KR102504934B1 - 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SMPS(Switched Mode Power Supply)의 전원 장애(Power Fail) 기능을 대체하고자 입력 전압인 DC 전압을 MCU(Micro Control Unit)의 AD 변환 값으로 센싱하여 낮은 조작 전원에 대해서도 우선 인지하여 모터 보호 계전기의 오동작을 방지하는 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법에 관한 것이다. 본 발명의 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기는, 모터 보호 계전기에 있어서, 프리 전압 범위의 조작 전원이 인가되는 AC 전압 또는 DC 전압을 가지고 보다 낮은 DC 전압으로 변압하여 MCU를 구동하기 위한 전원을 공급하는 SMPS, 및 상기 SMPS로부터 전원이 인가되면, 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 MCU를 포함하고, 상기 MCU는 상기 SMPS에서 공급되는 DC 전압이 기준전압, 복귀전압 및 다운전압 중 적어도 하나보다 작으면, 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법{Motor Protection Relay Capable of Protecting Relay Mal-Operation by Input Voltage Inspection and Method of Driving Thereof}
본 발명은 SMPS(Switched Mode Power Supply)의 전원 장애(Power Fail) 기능을 대체하고자 입력 전압인 DC 전압을 MCU(Micro Control Unit)에서 감시하여 오계측에 따른 전자식 모터 보호 계전기의 오동작을 방지하는 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모터 보호 계전기는 모터의 시동 및 운전 중에 발생되는 과전류, 결상, 상 불평형 및 역상을 설정된 동작시간에 의해 정확하게 검출하여 모터를 신뢰성 있게 보호하는 기능을 하는 기기이다.
이와 같은 모터 보호 계전기는 모터의 전류기를 통하여 변환하여 출력하고, 이렇게 변환된 출력값에 이상이 있는 경우 릴레이를 구동하여 폐로 접점을 개로함으로써, 상기 폐로 접점을 통하여 상기 모터로 공급되는 전력을 차단하여 모터의 소손 방지 및 보호를 수행하게 된다.
최근에는 여러 산업분야의 공장 자동화 시스템 구축이 활발하게 진행되면서 모터 구동으로 라인 제어가 전자화되고, 이로 인하여 모터 보호에 대한 기기들도 중요성을 더해가며 제품의 다양화 및 고기능화 그리고 대량생성 체제가 전개되고 있다. 또한, 주로 모터를 보호하기 위해 흐르는 전류를 계측 및 계전 동작뿐만 아니라, 여러 부가 기능을 보유하고 있는 전자식 모터 보호 계전기의 사용이 늘어나고 있는 추세다
그러나, 전자식 모터 보호 계전기는 외부환경이나 전자파 등에 민감하여 오동작이 발생하는 경우가 있다. 특히 전자식 모터 보호 계전기는 외부환경에 민감하게 되는데, 가정집에서 사용하는 상용 전압에 비해 공장이나 농가 등에 사용되는 전압은 일정치 않거나 낮은 전압 문제를 발생시킬 수 있어, 전자식 모터 보호 계전기에 필요한 전압 이하가 인가될 경우, 오동작이 일어날 가능성이 발생하게 된다.
이러한 오동작이 발생할 경우, 전류 공급이 중단되어 공조기 미작동, 컨베이어 벨트 정지 및 모터 발열로 인한 화재 등 공장 정지뿐만 아니라 큰 화재 사고로도 이어질 수 있다.
도1은 기본적인 전자식 모터 보호 계전기의 전원 공급에 대한 내부 구성도이다.
도1에서 도시한 것과 같이, 전자식 모터 보호 계전기는 SMPS(Switched Mode Power Supply)(10), MCU(Micro Control Unit)(20)를 포함한다. 또한 전자식 모터 보호 계전기는 SMPS(10)와 MCU(20) 사이에 전압을 변경해주는 레귤레이터(Regulator)(30)가 추가될 수 있다.
SMPS(10)는 프리 전압(예로서, 100V~240V) 범위의 조작전원(허용하는 조작 전원)이 인가되는 AC 전압 또는 DC 전압을 가지고 보다 낮은 DC 전압으로 변압하여 MCU(20)를 구동하기 위한 전원을 공급한다. SMPS(10)로부터 전원이 인가된 MCU(20)는 각종 계측 및 계전 기능, 부가 기능 등을 수행하여 모터 보호 계전기를 제어하게 된다. MCU(20)는 복수의 입출력포트를 포함할 수 있다. 레귤레이터(30)는 SMPS(10)에서 DC 전원을 생성하게 되면, MCU(20) 전원에 따라 MCU 전원으로 조정하여 공급한다.
