KR102375746B1 - 자가 진단형 누전차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명인 자가 진단형 누전차단기는 자가진단 기능을 통해 누전차단기 고유 기능의 고장, 불량 여부를 판별하여 사용자에게 알리고, 누전 차단 시험 중에서도 가구 전체의 정전을 방지하게 하며, 누전 차단시 시험이 완료된 후에도 자동으로 복원이 가능하게 하고, 누전차단기의 고유 기능에 있어서 스케줄을 통한 정기적 또는 사용자 및 점검재원이 간단한 조작을 통해 자가진단 기능을 수행하여 실제와 똑같은 누전상황을 발생시켜 기계적, 전기적 고장발생 여부를 진단하고, 소음 및 육안으로 알람을 발생시켜 고장여부를 사용자에게 알려 교체할 수 있도록 하여 전기안전사고를 예방하게 하며, 한국전기안전공사의 정기점검을 위한 인적, 물적 점검재원의 과중을 줄여주고, 자가진단 시험 시 가구 전체의 정전을 방지하여, 사용중인 전기부하를 중단 없이 안전하게 유지하여 사용자 민원 및 사고를 미연에 방지하데 그 특징이 있다.

Description

자가 진단형 누전차단기{SELF-DIAGNOSIS TYPE EARTH LEAKAGE BREAKER}

본 발명은 자가 진단형 누전차단기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누전 차단 시험 중에서도 가구 전체의 정전을 방지하도록 하고, 누전 차단시 시험이 완료된 후에도 자동으로 복원이 가능하도록 하는 자가 진단형 누전차단기에 관한 것이다.

누전 차단기(Earth leakage breaker; ELB)는 일정 수준 이상의 누설 전류가 발생되는 경우 인가 전원을 차단시키고, 이를 통해 설비 등의 시설물을 보호할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

이에 따라, 모든 가정 및 건물, 기타 전력 설비 등에는 안전을 위해 다양한 형태의 누전 차단기가 적어도 하나 이상씩 필수적으로 구비되어 있다.

또한, 누전차단기는 기기가 설치되어 있는 대지에 누설되어 흐르는 누설전류를 신속히 검출, 차단함으로써 인체의 감전사고를 방지하고 누설전류에 의해 발생하는 기기 및 선로의 열화로 인한 화재를 억제하기 위한 것으로 저압 교류가 공급되는 대부분의 부하회로에 설치 운용되고 있다.

한편, 한국전기안전공사에서는 1~3년 주기로 국내 전체 가정, 건물 등의 각 호별로 점검원을 통해 정기점검을 실시하고 있으나, 전국 약 2,300만호를 정기점검하기에는 점검재원의 과중한 업무가 심각한 생태이고, 정기점검을 하는데 한계가 있기에 정기점검을 통해 일정부분 불량이 발생할 수 밖에 없으며, 특히 다양한 고장 등의 문제로 인해 정확한 원인을 분석할 수 없지만 전체적으로 볼 때 사용환경, 공정(생산, 설치), 부하설비의 누전 및 사용자의 잦은 사용으로 인하여 기계적 또는 전기전자적 불량이 발생하고 있고, 이는 향후 전기 안전사고 및 감전, 인명사고등으로 발생될 우려가 있으며, 실제로 사고가 발생하고 있는 실정이다.

이에, 정부나 공사측은 사용자에게 월 1회 누전시험을 하도록 권고하는 홍보 및 방송을 하고 있으나, 사용자는 정전 및 누전시험의 불안감 등으로 인하여 제대로 이루어지지 않고 있다.

이에 따라, 전국의 가정 및 건물, 기타 상용전원이 필요한 전력설비는 누전차단기를 포함하는 전기 설비 공사계획의 인가, 신고한 내용이 전기설비 기술 기준에 적합한지의 여부를 산업통산자원부와 시, 도지사로부터 위탁받은 한국전기안전공사의 사용 전 검사를 통해 이루어지고, 검사를 통과한 가정 및 건물등의 전력설비는 한국전기안전공사의 점검재원을 통해 정기점검을 실시하고 있으며, 정부/공사에서는 사용자에게 주기적인 누전차단시험을 하도록 권고하고 있다.

