KR102624178B1 - 분전반의 IoT기반 제어장치 - Google Patents
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Abstract
분전반의 IoT기반 제어장치가 개시된다. 본 발명의 전기안전장치는 입력연결부가 상기 병렬형 부스바에 직접 체결되어, 상기 누전차단기와 병렬로 결합되며, 메인차단기와 상기 누전차단기에 사이에 개재되어 전류 신호를 검출하여 제어부로 출력하는 센서입력부와 상기 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 상기 저장부에 저장된 전력패턴 기준값과 비교분석하여 차단기 제어신호를 출력하고, 해당 상태정보와 차단기 제어유무를 외부로 전송하는 제어부로 포함하게 구성함으로써, 부스바에 직접 체결되는 구조를 통하여 기존의 누전차단기와 병렬로 직접 체결되기 때문에 작업속도와 연결강도가 높고, 설치오류와 고장발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 분전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 AC입력전압 연결이 병렬 연결형 부스바에 직접 체결되어 기존의 누전차단기의 장착홀에 병렬로 체결되어 유선 또는 무선 통신을 이용하여 차단기의 전원을 차단할 수 있는 제어신호를 출력할 수 있는 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 분전반은 건물의 각층과 방 또는 공장 등에서는 모터와 각각의 장치로 전기를 공급하기 위하여 메인 전원의 모선에서 사용하고자 하는 전기부하별로 전원을 분산되게 공급하여 전기를 안전하게 사용하고 편리하게 관리하기 위해 전기분전반 또는 전기배전반을 제작하여 사용하는데 배선차단기와 누전차단기는 기기 별로 또는 배선회로 별로 구분하여 내장 구성되어 있다.
배선차단기(MCCB(Molded case circuit breaker)는 NFB(No Fuse Breaker)라고 도 하며 케이스가 몰드된 회로 차단기, 배선용 차단기를 의미하는 것으로, 전원 공급에서 과부하로 과전류가 흐르면 차단시켜 안전을 도모하기 위한 것이고, 누전차단기(ELB;Electric Leakage Breaker) 선로의 누전으로 보호할 수 있도록 구성되어 각각의 부하기기 전원을 공급하도록 동작한다.
통상 분전반은 분전함 내에 메인 배선용 차단기 및 누전 차단기, 그리고 상기 메인 배선용 차단기 및 누전 차단기와 이들을 전기적으로 연결시키는 부스바들로 이루어지며, 전력의 공급 및 차단이 이루어지도록 함과 아울러 각 차단기에 연결되는 선로의 노출을 방지하여 누전, 감전 등의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 역할을 하게 된다.
그러나 전기재해는 다양한 요인으로 인하여 끊임없이 발생하고 있으며, 최근 여러 지역에서 발생한 전통시장의 전기화재는 그 규모와 피해 정도가 매우 크다. 이러한 전기재해를 예방하기 위해 종래에는 누전차단기 및 배선용 차단기 등이 사용되었으나 이와 같은 방법으로는 전기재해 예방에 한계가 있다.
또한, 사물인터넷(IoT) 기반의 전기안전장치는 설치된 대상 전기사용처 전원의 전기안전 품질을 측정하여 관제서버에 전달하는 역할을 한다. IoT 기반 전기안전장치는 수집된 전기안전 품질을 통해 전기사용처에서 발생할 수 있는 전기안전 관련 사고를 미연에 방지하는 서비스에 활용된다.
상기와 같은 종래의 분전반은 박스 형상의 하우징 내부에 설치되고 설치방법에 따라 매입형, 노출형, 반매입형으로 구분되며, 각각의 분기회로마다 배정된 다수의 차단기가 이상 상황 발생 시에 온 되어 각각의 분기회로로 공급되는 전력을 차단함과 동시에 경보등을 점등하는 방식으로 경보를 발생하여 이상 상황 발생 사실을 전력 감시 시스템의 관리자에게 알려준다.
하지만, 상기와 같은 종래의 분전반은 전력 감시 시스템의 관리자가 정기 점검이나 순시 점검 혹은 고장 점검 등을 위해 차단기를 온/오프 하고자 하는 경우, 차단기를 수동으로 온/오프 제어해야하는 불편함이 있다.
따라서 일반 수용가의 옥내 분전함 또는 산업설비의 분전반에 공용으로 사용하거나 단독설치하여 전력사용 상태를 모니터링할 수 있고, 전기 사용상태가 누전으로 인한 감전 또는 전기화재의위험성이 높다고 판단할 경우 사용자의 승인을 받아 원격으로 메인 배선용차단기를 제어하여 위험을 방지할 수 있는 제어기능을 구비한 제어장치가 필요한 것이다.
