KR102539823B1 - 지능형 분전함 및 이의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
지능형 분전함 및 이의 제어 방법이 개시된다. 이에 의한 지능형 분전함은: 분기 회로에 전력을 공급하는 전원부; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및, 상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 지능형 분전함 및 이의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3위상 전류를 검출하여 누설 전류를 노이즈와 구분하여 검출하고 이에 기초하여 부하설비의 최적화 제어를 수행할 수 있는 지능형 분전함 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
분전반은 옥내배선에 있어서 간선으로부터 각 분기회로로 갈라지는 곳에 각 분기회로마다의 스위치를 설치한 것이다. 이와 같은 분전반은 분전함 내에 수납되어 설치된다. 일 예로, 분전반은 배전선을 통해 부하로 전기를 공급하는 전로 중에서, 부하에 가장 가까운 곳에 퓨즈, 브레이커와 같은 단락전류를 차단할 수 있는 분기 과전류 보호기를 캐비닛 등에 집합해서 설치할 수 있다.
기존의 일반적인 분전함은 누전 차단기와 배선용 차단기를 주회로로 구성하여 누설전류와 과전류에 대해서만 동작하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 낙뢰로 인한 유도뢰, 서지 및 순간정전에 의한 사고 발생 시 원인을 확인할 수 있는 방법이 없다.
또한, 기존의 분전함은 일반적으로 통신장비를 구비한 검출장치를 이용해 분기회로의 상태를 모니터링하고, 문제 발생 시 관리자가 현장 출장을 통해 유지보수를 한다. 따라서, 사고 발생 이후에 사후적인 대응만 가능하다는 문제점이 존재한다.
나아가, 기존의 분전함 고장에 대한 교체 작업 시, 여전히 검침을 통해 전기 사고 발생에 대한 점검이 필요하다. 그러나, 현장에서 사전에 발생된 사고이력을 확인할 수 있는 기록 장치가 없어, 계측기를 통해 검침을 수행해야 하고, 이로 인해 전기 감전 사고의 위험이 높은 실정이다.
한편, 본 발명의 배경기술은 한국등록특허공보 제10-2268223호(2021.06.17 등록)에 개시되어 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분전함에 사용되는 누전차단기의 지능화를 통해, 누설 전류를 서지나 낙뢰 등의 노이즈와 구분하여 정확하게 검출하고 불필요한 오동작을 최소화할 수 있는 지능형 분전함 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 분기회로의 다양한 부하설비에 따라 다양하게 발생하는 현장에서의 전기사고에 대응할 수 있도록, 3위상 검출이 가능한 누전차단기를 적용한 지능형 분전함 및 이의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함은, 분기 회로에 전력을 공급하는 전원부; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및, 상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
상기 지능형 분전함에 있어서, 상기 3위상 파형은 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과 상기 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 기준 전류신호보다 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고; 상기 제어부는, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 동기화시키고, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출할 수 있다.
상기 지능형 분전함에 있어서, 상기 분기 회로와 상기 누전차단기는 각각 복수개로 구성되어 서로 일대일 대응되고; 상기 제어부는, 복수개의 누전차단기 중 적어도 하나 이상에 대해 상기 소정 위상각 및/또는 상기 소정 위상영역 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수 있다.
상기 지능형 분전함에 있어서, 상기 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과 상기 기준 전류신호보다 제1 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 기준 전류신호보다 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하되, 상기 제1 위상각과 상기 제2 위상각은 서로 상이하게 설정되고; 상기 제어부는, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 동기화시키고, 상기 동상 파형의 제1 위상영역과 상기 진상 파형의 제2 위상영역 및 상기 지상 파형의 제3 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하되, 상기 제1 위상영역과 상기 제2 위상영역 및 상기 제3 위상영역은 서로 상이하게 설정될 수 있다.
상기 지능형 분전함에 있어서, 상기 제어부는, 상기 원격 단말로부터의 원격 제어에 대응하여 상기 전원부 및 상기 누전차단기 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 제어 방법은, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계; 와, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및, 상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서, 상기 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과 상기 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 기준 전류신호보다 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고; 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 동기화시키고, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출할 수 있다.
상기 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서, 상기 지능형 분전함의 상기 분기 회로와 누전차단기는 각각 복수개로 구성되어 서로 일대일 대응되고; 복수개의 누전차단기 중 적어도 하나 이상에 대해 상기 소정 위상각 및/또는 상기 소정 위상영역 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수 있다.
