KR102553534B1

KR102553534B1 - 온도센서와 uhf센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)

Info

Publication number: KR102553534B1
Application number: KR1020230028121A
Authority: KR
Inventors: 김낙경; 김종호
Original assignee: 주식회사 디투엔지니어링
Priority date: 2023-03-03
Filing date: 2023-03-03
Publication date: 2023-07-10

Abstract

본 발명은 유선 연결이나 배터리 교체 등이 불가능한 위치의 온도를 무선방식을 통해 쉽게 측정하고, 전자기파를 분석하여 배전반 내부에서 발생하는 방전현상을 감시함으로써, 절연파괴, 접속불량 등으로 인해 발생되는 온도측정 및 전자파 측정을 통해 절연열화 및 과열을 미리 예측하여 대형사고를 예방할 수 있으며, 센서의 유지보수가 쉽고, 배전반 내부 구성들의 온도변화를 전체적으로 모니터링할 수 있는 온도센서를 통해 과열 및 이상 상태 감지가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명은 배전반 내부의 온도 측정부위에 부착되어 설치되는 온도센서; 상기 온도센서와 통신 연결되며, 상기 온도센서로부터 수신되는 신호를 온도신호 산출모듈로 전송하거나, 상기 온도신호 산출모듈로부터 수신되는 신호를 상기 온도센서로 전송하는 안테나; 상기 안테나와 통신 연결되며, 상기 온도센서와 신호를 송수신하는 온도신호 산출모듈; 배전반의 내부 어느 일측에 부착되어 설치되는 UHF센서; 상기 UHF센서와 신호를 송수신하는 UHF신호 산출모듈; 상기 온도신호 산출모듈과 UHF신호 산출모듈을 제어하며, 배전반 내부의 온도신호와 UHF신호를 감시하고 제어하며, 중앙제어장치와 송수신하는 제어부를 포함하며, 상기 온도센서는 상기 온도신호 산출모듈로부터 온도측정을 위한 제어신호를 수신하면, 상기 제어신호를 통해 에너지를 포집한 후, 온도를 측정하여 상기 온도신호 산출모듈로 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반){A Switchboard(High pressure board, Low pressure board, Distribution board) monitoring overheating and insulation abnormalities using temperature sensors and UHF sensors.}

본 발명은 온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)(이하, '배전반'이라 한다)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유선 연결이나 배터리 교체 등이 불가능한 위치의 온도를 쉽게 측정하고, 전자기파를 분석하여 배전반 내부에서 발생하는 방전현상을 감시함으로써, 절연파괴, 접속불량 등으로 인해 발생되는 온도측정 및 전자파 측정을 통해 절연열화 및 과열을 미리 예측하여 대형사고를 예방할 수 있는 온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반에 관한 것이다.

일반적으로 고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반을 포함하는 배전반을 이루는 전력설비에서의 전력 사고는 과열에 의한 설비의 폭발과 화재가 대부분을 차지하고, 따라서 과열에 의한 전력 사고를 미연에 방지하기 위해 배전반 내부의 접점, 커넥터, 플러그 및 회전부 온도를 감지하여 과열에 의한 화재를 미연에 방지하고 있다.

이러한 과열에 의한 전력사고는 사고가 발생되기 전에 이상 과열 현상을 유발한다. 따라서 과열이 발생될 수 있는 지점(장비)에 대한 온도를 지속적으로 감시하여 사고를 사전에 예방하는 것이 매우 중요하다.

그러나 과열을 실시간 원격 통신에 의해 감시하는 경우, 움직이는 기계적 시스템의 부분 온도를 감시하는 것은 어려운 난제가 된다. 즉, 온도를 측정하는 종래의 방식들은 저항의 온도 의존성이나 다양한 여러 종류의 온도계(센서), 다이오드 접합의 온도 의존성 또는 가열된 물체로부터의 적외선 방출 등을 검출하는 것에 의존하였다.

아울러, 높은 전압의 스위치 박스나 송전선의 접합부위, 연결장치의 온도를 측정하는 것도 어려운 문제이다. 즉, 상기의 전력장비들에 대한 일반적인 요구 사항은 고전압에 따른 위험성 및 잠재적인 폭발 가능성이 존재하고, 지상과 유선으로 연결되는 경우, 연결된 유선에 의해 지상으로의 경로를 형성할 수 있기 때문이다. 이에, 온도 검출은 관심의 대상인 접합부위나 연결장치로부터 지지 구조나 골조로 금속이나 광섬유 케이블이 연결되어서는 아니된다는 것이다.

배전반에서 부분방전은 전력기기의 절연 열화시 발생하는 현상으로서 절연 열화의 마지막 단계에서 발생되는 경우가 대부분이기 때문에, 부분방전의 진단은 열화진단에 가장 우수한 방법으로 평가되고 있다. 그러나, 이와 같은 부분방전은 그 전자파 신호대역이 넓고 주변의 잡음으로 인하여 검출하기가 용이하지 않다.

상기와 같은 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제2159002호의 무전원 온도센서 모듈을 이용한 배전반, 제어반 또는 분전반의 전기열화 모니터링 시스템(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌은, 무전원 온도센서 모듈을 이용한 배전반, 제어반 또는 분전반의 전기열화 모니터링 시스템에 있어서, 배전반, 제어반 또는 분전반에 설치되어 전류가 흐를 때 자기장을 발생시키는 온도측정 대상; 상기 온도측정 대상으로부터 발생된 자기장을 교류 전압으로 변환하는 평판 코일; 상기 평판 코일로부터 변환된 교류 전압을 전파정류하여 직류 전압으로 출력하는 정류부; 및 상기 정류부로부터 출력된 직류 전압에 의해 충전되는 온도센서 모듈을 포함하고, 상기 온도센서 모듈이 충전됨에 따라 상기 온도센서 모듈은 비활성화 모드에서 활성화 모드로 전환되고, 상기 온도센서 모듈은 상기 활성화 모드로 유지되는 동안 온도측정 대상의 온도를 측정하고, 상기 온도센서 모듈이 상기 활성화 모드에서 동작하는 시간은 상기 정류부로부터 출력된 직류 전압의 크기에 기초하여 결정되며, 상기 정류부로부터 출력된 직류 전압의 크기가 기설정된 임계값 미만인 경우, 상기 온도센서 모듈은 제1 기간 동안 상기 활성화 모드에서 동작하고, 상기 정류부로부터 출력된 직류 전압의 크기가 상기 기설정된 임계값 이상인 경우, 상기 온도센서 모듈은 제2 기간 동안 상기 활성화 모드에서 동작하며, 상기 제1 기간 또는 상기 제2 기간 이후, 상기 온도센서 모듈은 상기 활성화 모드에서 상기 비활성화 모드로 전환되며, 상기 제1 기간은 상기 제2 기간 보다 긴 기간인 것으로 이루어진다.