SMPS(10)는 MCU(20) 이외에도 필요에 따라 릴레이(Relay)(40)는 물론, AD GND 생성, HMI부 구동 등에 필요한 DC 전원을 생성하여 전달할 수 있다.
이때, 위에서 언급한 것과 같이, SMPS(10)는 허용하는 조작 전원 이하의 전압이 인가되게 되면, 변압되는 MCU(20) 구동을 위한 DC 전압 값이 기준전압보다 낮아지게 되어, 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 값이 흔들려 오동작이 발생할 수 있게 된다. 기준전압은 MCU(20)가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압을 말한다.
이를 방지하기 위해, SMPS(10) 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로가 추가되게 된다. 도2는 기본적인 전자식 모터 보호 계전기에서 전원 장애 회로가 추가된 내부 구성도를 나타내고 있다.
도2에서 도시한 것과 같이, 전원 장애(Power Fail) 회로(50)는 SMPS(10)에서 허용하는 조작 전원 이하의 전압이 인가되면, MCU(20)에 전달할 전원 장애 신호를 생성하여 MCU(20)로 전달된다. MCU(20)는 입력 포트에 전원 장애 회로와 연결되어 전원 장애 신호 발생 시 MCU 내에서 오동작 방지를 위한 기능을 수행하게 된다.
그러나, 전자식 모터 보호 계전기는 다른 계전기에 비해 비용적으로나 공간적으로 제약이 많은 특성으로 인해, SMPS(10) 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로를 사용하는데 있어서, 많은 제약적인 문제를 가지게 된다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, SMPS(Switched Mode Power Supply)의 전원 장애(Power Fail) 기능을 대체하고자 입력 전압인 DC 전압을 MCU(Micro Control Unit)의 AD 변환 값으로 센싱하여 낮은 조작 전원에 대해서도 우선 인지하여 모터 보호 계전기의 오동작을 방지하는 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기는, 모터 보호 계전기에 있어서, AC 전압 또는 DC 전압으로 인가되는 조작 전원을 MCU를 구동하기 위한 DC 전압을 변합하는 SMPS, 상기 SMPS에서 변압되는 DC 전압을 MCU 전원으로 조정하는 레귤레이터; 및 상기 레귤레이터로부터 전원이 인가되면, 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 MCU를 포함하고, 상기 MCU는 상기 SMPS에서 공급되는 DC 전압이 기준전압, 복귀전압 및 다운전압 중 적어도 하나보다 작으면, 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복귀전압은 기준전압보다 높고, 정상전압보다 낮은 전압을 가지며, 상기 다운전압은 기준전압보다 낮고, 최소전압보다 높은 전압을 가지며, 상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 상기 정상전압은 SMPS가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원이며, 상기 최소전압은 MCU가 동작하는데 필요한 최소 전압인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MCU는 입출력포트를 포함하고, 상기 SMPS와 연결되는 신호선의 특정 노드에 입력 포트가 연결되어 상기 SMPS에서 생성되는 DC 전압을 상기 신호선의 특정 노드로부터 측정한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기의 구동 방법은, 모터 보호 계전기의 구동 방법에 있어서, (A) MCU에서 SMPS에서 공급되는 DC 전압을 측정하는 단계, (B) 상기 측정된 DC 전압을 제1 전압과 비교하는 제1 비교단계, (C) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행하는 단계, 및 (D) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제1 전압은 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 기준전압인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 전압은 기준전압보다 높고, 정상전압보다 낮은 복귀전압이고, 상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 정상전압은 상기 SMPS가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (D) 단계는 상기 전자식 모터 보호 계전기의 기능 수행 중 상기 DC 전압과 제2 전압을 비교하는 제2 비교단계와, 상기 제2 비교단계 결과 상기 DC 전압이 제2 전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제2 