상기 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서, 상기 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과 상기 기준 전류신호보다 제1 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 기준 전류신호보다 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하되, 상기 제1 위상각과 상기 제2 위상각은 서로 상이하게 설정되고; 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 동기화시키고, 상기 동상 파형의 제1 위상영역과 상기 진상 파형의 제2 위상영역 및 상기 지상 파형의 제3 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하되, 상기 제1 위상영역과 상기 제2 위상영역 및 상기 제3 위상영역은 서로 상이하게 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함은, 분기 회로에 전력을 공급하는 전원부; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및, 상기 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하고, 상기 원격 단말로부터의 원격 제어에 의해 상기 전원부 및 상기 누전차단기 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 제어 방법은, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계; 와, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및, 상기 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함은, 분기 회로에 전력을 공급하는 전원부; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 제어부; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 제어 방법은, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 상기 지능형 분전함의 누전 차단기에서, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및, 상기 지능형 분전함의 제어부에서, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전류 파형의 3위상 검출을 통해 누설 전류를 정확하게 검출하고, 이에 기초하여 분기회로의 다양한 부하설비에 따른 최적화 제어가 가능하며, 다양하게 발생하는 현장에서의 전기사고에 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 지능형 분전함에 대한 유지보수의 효율을 높이고, 감전위험이 있는 사고전류에는 신속하게 전원을 차단하여, 인체감전사고를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 이상상황 발생 시 즉각적으로 문제점 및 해결방안을 분석하여 원격의 관리자 단말에 전송함으로써, 분전함의 유지보수에 대한 편의성과 운용 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 분전함의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 지능형 분전함에 포함되는 누전차단기의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 지능형 분전함에 포함되는 누전차단기의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서, 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
또한 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로써, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용되는 것이 아니다.
또한 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한 본 명세서에서, '및/또는' 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. 본 명세서에서, 'A 또는 B'는, 'A', 'B', 또는 'A와 B 모두'를 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 분전함의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 지능형 분전함(100)은 전기로 구동되는 장치 또는 디바이스들로 구성된 설비에 전력을 공급하거나 전력 공급을 차단할 수 있다.
지능형 분전함(100)은 내부공간이 형성된 박스 형태의 하우징으로 구성되고, 내부공간에는 전원을 제어하기 위한 분전반이 수납될 수 있다. 지능형 분전함(100)의 설치 위치나 배치 구조에 따라, 하우징 형태는 기판 형태, 폴 형태 등으로 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 지능형 분전함(100)는 실시예에 따라 다양한 배치 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 지능형 분전함(100)은 벽이나 전신주 등에 부착되거나, 바닥에 세워 고정되는 형태로 배치될 수 있다.
지능형 분전함(100)은 내부의 분전반의 상황을 실시간으로 감시하고, 전력공급과 관련한 이상상황 발생 시 문제점 및 해결방안을 분석하여 원격의 관리자 단말에 전송할 수 있다. 이를 위해, 지능형 분전함(100)은 전원부(150), 누전차단기(200) 및 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
전원부(150)는 분전반을 구성하는 전기적 구성요소 및 설비에 전력을 공급할 수 있다. 구체적으로, 전원부(150)는 분기 회로에 전력을 공급할 수 있다.
누전차단기(200)는 누전에 의한 화재나 감전 등의 전기사고를 방지하기 위하여, 분기회로에 누전이 발생하였을 경우 부하측의 전원을 차단할 수 있다. 이를 위해, 누전차단기(200)는 기구적 개폐 절체 장치로 구현되는 하드웨어와 전력회로를 포함하는 소프트웨어로 구성될 수 있다.
구체적으로, 누전차단기(200)는 누설 전류가 검출되는 경우 분기 회로로 배분되는 전류를 차단할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 누전차단기(200)는 누설 전류가 검출되는 경우, 복수개의 분기회로 중에서 대응하는 분기 회로에 배분되는 전류를 선택적으로 차단할 수 있다.
누전차단기(200)는 전류 파형에 기초하여 누전의 발생을 정확하게 검출할 수 있다. 실시예에 따라, 누전차단기(200)는 전류 파형에 기초하여 누설 전류를 검출하거나, 3위상 전류 파형에 기초하여 누설 전류를 검출하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 누전차단기(200)는 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 추출한 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 누전차단기(200)는 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 추출한 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다.
3위상 파형은 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 일 예에 의하면, 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형, 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형 및 기준 전류신호보다 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함할 수 있다. 다른 예에 의하면, 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형, 기준 전류신호보다 제1 위상각만큼 앞선 진상 파형 및 기준 전류신호보다 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하되, 제1 위상각과 제2 위상각은 서로 상이하게 설정될 수 있다.
누전차단기(200)는 전류 파형을 분석하고, 누전과 노이즈를 구분하여 검출할 수 있다. 여기서, 누전(electric leakage)은 지정된 회로 이외의 곳으로 전류가 흐르거나 누출되는 현상이다. 노이즈는 누전을 제외한 것으로서, 예를 들어, 서지, 낙뢰, 아크, 충격파 전류 등을 포함할 수 있다. 서지(surge)는 전력이나 전압이 짧은 시간에 다량 늘어난 후에 일정 시간 동안 감소되지 못할 때 나타나는 과도한 파형이다.
