센싱모드로 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 모터 배전반 통합 모니터링 장치는, 상기 공급관의 공급압력을 조절하는 공급측 압력조절부(141) 및 배출관의 배출압력을 조절하는 배출측 압력조절부(142)를 더 포함하고, 상기 제어부는 공급관보다 배출관의 압력이 높도록 일정하게 관의 압력을 조절하기 위한 표준모드 및 관의 압력을 가변시키는 비표준모드로 동작이 가능하고, 센서값을 이용하여 자동적으로 표준모드를 비표준모드로 변경이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 하나의 세트로 구성된 센서부로 한 공간에서 모터와 배전반의 내부환경을 함께 모니터링 할 수 있고, 센서의 설치 또는 부품 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중모터와 가스공기 공급장치와 연결된 수중모터 배전반 통합 모니터링 장치를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 수중케이블의 단면을 상세하게 도시한 예이다.
도 3은 도 1의 공급측과 배출측 개폐부를 상세하게 도시한 예이다.
도 4는 도 1의 센서부를 상세하게 도시한 예이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
모터는 수중, 지상 또는 지하에서 사용하는 모터를 포함하고, 이에 한정하지 않는다. 수중, 지상 또는 지하에서 사용하는 모터는 내부와 외부의 온도차에 의해 결로나 습기가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 모터를 수중모터로 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중모터와 가스공기 공급장치와 연결된 수중모터 배전반 통합 모니터링 장치를 도시한 것으로서, 통합 모니터링 장치(100)는 수중케이블(110)과 배출관(122)을 이용하여 수중모터펌프의 수중모터(200)에 접속되고, 공급관(121)을 이용하여 가스공기 공급장치(300)와 연결된다.
가스공기 공급장치(300)는 공기와 가스주입 압력을 조절하는 기능이 포함될 수 있다. 가스공기 공급장치(300)는 가스통이나 공기통의 자체 압력을 이용하여 공급관(121)에게 주입할 수 있다. 가스공기 공급장치(300)는 가스통의 압력이 떨어지면 가스통을 교체하여 가스주입을 제공할 수 있고, 공기통의 압력이 떨어지면 콤프레서를 구동시켜 공기주입을 제공할 수 있다. 가스는 불활성가스일 수 있고, 더욱 상세하게는 질소 또는 아르곤(argon) 가스일 수 있다.
통합 모니터링 장치(100)는 배전반(10) 내부에 설치되고, 가스공기 공급장치(300)는 배전반(10) 외부에 설치된다. 또한 가스공기 공급장치(300)는 배전반(10) 내부에 설치가 가능하고, 이에 한정하지 않는다.
도 2는 도 1의 수중케이블의 단면을 상세하게 도시한 예로서, 수중케이블(110)은 수중모터(200) 내부로 가스 또는 공기를 공급하기 위한 제1 가스관(111)과 수중모터(200) 내부의 습기. 가스 또는 공기를 배출 또는 회수하기 위한 제2 가스관(112)을 포함한다. 더욱 상세하게는 수중케이블(110)은 수중모터(200) 내부로 불활성가스의 주입경로를 제공하기 위한 제1 가스관(111)과 수중모터(200) 내부의 습기와 가스의 배출경로를 제공하기 위한 제2 가스관(112)을 포함할 수 있다.
수중케이블(110)은 수중모터(210)의 전기공급을 위한 전력공급선(113)을 더 포함할 수 있고, 제1 가스관(111), 제2 가스관(112) 및 전력공급선(113)이 직접 일체화되게 형성되어 각 관들을 함께 감싸는 외피관(114)을 더 포함할 수 있다. 전력공급선(113)은 R상(113a), S상(113b), T상(113c) 및 접지(113d)로 이루어진 3상 4선식이다.
수중모터펌프는 전기를 공급받아 동력을 발생시키는 수중모터(200)를 포함한다. 수중케이블(110)과 수중모터에 대한 자세한 설명은 선행기술로 기재된 특허문헌을 참조하기로 한다.
통합 모니터링 장치(100)는 공급관(121), 배출관(122), 검사관(122a), 개방관(122b), 배출측 개폐부(132), 분기부(150), 센서부(160) 전력공급부(170) 및 제어부(180) 중 적어도 하나를 포함한다.
공급관(121)은 수중모터(200) 내부로 가스 또는 공기를 공급하기 위한 것이고, 배출관(122)은 수중모터(200) 내부의 습기와 가스를 포함한 공기를 배출하기 위한 것이다. 통합 모니터링 장치(100)는 수중모터(200) 내부의 습기가 배출관(122)으로 배출되어 수중모터(200) 내부의 결로 방지와 습기 배출을 제공하고, 습기가 배출되어 수중모터(200)를 보호한다. 수중모터펌프는 관로 또는 관정에 배치되고, 통합 모니터링 장치(100)는 배전반(10) 또는 관로와 소정의 간격으로 이격된 장소에 배치된다.
