KR102675231B1 - 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반(1)은 배전반(1)의 가로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 X축 프레임(3)에 설치되어 X축 프레임(3)의 휨(Bending) 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 X축 프레임 휨 센서(5)와; 배전반(1)의 세로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 Y축 프레임(7)에 설치되어 Y축 프레임(7)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Y축 프레임 휨 센서(9); 배전반(1)의 높이 방향으로 세워진 배전반(1) 내 Z축 프레임(11)에 설치되어 Z축 프레임(11)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Z축 프레임 휨 센서(13); 배전반(1) 내 기기를 지지하는 지지 프레임(15)에 설치되어 지지 프레임(15)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 지지 프레임 휨 센서(17); 상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 그리고 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항 크기에 비례하거나 반비례하는 전압을 출력하는 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19); 상기 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19)로부터 출력된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 제어 수단(21); 상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 스마트 진단기(25)로 전송하는 제1 통신부(23); 및 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하여 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)의 휨 정도를 판단하고, X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값 중 어느 하나 이상이 설정된 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 스마트 진단기(25)를 포함한다.

Description

3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반{Switchboard capable of diagnosing earthquake-resistant soundness using a 3-axis acceleration sensor and strain sensor}
본 발명은 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 3축 가속도 센서와 휨 센서를 이용하여 배전반 내 프레임의 휨 정도를 모니터링할 수 있고, 프레임의 휨 발생 시 발생 원인을 진단할 수도 있는 발명에 관한 것이다.
일반적으로 학교, 빌딩, 아파트 단지, 공장 등과 같은 집단 전력 수요처에서는 각각 필요로 하는 전력을 얻기 위해 한전으로부터 특고압 전력을 수전 받아 변압기를 통해 저전압으로 변환하는 수변전 장치가 설치된다.
이와 같은 수변전 장치는 사용 목적, 전압 및 장소 등에 따라 특고압을 수전하는 수전반, 특고압을 저압으로 변압하는 변압기 및 저전압을 각 수요처로 분배하는 배전반으로 나눌 수 있다.
상기 배전반의 내부에는 부하개폐기(LBS), 전력퓨즈(PF), 계기용 변성기(MOF), 진공차단기(VCB) 등의 장치들과 관련 기기가 이격 설치된다.
그러나 각각의 기기들을 이격시켜 설치하더라도 배전반 프레임을 전체적으로 유동시키는 지진 등의 진동이 가해지는 경우에는 배전반이 좌우로 크게 유동될 수 있다.
이 경우 배전반의 유동에 의해 내부 구성 기기들을 고정하는 브래킷 등이 변형되어 내부 구성 기기들이 배전반의 내부에 정상적으로 고정되지 못함에 따라 단선이나 단락 등이 발생될 수 있고, 심각하게는 정전 및 화재 등과 같이 큰 피해가 발생될 수 있다는 문제점이 있었다.
하지만, 기존의 수배전반은 3축 가속도 센서를 통해 흔들림에 의한 위험성을 판단할 뿐 외부 충격이나 지진 발생 후 배전반 내부 프레임의 휨과 처짐 등 배전반 내부 프레임의 건전성을 파악할 수 없다는 문제점이 있었다.
한편, 본 발명의 선행 기술로는 출원번호 "10-2022-0053355"호의 "배전반 모니터링 시스템"이 출원되어 등록되었는데, 상기 배전반 모니터링 시스템은 상기 배전반 내부의 전기 부품에 대한 고장을 측정하여 해당 전기 부품에 대한 고장 관련 정보를 획득하며 상기 획득된 전기 부품에 대한 고장 관련 정보와 함께 장치 식별 정보를 전송하는 최소 1개 이상의 감시 장치와, 제1 무선 통신망을 통해 각 감시 장치로부터 전송된 전기 부품에 대한 고장 관련 정보와 함께 장치 식별 정보를 제공받아 제2 무선 통신망을 통해 전달하는 게이트웨이, 상기 제2 무선 통신망을 통해 게이트웨이로부터 전달받은 각 감시 장치의 전기 부품에 대한 고장 관련 정보와 함께 장치 식별 정보를 바탕으로 하여 각 감시 장치의 전기 부품별로 고장 상태를 진단하고 이를 데이터베이스화하여 저장 및 관리함과 아울러 상기 전기 부품에 대한 고장 상태를 원격으로 실시간 모니터링하는 관리 서버와 상기 감시 장치 또는 상기 관리 서버로부터 전기 부품에 대한 고장 관련 정보 또는 고장 상태를 실시간으로 전송받는 관리자 단말, 및 상기 감시 장치와 연결되어 촬영 영상을 저장하며 상기 관리 서버와 연동하여 배전반의 내부 정보를 분석하는 중앙 관제 센터와 상기 배전반과 무선 통신망으로 연결 형성되어 상기 배전반을 관리하는 관리 장치를 포함한다.
