KR102652104B1 - 원격 자동복구 누전차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3전원입력을 누전시 부하와 차단하고 누전정보를 콘넥터(CN1)를 통해 마이컴(50) 입력단(I1)에 인가하는 누전차단기(10); 부하의 누전을 인식하는 영상변류기(20); 영상변류기로(20)부터 누전을 마이컴(50)에서 인식하도록 하는 누전감지부(30); 누전차단기(10)가 작동하면 영상변류기(20) 및 누전감지부(30)에서 인식하도록 전원입력을 부하로 분기하는 릴레이 (Ry); 상기 누전차단기(10) 및 누전감지부(30)의 작동 값으로 판단하여 누전시 릴레이(Ry)를 구동하고, 릴레이(Ry) 구동시 릴레이단자와 부하에 병렬로 설치한 출력감지신호부(40)를 통해 감지신호를 받아 누전차단기(10) 작동 복구용 모터구동부(70)를 구동하는 마이컴(50); 미세먼지 농도와 오존량을 감지하여 마이컴(50)에 보내는 센서부(80); 마이컴(50)의 작동 상태를 나타내는 디스플레이(90); 디스플레이(90) 출력을 마이컴(50)을 통하여 모드별로 나타내도록 지시하는 조작부(92); 마이컴(50)의 누전차단기 작동을 통신망으로 전송하는 모뎀(95); 모뎀(96)을 통해 전송하는 데이터패킷을 인식하여 누전차단기 작동상태이면 원격회복을 지령하는 메인서버 (100); 및 메인서버(100)의 원격회복 지령을 받은 마이컴(50)이 출력단(O4)으로 출력하는 로레벨과 콘넥터의 로레벨을 오어링하여 마이컴(50)의 입력단(I6)에 제공하는 오어게이트(96)를 포함하는 원격 자동복구 누전차단기 이다.

Description

원격 자동복구 누전차단기{Surge protect device with auto recovery means}

본 발명은 원격 자동복구 누전차단기에 관한 것이다.

전원 차단/복구 설비의 한 형태가 누전차단기이며, 이는 수용가의 전력계통에 과전류, 누전전류, 단락전류 등의 이상전류가 흐르게 되면 이에 반응하여 전원 차단용 마그네틱 스위치(또는 릴레이)가 동작되도록 하여 전원이 차단되어 더 이상 수용가에 전원이 공급되지 않도록 하는 것이다

또한, 이상전류는 특정원인에 의한 과도상태에서 비롯되어 과도상태를 벗어나게 되면 정상상태로 복원되는 일시적인 경우가 있을 수 있으며, 정상상태로 복원될 수 없는 단락사고 등에 기인된 영구적인 것일 수 있다

누전차단기에는 복구용 수동 동작레버가 설치되어져 있어 전원이 차단된 경우에 사용자는 복구용 수동 동작레버(스위치레버)를 작동하여 마그네틱 스위치의 접점을 인입측 접점과 부하측 접점을 연결시키는 투입상태로 전환시키면, 일시적인 이상전류인 경우에 전력선로가 정상적으로 회복되어져 있기 때문에 누전차단기는 정상적으로 전원이 부하측에 재공급되게 되나, 이상전류가 영구적인 경우에는 이상전류의 원인이 치유되지 않았기 때문에 복구용 수동 동작레버가 재투입되면 마그네틱 스위치가 이상전류에 의하여 다시 차단되어 부하측에 전원이 공급되지 않는다 이와 같이 이상상태가 영구적인 경우에는 마그네틱 스위치는 차단상태를 유지하고, 이상상태가 발생된 원인을 찾아 제거한 후에 복구용 수동 동작레버를 재투입하여야 한다. 또한, 상기의 누전차단기는 가정과 같은 수용가에만 설치되는 것이 아니라 펌프장, 무인 중계소, 가로등과 같이 인적이 드문 장소의 전기설비들을 보호하기 위하여 설치될 수 있다 이와 같은 곳에 설치되는 누전차단기는 이상전류에 의하여 전원이 차단된 경우에 복구시키기 위하여 복구용 수동 동작레버를 투입시키기 위해서 사람이 누전차단기 장소를 방문하여야만 하는 문제점이 존재하였다

이러한 문제점을 개선하기 위하여 이상상태시 전원이 차단된 후 일정시간이 경과하게 되면 자동적으로 마그네틱 스위치가 재투입되어 일시적인 이상상태시에는 전원이 공급되고, 이상상태가 정상상태로 복원되지 않은 영구적인 이상상태에서는 다시 마그네틱 스위치가 차단(OFF)되도록 하는 전원 자동 차단/복구 장치가 개발되게 되었으나, 마그네틱 작용시 소음이 나고, 충격에 의하여 내구성이 저하되며, 비용이 고가인 문제점이 있다.