전압은 기준전압보다 낮고, 최소전압보다 높은 다운전압이고, 상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 상기 최소전압은 MCU가 동작하는데 필요한 최소 전압인 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명의 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기 및 이의 구동 방법은, 전자식 모터 보호 계전기가 불완전한 조작 전원에 대해서 SMPS 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로의 추가 없이 SMPS에서 공급되는 DC 전압의 감시만으로 발생 가능한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작 문제를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 전자식 모터 보호 계전기의 오동작 문제를 SMPS 내부에 추가되는 전원 장애(Power Fail) 회로의 없이 해결하게 됨에 따라, 전자식 모터 보호 계전기의 비용적으로나 공간적으로 효율성을 높일 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도1은 기본적인 전자식 모터 보호 계전기의 전원 공급에 대한 내부 구성도
도2는 기본적인 전자식 모터 보호 계전기에서 전원 장애 회로가 추가된 내부 구성도
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 보호 계전기의 전원 공급에 대한 내부 구성도
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 보호 계전기의 전원 공급에 대한 내부 구성도이다. 도 3에 도시된 모터 보호 계전기는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
도3에서 도시한 것과 같이, 본 발명의 전자식 모터 보호 계전기는 SMPS(Switched Mode Power Supply)(100), MCU(Micro Control Unit)(200)를 포함한다. 또한 전자식 모터 보호 계전기는 SMPS(100)와 MCU(200) 사이에 전압을 변경해주는 레귤레이터(Regulator)(300)가 추가될 수 있다.
SMPS(100)는 프리 전압(예로서, 100V~240V) 범위의 조작 전원이 인가되는 AC 전압 또는 DC 전압을 가지고 보다 낮은 DC 전압으로 변압하여 MCU(200)를 구동하기 위한 전원을 공급한다. SMPS(100)는 MCU(200) 이외에도 필요에 따라 릴레이(Relay)(400)는 물론, AD GND 생성, HMI부 구동 등에 필요한 DC 전원을 생성하여 전달할 수 있다.
레귤레이터(300)는 SMPS(100)에서 DC 전원을 생성하게 되면, MCU(200) 전원에 따라 MCU 전원으로 조정하여 공급한다. 레귤레이터(300)는 LDO(Low Drop out Regulator)로 구성될 수 있다. LDO의 구성은 오차증폭기(EA), 패스 트랜지스터(PT), 피드백 저항(R1, R2), 출력 커패시터(Cload)로 구성되어, 오차 증폭기(EA)의 기준전압과 피드백 저항의 비로 출력전압이 결정된다.
한편, SMPS(100)에서 생성되는 MCU(200) 구동을 위한 DC 전압 값이 SMPS(10)에 허용하는 조작 전원 이하의 전압이 인가되는 경우, 변압되어 생성되는 DC 전압 값은 기준전압보다 낮은 값으로 생성되며, 이처럼, 기준전압보다 낮은 DC 전압이 인가되면 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 전압 값이 흔들려 오동작이 발생할 수 있게 된다.
레귤레이터(300)는 SMPS(100)에서 발생되는 DC 전압 값보다 작은 전압 값으로도 MCU(200)에 전원 공급되는 DC 전압을 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 레귤레이터(300)는 MCU(200)로 인가되는 전압 값의 흔들림을 제거하여 MCU(200)에서 보다 안정적인 전자식 모터 보호 계전기의 제어가 가능해 진다.
MCU(200)는 전자식 모터 보호 계전기를 제어하기 위한 프로세서로서, 복수의 입출력포트를 포함할 수 있다. MCU(200)는 SMPS(100)로부터 변압되어 공급하는 DC 전압을 측정한다. DC 전압의 측정은 SMPS(100)와 레귤레이터(300) 사이에 위치하는 신호선의 특정 노드에 MCU(200)의 입력 포트가 연결되고, MCU(200)와 연결되는 SMPS(100)에서 생성되는 DC 전압을 신호선의 특정 노드로부터 측정한다.
그리고 MCU(200)는 측정된 DC 전압을 기준전압, 복귀전압 및 다운전압 중 적어도 하나와의 비교를 통해 DC 전압의 오계측으로 인한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기를 제어하고, 또한 MCU(200)는 각종 계측 및 계전 기능, 부가 기능 등을 수행한다. 이에 따른 상세한 동작은 도4 및 도5를 참조하여 아래에서 다시 설명하도록 한다.