분기부(150)는 수중케이블(110) 일단과 연결되고, 제1 가스관(111)이 공급관(121)과 연결되도록 하며, 제2 가스관(112)이 배출관(122)과 연결되도록 하고, 전력공급선(113)이 전력공급부(170)와 연결되도록 한다.
검사관(122a)은 배출관(122)에서 배출되는 가스를 센서부(160)에게 전달하기 위한 것이고, 배출측 개폐부(132)는 배출관(122)과 검사관(122a) 사이의 통로를 개폐한다.
도 3은 도 1의 공급측과 배출측 개폐부를 상세하게 도시한 예로서, 통합 모니터링 장치(100)는 공급측 개폐부(131), 공급측 압력조절부(141), 배출측 압력조절부(142)를 더 포함할 수 있다.
공급측 개폐부(131)는 공급관(121)과 가스공기 공급장치(300) 사이의 통로를 개폐한다. 공급관(121)과 가스공기 공급장치(300) 사이의 통로는 가스공급로(121a)와 공기공급로(121b)이다.
공급측 개폐부(131)는 공급관(121)과 연결된 출력포트, 가스공급로(121a)와 연결된 제1 입력포트 및 공기공급로(121b)와 연결된 제2 입력포트를 포함하고, 제1 입력포트와 제2 입력포트의 개폐를 제어한다. 공급관(121)은 제1 입력포트와 제2 입력포트가 개방되어 동시에 가스와 공기를 공급받을 수 있다.
본 발명은 제1 가스관(111)에 공기와 혼합된 가스를 주입하여 가스의 사용량을 절감시킬 수 있고, 가스공기 공급장치(300)에서 예비가스통을 사용하여 안정적인 가스의 공급을 제공할 수 있다. 가스공기 공급장치(300)는 회수된 가스를 재사용하기 위하여 센서부(160)와 연결된 관(미도시)이 설치될 수 있고, 회수된 가스에 함께 존재하는 습기를 제거할 수 있다.
배출측 개폐부(132)는 배출관(122)과 연결된 입력포트, 검사관(122a)과 연결된 제1 출력포트 및 개방관(122b)과 연결된 제2 출력포트를 포함한다. 개방관(122b)의 일단은 개방되어 있다. 배출측 개폐부(132)는 2개의 출력포트를 제어하여 배출관(122)의 가스를 개방관(123) 또는 검사관(122a)으로 제공할 수 있다.
배출측 개폐부(132)는 제1 출력포트를 개방할 때 제2 출력포트를 폐쇄하고, 제1 출력포트를 폐쇄할 때 제2 출력포트를 개방한다. 공급측 개폐부(131)와 배출측 개폐부(132)는 예를 들어 솔레노이드 밸브이다.
공급측 개폐부(131)와 배출측 개폐부(132)는 제어부(180)에 의해 동작이 제어되고, 수중모터(200)에서 배전반(10)이나 배전반(10)에서 수중모터(200)로 모니터링이 전환될 때 타이머를 이용한 전환시간이 설정되어 있다. 본 발명은 전환시간이 설정되어 안정적으로 모니터링 모드를 전환시킬 수 있다.
공급측 압력조절부(141)는 공급관(121)의 공급압력을 조절하고, 배출측 압력조절부(142)는 배출관(122)의 배출압력을 조절한다.
도 4는 도 1의 센서부를 상세하게 도시한 예로서, 센서부(160)는 적어도 하나의 센서(161), 센서함(162), 인입부(163) 및 송풍흡입부(164)를 포함한다. 센서(161)는 온습도센서(161a)와 가스센서(161b)를 포함한다. 센서함(162)은 배전반(10) 내부에 설치된다. 인입부(163)는 센서함의 일측에 형성되어 검사관의 인입을 제공하고, 송풍흡입부(164)는 센서함(162)의 타측에 형성된다.
송풍흡입부(164)는 수중모터(200)의 내부환경을 모니터링할 때 센서함(162)의 외부방향으로 송풍시켜 센서(161)가 수중모터(200) 내부에서 발생하는 가스와 온습도를 감지할 수 있도록 도와주고, 배전반(10)의 내부환경을 모니터링할 때 배전반 내부의 가스 또는 공기를 센서함(162)쪽으로 흡입시켜 센서가(161)가 배전반(10) 내부에서 발생하는 가스와 온습도를 감지할 수 있도록 도와준다.