대한민국 특허등록번호 "10-2503525"호 (2023.02.24)
이에 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 배전반 내 프레임의 휨 정도를 실시간으로 모니터링하고, 이상 발생시 즉시 수리할 수 있도록 하여 배전반 고장과, 배전반 고장으로 인한 2차 피해를 예방할 수 있는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반을 제공하는데 본 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 배전반 내 프레임의 휨 발생 시 휨 발생 원인이 외부 충격 또는 지진에 의한 것인지, 아니면, 배전반 내부 기기의 중량에 의한 것인지를 파악할 수 있는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반을 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 또 다른 목적은 배전반에 진동이 발생되었을 때 진동의 원인이 외부 충격에 의한 진동인지 아니면 지진에 의한 진동인지를 파악할 수 있는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반은 배전반(1)의 가로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 X축 프레임(3)에 설치되어 X축 프레임(3)의 휨(Bending) 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 X축 프레임 휨 센서(5)와; 배전반(1)의 세로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 Y축 프레임(7)에 설치되어 Y축 프레임(7)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Y축 프레임 휨 센서(9); 배전반(1)의 높이 방향으로 세워진 배전반(1) 내 Z축 프레임(11)에 설치되어 Z축 프레임(11)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Z축 프레임 휨 센서(13); 배전반(1) 내 기기를 지지하는 지지 프레임(15)에 설치되어 지지 프레임(15)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 지지 프레임 휨 센서(17); 상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 그리고 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항 크기에 비례하거나 반비례하는 전압을 출력하는 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19); 상기 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19)로부터 출력된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 제어 수단(21); 상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 스마트 진단기(25)로 전송하는 제1 통신부(23); 및 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하여 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)의 휨 정도를 판단하고, X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값 중 어느 하나 이상이 설정된 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 스마트 진단기(25)를 포함한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반은 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)에 설치된 휨 센서를 통해 외부 충격이나 지진에 의한 진동 발생 시 배전반(1)의 건전성을 파악할 수 있다.
따라서, 본 발명은 배전반(1) 내 프레임의 휨 정도를 실시간으로 모니터링하고, 이상 발생시 수리할 수 있도록 하여 배전반(1)의 고장과, 배전반(1) 고장으로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 배전반(1) 상부에 설치된 상부 3축 가속도 센서(41)와 배전반(1) 하부에 설치된 하부 3축 가속도 센서(43)의 측정값을 분석하여 배전반(1) 내 프레임의 휨 발생 시 휨 발생 원인이 외부 충격이나 지진에 의한 것인지, 아니면, 배전반(1) 내부 기기의 중량에 의한 것인지를 파악할 수 있고, 배전반(1)에 진동이 발생되었을 때 진동의 원인이 외부 충격에 의한 진동인지 아니면 지진에 의한 진동인지를 파악할 수 있다.
도면 1은 배전반 도어 전면에 설치된 디스플레이부를 도시한 도면,
도면 2는 배전반의 X축 프레임과, Y축 프레임, Z축 프레임, 지지 프레임에 설치된 휨 센서를 설명하기 위한 도면,
도면 3은 본 발명의 제어 블럭도,
도면 4는 휨 센서와 스마트 진단기 사이의 접속 관계를 설명하기 위한 도면.
