KR20100132769A - 보호계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호계전기에 관한 것으로, 각각 지정된 아이디를 저장하여 상호 구분이 가능한 상태로 직렬 연결되며, 각각 릴레이를 구비하여 상용전원을 사용처로 공급제어하는 다수의 릴레이 제어기와, 상기 다수의 릴레이 제어기 중 하나의 릴레이 제어기에 전원의 공급과 통신이 가능한 상태로 연결되며, 설정된 테스트 모드에 따라 각 릴레이 제어기의 릴레이 동작을 제어하고, 상기 릴레이의 동작 상태를 전송받아 표시하는 주제어기를 포함한다. 다수의 릴레이 제어기에 임의로 번지수를 지정하고, 그 다수의 릴레이 제어기들과의 직렬 통신을 통해 각 릴레이 제어기를 테스트할 수 있어, 주제어기로부터 각 릴레이 제어기들에 연결되는 선의 수를 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 따라서 주제어기의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다. 또한 릴레이 제어기들 자체에서 릴레이의 상태를 검출하는 수단을 포토커플링을 사용하여 전력의 소모를 줄이며, 고장의 발생 확률을 줄여 유지관리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

계전기, 통신선로, 포토커플러

Description

보호계전기{Protection relay}

본 발명은 보호계전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴레이의 접점을 검출하는 수단을 변경하여 릴레이 접점의 상태를 보다 안정적으로 점검할 수 있는 보호계전기에 관한 것이다.

일반적으로, 보호계전기는 가정이나 산업설비에 공급되는 전원의 이상 발생시 전원의 공급을 차단하는 차단기(릴레이)들을 점검하고, 상태를 표시하는 장치이다.

종래에의 보호계전기는 마그네트 코일을 이용하여 릴레이의 동작 상태를 검출하기 때문에 주제어기에 각 릴레이 제어기에 마련된 마그네크 코일의 전류변경을 검출하는 수단이 마련되어 있어야 한다.

따라서 주제어기의 구성이 복잡하며, 크기가 큰 문제점이 있었다.

또한 주제어기의 구성에 필요한 소요비용이 증가할 뿐만 아니라 마그네트 코일의 특성상 항상 전류를 소모해야 하기 때문에 소비전력이 증가하는 문제점이 있 었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 주제어기에서 다수의 릴레이 제어기들에 구비된 릴레이의 작동상태 검출방식을 새롭게 하여, 테스트를 위한 선로를 단순화할 수 있는 보호계전기를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 주제어기의 구조를 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있으며, 릴레이 제어기들 자체에서 릴레이의 상태를 광으로 검출하여 전력의 소모가 적으며, 고장의 발생율을 줄일 수 있는 보호계전기를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 각각 지정된 아이디를 저장하여 상호 구분이 가능한 상태로 직렬 연결되며, 각각 릴레이를 구비하여 상용전원을 사용처로 공급제어하는 다수의 릴레이 제어기와, 상기 다수의 릴레이 제어기 중 하나의 릴레이 제어기에 전원의 공급과 통신이 가능한 상태로 연결되며, 설정된 테스트 모드에 따라 각 릴레이 제어기의 릴레이 동작을 제어하고, 상기 릴레이의 동작 상태를 전송받아 표시하는 주제어기를 포함한다.

본 발명은 다수의 릴레이 제어기에 임의로 번지수를 지정하고, 그 다수의 릴레이 제어기들과의 직렬 통신을 통해 각 릴레이 제어기를 테스트할 수 있어, 주제어기로부터 각 릴레이 제어기들에 연결되는 선의 수를 최소화할 수 있는 효과가 있으며, 따라서 주제어기의 구조를 단순화할 수 있는 효과가 있다.

또한 릴레이 제어기들 자체에서 릴레이의 상태를 검출하는 수단을 포토커플링을 사용하여 전력의 소모를 줄이며, 고장의 발생 확률을 줄여 유지관리 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여 주제어기에서 각 릴레이 제어기들을 개별 또는 특정한 분류별로 묶어 테스트할 수 있도록 구성하여, 다양한 방식의 테스트가 가능하게 하여 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 보호계전기의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 보호계전기의 바람직한 실시예에 따른 구성도이다.

