KR102173348B1 - Earth leakage circuit breaker(elcb) and method for detecting leakage current - Google Patents

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Abstract

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 영상변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하는 산출부, 상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an earth leakage circuit breaker, comprising: a calculation unit for calculating a magnitude, a peak value, and an effective value of a fundamental wave from a current signal detected by an image current transformer; and the detected current signal based on a ratio of the calculated peak value. It characterized in that it comprises a control unit for determining whether or not the first leakage current having a preset waveform, and outputting a trip signal based on a ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value according to the determination result. .

Description

누전 차단기 및 그 누설 전류 검출 방법{EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER(ELCB) AND METHOD FOR DETECTING LEAKAGE CURRENT}Earth leakage breaker and its leakage current detection method {EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER(ELCB) AND METHOD FOR DETECTING LEAKAGE CURRENT}

본 발명은 누전 차단기 및 그 누설 전류 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an earth leakage circuit breaker and a leakage current detection method thereof.

현대 주택에서 전기는 삶의 편의를 위해 없어서는 안 될 매우 중요한 에너지원이지만 전기화재나 인체 감전을 발생시켜 재산상의 손실이나 심각한 인명피해를 가져올 수 있는 매우 위험한 존재이기도 하다. 따라서 전기법규에서는 주택이나 건축물의 인입구에 과전류 차단기(MCCB : Mold Cased Circuit Breaker)나 누전 차단기(ELCB : Earth Leakage Circuit Breaker, GFCI : Ground Fault Circuit Interrupter)를 설치하도록 규정하고 있다.In modern houses, electricity is a very important energy source that is indispensable for the convenience of life, but it is also a very dangerous entity that can cause property damage or serious personal injury by causing electric fire or electric shock. Therefore, the electrical regulations stipulate to install an overcurrent breaker (MCCB: Mold Cased Circuit Breaker) or an earth leakage breaker (ELCB: Earth Leakage Circuit Breaker, GFCI: Ground Fault Circuit Interrupter) at the entrance of a house or building.

통상적인 누전차단기는, 영상변류기(ZCT: Zero Current Transformer)를 통해 누전 신호가 감지되면 증폭기에 의해 증폭된다. 증폭된 누전 신호는 레벨 판별기에서 설정된 기준 전압과 비교하여 기준 전압보다 클 경우 트립(Trip) 발생기에서 트립 신호를 트립부에 전달하게 된다. 트립부는 전원 회로를 차단하여 누전 발생 시 부하와 인체를 보호하게 된다.A typical earth leakage circuit breaker is amplified by an amplifier when an earth leakage signal is detected through a zero current transformer (ZCT). The amplified earth leakage signal is compared with the reference voltage set by the level discriminator, and if it is greater than the reference voltage, the trip generator transmits the trip signal to the trip unit. The trip unit blocks the power circuit to protect the load and the human body in case of a short circuit.

한편, 종래의 누전 차단기는, 기본파, 제3 고조파 및 피크값을 이용하여, 누전, 지락 및 평형 중 어느 하나를 구분한다. 그러나 모터 기동 시 발생하는 평형 전류의 경우 영상변류기(ZCT)의 포화로 출력 파형이 A형(135˚) 누설 전류(직류 성분을 포함하는 맥동 전류)와 매우 유사하다. 따라서, 모터를 사용하는 산업 현장, 다수의 DC부하를 사용하는 시설과 같이 고주파의 영향이 많은 경우, 누전차단기는 A형(135 ˚) 누설 전류와 평형 전류의 구분이 어려워, 정상 동작임에도 불구하고, 즉 평형 전류의 경우에 해당함에도 누전차단기가 차단되는 문제점이 있다.Meanwhile, a conventional earth leakage circuit breaker classifies any one of an earth leakage, a ground fault, and an equilibrium using a fundamental wave, a third harmonic, and a peak value. However, in the case of the balanced current generated when the motor is started, the output waveform due to the saturation of the image current transformer (ZCT) is very similar to the A-type (135°) leakage current (pulsating current including a DC component). Therefore, in the case of high frequency effects such as industrial sites using a motor or facilities using a large number of DC loads, the earth leakage circuit breaker is difficult to distinguish between the A type (135 ˚) leakage current and the balanced current. That is, even in the case of the balanced current, there is a problem that the earth leakage breaker is blocked.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 영상변류기를 통해 검출된 전류 신호를 산출된 피크값의 비를 이용하여 A형 누설 전류 해당 여부를 판단하고, A형 누설 전류도 판단된 경우, 기본파의 크기와 실효값의 비율을 이용하여 누전 전류의 검출 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.The present invention for solving the above-described problem is to determine whether the current signal detected through the image current transformer corresponds to the A-type leakage current by using the ratio of the calculated peak value, and when the A-type leakage current is also determined, the fundamental wave The purpose of this is to improve the detection accuracy of the leakage current by using the ratio of the magnitude of the RMS value and the RMS value.

본 발명은 누전 차단기에 관한 것으로, 영상변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하는 산출부, 상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an earth leakage circuit breaker, comprising: a calculation unit for calculating a magnitude, a peak value, and an effective value of a fundamental wave from a current signal detected by a video current transformer; and the detected current signal based on the calculated ratio of the peak value. It characterized in that it comprises a control unit for determining whether or not the first leakage current having a preset waveform, and outputting a trip signal based on a ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value according to the determination result. .

실시 예에 있어서, 상기 산출된 피크값의 비율은, 상기 검출된 전류 신호로부터 산출된 양의 극성의 피크값 및 음의 극성의 피크값의 비율인 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the ratio of the calculated peak value is a ratio of a peak value of a positive polarity and a peak value of a negative polarity calculated from the detected current signal.

실시 예에 있어서, 상기 산출부는, 상기 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환(Analog-Digital Converter, ADC) 모듈, 상기 변환된 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)을 하여 주파수 영역의 디지털 신호로서 출력하는 DFT 모듈 및 상기 이산 푸리에 변환된 디지털 신호로부터 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출하는 산출 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the calculation unit includes an analog-digital converter (ADC) module that samples the detected current signal and converts it into a digital signal in a time domain, and the converted digital signal is discrete Fourier. A DFT module that performs a Discrete Fourier Transform (DFT) and outputs a digital signal in a frequency domain, and a calculation module that calculates the magnitude, RMS, and peak value of a fundamental wave from the discrete Fourier transformed digital signal. do.

실시 예에 있어서, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율(X)은,

Figure 112019010598399-pat00001
을 이용하여 산출할 수 있고, 여기서, X는 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율이고, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율이 기 설정된 임계값보다 큰 경우, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the ratio (X) of the magnitude of the fundamental wave and the effective value is,
Figure 112019010598399-pat00001
Wherein, X is the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the RMS value, and when the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the RMS value is greater than a preset threshold, outputting a trip signal It features.

실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형과 다른 파형을 가지는 제2 누설 전류에 해당하는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 따라, 상기 기본파의 크기, 상기 피크값 및 상기 검출된 신호의 제3 고조파 크기에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the control unit determines whether the detected current signal corresponds to a second leakage current having a waveform different from a preset waveform, based on the calculated ratio of the peak value, and the determination result Accordingly, based on the magnitude of the fundamental wave, the peak value, and the magnitude of the third harmonic of the detected signal, a trip signal is output.