그러나 상기 특허문헌은 온도센서 모듈의 설치 환경에 따른 모니터링 결과의 신뢰성에 큰 차이가 생기게 되고, 또한, 배전반 내부의 복수 구성에 온도센서를 따로 설치하여 관리하기가 쉽지 않은 문제가 있다.

그리고 온도센서가 설치되지 않은 구성의 과열 및 열화를 감지할 수 없는 문제가 있다.

따라서 배전반 내부 구성들의 온도변화를 전체적으로 모니터링할 수 있고, 온도센서의 유지보수가 쉽게 구조가 개선된 배전반의 개발이 요구된다.

KR 10-1426792 B1 (2014. 07. 30.) KR 10-2159002 B1 (2020. 09. 17.) KR 10-2017-0044309 A (2017. 04. 25.) KR 10-1922105 B1 (2018. 11. 20.) KR 10-1946345 B1 (2019. 01. 31.) KR 10-2079813 B1 (2020. 02. 14.)

본 발명은 종래기술이 갖는 문제를 해결하기 위한 것으로서, 유선 연결이나 배터리 교체 등이 불가능한 위치의 온도를 무선방식을 통해 쉽게 측정하고, 전자기파를 분석하여 배전반 내부에서 발생하는 방전현상을 감시함으로써, 절연파괴, 접속불량 등으로 인해 발생되는 온도측정 및 전자파 측정을 통해 절연열화 및 과열을 미리 예측하여 대형사고를 예방할 수 있으며, 센서의 유지보수가 쉽고, 배전반 내부 구성들의 온도변화를 전체적으로 모니터링할 수 있는 온도센서를 통해 과열 및 이상 상태 감지가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 배전반 내부의 온도 측정부위에 부착되어 설치되는 온도센서; 상기 온도센서와 통신연결되며, 상기 온도센서로부터 수신되는 신호를 온도신호 산출모듈로 전송하거나, 상기 온도신호 산출모듈로부터 수신되는 신호를 상기 온도센서로 전송하는 안테나; 상기 안테나와 통신연결되며, 상기 온도센서와 신호를 송수신하는 온도신호 산출모듈; 배전반의 내부 어느 일측에 부착되어 설치되는 UHF센서; 상기 UHF센서와 신호를 송수신하는 UHF신호 산출모듈; 상기 온도신호 산출모듈과 UHF신호 산출모듈을 제어하며, 배전반 내부의 온도신호와 UHF신호를 감시하고 제어하며, 중앙제어장치와 송수신하는 제어부를 포함하며, 상기 온도센서는 상기 온도신호 산출모듈로부터 온도측정을 위한 제어신호를 수신하면, 상기 제어신호를 통해 에너지를 포집한 후, 온도를 측정하여 상기 온도신호 산출모듈로 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 온도센서는 0.01 ~ 10초 당 1회 온도를 측정하는 것을 특징으로 하며, 안테나는 상기 온도센서에서 수신되는 온도신호와 상기 UHF센서에서 수신되는 UHF신호를 모두 수신하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 온도신호 산출모듈, UHF신호 산출모듈 및 제어부는 배전반제어장치를 이루며, 상기 배전반제어장치는 제1, 2 센서모듈에서 감지되는 실시간 온도값을 색온도로 변환하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 중앙제어장치는 배전반제어장치와 통신하며, 상기 배전반제어장치로부터 수신된 온도정보와 전자파정보를 누적하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 유선 연결이나 배터리 교체 등이 불가능한 위치의 온도를 무선방식을 통해 쉽게 측정하고, 전자기파를 분석하여 배전반 내부에서 발생하는 방전현상을 감시함으로써, 절연파괴, 접속불량 등으로 인해 발생되는 온도측정 및 전자파 측정을 통해 절연열화 및 과열을 미리 예측하여 대형사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 배전반의 외함 내부에 서로 직교하여 배치되는 한 쌍의 이송유닛을 통해 수평 방향으로 복수 개 배열된 온도센서가 상하 방향으로 이동되면서 외함 내부 구성들의 온도가 전체적으로 감지되고, 과열 등의 이상 상태가 감지되면 해당 구성을 판별하여 점검 등을 정확하게 진행할 수 있으며, 그 결과 배전반의 과열 및 이상 상태로 인한 화재 등을 확실하게 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따라 배전반에 구비되는 온도센서, UHF센서, 안테나를 포함한 구성도를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 온도 및 전자파 감시를 위한 주요 블록도면.
도 3은 본 발명에 따른 중앙제어장치에서 모니터링되는 온도변화를 나타내는 예시도면.
도 4는 본 발명에 따른 부가의 온도센서 및 UHF센서를 통해 과열 및 이상 상태 감지가 가능한 배전반의 예를 보인 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 센서블록이 이송유닛에 설치되는 예를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 센서블록의 예를 보인 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 센서블록의 다른 실시예를 보인 측면도.
도 8은 본 발명에 따른 이송유닛의 다른 실시예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 배전반에 구비되는 온도센서, UHF센서, 안테나를 포함한 구성도를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 온도 및 전자파 감시를 위한 주요 블록도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 중앙제어장치에서 모니터링되는 온도변화를 나타내는 예시도면이다.

본 발명은 온도센서(110)와 UHF센서(210)를 이용하여 과열 및 절연이상 상태를 감시할 수 있는 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반)(이하, '배전반'이라 한다.)에 관한 것으로서, 무선 및 무전원 방식으로 감시부위의 온도를 측정하여 전송하고, 또한 배전반(10) 내부의 어느 일측에 UHF센서(210)를 부착하여 배전반(10) 내부에서 발생되는 부분방전을 감시할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명은, 온도를 감시하기 위한 온도센서(110), 안테나(120) 및 온도신호 산출모듈(130)과, 부분방전으로 인해 발생되는 전자파신호를 감지하기 위한 UHF센서(210) 및 UHF신호 산출모듈(220)로 이루어지며, 상기 온도신호 산출모듈(130)과 UHF신호 산출모듈(220)을 제어하는 제어부(300)를 포함하며, 상기 온도신호 산출모듈(130), UHF신호 산출모듈(220) 및 제어부(300)가 배전반제어장치(400)를 이루며, 배전반 외부표면에 구비되도록 한다.