도면 5는 플렉서블한 필름에 2개 이상의 휨 센서가 필름의 길이 방향으로 일렬 설치된 상태도,
도면 6은 휨이 발생되지 않은 프레임에 접착된 휨 센서를 도시한 도면,
도면 7은 휨이 발생된 프레임에 접착된 휨 센서를 도시한 도면,
도면 8은 일렬 배치된 2개 이상의 휨 센서를 통해 프레임의 휨 상태를 보다 정밀하게 진단할 수 있음을 설명하기 위한 도면,
도면 9는 휨 센서측 시그널 컨디셔너의 제어 회로도,
도면 10은 디스플레이부에 표시된 정보를 설명하기 위한 도면,
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에 따른 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반은 도면 1 내지 도면 3에 도시한 바와 같이, 배전반(1)의 가로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 X축 프레임(3)에 설치되어 X축 프레임(3)의 휨(Bending) 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 X축 프레임 휨 센서(5)와; 배전반(1)의 세로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 Y축 프레임(7)에 설치되어 Y축 프레임(7)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Y축 프레임 휨 센서(9); 배전반(1)의 높이 방향으로 세워진 배전반(1) 내 Z축 프레임(11)에 설치되어 Z축 프레임(11)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Z축 프레임 휨 센서(13); 배전반(1) 내 기기를 지지하는 지지 프레임(15)에 설치되어 지지 프레임(15)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 지지 프레임 휨 센서(17); 상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 그리고 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항 크기에 비례하거나 반비례하는 전압을 출력하는 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19); 상기 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19)로부터 출력된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 제어 수단(21); 상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 스마트 진단기(25)로 전송하는 제1 통신부(23); 및 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하여 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)의 휨 정도를 판단하고, X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값 중 어느 하나 이상이 설정된 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 스마트 진단기(25)를 포함한다.
상기 제1 통신부(23)는 도면 3에 도시한 바와 같이, RS 485 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 수신측 RS 485 통신부(29)로 전송하는 송신측 RS 485 통신부(27)와, RS 485 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 상기 송신측 RS 485 통신부(27)로부터 전송받아 스마트 진단기(25)로 전달하는 수신측 RS 485 통신부(29)를 포함한다.
상기 스마트 진단기(25)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하고, 환산된 저항값이 설정된 주의 경계값을 넘어섰는지, 또는 상기 주의 경계값 보다 높은 경보 경계값을 넘어섰는지 비교 판단하는 제2 제어 수단(31)과, 상기 저항값이 주의 경계값을 넘어섰을 경우 상기 제2 제어 수단(31)의 제어 신호에 따라 프레임 휨 주의 신호를 생성하고, 상기 저항값이 경보 경계값을 넘어섰을 경우 상기 제2 제어 수단(31)의 제어 신호에 따라 프레임 휨 경보 신호를 생성하는 신호 생성부(33), 상기 신호 생성부(33)에 의해 생성된 프레임 휨 주의 신호를 출력하는 프레임 휨 주의 신호 출력부(35), 및 상기 신호 생성부(33)에 의해 생성된 프레임 휨 경보 신호를 출력하는 프레임 휨 경보 신호 출력부(37)를 포함한다.
도면 4는 휨 센서와 스마트 진단기 사이의 접속 관계를 설명하기 위한 도면이다.
상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)는 도면 5에 도시한 바와 같이, 플렉서블(Flexible)한 필름에 2개 이상이 일렬 설치된다.
도면 6은 휨이 발생되지 않은 프레임에 접착된 휨 센서를 도시한 도면이고,도면 7은 휨이 발생된 프레임에 접착된 휨 센서를 도시한 도면이며, 도면 8은 플렉서블한 필름에 2개 이상의 휨 센서가 필름의 길이 방향으로 일렬 설치된 상태도이다.