제어부(180)는 센서(161), 배출측 개폐부(132) 및 송풍흡입부(164)의 동작을 제어하여 수중모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링 할 수 있다. 제어부(180)는 제1 출력포트를 폐쇄하고 송풍흡입부(164)가 흡입동작이 되도록 하여 배전반의 내부환경을 모니터링 한다. 또한 제어부(180)는 제1 출력포트를 폐쇄할 때 제2 출력포트를 개방하여 수중모터 내부의 진공상태를 방지할 수 있다. 또한 제어부(180)는 수중모터(200)의 내부환경을 모니터링할 때 배출측 개폐부(132)를 제어하여 제1 출력포트를 개방하고, 송풍흡입부(164)가 송풍동작이 되도록 한다.
본 발명은 센서(161)가 인입부(163)와 송풍흡입부(164)의 사이에 형성되어 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부의 온습도와 가스를 효율적으로 감지할 수 있다. 또한 본 발명은 하나의 세트로 구성된 센서부(160)로 한 공간에서 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경을 함께 모니터링할 수 있고, 센서(161)의 설치 또는 부품 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 수중모터(200)의 동작이 중단되어도 수중모터의 침수를 감지하기 위하여 설정된 주기마다 공급관(121)으로 공기를 주입하고, 배출관(122)으로부터 회수된 공기의 온도 또는 습도를 감지하여 수중모터(200)의 침수유무를 판별할 수 있다.
공급측 압력조절부(141)는 공급관(121)의 공급압력을 조절하고, 배출측 압력조절부(142)는 배출관(122)의 배출압력을 조절한다.
제어부(180)는 공급관(121)보다 배출관(122)의 압력이 높도록 일정하게 관의 압력을 조절하기 위한 표준모드 및 관의 압력을 가변시키는 비표준모드로 동작이 가능하고, 센서값을 이용하여 자동적으로 표준모드를 비표준모드로 변경이 가능하다. 제어부(180)는 센서값을 이용하여 수중모터(200)의 이상을 판별할 수 있고, 수중모터(200)의 이상과 관련된 판별정보에 기반하여 자동적으로 표준모드에서 비표준모드로 변경 또는 전환할 수 있다. 예를 들어 제어부(180)는 수중모터(200)가 수중에 위치하므로, 공급관(121)보다 배출관(122)의 내부 압력이 높도록 표준모드로 관의 내부 압력을 조절할 수 있다.
센서(161)는 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경에 대응하여 영점과 단계별 가스농도 값 알림이 설정된다. 본 발명은 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경은 온습도와 가스농도가 전혀 다르므로, 환경별 정확한 감지를 제공하기 위하여 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경에 대응하여 영점과 단계별 가스농도 값 알림을 설정하는 것이다.
센서(161)는 수중모터(200)의 내부환경을 모니터링하기 위한 제1 센싱모드 및 배전반(10)의 내부환경을 모니터링하기 위한 제2 센싱모드로 동작한다. 제어부(180)는 제1 센싱모드 또는 제2 센싱모드로 센서(161)가 구동되도록 제어명령을 센서(161)에게 송신하고, 센서(161)로부터 단계별 가스농도 값 알림에 따른 출력신호와 센서값을 수신한다.
본 발명은 단계별로 이상 또는 위험을 알리는 단계별 가스농도 값 알림에 기반하여 센서(161)에서 출력신호를 생성하여 감지 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 센서(161)를 설치하는 환경에 대응하여 영점과 단계별 가스농도 값을 설정할 수 있고, 사용자의 임의 설정을 통하여 가스농도 값의 범위를 단계별로 설정할 수 있다. 또한 본 발명은 하나의 세트로 구성된 센서(161)가 자동적으로 제1 센싱모드와 제2 센싱모드로 전환되어 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경을 통합적으로 모니터링할 수 있고, 센서(161)의 부품비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 수중모터(200)의 상태를 모니터링할 뿐만 아니라 배전반(10) 내부의 화재 징후 또는 화재 발생 유무를 함께 알아낼 수 있다.
온습도 값은 배출관(122) 내부의 압력 조절, 수중모터(200)의 과부하 여부 판별 가스농도 값에 대한 가중치 중 적어도 하나로 활용될 수 있다. 본 발명은 가스농도 값만으로 내부환경을 정확하게 모니터링하기 어려우므로, 온습도 값을 이용하여 가스농도 값에 대한 가중치를 연산할 수 있다. 또한 본 발명은 온습도 값을 이용하여 다양한 용도로 활용할 수 있다.
제어부(180)는 회수된 가스농도 값과 온습도 값을 분석하여 수중모터(200)의 상태를 모니터링 한다. 제어부(180)는 주입가스량과 회수가스량을 적산하여 수중모터(200)의 밀폐불량으로 인한 침수 가능성을 분석할 수 있고, 회수된 가스의 함량을 감지하여 수중모터(200)의 절연, 열화 또는 산화 상태를 분석할 수 있다.
온습도센서(161a)는 온도와 습도를 감지하고, 가스센서(161b)는 도체에서 발생하는 수소가스 및 절연물에서 발생하는 벤젠가스 또는 톨루엔가스 중 하나 이상을 감지할 수 있다.