또한, 전력사용 상태를 원격으로 모니터링하면서 상태 정보를 무선 또는 유선을 통하여 관제서버에 데이터를 송출하고 주변 장치와 근거리무선통신을 통해 연결될 수 있는 제어장치가 필요한 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 병렬형 부스바에 직접 체결하여 다수의 누전차단기와 병렬할 수 있는 전기안전장치를 구비한 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전류센서와 영전류센서를 메인차단기와 누전차단기의 AC입력선로에 각각 구성하여 선로의 이상상태를 감지하여 메인차단기의 전원을 차단할 수 있는 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유선 또는 무선 통신을 이용하여 메인차단기의 전원을 차단할 수 있는 제어신호를 출력할 수 있는 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 전기안전장치를 함체형의 케이스내에 탑재하도록 구성하여 기존의 누전차단기의 장착홀에 장착하여 사용할 수 있는 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 전력사용 상태를 무선 또는 유선으로 모니터링하면서, 상태 정보를 무선 또는 유선을 통하여 관제서버에 데이터를 송출하고, 누전으로 인한 감전 또는 전기화재의위험성이 높다고 판단할 경우 관제서버에 데이터를 송출하고, 사용자의 승인을 받아 원격으로 메인 배선용차단기를 제어하여 위험을 방지할 수 있는 제어기능을 구비한 분전반의 IoT기반 제어장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되는 메인차단기와 상기 메인차단기로부터 분기되어 병렬로 연결되는 둘 이상의 누전차단기와 전기안전장치로 구성된 분전반의 IoT기반 제어장치는, 상기 메인차단기와 상기 누전차단기는 병렬형 부스바 또는 배선용 전선으로 결합되고,
상기 전기안전장치는
입력연결부가 상기 병렬형 부스바에 직접 체결되어, 상기 누전차단기와 병렬로 결합되며,
메인차단기와 상기 누전차단기에 사이에 개재되어 전류 신호를 검출하여 제어부로 출력하는 센서입력부와, 상기 제어부의 제어에 따라 전력패턴 기준값과 분전반의 고유 ID, 차단 이력을 포함하는 이벤트내용을 저장하는 저장부, 및 상기 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 상기 저장부에 저장된 전력패턴 기준값과 비교분석하여 차단기 제어신호를 출력하고, 해당 상태정보와 차단기 제어유무를 외부로 전송하는 제어부와, 상기 제어부로부터 차단기 제어신호를 수신하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부를 포함하게 구성함으로써 달성될 수 있다.
또한, 센서입력부는 전류센서와 영전류센서로 구성되어 상기 메인차단기와 누전차단기의 AC입력선로에 각각 구성한다.
이러한 분전반은
각종 전기기기가 배치되는 함체형의 IoT 기반 분전반으로 구성되고,
함체형 몸체의 중앙부 상면과 하면에 각각 대응되게 통공된 케이블트레이 관통개구부와 상기 함체형 몸체 내부 양측에 메인차단기와 누전차단기그리고 전기안정장치와 같은 전기기기가 설치되는 양측의 수납실, 상기 함체형 몸체의 전면에 상기 양측의 수납실과 중앙의 내부케이블트레이를 개폐하는 도어를 포함하고,
상기 일측 수납실에는
상기 관통개구부를 통하여 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되며 메인차단기와 차단기 제어신호에 의하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부 그리고 외부와 통신하는 통신모듈이 설치되고, 타측 수납실에는 상기 메인차단기와 병렬형 부스바 또는 배선용 전선으로 결합되는 누전차단기와 누전차단기의 장착홀에 장착되어 상기 누전차단기와 병렬로 결합되는 전기안전장치가 설치된다.
그리고 전기안전장치는 케이스, 상기 케이스의 내부에 형성되어 누전차단기의 상하 장착홀에 고정부재로 고정되는 한 쌍의 고정홀, 상기 케이스의 외측에 구비되어 전기안전장치의 전원의 유무, 알림 그리고 통신상태를 표시하는 상태 표시등, 상기 상태 표시등의 하부에 구비되는 디버깅포트, 상기 케이스의 하부에 구비되는 안테나 연결부, 상기 케이스의 하부에 구비되는 전류센서연결부, 및 상기 케이스의 하부에 구비되는 차단기 제어신호 연결부로 구성되어 상기 누전차단기의 장착홀에 결합부재에 의하여 병렬로 결합되게 구성할 수 있다.
따라서 본 발명인 분전반의 IoT기반 제어장치에 의하면, 부스바에 직접 체결되는 구조를 통하여 기존의 누전차단기와 병렬로 직접 체결되기 때문에 작업속도와 연결강도가 높고, 설치오류와 고장발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명 분전반의 IoT기반 제어장치에 의하면, 전류센서와 영전류센서를 메인차단기 AC출력선로에 각각 구성하여 사용하기 때문에 선로의 이상상태를 즉시 감지하여 메인차단기의 전원을 차단함으로써, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명 분전반의 IoT기반 제어장치에 의하면, 전기안전장치의 제어부가 메인차단기의 차단 신호를 유선으로 전송하거나 또는 무선으로 수신하여 차단신호를 전송할 수 있기 때문에 기성의 차단기에 바로 설치하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 전기안전장치를 함체형의 케이스내에 탑재하도록 구성하여 기존의 누전차단기의 장착홀에 장착하여 사용할 수 있기 때문에 큰 구조의 변경없이 전기안전장치를 기존의 차단기에 적용하여 사용할 수 있다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기안전장치를 구비한 분전반의 구성도,
도 3은 본 발명의 전기안정장치의 외형도,
도 4는 본 발명 부스바의 연결상태를 설명하기 위한 참고도,
그리고
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 분전반을 함체형의 몸체에 구성한 예시도면이다.