한편, 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 산출된 피크값의 비율이 기준 비율을 초과하는 경우, 상기 제1 누설 전류로 판단하고, 상기 산출된 피크값의 비율이 상기 기준 비율 이하인 경우, 상기 제2 누설 전류로 판단하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in an embodiment, when the calculated ratio of the peak value exceeds a reference ratio, the control unit determines it as the first leakage current, and when the calculated ratio of the peak value is less than the reference ratio, the It is characterized in that it is determined by the second leakage current.

나아가 상기 기준 비율이 1인 것을 특징으로 한다.Furthermore, it is characterized in that the reference ratio is 1.

본 발명은 누설 전류 검출 방법에 관한 것으로, 누전차단기에 있어서, 영상변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하는 제1단계, 상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류인지 여부를 판단하는 제2단계, 상기 판단 결과에 따라, 제어부가 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a leakage current detection method, wherein in an earth leakage circuit breaker, a first step of calculating a magnitude, a peak value, and an effective value of a fundamental wave from a current signal detected by an image current transformer, and a ratio of the calculated peak value A second step of determining whether the detected current signal is a first leakage current having a preset waveform, based on the determination result, the control unit based on the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value, It characterized in that it comprises a third step of outputting a trip signal.

한편 실시 예에 있어서, 상기 산출된 피크값의 비율은, 상기 검출된 전류 신호로부터 산출된 양의 극성 피크값 및 음의 극성 피크값의 비율인 것을 특징으로 한다.Meanwhile, in an embodiment, the ratio of the calculated peak value is a ratio of a positive polarity peak value and a negative polarity peak value calculated from the detected current signal.

또한 상기 제1단계는, 아날로그-디지털 변환(Analog-Digital Converter, ADC) 모듈이 상기 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환하는 제1-1단계, DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈이 상기 변환된 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(DFT)을 하여 주파수 영역의 디지털 신호로서 출력하는 제1-2단계 및 산출 모듈이 상기 이산 푸리에 변환된 디지털 신호로부터 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출하는 제1-3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first step is a step 1-1 in which an analog-digital converter (ADC) module samples the detected current signal and converts the detected current signal into a digital signal in the time domain, Discrete Fourier (DFT). Transform) module performs discrete Fourier transform (DFT) and outputs the digital signal in the frequency domain as a frequency domain, and the calculation module performs a fundamental wave amplitude and an effective value from the discrete Fourier transformed digital signal. And it characterized in that it comprises a 1-3 step of calculating the peak value.

실시 예에 있어서, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율은,

Figure 112019010598399-pat00002
을 이용하여 산출할 수 있고, 여기서 X는 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율을 의미하고, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율이 기 설정된 임계값보다 큰 경우, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the ratio between the magnitude of the fundamental wave and the effective value is
Figure 112019010598399-pat00002
Wherein X means the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the RMS value, and when the ratio between the magnitude of the fundamental wave and the RMS value is greater than a preset threshold, a trip signal is output. Characterized in that.

나아가 상기 제2단계는, 상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류 및 기 설정된 파형과 다른 파형을 가지는 제2 누설 전류 중 어느 하나에 해당하는지 여부를 판단하는 제2-1단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the second step is, based on the calculated ratio of the peak value, the detected current signal is applied to any one of a first leakage current having a preset waveform and a second leakage current having a waveform different from the preset waveform. It characterized in that it comprises a step 2-1 of determining whether or not.

실시 예에 있어서, 상기 제3단계는, 상기 제2-1단계의 판단 결과에 따라, 상기 피크값 및 상기 검출된 전류 신호의 제3 고조파 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제3-1단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, in the third step, a trip signal is output based on at least one of the peak value and a third harmonic level of the detected current signal according to the determination result of step 2-1. It characterized in that it includes a step 3-1.

실시 예에 있어서, 상기 제2-1단계는, 상기 산출된 피크값의 비율이 기준 비율을 초과하는 경우, 상기 제1 누설 전류로 판단하고, 상기 산출된 피크값의 비율이 상기 기준 비율 이하인 경우, 상기 제2 누설 전류로 판단하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, in step 2-1, when the calculated ratio of the peak value exceeds the reference ratio, it is determined as the first leakage current, and the calculated ratio of the peak value is less than the reference ratio , It is characterized in that it is determined as the second leakage current.

본 발명은 누전 차단기 및 누설 전류 검출 방법에 관한 것으로, 영상변류기를 통해 검출된 전류 신호를 산출된 피크값의 비를 이용하여, A형 누설 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, A형 누설 전류로 판단된 경우 기본파의 크기와 실효값의 비율을 이용하여 A형 누설 전류와 평형 전류의 구분 정확도를 높이는 효과가 있다.The present invention relates to an earth leakage circuit breaker and a leakage current detection method, and it is possible to determine whether a current signal detected through an image current transformer corresponds to a type A leakage current by using a ratio of a calculated peak value. In addition, when it is determined as the A-type leakage current, there is an effect of improving the classification accuracy between the A-type leakage current and the balanced current by using the ratio between the magnitude of the fundamental wave and the effective value.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 산출부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a는 AC형 누설 전류를 설명하기 위한 참조 도면이다.
도 3b는 A형 누설 전류를 설명하기 위한 참조 도면이다.
도 3c는 평형 및 누설 전류를 설명하기 위한 참조 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 전류 검출 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 A형 누설 전류 검출 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 AC형 누설 전류 검출 방법의 흐름도이다.
1 is a block diagram showing the configuration of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a configuration of a calculation unit of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
3A is a reference diagram for explaining an AC type leakage current.
3B is a reference diagram for explaining the A-type leakage current.
3C is a reference diagram for explaining balance and leakage current.
4 is a flowchart of a leakage current detection method according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a method of detecting a type A leakage current of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a method of detecting an AC type leakage current of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves. In addition, in describing the embodiments disclosed in the present specification, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the embodiments disclosed in the present specification, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the accompanying drawings are for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical idea disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings, and all modifications included in the spirit and scope of the present invention It should be understood to include equivalents or substitutes.

또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In addition, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명은, 누전 차단기 및 그 누설 전류 검출 방법에 관한 것으로, 먼저 검출된 전류 신호를 AC형 누설 전류 신호와 A형 누설 전류 신호로 분류하고, 특히, A형 누설 전류로 판단된 경우, A형 누설 전류와 평형 전류를 정확하게 판별할 수 있다.The present invention relates to an earth leakage circuit breaker and a leakage current detection method thereof, wherein the detected current signal is classified into an AC type leakage current signal and an A type leakage current signal, and in particular, when it is determined as an A type leakage current, an A type Leakage current and equilibrium current can be accurately discriminated.

여기서 AC형(Type AC) 누설 전류는, 직류(DC) 성분을 포함하지 않는 순수한 정현파의 교류(AC) 성분의 전류로 양의 극성과 음의 극성을 모두 포함하는 파형의 형태를 가진다. 입력된 신호가 AC형 누설 전류로 판단되는 경우 누전차단기는 트립 신호를 출력한다. 한편, A형(Type A) 누설 전류는, 직류(DC) 성분이 있는 교류 맥동 전류를 포함하는 것으로 양의 극성 또는 음의 극성 중 어느 하나를 포함하는 반파 파형의 형태를 가질 수 있다. 입력된 신호가 A형 누설 전류로 판단되는 경우에도 누전차단기는 트립(TRIP) 신호를 출력한다.Here, the type AC leakage current is a current of an alternating current (AC) component of a pure sine wave that does not include a direct current (DC) component, and has a shape of a waveform including both positive and negative polarities. When the input signal is determined to be an AC type leakage current, the earth leakage breaker outputs a trip signal. Meanwhile, the Type A leakage current includes an alternating current pulsating current with a direct current (DC) component and may have a half-wave waveform including either a positive polarity or a negative polarity. Even when the input signal is determined to be an A-type leakage current, the earth leakage breaker outputs a trip (TRIP) signal.