한편, 복귀전압은 기준전압보다 높고, 정상전압보다 낮은 전압을 가지며, 다운전압은 기준전압보다 낮고, 최소전압보다 높은 전압을 갖는다. 이때, 기준전압은 MCU(200)가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 정상전압은 SMPS(100)가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원이다. 그리고 최소전압은 MCU(200)가 동작하는데 필요한 최소 전압이다. 추가로, 정상 전압은 SMPS(100)에 인가되는 전압이고, 그 외 전압은 SMPS(100)에서 생성된 전압이다.
각 전압의 크기는 최소전압 < 다운전압 < 기준전압 < 복귀전압의 부등식을 만족한다.
한편, MCU(200)는 오계측에 따른 전자식 모터 보호 계전기의 오동작을 방지하기 위한 방법으로 측정된 DC 전압과 기준전압의 비교만으로도 가능하다. 그러나, MCU(200)는 복귀전압 및 다운전압을 이용하여, 최초 입력되는 DC 전압에서 발생되는 히스테리시스 곡선(Hysteresis Loop)을 적용하여 오계측에 따른 전자식 모터 보호 계전기의 오동작을 보다 정확히 예측하여 방지할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 전자식 모터 보호 계전기가 불완전한 조작 전원에 대해서 SMPS 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로의 추가 없이 SMPS에서 공급되는 DC 전압의 감시만으로 발생 가능한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작 문제를 미연에 방지할 수 있다. 그리고 이를 통해, 전자식 모터 보호 계전기의 비용적으로나 공간적으로 효율성을 높일 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기에 따른 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도2, 3과 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 모터 보호 계전기의 구동 방법은 먼저, MCU(200)에서 SMPS(100)로부터 인가되는 조작 전원을 변압시켜 공급되는 DC 전압을 측정한다(S10).
즉, SMPS(100)는 프리 전압(예로서, 100V~240V) 범위의 조작 전원이 인가되는 AC 전압 또는 DC 전압을 가지고 보다 낮은 DC 전압으로 변압하여 MCU(200)를 구동하기 위한 전원을 공급한다. 이에 MCU(200)는 SMPS(100)와 레귤레이터(300) 사이에 위치되는 신호선의 특정 노드에 MCU(200)의 입력 포트가 연결되고, MCU(200)와 연결되는 SMPS(100)에서 생성되는 DC 전압을 신호선의 특정 노드로부터 측정한다.
이어, MCU(200)는 측정된 DC 전압을 기준전압과 비교한다(S20). 기준전압은 MCU(200)가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압을 말한다.
MCU(200)는 비교 결과(S20) DC 전압이 기준전압보다 낮은 전압을 가지면, DC 전압의 오계측으로 인한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행한다(S30).
즉, SMPS(100)에서 생성되는 MCU(200) 구동을 위한 DC 전압 값은 SMPS(10)에 허용하는 조작 전원 이하의 전압이 인가되게 되면, 변압되어 생성되는 DC 전압 값이 기준전압보다 낮은 값으로 생성되게 된다. 이처럼, 기준전압보다 낮은 DC 전압이 인가되면 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 전압 값이 흔들려 오동작이 발생할 수 있게 된다.
따라서, MCU(200)는 측정된 DC 전압이 기준전압보다 낮은 경우에 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 오계측으로 인한 오동작이 이루어지지 않도록 전자식 모터 보호 계전기의 동작을 정지한다.
또한, MCU(200)는 비교 결과(S20), DC 전압이 기준전압보다 낮지 않은 전압을 가지면 각종 계측 및 계전 기능, 부가 기능 등을 수행하며 전자식 모터 보호 계전기를 제어한다(S40).
이러한 방법을 통해, 전자식 모터 보호 계전기가 불완전한 조작 전원에 대해서 SMPS 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로의 추가 없이 SMPS에서 공급되는 DC 전압의 감시만으로 발생 가능한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작 문제를 미연에 방지할 수 있다. 그리고 이를 통해, 전자식 모터 보호 계전기의 비용적으로나 공간적으로 효율성을 높일 수 있다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 입력 전압 감시를 통한 계전 오동작 방지가 가능한 모터 보호 계전기의 구동 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 모터 보호 계전기의 구동 방법은
먼저, MCU(200)에서 SMPS(100)로부터 인가되는 조작 전원을 변압시켜 공급되는 DC 전압을 측정한다(S100).