이러한 누전차단기의 설치와 이 누전차단기에 대한 한국전기안전공사의 정기점검으로 인해 인명피해는 줄었으나 누전차단기의 제조상의 공정불량과, 사용환경에 따른 기계적 및 전기전자적인 고장으로 인해 누전차단기의 오동작 및 인명 사고는 꾸준히 발생하고 있고, 설비 운용시 정전사고나 순시전압강하와 같은 문제점이 야기되고 있다.

또한, 무인화 기지의 설비보호를 위해 설치되어 있는 누전차단기의 오동작시에는 사고 원인을 찾기 매우 힘든 경우가 많으며, 고압회로에 사용되는 차단기와 달리 누전차단기에는 재폐로 기능이 없기 때문에 정전사고 복구를 위해 설비운용자가 현장을 방문해야하는 수고스러움이 뒤따른다.

한편, 기존 누전차단기의 경우 누전검출부의 이상유무를 점검하기 위해, 사용자가 1달에 1회 정도 테스트 버튼을 누르도록 권장하고 있고, 테스트 버튼을 눌렀을 때 동작되는 것으로 누전차단기 누전검출부의 이상유무를 판단하게 된다.

이러한, 누전차단기의 누전검출부는 30mA이상의 누설전류에는 동작하되, 15mA 이하의 누설전류에는 부동작하도록 법으로 규정하고 있다.

즉, 안전과 무관한 15mA 이하의 누설전류에 대해서 누전차단기는 부동작 되야 하지만 기존 누전차단기의 경우 누전검출부 이상유무 점검을 위해 관리자가 테스트 버튼을 눌렀을 때 30mA 이상의 전류를 흘리고, 이때 주회로의 트립 여부로만 누전검출부의 이상유무를 점검하고 있으며, 부동작해야하는 15mA 이하의 누설전류에 대해서도 누전으로 간주하여 주회로를 트립시키는 문제점을 가질 수 있다.

이에 미세한 누설전류에도 누전차단기 누전검출부가 동작하여 주회로가 트립 되는 즉 비누전보를 발생시킴으로써 사용상의 불편을 초래하고, 나아가 정전으로 인한 재산상의 피해를 미칠 수 있는 문제점을 안고 있다.

즉, 일반적인 누전차단기는 외부로부터 입력되는 교류 전원을 직류로 변환하고 이를 각 부의 동작에 필요한 전압이나 기준신호 또는 전류를 생성하는 신호 생성부와, 전기 선로의 누전 발생 시에 영상변류기가 출력하는 누설전류 감지신호에 대해 증폭 등의 처리를 실행하는 신호 처리부와, 신호 처리부가 처리한 신호에 의해 상기 전기 선로의 차단 여부를 결정하고 필요한 차단신호를 출력하는 신호 출력부로 이루어지는 누설전류 검출회로를 포함하는 것으로, 이에 대한민국 공개특허 제10-2010-0080188호(공개일 : 2010. 07. 08.)과, 일본 공개특허 소57-95132호(공개일 : 1982. 06. 12.)에는 상기와 같은 구성을 구비하는 누전차단기의 누설전류 검출장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 신호 생성부와 신호 처리부 및 신호출력부 등을 구성하는 회로소자로 통상 1㎛ 이상, 경우에 따라서는 100㎛ 이상의 BJT(Bipolar Function Transistor) 소자를 사용하고 있었고, 이에 따라 누설전류 검출장치의 소형화, 고속화 및 저 소비전력화 등에 한계가 있다.

따라서, 종래에 실시되고 있는 누전차단기는 누전차단기에 대해 고장 여부를 확인하기 위한 시험을 하기 위해서 가구 전체의 전원을 차단할 수 밖에 없어 필요한 전원의 공급이 이루어지지 못하는 문제가 있고, 누전 차단한 다음 테스트 완료된 후에도 자동으로 전언이 공급되지 못하고 단순히 누전 또는 낙뢰에 의한 서지 과전압 등의 요인에 의해 누전차단기가 트립되어 전원이 차단되었을 때 트립된 원인이 해소된 후에는 차단기이 전원이 공급되지 못한 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0080188호(공개일 : 2010. 07. 08.) 일본 공개특허 소57-95132호(공개일 : 1982. 06. 12.)