기존의 누전차단기는 전류 파형을 분석하지 않고 전류 크기만을 고려하여 누전 여부를 판단하므로, 누전 및 과전류와, 낙뢰와 같은 서지 전압이 발생하는 경우를 정확하게 구분할 수 없다. 구체적으로, 기존의 누전차단기의 신호처리 동작은 다음과 같이 수행된다. 전류 센서로 출력 전압을 감지하고, 대역통과필터(Band Pass Filter: BPF) 등을 통해 지정된 범위를 초과하는 신호만을 필터링한다. 이후, 필터링된 신호를 A/D 변환기(Analog Digital Converter, ADC)를 이용하여 수치화한 후, 수치화한 데이터에 기초하여 누전에 해당하는지 판단한다. 그러나, 아크의 경우 측정값은 발생환경에 따라 다양하게 분포하므로, 실제 발생 시 아크와 누전을 정확하게 구분하는 것은 어렵다. 또한, 데이터의 크기만으로는 누전과 서지를 정확하게 구분하는 것이 어렵다. 따라서, 데이터 크기만을 고려하는 기존의 검출방법으로는 누전과 서지 및 아크를 정확하게 구분하기 어렵다는 문제점이 있다. 이 경우, 서지 전압과 같은 노이즈가 발생한 경우에도 누전차단기가 오작동하여 전원을 차단하게 되고, 빈번한 작동에 의한 불필요한 정전 상태로 전력 공급의 중단을 야기하며, 이로 인해 기기의 수명을 단축시키는 문제점이 존재한다.
본 발명에 의한 누전차단기(200)는 전류파형 분석에 기초하여 누전과 노이즈(서지, 낙뢰, 아크 등)를 구분하여 검출함으로써, 전기 선로에서 발생하는 누설 전류만을 정확하게 검출할 수 있다.
제어부(300)는 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하고, 원격 단말로부터의 원격 제어에 대응하여 전원부(150) 및 누전차단기(200) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(300)는 전류 파형에 기초하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 이 경우, 누전차단기(200)와 함께 누설 전류의 검출을 병행 처리할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(300)는 전류 파형에 기초하여 누설 전류를 검출하거나, 3위상 전류 파형에 기초하여 누설 전류를 검출하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제어부(300)는 전류로부터 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 제어부(300)는 전류 파형을 기준으로 누설 전류를 검출할 수 있다.
제어부(300)는 누설 전류가 검출되는 경우, 분기 회로로 배분되는 전류를 차단할 수 있다.
제어부(300)는 전류파형에 기초하여 이상전류를 모니터링한 기록 및 현장에서 발생된 사고이력을 내부 메모리에 저장할 수 있다.
나아가, 제어부(300)는 표시부(미도시), 통신부(미도시) 및 서브 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 표시부(미도시)는 누전 및/또는 노이즈 검출과 관련된 정보를 표시할 수 있다. 이를 위해, 표시부(미도시)는 디스플레이로 구현될 수 있다. 통신부(미도시)는 지능형 분전함(100)의 전반적인 동작을 위한 유무선 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 통신부(미도시)는 지능형 분전함(100)의 구성요소들 간의 내부통신이나, 지능형 분전함(100)과 외부 서버 및 단말 간의 유무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(미도시)는 관리자 단말이나 원격 서버 등과 통신을 수행하여, 누전 및 노이즈에 대한 정보를 전송할 수 있다. 통신부(미도시)는 원격에 위치한 관리자 단말로부터 제어 명령을 수신할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 지능형 분전함(100)은 전류 파형을 분석하는 소프트웨어적 방법 대신, 기계적인 방법을 사용하여 누설 전류의 검출 여부를 판단할 수 있다. 이를 위해, 누전차단기(200)는 전류를 차단하는 트립 구동부와, 트립 구동부에 연결되어 전류가 차단되는 경우 위치가 변화하는 기계식 스위치를 더 포함할 수 있다. 제어부(300)는 기계식 스위치의 위치 변화를 감지하는 위치감지센서를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(300)는 위치감지센서가 기계식 스위치의 위치 변화를 감지하면, 원격 단말에 누설 전류의 검출을 통지할 수 있다. 이와 같이, 기계적인 위치 정보를 이용하여 누전 여부를 검출하는 경우, 통신 오류의 발생률이 높은 원격통신 방식과 비교하여 전력의 정전상태를 비교적 정확하게 확인할 수 있게 된다.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함(100)은 전류 파형을 분석하여 누전을 검출하는 누전차단기(200)와 전류 파형의 3위상을 분석하여 누전을 검출하는 3위상 검출 제어부(300)를 포함하여 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 의한 지능형 분전함(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
누전차단기(200)는 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 누설 전류가 검출되는 경우, 분기 회로로 배분되는 전류를 차단할 수 있다.
3위상 검출 제어부(300)는 전류로부터 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 누설 전류가 검출되는 경우, 분기 회로로 배분되는 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지할 수 있다.
일 예에 의하면, 3위상 파형은 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과, 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형 및 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함할 수 있다. 이 경우, 3위상 검출 제어부(300)는 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형을 동기화시키고, 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하여, 설정된 검출구간에서 누설 전류를 검출할 수 있다.
