KR200312249Y1 - 자동복구형 전원 분석기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 무인화 된 설비에 전기를 공급함에 있어 공급되는 전기의 상태를 분석하는 자동복구형 전원 분석기로서,

본 고안에 따르면, ON/OFF스위치가 ON일 때면 부하측에 전원이 공급되고 OFF시에는 부하 측에 전원이 차단되는 ON/OFF단계와; ON된 상태에서 과부하를 검출하는 과부하 검출부(2)와, 누전을 검출하는 누전 검출부(3)와, 과전압을 검출하는 과전압 검출부(4)로 구성된 검출단계와; OFF된 상태에서 부하의 쇼트 상태를 검출하는 쇼트 체크부(5)와 부하측 전원라인에 인체의 접촉상태를 검출하는 인체 감지부(6)로 구성된 감시단계와; 검출단계와 감시단계에서 이상신호 검출 시 타이머(7)와 센서부(8)에서 시간과 온도 및 습도 자료를 입력받아 중앙처리장치(9)에서 분석하고 분석된 자료를 기억장치(10)에 저장하는 기억단계와; (2)(3)(4)에서 이상신호 검출 시 상기 ON/OFF스위치를 OFF 시키는 트립 단계와; (5)(6)에서 신호를 전달받아 혹시 발생할 수 있는 감전 사고를 방지하고 부하를 보호하기 위하여 상기 ON/OFF스위치를 ON 하지 못하게 만드는 잠금 단계와; 상기 검출단계와 감시단계에서 이상신호를 검출 시 음성출력장치(11)에서 운용자에게 경고를 해주는 음성출력단계와; 상기 기억장치(10)에 저장된 자료를 통신장치(12)을 이용하여 운용자에게 전달하기 위한 통신 단계; 현재 본 고안의 상태나 기억된 데이터를 CDMA 모듈(16)을 통해 원격지에서 실시간 모니터링 및 제어가 가능한 무선통신 단계로 구성되어,

누전, 과부하, 과전압 등의 이상신호가 없는 정상적인 상황일 때는 부하측에전원을 공급하고 이상신호가 발생하면 부하측에 전원을 차단하여 부하를 보호하며 일정시간 경과 후 자동으로 전원을 다시 투입하는 장치로 기존 누전차단기의 단점을 보완하여 무인화 된 시설이나 장비에 전원을 투입함에 있어 순간적인 누전, 과부하, 과전압으로 인해 전원이 차단되어 운용자가 직접 출동하여 차단기를 다시 올려주어야 하는 번거로움과 그동안 장비 가동이 중단되어 입게 되는 물적 손실을 최소화 할 수 있을 뿐만 아니라 원격지에서 제어가 가능한 장치인 것이다.

Description

자동복구형 전원 분석기{Restorative AC power Analyzer}

현재 이동통신 중계기를 비롯하여 기타 무인으로 운용되는 전기설비 및 장비들은 급속히 증가 추세에 있으며 미래에는 더욱 더 많은 시설들이 무인화 되어 모든 것이 멀리 떨어진 원격지에서 통합 관리하는 시대가 도래 할 것이다.

이러한 원격지의 무인화 시설 및 장비들이 급속히 증가 하면서 안정된 전기의 공급이 중요한 요소로 대두 되고 있으며 각계의 관심이 높아지고 있다.

전기 설비 및 장비들은 전기가 끊기면 무용지물이 되기 때문이다.

전기의 공급경로를 보면 전신주에서 적산전력계(계량기)를 거치고 누전차단기를 거쳐 설비 및 장비에 이르게 된다.

문제는 이 누전차단기가 트립(전원 차단)이 되어 전기 공급을 중단하는 일이 빈번하게 일어나 장비의 기능을 마비시키는데 있다.

누전차단기의 기능은 누전이 발생되거나 부하에 과도한 전류가 흐를 때 동작하며 부하의 전기공급을 차단하는 전기 안전장치 이지만 흔히 공급되는 전원의 순간적인 상간(L1, L2) 언바란스나 순간적인 서지 인입 시에도 누전으로 인식하여 트립 되는 경우가 많으며 이때 다시 전기를 공급하려면 운용자가 출동하여 스위치를 올려 주어야 함으로 많은 시간이 소요되고 장비의 가동율은 현저히 떨어지게 된다.

사용자의 안전(누전이 있으면 감전 위험이 있음)을 위해 설치한 누전차단기로 인해 전국적으로(이동통신 중계기의 경우만 수 만개 이상 설치됨) 엄청난 양의 인적, 물적 손실이 일어나고 있는 것이다.

본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위하여,

1. 누전이 발생할 경우 : 15mA 이상의 누설전류가 흐를 경우 0.03초 이내에 전원을 차단하고 일정시간 후에 부하측 전원선에 인체의 접촉여부를 검사한 후 이상 없으면 자동으로 전원을 투입하여 순간적인 요인에 의한 트립 상태를 복구한다.

만약 계속해서 누설전류가 지속적으로 검출되면 반복 복구시도 중지.