본 발명의 목적은 자가진단 기능을 통해 누전차단기 고유 기능의 고장, 불량 여부를 판별하여 사용자에게 알리고, 누전 차단 시험 중에서도 가구 전체의 정전을 방지하게 하며, 누전 차단시 시험이 완료된 후에도 자동으로 복원이 가능하게 하는 자가 진단형 누전차단기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 누전차단기의 고유 기능에 있어서 스케줄을 통한 정기적 또는 사용자 및 점검재원이 간단한 조작을 통해 자가진단 기능을 수행하여 실제와 똑같은 누전상황을 발생시켜 기계적, 전기적 고장발생 여부를 진단하고, 소음 및 육안으로 알람을 발생시켜 고장여부를 사용자에게 알려 교체할 수 있도록 하여 전기안전사고를 예방하게 하는 자가 진단형 누전차단기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 한국전기안전공사의 정기점검을 위한 인적, 물적 점검재원의 과중을 줄여주고, 자가진단 시험 시 가구 전체의 정전을 방지하여, 사용중인 전기부하를 중단 없이 안전하게 유지하여 사용자 민원 및 사고를 미연에 방지하게 하는 자가 진단형 누전차단기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 기반으로 각 가정의 누전차단기와 연동하여 메인 서버 또는 휴대용 단말기를 통해 제어 등의 모니터링이 가능하도록 하는 자가 진단형 누전차단기를 제공하는 것이다.

본 발명은 누전 또는 낙뢰에 의한 서지 과전압의 요인에 의해 가정 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단하기 위한 누전차단기에 있어서, 상기 누전차단기는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현하고, 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치된 누전차단기의 정보를 모니터링하여 제어하게 하여 가구 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단인 정전을 하지 않고 누전 차단 시험을 진행할 수 있고, 누전 차단시에 시험이 완료된 후에도 누전차단기가 자동으로 복원될 수 있도록 하는 것이다.

이에, 상기 누전차단기는 누전 차단 시험 중에서도 가구 또는 사업장의 건물에 전원을 공급할 수 있도록 하기 위해, 상용 전원이 인입되는 전원인입부와, 누전 차단 시험 중에 상기 전원인입부를 통해 인입된 전원을 차단하기 위한 주차단부와, 상기 주차단부를 통해 전원이 차단된 상태에서 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 하기 위한 바이패스부와, 누전 차단 시험 중에서도 전원을 바이패스부를 거쳐 인가 받고, 누전 차단 시험 중이 아닌 평상 시에 전원이 차단되지 않은 주차단부로부터 전원을 공급 받도록 하는 전원인출부와, 누전 차단 시험 중에 주차단부를 통한 누설전류를 계측하는 누설전류계측부와, 누전 차단 시험 중에 주차단부를 통한 차단 상태를 감지하기 위한 차단상태감지부와, 상기 전원인입부로부터 전원을 공급 받아 충전하고, 전원인입부를 통해 전원이 공급되지 않을 경우 충전된 전원을 공급하기 위한 보조전원부와, 정전과 같은 비상 시에 보조전원부의 전원이 공급되는지를 감지 하기 위한 정전감지부와, 상기 보조전원부로부터 전원을 인가 받아 구동하고, 상기 누설전류계측부, 차단상태감지부 및 정전감지부에서 출력되는 신호를 전달 받아 제어 구동하도록 하는 제어부로 이루어지는 것이다.

여기에서, 상기 제어부의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우 전원이 인가되고 있는 바이패스부의 전원을 차단하기 위한 바이패스구동부와, 상기 제어부의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우 전원이 차단되고 있는 주차단부를 통해 전원이 인가될 수 있도록 주차단부의 차단기를 온(On) 위치로 올릴 수 있게 모터를 구동하기 위한 모터구동부와, 상기 모터구동부의 신호에 의해 구동하는 모터를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 전원인출부를 통해 공급되는 전원에 대한 전압을 감지하여 제어부에 감지된 신호를 전달하도록 하는 전원감지부를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제어부에는 근거리 또는 원거리 무선 통신을 통해, 누전차단기로부터 실시간으로 공유되는 시험 정보를 수신하고, 수신된 시험 정보를 프로그램 화면으로 표시하여 모니터링이 가능하도록 메인 서버 또는 휴대용 단말기와 연동하는 통신부를 더 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 누전차단기에는 전면 상단 일측에 상용 전원이 인가될 수 있도록 하기 위해 연결시키기 위한 전원인입부가 구비되고, 전면 하단 일측에는 인가된 전원을 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치되어 구비된 조명등과 같은 부하에 공급될 수 있도록 전원인출부가 구비되며, 상기 전원인입부의 하단에는 차단레버가 구비되고, 상기 차단레버의 하단에는 차단레버의 동작이 원할히 이루어지는지를 확인하기 위한 누전차단 시험버튼이 구비되며, 상기 전원인출부의 상단에는 부하에 공급되는 전원이 정상적으로 공급되는지를 확인할 수 있도록 표시하는 전원램프가 구비되어 이루어진다.