도 3은 본 발명의 전기안정장치의 외형도,
도 4는 본 발명 부스바의 연결상태를 설명하기 위한 참고도,
그리고
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 분전반을 함체형의 몸체에 구성한 예시도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기안전장치를 구비한 분전반의 구성도로서, 도 1은 전반적인 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 전기안전장치의 구체적 구성도와 연결상태를 도시한 도면이다.
한편, 전기분전반과 전기배전반은 같은 용도의 용어이므로 본 발명에서는 분전반으로 명기하고, 또한 배선차단기(NFB)와 누전차단기(ELB)는 특징이 다르나 본 발명은 두 제품에 모두 해당하므로 용어를 누전차단기(ELB)로 명기한다.
배선차단기(MCCB(Molded case circuit breaker)는 NFB(No Fuse Breaker)라고 도 하며 케이스가 몰드된 회로 차단기, 배선용 차단기를 의미하는 것으로, 전원 공급에서 과부하로 과전류가 흐르면 차단시켜 안전을 도모하기 위한 것으로 본 발명에서는 메인 차단기로, 그리고 누전차단기(ELB;Electric Leakage Breaker)는 선로의 누전으로 보호할 수 있도록 구성되어 각각의 부하기기 전원을 공급하도록 동작하는 것을 전제로 설명한다.
먼저, 도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 의한 분전반의 IoT기반 제어장치는 메인차단기(110)와 메인차단기(110)의 AC출력라인이 연결되는 한 쌍의 부스바(131)와 한 쌍의 부스바(131)에 병렬로 연결되는 둘 이상의 누전차단기(132)와 부스바(131)에 연결되고 누전차단기(132)와 병렬로 연결되는 전기안전장치(200)를 포함한다.
메인차단기(110)는 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되어 AC입력단을 출력하고, 누전차단기(132)는 메인차단기(110)로부터 분기되어 병렬로 연결되도록 둘 이상 구성하여 선로의 누전으로 보호할 수 있도록 구성되어 각각의 부하기기 전원을 공급하도록 동작한다.
메인차단기(110)와 누전차단기(132)는 병렬형 부스바(131) 또는 배선용 전선으로 결합되어 둘 이상의 누전차단기(132)가 부스바(131)에 병렬로 결합된다.
도면을 참고하면, 각 누전차단기의 상부에 구비된 한 쌍의 LINE 입력단에 병렬 부스바(132)의 분기가 각각 입력되고, 입력된 신호는 누전차단스위치를 통과하여 각각 한 쌍의 LOAD 출력단에 인가되고, 각 LOAD출력단은 부하기기에 전원을 공급하도록 구성된다.
일반적으로 AC전압이 입력되는 LINE입력단은 소형 커넥터와 가는 배선을 통해 분전반의 메인 차단기의 출력단과 연결이 되는데 장치의 설치 시 작업이 어렵고 가는 도체로 인한 고장발생의 원인이 되기 때문에 본 발명에서는 한 쌍의 부스바(132)를 사용한다.
도 4의 본 발명 부스바의 연결상태를 설명하기 위한 참고도면을 보면, 메인차단기(110)의 AC출력신호가 한 쌍의 부스바(131)에 각각 인가되고, 한 쌍의 부스바(131)의 접속구는 돌출되어 각 누전차단기(132)의 LINE입력으로 결합되고, 각각 LINE입력으로 입력된 신호는 누전차단스위치를 거려 LOAD 출력단에 인가된다.
도면에서는 본 발명의 전기안전장치(200)가 누전차단기(132)의 후미에 병렬로 연결되어 있으나, 시작점이나 중간 어디에도 설치할 수 있음은 물론이다.
다시 말하면 본 발명은 이러한 부스바(131)에 병렬로 연결된 누전차단기와 병렬로 연결된 전기안전장치(200)를 구비하여 이상 상태를 감지하여 메인차단기를 차단하는 기능을 수행할 수 있도록 구성하는 것을 하나의 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전기안전장치(200)는 사물인터넷(IoT) 기반의 전기안전장치로 설치된 대상 전기사용처 전원의 이상상태를 측정하여 메인차단을 차단하기 위한 차단기 제어신호를 출력하거나 또는 이상상태를 관제서버에 전달하는 기능을 수행하도록 구성한다.