즉, SMPS(100)는 프리 전압(예로서, 100V~240V) 범위의 조작 전원이 인가되는 AC 전압 또는 DC 전압을 가지고 보다 낮은 DC 전압으로 변압하여 MCU(200)를 구동하기 위한 전원을 공급한다. 이에 MCU(200)는 SMPS(100)와 레귤레이터(300) 사이에 위치되는 신호선의 특정 노드에 MCU(200)의 입력 포트가 연결되고, MCU(200)와 연결되는 SMPS(100)에서 생성되는 DC 전압을 신호선의 특정 노드로부터 측정한다.
이어, MCU(200)는 측정된 DC 전압을 복귀전압과 비교한다(S200). 복귀전압은 기준전압보다 높고, 정상전압보다 낮은 전압을 가진다. 이때, 기준전압은 MCU(200)가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 정상전압은 SMPS(100)가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원이다.
MCU(200)는 비교 결과(S200) DC 전압이 복귀전압보다 낮은 전압을 가지면, DC 전압의 오계측으로 인한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행한다(S500). 즉, MCU(200)는 측정된 DC 전압이 복귀전압보다 낮은 경우에 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 오계측으로 인한 오동작이 이루어지지 않도록 전자식 모터 보호 계전기의 동작을 정지한다.
이때, 복귀전압을 이용하여 DC 전압과 비교하는 것은 최초 입력되는 DC 전압에서 발생되는 히스테리시스 곡선을 감안하는 과정이다. 즉, 최초 입력되는 DC 전압은 신호의 강도가 점차 증가하는 현상이 발생됨에 따라, SMPS(100)에 인가되는 조작 전원이 허용하는 조작 전원 이하가 아닌 경우에도 SMPS(100)에서 생성되는 DC 전압이 낮은 값으로 생성될 수 있다.
따라서, MCU(200)는 기준전압보다 높고, 정상전압보다 낮은 복귀전압을 이용하여, 최초 입력되는 DC 전압이 기준전압보다 높은 값이라도 정상전압보다 낮은 값을 갖는다면, 오계측에 따른 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 발생될 가능성이 있는 것으로 판단하여, 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행한다.
또한, MCU(200)는 비교 결과(S200), DC 전압이 복귀전압보다 낮지 않은 전압을 가지면 각종 계측 및 계전 기능, 부가 기능 등을 수행하며 전자식 모터 보호 계전기를 제어한다(S300).
아울러, MCU(200)는 전자식 모터 보호 계전기의 정상적인 기능 수행 중에도 측정되는 DC 전압과 다운전압을 연속해서 비교한다(S400). 다운전압은 기준전압보다 낮고, 최소전압보다 높은 전압을 갖는다. 이때, 기준전압은 MCU(200)가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 최소전압은 MCU(200)가 동작하는데 필요한 최소 전압이다.
MCU(200)는 비교 결과(S400) DC 전압이 다운전압보다 낮은 전압을 가지면, 연속하여 각종 계측 및 계전 기능, 부가 기능 등을 수행하며 전자식 모터 보호 계전기를 제어한다(S300).
또한, MCU(200)는 비교 결과(S400) DC 전압이 다운전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, DC 전압의 오계측으로 인한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행한다(S500).
즉, SMPS(100)에서 생성되는 MCU(200) 구동을 위한 DC 전압 값은 SMPS(10)에 허용하는 조작 전원 이하의 전압이 인가되게 되면, 변압되어 생성되는 DC 전압 값이 기준전압보다 낮은 값으로 생성되게 된다. 이처럼, 기준전압보다 낮은 DC 전압이 인가되면 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 전압 값이 흔들려 오동작이 발생할 수 있게 된다.
따라서, MCU(200)는 측정된 DC 전압이 다운전압보다 낮은 경우에 전자식 모터 보호 계전기 내부에서 오계측으로 인한 오동작이 이루어지지 않도록 전자식 모터 보호 계전기의 동작을 정지한다. 이때, 다운전압은 기준전압보다 더 낮은 값을 가지므로, 전자식 모터 보호 계전기 내부에서의 오동작 발생률이 더욱 높게 나타나게 된다.