이에, 상기 전원램프의 우측단에는 누전차단기의 에러가 발생할 시에 알려주도록 하는 에러 표시램프가 구비되고, 상기 누전차단기에는 에러 또는 누전 차단 시험 중 상태를 소리로 알려주는 부저가 구비되어 이루어진다.

또한, 상기 누전차단기의 전면 중앙부에는 누전 차단 시험을 위해 무정전 자가 진단을 하도록 구동시키는 무정전 자가진단 시험버튼이 구비되어 이루어진다.

또한, 상기 전원램프의 좌측단에는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현할 수 있도록 하기 위한 IoT 인터페이스단이 구비되어 이루어진다.

또한, 상기 전원인입부 사이와 전원인출부 사이 각각에는 기존의 분전함에 구비된 주 누전차단기 또는 분기 누전차단기를 교체할 경우 교체되는 누전차단기의 위치에 호환성 있게 설치 가능도록 하기 위한 결합홀이 구비되어 이루어진다.

한편, 상기 누전차단기에는 주 차단기의 동작여부를 포토인터럽트로 감시하고, 1차측의 전원과 2차측의 전원의 상태를 비교하여 트립 상황별 기계적인 고장인지 또는 전기전자적인 불량인지를 판단하도록 하는 이루어진다.

또한, 상기 누전차단기에는 바이패스 온(On)을 제로크로스(Zero Cross) 지점에서 수행하게 하여 아크 발생을 억제하고, 바이패스 점점의 손상 및 고장을 방지하도록 하는 이루어진다.

상기에서 실시되는 본 발명은 자가진단 시험을 통해 누전치단기 고유기능의 고장 불량등을 사용자에게 알리고, 누전 차단 시험 중에서도 가구 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원이 전체적으로 차단되지 않는 효과가 있고, 누전 차단시 시험이 완료된 후에도 자동으로 복원이 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 누전차단기가 사물인터넷(IoT)을 기반으로 실시되기에 누전차단기와 연동할 수 있는 메인 서버 또는 휴대용 단말기를 통해 제어 등의 모니터링이 가능하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 실시 구성을 보여주는 블럭 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따라 실시하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 정면을 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따라 실시하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 실시 구성을 보여주는 분해 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 실시되는 자가 진단형 누전차단기의 누전 차단 시험의 흐름을 설명하기 위한 흐름 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라 실시되는 자가 진단형 누전차단기의 알람 기능을 설명하기 위한 실시 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자가 진단형 누전차단기의 실시 상태를 확인하기 위한 모니터링 프로그램 화면을 보여주는 예시도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.

또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

이하, 첨부되는 도면들을 참조하여, 본 발명의 자가 진단형 누전차단기를 설명한다.

본 발명을 설명함에 앞서, 누전차단기는 누전 또는 낙뢰에 의한 서지 과전압의 요인에 의해 가정 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단하기 위한 것이다.

이에, 본 발명에 따른 누전차단기는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현하고, 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치된 누전차단기의 정보를 모니터링하여 제어하게 하여 가구 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단인 정전을 하지 않고 누전 차단 시험을 진행할 수 있으며, 누전 차단시에 시험이 완료된 후에도 누전차단기가 자동으로 복원될 수 있도록 하는 것이다.

먼저, 첨부도면 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 발명을 설명하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 실시 구성을 보여주는 블럭 구성 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따라 실시하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 정면을 보여주는 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따라 실시하기 위해 자가 진단형 누전차단기의 실시 구성을 보여주는 분해 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따라 실시되는 자가 진단형 누전차단기의 누전 차단 시험의 흐름을 설명하기 위한 흐름 구성도이다.