사물인터넷(IoT) 기반의 전기안전장치는 낮은 소비 전력으로 작은 용량의 데이터를 사용하여 사물인터넷의 서비스를 안정적으로 이용할 수 있는 네트워크 기반의 통신 방식을 이용하여 기존 분전반 기술에 ICT 기술을 융합하였으며, 이를 이용하여 CT(Current transformer) 및 ZCT(Zero-phase-sequence current-transformer)를 이용하여 부하에 걸리는 전압, 전류를 감지하여 과부하를 감지, 데이터 베이스에 저장하고 차단기를 구동하도록 하는 것이다.
이러한 IoT 기반의 전기안전장치(200)는 전원의 분석 및 장치에 전력을 공급하는 AC전압 입력부와 전류센서와 영전류센서가 연결되는 입력부, 디버깅포트 그리고 차단기 제어신호를 출력하도록 구성한다.
도 2의 전기안전장치의 구체적 구성도와 연결상태를 도시한 도면을 참고하면, 본 발명의 전기안전장치(200)는 전기안전장치의 상태를 표시하는 상태표시등(232), 중앙관제센터 또는 단말기와 통신하는 통신부(233), 분전반의 고유 ID와 차단이력 등을 DB로 저장하는 저장부(234), 디버깅포트(235) 그리고 전류센서(1123)와 영전류센서(114)의 감지신호를 입력받아 이상 상태를 감지하고 차단기 제어신호(236)를 출력하는 제어부(231)를 포함할 수 있다.
구체적으로 전기안전장치(200)는 입력연결부가 병렬형 부스바(131)에 직접 체결되어, 누전차단기와 병렬로 결합된다.
이때 기존의 누전차단기의 장착홀에 결합되기 때문에 전기안전장치의 결합을 위하여 구조를 변경할 필요가 없다. 다만, 누전차단기가 결합된 어느 하나의 위치만 확보되면 체결이 가능하다.
전기안전장치(200)는 메인차단기(110)와 누전차단기(132)에 사이에 개재되어 전류 신호를 검출하여 제어부로 출력하는 센서입력부(110)를 포함한다.
센서입력부(110)는 선로에 설치되어 전류를 검출하도록 전류센서(112)와 영전류센서(114)로 구성하고, 메인차단기와 누전차단기의 AC입력선로에 각각 구성하되, 전류센서(112)는 AC입력선로 중 어느 하나에 설치되고 영전류센서(114)는 아크신호 검출을 위하여 AC입력선로의 양 선로에 설치되어야 한다.
도 1을 참고하면, 전류센서(112)는 AC입력선로의 하단선로에 설치되고, 영전류센서(114)는 AC입력선로의 양단에 구비되어 있음을 알 수 있다.
전류센서(112)는 선로의 누전, 지락, 접촉불량, 절연열화에 의한 단락 등을 감지할 수 있도록 메인차단기의 AC출력단의 어느 하나의 선로에 설치되어 전류를 측정하며 전류측정은 Ohm 법칙에 근거한 일반적인 전류측정 방법으로 션트 저항을 이용하거나 패러데이 법칙에 기반한 전류 측정방법을 사용하거나 홀 효과에 기반한 전류측정 방법 등을 사용할 수 있다.
또한, 전류센서는 전류가 도통하는 AC입력신호단에 절연 접촉되어 선로에서 발생되는 유도자기량을 계측하여 선로의 전류를 감지하는 일점감지 전류센서로 동작할 수도 있다.
또한, 전류센서는 영상전류계, 고조파를 제거하기 위한 저역필터 및 증폭기를 이용하여 선로의 전류값을 측정할 수도 있다.
이때 저역필터는 저역필터(220)는 전류의 고조파를 제거함에 따라 전력품질 저하에 의한 저항성 누설전류 산출의 정확도가 부족해지는 문제가 발생하지 않도록 배치하여야 한다.
영전류센서(114)는 아크 검출을 위하여 아크전류에서 평탄한 영전류구간을 측정하기 위하여 사용된다.
아크 검출의 성능을 향상시키기 위해서는 아크의 특성을 충분히 반영하는
전류 센서의 선택이 무엇보다도 중요하다 적절한 주파수 대역의 신호는 전류 파형에서 추출될 수 있으며 직렬 아크 결함은 2∼4㎑ 내의 주파수 대역에서의 특성과 임계값과 비교하여 식별할 수 있다.
직렬아크를 검출하기 위한 방법으로는 주파수분석하여 검출하는 방법과 전압과 전류의 위상 차이를 분석하여 검출하는 방법, 전류의 피크치의 변화율을 분석하여 검출하는 방법, 그리고 영 전류구간의 지속시간을 검출하는 방법을 사용할 수 있다.
아크 결함 검출 알고리즘은 전압 또는 전류 파형의 일부 특성을 미리 정해진 임계값과 비교하여 검출한다. 임계값은 전압 파형의 크기 또는 전류의 변화율을 기준으로 계산될 수 있다. 대부분 전력선의 전압 또는 전류 파형으로부터 적절한 주파수 성분을 추출한 후 추출된 주파수 성분을 이용하여 임계값을 결정한다. 이산 웨이브렛 변환(DWT)을 이용하여 파형을 분석하고, 한 주기의 신호에 대해서 서브 밴드의 절대값의 합을 계산하고, 계산된 합계와 임계값을 비교하여 아크를 검출할 수 있다.
