KR20160018903A - 블랙박스가 구비된 분전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주변의 모바일과 근거리 무선통신을 수행하는 근거리 무선통신부, 상기 근거리 무선통신부에서 제공한 제1 모바일에 대한 근거리 무선통신신호의 세기를 측정하여 설정된 보관영역 내로 상기 제1 모바일이 진입하였는지 또는 이탈하였는지를 감시하는 근접 파악부, 통신장치의 사용 요청을 수신하거나 사용 중지 요청을 수신하는 경우에 대응하여 근거리 무선통신부를 이용하여 해당 통신장치 내의 활성 제어 대상을 활성화시키거나 비활성화시키는 장치 제어부, 상기 근접 파악부와 연동하여 상기 보관영역으로 상기 제1 모바일의 진입을 파악하는 경우에 상기 제1 모바일에게 마일리지를 제공하고, 상기 통신장치의 사용에 대응하여 상기 통신장치의 사용시간에 비례하는 마일리지를 상기 제1 모바일의 적립 마일리지에서 차감하는 마일리지 관리부, 그리고 상기 통신장치의 사용 시간을 카운트하는 시간 카운터를 포함하는 모바일 관리장치에 관한 것이다.

Description

블랙박스가 구비된 분전반{PANNEL BOARD WITH BLACKBOX FUNCTION AND ABNORMALITY DETECTING}

본 발명은 고압 배전반, 저압 배전반, 분전반, MCC(motor control center)에 관한 것으로, 써지(surge)에 의한 오류동작 발생을 방지하는 기능을 가진 오동작방지형 누전차단기를 활용하거나 오동작방지 기능에 다기능으로 사용전류량, 누설전류량, 정전시간 및 횟수, 서지인입횟수 등을 분석능력이 있어 이를 이용하여 통신으로 정보를 보관하고 원격감시 기능을 가지는 불랙박스가 구비된 분전반(고압 배전반, 저압배전반, 부전반, MCC를 통칭함)에 관한 것이다.

매년마다 크고 작은 화재 사건이 발생되고 있으며, 이러한 화재 사건 발생시마다 원인 규명과 재발 방지를 위해 화재 원인을 밝히는 작업을 필히 하고 있다.

화재 발생시마다 직접적인 화재의 원인이 확인되지 않을 경우에는 전기적 결함 즉, 누전이나 과전류에 의한 전기적 결함으로 추정하고 이후 정확한 원인을 파악하고 있다.

그러나 화재의 원인을 정확히 파악해 화재 현장에서 정보를 수집하고 증거를 찾는 등의 작업을 하더라도 불에 의해 증거가 사라지는 등의 이유로 직접적인 화재 원인을 분별해 내기가 어려운 실정이다.

그러므로 분전반 내에 제공되어 각 장치로 공급되는 전원의 상태 및 전원선의 상태를 파악하여 누전이나 과전류 등을 정보로서 남겨 화재 발생시에 직접적인 화재원인 규명이 손쉽도록 하는 분전반이 요구된다.

한국등록특허 제10-1106724호 (출원인:㈜파워버스, 등록일: 2012.01.10) 한국등록특허 제10-1194276호(출원인: 한국전기안전공사, 등록일: 2012.01.02)

본 발명이 이루고자 하는 과제는 화재 발생시 직접적인 화재 원인을 파악할 수 있도록 하는 블랙박스가 구비된 분전반을 제공하는 것이다. 또한 본 발명이 이루고자 하는 과제는 분전반에 연결된 각 전기장치에서의 전원 이상 상황을 감지하여 화재 및 사고의 사전 예방에 활용되게 하는 블랙박스가 구비된 분전반을 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면 블랙박스가 구비된 분전반을 제공한다. 이 분전반은 분전반내 RSTN 3상 인입단측에 설치되어 과부하 및 단로 등의 이상 상태시에 자동으로 전류를 차단하는 주차단기, 상기 주차단기에 RSTN 부스바를 통해 접속되며, 상기 전원라인으로부터 전기장치의 사용전류량, 누설전류량 및 정전 발생을 파악하는 복수의 보조 차단기, 그리고 상기 복수의 보조 차단기가 각각의 입력포트에 연결되고, 상기 복수의 보조 차단기로부터 상기 누설 전류량, 상기 사용전류량, 누전 여부 및 정전 여부에 대한 정보를 수신하여 저장하는 모니터링 장치를 포함한다.

상기 모니터링 장치는 각 입력포트로부터 수신되는 보조 차단기의 출력 정보를 수신하는 정보 수신부, 상기 정보 수신부로부터 수신되는 정보를 상기 보조 차단기별, 정보의 종류별로 분류한 후 현재 날짜 및 시간정보와 저장시키는 정보 관리부, 그리고 상기 정보 관리부에 수집되는 각종 정보를 보조 차단기별, 날짜와 시간별로 분류하여 저장하고 있는 저장부를 포함한다.