AC형 전류 및 A 형 전류, 즉 각각의 서로 다른 형태의 전류를 분류하는 방법은 이하 상세히 설명한다.A method of classifying AC-type current and A-type current, that is, different types of current, will be described in detail below.

한편, 본 발명에 일 실시 예에 따른 누전차단기 및 그 누설 전류 검출 방법은 이하 도면을 참조하여 설명한다.Meanwhile, a circuit breaker and a method of detecting a leakage current thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 누전차단기는, 전류 검출부(100), 산출부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the earth leakage circuit breaker according to the present invention may include a current detection unit 100, a calculation unit 200, and a control unit 300.

먼저, 전류 검출부(100)는, 회로로부터 누설 전류 검출 신호를 출력한다. 이를 위해서 전류 검출부(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이 회로가 관통하도록 설치되는 링(ring)형의 코어(core)와, 해당 코어에 감겨서 누설 전류 검출 신호를 출력하는 2차 권선으로 구성된 영상 변류기(ZCT; zero current transformer)를 포함하여 이루어질 수 있다.First, the current detection unit 100 outputs a leakage current detection signal from the circuit. To this end, the current detection unit 100 includes a ring-shaped core installed to pass through the circuit as shown in FIG. 1 and a secondary winding wound around the core and outputting a leakage current detection signal. It may include a configured image current transformer (ZCT; zero current transformer).

여기서, 영상 변류기(ZCT)는, 누설 전류를 검출 할 수 있는 장치로, 지락 계전기와 조합하여 사용함으로써 누전이 발생한 경우 회로를 차단할 수 있다. 이때 영상 변류기의 동작 원리는, 이론적으로 전기 선에서 전기 벡터의 합이 정상 상태에서는 '0'이 되어야 하지만, 1선 지락(누전)이 발생한 경우 벡터의 합이 0이 되지 않는 것을 이용한다. 즉, ZCT를 통과하여 선로에 흐르는 전류가, 정상 시(누전이 발생하지 않은)에는 ZCT로 부터 부하로 들어갔다가 나오는 전류가 같으므로 아무런 문제가 없다. 그러나, 선로에서 지락(누전)이 발생한 경우에는, 부하로 들어갔다가 나오는 전류의 차이가 발생하므로, 이 차이만큼의 전류가 지락 전류(누전)이다. 즉 지락전류를 ZCT에서 검출할 수 있다.Here, the image current transformer (ZCT) is a device capable of detecting a leakage current, and is used in combination with a ground fault relay to cut off a circuit when a short circuit occurs. In this case, the principle of operation of the image current transformer is that the sum of the electric vectors in the electric line should theoretically be '0' in the normal state, but the sum of the vectors does not become zero when a single-line ground fault (short circuit) occurs. In other words, there is no problem as the current flowing through the ZCT and flowing through the line is the same as the current flowing from the ZCT to the load in the normal state (no leakage occurs). However, when a ground fault (leakage) occurs in the line, a difference in current entering and leaving the load occurs, and the current equal to this difference is the ground fault current (leakage). That is, the ground fault current can be detected by the ZCT.

한편, 산출부(200), 영상 변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 검출된 신호의 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출할 수 있다.Meanwhile, from the current signal detected by the calculator 200 and the image current transformer, the magnitude, peak value, and effective value of the fundamental wave of the detected signal may be calculated.

여기서 기본파의 크기는, 계통에서 기본이 되는 주파수 성분의 크기를 의미한다. 또한 실효값은 입력된 교류 전류 신호의 순시값의 1주기에 걸친 평균값의 제곱근을 의미한다. 또한 피크값은 검출된 전류 신호의 최대값을 의미한다. 한편 기본파의 크기, 피크값 및 실효값의 자세한 의미는, 이하 도 2에서 설명하도록 한다.Here, the magnitude of the fundamental wave means the magnitude of the fundamental frequency component in the system. In addition, the effective value means the square root of the average value over one period of the instantaneous value of the input AC current signal. Also, the peak value means the maximum value of the detected current signal. Meanwhile, detailed meanings of the magnitude, peak value, and effective value of the fundamental wave will be described below with reference to FIG. 2.

한편, 제어부(300)는, 누전차단기를 구성하는 각 구성요소를 제어할 뿐만 아니라, 통상적으로 장치의 전반의 동작을 제어할 수 있다.On the other hand, the control unit 300 may control not only each component constituting the earth leakage circuit breaker, but also generally control the overall operation of the device.

또한 제어부(300)는 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 전류인지 여부를 판단할 수 있다. 그리고 판단 결과에 따라, 기본파의 크기와 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력할 수 있다.In addition, the controller 300 may determine whether the detected current signal is a first current having a preset waveform, based on the calculated ratio of the peak value. Further, according to the determination result, a trip signal may be output based on a ratio between the magnitude of the fundamental wave and the effective value.

여기서, 산출된 피크값의 비율은 검출된 전류 신호로부터 산출된 양의 극성의 피크값 및 음의 극성의 피크값의 비율로 산출될 수 있다. 예를 들어, 산출된 피크값의 비율은 양의 극성의 피크값을 음의 극성의 피크값으로 나누어 산출된 값으로, 양의 극성의 피크값과 음의 극성의 피크값이 동일한 교류 전류의 경우, 그 비율은 1이 된다.Here, the ratio of the calculated peak value may be calculated as a ratio of the peak value of the positive polarity and the peak value of the negative polarity calculated from the detected current signal. For example, the ratio of the calculated peak value is a value calculated by dividing the peak value of the positive polarity by the peak value of the negative polarity.In the case of an AC current in which the peak value of the positive polarity and the peak value of the negative polarity are the same , The ratio becomes 1.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 산출부(200)를 보다 세부적으로 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing in more detail the calculation unit 200 of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 산출부(200)는, ADC(Analog-Digital Converter) 모듈(210), DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈(220) 및 산출 모듈(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the calculation unit 200 of the earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention includes an analog-digital converter (ADC) module 210, a Discrete Fourier Transform (DFT) module 220, and a calculation module ( 230) may be included.

먼저, 산출부(200)에 포함되는 구성 중, ADC 모듈(210)은, 상기 전류 검출부(100)에서 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이때, ADC 모듈(110)이란, 연속적인 아날로그(Analog) 신호를 0과 1로 구성되는 디지털(digital) 신호로 전환하는 칩(I/C) 또는 모듈이다.First, of the components included in the calculation unit 200, the ADC module 210 may sample a current signal detected by the current detection unit 100 and convert it into a digital signal in a time domain. In this case, the ADC module 110 is a chip (I/C) or module that converts a continuous analog signal into a digital signal composed of 0s and 1s.

DFT 모듈(220)은, ADC 모듈(210)에 의해 변환된 시간 영역의 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)하여 주파수 영역의 디지털 신호로 출력한다. 이때 이산 푸리에 변환이란, 일정한 간격으로 샘플링된 함수를 푸리에 변환하는 것을 의미한다.The DFT module 220 performs a discrete Fourier transform on the digital signal in the time domain transformed by the ADC module 210 and outputs the digital signal in the frequency domain. In this case, the discrete Fourier transform refers to Fourier transform of a function sampled at regular intervals.