아크 검출의 성능을 향상시키기 위해서는 아크의 특성을 충분히 반영하는 전류센서의 선택이 무엇보다도 중요하다 적절한 주파수 대역의 신호는 전류 파형에서 추출될 수 있으며 직렬 아크 결함은 2∼4㎑ 내의 주파수대역에서의 특성과 임계값과 비교하여 식별할 수 있다.
이러한 전류센서(112)의 출력신호와 영전류센서(114)의 출력신호는 케이블로 연결되어 전기안전장치(200)의 제어부(231)에 전기적으로 연결된다.
저장부(234)는 제어부(231)의 제어에 따라 전력패턴 기준값과 분전반의 고유 ID, 차단 이력을 포함하는 이벤트내용을 저장하고, 분전반의 고유 ID별로 차단이력 등을 DB로 저장하도록 구성한다.
상태표시등(232)은 제어부(231)의 제어에 의하여 전기안전장치의 상태를 표시하도록 램프로 구성한다.
상태표시등(232)은 전원의 온오프를 표시하는 전원표시등과 알람을 표시하는 알람표시등 그리고 통신상태를 표시하는 통신표시등이 상하로 배치될 수 있다.
도 4를 참고하면, 전원표시등의 최상부에 배치되고, 통신표시등은 하부에 배치되고 그 사이에 알람표시등이 구비되도록 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 제어부로부터 차단기 제어신호를 수신하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부;
제어부(231)는 센서입력부(110)로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 저장부(234)에 저장된 전력패턴 기준값과 비교분석하여 이상상태로 감지되면 차단기 제어신호(B)를 메인차단기로 출력하여 메인차단기의 전원을 차단하도록 제어한다.
도면에서는 차단신호가 유선으로 차단기에 인가되도록 예시되어 있으나, 설치 환경에 따라 무선통신을 통하여 차단신호를 전송할 수 있다.
이때 차단기 제어신호(B)는 차단기(117)에 전달되어 차단스위치(116)가 전원을 차단하도록 제어하는 것이다.
이러한 차단제어신호에 의하여 신호를 차단하는 구성은 일반적인 것이므로 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이러한 차단 기능을 이용하여 수용가의 전기안전에 중대결함이 발생할 경우 원격신호를 통해 차단기를 제어하는 신호를 발생하여 차단기를 제어함으로써 전기로 인한 재해를 막을 수 있는 것이다.
또한, 제어부(231)는 이벤트가 발생하면 해당 상태정보와 차단기 제어유무를 통신부(233)를 통하여 외부 즉 중앙관제센터(400)로 전송하여 관리하도록 하고, 단말기(500)와 통신을 통하여 이벤트 내역을 확인할 수 있도록 한다.
이를 위하여 통신부(233)는 관제서버(400)와 통신시는 원격지 통신이므로 네트워크(310)를 통하여 인테넷 통신을 행하고, 단말기(500)는 본 발명과 관련된 어플리케이션을 탑재한 관리자단말기일 수 있으므로, 근거리 무선통신(320)을 통하여 현장에서 분전반의 현황을 확인할 수 있도록 할 수 있다.
물론 통신부(233)와 관제서버(400) 그리고 단말기(500)는 유선통신을 통하여 통신할 수 있음은 물론이다.
네트워크(310)는 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), WiBro(Wireless Broadband), WiMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등이 있으며, 상기에서 나열되지 않은 인터넷 기술까지 포함한 범위에서 적어도 하나의 무선 인터넷 기술에 따라 데이터를 송수신하게 된다.
근거리 무선 통신은 근거리 통신(Short range communication)을 위한 것으로서, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용하여, 근거리 통신을 지원할 수 있다. 이러한, 근거리 무선 통신은, 근거리 무선 통신망(Wireless Area Networks)을 통해 단말기(500)와 무선 통신 시스템 사이, 단말기(500)와 다른 이동 단말기 사이, 또는 단말기와 다른 단말기(외부서버)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 지원할 수 있다. 근거리 무선 통신은 근거리 무선 개인 통신망(Wireless Personal Area Networks)일 수 있다.
또한, 전기안전장치(200)는 디버깅포트(235)를 구비하고, 관리자의 단말기(500)가 접근하면 자동으로 단말기의 어플리케이션을 구동하여 이벤트 내역등을 표시하게 하고, 디버깅포트(235)에 단말기를 접속하면 디버깅을 수행하여 오류를 찾아내어 조치할 수 있도록 한다.