이에 따른, 본 발명에 따른 자가 진단형 누전차단기는 누전 차단 시험 중에서도 가구 또는 사업장의 건물에 전원을 공급할 수 있도록 하기 위해서 상용 전원이 인입되는 전원인입부(10)가 구비되고, 누전 차단 시험 중에 주차단부(20)는 상기 전원인입부(10)를 통해 인입된 전원을 차단하게 된다.

이때, 상기 주차단부(20)를 통해 전원이 차단된 상태에서 바이패스부(30)는 전원을 지속적으로 공급할 수 있게 하고, 누전 차단 시험 중에서도 전원인출부(40)는 전원을 바이패스부(30)를 거쳐 인가 받고, 누전 차단 시험 중이 아닌 평상 시에 전원이 차단되지 않은 주차단부(20)로부터 전원을 공급 받게 된다.

여기서, 전류계측부(50)는 누전 차단 시험 중에 주차단부(20)를 통한 누설전류를 계측하게 되고, 차단상태감지부(60)는 누전 차단 시험 중에 주차단부(20)를 통한 차단 상태를 감지하게 된다.

또한, 보조전원부(70)는 상기 전원인입부(10)로부터 전원을 공급 받아 충전하고, 전원인입부(10)를 통해 전원이 공급되지 않을 경우 충전된 전원을 공급하게 된다.

또한, 정전감지부(80)는 정전과 같은 비상 시에 보조전원부(70)의 전원이 공급되는지를 감지하게 되고, 상기 보조전원부(70)로부터 전원을 인가 받아 구동하고, 상기 누설전류계측부(50), 차단상태감지부(60) 및 정전감지부(80)에서 출력되는 신호를 전달 받아 제어 구동하게 되는 제어부(90)가 구비되어 있는 것이다.

여기서, 상기 제어부(90)의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우에 바이패스구동부(100)에서는 전원이 인가되고 있는 바이패스부(30)의 전원을 차단하기 위한 것이고, 상기 제어부(90)의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우에 전원이 차단되고 있는 주차단부(20)를 통해 전원이 인가될 수 있도록 주차단부(20)의 차단기를 온(On) 위치로 올릴 수 있게 모터(120)를 구동하기 위한 모터구동부(110)와, 상기 모터구동부(110)의 신호에 의해 구동하는 모터(120)가 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 전원인출부(40)를 통해 공급되는 전원에 대한 전압을 감지하여 제어부(90)에 감지된 신호를 전달하는 전원감지부(130)가 구비되어 있는 것이다.

상기의 제어부(90)와 상호 연동되는 통신부(140)가 구비되어 있는데, 이는 근거리 또는 원거리 무선 통신을 통해, 누전차단기로부터 실시간으로 공유되는 시험 정보를 수신하고, 수신된 시험 정보를 프로그램 화면으로 표시하여 모니터링이 가능하도록 메인 서버 또는 휴대용 단말기와 연동하게 이루어진다.

상기와 같이 실시되는 누전차단기에는 전면 상단 일측에 상용 전원이 인가될 수 있도록 하기 위해 연결시키기 위한 전원인입부(10)가 구비되고, 상기 전원인출부(40)는 인가된 전원을 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치되어 구비된 조명등과 같은 부하에 공급될 수 있도록 누전차단기의 전면 하단 일측에 구비되며, 상기 전원인입부(10)의 하단에는 주차단부(20)의 차단레버(21)가 구비되고, 상기 차단레버(21)의 하단에는 차단레버(21)의 동작이 원할히 이루어지는지를 확인하기 위한 누전차단 시험버튼(22)이 구비되게 된다.

그리고, 상기 전원인출부(40)의 상단에는 부하에 공급되는 전원이 정상적으로 공급되는지를 확인할 수 있도록 표시하는 전원램프(41)가 구비되게 된다.

상기 전원램프(41)의 우측단에는 에러 표시램프(42)가 구비되는데, 이는 누전차단기의 에러가 발생할 시에 알려주게 되고, 특히 상기 누전차단기에는 에러 또는 누전 차단 시험 중 상태를 외부로 알려주기 위해 소리가 발생되는 부저가 별도로 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 누전차단기의 전면 중앙부에는 무정전 자가진단 시험버튼(43)이 구비되어 있는데, 이는 누전 차단 시험을 위해 무정전 자가 진단을 하도록 구동시키는 것이다.