다른 예에 의하면, 3위상 파형은 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과, 기준 전류신호보다 제1 위상각만큼 앞선 진상 파형 및 기준 전류신호보다 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 위상각과 제2 위상각은 서로 상이하게 설정된다. 이 경우, 3위상 검출 제어부(300)는 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형을 동기화시키고, 동상 파형의 제1 위상영역과 진상 파형의 제2 위상영역 및 지상 파형의 제3 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하여, 설정된 검출구간에서 누설 전류를 검출할 수 있다. 여기서, 제1 위상영역과 제2 위상영역 및 제3 위상영역은 서로 상이하게 설정된다.
도 2b는 3위상 검출 제어부(300)의 상세 구성을 도시한다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 3위상 검출 제어부(300)는 제1검출기(310), 제2검출기(320), 제3검출기(330), 제1증폭기(340_1), 제2증폭기(340_2), 제3증폭기(340_3), 위상 비교기(350) 및 마이크로프로세서(360)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제1검출기(310)와 제1증폭기(340_1)는 서로 대응되고, 제2검출기(320)와 제2증폭기(340_2)는 서로 대응되고, 제3검출기(330)와 제3증폭기(340_3)는 서로 대응된다. 이 경우, 서로 대응되는 검출기(310, 320, 330)와 증폭기(340_1, 340_2, 340_3)는 각각 하나의 회로를 구성하고, 3위상 파형을 구성하는 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형 각각에 대응될 수 있다.
구체적으로, 제1검출기(310)는 진상 검출기로서, 전류파형의 진상전류 신호에 기초하여 누전을 검출할 수 있다. 여기서, 진상전류 신호는 기준전류 신호보다 위상이 앞선 전류신호이다. 제1검출기(310)는 전력을 입력받는 전원선(312)과 진상전류 신호를 검출하는 진상회로(314)로 구성될 수 있다.
제2검출기(320)는 동상 검출기로서, 전류파형의 동상전류 신호에 기초하여 누전을 검출할 수 있다. 여기서, 동상전류 신호는 기준전류 신호와 위상이 동일한 전류신호이다. 제2검출기(320)는 전력을 입력받는 전원선(322)과 동상전류 신호를 검출하는 동상회로(324)로 구성될 수 있다.
제3검출기(330)는 지상 검출기로서, 전류파형의 지상전류 신호에 기초하여 누전을 검출할 수 있다. 여기서, 지상전류 신호는 기준전류 신호보다 위상이 뒤쳐진 전류신호이다. 제3검출기(330)는 전력을 입력받는 전원선(332)과 지상전류 신호를 검출하는 지상회로(334)로 구성될 수 있다.
한편, 제1증폭기(340_1)와 제2증폭기(340_2) 및 제3증폭기(340_3) 각각은 양방향 증폭기로 구현될 수 있고, 각각 동일한 구성요소들로 설계되어 동일한 파형분석 알고리즘에 따라 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 이하에서는 제1증폭기(340_1)에 대해서만 설명한다.
제1증폭기(340_1)는 전류파형의 상단 영역 및/또는 하단 영역의 신호를 증폭할 수 있다. 이를 위해, 제1증폭기(340_1)는, 전류파형의 상단 영역의 신호를 증폭하는 상측파대 증폭기(341), 증폭된 상단 영역의 신호를 참조신호와 비교하는 상단 비교기(342), 전류파형의 하단 영역의 신호를 증폭하는 하측파대 증폭기(343), 증폭된 하단 영역의 신호를 참조신호와 비교하는 하단 비교기(344), 상단 비교기(342) 및 하단 비교기(344) 각각으로부터 출력되는 신호를 병합하는 가산기(345)를 포함하여 구성된다.
위상 비교기(350)는 제1검출기(310), 제2검출기(320) 및 제3검출기(330) 각각을 통해 검출된 신호 파형의 위상차를 계산할 수 있다.
위상 비교기(350)는 마이크로프로세서(360)의 동작 시작점을 알리는 트리거 신호를 전송할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 위상 비교기(350)는 위상 연산 과정 중에 신호가 중복하여 발생하게 되면 입력 신호의 우선순위에 따라 신호들을 처리하기 위하여, 인터럽트 벡터 주소를 참조하도록 설계될 수 있다. 본 인터럽트 처리 방식에 의하면, 활성화 신호가 활성화되었다가 비활성화 동작이 완료되는 동안은 중첩처리 되지 않는다. 이 경우, 발생 신호를 누락하지 않도록 입력신호 모두를 인터럽트 벡터의 주소 영역에 대기시켰다가, 입력된 순서대로 처리하는 병행처리 방법으로 처리할 수 있다.
마이크로프로세서(360)는 전류파형을 분석하여 누전과 노이즈를 구분하여 검출할 수 있다. 이 경우, 마이크로프로세서(360)는 위상 차이 및 전파 형태의 신호에 기초하여 누전을 검출할 수 있다.