실용신안등록 20-0285754호는 이러한 전원 자동 차단/복구 장치를 예시한다. 그러나 이러한, 종래의 전원 자동 차단/복구 장치는 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다

(1) 영구 이상상태에서는 작업자가 보수작업을 시행하여야 되고, 작업자가 이상상태의 원인을 제거하게 되는 즉시 부하측 전력선은 통전상태로 전환되기 때문에 작업자는 작업중 전기사고의 위험을 내포하고 있다

(2) 낙뢰보호기는 낙뢰에 의하여 손상될 염려가 크기 때문에 교체하기가 용이하도록 설치되어져야 하나, 다른 전자회로부품과 동일 PCB기판상에 설치되어져 보수가 곤란하다.

또한 누전차단기 상태를 원격으로 확인하는 자동복구 누전차단기는 국내특허등록10-2076105호로 알려져 있으나, 누전차단기의 상태를 원격 확인가능한 기능에 한정되고, 원격으로 북구하는 기능은 구현할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 자동복구 누전차단기에 자체 회복 가능상태인지를 확인하여 누전 상태가 유지되면 이를 메인서버에 전송하고, 메인서버는 필요시 원격으로 원격회복단계를 수행토록 하여, 원격으로도 자동복구를 구현 가능토록 하는 원격 자동복구 누전차단기를 제공하려는 것이다.

이를 위한 본원발명은 전원입력을 누전시 부하와 차단하고 누전정보를 콘넥터(CN1)를 통해 마이컴에 로레벨을 인가하는 누전차단기;

부하의 누전을 인식하는 영상변류기;

영상변류기로부터 누전을 감지하는 누전감지부;

누전차단기가 작동하면 전원입력을 부하로 분기하여, 누전이 부하에서 발생한 것인지를 확인토록 하는 릴레이;

상기 누전차단기 및 누전감지부의 작동 값으로 판단하여 누전시 릴레이를 구동하고, 릴레이 구동시 릴레이단자와 부하에 병렬로 설치한 출력감지신호부를 통해 감지신호를 받아 누전차단기 작동 복구 및 복구 후 대기용 모터구동부를 구동하는 마이컴;

미세먼지 농도와 오존량을 감지하여 마이컴에 보내는 센서부;

마이컴의 작동 상태를 나타내는 디스플레이;

디스플레이 출력을 마이컴을 통하여 모드별로 나타내도록 지시하는 조작부;

마이컴의 누전차단기 작동 인식값을 통신망으로 전송하는 모뎀;

모뎀을 통해 통신망으로 전송하는 데이터패킷을 인식하여 누전차단기 작동 후 대기 상태이면 원격회복을 통신망을 통하여 지령하는 메인서버; 및

메인서버의 원격회복 지령을 받은 마이컴이 출력단으로 출력하는 로레벨과 콘넥터의 로레벨을 오어링하여 마이컴의 입력단에 제공하는 오어게이트를 포함하는 원격 자동복구 누전차단기를 제공한다.

이상과 같이 본원발명은 자동복구 누전차단기에 자체 회복 가능상태인지를 확인하여 누전 상태가 유지되면 이를 메인서버에 전송하고, 메인서버는 필요시 원격으로 원격회복단계를 수행토록 하여, 원격으로도 자동복구를 구현 가능토록 하는 원격 자동복구 누전차단기를 제공 한다.

도 1은 본 발명이 적용되는 개략구성도,
도 2는 도 1 의 모터 구동부 블럭도,
도 3은 본 발명의 누전차단기와 메인서버의 요부구성 예시도,
도 4는 본 발명의 원격신호 인식 요부 회로도,
도 5는 본 발명의 일부절결 사시도,
도 6은 본 발명의 모터 구동부의 예시도이다.