도 1을 참조하면 본 발명 보호계전기의 바람직한 실시예는, 각각에 구비된 통신포트간에 접속되는 파워 및 통신선로(31)에 의해 상호 연결되며, 각각 릴레이를 구비하여 상용전원을 사용처로 공급제어하는 다수의 릴레이 제어기(20)와, 상기 다수의 릴레이 제어기(20) 중 하나의 릴레이 제어기의 통신포트에 파워 및 통신선로(32)에 의해 연결되는 통신포트를 구비하여, 사용자가 설정한 테스트 모드에 따 라 각 릴레이 제어기(20)의 릴레이 동작 상태를 검출함과 아울러 사용자가 인지할 수 있도록 표시하는 주제어기(10)를 포함하여 구성된다.

도 2는 상기 주제어기의 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 상기 주제어기(10)는 상용전원을 공급받아 필터링하고, 과전류의 유입을 방지하는 필터 및 퓨즈부(11)와, 상기 상용전원을 공급하여 직류 정전압을 발생시켜 공급하는 정전압발생부(12)와, 상기 정전압발생부(12)의 전압에 이상이 있는지를 검출하는 전원검출부(13)와, 사용자가 상기 릴레이 제어기(20)의 테스트를 위한 키를 선택할 수 있는 키입력부(14)와, 외부로부터 디지털 제어신호를 입력받는 디지털 입력부(15)와, 상기 키입력부(14) 또는 디지털 입력부(15)에 입력된 제어명령에 따라 통신부(19)를 통해 직류전압과 통신데이터를 출력하는 제어부(18)와, 상기 통신부(19)를 통해 수신되는 상기 다수의 릴레이 제어기(20)의 검출신호에 따른 제어부(18)의 구동에 따라 각 릴레이 제어기(20)의 상태를 표시하는 표시부(17)와, 상기 제어부(18)의 제어신호를 통신부(19)를 통하지 않고 직접 릴레이를 제어할 수 있는 릴레이 출력부(16)를 포함하여 구성된다.

도 3은 상기 릴레이 제어기(20)의 블록 구성도이다.

도 3을 참조하면 상기 릴레이 제어기(20)는 상기 주제어기(10)의 파워 및 통신선로(32) 또는 인접한 다른 릴레이 제어기(20)와 연결되는 파워 및 통신선로(31)가 연결되는 제1통신부(21)와, 상기 제1통신부(21)를 통해 공급된 직류전압 을 필요전압으로 변환하는 직류직류변환부(22)와, 사용자가 릴레이(26)의 상태를 조작하는 키를 입력할 수 있는 키입력부(23)와, 상기 키입력부(23) 또는 상기 제1통신부(21)를 통해 입력된 상기 주제어기(10)의 제어에 따라 릴레이(26)를 구동하는 릴레이제어부(24)와, 상기 릴레이(26)가 온이 됨에 따라 공급되는 상용전원을 검출하여 그 검출상태를 상기 릴레이제어부(24)에 인지시키는 릴레이 상태검출부(27)와, 상기 릴레이(26)의 상태를 표시하는 표시부(25)와, 상기 제1통신부(21)를 통해 인가되는 상기 주제어기(10) 또는 이전의 릴레이 제어기(20)의 통신데이터를 다음 릴레이 제어기(20)로 전송하는 제2통신부(28)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명 보호계전기의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 보호계전기는 주제어기(10)와 다수의 릴레이 제어기(20)들이 직렬로 연결되어 있으며, 그 주제어기(10)와 파워 및 통신선로(32)를 통해 연결되는 릴레이 제어기(20)는 단 하나가 된다.

이와 같은 상태에서 그 주제어기(10)의 제어부(18)는 각 릴레이 제어기(20)를 구분하여 제어하기 위하여, 각 릴레이 제어기(20)에 아이디를 부여한다.

이는 설명의 편의상 초기화 동작이라 칭한다. 초기화 동작은 사용자가 특정되지 않은 다수의 릴레이 제어기(20)들을 서로 파워 및 통신선로(31)로 연결하 고, 그 중 최초에 위치하는 릴레이 제어기(20)와 주제어기(10)를 파워 및 통신선로(32)를 이용하여 연결한 후, 그 주제어기(10)의 키입력부(14) 또는 디지털 입력부(15)를 통해 초기화 동작을 수행하는 명령을 입력한다.