이를 위해, 마이크로프로세서(360)는 전류 파형을 분석하는 알고리즘을 수행할 수 있다. 이 경우, 마이크로프로세서(360)는 전류 신호의 파싱(parsing)이나 혼합, 주파수 샘플링, 주파수 연산 등의 작업을 수행할 수 있다.
마이크로프로세서(360)는 누전 검출 여부에 따라 누전차단기(200)의 전원차단(트립) 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 마이크로프로세서(360)는 부하 측에서 검출된 전류 파형의 신호와 연동하여 분석함으로써 오동작 방지 연산을 수행할 수 있다. 이와 같은 이중 검출 기술에 의하면 분기회로의 누전차단기와 부하측에서 검출된 신호의 이중 분석 기술을 통해 동작 신뢰성이 향상될 수 있다.
한편, 본 실시예에 의한 지능형 분전함(100)의 제어 방법에 의하면, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계; 와, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및, 상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함한다.
제어부(300)의 구체적인 동작을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제1검출기(310)는, 제2검출기(320)의 기준 위상에 기초하여 위상이 앞선 구간에서 전류신호를 검출한다. 사고 전류일 경우, 전파 정류된 사인파 형태의 파형으로 비교기(342, 344)와 가산기(345)를 통해 신호를 병합한다.
제2검출기(320)의 신호가 발생된 경우, 기준 신호와 동일하므로 위상차가 없다. 따라서, 상단 영역과 하단 영역의 신호를 각각 증폭한 후, 가산기를 통해 신호를 병합한다.
제3검출기(330)는 제2검출기(320)의 기준 위상에 기초하여 위상이 뒤쳐지는 구간에서 전류신호를 검출한다. 사고전류일 경우, 전파 정류된 사인파 형태의 파형으로 비교기와 가산기를 통해 신호를 병합한다.
위상 비교기(350)는 제1검출기(310), 제2검출기(320) 및 제3검출기(330) 각각을 통해 검출된 신호 파형의 위상차를 계산하고, 마이크로프로세서(360)의 동작시작점을 알리는 트리거 신호를 전송한다.
마이크로프로세서(360)는 위상 차이 및 전류 파형에 기초하여 누전을 검출하고, 이에 기초하여 누전차단기(200)의 전원차단(트립) 여부를 결정한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 지능형 분전함(100)에 의하면, 누전차단기(200)와 3위상 검출 제어부(300)를 사용하여 전원측과 부하측에서 각각 발생될 수 있는 이상사고전류를 병행하여 감지할 수 있다. 또한, 3위상 검출 제어부(300)가 전류 파형의 3위상을 분석함으로써, 누설 전류를 정확한 검출이 가능하다.
기존에 상측 영역과 하측 영역의 정류된 누설전류의 크기를 기준으로 동상회로만을 대상으로 누전 여부를 판단했던 것과 달리, 전류 파형의 3위상을 검출 및 분석하여 누설 전류를 검출함으로써 누전만을 정확하게 검출하고 누전 이외의 노이즈에는 오작동하지 않을 수 있다.
또한, 기존에 누설전류의 크기만을 기준으로 누전 여부를 판단했던 것과 달리, 본 발명에 의한 누전차단기(200)는 누설전류의 크기뿐만 아니라 누설전류의 파형을 함께 판단하여, 누전과 노이즈를 정확하게 구분하여 검출할 수 있다.
나아가, 3위상 파형 분석을 통해 이상전류 신호의 검출 영역을 3배로 확장하여 누전의 검출 정확도를 높이고, 일시적인 노이즈 신호에 의해 발생하는 오동작을 신뢰성 있는 수준으로 방지할 수 있다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함(100)은 전류 파형의 3위상을 분석하여 누전을 검출하는 3위상 검출 누전차단기(200)와 전류 파형을 분석하여 누전을 검출하는 제어부(300)를 포함하여 구현될 수 있다.
구체적으로, 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 지능형 분전함(100)의 구성을 도시한 블록도이다.
전원부(150)는 분기 회로에 전력을 공급한다.
3위상 검출 누전차단기(200)는 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 이 경우, 누설 전류가 검출되면, 분기 회로로 배분되는 전류를 차단할 수 있다.
제어부(300)는 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하고, 원격 단말로부터의 원격 제어에 의해 전원부(150) 및 3위상 검출 누전차단기(200) 중 적어도 하나의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 전류 파형을 분석하여 전원측 및 부하측 중 적어도 하나에 대해 누설 전류를 검출할 수 있다.