또한, 상기 전원램프(41)의 좌측단에는 IoT 인터페이스단(44)이 구비되어 있는데, 이는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 전원인입부(10)의 사이에 결합홀(45)이 구비되고, 또한 전원인출부(40)의 사이에 결합홀(45)이 각각 구비되어 있는데, 이는 기존의 분전함에 구비된 주 누전차단기 또는 분기 누전차단기를 교체할 경우 교체되는 누전차단기의 위치에 호환성 있게 설치 가능할 수 있도록 이루어지는 것이다.

상기와 같은, 본 발명에 따른 누전차단기는 자가진단 시험을 통해 누전치단기 고유기능의 고장 불량을 판별하고, 가구 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단인 정전을 하지 않고 누전 차단 시험 진행을 실시할 수가 있고, 누전 차단시에 시험이 완료된 후에도 누전차단기가 자동으로 복원될 수가 있는 것이다.

여기서, 상기 누전차단기는 자체적인 자가진단 시험이 가능한 기능이 구비되어 있기에, 자동으로 자가진단을 수행하는 스케줄을 통해 누전차단기 고유기능의 고장 및 불량 판별이 이루어지게 된다.

특히, 상기 누전차단기에는 자가진단 시험 시 정전되지 않은 상태에서 진단 시험이 이루어지데 되는데, 이는 사용중인 전기부하를 중단 없이 안전하게 시험할 수 있어 사고 및 사용자 민원이 해결될 수가 있는 것이다.

이를 위해, 상기 누전차단기에 대해서 상태를 확인하기 위해 시험적으로 자가 진단을 하게 되는데, 이때 자가 진단 시작(S10)을 하게 되면, 본 발명의 누전차단기 내에 구비된 바이패스를 통해 기존에 인가된 전원(가정 또는 사업장 건물에 인가되는 전원)을 차단(정전)하지 않고 그대로 부하 등에 공급될 수 있도록 하는 바이패스 온(S20)이 되게 된다.

이에 따라, 각 가정이나 서업장 건물에 구비된 부하가 정전되지 않고 전원을 공급받으면서도 누전차단기의 상태를 시험할 수가 있게 되는 것이다.

상기와 같이 바이패스 온(S20) 상태에서 시험용 누설전류(S30)를 발생하게 되는 것이다.

이때, 상기 바이패스 온(S20) 상태에서 시험용 누설전류(S30)를 발생시키게 되면, 누전차단기의 트립(Trip) 동작을 확인(S40)하게 되고, 상기의 트립 동작의 성공(S50), 즉 트립 동작이 정상적으로 이루어지면 누전차단기가 자동으로 다시 복귀(S60)하는 동시에 상기 바이패스 온(S20) 상태가 바이패스 오프(S70)로 바뀌게 되며, 상기의 누전차단기에 대한 시험이 종료(S80)되는 동시에 시험한 누전차단기에 대해서 정상적인 동작이 구동되게 되는 것이다.

만약, 상기 트립 동작이 정상적으로 이루어지지 않으면, 누전차단기의 자체에 이상이 있음을 확인하여 부저 및 알람 등으로 알려주게 되는 것이다.

또한, 상기의 누전차단기가 자동으로 복귀되지 않고 실패(S90)한다면 3회 정도 재시도를 하고 만약 그래도 복귀하지 않으면 이 또한 누전차단기의 자체에 이상이 있음을 확인하여 부저 및 알람 등으로 알려주게 되는 것이다.

이에 따른, 첨부도면 도 5는 본 발명에 따라 실시되는 자가 진단형 누전차단기의 알람 기능을 설명하기 위한 실시 예시도로서, 이는 주차단부(20)의 차단레버(21)가 복귀되지 않은 상태의 에러가 발생될 경우나 누전 차단시에 연속적으로 부저가 발생되는 동시에 램프(LED)를 통해 표시되어 사용자로 하여금 이상이 있음을 확인하게 하는 것이고, 만약 누전차단기에 대해 자가 진단을 진행하는 과정에서 접촉불량, 차단실패 및 접점융착 등의 이상이 발생될 경우 시험자나 관리자가 용이하게 구분하여 확인할 수 있도록 부저 알림 또는 램프(LED) 표시를 각 다르게 알려줄 수 있기에 누전차단기의 상태를 효율적으로 확인할 수가 있는 것이다.