(KS규격: 15mA의 누설전류시 0.03초 이내에 전원차단)

2. 정격을 넘어선 전류가 흐를 경우 : 0.03초 이내에 전원을 차단 후 일정시간 후에 부하측 전원라인의 쇼트 상태 체크 후 이상 없으면 안전상태에서 전원을 복구 투입.

만약 계속해서 정격을 넘어선 전류가 흐르면 주어진 복구체크 횟수 이후에 완전 OFF상태 유지.

(일반적인 누전차단기의 경우 정격전류의 2배 에서 몇 초 후에 차단.(열등형))

3. 과도한 전류가 흐를 경우 : 0.005초 이내에 전원을 차단시켜 정격차단용량을 증대시켜 주어야 하며 2항과 같은 방법으로 전원 투입.

차단속도를 빠르게 하기 위하여 고속회로를 적용하여 과도한 전류가 흐르면 최단 시간에 차단 후 중앙처리장치에 결과를 통보한다.

4. 정격을 넘어선 전압이 감지될 경우(서지) : 3항과 동일.

5. 누전, 정전, 과전류, 과전압 등 이상현상이 발생될 때마다 숫자를 카운트하여 전면에 디스플레이 하여 운용자가 쉽게 어떤 현상이 몇 번 일어났는지 파악할 수 있게 한다.

또한 기억장치에 각각 누전, 정전, 과전류, 과전압으로 인한 트립 횟수를 함께 저장한다.

6. 현재의 전압이나 소모전류는 실시간 디스플레이 하며 1시간 간격으로 기억장치에 보관하며 온도와 습도도 함께 저장한다.

7. 5항과 6항에서 기억장치에 저장한 데이터는 1개월간 저장되며 추후 운용자가 노트북에 다운로드 받아 통계 및 분석을 할 수 있게 한다.

이를 위하여 PC기반 전용프로그램을 제공한다.

8. 설치 장소가 산속이나 들판 등 외부에 위치하므로 방수용 플라스틱 함체에 넣어 설치하며 -20 - +85도 내의 온도에서 이상 없이 동작하여야 한다.

9. 노이즈에 강한 설계를 해야 하며 뇌서지 테스트에서 6KV 까지 이상 없어야 한다.

10. 외부 노이즈 및 서지의 충격으로 인한 중앙처리장치(9)의 오동작 방지를 위하여 마이컴 외부에 감시 장치를 두어 실시간 마이컴의 오류를 검사하여 안정성을 극대화 시킨다.

11. 인체감지는 부하측에 전원이 OFF되고 일정시간이 경과 후 자동 복구(전원투입)를 시도하기 직전에 이루어지며 부하측 L1 및 L2를 각각 검사하며 최소 50M 까지는 정확히 판별할 수 있어야 한다.

12. RTC(REAL-TIME CLOCK)를 내장하여 정확한 날짜 및 시간을 계산한다.

13. CDMA 모듈(16)을 내장하여 현재의 상태 및 기존의 기억된 데이터를 실시간으로 원격지로 전송이 가능하게 하여 원격지에서 모니터링 및 원격제어가 가능함은 물론 서버용 데이터베이스 시스템을 구축 가능하도록 지원해야 한다.

즉, 전원이 자주 차단되어 장비 가동이 중단되는 곳에 본 고안을 설치하여 전원 차단시간을 최소화 하며 안전하고도 정확하게 측정 및 분석된 자료를 제공함으로써 정확한 원인을 파악하고 문제점을 해결할 수 있게 하는 장치로 원격지에서도 모든 데이터와 수집 및 원격제어가 가능하도록 하여 최단시간에 장비의 복구 및 운용이 가능하도록 하는 것이다.

도면 1은 일반적인 누전차단기의 구성도.

도면 2는 본 고안의 구성도.

도면 3은 본 고안의 동작흐름도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 입력전원은 ON/OFF스위치를 통해 부하측에 연결되어 ON일 때는 부하에 전원을 공급하고 OFF일 때는 전원을 차단하며 누전 검출부(3)는 실시간 누전 여부를 감시하여 누전이 발생되면 이를중앙처리장치(9)에 통보하고 중앙처리장치(9)는 스위치 제어부(1)를 통해 ON/OFF스위치를 OFF시킨다. 과부하 검출부(2)와 과전압 검출부(4)는 각각 ON/OFF스위치의 후단과 전단을 실시간 감시하게 되며 이상신호가 감지되면 스위치 제어부(1)에 신호를 보내고 스위치 제어부(1)는 고속으로 ON/OFF스위치를 OFF하고 중앙처리장치(9)에 이를 통보한다. 쇼트 체크부(5)와 인체 감지부(6)은 부하측 전원라인에 연결되어 있으며 ON/OFF스위치가 OFF된 상태에서 부하측 전원라인의 쇼트상태나 인체의 접촉 여부를 감시하여 이상신호가 감지될 때는 중앙처리장치(9)에 통보하고 중앙처리장치(9)는 전원투입을 해야 할 상태라도 이상신호가 해제될 때까지 전원투입을 보류한다.