이하 본원발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본원발명은 도 1 내지 도 4와 같이 전원입력을 누전시 부하와 차단하고 누전정보를 콘넥터(CN1)를 통해 마이컴(50) 입력단(I1)에 로레벨을 인가하는 누전차단기(10);

부하의 누전을 인식하는 영상변류기(20);

영상변류기로(20)부터 누전을 감지하는 누전감지부(30);

누전차단기(10)가 작동하면 전원입력을 부하로 분기하여, 누전이 부하에서 발생한 것인지를 확인토록 하는 릴레이(Ry);

상기 누전차단기(10) 및 누전감지부(30)의 작동 값으로 판단하여 누전시 릴레이(Ry)를 구동하고, 릴레이(Ry) 구동시 릴레이단자와 부하에 병렬로 설치한 출력감지신호부(40)를 통해 감지신호를 받아 누전차단기(10) 작동 복구 및 복구 후 대기용 모터구동부(70)를 구동하는 마이컴(50);

미세먼지 농도와 오존량을 감지하여 마이컴(50)에 보내는 센서부(80);

마이컴(50)의 작동 상태를 나타내는 디스플레이(90);

디스플레이(90) 출력을 마이컴(50)을 통하여 모드별로 나타내도록 지시하는 조작부(92);

마이컴(50)의 누전차단기 작동 인식값을 통신망으로 전송하는 모뎀(95);

모뎀(96)을 통해 통신망으로 전송하는 데이터패킷을 인식하여 누전차단기 작동 후 대기 상태이면 원격회복을 통신망을 통하여 지령하는 메인서버(100); 및

메인서버(100)의 원격회복 지령을 받은 마이컴(50)이 출력단(O4)으로 출력하는 로레벨과 콘넥터의 로레벨을 오어링하여 마이컴(50)의 입력단(I6)에 제공하도록 도 4 에 보인 오어게이트(96)를 포함하여 구성한다.

상기, 마이컴(50)에 의하여 누전차단기(10) 작동 복구 및 복구 후 대기용으로 구동하는 모터구동부(70)는 도 5 및 도 6 과 같이 누전차단기(10) 내에 회전력을 제공하는 모터(71)와, 모터(71)의 회전력을 감속하는 감속기어부(72)와, 감속기어부(72) 출력에 연동하여 누전차단기(10)의 스위치레버(12)를 자동으로 복귀시키는 푸시암(73);

푸시암(73)을 정회전시켜 스위치레버(12)를 복귀시키고, 복귀 후 역회전시켜 푸시암(73)이 멈춤위치에서 멈추도록 작동하는 푸시스위치(74); 및

푸시스위치(74) 작동지점에서 물리적으로 푸시암(73) 작동을 제한하는 스토퍼(75)를 포함하여 구성한다.

상기, 조작부(92)는 도 3 과 같이 누름버튼(92-1)을 포함하며,

누름버튼(92-1)의 누름횟수를 인식하는 알고리즘을 저장한 마이컴(50)에서 이를 인식하여 디스플레이(90)에 대응 작동모드를 순차 표시하도록 구성하고, 마이컴(50)의 다른 출력단자에는 작동모드별로 색상이 상이한 엘이디부(60)를 연결시킨다.

상기, 푸시암(73)의 스위치레버(12) 당접부에는 스위치레버(12)와 접하는 면적을 증대시켜 안정적인 복구를 가능토록 기능하는 띠상의 경사면(73-1)을 부가한다.

이와 같이 구성한 본원발명은 누전이 발생하면 누전차단기(10)는 자체적으로 동작하여 스위치레버(12)가 오프 위치로 떨어진다(TRIP). 동시에 누전차단기(10)에 부가한 콘넥터(CN1)로 트립에 따른 누전신호파형(하이레벨에서 로레벨로 인가되는 펄스파형)이 출력되고 마이컴(50)은 입력단(I1)을 통하여 이를 인식하고, 설정 알고리즘에 의하여 약 12초 정도 이후에 누설전류 검출 명령신호 포트인 출력단(O1)으로 로레벨에서 하이레벨로 변하는 펄스 신호를 주며, 이에따라 릴레이(Ry) 는 온(on)되어 전기적 오픈이 되어 있는 누전차단기 내부 접점을 통하지 않고 입력전원과 병렬로 접속된 저항(R1, R2)을 통하여 우회하여 부하(Load)에 전원출력을 인가한다. 이 경우 부하측과 연관되어 발생하는 누설전류가 있다면 영상변류기(20)는 이를 감지하게 된다. 즉 영상전류변화량(△I)이 0(zero)이 아니면서 설정 절대값 이상이면 이를 누전으로 감지하는 것이다. 그러면 누전감지부(30)의 영상비교기에서 비교출력이 하이레벨이 출력되고, 출력구동부를 거쳐 마이컴(50)의 입력단(I4)에 누설있슴(H) 신호가 가해진다.

