KR20080062841A - 기중차단기의 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기중차단기가 동작하면서 발생하는 열에 의해 기중차단기가 오동작하는 것을 미연에 방지한다.
본 발명에 따르면, 기중차단기에 구비되어 있는 전력선, 접점을 비롯한 각종 열 발생원과, 온도에 의해 오동작을 할 가능성이 있는 각종 부품들에 온도센서를 부착하여 온도를 검출한다. 검출한 온도는 미리 설정된 기준온도와 비교하고, 비교 결과 검출한 온도가 미리 설정된 기준온도보다 높을 경우에 기중차단기가 오동작할 가능성이 있는 것으로 판단한다. 기중차단기가 오동작할 가능성이 있을 경우에 트립코일을 구동시켜 기중차단기를 트립시키고, 부하로 공급되던 전력을 차단하거나 또는 기중차단기가 오동작할 가능성이 있음을 경보하여 사용자에게 알린다.
기중차단기, 온도검출, 트립, MCU, 트립코일

Description

기중차단기의 보호장치{Apparatus for protecting Air Circuit Breaker}
도 1은 종래의 보호장치의 구성을 보인 회로도, 및
도 2는 본 고안의 보호장치의 구성을 보인 회로도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 전압검출부 210 : 정류기
220, 240 : 아날로그/디지털 변환기 230 : 복수의 온도 검출부
250 : MCU(Micro Controller Unit) 260 : 트립코일
270 : 경보부
본 발명은 기중차단기(Air Circuit Breaker)의 보호장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기중차단기를 구성하는 부품들 중에서 부하로 전력을 공급하는 전력선, 스위치의 접촉단자 및 MCU(Micro Controller Unit)를 비롯한 각종 열 발생원에서 발생하는 열의 온도를 검출하고, 검출한 온도에 따라 기중차단기가 안정하게 동 작될 수 있도록 보호하는 기중차단기의 보호장치에 관한 것이다.
일반적으로 기중차단기는 자연 공기 내에서 개방할 때 접촉자가 떨어지면서 자연 소호되는 방식을 가진 차단기로서 저압의 교류차단기로 많이 사용된다.
이러한 기중차단기가 부하로 안정하게 전력을 공급하도록 하기 위해서는 기중차단기를 구성하는 내부 부품들이 열에 의해 오동작을 하지 않도록 해야 하고, 또한 기중차단기를 통해 부하로 공급되는 전류를 검출하여 사고의 발생 여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단될 경우에 바로 전력의 공급을 차단시켜야 된다.
그러나 종래의 기중차단기는 사고의 발생 여부만을 판단하여 전력의 공급을 제어할 뿐이고, 내부 부품들이 열에 의해 오동작을 하는 것을 방지하지는 못하였다.
이러한 종래의 기술을 도 1의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 보호장치의 구성을 보인 회로도이다. 여기서, 부호 100은 전류 검출부이다. 상기 전압 검출부(100)는 예를 들면, 전류 트랜스 및 로고스키 코일을 포함하고 있는 것으로서 기중차단기가 부하로 공급하는 전류를 전류 트랜스가 검출하고, 전류 트랜스가 검출한 전류를 로고스키 코일이 전압으로 변환하여 출력한다.
부호 110은 정류기이다. 상기 정류기(110)는 다이오드를 구비하고, 상기 전압 검출부(100)의 출력전압을 다이오드가 정류하여 맥류전압으로 변환한다.
부호 120은 아날로그/디지털 변환기이다. 상기 아날로그/디지털 변환기(120)는 상기 정류기(110)에서 출력되는 맥류 전압을 디지털 신호로 변환한다.
부호 130은 MCU(Micro Controller Unit)이다. 상기 MCU(130)는 상기 아날로그/디지털 변환기(120)가 디지털 신호로 출력하는 맥류전압의 레벨로 사고가 발생하였는지의 여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단될 경우에 트립신호를 발생한다.
부호 140은 트립코일이다. 상기 트립코일(140)은 상기 MCU(130)가 트립신호를 발생할 경우에 동작하여 기중차단기가 부하로 전력을 공급하지 못하도록 트립시킨다.
이와 같이 구성된 종래의 보호장치는 기중차단기가 부하로 전력을 발생하는 상태에서 전압 검출부(100)는 기중차단기가 부하로 공급하는 전류를 검출하고, 검출한 전류를 전압으로 변환하여 정류기(110)로 출력한다. 상기 전압 검출부(100)가 출력하는 검출전압은 교류전압으로서 이를 정류기(110)가 맥류 전압으로 변환하고, 그 변환한 맥류전압을 아날로그/디지털 변환기(120)가 디지털 신호로 변환하여 MCU(130)로 입력시킨다.