한편, 산출 모듈(230)은, 검출된 전류 신호가 ADC 모듈(210) 및 DFT 모듈(200)을 거쳐 출력된 주파수 영역의 디지털 신호로부터, 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출할 수 있다.On the other hand, the calculation module 230 may calculate the magnitude, the rms value, and the peak value of the fundamental wave from the digital signal in the frequency domain of the detected current signal output through the ADC module 210 and the DFT module 200. have.

여기서 기본파의 크기는, 계통에서 기본이 되는 주파수 성분의 크기를 의미할 수 있다. 예를 들어, 유럽은 50Hz, 한국은 60Hz 주파수를 사용한다. 이 경우, 유럽은 50Hz 주파수 성분의 크기일 수 있다. 그리고 한국은 60Hz 주파수 성분의 크기일 수 있다.Here, the magnitude of the fundamental wave may mean the magnitude of a frequency component that is fundamental to the system. For example, Europe uses 50Hz and Korea uses 60Hz. In this case, Europe may be the size of the 50Hz frequency component. And in Korea, it may be the size of the 60Hz frequency component.

실효값(root-mean-square value)은, 입력된 교류 전류 신호의 순시값의 1주기에 걸친 평균값의 제곱근을 의미한다. 즉, 정현파의 경우에는 그 최대 진폭의 0.707배가 된다.The root-mean-square value means the square root of the average value over one period of the instantaneous value of the input AC current signal. That is, in the case of a sinusoidal wave, it is 0.707 times the maximum amplitude.

피크(Peak)값은, 검출된 전류 신호의 최대값을 의미한다. 또한, 피크비(Peak Ratio)는 양의 극성의 피크값과 음의 극성 피크값의 비율을 나타낸다. 예를 들어, 0(Zero)를 기준으로 양의 극성과 음의 극성을 가지는 사인(sin) 파형의 경우 양의 극성의 피크값과 음의 극성의 피크값이 서로 같은 크기를 가지게 되어 피크비는 1이 된다.The peak value means the maximum value of the detected current signal. In addition, the peak ratio represents the ratio between the positive polarity peak value and the negative polarity peak value. For example, in the case of a sine waveform with positive and negative polarity based on 0 (Zero), the peak value of the positive polarity and the peak value of the negative polarity have the same magnitude, so the peak ratio is It becomes 1.

본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(300)는, 산출부(200)에서 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 신호가 기 설정된 파형의 제1 전류에 해당하는지 여부를 판단한다. 여기서, 제1 전류는 A형 누설 전류를 포함할 수 있다. 다만, A형 누설 전류로 한정되지 않고, 그 밖의 다른 파형을 가지는 전류를 포함할 수 있다.The control unit 300 according to an embodiment of the present invention determines whether the detected signal corresponds to a first current of a preset waveform based on a ratio of the peak value calculated by the calculation unit 200. Here, the first current may include an A-type leakage current. However, it is not limited to the A-type leakage current, and may include a current having another waveform.

여기서, 피크값의 비율은, 상술한 바와 같이 양의 극성의 피크값과 음의 극성의 피크값의 비율, 즉 피크비를 의미하다.Here, the ratio of the peak value means the ratio of the peak value of the positive polarity and the peak value of the negative polarity, that is, the peak ratio, as described above.

이때 입력 신호가 피크비에 근거하여 A형 누설 전류로 판단되는 경우, 제어부(300)는 산출부(200)에서 산출된 기본파의 크기 및 실효값의 비율에 근거하여, 트립(tirp) 신호를 출력할 수 있다.At this time, when the input signal is determined to be an A-type leakage current based on the peak ratio, the controller 300 generates a trip signal based on the ratio of the magnitude and RMS value of the fundamental wave calculated by the calculation unit 200. Can be printed.

도 3a 내지 도 3c는 AC 전류, A형 누설 전류, 평형 및 누설 전류를 설명하기 위한 참조 도면이다.3A to 3C are reference diagrams for explaining AC current, A-type leakage current, balance and leakage current.

도 3a는, AC형(Type AC) 누설 전류로, 직류(DC) 성분을 포함하지 않는 순수한 정현파의 교류(AC) 성분의 전류로 양의 극성과 음의 극성을 모두 포함하는 파형의 형태를 가진다. AC형 누설 전류로 판단되는 경우 누전차단기는 트립(Trip) 신호를 출력할 수 있다.3A is an AC type (Type AC) leakage current, a pure sinusoidal current of an alternating current (AC) component that does not include a direct current (DC) component, and has a shape of a waveform including both positive and negative polarities. . If it is determined as an AC type leakage current, the earth leakage circuit breaker can output a trip signal.

한편, 도 3b는 A형(Type A) 누설 전류를 나타내는 것으로, 직류(DC) 성분이 있는 교류 맥동 전류를 포함하는 것으로 양의 극성 또는 음의 극성 중 어느 하나를 포함하는 반파 파형의 형태를 가질 수 있다. 여기서, 도 3b는 A형 누설 전류의 일 예로, 다른 형태의 파형을 포함할 수 있다. 또한 A형 누설 전류로 판단되는 경우 누전차단기는 트립(Trip) 신호를 출력할 수 있다.Meanwhile, FIG. 3B shows a type A leakage current, which includes an alternating current pulsating current with a direct current (DC) component, and has the form of a half-wave waveform including either positive polarity or negative polarity. I can. Here, FIG. 3B is an example of the A-type leakage current, and may include a waveform of another type. In addition, when it is determined as an A-type leakage current, the earth leakage circuit breaker may output a trip signal.

도 3b에 도시된 바와 같이, A형 누설 전류(0˚, 90˚, 135˚)는 SCR(silicon controlled rectifier)을 이용한 위상 제어 방식이 있을 수 있다. 이때, 전류의 위상 0˚, 90˚및 135˚ 중 고주파 비율이 가장 높은 135˚ A형 누설 전류의 파형은 평형 전류와 유사하여 그 구분이 어렵다. 즉, 검출된 전류 신호가 평형 전류임에도 A형 누설 전류로 판단되는 경우, 누전차단기는 트립 신호를 출력할 수 있어, 누전차단기의 오동작이 발생할 수 있다.As shown in FIG. 3B, the A-type leakage current (0˚, 90˚, 135˚) may have a phase control method using a silicon controlled rectifier (SCR). At this time, the waveform of the 135˚A-type leakage current, which has the highest high-frequency ratio among the phases of 0˚, 90˚, and 135˚ of the current, is similar to the balanced current, so it is difficult to distinguish it. That is, if the detected current signal is determined to be an A-type leakage current even though the detected current signal is a balanced current, the earth leakage circuit breaker may output a trip signal, thereby causing a malfunction of the earth leakage circuit breaker.

한편, 도 3c는 평형 전류와 지락 전류의 파형을 나타낸다.On the other hand, Figure 3c shows the waveforms of the balance current and ground current.

평형 전류는 인버터 기동 시 발생하는 파형으로 들어가는 전류와 나가는 전류의 합이 이상적으로는 0(Zero)으로 출력 파형이 출력되지 않아야 한다. 그러나 실질적으로 임피던스 부정합, ZCT의 포화 현상 등 물리적 현상으로 인해 0점(Zero Point)을 교차하는 시점에 파형이 출력된다.Balanced current is the waveform generated when the inverter starts, and the sum of the current entering and exiting is ideally 0 (Zero), and the output waveform should not be output. However, the waveform is output at the point of crossing the zero point due to physical phenomena such as impedance mismatch and ZCT saturation.