또한, 관제서버(400)는 관제센터의 서버로 본 발명에서는 이상 유무를 판단할 수 있는 전력패턴 기준값과 분전반의 고유 ID, 차단 이력을 포함하는 이벤트내용을 저장하고, 분전반으로부터 고유 ID와 해당 분전반의 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 수신하면 저장된 전력패턴 기준값과 비교하여 선로의 이상유무의 상태를 검출하고 대기하다가, 해당 분전반으로부터 차단정보가 수신되면, 수신된 차단정보를 분전반의 고유 ID에 차단이력으로 저장한다.
또한, 관제서버(400)는 분전반으로부터 차단 정보가 일정 시간내에 수신되지 않으면, 네트워크를 통하여 해당 분전반으로 메인차단기를 차단하라는 제어신호를 송신하여 메인차단기를 차단하도록 하고, 차단 결과는 Ack로 다시 분전반에서 관제서버로 전송하여 수신한 차단이 완료되었음을 확인할 수 있게 한다.
즉, 관제서버(400)는 고유 ID와 전력패턴으로 분류한 상태정보를 제어부로부터 수신하면, 저장된 전력패턴 기준값과 비교하여 차단기 제어신호가 생성한 다음, 상기 제어부로부터 차단기 제어신호를 수신하면 이벤트내용으로 저장하고, 상기 제어부로부터 차단기 제어신호를 수신하지 못하면 차단기 제어신호를 제어부로 송신하여 메인차단기를 차단하도록 제어하는 것이다.
단말기(500)는 근거리 무선 통신 모듈을 구비하고, 본 발명과 관련된 어플리케이션을 저장하고 있다가 분전반의 근거리 무선 통신을 통하여 태깅되면 단말기는 자동으로 저장된 어플리케이션을 구동하여 분전반으로부터 고유ID와 차단이력 등을 데이터로 수신하여 표시하고, 분전반의 디버깅포트에 디버깅단자를 연결하면, 디버깅을 수행하여 프로그램의 오류를 검출하도록 동작한다.
이하, 도면을 참고하여 전기안전장치 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 일실시예에 의한 전기안전장치의 외형도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 전기안전장치는 기존의 누전차단기의 장착홀에 체결하여 사용할 수 있도록 케이스(221)내에 탑재되고, 고정부재에 의하여 고정홀(222)을 통하여 장착홀에 체결된다.
고정홀(222)은 케이스(221)의 내부 상하부에 한 쌍으로 형성되어 누전차단기의 상하 장착홀에 고정부재로 고정된다.
또한, 케이스(221)의 외측에 구비되어 전기안전장치의 전원의 유무, 알림 그리고 통신상태를 표시하는 상태 표시등(225)이 일측에 구비된다.
상태 표시등(225)은 전압표시등, 알람표시등 그리고 통신표시등으로 구성하여 순서대로 상부에서 하부로 배치될 수 있다.
상태 표시등(225)의 하부에는 디버깅포트(235)가 구비되고, 디버깅포트(235)의 하부에 안테나가 회전가능하도록 구비되는 안테나 연결부가 구비된다.
본 발명에서는 장착된 상황을 기준으로 케이스의 전면부 상하에는 고정홀(222)이 구비되고 대략 중앙에는 상태표시등이 배치되고 그 하부에 디버깅포트(235)가 그리고 디버깅포트의 하부에 안테나(224)가 구비된다.
케이스(221)의 하부 일측에는 전류센서연결부(226)와 차단기 차단신호 연결부(227)로 구성한다.
전류센서연결부(226)는 센서입력부(110)와 전기적으로 연결되어 전류센서(112)와 영전류센서(114)의 감지신호를 입력받는다.
차단기 차단신호 연결부(227)는 제어부(231)에서 전류센서(112)와 영전류센서(114)의 감지신호를 기초로 이상 상태를 판단하고 이상상태로 판단 시 차단기 차단신호(B)를 출력하는 터미널로 구성된다.
도면을 참고하면, 중앙의 정면도를 기준으로 좌우 측면도 그리고 평면도와 저면도가 도시되어 있으며, 안테나는 전방으로 펼쳐진 상태를 예시하고 있다.
케이스의 전면부는 평면부로 구성하되 중앙에 돌출부를 형성하고, 케이스의 상하 평면부에는 누전차단기의 장착홀과 결합되는 고정홀(222)을 형성하고, 안테나(224)는 돌출부의 저면에 형성하여 돌출부의 저면을 기준으로 회전하도록 구성되어 있다.
따라서, 안테나(224)는 돌출부의 저면을 기준으로 케이스 전면부의 평면부내에서 좌우로 회전하여 대략 180°회전하도록 구성한 것이다.
이러한 구성의 전기안전장치와 메인차단기 그리고 누전차단기는 일례로 함체형의 몸체에 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 분전반을 함체형의 몸체에 구성한 예시도면으로, 도시된 바와 같이 본 발명의 분전반은, 각종 전기기기가 배치되는 함체형 몸체(11)로 구성할 수 있다.