본 발명의 온도센서(110)는 무전원, 무선방식으로 이루어지며, 이를 통해 유선 연결이나 배터리 교체가 불가능한 곳에 위치한 고압설비 등에 예를 들면, 스티커와 같이 접착식으로 쉽게 설치가 가능하도록 한다. 이러한 설치위치로는 R, S, T 상의 각 모선 접속부, 진공차단기(VCB) 접속부, 변류기(CT) 접속부, 진공접촉기(VC) 접속부, 케이블 접속부, 콘덴서 표면 및 외함의 내부 표면 등이 될 수 있다.

이를 통해, 온도신호 산출모듈(130)은 특정부위의 R, S, T 각 상별 온도차이를 분석하여 특정상의 온도가 설정된 정상 온도범위를 초과하여 벗어나는 경우 이상으로 판정되도록 하거나, 외함 자체의 온도와 특정부위의 R, S, T 각 상과의 온도차이를 분석하여 여기서도 특정부위, 특정상의 온도가 설정된 정상 온도범위를 초과하여 벗어나는 경우 이상으로 판정되도록 한다. 이상으로 판정되는 경우, 알람 또는 경보등을 통해 시청각으로 이상을 안내할 수 있다.

본 발명의 온도센서(110)는, 온도신호 산출모듈(130)로부터 온도측정을 위한 제어신호를 수신하면, 상기 제어신호를 통해 에너지를 포집한 후, 온도를 측정하여 상기 온도신호 산출모듈(130)로 제공하게 된다.

구체적으로, 본 발명의 온도센서(110)는 안테나(120)를 통해 910 ~ 920MHz의 RF 에너지를 수신하여 에너지를 포집한 후, 이 에너지를 이용하여 내부의 반도체 회로를 구동시켜 온도를 측정하게 되며, 온도측정 후에는 온도센서(110)의 고유코드를 포함한 온도정보를 안테나(120)를 통해 온도신호 산출모듈(130)로 전송하게 된다. 온도정보에 포함된 고유코드를 통해 온도신호 산출모듈(130)은 어느 온도센서(110)에서 수신된 온도정보인지를 판단하게 되고 또한 이상부위를 쉽게 판단하게 된다.

여기서 온도센서(110)에서 포집되는 에너지(P _RX )는 온도신호 산출모듈(13)로부터 전송된 에너지(P _TX ) 중 유선(L)을 통해 전송되는 과정에서 손실되는 에너지(L _TX )와 배전반 내 자유공간을 무선 전파하며 손실되는 에너지(L _FS )을 뺀 에너지에 안테나 이득을 통한 에너지(G _TX )를 더하여 얻어지게 된다. 즉, 온도센서(110)에서 포집되는 에너지(P _RX )는 아래와 같은 식으로 나타낼 수 있다.

P _RX = P _TX - L _TX + G _TX - L _FS

여기서, 온도센서(110)는 배전반(10) 내부의 감시설비에 부착설치되게 되고, 안테나(120) 또한 배전반(10) 내부에 부착되어 설치됨으로써, 배전반(10) 내부의 자유공간을 통해 무선으로 신호를 상호 송수신하게 된다. 이는 RF 에너지가 금속 표면을 통과하지 못하는 특징을 이용한 것으로서, 온도센서(110)와 안테나(120)가 함께 금속으로 이루어지는 배전반(10) 내부에 위치된 상태에서, 금속 재질의 배전반(10)을 통해 반사되는 RF 신호를 통해 신호 송수신을 더욱 정확하게 수행할 수 있게 된다. 즉, 온도센서(110)와 안테나(120)가 배전반(10) 내의 자유공간루트를 통해 신호를 송수신함으로써 최상의 결과를 도출해 낼 수 있게 된다.

본 발명의 안테나(120)는 복수의 온도센서(110)와 무선으로 신호를 송수신하게 되며, 각 온도센서(110)로부터 온도센서(110)의 고유코드를 포함한 온도정보를 수신하여 온도신호 산출모듈(130)로 전송함으로써, 부착된 온도센서(110)의 위치 등을 쉽게 파악할 수 있도록 한다. 본 발명에서 각 부위별 온도센서(110)는 0.01 ~ 10초 당 1회, 바람직하게는 0.1 ~ 5초 당 1회, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2초 당 1회 온도를 측정하도록 하여 온도감시가 매우 조밀하게 이루어지도록 한다.

이 때 배전반(10) 내부에는 다양한 부위에 온도센서(110)가 부착되게 되며, 일반적으로 배전반(10) 내부에는 안테나(120)가 1 ~ 2개 설치될 수 있으며, 온도센서(110)는 대략 6 ~ 50개가 설치된 상태에서, 안테나(120)와 신호 송수신이 가능하도록 한다. 안테나(120)가 1개 설치되는 경우, 안테나(120)의 고유코드가 구별될 필요는 없으나, 2개 또는 그 이상 설치되어야 하는 경우에는 안테나(120)마다 고유코드로 구분될 필요가 있다.

본 발명에서는 온도센서(110)와 안테나(120)가 배전반(10) 내부에 설치되는 반면, 온도신호 산출모듈(130)은 안테나(120)와 유선(L)으로 연결된 상태에서 배전반(10)의 외부, 바람직하기는 배전반(10)의 외부표면에 설치됨으로써, 안테나(120)를 통해 수신되는 온도정보를 디스플레이함과 함께 중앙제어장치(500) 및/또는 휴대단말기(600)와 유무선 통신을 통해 모니터링이 원활하게 이루어지도록 한다.

본 발명의 UHF센서(210)는 배전반(10) 내부에서 발생되는 부분방전을 감지하여 부분방전 감지 신호로 출력한다. 배전반(10) 내부에서의 부분방전은 임펄스형태의 급격한 방전펄스를 발생시키고, 500 ~ 1,500MHz의 극초단파(UHF, Ultra High Frequency)를 방사하게 된다. 방사된 UHF는 배전반(10) 내에서 마이크로파로 전파되는 특성상, 배전반(10) 내에 이를 검출할 수 있는 UHF센서(210)가 설치되도록 한다.