수중모터(200)에 포함된 도체인 구리는 특정 부분에 전력이 집중되어 열화될 수 있고, 도체 불완전 상태가 될 수 있으며, 열화시 수소가스와 탄소가스가 발생한다. 제어부(180)는 탄소가스가 시간에 지남에 따라 고체로 변하기 때문에 도체에서 발생하는 수소가스만을 감지한다.
전력공급부(170)는 전력공급선(113)으로 수중모터(200)에게 전기를 공급하여 수중모터(200)의 구동을 제어한다. 전력공급부(170)는 수중모터(200)의 회전축을 정회전, 정지 및 역회전시켜 수중모터(200)의 회전축 동력을 전달받는 수중펌프(220)에 부유된 협잡물 또는 수중모터(200)의 주변에 부유된 오니가 제거되도록 회전축의 회전방향을 제어할 수 있다. 제어부(180)는 센서값을 이용하여 비표준 모드로 전력공급부(170)의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(180)는 공급측 개폐부(131), 배출측 개폐부(132), 공급측 압력 조절 부(141), 배출측 압력조절부(142) 가스공기 공급장치(300), 센서(161), 송풍흡입부(164) 및 전력공급부(170)와 유선 또는 무선으로 연결되어 통합제어가 가능하다.
제어부(180)와 센서부(160) 및 전력공급부(170)는 배전반(10) 내부의 설치효율과 소형의 크기로 제작되기 위하여 일체화된 구조를 제공할 수 있다. 센서(161)는 센싱모드를 전환하면서 센서값을 생성하고, 제어부(180)는 센서(161)로부터 센싱모드별 센서값을 수신하여 수중모터(200)와 배전반(10)의 내부환경을 모니터링할 수 있다. 또한 제어부(180)는 모니터링 결과에 따른 단계별 가스농도 값 알림과 센서값은 표시부(미도시)에 출력할 수 있다. 표시부는 제어부 또는 이동단말기에 형성될 수 있다.
10: 배전반
100: 통합 모니터링 장치
110: 수중케이블 121: 공급관
121a: 가스공급로 121b: 공기공급로
122: 배출관 122a: 검사관
122b: 개방관 131: 공급측 개폐부
132: 배출측 개폐부 141: 공급측 압력조절부
142: 배출측 압력조절부 150: 분기부
160: 센서부 161: 센서
162: 센서함 163: 인입부
164: 송풍흡입부 170: 전력공급부
180: 제어부 200: 수중모터
300: 가스공기 공급장치

Claims (4)

  1. 수중모터(200) 내부로 가스 또는 공기를 공급하기 위한 공급관(121);
    상기 수중모터 내부의 습기, 가스 또는 공기를 배출하기 위한 배출관(122);
    검사관(122a);
    상기 배출관과 검사관 사이의 통로를 개폐하는 배출측 개폐부(132);
    적어도 하나의 센서(161)를 포함하는 센서부(160) 및
    제어부(180)를 포함하고,
    상기 센서부는,
    배전반(10) 내부에 설치된 센서함(162);
    상기 센서함의 일측에 형성되어 검사관의 인입을 제공하는 인입부(163) 및
    상기 센서함의 타측에 형성된 송풍흡입부(164)를 포함하며,
    상기 센서는 인입부와 송풍흡입부의 사이에 형성되고,
    상기 배출측 개폐부는 배출관과 연결된 입력포트, 검사관과 연결된 제1 출력포트 및 일단이 개방된 개방관(122b)과 연결된 제2 출력포트를 포함하며,
    상기 제어부는 제1 출력포트와 제2 출력포트의 개폐를 제어하고, 송풍흡입부의 송풍과 흡입 동작을 제어하여, 수중모터와 배전반의 내부환경을 통합적으로 모니터링하는 것을 특징으로 하는 수중모터 배전반 통합 모니터링 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 온습도센서(161a)와 가스센서(161b)를 포함하고, 모터와 배전반의 내부환경에 대응하여 영점과 단계별 가스농도 값 알림이 설정되며, 모터의 내부환경을 모니터링 하기 위한 제1 센싱모드 및 배전반의 내부환경을 모니터링 하기 위한 제2 센싱모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 수중모터 배전반 통합 모니터링 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급관의 공급압력을 조절하는 공급측 압력조절부(141) 및 배출관의 배출압력을 조절하는 배출측 압력조절부(142)를 더 포함하고,
    상기 제어부는 공급관보다 배출관의 압력이 높도록 일정하게 관의 압력을 조절하기 위한 표준모드 및 관의 압력을 가변시키는 비표준모드로 동작이 가능하고, 센서값을 이용하여 자동적으로 표준모드를 비표준모드로 변경이 가능한 것을 특징으로 하는 수중모터 배전반 통합 모니터링 장치.
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