그러면, 상기 MCU(130)는 상기 아날로그/디지털 변환기(120)로부터 디지털 신호로 입력되는 맥류 전압의 레벨로 사고가 발생하였는지의 여부를 판단한다. 즉, MCU(130)는 RMS(Root Mean Square) 연산 등과 같은 수학적인 연산과정을 통해 사고의 발생 여부를 판단한다.
상기 판단 결과 사고가 발생하지 않았을 경우에 MCU(130)는 트립신호를 발생 하지 않고, 이로 인하여 트립코일(140)이 구동되지 않아 기중차단기는 계속 부하로 전력을 공급하게 된다.
그리고 상기 판단 결과 사고가 발생하였을 경우에 MCU(130)는 트립신호를 발생하고, 그 발생한 트립신호에 따라 트립코일(140)이 구동되어 기중차단기를 트립시키게 되므로 기중차단기는 부하로 공급하던 전력을 차단하여 사고전류로 기중차단기 및 부하 등이 손상되지 않고, 또한 발생한 사고가 파급되지 않도록 한다.
이러한 종래의 보호장치에 따르면, 사고가 발생하여 부하로 사고 전류가 공급됨이 검출될 경우에 기중차단기를 트립시켜 전력 공급을 차단할 뿐이고, 기중차단기가 부하로 전력을 공급하면서 전력선이나 접점 등의 열 발생원에서 발생하는 열에 의해 기중차단기의 내부 온도가 상승하면서 기중차단기에 구비되어 있는 MCU를 비롯한 각종 부품들이 오동작하는 것을 방지하지는 못하였다.
본 발명의 목적은 기중차단기에 구비되어 있는 열 발생원의 온도 또는 기중차단기의 내부 부품들의 온도를 검출하고, 검출한 온도가 미리 설정된 기준온도 이상일 경우에 이를 경보하거나 기중차단기를 트립시켜 기중차단기가 오동작하는 것을 미연에 방지하는 기중차단기의 보호장치를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 기중차단기의 보호장치에 따르면, 기중차단기에 구비되어 있는 전력선 및 접점 등으로 포함한 각종 열 발생원과, 온도가 높을 경우에 오동작을 할 가능성이 있는 MCU를 비롯한 각종 부품들에 온도센서를 부착하여 온도를 검출한다.
그리고 검출한 온도를 미리 설정한 기준온도와 비교하여 기중차단기의 오동작 가능성 여부를 판단하고, 기중차단기가 오동작할 가능성이 있을 경우에 경보를 발생하거나 또는 트립코일을 구동시켜 기중차단기를 트립시키고, 부하로 공급하는 전력을 차단시킨다.
그러므로 본 발명의 기중차단기의 보호장치에 따르면, 온도센서로 기중차단기의 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 온도 검출부와, 상기 온도 검출부가 검출한 온도를 미리 설정된 기준온도와 비교하여 기중차단기의 오동작 가능성 여부를 판단하는 MCU(Micro Controller Unit)와, 상기 MCU의 판단 결과에 따라 부하로 공급하는 전력을 차단하는 트립코일을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 온도 검출부는, 상기 기중차단기에 구비되어 있는 복수의 열 발생원 또는 상기 MCU의 온도를 검출하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 MCU의 제어에 따라 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 온도검출부와 상기 MCU의 사이에; 상기 온도검출부의 검출온도를 디지털 신호로 변환하여 상기 MCU로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 기중차단기를 통해 부하로 공급되는 전류를 검출하여 전압으로 변환하는 전압 검출부와, 상기 전압 검출부의 검출전압을 정류하여 상기 MCU로 입력시키는 정류기를 더 포함하고, 상기 MCU는 상기 정류기의 출력전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하여 사고의 발생여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단될 경우에 상기 트립코일을 구동시키는 것을 특징으로 한다.
상기 정류기와 상기 MCU의 사이에는 상기 정류기의 출력전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 MCU로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다. 따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.
도 2는 본 발명의 보호장치의 구성을 보인 회로도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 보호장치는 전압 검출부(200), 정류기(210), 아날로그/디지털 변환기(220), 복수의 온도 검출부(230-1, 230-2, …), 아날로그/디지털 변환기(240), MCU(Micro Controller Unit, 250), 트립코일(260) 및 경보부(270)를 포함한다.