본 발명의 UHF센서(210)를 통해 검출된 부분방전 감지 신호는 UHF신호 산출모듈(220)로 전달되게 된다. 500 ~ 1,500MHz의 감지범위를 갖는 UHF신호 산출모듈(220)은 감지된 부분방전 신호의 크기와 펄스 수 등을 분석하게 되고, 예를 들면 부분방전 신호의 크기 및 펄스 수의 측정값이 설정값보다 큰 경우 부분방전의 발생으로 판단하여 알람을 발생시키거나 경고등을 구동시키도록 하며, 이후 측정값이 설정값이하로 검출되는 경우, 알람 또는 경고등 구동이 정지되도록 한다.

상기 실시예에서는, 안테나(120)가 온도센서(110)와의 신호 송수신을 통해 온도정보만을 송수신하는 것으로 설명되었으나, 상기 안테나(120)는 상기 온도센서(110)에서 수신되는 온도신호와 UHF센서(210)에서 수신되는 UHF신호를 모두 수신할 수 있다. 즉, 본 발명의 안테나(120)는 온도센서(110)로부터 출력되는 860 ~ 960MHz의 무선 온도 감지신호를 전달받아 온도신호 산출모듈(130)로 전송하거나, UHF센서(210)로부터 출력되는 500 ~ 1,500MHz의 부분방전 감지신호를 전달받아 UHF신호 산출모듈(220)로 전송하도록 한다.

안테나(120)가 온도신호와 UHF신호를 모두 수신하도록 하는 경우, 제어부(300)는 각각의 신호가 온도신호 산출모듈(130) 또는 UHF신호 산출모듈(220)로 전송되어 처리되도록 제어할 필요가 있다. 이를 위해, 제어부(300)는 안테나(120)를 통해 수신된 신호가 온도신호 산출모듈(130)로 전송되는 경우, 해당 신호에 온도센서(110)의 고유코드가 포함되어 있지 않을시 이 신호를 UHF신호 산출모듈(220)로 반송하도록 제어한다. 즉, 제어부(300)는 온도신호 산출모듈(130)로부터 반송정보가 수신되는 경우, 온도정보에 고유코드가 포함되어 있지 않아 반송된 것을 확인한 후, 해당 신호를 UHF신호 산출모듈(220)로 전송하도록 한다.

또한, 제어부(300)는 안테나(120)를 통해 수신된 후 UHF신호 산출모듈(220)로 전송된 신호가 860 ~ 960MHz의 주파수를 갖는 온도신호에 해당하는 변조신호일 경우 이를 온도신호 산출모듈(130)로 반송없이 노이즈처리하여 오동작을 방지하도록 한다. 이는 온도신호 산출모듈(130)이 860 ~ 960MHz의 수신감도를 갖고, UHF신호 산출모듈(220)은 500 ~ 1,500MHz의 수신감도를 갖는 것에 기인하는 것으로서, 상대적으로 발생할 가능성이 적은 UHF신호가 온도신호 산출모듈(130)로 전송되는 경우에는, 이를 UHF신호 산출모듈(220)로 반송시켜 부분방전의 발생을 정확히 산출하도록 하는 반면, 온도신호는 전술한 바와 같이 0.01 ~ 10초 당 1회, 바람직하게는 0.1 ~ 5초 당 1회, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 2초 당 1회 온도를 측정하는 특성상 반송없이 노이즈처리하여도 큰 문제가 없으며, 이에 따라 반송에 따른 에너지 소모를 줄임과 함께 반송을 위한 구성을 최소화하여 경제적인 구성이 되도록 한다.

위에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 고가의 열화상카메라 등을 이용한 1회성 진단으로 급격하게 발생할 수 있는 전력설비 사고를 대처하지 못하는 문제, 높은 가격으로 인해 일부 발열 예상 부위만 한정적 사용이 가능하고, 고압의 경우 절연거리 유지필요로 인해 오차가 증가하는 적외선 온도센서(110)의 문제 등을 해결하고, 배전반(10) 주요 발열 부위를 넓은 범위에서 정확한 감시를 비교적 저가의 무전원, 무선 온도센서(110)를 통해 하도록 하며, 이를 통해 사후 대처가 아닌 초기 진단으로 사고예방을 위한 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 배전반(10)에 구비된 제어부(300)를 포함한 장치들과의 유무선통신을 통해 이상부위의 발열, 부분방전 발생 상황을 포함한 중요한 진단 데이터를 상위 장치 또는 시스템과 연계하여 통합관리할 필요가 있다. 즉, 체계적인 데이터 수집과 분석을 통해 품질개선과 사고예방 등이 가능한 배전반을 구축하도록 한다.

전술한 무전원, 무선 온도센서(110)와 UHF센서(210)를 이용하여 배전반(10)의 상태를 파악하여 잠재적 고장을 사전에 예상하고, 배전반(10)의 고장 예측 및 분석을 통해 최적의 정비시기를 파악함으로써 물적 자원을 절약하는 효과도 누릴 수 있다. 이를 위해 중앙제어장치(500)에 예를 들면, 빅 데이터를 활용한 머신러닝 기술을 구축한 상태에서 배전반(10) 특성에 따른 예방보전 주기를 최적화하거나, 배전반(10) 특성에 따른 보전전략 결정, 주기의 최적화, 예측된 기술을 파악하는 것이 가능하도록 하고, 이상신호와 배전반(10)이 위치한 현장의 잡음신호를 명확히 구분하여 측정된 데이터의 신뢰성이 보장되도록 한다.

또한, 중앙제어장치(500)에 구비된 프로그램을 통해 배전반(10)의 제어부(300)를 통해 전송된 데이터를 저장하고, 배전반(10) 이상부위를 3차원 형태로 시각화하거나 수명예측이 가능하도록 하며, 3차원 고주파 전자기장 해석툴을 이용하여 배전반(10) 내부의 전파 특성 및 전파 손실 등을 계산하여 UHF센서(210)의 최적 설치위치 선정이 가능하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 중앙제어장치(500)에서 모니터링되는 온도변화를 나타내는 예시도면으로서, 고유코드가 부여된 온도센서(110)의 온도변화가 그래프 형태로 중앙제어장치(500)에서 모니터링될 수 있음을 보여주고 있다. 도 1을 참조하면, 위와 같은 중앙제어장치(500)에서의 모니터링 등 상황이 와이파이 등 무선통신을 통해 휴대단말기(600)로 전송되고, 또한 휴대단말기(600)를 통한 제어신호 등이 무선통신을 통해 중앙제어장치(500)로 전송될 수 있음을 알 수 있다.