도 3b는 3위상 검출 누전차단기(200)의 상세 구성을 도시한다. 도 3b에 도시된 구성은, 도 2b에서 제어부(300) 측에 구현된 3위상 파형을 위한 회로가 누전차단기 측에 구현된 것으로서, 구성요소 및 이의 동작은 도 2b에서와 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
한편, 본 실시예에 의한 지능형 분전함(100)의 제어 방법에 의하면, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계; 와, 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및, 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
누전차단기(200) 및 제어부(300)는 전류파형의 상단과 하단 각각에 검출 영역(정격감도 영역)을 설정하고, 정격감도 영역에서의 전류파형을 분석할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전류파형의 상단 영역에 상측 정격감도 영역(410)이 설정되고, 전류파형의 하단 영역에 하측 정격감도 영역(420)이 설정된다. 이 경우, 상측 정격감도 영역(410)에 해당하는 누설전류의 시작인 Is(412)의 위상 계산을 시작으로 누설전류의 끝인 Ie(414)까지의 위상 범위로 검출영역을 설정하고, 정해진 검출영역의 범위내에서 전류파형을 분석한다. 또한, 하측 정격감도 영역(420)에 해당하는 누설전류의 시작인 Is(422)의 위상 계산을 시작으로 누설전류의 끝인 Ie(424)의 위상 범위로 검출영역을 설정하고, 정해진 검출영역의 범위내에서 전류파형을 분석한다. 여기서, Is는 검출할 전류신호의 시작이고, Ie는 검출할 전류신호의 끝이다. 한편, 도 4에 도시된 파형은 전류의 진폭크기 각각의 대응점들을 나타낸다.
이 경우, 상측 정격감도 영역(410)과 하측 정격감도 영역(420) 각각에 대응하여 검출된 전류파형을 분석하여, 누전, 아크, 서지, 기타 노이즈 중 어느 것이 발생하였는지 판단할 수 있다.
기존의 누전차단기는 일정 크기 이상의 파형 발생 유무만을 검출하여 차단 구동부나 회로를 동작시키는 방식으로 동작한다. 따라서, 누설 전류와 유사한 크기를 가지는 트립 동기 신호(노이즈)가 발생하기만 하면 오동작을 유발시키는 문제점이 존재한다. 따라서, 본 실시예에서는 오동작을 정확하게 분석하기 위하여, 상측 정격감도 영역(ex: 위상 45도~135도)과 하측 정격감도 영역(ex: 위상 225도~315도)에서의 전류 파형을 분석한다.
도 5는 본 발명에 따른 지능형 분전함이 전류파형을 분석하는 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
누전차단기(200)는 시간에 따라 전류의 방향과 세기가 달라지는 교류 환경에서 동작하기 때문에, 전압 및 전류의 크기와 위상이 존재한다.
따라서, 본 실시예에서는 서지와 아크, 충격파 전류와 같이 방향성 없이 순간적으로 발생하는 이상전류에 대하여, 전류 방향(전기적 위상각)이 변하는 임의의 각도에서 발생되는 이상전류를 기준신호 구간(동상회로)과 앞선 전류신호 구간(진상회로)과 뒤쳐진 전류신호 구간(지상회로)을 동기화시켜, 종래의 전류의 최고값 영역에서만 누설전류를 측정하던 방식을 개선하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전류신호의 동상 파형(520)을 추출한다. 동상 파형(520)은 시작점(525)을 기준으로 전류 최고값 시작 위치가 90도이고, 상측과 하측 각각에 대해 검출영역이 설정된다.
동상 파형(520) 보다 소정 위상각 만큼 앞선 진상 파형(510)을 추출한다. 진상 파형(510)은 시작점(515)을 기준으로 전류 최고값 시작 위치가 0도이고, 상측과 하측 각각에 대해 검출영역이 설정된다.
동상 파형(530) 보다 소정 위상각 만큼 뒤쳐진 지상 파형(530)을 추출한다. 지상 파형(530)은 시작점(535)을 기준으로 전류 최고값 시작 위치가 180도이고, 상측과 하측 각각에 대해 검출영역이 설정된다.
전류파형의 세가지 전류 신호(즉, 동상 파형, 진상 파형, 지상 파형)을 병합함으로써, 신호 검출구간을 더욱 넓게 확장할 수 있다. 이에 의해, 방향성 없이 순간적으로 발생되는 이상전류의 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기준 동상 전류신호와 진상 전류신호 및 지상 전류신호를 병합하여 검출구간을 확장함으로써, 기존에 위상각 90도와 270도의 최고전류 값에서만 측정하던 방식을 변경할 수 있다. 본 실시예에서는, 측정영역을 3배 확장하고 발생하는 이상전류의 위상각은 기준신호 = [+ 90도] + [- 90도]가 되어, 방향성 없이 발생되는 이상전류에 대해 두 개의 검출부가 기준신호(520)를 중심으로 앞/뒤에서 유해한 이상전류를 검출할 수 있다. 즉, 기준 전류신호를 기준으로 양의 위상각과 음의 위상각 범위까지 확장하여 전류 파형을 분석함으로써, 방향성 없이 발생되는 이상전류의 검출이 가능하다.
도 5를 참조하면, 기존의 누전차단기의 검출 영역에 비해 전류측정 영역(Upper, Lower)은 3배 넓어지고, 측정 가능한 위상각은 + - 90도가 가산된다. 이에 의하면, 방향성 없이 임의의 각에서 발생되는 이상전류를 전파파형 분석 방식으로 검출하므로, 부하 설비로 인한 전류의 발생위치(위상차)가 변경되어도 이상전류를 검출할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 의한 지능형 분전함(100)은 누전 차단기(200)와 제어부(300) 각각이 병행하여 3위상 전류 검출을 수행할 수 있다.