나아가 평형 전류는 정상 상태에서 흐르는 전류로, 누설 또는 지락 전류와는 달리 누전차단기가 트립되어서는 안 된다. 따라서 누전차단기는 회로 상의 평형 전류 발생 상태와 누설 전류 발생 상태를 정확하게 구별해야 한다.Furthermore, the equilibrium current is the current flowing in the normal state, and unlike the leakage or ground fault current, the earth leakage breaker should not trip. Therefore, the earth leakage breaker must accurately distinguish between the state of generating the balanced current and the state of generating the leakage current in the circuit.

반면, 지락 전류는 지락 발생 시 발생하는 파형의 전류로, 그 피크값이 매우 높은 것이 특징이다. 따라서 피크값의 크기를 이용하면 지락 전류와 누설 전류를 구분할 수 있다. 이 경우, 지락 전류란, 전선 또는 전로 중 일부가 직접 또는 간접으로 대지(접지)로 연결된 경우로, 즉 전로와 대지간 절연이 저하하여 아아크 또는 도전성 물질의 영향으로 전로 또는 기기의 외부에 위험한 전압이 나타나거나, 전류가 흐르게 되는 상태를 의미한다. 이러한 지락 전류는 인체 감전, 누전 화재 또는 기기 손상을 일으키는 원인이 된다. 지락 전류가 발생하는 경우 누전차단기는 트립신호를 출력한다.On the other hand, ground fault current is a waveform current that occurs when a ground fault occurs, and its peak value is very high. Therefore, by using the size of the peak value, it is possible to distinguish between the ground fault current and the leakage current. In this case, the ground fault current is when a part of a wire or a converter is directly or indirectly connected to the ground (ground), that is, a voltage that is dangerous to the outside of the converter or device due to the influence of an arc or conductive material due to deterioration of the insulation between the converter and the ground. Appears or means a state in which current flows. Such earth fault current may cause electric shock to the human body, electric leakage, fire, or damage to equipment. When ground current occurs, the earth leakage breaker outputs a trip signal.

한편, 일 실시 예에 따른 평형 전류는 도 3c에 도시된 형태의 파형을 가질 수 있다. 그러나 평형 전류를 실제로 측정하는 경우, 파형의 형태가 도 3c에 도시된 평형 전류의 파형과 상이한 경우가 발생할 수 있다.Meanwhile, the balanced current according to an exemplary embodiment may have a waveform of the shape shown in FIG. 3C. However, when the balanced current is actually measured, the shape of the waveform may be different from the waveform of the balanced current shown in FIG. 3C.

일 예로 하기의 [표 1]을 참조하면, 실제 평형 전류의 파형은 도 3c와 달리 양의 극성의 파형(또는 음의 극성 파형)만 검출되는 구간이 존재할 수 있다. 표 1의 오른쪽 파형은, 양의 극성 파형만 존재하는 평형 전류를 나타낸다.As an example, referring to [Table 1] below, unlike FIG. 3C, a section in which only a positive polarity waveform (or a negative polarity waveform) is detected may exist as a waveform of an actual balanced current. The waveform on the right of Table 1 represents the balanced current in which only positive polarity waveforms exist.

Figure 112019010598399-pat00003
Figure 112019010598399-pat00003

하기의 [표 2]를 참조하면, 양의 극성 파형만 존재하는 평형 전류의 경우, 135˚의 A형 누설 전류와 그 구분이 쉽지 않음을 확인할 수 있다. 따라서 검출된 전류가 누전차단기의 트립이 발생하면 안되는 평형 전류임에도, 누설 전류로 오인하여 트립이 발생하는 오류가 발생할 수 있다.Referring to [Table 2] below, it can be seen that in the case of a balanced current in which only a positive polarity waveform exists, it is not easy to distinguish it from an A-type leakage current of 135°. Therefore, even though the detected current is a balanced current that should not cause the earth leakage breaker to trip, it may be mistaken for a leakage current and an error in which a trip may occur.

Figure 112019010598399-pat00004
Figure 112019010598399-pat00004

그러므로, 본 발명에 따른 누전차단기의 제어부는, 기본파의 크기 및 실효값의 비율을 변수로 설정하여, A형 누설 전류와 양의 극성만 포함하는 평형 전류를 구분할 수 있다.Therefore, the control unit of the earth leakage circuit breaker according to the present invention can distinguish between the A-type leakage current and the balanced current including only the positive polarity by setting the ratio of the magnitude and the effective value of the fundamental wave as variables.

상기 [표 2]를 참조하여, A형 누설 전류(135˚)와 양의 극성만 가지는 평형 전류의 파형을 비교하면, A형 누설 전류(135˚)는 평형 전류의 파형과 비교하여 0이 아닌 값을 가지는 파형의 지속 시간(Δt)에서의 상기 파형의 면적, 즉 기본파의 크기가 더 큰 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 기본파의 크기 및 실효값의 비율을 기 설정된 임계값과 비교하여 A형 누설 전류(135˚)와 평형 전류의 파형을 구분할 수 있다.Referring to [Table 2], when comparing the waveforms of the A-type leakage current (135˚) and the balanced current having only positive polarity, the A-type leakage current (135˚) is non-zero compared to the waveform of the balanced current. It can be seen that the area of the waveform in the duration Δt of the waveform having a value, that is, the magnitude of the fundamental wave has a larger value. Therefore, it is possible to distinguish the waveforms of the A-type leakage current (135°) and the balanced current by comparing the ratio of the magnitude and the effective value of the fundamental wave with a preset threshold.

기본파의 크기 및 실효값의 비율을 임의의 변수 X로 지정하면 [수학식 1]과 같다.If the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the rms value is designated as an arbitrary variable X, it is as shown in [Equation 1].

Figure 112019010598399-pat00005
Figure 112019010598399-pat00005

즉, 상기 수학식 1은 신호의 면적이 넓을수록 기본파의 크기 및 실효값의 비율(X)이 큰 값을 가지는 특성을 이용하여 A형 누설 전류(135˚)와 평형 전류를 구분할 수 있다.That is, in Equation 1, the A-type leakage current (135°) and the equilibrium current can be distinguished by using a characteristic in which the size of the fundamental wave and the ratio (X) of the effective value have a larger value as the area of the signal increases.

한편 이상의 설명에서는 A형 누설 전류를 검출하는 누전차단기에 관하여 상술하였다. 이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여, 누전차단기의 누설 전류 검출 방법에 관하여 서술하도록 한다. 즉 누전차단기의 A형 누설 전류 검출 방법과 AC형 누설 전류 검출 방법을 자세히 살펴보도록 한다.Meanwhile, in the above description, the earth leakage breaker for detecting the type A leakage current has been described. Hereinafter, a method of detecting a leakage current of an earth leakage circuit breaker will be described with reference to FIGS. 4 to 6. That is, let's take a closer look at the A-type leakage current detection method and the AC-type leakage current detection method of an earth leakage breaker.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전차단기의 누설 전류 검출 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method of detecting a leakage current of an earth leakage circuit breaker according to an embodiment of the present invention.

먼저 산출부(200)는, 영상변류기(ZCT)에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출한다(S100).First, the calculation unit 200 calculates a magnitude, a peak value, and an effective value of the fundamental wave from the current signal detected by the image current transformer (ZCT) (S100).

여기서 기본파의 크기, 피크값 및 실효값은 상기 설명한 용어의 그 의미와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하도록 한다.Here, the magnitude, peak value, and effective value of the fundamental wave are the same as the meanings of the terms described above, and thus redundant descriptions will be omitted.