상기 초기화 동작 명령을 인식한 제어부(18)는 통신부(19)를 통해 직류전압과 함께 특정한 비트수의 초기 데이터를 출력한다. 그 데이터가 4비트라고 가정하면 최초 '0000'의 데이터를 출력한다.

이 '0000'의 데이터를 수신한 상기 파워 및 통신선로(32)에 의해 상기 주제어기(10)에 연결된 릴레이 제어기(20)의 릴레이 제어부(24)는 자체의 메모리에 수신된 '0000'의 데이터를 자신의 고유 아이디로 저장하고, 그 고유 아이디에 1을 가산하여 '0001'의 데이터를 상기 제2통신부(28)를 통해 다음의 릴레이 제어기(20)에 전송한다.

그 다음의 릴레이 제어기(20) 역시 '0001'을 자신의 아이디로 저장하고, 1을 가산한 데이터 '0010'을 다음의 릴레이 제어기(20)로 전송한다. 이와 같은 과정을 반복하여, 마지막 릴레이 제어기(20)까지 아이디가 지정된 후에 그 마지막 릴레이 제어기(20)의 데이터는 다시 이전 릴레이 제어기(20)들 차례로 거쳐 주제어기(10)의 통신부(19)를 통해 제어부(18)에 전달된다.

제어부(18)는 최종의 데이터에서 1을 뺀 데이터를 이용하여 릴레이 제어기(20)의 수를 인식할 수 있으며, 특정한 릴레이 제어기(20)를 제어하기 위하여 사 용자의 제어명령에 따라 특정 릴레이 제어기(20)를 제어할 때에는 그 특정 릴레이 제어기(20)에 해당하는 아이디와 제어데이터를 함께 출력하게 된다.

상기의 과정을 통해 초기화된 상태에서, 사용자가 릴레이 제어기(20)를 테스트하기 위하여 키입력부(14)를 조작하여 테스트 모드를 자동 또는 수동으로 테스트할 수 있다.

자동 테스트 모드로 설정된 상태에서는 상기 제어부(18)가 차례로 상기 설정된 아이디와 함께 릴레이의 접점의 상태를 결정하는 제어데이터를 상기 통신부(19)를 통해 송신한다.

상기 주제어기(10)는 상용전원(AC220V)를 공급받아 노이즈를 제거하고, 과전류의 인가시 내부회로를 보호하는 필터 및 퓨즈부(11)를 구비하고 있으며, 노이즈가 제거된 상용전원을 공급받아 정전압을 내부회로에 공급하는 정전압 공급부(12)를 포함하고 있다.

이와 같은 데이터를 수신한 다수의 릴레이 제어기(20)의 릴레이 제어부들은 메모리에 저장된 자신의 아이디에 부합하는 제어데이터를 검출하여 그 제어데이터에 부합하도록 릴레이(26)의 접점을 변경한다.

상기 릴레이(26)의 상태가 닫힘(온) 상태가 되면 상용전원이 사용처로 공급되어지며, 그 공급단의 전압을 검출하는 릴레이 상태검출부(27)는 전압이 인가됨을 감지하여 릴레이 제어부(24)가 인식할 수 있는 신호로 변경한다.

상기 릴레이 제어부(24)는 해당 릴레이의 접점 상태를 확인하여, 자신의 아이디와 함께 그 릴레이(26)의 접점 상태를 상기 제1통신부(21)를 통해 전송함과 아울러 표시부(25)에 그 릴레이(26)의 접점상태가 온인지 오프인지 표시하게 된다.

이때의 전송데이터들은 모두 통신부(19)를 통해 제어부(18)로 입력되며, 그 제어부(18)는 각 릴레이 제어기(20)들의 릴레이(26) 상태를 표시부(17)에 표시한다.

이때, 상기 주제어기(10)의 제어부(18)는 상기 제어데이터와 각 릴레이 제어기(20)들의 릴레이(26) 상태를 비교하여, 그 상태가 제어데이터와 다른 경우 이를 사용자에게 인지시키기 위하여 별도의 알람발생부를 더 포함할 수 있다.

상기의 테스트 예는 자동모드에 대한 것이며, 사용자는 수동으로 각 릴레이 제어기(20)들을 테스트 할 수 있다.

수동모드에서는 릴레이 제어기(20)들을 하나하나 순차적으로 테스트하거나, 그 릴레이 제어기(20)들을 다수의 그룹으로 하여 테스트 할 수 있다.