물론 누설전류가 없을시 이 신호는 신호(L) 처리되고 바로 단자(C)에 하이레벨, 단자(D)에 로레벨의 신호를 주어 모터구동부(70)의 모터(71)를 정회전시킨다. 모터(71)의 정회전은 모터구동부(70)의 푸시암(73)의 경사면(73-1)이 스위치레버(12)와의 접촉면적을 증대시킨 상태로 초기에 밀어 도 5 상태로 안정적으로 이동하도록 회전하는 것을 의미하며, 동시에 스위치레버(12)가 턴온 상태로 복구하는 것을 의미한다. 물론 푸시암(73)은 바로 역회전하여 다음 누전시를 대비한다.

또한 이때 누설전류가 있을 시에는 누전감지부(30)의 출력구동부가 하이레벨이 되고, 이는 마이컴(50)의 입력단(I4)을 통하여 이를 인식한 후, 정방향(단자(C)는 하이레벨, 단자(D)는 로레벨)과 역방향(단자(C)는 로레벨, 단자(D)는 하이레벨) 신호를 배제한 임의의 신호를 인가하여 모터동작(정회전이든 역회전이든)을 금지하게 하면서 자동복구 동작을 중지하도록 작용한다.

이 때 엘이디부(60)는 동시에 출력감지신호부(40)를 통한 마이컴(50)의 입력단(I2) 을 통하여 릴레이 동작을 알려주는 피드백 신호로 작용하고, 광전커플러를 활용하게 된다.

바람직한 예로는 엘이디부(60)가 녹색으로 점등하면 정상상태, 적색으로 점등하면 손으로 강제로 스위치레버를 내렸을 때, 황색등이면 1~3회차 누적 누전시, 황색등 점멸이면 4회차 누적 누전시를 예시할 수 있다.

본 발명의 모터 구동부(70)는 모터(71)의 정방향(스위치레버(12)를 정상 위치로 올리는 방향)동작시는 단자(C,D)에 레벨(H,L)을 대응되게 인가하면 모터 단자(E,H)에 전원(-, +)이 인가되어 정회전으로 동작하며, 푸시암(73)이 스위치레버(12)를 정상위치로 올리고 바로 되돌아 올 때는 단자(C,D)에 레벨(L,H)을 인가하여 역방향으로 회전하도록 한다. 물론 되돌아올 때 푸시스위치(74)가 작동되면 전기적인 모터 회전이 멈추고, 동시에 스토퍼(75)에 의하여 물리적인 멈춤이 동시에 이루어진다.

누전시의 누전확인동작(릴레이(Ry) 온 상태) 시점은 스위치레버(12)가 오프된 후 10~12초 경과 후 1회차, 10~12초 경과 후 2회차, 10~12초 경과 후 3회차를 자동 복구시키는 것을 예시할 수 있다. 4회차 누전발생시 엘이디부(60)는 황색점멸 작동하며, 자동 대기상태에 돌입하며 이를 마이컴(50)은 모뎀(95)을 통하여 메인서버(100)로 대기상태임을 알리는 대기신호(예를들어 00000000)를 데이터패킷에 포함하여 통지한다.

아울러 본원발명은 도 3 에 보인 센서부(80)의 미세먼지센서(82)를 통하여 인식한 미세먼지 농도값은 마이컴(50)을 통하여 인식하고, 오존센서(84)를 통한 오존량은 역시 마이컴(50)을 통하여 인식하고 인식 값은 디지털 값으로 변환시켜(변환수단의 도시는 생략함) 모뎀(95)을 통하여 포트(96)인 (RJ-45 포트)나 다른 통신수단(RS485, RS422, RS23C, TCP/IC)를 통하여 원격 통신망으로 전송하는 기능을 부가적으로 수행한다.

아울러 인식값은 디스플레이(90)를 통하여 확인할 수 있다.

*확인하는 방법의 예로는 마이컴(50)에 저장된 알고리즘에 의하여 조작부(92)의 누름버튼(92-1)을 1회 누르면 자동복구누적횟수(예를 들어 0~999회), 2회 누르면 자동복구 누적횟수(1~3호). 3회 누르면 서지 카운트 횟수, 4회 누르면 미세먼지 농도표시, 6회 누르면 처음(1회차)으로 복귀하는 것을 예시할 수 있다.