한편 검출된 전류 신호에서 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하기 위한 전처리 과정은 다음과 같다.Meanwhile, a preprocessing process for calculating the magnitude, peak value, and effective value of the fundamental wave from the detected current signal is as follows.

전류 검출부(100)는 영상변류기(ZCT)에서 전류 신호를 검출한다.The current detection unit 100 detects a current signal from the image current transformer ZCT.

ACD 모듈(210)은 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환한다. DFT 모듈(220)은 변환된 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)하여 주파수 영역의 디지털 신호로 출력한다.The ACD module 210 samples the detected current signal and converts it into a digital signal in the time domain. The DFT module 220 performs Discrete Fourier Transform on the converted digital signal and outputs the converted digital signal as a frequency domain digital signal.

즉, 검출된 전류 신호가 ADC 모듈(210) 및 DFT 모듈(220)을 거쳐 출력된 주파수 영역의 디지털 신호를 통해, 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출할 수 있다.That is, the magnitude, the effective value, and the peak value of the fundamental wave may be calculated through the digital signal in the frequency domain of which the detected current signal is output through the ADC module 210 and the DFT module 220.

본 발명에 따른 누전차단기의 제어부(300)는 산출된 피크값의 비율, 즉 피크비에 근거하여, 검출된 전류가 A형 누설 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S200). 한편, 제어부(300)는 피크비에 근거하여, 검출된 전류가 AC형 누설 전류에 해당하는지 여부도 판단할 수 있다. AC형 누설 전류에 해당하는 경우는 하단에서 상세히 설명하도록 한다.The controller 300 of the earth leakage circuit breaker according to the present invention may determine whether the detected current corresponds to the A-type leakage current based on the calculated peak value ratio, that is, the peak ratio (S200). Meanwhile, the controller 300 may also determine whether or not the detected current corresponds to an AC type leakage current based on the peak ratio. The case of AC leakage current will be described in detail below.

한편, 상기 S200단계는 피크비에 근거하여 검출된 전류가 A형 누설 전류인지를 판단하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 0(Zero)를 기준으로 양의 극성과 음의 극성을 가지는 사인(sin) 파형의 경우 양의 극성의 피크값과 음의 극성의 피크값이 서로 같은 크기를 가지게 되어 피크비는 1이 된다. 즉, 검출된 전류는, 피크비가 1인 경우 AC형 누설 전류에 해당하고, 피크비가 1보다 큰 값을 가지는 경우 A형 누설 전류에 해당한다고 판단할 수 있다. 다만 이는 본 발명의 일 실시 예로, 그 기준값은 달리 설정할 수 있다.Meanwhile, the step S200 may be a step of determining whether the detected current is an A-type leakage current based on the peak ratio. For example, in the case of a sine waveform with positive and negative polarity based on 0 (Zero), the peak value of the positive polarity and the peak value of the negative polarity have the same magnitude, so the peak ratio is It becomes 1. That is, the detected current may be determined to correspond to an AC-type leakage current when the peak ratio is 1, and to correspond to an A-type leakage current when the peak ratio is greater than 1. However, this is an example of the present invention, and the reference value may be set differently.

한편, 검출된 전류 신호가 A형 누설 전류에 해당하는 것으로 판단된 경우, 기본파의 크기와 실효값의 비율에 근거하여 트립 신호를 출력할 수 있다(S300).Meanwhile, when it is determined that the detected current signal corresponds to the A-type leakage current, a trip signal may be output based on the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value (S300).

따라서 검출된 전류 신호가 A형 누설 전류에 해당하는지 여부는 기본파의 크기 및 실효값의 비율에 따라 결정될 수 있다. 일 실시 예로, 기본파의 크기 및 실효값의 비율에 따라 A형 누설 전류(135 ˚)와 평형 전류가 구분될 수 있다.Therefore, whether or not the detected current signal corresponds to the A-type leakage current may be determined according to the ratio of the magnitude and the effective value of the fundamental wave. For example, according to the ratio of the magnitude and the effective value of the fundamental wave, the A-type leakage current (135°) and the balanced current may be classified.

기본파의 크기 및 실효값의 비율(X)은 상기 [수학식 1]과 같다.The ratio (X) of the magnitude of the fundamental wave and the effective value is as shown in [Equation 1].

즉, 상기 [수학식 1]에 따라, 제어부(300)는 전류 신호의 파형이 가지는 면적이 넓을수록 기본파의 크기 및 실효값의 비율(X)이 큰 값을 가지는 특성을 이용하여 A형 누설 전류(135˚)와 평형 전류를 구분할 수 있다.That is, according to the above [Equation 1], the controller 300 uses a characteristic in which the size of the fundamental wave and the ratio (X) of the RMS value are larger as the area of the waveform of the current signal increases. Current (135˚) and equilibrium current can be distinguished.

도 5는 S300단계에 따라 A형 누설 전류 검출 방법을 세부적으로 도시한 도면이다.5 is a diagram showing in detail a method of detecting a type A leakage current according to step S300.

먼저 제어부(300)가, 산출된 피크값의 비율, 즉 피크비에 근거하여, 검출된 전류가 A형 누설 전류에 해당된다고 판단된 경우, 실효값을 기 설정된 값과 비교하여 누전차단기의 트립 발생 여부를 결정할 수 있다(S310).First, if the control unit 300 determines that the detected current corresponds to the A-type leakage current based on the calculated ratio of the peak value, that is, the peak ratio, the RMS value is compared with a preset value to generate a trip of the earth leakage breaker. Whether or not it can be determined (S310).

양의 극성 또는 음의 극성 중 어느 하나의 극성 파형만 출력되는 A형 누설 전류는, 전체 파형(예를 들어, 정현파)이 출력되므로 기본파의 크기을 비교하는 AC형 누설 전류와 달리, 실효값(RMS)의 크기를 기 설정된 값과 비교하여 트립 여부를 판단할 수 있다.In the A-type leakage current, in which only one polarity waveform of positive or negative polarity is output, the entire waveform (for example, a sine wave) is output, unlike AC-type leakage current that compares the magnitude of the fundamental wave, the RMS value ( RMS) can be compared with a preset value to determine whether to trip.

즉, A형 누설 전류는 SCR 위상각 제어에 의한 파형으로 기본파의 크기만으로 파형을 비교하는 것은 한계가 있으므로, 실효값의 크기를 활용할 수 있다.That is, since the A-type leakage current is a waveform by SCR phase angle control, and it is limited to compare waveforms with only the magnitude of the fundamental wave, the magnitude of the RMS value can be utilized.

상기 S310 단계의 판단 결과에 따라, 상기 실효값이 설정값보다 크다고 판단되는 경우, 검출된 전류 신호가 평형 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S320). 즉, 검출된 전류 신호의 제3 고조파를 산출하고, 산출된 제3 고조파를 기 설정된 설정값(예를 들어, 70%)과 비교하여 설정값보다 크다고 판단되는 경우, 검출된 전류는 평형 전류이므로 트립 신호를 출력하지 않는다.If it is determined that the effective value is greater than the set value according to the determination result of step S310, it may be determined whether the detected current signal corresponds to the balanced current (S320). That is, when it is determined that the third harmonic of the detected current signal is larger than the set value by comparing the calculated third harmonic with a preset set value (eg, 70%), the detected current is a balanced current. Does not output trip signal.

그러나 산출된 제3 고조파를 기 설정된 설정값(예를 들어, 70%)보다 작은 경우, A형 누설 전류(135˚)와 유사한 형태의 평형 전류(상기 표 2 참조)를 구분할 필요가 있다.However, when the calculated third harmonic is smaller than a preset set value (eg, 70%), it is necessary to distinguish between the A-type leakage current (135°) and a similar type of balanced current (see Table 2).