상기 전압 검출부(200)는 예를 들면, 전류 트랜스 및 로고스키 코일을 포함하고 있는 것으로서 기중차단기가 부하로 공급하는 전류를 전류 트랜스가 검출하고, 전류 트랜스가 검출한 전류를 로고스키 코일이 전압으로 변환하여 출력한다.
상기 정류기(210)는 복수의 다이오드를 구비하고, 상기 전압 검출부(100)의 검출전압을 다이오드로 정류하여 맥류전압으로 변환한다. 예를 들면, 상기 복수의 다이오드는 기중차단기가 부하로 공급하는 R, S, T 및 N상의 검출전압을 정류하여 맥류전압으로 변환한다.
상기 아날로그/디지털 변환기(220)는 상기 정류기(210)에서 출력되는 맥류 전압을 디지털 신호로 변환한다.
상기 복수의 온도 검출부(230-1, 230-2, …)들 각각은 기중차단기가 부하로 전력을 공급하는 R, S, T 및 N상의 전력선과, 접점 등을 비롯한 각종 열 발생원과, MCU(250)를 비롯하여 온도가 높을 경우에 오동작할 가능성이 있는 각종 부품들과, 부품들이 실장되어 있는 기판들에 온도센서(도면에 도시되지 않았음)를 부착하고, 그 온도센서의 검출신호를 이용하여 온도를 검출한다.
상기 아날로그/디지털 변환기(240)는 상기 MCU(250)의 제어에 따라 상기 복수의 온도검출부(230-1, 230-2, …)의 온도 검출신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 MCU(250)로 출력한다.
상기 MCU(250)는 상기 아날로그/디지털 변환기(220)의 출력신호로 부하의 전력 공급에 사고가 발생하였는지의 여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단될 경우에 상기 트립코일(260)을 동작시켜 기중차단기가 부하로 공급하는 전력을 차단하게 트 립시키는 것을 제어한다. 또한 상기 MCU(250)는 상기 아날로그/디지털 변환기(240)의 출력신호로 기중차단기의 오동작 발생 여부를 판단하고, 기중차단기가 오동작할 가능성이 있을 경우에 상기 트립코일(260)을 동작시켜 기중차단기가 부하로 공급하는 전력을 차단하게 트립시키고, 상기 경보부(270)가 경보를 발생하게 하는 것을 제어한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 보호장치는 종래와 마찬가지로 기중차단기가 부하로 공급하는 전류를 전압 검출부(100)는 검출하여 전압으로 변환하고, 그 검출전압을 정류기(110)가 맥류 전압으로 변환하며, 아날로그/디지털 변환기(120)가 디지털 신호로 변환하여 MCU(130)로 입력시킨다.
그러면, 상기 MCU(130)는 상기 아날로그/디지털 변환기(120)로부터 입력되는 맥류 전압의 레벨로 사고가 발생하였는지의 여부를 판단하고, 사고가 발생하였을 경우에 MCU(130)는 트립신호를 발생하고, 그 발생한 트립신호에 따라 트립코일(140)이 기중차단기를 트립시켜 부하로 공급하던 전력을 차단하게 된다.
한편, 본 발명은 복수의 온도검출부(230-1, 230-2, …)들 각각이 R, S, T 및 N상의 전력선과, 접점 등을 비롯한 각종 열 발생원과, 오동작할 가능성이 있는 각종 부품들과, 부품들이 실장되어 있는 기판들에 부착되어 있는 온도센서를 이용하여 온도를 검출하고, 검출신호를 생성하여 아날로그/디지털 변환기(240)로 입력시킨다.
상기 아날로그/디지털 변환기(240)는 상기 복수의 온도검출부(230-1, 230-2, …)들이 출력하는 검출신호를 MCU(250)의 제어에 따라 선택하여 디지털 신호의 온도 검출신호로 변환하고, 그 변환한 온도 검출신호는 MCU(250)로 입력된다.
그러면, MCU(250)는 상기 아날로그/디지털 변환기(240)로부터 입력되는 복수의 온도 검출신호를 미리 설정되어 있는 복수의 기준 온도 값과 각기 비교하여 기중차단기가 오동작할 가능성이 있는지의 여부를 판단한다. 즉, 상기 MCU(250)는 상기 아날로그/디지털 변환기(240)로부터 입력되는 복수의 온도 검출신호가 미리 설정된 기준 온도 값보다 높을 경우에 기중차단기가 오동작할 가능성이 있는 것으로 판단한다.
상기 판단 결과 온도 검출신호가 미리 설정된 기준 온도 값보다 낮아 기중차단기가 오동작할 가능성이 없음이 판단될 경우에 MCU(250)는 트립코일(260)을 동작시키지 않고, 이로 인하여 기중차단기는 계속 부하에 정상으로 전력을 공급하게 된다.