상기 복수의 보조 차단기 각각은 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 영상전류를 검출할 수 있도록 설치된 제1 영상변류기, 상기 부하측에 연결되는 전원라인 중 하나의 전류를 검출할 수 있도록 설치된 제2 영상변류기, 상기 제1 영상변류기로부터 영상전류 감지시 누설전류량을 파악하고 상기 누설전류량을 누전판단의 기준이 되는 설정된 기준레벨과 비교하여 누전발생 여부를 판단하는 누전검출부, 상기 제2 영상변류기에서 검출한 전류를 측정하여 사용전류량을 파악하는 사용전류 분석부, 상기 보조 차단기를 구성하는 각 구성에 동작전원을 공급하고, 상기 전원라인으로 전원이 공급되지 않는 정전이 발생하면 정전 발생을 상기 마이컴에 알리는 전원 공급부, 상기 사용전류 분석부로부터 사용 전류량을 수신하고, 상기 전원 공급부로부터 정전 발생을 수신하며 상기 누전검출부로부터 상기 누설전류량과 누전 발생을 수신하고 수신된 각 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하며, 누전 발생 판단시 누전 발생에 대응하는 제어 동작을 수행하는 마이컴, 그리고 상기 마이컴의 제어 동작에 따라 상기 부하로 공급전원을 차단하는 트립 구동부를 포함한다.

또는, 상기 복수의 보조 차단기 각각은 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 영상전류를 검출할 수 있도록 설치된 제1 영상변류기, 상기 부하측에 연결되는 전원라인 중 하나의 전류를 검출할 수 있도록 설치된 제2 영상변류기, 상기 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 인입되는 서지전류를 감지하고 감지시 서지전류 발생을 알리는 서지인입 분석부, 상기 제1 영상변류기로부터 영상전류 감지시 누설전류량을 파악하고 상기 누설전류량을 누전판단의 기준이 되는 설정된 기준레벨과 비교하여 누전발생 여부를 판단하는 누전검출부, 상기 제2 영상변류기에서 검출한 전류를 측정하여 사용전류량을 파악하는 사용전류 분석부, 상기 보조 차단기를 구성하는 각 구성에 동작전원을 공급하고, 상기 전원라인으로 전원이 공급되지 않는 정전이 발생하면 정전 발생을 상기 마이컴에 알리는 전원 공급부, 상기 서지인입 발생부로부터 서지전류 발생을 제공받고 상기 사용전류 분석부로부터 사용 전류량을 수신하며, 상기 전원 공급부로부터 정전 발생을 수신하고 상기 누전검출부로부터 상기 누설전류량과 누전 발생을 수신하며 수신된 각 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하며, 누전 발생 판단시 누전 발생에 대응하는 제어 동작을 수행하는 마이컴, 그리고 상기 마이컴의 제어 동작에 따라 상기 부하로 공급전원을 차단하는 트립 구동부를 포함한다.

상기 모니터링 장치는 상기 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 인입되는 서지전류를 감지하고 감지시 서지전류 발생을 상기 정보 관리부에 알리는 서지인입 분석부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 모니터링 장치는 상기 정보 관리부로부터 서지전류 검출이나 정전 발생 신호를 수신하면 서지전류 검출 횟수를 카운트하거나 정전 발생 횟수를 카운트하는 카운트부, 상기 복수의 보조 차단기 각각의 사용전류량을 설정된 제1 임계값과 비교하고 사용전류량이 상기 제1 임계값 이상인 경우에 이를 상기 저장부에 기록하고 경고 동작이 발생되게 하는 사용전류 감시부, 상기 복수의 보조 차단기 각각으로부터 수신된 누설전류량을 설정된 제2 임계값과 비교하고 누설전류량이 상기 제2 임계값 이상인 경우에 이를 상기 저장부에 기록하고 경고 동작이 발생되게 하는 누설전류 감시부, 그리고 상기 사용전류 감시부 또는 상기 누설전류 감시부로부터 임계치 초과를 알리는 신호를 수신하면 경고음 또는 경고등 표시 등의 알람 동작을 수행하는 알람부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 모니터링 장치는 상기 주차단기에 RSTN 부스바를 통해 접속되며, N 부스바를 기준으로, R, S, T 부스바를 통해 제공되는 전압을 측정하여 R, S, T 전원 라인의 결선 여부를 파악하는 결선 측정부를 더 포함할 수 있다.

상기 주차단기는 R, S, T 부스바를 통해 제공되는 전압을 측정하여 R, S, T 전원 라인의 결선 여부를 파악하는 결선 측정부를 더 포함하고, 상기 결선 측정부에서 파악한 정보를 상기 모니터링 장치에 제공한다.