집중 호우나 산사태 등으로 인한 누전은 그 원인이 해제되면 누전이 해제된 것과 같은 상태인데 일반적인 누전차단기는 이를 해제시키려면 사람이 산이나 강과 같은 시설물에 가서 트립을 해제해야 하지만, 본원발명은 메인서버(100)에서 원격신호를 보내 자동 복구를 가능토록 한다. 이를 위해 메인서버(100)에서 키보드(110)로 디스플레이(120)를 보면서 도시하지 않은 설정위치(실제로는 아이디 번호 지정임을 알 수 있을 것이다)를 정하여 복구하라는 원격신호를 메인모뎀(101)을 통하여 보내면 해당 누전차단기 측의 마이컴(50)은 자체 모뎀(95)을 경유하여 출력단(O3)을 통하여 인식한다. 복구하라는 원격신호는 누전 대기신호를 받고 30분 전후로 발송하는 것을 예시할 수 있고, 필요시점에 할 수 도 있다.

마이컴(50)은 출력단(O4)을 통해 로레벨(L)을 출력한다. 출력단(O4)을 통한 로레벨과, 콘넥터(CN)를 통한 누전 대기상태의 로레벨을 입력단에 인가받는 오어게이트(96)는 입력단(I6)에 로레벨을 출력한다. 마이컴(50)은 입력단(I1,I6)이 동시에 로레벨이면 원격자동복구 지령으로 인식하여 출력단(O1)을 통하여 릴레이(Ry)를 구동시킨다. 그러면 자체 누전확인시와 마찬가지로 입력전원이 저항(R1,R2)을 거쳐 영상변류기(20), 누전감지부(30)를 통한 과정을 통하여 누전을 인식하여 누전이 아닌 것으로 판단되면 모터 구동부(70)를 작동시켜 자동복구를 가능토록 한다. 물론 누전이면 이 사실을 메인서버(100)로 통지하여 다음 지령을 대기하게 된다.

메인서버(50)는 자체 누전판단시에는 입력단(I1)의 로레벨 인가시 누전차단기(10) 트립시의 자체 복구 과정을 수행하고, 입력단(I1, I6)이 동시에 로레벨이 되면 원격신호로 인식하여 나동 복구 과정을 안정하게 수행하여, 직접 사람이 복구하는 수고를 덜어주고, 미리 누전을 확인 하여 안전 사고를 예방하게 된다.

10;누전차단기 20;영상변류기 30;누전감지부 Ry;릴레이 40;출력감지신호부 50;마이컴 60;엘이디부 70;모터구동부 71;모터 72;감속기어부 73;푸시암 74;푸시스위치 75;스토퍼 80;센서부 82;미세먼지센서 84;오존센서 90;디스플레이 92;조작부 92-1;누름버튼 95;모뎀 96오어게이트 100;메인서버 101;메인모뎀 110;키보드 120;디스플레이

Claims (1)

1. 3전원입력을 누전시 부하와 차단하고 누전정보를 콘넥터(CN1)를 통해 마이컴(50) 입력단(I1)에 로레벨을 인가하는 누전차단기(10);
   부하의 누전을 인식하는 영상변류기(20);
   영상변류기로(20)부터 누전을 감지하여 마이컴(50)에서 인식하도록 하는 누전감지부(30);
   누전차단기(10)가 작동하면 누전이 부하에서 발생한 것인지를 영상변류기(20) 및 누전감지부(30)에서 인식하도록 전원입력을 부하로 분기하는 릴레이(Ry);
   상기 누전차단기(10) 및 누전감지부(30)의 작동 값으로 판단하여 누전시 릴레이(Ry)를 구동하고, 릴레이(Ry) 구동시 릴레이단자와 부하에 병렬로 설치한 출력감지신호부(40)를 통해 감지신호를 받아 누전차단기(10) 작동 복구 및 복구 후 대기용 모터구동부(70)를 구동하는 마이컴(50);
   미세먼지 농도와 오존량을 감지하여 마이컴(50)에 보내는 센서부(80);
   마이컴(50)의 작동 상태를 나타내는 디스플레이(90);
   디스플레이(90) 출력을 마이컴(50)을 통하여 모드별로 나타내도록 지시하는 조작부(92);
   마이컴(50)의 누전차단기 작동 인식값을 통신망으로 전송하는 모뎀(95);
   모뎀(96)을 통해 통신망으로 전송하는 데이터패킷을 인식하여 누전차단기 작동 후 대기 상태이면 원격회복을 통신망을 통하여 지령하는 메인서버(100); 및
   메인서버(100)의 원격회복 지령을 받은 마이컴(50)이 출력단(O4)으로 출력하는 로레벨과 콘넥터의 로레벨을 오어링하여 마이컴(50)의 입력단(I6)에 제공하는 오어게이트(96)를 포함하는 원격 자동복구 누전차단기.