휴대단말기(600)는 중앙제어장치(500)를 통해 배전반제어장치(400)로부터 수신된 배전반(10)의 정보를 공유하게 된다. 즉 휴대단말기(600)는 중앙제어장치(500)를 통해 배전반(10)의 온도정보와 전자파정보를 수신하게 되고, 수신된 정보가 정상을 벗어난 이상정보일 경우, 알람 또는 경보등의 경보정보가 함께 수신되어 이를 휴대단말기(600)를 소유한 관리자에게 알릴 수 있게 된다.

구체적으로, 상기 휴대단말기(600)는 중앙제어장치(500)와의 정보 송수신을 위해 모바일 어플리케이션(모바일앱)을 구비하게 되고, 정상상태의 정보가 수신되는 경우에는 관리자가 상기 모바일앱을 구동할 경우에만 정보의 열람이 가능하도록 하되, 이상상태의 경우 모바일앱이 강제구동되도록 함으로써 배전반의 이상상황이 알람 등의 경보정보를 통해 관리자에게 즉시 통지되도록 한다.

본 발명의 휴대단말기(600)는 위와 같이 수신되는 정보를 통해 관리자에게 배전반(10)의 이상여부를 확인 또는 통지할 수 있도록 하는 기능 외에, 필요에 따라 이상상황을 위한 기준정보를 설정하여 중앙제어장치(500)로 전송할 수 있고, 중앙제어장치(500)는 휴대단말기(600)에 의해 설정된 기준정보를 수신하여 저장한 후, 이러한 새로운 기준정보를 통해 배전반제어장치(400)에서 수신되는 정보에 대한 이상여부를 새롭게 판단할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명의 휴대단말기(600)는 중앙제어장치(500)로부터 수신되는 정보를 관리자에게 통지하는 기능뿐만 아니라, 관리자에 의해 설정되는 정보를 중앙제어장치(500)로 전송하여 제어함으로써, 배전반(10)의 감시가 능동적으로 이루어질 수 있도록 한다. 예를 들면, 계절의 변화에 따라 기준온도정보에 변화를 줄 필요가 있으며, 이를 통해 배전반(10)의 이상여부가 계절의 변화에 따라 안전하게 관리될 수 있도록 한다.

도 3은 중앙제어장치(500)에 디스플레이되는 온도정보를 나타내고 있지만, 위 온도정보는 관리자가 휴대하는 휴대단말기(600)에도 디스플레이될 수 있으며, 온도정보 뿐만 아니라 부분방전에 의해 발생되는 전자파정보 또한 중앙제어장치(500) 및/또는 휴대단말기(600)에 디스플레이되어 모니터링될 수 있게 된다.

본 발명의 중앙제어장치(500)는 배전반제어장치(400)와 통신하게 되며, 상기 배전반제어장치(400)로부터 수신된 온도정보와 전자파정보가 누적되어 저장되게 된다. 즉, 배전반제어장치(400)는 온도정보와 전자파정보를 해당 배전반(10)의 고유정보와 함께 중앙제어장치(500)로 전송할 뿐으로, 이를 통해 배전반제어장치(400)에는 저장장치와 같은 별도의 구성을 더 구비하지 않는 등 구성을 최소화할 수 있게 되고, 대신 중앙제어장치(500)에는 복수의 배전반을 통해 수신되는 각 배전반의 온도정보와 전자파정보를 각각 구별하여 저장하도록 한다.

이렇게 누적되어 저장되는 정보는, 중앙제어장치(500)에 과거정보로 저장되어 관리되게 되며, 실시간으로 배전반제어장치(400)를 통해 수신되는 현재 정보와 함께 예를 들면 동시간별로 상호 비교되도록 중앙제어장치(500) 및/또는 관리자의 휴대단말기(600)에 디스플레이되도록 함으로써 이러한 변화 추이를 통해 현재 이후의 미래정보를 예측할 수 있도록 한다. 이를 통해, 현재 실시간 수신되는 정보가 정상상태의 정보라 하더라도, 변화 추이에 따른 학습을 통해 이상상태로 변화될 가능성이 있을 경우, 이를 예비적으로 관리자에게 통지하여 예측할 수 있도록 함으로써, 비상상황을 사전에 준비하도록 할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 중앙제어장치(500)는 온도정보와 부분방전 정보를 일정 기간마다 딥러닝 방식으로 학습하여, 배전반이 정상으로 동작하는 온도 및 부분방전의 일정 패턴을 얻게 되고, 이렇게 얻은 일정한 패턴에 근거하여 배전반의 동작의 정상여부를 판단하게 된다. 구체적으로 본 발명의 중앙제어장치(500)는 온도와 부분방전을 일정 기간마다 딥러닝 방식으로 학습하여 배전반이 정상으로 동작하는 온도 및 부분방전의 일정 패턴을 얻어내고, 얻어진 일정 패턴에 근거하여 배전반의 동작 상태를 진단하며, 입력된 온도와 부분방전의 저장을 제어하고, 학습 및 진단결과를 휴대단말기(600) 등 외부로 전송 제어하며, 입력된 온도와 부분방전을 저장하고, 얻어진 일정 패턴을 데이터로 저장하며, 학습 및 진단결과를 저장하게 된다.

또한 본 발명의 중앙제어장치(500)는 구조화된 데이터 및 비구조화된 데이터를 처리하여 개별 특정 성분을 추출해낼 수 있는데, 예를 들면, 입력된 온도정보 및 부분방전정보로부터 얻어진 텍스트를 제외한 비구조화된 데이터, 즉 이미지, 영상, 음성 등을 텍스트 데이터로 변환하여 관리자의 휴대단말기(600)로 제공함으로써, 관리자가 해당 정보를 쉽게 파악할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 경우, UHF센서를 이용하여 측정한 데이터를 분석하기 위해, 일반적으로 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 많이 사용하게 되는데, 상기 방법은 펄스의 위상과 펄스의 크기 및 펄스의 빈도를 이용하여 진단하는 방법으로서, 부분방전이 일정한 유형을 가지고 있다는 것을 이용하여 부분방전을 분석하는 방법이나, 위상과 파워값을 기준으로 하는 2차원 형태의 한계를 가지는 문제가 있어, 본 발명에서는 시간 축을 추가하여 3차원 형태의 유형을 추가한 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequency) 분석방법을 사용하도록 한다. 이를 통해, UHF센서를 활용하여 부분방전 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 통해 유형을 분석하며, 이를 기반으로 안전도를 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

본 발명에서는 UHF센서를 통해 수집한 부분방전 데이터를 토대로, 정규화 데이터를 분석하여 제어부(300), 배전반제어장치(400) 중앙제어장치(500) 및 휴대단말기(600)간 연동을 통해, 인공지능 알고리즘 소프트웨어가 적용된 예측모델을 통해 부분방전을 더욱 예측가능하고 분석가능하게 할 수 있도록 한다.