따라서 본 발명의 제어부는, 기본파의 크기와 실효값의 비율(상기 수학식1의 X, 그러나 도 5에서는 임의의 변수를 'PF'로 표기함)에 근거하여 평형 전류와 A형 누설 전류(135˚)의 구분할 수 있다(S330).Therefore, the control unit of the present invention, based on the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value (X in Equation 1, but an arbitrary variable is denoted as'PF' in FIG. 5), the balanced current and the A-type leakage current ( 135˚) can be distinguished (S330).

기본파의 크기와 실효값의 비율(X)이 기 설정된 값(예를 들어 20%)보다 큰 값을 가지는 경우, A형 누설 전류(135˚)로 판단되므로 트립 신호를 출력할 수 있다(S340). 그러나 기본파의 크기와 실효값의 비율(X)이 기 설정된 값(예를 들어 20%)보다 작은 경우, 검출된 전류는 평형 전류에 해당하는 것으로 누전 차단기는 트립이 발생하지 않는다.When the ratio (X) of the magnitude of the fundamental wave and the rms value has a value greater than a preset value (for example, 20%), it is determined as an A-type leakage current (135˚), and thus a trip signal can be output (S340). ). However, when the ratio (X) of the magnitude of the fundamental wave and the rms value is less than a preset value (eg 20%), the detected current corresponds to the balanced current and the earth leakage breaker does not trip.

이때 상기 기본파의 크기와 실효값의 비율은 임의의 변수로 X 또는 PF로 기재하였다. 이는 동일한 변수를 의미하는 것으로, 표기상의 차이가 있을 뿐이다.At this time, the ratio between the magnitude of the fundamental wave and the rms value was described as X or PF as an arbitrary variable. This means the same variable, only there are differences in notation.

한편, 상기 S200단계에 따르면, 본 발명에 따른 제어부(300)는 산출된 피크비에 근거하여, 검출된 전류를 AC형 누설 전류로 판단할 수 있다. 이 경우 기 설정된 조건에 근거하여 AC형 누설 전류에 해당하는 경우에도 트립 신호를 출력할 수 있다.Meanwhile, according to step S200, the controller 300 according to the present invention may determine the detected current as an AC type leakage current based on the calculated peak ratio. In this case, a trip signal can be output even if it corresponds to an AC type leakage current based on a preset condition.

도 6은 S200단계에서 AC형 누설 전류로 판단된 경우의 AC형 누설 전류 검출 방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of a method of detecting an AC type leakage current when it is determined as an AC type leakage current in step S200.

먼저, S200단계에서 검출된 전류가 피크비에 근거하여 AC형 누설 전류로 판단된 경우, 기본파의 크기를 기 설정된 값과 비교하여 트립 발생 여부를 결정할 수 있다(S410).First, when the current detected in step S200 is determined to be an AC-type leakage current based on the peak ratio, it is possible to determine whether or not a trip occurs by comparing the magnitude of the fundamental wave with a preset value (S410).

구체적으로, 기본파의 크기와 감도 전류의 비율이 기 설정된 비율 이상인 경우, 지락 전류 또는 평형 전류 중 어느 하나에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 감도 전류가 100mA이고, 기본파의 크기가 80mA일 때, 그 비율을 계산하면 80%이다. 따라서 70% 보다 큰 값을 가지므로 지락 전류에 해당하는지 여부를 판단하여야 한다. 그러나 만약 기본파의 크기가 70%에 미치지 못하는 경우에는 누설 전류에 해당하지 않는 것으로 트립 신호를 출력하지 않는다.Specifically, when the ratio between the magnitude of the fundamental wave and the sensitivity current is greater than or equal to a preset ratio, it may be determined whether it corresponds to either a ground fault current or a balanced current. For example, when the sensitivity current is 100mA and the magnitude of the fundamental wave is 80mA, the ratio is 80% when calculated. Therefore, since it has a value greater than 70%, it is necessary to determine whether it corresponds to a ground fault current. However, if the magnitude of the fundamental wave does not reach 70%, it does not correspond to the leakage current and does not output a trip signal.

한편 기본파의 크기가 기 설정된 비율(예를 들어 70%) 보다 큰 경우, 검출된 전류 신호가 지락 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 산출된 피크값과 설정값을 비교하여 피크값이 설정값보다 큰 값을 가지는지 여부에 따라, 지락 전류로 판단할 수 있다(S420).Meanwhile, when the magnitude of the fundamental wave is greater than a preset ratio (eg, 70%), it may be determined whether the detected current signal corresponds to a ground fault current. For example, by comparing the calculated peak value and the set value, it may be determined as a ground fault current according to whether the peak value has a larger value than the set value (S420).

한편, 검출된 전류 신호의 피크값이 설정값보다 작은 경우, 검출된 전류 신호가 평형 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 검출된 전류 신호의 제3 고조파를 이용하여 평형 전류에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다(S430).Meanwhile, when the peak value of the detected current signal is smaller than the set value, it may be determined whether the detected current signal corresponds to the balanced current. It may be determined whether the current signal corresponds to a balanced current by using the third harmonic of the detected current signal (S430).

이때 제3 고조파의 크기가 설정된 값보다 작다고 판단되는 경우, 제어부는 트립 신호를 출력할 수 있다(S440). 그러나 제3 고조파의 크기가 설정된 값보다 큰은 경우, 평형 전류로 판단하여 누전차단기가 트립되지 않도록 설정할 수 있다.At this time, when it is determined that the magnitude of the third harmonic is smaller than the set value, the controller may output a trip signal (S440). However, when the magnitude of the third harmonic is larger than the set value, it may be determined as a balanced current and set so that the earth leakage breaker does not trip.

따라서 본원발명은 피크비를 근거로, 검출된 전류가 AC형 누설 전류로 판단된 경우, 기본파의 크기, 피크값 및 제3 고조파를 이용하여 누설 전류를 판별할 수 있다.Accordingly, in the present invention, when the detected current is determined as an AC-type leakage current based on the peak ratio, the leakage current can be determined using the magnitude, peak value, and third harmonic of the fundamental wave.

한편, 본원발명은 피크비를 근거로, 검출된 전류가 A형 누설 전류로 판별된 경우, 실효값, 제3 고조파를 이용하여 누설 전류, 지락 전류 및 이론상 평형 전류를 구별하고, 추가적으로 기본파의 크기와 실효값의 비율을 이용하여 누설 전류와 실제 평형 전류를 구분하여 누전차단기의 오동작을 방지할 수 있다.On the other hand, the present invention distinguishes leakage current, ground fault current and theoretical equilibrium current by using the effective value and the third harmonic when the detected current is determined as the A-type leakage current based on the peak ratio, and additionally The leakage current and the actual balanced current can be classified using the ratio of the size and the effective value to prevent malfunction of the earth leakage breaker.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 단말기의 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be implemented as a computer-readable code in a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices storing data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable media include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Disk), SDD (Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. There is also a carrier wave (eg, transmission over the Internet). In addition, the computer may include a control unit of the terminal. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

100: 전류 검출부
200: 산출부
210: ADC(Analog-Digital Converter) 모듈
220: DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈
230: 산출 모듈
300: 제어부
100: current detection unit
200: calculation unit
210: ADC (Analog-Digital Converter) module
220: Discrete Fourier Transform (DFT) module
230: output module
300: control unit

Claims (14)