또한 이때는 음성출력부(11)를 통하여 어떤 이유에서 전원투입이 중단되고 있는지를 음성으로 안내한다.

중앙처리장치(9)는 1시간 간격으로 현재의 전압과 전류, 센서부(8)의 온도 및 습도, 타이머의 날짜의 시간을 정기적으로 기억장치(10)에 저장하며 각종 이상신호 검출 시에도 이상원인, 온도 및 습도, 날짜 및 시간 등을 기억장치(10)에 저장한다.

상기에서 저장된 데이터는 통신장치(12)를 통해 노트북이나 기타 RS-232통신을 지원하는 기기와 연결되어 전송된다.

Watch-dog Timer(13)은 실시간 중앙처리장치(9)를 감시하며 노이즈나 서지등 기타 원인에 의해 중앙처리장치(9)가 오동작 가능성이 있을 때 강제로 중앙처리장치(9)를 리셋 하여 재가동이 되게한다.

중앙처리장치(9)는 디스플레이(14)를 이용하여 헌재의 전압 및 전류, 각종 이상신호에 의한 트립횟수 등을 표시하며 키패드(15)는 본 고안의 환경설정 및 기능 제어시 이용된다.

CDMA 모듈(16)은 중앙처리장치(9)와 연동하여 현재의 상태나 기존의 기억된 데이터를 원격지로 전송할 수 있으며 원격지에서 보내오는 제어신호를 중앙처리장치(9)로 전달함으로써 원격 모니터링 및 원격제어가 가능하도록 한다.

도면 2는 본 고안의 구성도이다

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은, 누전차단기의 기능을 충실히 이행하며 전원을 차단 후 인위적으로 다시 스위치를 올려야 하는 누전차단기와는 달리 일정시간 후 자동으로 전원을 투입하여 이상 유무를 빠른 시간에 판단하고 전원의 투입여부를 결정하므로(이상 없을시 전원투입, 이상 있을시 전원차단을 수회 반복) 차단기가 OFF되어 인적, 물적으로 큰 손실이 발생하는 것을 방지함과 아울러 전원차단의 원인을 운용자에게 제공함으로써 근본적인 문제 해결에 결정적 도움을 주며 원격지에서도 모니터링 및 제어가 가능하다.

즉 전원차단 시간을 최소화 하여 장비 가동율을 향상 시키고 인력을 절감할 수 있으며 근본적인 문제점을 분석하고 조치할 수 있게 하는 것이다.

Claims (3)

1. ON/OFF스위치가 ON일 때면 부하측에 전원이 공급되고 OFF시에는 부하 측에 전원이 차단되는 ON/OFF단계와; ON된 상태에서 과부하를 검출하는 과부하 검출부(2)와, 누전을 검출하는 누전 검출부(3)와, 과전압을 검출하는 과전압 검출부(4)로 구성된 검출단계와; OFF된 상태에서 부하의 쇼트 상태를 검출하는 쇼트 체크부(5)와 부하측 전원라인에 인체의 접촉상태를 검출하는 인체 감지부(6)로 구성된 감시단계와; 검출단계와 감시단계에서 이상신호 검출 시 타이머(7)와 센서부(8)에서 시간과 온도 및 습도 자료를 입력받아 중앙처리장치(9)에서 분석하고 분석된 자료를 기억장치(10)에 저장하는 기억단계와; (2)(3)(4)에서 이상신호 검출 시 상기 ON/OFF스위치를 OFF 시키는 트립 단계와; (5)(6)에서 신호를 전달받아 혹시 발생할 수 있는 감전사고를 방지하고 부하를 보호하기 위하여 상기 ON/OFF스위치를 ON 하지 못하게 만드는 잠금 단계와; 상기 검출단계와 감시단계에서 이상신호를 검출 시 음성출력장치(11)에서 운용자에게 경고를 해주는 음성출력단계와; 상기 기억장치(10)에 저장된 자료를 통신장치(12)을 이용하여 운용자에게 전달하기 위한 통신단계; 현재 본 고안의 상태나 기억된 데이터를 CDMA 모듈(16)을 통해 원격지에서 실시간 모니터링 및 제어가 가능한 무선통신 단계로 구성된 자동복구형 전원 분석기.
2. 제1항에 있어서 인체 감지부(6)는,

   전원이 투입되지 않은 부하측 전원라인에 임의의 파형을 발생시키는 파형발생기와, 인체에 의한 파형의 변화를 감지하여 ON/OFF스위치의 제어신호를 발생하는 파형감지기로 구성됨을 특징으로 하는 자동복구형 전원 분석기
3. 제1항에 있어서 과부하 검출부(2)와 과전압 검출부(4)는,

   각각 전원라인의 전류변화 및 전압변동을 감지하는 센서와,

   현재 감지되는 센서의 값과 미리 지정된 값을 비교하여 센서의 값이 높을 경우 ON/OFF스위치를 OFF시키는 신호를 발생하는 비교기로 구성됨을 특징으로 하는 자동복구형 전원 분석기