상기 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 입력단에 정전압을 공급하는 정전압 공급부(55)와; 상기 X축 프레임 휨 센서(5), 또는 Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 출력단과 1 대 1로 연결된 복수개의 입력단과, 1개의 출력단을 구비하고 멀티플렉서 제어 수단(59)의 제어 신호에 따라 복수개의 입력단 중 어느 1개의 입력단을 출력단에 연결하는 멀티플렉서(57); 상기 제1 제어 수단(21)의 제어 신호에 따라 상기 멀티플렉서(57)를 제어하여 멀티플렉서(57)에 갖추어진 복수개의 입력단 중 어느 1개의 입력단이 멀티플렉서(57)에 갖추어진 1개의 출력단에 연결되도록 하는 멀티플렉서 제어 수단(59); 및 상기 멀티 플렉서의 출력단과 연결되는 상기 X축 프레임 휨 센서(5)나, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값에 따라 상기 정전압 공급부(55)로부터 출력된 정전압을 소정 이득 증폭시켜 제1 제어 수단(21)으로 전달하는 증폭 회로부(61)를 포함하고, 상기 증폭 회로부(61)는 도면 9에 도시한 바와 같이, 비반전 입력단자(+)가 접지되고 반전 입력 단자(-)가 상기 멀티플렉서(57)의 출력단에 연결된 제1 오피 앰프(63)와, 한쪽 전극이 상기 제1 오피 앰프(63)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자에 연결된 이득 조정 저항(65)을 포함하며, 상기 스마트 진단기(25)는 수식
Figure 112023142227153-pat00001
를 이용하여 X축 프레임 휨 센서(5)나, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값을 계산한다.
여기서,
Figure 112023142227153-pat00002
은 증폭 회로부(61)의 출력 전압,
Figure 112023142227153-pat00003
는 정전압 공급부(55)에서 출력되는 정전압,
Figure 112023142227153-pat00004
는 이득 조정 저항(65)의 저항값,
Figure 112023142227153-pat00005
는 멀티플렉서(57)를 통해 증폭 회로부(61)에 연결되는 X축 프레임 휨 센서(5)나, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값이다.
상기 스마트 진단기(25)는 도면 10에 도시한 바와 같이, X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값을 표시하는 디스플레이부(39)를 더 포함한다.
상기 스마트 진단기(25)는 도면 10에 도시한 바와 같이, 디스플레이부(39)에 2개 이상의 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, 2개 이상의 Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, 2개 이상의 Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값을 각 프레임 별 그래프로 표시함으로써, 관리자가 프레임의 휨 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 도면 2와 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 배전반(1)의 상부에 설치된 상부 3축 가속도 센서(41)와, 상기 배전반(1)의 하부에 설치된 하부 3축 가속도 센서(43)를 포함하고, 상기 스마트 진단기(25)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 알람 경보를 발생한다.
또, 상기 스마트 진단기(25)는 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 배전반(1) 내 차단기를 트립(Trip)시키기 위한 트립 신호를 발생한다.
상기 스마트 진단기(25)는 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 제1 설정치가 저장되는 제1 설정치 저장부(45)와, 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도를 상기 제1 설정치와 비교하는 비교부(47), 상기 비교부(47)의 비교 결과 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 진동 알람 경보 신호를 발생하는 제2 제어 수단(31), 및 상기 제2 제어 수단(31)으로부터 진동 알람 경보 신호가 발생되었을 때 진동 알람 경보 신호를 발생하는 진동 알람 경보 발생부(49)를 포함한다.
또한, 상기 제2 제어 수단(31)은 비교부(47)의 비교 결과 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 배전반(1) 내 차단기를 트립(Trip)시키기 위한 트립 신호를 발생한다.
또, 본 발명은 도면 3에 도시한 바와 같이, 동일 시간대 상기 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 측정된 가속도 대비 상기 상부 3축 가속도 센서(41)에 의해 측정된 가속도의 비교값이 설정된 범주 이내일 때 진동의 원인이 지진에 의한 진동으로 판단하고 비교값이 설정된 범주를 벗어났을 때 진동의 원인이 외부 충격에 의한 진동으로 판단하는 진동 원인 판단부(51)를 더 포함한다.
또, 본 발명은 도면 3에 도시한 바와 같이, 상기 배전반(1)의 내부 프레임에 휨이 발생되었을 때 휨이 발생된 기간 내 하부 3축 가속도 센서(43)와 상부 3축 가속도 센서(41)의 가속도를 분석하여 가속도가 설정 값을 넘어섰을 경우 휨의 원인이 지진이나 외부 충격에 의한 휨으로 진단하고 가속도가 설정 값을 넘지 않았을 경우 휨의 원인이 배전반(1) 내부 기기의 중량에 의한 휨으로 진단하는 프레임 휨 원인 진단부(53)를 더 포함한다.