구체적으로, 지능형 분전함(100)은 전류 파형의 3위상을 분석하여 누전을 검출하는 누전차단기(200)와 전류 파형의 3위상을 분석하여 누전을 검출하는 제어부(300)를 포함할 수 있다.
누전차단기(200)는 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단할 수 있다.
또한, 제어부(300)는 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 누설 전류가 검출되는 경우 분기 회로로 배분되는 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 지능형 분전함(100)의 제어 방법에 의하면, 분기 회로에 전력을 공급하는 단계; 와, 지능형 분전함의 누전 차단기에서, 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 누설 전류가 검출되는 경우 분기 회로로 배분되는 전류를 차단하는 단계; 및, 상기 지능형 분전함의 제어부에서, 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 누설 전류가 검출되는 경우 분기 회로로 배분되는 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서 누전차단기(200)는 부하측에 대해 누설 전류를 검출하고, 제어부(300)는 전원측 및 부하측 중 적어도 하나에 대해 누설 전류를 검출할 수 있다. 이에 의해, 전원측과 부하측에서 상시 발생될 수 있는 이상 사고 전류를 병행하여 검출하고 설정된 우선 순위에 따라 작동함으로써, 이상 사고 전류의 위험도에 대응하여 즉각적으로 대처할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 지능형 분전함에 포함되는 누전차단기의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
누전 차단기(200_1, 200_2, 200_3)는 복수개로 구성될 수 있다. 각각의 누전 차단기(200_1, 200_2, 200_3)는 복수개의 분기회로와 서로 일대일 대응될 수 있다. 이 경우, 누전 차단기(200_1, 200_2, 200_3)는 대응하는 분기회로에서의 누설 전류를 모니터링하고 해당 분기회로에 공급하는 전류를 차단할 수 있다.
한편, 누전 차단기(200_1, 200_2, 200_3)는 모듈 단위로 구성될 수 있다. 이 경우, 장애가 발생한 누전 차단기(200_1, 200_2, 200_3)의 변경 및 유지보수를 용이하게 수행할 수 있게 된다.
제어부(300)는 전류의 3위상 파형을 검출하고, 이를 분석하여 누설 전류를 검출할 수 있다. 3위상 파형은, 기준 전류신호에 대응하는 동상 파형과, 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과, 기준 전류신호보다 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부(300)는 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형을 동기화시키고, 동상 파형과 진상 파형 및 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 포함하는 검출구간을 설정하고, 설정된 검출구간에서 누설 전류를 검출할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어부(300)는 복수개의 누전차단기(200_1, 200_2, 200_3) 중 적어도 하나 이상에 대해 소정 위상각 및/또는 소정 위상영역 중 적어도 하나를 상이하게 설정할 수 있다. 이 경우, 분기회로의 특성을 고려하여, 각각의 누전차단기가 모니터링 하는 전류파형의 위상각과 위상영역을 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 분기회로를 모니터링하는 제1 누전차단기(200_1)는 소정 위상각이 90도로 설정되고, 제2 분기회로를 모니터링하는 제2 누전차단기(200_2)는 소정 위상각이 60도로 설정되고, 제3 분기회로를 모니터링하는 제3 누전차단기(200_3)는 소정 위상각이 30도로 각각 설정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 8의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 지능형 분전함(100) 일 수 있다.