또한, 첨부도면 도 6은 본 발명에 따른 자가 진단형 누전차단기의 실시 상태를 확인하기 위한 모니터링 프로그램 화면을 보여주는 예시도로서, 본 발명에 따른 누전차단기에는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현하고 있어, 전지안전공사 등 전기를 관리하는 업체의 메인 서버(미도시)와 연동이 가능하여 메인 서버의 모니터링할 수 있는 프로그램 화면을 통해 실시간으로 시험 상태를 확인 및 제어할 수 있고, 상기 바이패스 온(20) 상태에서 시험용 누설전류(30)를 발생시키게 되면 누설전류의 계측 파형을 화면을 통해 확인할 수가 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 의해 실시되는 모니터링 프로그램 화면을 통해 근거리 또는 원거리에서도

실시간으로 누설전류 파형을 확인할 수 있고, 주차단부(20)의 차단레버(21)의 On/Off 제어 및 상태을 확인할 수 있으며, 입력 전원 및 출력 전원 감시(정상감지 및 미감지) 기능을 수행하고, 누전차단 트립(Trip) 원격 시험 기능을 수행하며, 무정전 자가진단 원격 시험 기능을 수행하고, 자가 진단에 대한 스케쥴 설정 기능을 수행하도록 실시될 수 있기에 시험자나 관리자가 효율적으로 누전차단기에 대한 상태 확인 또는 자가 진단 시험을 이룰 수 있는 것이다.

이에 따른, 상기의 누전차단기에는 근거리 또는 원거리 무선 통신이 가능하여 해당 누전차단기를 시험하기 위한 시험자나 관리자가 일정한 거리에서도 휴대용 단말기(미도시)를 통해 해당 누전차단기의 시험 또는 제어할 수가 있는 것으로, 이때 상기 휴대용 단말기는 해당 누전차단기로부터 실시간으로 공유되는 시험 정보를 수신하고, 수신된 시험 정보를 프로그램 화면으로 표시하여 확인할 수 있는 동시에 해당 누전차단기를 제어할 수가 있는 것이다.

상기에서의 무선 통신 방식은 RF통신, 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 지그비(ZigBee) 등의 근거리 무선 통신 및 LTE, 5G 등의 원거리 무선 통신 중에 선택적으로 적용하여 사용할 수 있는 것으로, 본 발명에서는 한정하지 않음을 밝혀두는 바이다.

이에 따라, 상기 누전차단기에는 주 차단기의 동작여부를 포토인터럽트로 감시함과 동시에, 1차측의 전원과 2차측의 전원의 상태를 비교하여, 트립 상황별 기계적인 고장(접점융착으로 인한 상시 On, 점점불량으로 인한 단락)인지 또는 전기전자적인 불량(열동형 구동의 전기, 전자적인 불량)인지를 구체적으로 판단할 수가있고, 또한 바이패스 온(On)을 제로 크로스(Zero Cross) 지점에서 수행하게 하여 아크 발생을 억제할 수 있고, 이로 인해 전체적으로 바이패스 점점의 손상 및 고장을 방지할 수가 있는 것이다.

이상, 본 발명에 따른 자가 진단형 누전차단기에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 전원인입부
20 : 주차단부
30 : 바이패스부
40 : 전원인출부
50 : 전류계측부
60 : 차단상태감지부
70 : 보조전원부
80 : 정전감지부
90 : 제어부
100 : 바이패스구동부
110 : 모터구동부
120 : 모터
130 : 전원감지부
140 : 통신부

Claims (10)