즉, 12개의 릴레이 제어기(20)들이 주제어기(10)와 직렬로 연결되어 있는 경우라면 4개의 릴레이 제어기(20)를 하나의 그룹으로 묶어, 3개의 그룹을 각각 테스트할 수 있다.

수동모드에서도 개별적인 릴레이 제어기(20)의 테스트는 상기 자동모드의 테스트와 유사하며, 단지 사용자가 선택한 릴레이 제어기(20)에 부합하는 아이디와 제어데이터를 함께 전송하고, 그 릴레이 제어기(20)의 릴레이(20) 상태를 확인하는 정도의 차이가 있어, 자세한 설명은 생략한다.

상기 수동모드의 그룹단위 테스트를 하기 위하여, 사용자는 먼저 그룹단위 테스트 모드를 선택하고, 특정한 그룹을 테스트하는 버튼을 선택한다.

키입력부(14)에서 특정한 테스트 버튼이 눌려짐을 인식한 제어부(18)는 그 그룹에 속해있는 릴레이 제어기(20)들의 아이디와 함께 제어데이터를 송신한다. 상기 아이디는 제어데이터의 헤더 부분에 포함될 수 있다.

상기 제어데이터는 예를 들어 RS-485 방식의 통신부(19)를 통해 그 주제어기(10)와는 파워 및 통신선로(32)를 통해 연결되어 있는 릴레이 제어기(20)로 전송되고, 그 릴레에 제어기(20)의 릴레이 제어부(24)는 헤더를 확인하여 자신의 아이디와 일치하는 아이디가 포함되어 있는지 확인하여 있으면, 릴레이(26)를 그 제어데이터에 일치하도록 제어한다.

이때 아이디가 포함되지 않은 제어데이터인 경우 제2통신부(28)를 통해 인접한 다음 릴레이 제어부로 그 아이디와 제어데이터를 전송한다.

이와 같은 과정을 통하여 한 개 그룹에 속한 4개의 릴레이 제어기(20)들은 수신된 제어데이터에 따라 릴레이를 제어하고, 그 릴레이 상태검출부(27)에서 검출된 결과를 릴레이 제어부(24)에 인식한 후, 접점 상태를 표시부(25)에 표시함과 아울러 다시 제1통신부(21)를 통해 자신의 아이디와 접점데이터를 송신한다.

상기 아이디와 접점데이터를 통신부(19)를 통해 수신한 제어부(18)는 그 아이디에 부합하는 위치에 그 접점데이터를 해석하여 표시할 수 있다.

즉, 표시부(17)에는 다수의 엘이디가 포함되어 있으며, 그 엘이디의 점등 또는 소등을 제거하여, 특정한 릴레이 제어기(20)의 릴레이 상태가 온인지 오프인지 표시할 수 있게 된다.

상기 설명의 예들은 모두 주제어기(10)를 이용한 테스트이며, 본 발명에서는 각각의 릴레이 제어기(20) 마다 키입력부(23)를 두어 그 릴레이 제어부(24)에 테스트 명령을 직접 전달할 수 있도록 구성하였다. 즉, 사용자가 키입력부(23)의 버튼을 선택하여 릴레이(26)를 오프시키는 동작을 선택한 경우, 릴레이 제어부(24)는 그 동작 선택에 따라 릴레이(26)의 접점을 오프시키는 제어를 할 수 있으며, 그 결과를 릴레이 상태검출부(27)를 통해 수신하여, 표시부(25)에 표시할 수 있다.

이때의 릴레이(26) 상태는 상기 주제어기(10)에서도 확인 가능하도록 제1통신부(21)를 통해 주제어기(10)로 송신될 수 있게 한다.

도 4는 상기 릴레이 검출부(27)의 개략적인 회로도이다.

도 4를 참조하면 상기 릴레이 검출부(27)는 발광소자(D)와 수광소자(T)를 구비하고 있으며, 이와 같은 릴레이 검출부(27)의 구성은 종래의 마그네틱코일을 사용하는 방식에 비하여 지속적인 전원의 공급이 필요하지 않기 때문에 소비전력을 절감할 수 있으며, 코일에서 발생하는 열에 의한 손상을 방지할 수 있기 때문에 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명 보호계전기는 주제어기(10)와 각 릴레이 제어기(20)들 간에 데이터 통신을 통하여 전원의 공급 및 제어명령의 전달 및 릴레이 접점의 상태를 확인할 수 있기 때문에 주제어기(10)의 구성을 단순화하고, 연결선로의 수를 줄일 수 있다.