예측 모델 설계를 위해서는 부분방전에서 측정된 데이터를 이용하여 인공지능 분야의 몇 가지 기술을 활용하여 분석하고, 딥러닝의 여러 방법 중 가장 적합한 방법을 선택하도록 한다. 인공 신경망은 인간의 뇌의 구조 중 뉴런(Neurons)의 내부 구조에서 아이디어를 얻어서 이와 유사한 구조로 만든 기계 학습 모델이고, 딥러닝은 입력과 출력 사이에 있는 인공 뉴런들을 여러 개의 레이어(Layer)로 겹쳐서 놓고 이를 연결하는 방법으로서, 본 발명은 딥러닝 중에서도 합성곱신경망(Convolutional Neural Network, CNN)을 사용하여 신호 전달간의 레이어별로 구분하고 간소화하는 알고리즘을 사용한다.

딥러닝은 머신러닝의 심화된 기술로서 인간의 가르침이라는 과정을 거치지 않아도 스스로 학습하고 이러한 예측 방법을 통하여 예측 모델을 생성하고 알고리즘으로 사용하므로 미래의 상황을 예측할 수 있는데, 대부분의 부분방전 현상은 한 번만 발생하고 사라지는 것이 아니라 지속적으로 발생하는 것으로 시간과 상관관계가 있다. 따라서 1개의 개별 프레임의 데이터만을 가지고 부분방전이 발생하고 있는지 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는지를 예측하기가 어렵고, 이러한 시간과의 상관관계에 따라 일정한 시간 동안 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 전처리 과정을 통하여 유의미한 데이터로 만드는 것이 중요하기 때문이다.

위의 실시예에서, 본 발명은 UHF센서(210)가 단수로 구비된 것을 보여주고 있으나, 상황에 따라 2개 이상 복수의 센서로 구비될 수 있다. 이 경우, 제어부(300)는 부분방전 신호 검출시에 복수의 상기 UHF센서(210)에서 검출되는 부분방전 신호의 시간차를 검출하여 결함위치를 판단할 수 있고, 각 UHF센서(210)의 식별번호를 포함한 정보를 통해 결함이 발생한 위치를 정확하게 안내할 수 있다.

즉, UHF센서(210)가 2개 이상 복수로 구비되고, 각 UHF센서(210)가 등간격으로 구비된다고 할 때, 배전반(10) 내 어느 특정부위에서 발생된 부분방전 신호의 전파속도를 통해, 각 UHF센서(210)에서 거리에 따라 검출되는 시간이 차이가 날 수 있다. 예를 들어, 3개의 UHF센서(210)가 배전반(10) 내에 서로 일직선 상에 구비된 상태에서, 제1의 UHF센서(210)와 제2의 UHF센서(210)의 직선상 사이에서 부분방전이 발생하였을 경우, 제1의 UHF센서(210)와 제2의 UHF센서(210)로부터 직선상 동일 간격의 위치가 아닌 이상, 3개의 UHF센서(210)에서 검출되는 부분방전 검출 시간에는 차이가 발생하게 된다. 이를 통해, 각 UHF센서(210)에 부분방전 신호가 전달되는 속도와 각 UHF센서(210)에서 부분방전 신호가 검출되기까지의 소요시간을 이용하여 계산되는 부분방전 발생 지점의 거리가 계산될 수 있고, 이를 통해 부분방전 발생지점을 정확하게 추정할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제어부(300)는 UHF센서(210)들에서 검출되는 부분방전 신호의 펄스 형상의 패턴화하여 미리 저장된 부분방전 펄스 패턴과 대비하고, 그 결과를 통해 부분방전의 유형을 판단할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 부가의 온도센서 및 UHF센서를 통해 과열 및 이상 상태 감지가 가능한 배전반의 예를 보인 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 센서블록이 이송유닛에 설치되는 예를 보인 도면이며, 도 6은 본 발명에 따른 센서블록의 예를 보인 정면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 센서블록의 다른 실시예를 보인 측면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 이송유닛의 다른 실시예를 보인 도면이다.

본 발명은 도 4 이하의 부가의 온도센서 및 UHF센서의 구성을 통해, 센서의 유지보수가 쉬울 뿐만 아니라, 배전반 내부 구성들의 온도변화를 전체적으로 모니터링할 수 있는 특징을 갖도록 하여 내부의 과열 및 이상 상태 감지가 더욱 가능하도록 함에 특징을 두도록 한다. 이를 위해 배전반(10) 내에 제1, 2 이송유닛(20A, 20B), 제1, 2 수평설치대(30A, 30B) 및 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1, 2 이송유닛(20A, 20B)은 배전반(10)의 내부에 설치되어 후술되는 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)를 상하로 왕복 이송시키는 구성이다.

이러한 제1, 2 이송유닛(20A, 20B)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상하로 소정 길이를 가지면서 서로 소정 간격 이격되어 설치되는 한 쌍의 가이드레일(도면부호 없음)과, 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 슬라이딩 이송되는 소정 크기의 이송블록(21)과, 상기 한 쌍의 가이드레일을 관통하여 설치되는 소정 길이의 이송스크류(도시하지 않음) 및 상기 이송스크류의 일단에 연결되면서 이송스크류를 회전 동작시키는 구동모터(도시하지 않음)를 포함한다.

이때 양측 가이드레일에 각각 이송스크류가 설치된 다음, 이송스크류의 타단이 벨트와 풀리 또는 체인과 스프로킷 등의 동력전달 구성을 통해 연동되도록 구성되고, 이를 통해 일측 가이드레일의 일단에 구동모터가 연결되는 것에 의해 양측의 이송스크류가 동시에 회전 구동되도록 구성될 수 있고, 이 경우에는 양측 이송스크류가 대칭 방향으로 회전 동작되도록 복수 개의 스프로킷 또는 풀리를 통해 연결된다.