그리고 상기 판단 결과 온도 검출신호가 미리 설정된 기준 온도 값보다 높아 기중차단기가 오동작할 가능성이 있음이 판단될 경우에 MCU(250)는 트립코일(260)을 구동시켜 기중차단기를 트립시키고, 부하로 전력이 공급되지 않도록 한다. 또한 상기 MCU(250)는 경보부(270)를 제어하여 경보음을 발생하면서 경보램프를 점등 또는 점멸을 반복하여 기중차단기가 오동작할 가능성이 있음을 경보한다.
여기서, 상기 검출온도가 기준온도 이상일 경우에 트립코일(260)을 구동시켜 기중차단기를 트립시키고, 경보를 발생하는 것을 에로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 검출온도가 기준온도 이상일 경우에 트립코일(260)을 구동시켜 기중차단기를 트립시키고, 경보를 발생하지 않도록 구성하거나 또는 기중차단기를 트립시키지 않고, 경보부(270)가 경보만을 발생하도록 구성할 수도 있다.
그리고 상기에서는 정류기(210) 및 MCU(250)의 사이와, 복수의 온도 검출부(230-1, 230-2, …) 및 MCU(250)의 사이에 아날로그/디지털 변환기(220)(240)를 구비하여 정류기(210) 및 복수의 온도 검출부(230-1, 230-2, …)의 출력전압을 디지털 신호로 변환한 후 MCU(250)로 입력시키는 것을 예로 들어 설명한 것으로서 MCU(250)에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 기능이 내장되어 있을 경우에 정류기(210) 및 복수의 온도 검출부(230-1, 230-2, …)의 출력전압을 디지털 신호로 변환하지 않고, MCU(250)로 직접 입력시키게 구성할 수도 있다.
또한 상기에서는 부하로 공급되는 전류 및 온도를 모두 검출하여 기준차단기를 보호하는 것을 설명하였으나, 온도만을 검출하여 기중차단기를 보호하게 구성할 수 있는 등 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 기중차단기에 구비되어 있는 각종 열 발생원과, 온도가 높을 경우에 오동작할 가능성이 있는 부품들에 온도센서를 부착하여 온도를 검출하고, 검출한 온도로 기중차단기가 오동작할 가능성이 있는지의 여부를 판단한다. 판단 결과 기중차단기가 오동작할 가능성이 있을 경우에 이를 경보하거나 또는 기중차단기를 트립시킨다.
또한 기중차단기가 부하로 공급하는 전류로 사고발생의 여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단할 경우에 기중차단기를 트립시켜 전력 공급을 차단한다.
그러므로 본 발명에 따르면, 사고의 발생 및 온도의 상승 등으로 기중차단기 및 부하가 손상되지 않도록 보호할 수 있음은 물론 기중차단기의 오동작을 미연에 방지하여 부하로 안정된 전력을 공급할 수 있다.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 온도센서로 기중차단기의 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 온도 검출부;
    상기 온도 검출부가 검출한 온도를 미리 설정된 기준온도와 비교하여 기중차단기의 오동작 가능성 여부를 판단하는 MCU(Micro Controller Unit); 및
    상기 MCU의 판단 결과에 따라 부하로 공급하는 전력을 차단하는 트립코일을 포함하여 구성된 기중차단기의 보호장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 검출부는;
    상기 기중차단기에 구비되어 있는 복수의 열 발생원 또는 상기 MCU의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 보호장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCU의 제어에 따라 경보를 발생하는 경보부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 보호장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 온도검출부와 상기 MCU의 사이에;
    상기 온도검출부의 검출온도를 디지털 신호로 변환하여 상기 MCU로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 보호장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    기중차단기를 통해 부하로 공급되는 전류를 검출하여 전압으로 변환하는 전압 검출부; 및
    상기 전압 검출부의 검출전압을 정류하여 상기 MCU로 입력시키는 정류기를 더 포함하고,
    상기 MCU는;
    상기 정류기의 출력전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하여 사고의 발생여부를 판단하고, 사고의 발생이 판단될 경우에 상기 트립코일을 구동시키는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 보호장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 정류기와 상기 MCU의 사이에;
    상기 정류기의 출력전압을 디지털 신호로 변환하여 상기 MCU로 입력시키는 아날로그/디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기중차단기의 보호장치.
KR1020060138988A 2006-12-29 2006-12-29 기중차단기의 보호장치 KR100870618B1 (ko)

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