영상변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하는 산출부; 및
상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류인지 여부를 판단하고,
상기 판단 결과에 따라, 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형과 다른 파형을 가지는 제2 누설 전류에 해당하는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
A calculation unit that calculates a magnitude, a peak value, and an effective value of the fundamental wave from the current signal detected by the image transformer; And
Based on the calculated ratio of the peak value, it is determined whether the detected current signal is a first leakage current having a preset waveform,
And a controller configured to output a trip signal based on a ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value according to the determination result, and
The control unit,
And determining whether the detected current signal corresponds to a second leakage current having a waveform different from a preset waveform, based on the calculated ratio of the peak values.
제1항에 있어서,
상기 산출된 피크값의 비율은,
상기 검출된 전류 신호로부터 산출된 양의 극성의 피크값 및 음의 극성의 피크값의 비율인 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 1,
The ratio of the calculated peak value is,
An earth leakage circuit breaker comprising a ratio of a peak value of a positive polarity and a peak value of a negative polarity calculated from the detected current signal.
제1항에 있어서,
상기 산출부는,
상기 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환(Analog-Digital Converter, ADC) 모듈;
상기 변환된 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)을 하여 주파수 영역의 디지털 신호로서 출력하는 DFT 모듈; 및
상기 이산 푸리에 변환된 디지털 신호로부터 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출하는 산출 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 1,
The calculation unit,
An analog-digital converter (ADC) module for sampling the detected current signal and converting it into a digital signal in a time domain;
A DFT module that performs a Discrete Fourier Transform (DFT) on the converted digital signal and outputs the converted digital signal as a frequency domain digital signal; And
And a calculation module for calculating a magnitude, an effective value, and a peak value of a fundamental wave from the discrete Fourier-transformed digital signal.
제1항에 있어서,
상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율은,
Figure 112019010598399-pat00006
을 이용하여 산출할 수 있고,
여기서, X는 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율을 의미하고,
상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율이 기 설정된 임계값보다 큰 경우, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 1,
The ratio between the magnitude of the fundamental wave and the rms value is,
Figure 112019010598399-pat00006
Can be calculated using
Here, X means the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value,
When the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value is greater than a preset threshold, a trip signal is output.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 및 제2 누설 전류 판단 결과에 따라, 상기 기본파의 크기, 상기 피크값 및 상기 검출된 신호의 제3 고조파 크기에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 1,
The control unit,
And outputting a trip signal based on the magnitude of the fundamental wave, the peak value, and the magnitude of the third harmonic of the detected signal according to a result of determining the first and second leakage currents.
제 5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 산출된 피크값의 비율이 기준 비율을 초과하는 경우, 상기 제1 누설 전류로 판단하고,
상기 산출된 피크값의 비율이 상기 기준 비율 이하인 경우, 상기 제2 누설 전류로 판단하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 5,
The control unit,
When the ratio of the calculated peak value exceeds the reference ratio, it is determined as the first leakage current,
When the ratio of the calculated peak value is less than or equal to the reference ratio, it is determined as the second leakage current.
제6항에 있어서,
상기 기준 비율이 1인 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
The method of claim 6,
An earth leakage circuit breaker, characterized in that the reference ratio is 1.
누전차단기의 누설 전류 검출 방법에 있어서,
영상변류기에서 검출된 전류 신호로부터, 기본파의 크기, 피크값 및 실효값을 산출하는 제1단계;
상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류인지 여부를 판단하는 제2단계; 및
상기 판단 결과에 따라, 제어부가 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제3단계;를 포함하며,
상기 제2단계는,
상기 산출된 피크값의 비율에 근거하여, 상기 검출된 전류 신호가 기 설정된 파형을 가지는 제1 누설 전류 및 기 설정된 파형과 다른 파형을 가지는 제2 누설 전류 중 어느 하나에 해당하는지 여부를 판단하는 제2-1단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
In the leakage current detection method of an earth leakage breaker,
A first step of calculating a magnitude, a peak value, and an effective value of a fundamental wave from the current signal detected by the image transformer;
A second step of determining whether the detected current signal is a first leakage current having a preset waveform based on the calculated ratio of the peak values; And
In accordance with the determination result, a third step of the controller outputting a trip signal based on the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value; and
The second step,
Based on the calculated ratio of the peak value, a first leakage current having a preset waveform and a second leakage current having a waveform different from the preset waveform are determined based on the ratio of the calculated peak value. 2-1 step; leakage current detection method comprising a.
제8항에 있어서,
상기 산출된 피크값의 비율은,
상기 검출된 전류 신호로부터 산출된 양의 극성 피크값 및 음의 극성 피크값의 비율인 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
The method of claim 8,
The ratio of the calculated peak value is,
A leakage current detection method, characterized in that it is a ratio of a positive polarity peak value and a negative polarity peak value calculated from the detected current signal.
제8항에 있어서,
상기 제1단계는,
아날로그-디지털 변환(Analog-Digital Converter, ADC) 모듈이 상기 검출된 전류 신호를 샘플링(sampling)하여 시간 영역의 디지털 신호로 변환하는 제1-1단계;
DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈이 상기 변환된 디지털 신호를 이산 푸리에 변환(DFT)을 하여 주파수 영역의 디지털 신호로서 출력하는 제1-2단계; 및
산출 모듈이 상기 이산 푸리에 변환된 디지털 신호로부터 기본파의 크기, 실효값 및 피크값을 산출하는 제1-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
The method of claim 8,
The first step,
Step 1-1 of an analog-digital converter (ADC) module sampling the detected current signal and converting it into a digital signal in a time domain;
A step 1-2 of performing, by a Discrete Fourier Transform (DFT) module, the converted digital signal as a digital signal in a frequency domain by performing a Discrete Fourier Transform (DFT); And
And a first-3 step of calculating, by a calculation module, the magnitude, rms value, and peak value of a fundamental wave from the discrete Fourier-transformed digital signal.
제8항에 있어서,
상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율은,
Figure 112019010598399-pat00007
을 이용하여 산출할 수 있고,
여기서, X는 상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율을 의미하고,
상기 기본파의 크기와 상기 실효값의 비율이 기 설정된 임계값보다 큰 경우, 트립 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
The method of claim 8,
The ratio between the magnitude of the fundamental wave and the rms value is,
Figure 112019010598399-pat00007
Can be calculated using
Here, X means the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value,
And outputting a trip signal when the ratio of the magnitude of the fundamental wave and the effective value is greater than a preset threshold value.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 제3단계는,
상기 제2-1단계의 판단 결과에 따라, 상기 피크값 및 상기 검출된 전류 신호의 제3 고조파 크기 중 적어도 하나에 근거하여, 트립 신호를 출력하는 제3-1단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
The method of claim 8,
The third step,
And a step 3-1 of outputting a trip signal based on at least one of the peak value and the magnitude of the third harmonic of the detected current signal according to the determination result of step 2-1. Leakage current detection method.
제8항에 있어서,
상기 제2-1단계는,
상기 산출된 피크값의 비율이 기준 비율을 초과하는 경우, 상기 제1 누설 전류로 판단하고,
상기 산출된 피크값의 비율이 상기 기준 비율 이하인 경우, 상기 제2 누설 전류로 판단하는 것을 특징으로 하는 누설 전류 검출 방법.
The method of claim 8,
The step 2-1,
When the ratio of the calculated peak value exceeds the reference ratio, it is determined as the first leakage current,
When the ratio of the calculated peak value is less than or equal to the reference ratio, it is determined as the second leakage current.
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