또한, 양측 가이드레일의 상, 하단에는 리미트스위치(S)가 설치되고, 이러한 리미트스위치(S)를 통해 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 과도하게 상승 또는 하강되어 파손되지 않도록 한다.

제1, 2 수평설치대(30A, 30B)는 한 쌍의 제1 이송유닛(20A)과 한 쌍의 제2 이송유닛(20B)을 각각 수평으로 연결하면서 후술되는 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)이 설치되는 구성이다.

이러한 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)에는 후술되는 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)에 전원을 공급하기 위한 전원선이 내장된다.

제1, 2 센서모듈(40A, 40B)은 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)에 각각 설치되어 배전반(10) 내부에 설치되는 구성들의 온도를 감지하는 구성이다.

이러한 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)의 길이를 따라 소정 길이를 가지면서 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)에 고정 설치되는 모듈본체(41)와, 상기 모듈본체(41)의 일측 상부에 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제1 온도센서(110A)와, 상기 모듈본체(41)의 일측 하부에 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 제2 온도센서(110B)와, 상기 제1, 2 온도센서(110A, 110B) 사이에 위치되면서 길이를 따라 소정 간격을 두고 설치되는 복수 개의 UHF센서(210A)를 포함한다.

이때 제1, 2 온도센서(110A, 110B)는 각각 배전반(10)의 내부의 일직선 방향의 온도를 감지하고, UHF센서(210A)는 배전반(10) 내부에서 발생하는 부분방전 펄스를 감지하게 된다.

이렇게 제1, 2 온도센서(110A, 110B)와 UHF센서(210A)를 통해 감지된 신호는 배전반제어장치(400)로 전달되고, 이를 통해 감지된 온도가 설정된 온도보다 높거나 또는 부분방전 펄스 신호의 크기와 수 등을 분석하여 측정값이 설정값보다 높은 경우에 경고를 발생시키고, 이와 동시에 차단기를 차단제어하게 된다.

여기서 제1 온도센서(42)와 제2 온도센서(42)는 상하로 서로 동일한 간격을 두고 배치되어 상하측 한 쌍의 온도센서가 서로 상호 보완하는 구조로 동작되는데, 예를 들어 서로 동일 수직선상에 배치된 제1 온도센서(42)에서 감지되는 온도와 제2 온도센서(43)에서 감지되는 온도가 서로 오차범위에 있지 않고, 설정값 이상 차이가 발생하는 경우에는 해당 위치의 온도센서에 고장 등의 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이때 이상이 발생한 온도센서가 제1 수평설치대(30A)에 설치된 제1 센서모듈(40A)인 경우, 제2 수평설치대(30B)에 설치된 제2 센서모듈(40B)의 제1, 2 온도센서(110A, 110B)에서 감지되는 동일 위치의 온도를 비교하고, 이를 통해 이상이 발생한 제1 센서모듈(40A)의 온도센서를 판단하게 된다.

반대로 이상이 발생한 온도센서가 제2 수평설치대(30B)에 설치된 제2 센서모듈(40B)인 경우, 제1 수평설치대(30A)에 설치된 제1 센서모듈(40A)의 제1, 2 온도센서(110A, 110B)에서 감지되는 동일 위치의 온도를 비교하고, 이를 통해 이상이 발생한 제2 센서모듈(40B)의 온도센서를 판단하게 된다.

이렇게 이상으로 판단된 온도센서의 위치가 판단되고 나면, 배전반제어장치(400)를 통해 고장으로 출력되어 관리자가 해당 온도센서를 교체 또는 점검할 수 있도록 안내하게 되는데, 이때 배전반제어장치(400)의 디스플레이를 통해 이상이 발생한 온도센서의 식별번호 및 위치 등이 출력되고, 이를 통해 작업자가 제1, 2 센서모듈(40A, 40B) 중에서 이상이 발생한 온도센서를 쉽게 파악하여 신속하게 교체 및 점검할 수 있게 된다.

한편, 모듈본체(41)는 일측면의 상하부가 도 7에 도시된 바와 같이 소정 각도(A)로 경사지게 설치되고, 이러한 경사면에 제1, 2 온도센서(110A, 110B)가 설치될 수 있으며, 이를 통해 제1, 2 온도센서(110A, 110B)를 통해 한 번에 감지되는 온도 영역을 넓게 형성하여 배전반(10) 내부의 전체 온도를 감지하기 위해 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 이동되는 범위를 줄일 수 있으며, 이를 통해 배전반(10) 내부 온도를 전체적으로 더욱 빠르게 검출할 수 있게 된다.

배전반제어장치(400)는 설정된 시간 간격을 두고 제1, 2 이송유닛(20A, 20B)의 동작을 제어하여 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)를 상하로 왕복 이송시키고, 이를 통해 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)에서 배전반(10) 내부의 온도가 전체적으로 감지되도록한다.

이렇게 실시간 감지된 온도값은 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)의 높이정보 즉 Z축 좌표값과, 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)에 설치되는 제1, 2 온도센서(110A, 110B)의 X, Y축 좌표값이 매칭되어 함께 전달되고, 이렇게 전달된 온도정보와 X, Y, Z축 좌표값을 통해 3D객체화된 배전반(10)의 내부 온도를 색온도로 표현하여 입체적으로 출력하게 된다.

이때 색온도는 배전반(10)의 내부 온도가 높을수록 붉은색에 가깝게 출력되고, 내부 온도가 정상온도에 가까울수록 초록색에 가깝게 출력되며, 정상온도보다 낮을수록 파란색에 가깝도록 출력되도록 설정될 수 있다.

그리고 배전반(10)의 3D객체화된 모델링의 내부에는 배전반(10) 내부에 설치된 구성이 간략화 모델링되어 위치 좌표값과 함께 출력되고, 이를 통해 사용자는 3D객체를 통해 입체적으로 출력되는 배전반 모델의 온도분포도의 변화를 실시간으로 확인해 가면서 과열 및 이상이 징후가 있는 장치를 쉽게 매칭하여 파악할 수 있게 된다.

또한, 배전반제어장치(400)는 모델링된 구성들의 위치 좌표값과 설정된 온도보다 높은 온도가 감지된 X, Y, Z축 좌표를 통해 이상온도가 감지되는 장치를 자동으로 식별할 수 있게 된다.