또한 포토커플러를 이용한 릴레이 점점을 검출함으로써, 수광소자 측에는 지속적인 전원의 공급이 필요 없으며, 마그네틱 코일에 비하여 소비전력을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 보호계전기의 바람직한 실시예에 따른 구성도이다.

도 2는 도 1에서 주제어기의 블록 구성도이다.

도 3은 도 1에서 릴레이 제어기의 블록 구성도이다.

도 4는 도 3에서 릴레이 상태검출부의 간략한 회로 구성도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10:주제어기 20:릴레이 제어기

31,32:파워 및 통신선로 11:필터 및 퓨즈부

12:정전압 공급부 13:전원검출부

14:키입력부 15:디지털 입력부

16:릴레이 출력부 17:표시부

18:제어부 19:통신부

21:제1통신부 22:직류직류변환부

23:키입력부 24:릴레이 제어부

25:표시부 26:릴레이

27:릴레이 상태검출부 28:제2통신부

Claims (6)

1. 각각 지정된 아이디를 저장하여 상호 구분이 가능한 상태로 직렬 연결되며, 각각 릴레이를 구비하여 상용전원을 사용처로 공급제어하는 다수의 릴레이 제어기; 및

   상기 다수의 릴레이 제어기 중 하나의 릴레이 제어기에 전원의 공급과 통신이 가능한 상태로 연결되며, 설정된 테스트 모드에 따라 각 릴레이 제어기의 릴레이 동작을 제어하고, 상기 릴레이의 동작 상태를 전송받아 표시하는 주제어기를 포함하는 보호계전기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주제어기는,

   상용전원을 공급받아 노이즈를 제거함과 아울러 과전류로부터 내부회로를 보호하는 필터 및 퓨즈부;

   상기 노이즈가 제거된 상용전원을 직류의 정전압으로 내부회로에 공급하는 정전압 공급부;

   사용자의 제어를 입력받는 키입력부; 및

   상기 키입력부를 통해 입력된 제어에 따라 상기 다수의 릴레이 제어기 각각의 아이디와 제어데이터를 통신부를 통해 릴레이 제어기들에 전송하고, 그 릴레 이 제어기들로부터 전송받은 접점데이터와 상기 제어데이터를 비교하여 접점의 정상여부를 표시부에 표시하는 제어부를 포함하는 보호계전기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 키입력부는,

   테스트 방법을 자동 또는 수동으로 설정하는 버튼과, 수동모드에서 상기 다수의 릴레이 제어기들을 그룹별로 선택하여 테스트할 수 있는 버튼이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 보호계전기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 릴레이 제어기 각각은,

   상기 주제어기와 연결되거나 인접한 다른 릴레이 제어기에 연결되어 전원을 공급받음과 아울러 통신이 가능한 제1통신부;

   인접한 또 다른 릴레이 제어기에 연결되어 전원을 공급하고, 제어데이터를 전송하거나, 접점데이터를 수신하여 상기 제1통신부를 통해 전송하는 제2통신부;

   상기 제1통신부를 통해 공급된 전원을 다른 직류전원으로 변환하는 직류직류 변환부;

   상기 직류직류 변환부의 직류전원을 공급받아 동작하며, 저장된 아이디에 부합하는 아이디를 헤더로 하는 제어데이터에 따라 릴레이를 제어하는 릴레이 제어부;

   상기 릴레이의 접점상태를 검출하는 릴레이 상태검출부;

   상기 릴레이 상태검출부의 검출결과를 인식한 릴레이 제어부의 제어에 따라 릴레이의 상태를 표시하는 표시부를 포함하는 보호계전기.
5. 제4항에 있어서,

   사용자가 상기 릴레이의 접점을 변경하는 선택버튼을 제공하여, 상기 선택버튼의 선택시 상기 릴레이 제어부에서 상기 릴레이의 접점을 제어하도록 하는 키입력부를 더 포함하는 보호계전기.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 릴레이 상태검출부는,

   포토커플러를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 보호계전기.

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