또, 상기 스마트 진단기(25)는 X축 프레임 휨 센서(5)나, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값과, 상부 3축 가속도 센서(41)나, 하부 3축 가속도 센서(43)의 가속도가 설정치를 넘어설 경우 이벤트(Event) 신호를 발생하는 이벤트 신호 발생부(67)를 더 포함한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반은 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)에 설치된 휨 센서를 통해 외부 충격이나 지진에 의한 진동 발생 시 배전반(1)의 건전성을 파악할 수 있다.
따라서, 본 발명은 배전반(1) 내 프레임의 휨 정도를 실시간으로 모니터링하고, 이상 발생시 수리할 수 있도록 하여 배전반(1) 고장과, 배전반(1) 고장으로 인한 2차 피해를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 배전반(1) 상부에 설치된 상부 3축 가속도 센서(41)와 배전반(1) 하부에 설치된 하부 3축 가속도 센서(43)의 측정값을 분석하여 배전반(1) 내 프레임의 휨 발생 시 휨 발생 원인이 외부 충격이나 지진에 의한 것인지, 아니면, 배전반(1) 내부 기기의 중량에 의한 것인지를 파악할 수 있고, 배전반(1)에 진동이 발생되었을 때 진동의 원인이 외부 충격에 의한 진동인지 아니면 지진에 의한 진동인지를 파악할 수 있다.
1. 배전반 3. X축 프레임
5. X축 프레임 휨 센서 7. Y축 프레임
9. Y축 프레임 휨 센서 11. Z축 프레임
13. Z축 프레임 휨 센서 15. 지지 프레임
17. 지지 프레임 휨 센서 19. 휨 센서측 시그널 컨디셔너
21. 제1 제어 수단 23. 제1 통신부
25. 스마트 진단기 27. 송신측 RS 485 통신부
29. 수신측 RS 485 통신부 31. 제2 제어 수단
33. 신호 생성부 35. 프레임 휨 주의 신호 출력부
37. 프레임 휨 경보 신호 출력부 39. 디스플레이부
41. 상부 3축 가속도 센서 43. 하부 3축 가속도 센서
45. 제1 설정치 저장부 47. 비교부
49. 진동 알람 경보 발생부 51. 진동 원인 판단부
53. 프레임 휨 원인 진단부 55. 정전압 공급부
57. 멀티플렉서 59. 멀티플렉서 제어 수단
61. 증폭 회로부 63. 제1 오피 앰프
65. 이득 조정 저항 67. 이벤트 신호 발생부

Claims (8)

  1. 배전반(1)의 가로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 X축 프레임(3)에 설치되어 X축 프레임(3)의 휨(Bending) 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 X축 프레임 휨 센서(5)와;
    배전반(1)의 세로 방향으로 눕혀진 배전반(1) 내 Y축 프레임(7)에 설치되어 Y축 프레임(7)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Y축 프레임 휨 센서(9);
    배전반(1)의 높이 방향으로 세워진 배전반(1) 내 Z축 프레임(11)에 설치되어 Z축 프레임(11)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 Z축 프레임 휨 센서(13);
    배전반(1) 내 기기를 지지하는 지지 프레임(15)에 설치되어 지지 프레임(15)의 휨 정도에 따라 저항 크기가 변화되는 지지 프레임 휨 센서(17);
    상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 그리고 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항 크기에 비례하거나 반비례하는 전압을 출력하는 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19);
    상기 휨 센서측 시그널 컨디셔너(19)로부터 출력된 전압을 디지털 데이터로 변환하는 제1 제어 수단(21);
    상기 제1 제어 수단(21)에 의해 변환된 디지털 데이터를 스마트 진단기(25)로 전송하는 제1 통신부(23);
    및 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하여 X축 프레임(3)과, Y축 프레임(7), Z축 프레임(11), 지지 프레임(15)의 휨 정도를 판단하고, X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값 중 어느 하나 이상이 설정된 기준치를 초과하였을 경우 경보를 발생하는 스마트 진단기(25)를 포함하며,
    상기 배전반(1)의 상부에 설치된 상부 3축 가속도 센서(41)와,
    상기 배전반(1)의 하부에 설치된 하부 3축 가속도 센서(43)를 포함하고,
    상기 스마트 진단기(25)는 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 알람 경보를 발생하며,