이렇게 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)을 통해 이상 온도가 감지되면, 제1, 2 이송유닛(20A, 20B)의 동작을 제어하여 이상 영역이 감지된 위치에 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 정지되고, 이후 제1, 2 센서모듈(40A, 40B)을 통해 실시간으로 온도변화를 감지하며, 이렇게 실시간으로 감지되는 온도가 미리 설정된 온도값 이상으로 상승되는 경우에는 배전반제어장치(400)의 제어에 의해 자동으로 위험 경보발생 및 차단기 차단제어 동작을 수행하게 된다.

한편, 위에서는 제1, 2 이송유닛(20A, 20B)이 각각 소정 간격 이격된 한 쌍의 가이드레일을 갖는 것으로 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 도 8에 도시된 바와 같이 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 "ㄱ"자 또는 "ㄴ"자 모양으로 연결된 상태에서 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)의 선단 쪽(서로 연결되지 않는 반대쪽 단)에 각각 1개의 가이드레일이 설치되는 것으로 변경되어 실시될 수 있다.

이 경우에는 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 서로 연결되는 부분을 관통하는 소정 지름의 가이드봉(G)이 더 설치되어 서로 연결된 제1, 2 수평설치대(30A, 30B)가 수평을 유지하도록 구성될 수 있다.

이외에 배전반의 용량에 따라, 감지 영역을 몇등분으로 나누어 감지되도록 할 수 있으며, 이 경우, 온도센서와 UHF센서 및 센서모듈을 영역별로 구분하되, 영역별 감지를 수행한 후, 영역별 오차범위에 따라 전체 배전반의 온도 및 전자파 발생여부를 종합적으로 판단할 수도 있도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유선 연결이나 배터리 교체 등이 불가능한 위치의 온도를 무선방식을 통해 쉽게 측정하고, 전자기파를 분석하여 배전반 내부에서 발생하는 방전현상을 감시함으로써, 절연파괴, 접속불량 등으로 인해 발생되는 온도측정 및 전자파 측정을 통해 절연열화 및 과열을 미리 예측하여 대형사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.

또한, 배전반 내부에 부가 설치되는 구성, 즉 서로 직교하여 배치되는 한 쌍의 이송유닛을 통해 수평 방향으로 복수 개 배열된 온도센서가 상하 방향으로 이동되면서 외함 내부 구성들의 온도가 전체적으로 감지되고, 과열 등의 이상 상태가 감지되면 해당 구성을 판별하여 점검 등을 정확하게 진행할 수 있게 된다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 통상의 기술자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 자명하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

10: 배전반
20A: 제1 이송유닛 20B: 제2 이송유닛
21: 이송블록
30A: 제1 수평설치대 30B: 제2 수평설치대
40A: 제1 센서모듈 40B: 제2 센서모듈
41: 모듈본체
110, 110A, 110B: 온도센서
120: 안테나 130: 온도신호 산출모듈
210, 210A: UHF센서
220: UHF신호 산출모듈
300: 제어부 400: 배전반제어장치
500: 중앙제어장치 600: 휴대단말기
A: 각도 G: 가이드봉
L: 유선 S: 리미트스위치

Claims

배전반(10) 내부의 온도 측정부위에 부착되어 설치되는 온도센서(110);
상기 온도센서(110)와 통신 연결되며, 상기 온도센서(110)로부터 수신되는 신호를 온도신호 산출모듈(130)로 전송하거나, 상기 온도신호 산출모듈(130)로부터 수신되는 신호를 상기 온도센서(110)로 전송하는 안테나(120);
상기 안테나(120)와 통신 연결되며, 상기 온도센서(110)와 신호를 송수신하는 온도신호 산출모듈(130);
배전반(10)의 내부 어느 일측에 부착되어 설치되는 UHF센서(210);
상기 UHF센서(210)와 신호를 송수신하는 UHF신호 산출모듈(220);
상기 온도신호 산출모듈(130)과 UHF신호 산출모듈(220)을 제어하며, 배전반(10) 내부의 온도신호와 UHF신호를 감시하고 제어하며, 중앙제어장치(500)와 송수신하는 제어부(300);
를 포함하며,
상기 온도센서(110)는,
상기 온도신호 산출모듈(130)로부터 온도측정을 위한 제어신호를 수신하면, 상기 제어신호를 통해 에너지를 포집한 후, 온도를 측정하여 상기 온도신호 산출모듈로 제공하고,
상기 UHF센서(210)는,
등간격으로 2개 이상 복수 개 구비되어, 검출되는 부분방전 신호의 시간차를 검출하여 결함위치를 판단하고,
상기 제어부(300)는,
상기 UHF센서(210)를 이용하여 측정한 데이터를 분석하기 위해 위상값, 파워값 및 시간축을 이용한 3차원 형태의 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequency) 분석방법을 사용하며,
상기 UHF센서(210)에서 검출되는 부분방전 신호의 펄스 형상을 패턴화하여 미리 저장된 부분방전 펄스 패턴과 대비하는 것으로 부분방전의 유형을 판단하고,
상기 온도신호 산출모듈(130), UHF신호 산출모듈(220) 및 제어부(300)는 배전반제어장치(400)를 이루며,
상기 배전반제어장치(400)는,
제1, 2 센서모듈(40A, 40B)에서 감지되는 실시간 온도값이 색온도로 변환되어 3D 객체화된 배전반 모델의 내부 온도가 입체적으로 출력되고,
상기 중앙제어장치(500)는 상기 배전반제어장치(400)와 통신하며,
상기 배전반제어장치(400)로부터 수신된 온도정보와 전자파정보를 누적하여 저장하고,
3D 객체화된 배전반 모델의 내부에는,
내부 구성이 간략화 모델링되어 위치 좌표값과 함께 출력되고, 상기 배전반 모델의 온도분포도의 변화를 실시간으로 확인하여 과열 및 이상징후가 있는 장치를 매칭하여 파악할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반.
제1항에 있어서,
상기 온도센서(110)는,
0.01 ~ 10초 당 1회 온도를 측정하는 것을 특징으로 하는 온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반.
제1항에 있어서,
상기 안테나(120)는,
상기 온도센서(110)에서 수신되는 온도신호와 상기 UHF센서(210)에서 수신되는 UHF신호를 모두 수신하는 것을 특징으로 하는 온도센서와 UHF센서를 이용하여 과열 및 이상 상태 감시가 가능한 배전반.
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