함체형 몸체(10)의 중앙부 상면과 하면에 각각 대응되게 통공된 케이블트레이 관통개구부(20)와, 전기안전장치의 안테나가 돌출되는 공간부(22)를 형성하고, 분전반(100)의 함체형 몸체(10) 내부 양측에 메인차단기와 누전차단기 그리고 전기안전장치와 같은 부품이 설치되는 양측의 수납실(30)(30a)과, 양측의 수납실(30)(30a) 중앙에 형성되고 내측에 횡으로 연결되는 다수개의 케이블서포트가 구비된 내부케이블트레이(40)와, 양측의 수납실(30)(30a)과 내부케이블트레이(40)는 구획부로 구획형성할 수 있다.
또한, 함체형 몸체(10)의 전면에 양측의 수납실(30)(30a)과 중앙의 내부케이블트레이(40)를 개폐하는 다수개의 도어(11)가 포함되어 이루어질 수 있다.
이러한 구성의 분전반은 각종 전기기기가 배치되는 함체형의 IoT 기반 분전반으로 구성되어 메인차단기와 누전차단기 그리고 전기안전장치가 탑재되도록 구성한다.
양측의 수납실(30)(30a) 중 어느 일측 수납실에는 관통개구부(20)를 통하여 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되며 메인차단기와 차단기 제어신호에 의하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부가 설치되고, 타측 수납실에는 메인차단기와 병렬형 부스바 또는 배선용 전선으로 결합되는 누전차단기와 누전차단기의 장착홀에 장착되어 상기 누전차단기와 병렬로 결합되는 전기안전장치가 설치된다.
이후 전기안전장치의 안테나가 공간부(22)를 통하여 돌출되도록 조절할 수 있다.
상술한 구성의 분전반의 작동을 알아보면 다음과 같다.
먼저, IoT기반 제어장치로 동작하는 전기안전장치를 기존의 누전차단기의 장착홀에 전기안전장치의 고정홈을 고정부재를 고정한다.
그리고 전류센서(112)와 영전류센서(114)를 선로상에 배치하고 출력신호를 전류센서연겨룹(226)에 접속한다.
이후 전기안전장치의 차단기 차단신호 연결부(227)에 메인차단기의 차단부가 전기적으로 연결되게 구성한다.
이러한 조립순서는 현장의 상황에 따라 적의적절하게 순서를 바꾸어 진행할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명의 전기안전장치는 기존의 분전반을 크게 변경하지 않고서도 기존의 누전차단기와 병렬로 직접 체결되기 때문에 작업속도와 연결강도가 높고, 설치오류와 고장발생 문제를 해결할 수 있는 것이다.
상기와 같이 설치가 완료되면, 전기안전장치의 제어부(231)는 시스템의 동작상태를 상태표시등(225)을 점등하고, 선로상의 이상유무를 감지한다.
제어부(231)는 센서입력부(110)로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 저장부(234)에 저장된 전력패턴 기준값과 비교분석하여 이상상태로 감지되면 차단기 제어신호(B)를 메인차단기로 출력하여 차단기(117)에 전달되어 차단스위치(116)가 전원을 차단하도록 제어하는 것이다.
또한, 제어부(231)는 관리자의 단말기(500)가 접근하면 자동으로 단말기의 어플리케이션을 구동하여 이벤트 내역등을 표시하게 하고, 디버깅포트(235)에 단말기를 접속하면 디버깅을 수행하여 오류를 찾아내어 조치할 수 있도록 한다.
또한, 관제서버(400)는 분전반으로부터 고유 ID와 해당 분전반의 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 수신하면 저장된 전력패턴 기준값과 비교하여 선로의 이상유무의 상태를 검출하고 대기하다가, 해당 분전반으로부터 차단정보가 수신되면, 수신된 차단정보를 분전반의 고유 ID에 차단이력으로 저장하도록 동작한다.