1. 누전 또는 낙뢰에 의한 서지 과전압의 요인에 의해 가정 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단하기 위한 누전차단기에 있어서,
   상기 누전차단기는 사물인터넷(IoT)을 기반으로 구현하고, 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치된 누전차단기의 정보를 모니터링하여 제어하게 하여 가구 또는 사업장의 건물에 공급되는 전원을 차단인 정전을 하지 않고 누전 차단 시험을 진행할 수 있고, 누전 차단시에 시험이 완료된 후에도 누전차단기가 자동으로 복원될 수 있도록 하되,
   상기 누전차단기는 누전 차단 시험 중에서도 가구 또는 사업장의 건물에 전원을 공급할 수 있도록 하기 위해, 상용 전원이 인입되는 전원인입부와, 누전 차단 시험 중에 상기 전원인입부를 통해 인입된 전원을 차단하기 위한 주차단부와, 상기 주차단부를 통해 전원이 차단된 상태에서 전원을 지속적으로 공급할 수 있도록 하기 위한 바이패스부와, 누전 차단 시험 중에서도 전원을 바이패스부를 거쳐 인가 받고, 누전 차단 시험 중이 아닌 평상 시에 전원이 차단되지 않은 주차단부로부터 전원을 공급 받도록 하는 전원인출부와, 누전 차단 시험 중에 주차단부를 통한 누설전류를 계측하는 누설전류계측부와, 누전 차단 시험 중에 주차단부를 통한 차단 상태를 감지하기 위한 차단상태감지부와, 상기 전원인입부로부터 전원을 공급 받아 충전하고, 전원인입부를 통해 전원이 공급되지 않을 경우 충전된 전원을 공급하기 위한 보조전원부와, 정전과 같은 비상 시에 보조전원부의 전원이 공급되는지를 감지 하기 위한 정전감지부와, 상기 보조전원부로부터 전원을 인가 받아 구동하고, 상기 누설전류계측부, 차단상태감지부 및 정전감지부에서 출력되는 신호를 전달 받아 제어 구동하도록 하는 제어부로 이루어지고,
   상기 누전차단기의 전면 중앙부에는 누전 차단 시험을 위해 무정전 자가 진단을 하도록 구동시키는 무정전 자가진단 시험버튼이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우 전원이 인가되고 있는 바이패스부의 전원을 차단하기 위한 바이패스구동부와, 상기 제어부의 제어 신호를 통해 누전 차단 시험이 완료될 경우 전원이 차단되고 있는 주차단부를 통해 전원이 인가될 수 있도록 주차단부의 차단기를 온(On) 위치로 올릴 수 있게 모터를 구동하기 위한 모터구동부와, 상기 모터구동부의 신호에 의해 구동하는 모터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 전원인출부를 통해 공급되는 전원에 대한 전압을 감지하여 제어부에 감지된 신호를 전달하도록 하는 전원감지부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부에는 근거리 또는 원거리 무선 통신을 통해, 누전차단기로부터 실시간으로 공유되는 시험 정보를 수신하고, 수신된 시험 정보를 프로그램 화면으로 표시하여 모니터링이 가능하도록 메인 서버 또는 휴대용 단말기와 연동하는 통신부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 누전차단기에는 전면 상단 일측에 상용 전원이 인가될 수 있도록 하기 위해 연결시키기 위한 전원인입부가 구비되고, 전면 하단 일측에는 인가된 전원을 각 가정 또는 사업장의 건물에 설치되어 구비된 조명등과 같은 부하에 공급될 수 있도록 전원인출부가 구비되며, 상기 전원인입부의 하단에는 차단레버가 구비되고, 상기 차단레버의 하단에는 차단레버의 동작이 원할히 이루어지는지를 확인하기 위한 누전차단 시험버튼이 구비되며, 상기 전원인출부의 상단에는 부하에 공급되는 전원이 정상적으로 공급되는지를 확인할 수 있도록 표시하는 전원램프가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 전원램프의 우측단에는 누전차단기의 에러가 발생할 시에 알려주도록 하는 에러 표시램프가 구비되고, 상기 누전차단기에는 에러 또는 누전 차단 시험 중 상태를 소리로 알려주는 부저가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 전원인입부 사이와 전원인출부 사이 각각에는 기존의 분전함에 구비된 주 누전차단기 또는 분기 누전차단기를 교체할 경우 교체되는 누전차단기의 위치에 호환성 있게 설치 가능도록 하기 위한 결합홀이 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 누전차단기에는 주 차단기의 동작여부를 포토인터럽트로 감시하고, 1차측의 전원과 2차측의 전원의 상태를 비교하여 트립 상황별 기계적인 고장인지 또는 전기전자적인 불량인지를 판단하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 누전차단기에는 바이패스 온(On)을 제로크로스(Zero Cross) 지점에서 수행하게 하여 아크 발생을 억제하고, 바이패스 점점의 손상 및 고장을 방지하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자가 진단형 누전차단기.

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