    동일 시간대 상기 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 측정된 가속도 대비 상기 상부 3축 가속도 센서(41)에 의해 측정된 가속도의 비교값이 설정된 범주 이내일 때 진동의 원인이 지진에 의한 진동으로 판단하고 비교값이 설정된 범주를 벗어났을 때 진동의 원인이 외부 충격에 의한 진동으로 판단하는 진동 원인 판단부(51)를 더 포함하고,
    상기 배전반(1)의 내부 프레임에 휨이 발생되었을 때 휨이 발생된 기간 내 하부 3축 가속도 센서(43)와 상부 3축 가속도 센서(41)의 가속도를 분석하여 가속도가 설정 값을 넘어섰을 경우 휨의 원인이 지진이나 외부 충격에 의한 휨으로 진단하고 가속도가 설정 값을 넘지 않았을 경우 휨의 원인이 배전반(1) 내부 기기의 중량에 의한 휨으로 진단하는 프레임 휨 원인 진단부(53)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트 진단기(25)는 상기 제1 통신부(23)로부터 전송된 디지털 데이터를 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값으로 환산하고, 환산된 저항값이 설정된 주의 경계값을 넘어섰는지, 또는 상기 주의 경계값 보다 높은 경보 경계값을 넘어섰는지 비교 판단하는 제2 제어 수단(31)과,
    상기 저항값이 주의 경계값을 넘어섰을 경우 상기 제2 제어 수단(31)의 제어 신호에 따라 프레임 휨 주의 신호를 생성하고, 상기 저항값이 경보 경계값을 넘어섰을 경우 상기 제2 제어 수단(31)의 제어 신호에 따라 프레임 휨 경보 신호를 생성하는 신호 생성부(33),
    상기 신호 생성부(33)에 의해 생성된 프레임 휨 주의 신호를 출력하는 프레임 휨 주의 신호 출력부(35),
    및 상기 신호 생성부(33)에 의해 생성된 프레임 휨 경보 신호를 출력하는 프레임 휨 경보 신호 출력부(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 X축 프레임 휨 센서(5)와, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)는 플렉서블(Flexible)한 필름에 2개 이상이 일렬 설치되고,
    상기 스마트 진단기(25)는 X축 프레임 휨 센서(5)의 저항값과, Y축 프레임 휨 센서(9)의 저항값, Z축 프레임 휨 센서(13)의 저항값, 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값을 표시하는 디스플레이부(39)를 더 포함하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트 진단기(25)는 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 배전반(1) 내 차단기를 트립(Trip)시키기 위한 트립 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트 진단기(25)는 상기 제1 설정치가 저장되는 제1 설정치 저장부(45)와,
    상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도를 상기 제1 설정치와 비교하는 비교부(47),
    상기 비교부(47)의 비교 결과 상기 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 진동 알람 경보 신호를 발생하는 제2 제어 수단(31),
    및 상기 제2 제어 수단(31)으로부터 진동 알람 경보 신호가 발생되었을 때 진동 알람 경보 신호를 발생하는 진동 알람 경보 발생부(49)를 포함하고,
    상기 제2 제어 수단(31)은 비교부(47)의 비교 결과 상부 3축 가속도 센서(41)와 하부 3축 가속도 센서(43)에 의해 감지된 가속도가 제1 설정치를 초과하였을 때 배전반(1) 내 차단기를 트립(Trip)시키기 위한 트립 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트 진단기(25)는 X축 프레임 휨 센서(5)나, Y축 프레임 휨 센서(9), Z축 프레임 휨 센서(13), 지지 프레임 휨 센서(17)의 저항값과, 상부 3축 가속도 센서(41)나, 하부 3축 가속도 센서(43)의 가속도가 설정치를 넘어설 경우 이벤트(Event) 신호를 발생하는 이벤트 신호 발생부(67)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반.
KR1020230185335A 2023-12-19 3축 가속도 센서와 휨 센서 활용을 통한 내진 건전성 진단이 가능한 배전반 KR102675231B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102436484B1 (ko) 2022-04-05 2022-08-26 주식회사 베스텍 배전반의 지진 검출을 이용한 지진 감지 및 진단시스템
KR102475829B1 (ko) * 2022-06-21 2022-12-08 아이에스산전 주식회사 가속도와 변위 신호를 이용한 지진감시 진단장치가 적용된 내진 배전반(고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반)

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