상술한 바와 같이 본 발명인 분전반의 IoT기반 제어장치에 의하면, 부스바에 직접 체결되는 구조를 통하여 기존의 누전차단기와 병렬로 직접 체결되기 때문에 작업속도와 연결강도가 높고, 설치오류와 고장발생 문제를 해결할 수 있는 효과가 있으며, 전류센서와 영전류센서를 메인차단기 AC출력선로에 각각 구성하여 사용하기 때문에 선로의 이상상태를 즉시 감지하여 메인차단기의 전원을 차단함으로써, 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
110 : 센서입력부 112 : 전류센서
114 : 영전류센서 116 : 차단스위치
117 : 차단기 120 : 메인차단기
121,122 : AC입력라인 131 : 부스바
132 : 누전차단기 200 : 전기안전장치
231 : 제어부 232 : 상태표시등
233 : 통신부 400 : 관제서버
500 : 단말기
114 : 영전류센서 116 : 차단스위치
117 : 차단기 120 : 메인차단기
121,122 : AC입력라인 131 : 부스바
132 : 누전차단기 200 : 전기안전장치
231 : 제어부 232 : 상태표시등
233 : 통신부 400 : 관제서버
500 : 단말기
Claims (6)
- 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되는 메인차단기와 상기 메인차단기로부터 분기되어 병렬로 연결되는 둘 이상의 누전차단기, 전기안전장치, 관제서버, 및 단말기로 구성된 분전반의 IoT기반 제어장치에 있어서,
상기 메인차단기와 상기 누전차단기는 병렬형 부스바 또는 배선용 전선으로 결합되고,
상기 분전반은
각종 전기기기가 배치되는 함체형의 IoT 기반 분전반으로 구성되고,
함체형 몸체의 중앙부 상면과 하면에 각각 대응되게 통공된 케이블트레이 관통개구부;
상기 함체형 몸체 내부 양측에 메인차단기와 누전차단기그리고 전기안정장치와 같은 전기기기가 설치되는 양측의 수납실;
상기 함체형 몸체의 전면에 상기 양측의 수납실과 중앙의 내부케이블트레이를 개폐하는 도어;를 포함하고,
상기 일측 수납실에는
상기 관통개구부를 통하여 옥내로 인입되는 교류전원에 연결되며 메인차단기와 차단기 제어신호에 의하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부가 설치되고, 타측 수납실에는 상기 메인차단기와 병렬형 부스바 또는 배선용 전선으로 결합되는 누전차단기와 누전차단기의 장착홀에 장착되어 상기 누전차단기와 병렬로 결합되며,
상기 전기안전장치는
입력연결부가 상기 병렬형 부스바에 직접 체결되어, 상기 누전차단기와 병렬로 결합되며,
메인차단기와 상기 누전차단기에 사이에 개재되어 전류 신호를 검출하여 제어부로 출력하는 센서입력부;
상기 제어부의 제어에 따라 전력패턴 기준값과 분전반의 고유 ID, 차단 이력을 포함하는 이벤트내용을 저장하는 저장부;
상기 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 상기 저장부에 저장된 전력패턴 기준값과 비교분석하여 차단기 제어신호를 출력하고, 해당 상태정보와 차단기 제어유무를 상기 관제서버 및 상기 단말기로 전송하는 제어부;
상기 제어부로부터 차단기 제어신호를 수신하여 상기 메인차단기의 전원을 차단하는 차단부;
케이스의 내부에 형성되어 누전차단기의 상하 장착홀에 고정부재로 고정되는 한 쌍의 고정홀;
상기 케이스의 외측에 구비되어 전기안전장치의 전원의 유무, 알림 그리고 통신상태를 표시하는 상태 표시등;
상기 상태 표시등의 하부에 구비되는 디버깅포트;
상기 디버깅포트의 하부에 회전하도록 구비되는 안테나 연결부;
상기 케이스의 하부에 구비되는 전류센서연결부; 및
상기 케이스의 하부에 구비되는 차단기 차단신호 연결부를 포함하되,
상기 센서입력부는 상기 메인차단기와 누전차단기의 AC입력선로의 하단선로에 설치되어 저역필터 및 증폭기를 이용하여 선로의 전류값을 측정하는 전류센서와 상기 AC입력선로의 양 선로에 설치되어 상기 양 선로부터 아크신호를 검출하는 영전류센서를 구비하고,
상기 전류센서연결부는 상기 센서입력부와 전기적으로 연결되어 상기 전류센서와 영전류센서로부터 측정되거나 검출된 감지신호를 입력받으며,
상기 차단기 차단신호 연결부는 상기 입력받은 감지신호를 기초로 AC입력선로의 이상 상태를 판단하고 이상상태로 판단 시 차단기 차단신호(B)를 출력하며,
상기 관제서버는 상기 분전반으로부터 고유 ID와 해당 분전반의 센서입력부로부터 검출된 전류 신호를 일정한 값의 전력패턴으로 분류한 상태정보를 수신하면 저장된 전력패턴 기준값과 비교하여 선로의 이상유무의 상태를 검출하고 대기하다가, 해당 분전반으로부터 차단정보가 수신되면, 상기 수신된 차단정보를 상기 분전반의 고유 ID에 차단이력으로 저장하고, 상기 분전반으로부터 상기 차단 정보가 일정 시간내에 수신되지 않으면, 네트워크를 통하여 해당 분전반으로 메인차단기를 차단하라는 제어신호를 송신하여 메인차단기를 차단하도록 하고, 차단 결과는 Ack로 다시 분전반에서 상기 관제서버로 전송하여 수신한 차단이 완료되었음을 확인하도록 하고,
상기 단말기는 단말기는 상기 분전반의 근거리 무선 통신을 통하여 태깅되면 자동으로 저장된 어플리케이션을 구동하여 상기 분전반으로부터 상기 고유ID와 상기 차단이력을 데이터로 수신하여 표시하고, 상기 분전반의 디버깅포트에 디버깅단자를 연결하면 디버깅을 수행하여 프로그램의 오류를 검출하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 분전반의 IoT기반 제어장치. - 삭제
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