이러한 방법을 통해, 전자식 모터 보호 계전기가 불완전한 조작 전원에 대해서 SMPS 내부에 전원 장애(Power Fail) 회로의 추가 없이 SMPS에서 공급되는 DC 전압의 감시만으로 발생 가능한 전자식 모터 보호 계전기의 오동작 문제를 미연에 방지할 수 있다. 그리고 이를 통해, 전자식 모터 보호 계전기의 비용적으로나 공간적으로 효율성을 높일 수 있다.
특히, 제2 실시예는 복귀전압 및 다운전압을 이용하여, 최초 입력되는 DC 전압에서 발생되는 히스테리시스 곡선(Hysteresis Loop)을 적용하여 전자식 모터 보호 계전기를 제어함으로써, 오계측에 따른 전자식 모터 보호 계전기의 오동작을 보다 정확히 예측하여 방지할 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: SMPS 200: MCU
300: 레귤레이터 400: 릴레이

Claims (8)

  1. 모터 보호 계전기에 있어서,
    AC 전압 또는 DC 전압으로 인가되는 조작 전원을 MCU를 구동하기 위한 DC 전압으로 변압하는 SMPS;
    상기 SMPS에서 변압되는 DC 전압을 MCU 전원으로 조정하는 레귤레이터; 및
    상기 레귤레이터로부터 전원이 인가되면, 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 MCU를 포함하고,
    상기 MCU는 상기 SMPS에서 공급되는 DC 전압이 기준전압, 복귀전압 및 다운전압 중 적어도 하나보다 작으면, 전자식 모터 보호 계전기의 오동작이 방지되도록 전자식 모터 보호 계전기를 제어하는 것을 특징으로 하고,
    상기 복귀전압은 기준전압보다 높고 정상전압보다 낮은 전압을 가지며, 상기 다운전압은 기준전압보다 낮고 최소전압보다 높은 전압을 가지며, 상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 상기 정상전압은 SMPS가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원이며, 상기 최소전압은 MCU가 동작하는데 필요한 최소 전압인 것을 특징으로 하는
    모터 보호 계전기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 MCU는 입출력포트를 포함하고, 상기 SMPS와 연결되는 신호선의 특정 노드에 입력 포트가 연결되어 상기 SMPS에서 생성되는 DC 전압을 상기 신호선의 특정 노드로부터 측정하는 모터 보호 계전기.
  3. 삭제
  4. 모터 보호 계전기의 구동 방법에 있어서,
    (A) MCU에서 SMPS에서 공급되는 DC 전압을 측정하는 단계;
    (B) 상기 측정된 DC 전압을 제1 전압과 비교하는 제1 비교단계;
    (C) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행하는 단계; 및
    (D) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 전압은 기준전압보다 높고 정상전압보다 낮은 복귀전압이고, 상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 정상전압은 상기 SMPS가 허용하는 최소 조작전원을 인가하였을 때 출력되는 DC 전원인 것을 특징으로 하는
    모터 보호 계전기의 구동 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 전압은 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 기준전압인 것을 특징으로 하는 모터 보호 계전기의 구동 방법.
  6. 삭제
  7. 모터 보호 계전기의 구동 방법에 있어서,
    (A) MCU에서 SMPS에서 공급되는 DC 전압을 측정하는 단계;
    (B) 상기 측정된 DC 전압을 제1 전압과 비교하는 제1 비교단계;
    (C) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행하는 단계; 및
    (D) 상기 제1 비교결과 상기 DC 전압이 상기 제1 전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 모터 보호 계전기의 계측 및 계전 기능, 부가 기능 중 적어도 하나의 동작을 수행시키는 단계를 포함하고,
    상기 (D) 단계는
    상기 전자식 모터 보호 계전기의 기능 수행 중 상기 DC 전압과 제2 전압을 비교하는 제2 비교단계와,
    상기 제2 비교단계 결과 상기 DC 전압이 제2 전압보다 낮지 않은 전압을 가지면, 상기 MCU에서 전자식 모터 보호 계전기에 오동작 방지 기능을 수행하는 단계를 포함하는 모터 보호 계전기의 구동 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 전압은 기준전압보다 낮고, 최소전압보다 높은 다운전압이고,
    상기 기준전압은 상기 MCU가 기능을 안정적으로 수행하는데 필요한 전압이고, 상기 최소전압은 MCU가 동작하는데 필요한 최소 전압인 것을 특징으로 하는 모터 보호 계전기의 구동 방법.
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