도 8의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 지금까지 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 상술한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 통상의 기술자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 지능형 분전함 150: 전원부
200: 누전차단기 300: 제어부
310: 제1검출기 320: 제2검출기
330: 제3검출기 340_1: 제1증폭기
340_2: 제2증폭기 340_3: 제3증폭기
350: 위상 비교기 360: 마이크로프로세서
200: 누전차단기 300: 제어부
310: 제1검출기 320: 제2검출기
330: 제3검출기 340_1: 제1증폭기
340_2: 제2증폭기 340_3: 제3증폭기
350: 위상 비교기 360: 마이크로프로세서
Claims (13)
- 지능형 분전함에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 전원부;
상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및
상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 제어부; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 상기 위상각에 대응하는 X축과 상기 진폭에 대응하는 Y축으로 구성된 하나의 그래프에 표시하고, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 병합하여 상기 누설 전류를 검출하기 위한 상기 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함. - 제2항에 있어서,
상기 분기 회로와 상기 누전차단기는 각각 복수개로 구성되어 서로 일대일 대응되고,
상기 제어부는, 복수개의 누전차단기 중 적어도 하나 이상에 대해 상기 소정 위상각 및/또는 상기 소정 위상영역 중 적어도 하나를 상이하게 설정하는,
지능형 분전함. - 제1항에 있어서,
상기 3위상 파형은, 상기 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 상기 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 제1 위상각만큼 앞선 상기 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 상기 지상 파형을 포함하되, 상기 제1 위상각과 상기 제2 위상각은 서로 상이한 값을 갖도록 설정되고,
상기 제어부는,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 상기 위상각에 대응하는 X축과 상기 진폭에 대응하는 Y축으로 구성된 하나의 그래프에 표시하고, 상기 동상 파형의 제1 위상각범위에 대응하는 제1 위상영역과 상기 진상 파형의 제2 위상각범위에 대응하는 제2 위상영역 및 상기 지상 파형의 제3 위상각범위에 대응하는 제3 위상영역을 모두 병합하여 상기 누설 전류를 검출하기 위한 상기 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하되, 상기 제1 위상각범위와 상기 제2 위상각범위 및 상기 제3 위상각범위는 서로 상이하게 설정되는,
지능형 분전함. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 원격 단말로부터의 원격 제어에 대응하여 상기 전원부 및 상기 누전차단기 중 적어도 하나의 동작을 제어하는,
지능형 분전함. - 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 단계;
상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 시간에 따라 진폭이 변화하는 파형을 추출하고, 상기 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계;
상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및
상기 전류로부터 상기 파형을 기준으로 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함의 제어 방법. - 제6항에 있어서,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 상기 위상각에 대응하는 X축과 상기 진폭에 대응하는 Y축으로 구성된 하나의 그래프에 표시하고, 상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각의 소정 위상영역을 모두 병합하여 상기 누설 전류를 검출하기 위한 상기 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함의 제어 방법. - 제7항에 있어서,
상기 지능형 분전함의 상기 분기 회로와 누전차단기는 각각 복수개로 구성되어 서로 일대일 대응되고,
복수개의 누전차단기 중 적어도 하나 이상에 대해 상기 소정 위상각 및/또는 상기 소정 위상영역 중 적어도 하나를 상이하게 설정하는,
지능형 분전함의 제어 방법. - 제6항에 있어서,
상기 3위상 파형은, 상기 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 상기 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 제1 위상각만큼 앞선 상기 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 제2 위상각만큼 뒤쳐지는 상기 지상 파형을 포함하되, 상기 제1 위상각과 상기 제2 위상각은 서로 상이한 값을 갖도록 설정되고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형을 상기 위상각에 대응하는 X축과 상기 진폭에 대응하는 Y축으로 구성된 하나의 그래프에 표시하고, 상기 동상 파형의 제1 위상각범위에 대응하는 제1 위상영역과 상기 진상 파형의 제2 위상각범위에 대응하는 제2 위상영역 및 상기 지상 파형의 제3 위상각범위에 대응하는 제3 위상영역을 모두 병합하여 상기 누설 전류를 검출하기 위한 상기 검출구간을 설정하고, 상기 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하되, 상기 제1 위상각범위와 상기 제2 위상각범위 및 상기 제3 위상각범위는 서로 상이하게 설정되는,
지능형 분전함의 제어 방법. - 지능형 분전함에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 전원부;
상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및
상기 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하고, 상기 원격 단말로부터의 원격 제어에 의해 상기 전원부 및 상기 누전차단기 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함. - 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 단계;
상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하는 단계;
상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및
상기 누설 전류의 검출을 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함의 제어 방법. - 지능형 분전함에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 전원부;
상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 누전차단기; 및
상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 제어부; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함. - 지능형 분전함의 제어 방법에 있어서,
분기 회로에 전력을 공급하는 단계;
상기 지능형 분전함의 누전 차단기에서, 상기 분기 회로로 배분되는 전류에 대응하여 3위상 파형을 추출하고, 상기 3위상 파형을 분석하여 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하는 단계; 및
상기 지능형 분전함의 제어부에서, 상기 3위상 파형을 분석하여 상기 누설 전류를 검출하며, 상기 누설 전류가 검출되는 경우 상기 분기 회로로 배분되는 상기 전류를 차단하고 이를 원격 단말에 통지하는 단계; 를 포함하되,
상기 3위상 파형은, 전압에 대해 상기 전류가 동일한 위상각을 갖는 동상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 소정 위상각만큼 앞선 진상 파형과 상기 전압에 대해 상기 전류가 상기 소정 위상각만큼 뒤쳐지는 지상 파형을 포함하고,
상기 동상 파형과 상기 진상 파형 및 상기 지상 파형 각각에서 상기 전류의 방향이 변하는 임의의 각도를 포함하는 검출구간에서 상기 누설 전류를 검출하는,
지능형 분전함의 제어 방법.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR20090020219A (ko) * | 2007-08-23 | 2009-02-26 | 한국전기안전공사 | 원격감시 및 제어기능을 갖는 분전반의 제어장치 |
| KR20170016573A (ko) * | 2015-08-04 | 2017-02-14 | 김철우 | 비정형파 검출회로를 구비하는 누전차단기 |
| KR102268223B1 (ko) | 2021-05-20 | 2021-06-23 | 이관희 | 이동통신용 소형 분전함 |
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