상기 누전 검출부는 상기 제1 영상변류기로부터 검출된 아날로그 신호 중 반파장 신호를 검출하는 제1 차동증폭기, 상기 제1 차동증폭기의 반대측 반파장을 검출하는 제2 차동증폭기, 상기 제1 차동증폭기와 상기 제2 차동증폭기의 각 반파장 신호를 조합하여 전파를 만드는 것으로 일종의 전파정류회로에 해당하는 가산기, 상기 가산기로부터 인가되는 신호 크기와 미리 설정된 기준이 되는 신호 크기를 비교하여 설정된 기준신호 이상의 값이 인가되면 상기 마이컴에 인터럽트 신호를 전달하는 비교기, 그리고 상기 제1 영상변류기로부터 검출된 신호로 현재의 누설 전류량을 계산하는 AC/DC RMS 회로를 포함한다.

상기 서지인입 분석부는 전원라인으로부터 분기된 전원선을 감지하여 서지(surge) 인입에 따른 허용전압 초과시 전류가 흐르도록 형성된 전압제한부, 서지발생시 전류의 흐름을 차단 또는 제한하기 위해 구성된 전류제한부, 전원라인에서 분기된 전원선으로부터 전류의 흐름을 감지하기 위해 구성된 변류기, 그리고 상기 변류기로부터 전류의 흐름을 감지시 서지 전류가 인입되었다고 판단하여 감지신호를 상기 마이컴으로 전달하는 신호감지부를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 분전반에 제공된 전원의 상태 및 각 전기장치의 전원 상태에 대한 정보를 저장한 분전반 내의 블랙박스를 통해 화재시 직접적인 화재 원인을 즉시 파악할 수 있게 한다. 또한 각 전기장치에서의 전원 상태를 감시하여 과전류 발생이나 과도한 누설전류 발생 등의 전원 이상 상황을 파악하고 알람(alarm)하여 화재 및 사고 예방을 할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이상 감지 및 블랙박스 기능을 가진 분전반의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모니터리 장치 및 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보조 차단기의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터리 장치 및 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보조 차단기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사용전류 분석부의 내부 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서지인입 분석부의 내부 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 이상 감지 및 블랙박스 기능을 가진 분전반에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이상 감지 및 블랙박스 기능을 가진 분전반의 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 분전반은 주차단기(100), 복수의 보조 차단기(200) 및 모니터링 장치(300)를 포함한다.

주차단기(100)는 분전반내 RSTN 3상 인입단측에 설치되어 과부하 및 단로 등의 이상 상태시에 자동으로 전류를 차단하는 기능을 수행한다. 예컨대 주차단기(100)는 통상의 MCCB(Molded Cased Circuit Breaker)이다.

복수의 보조 차단기(200)는 주차단기(100)에 연결된 R,S,T,N의 4개의 부스바(bus bar) 중 4개 또는 2개를 전원 라인으로 연결되어 3상 또는 단상 전원을 제공받고, 제공받은 3상 또는 단상 전원을 연결된 전기장치(예; 전등, 에어컨, 콘센트 등)에 제공한다. 그리고 보조 차단기(200)는 전원라인으로부터 인입되는 서지전류를 검출하거나 정전(결선 포함) 여부를 파악하고 사용전류와 누설전류를 파악하여 누전발생 여부를 판단한다. 이와 같이 동작하는 보조 차단기(200)는 정전 발생, 서지 전류 검출, 사용전류량, 누설전류량, 누전 발생, 및 정전 발생 등에 대한 정보를 모니터링 장치(300)에 제공한다.

모니터링 장치(300)는 복수의 보조 차단기(200)로부터 수신되는 각종 정보를 정보 종류별로 분류하고 수신 시간을 기준으로 저장하여 관리한다. 또한 모니터링 장치(300)는 각 보조 차단기(200)의 사용전류량과 누설전류량이 설정 임계치를 초과하는지를 파악하며 설정 임계치를 초과하는 경우에 알람 기능을 수행하여 경고음 또는 경고표시 동작을 하거나, 원격지의 관리자 또는 특정인 또는 소방서 등에 경고 메시지를 전송한다. 또한 모니터링 장치(300)는 자체적으로 서지전류의 발생을 측정하거나 결선 여부를 파악하는 기능을 가지도록 구성될 수 있다.

한편 도 1에서는 R, S, T, N 부스바를 통해 주차단기(100)와 모니터링 장치(300)간에 연결된 것으로 도시하였으나, R, S, T, N 부스바에 모니터링 장치(300)가 연결되지 않는 형태로 구성될 수 있다.

이하에서는 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모니터링 장치를 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모니터리 장치 및 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 모니터링 장치(300)는 복수의 입력 포트를 가지며, 하나의 입력 포트에 하나의 보조 차단기(200)가 연결되도록 구성된다. 이때 입력 포트의 번호별로 연결된 보조 차단기(200)의 종류 즉, 보조 차단기(200)에 연결된 전기장치의 종류는 입력포트별 장치 정보로서 저장되어 관리된다. 즉, 모니터링 장치(300)는 어떤 번호의 입력 포트에 어떠한 보조 차단기(200)가 연결되어 있는지를 알고 있다. 도 2를 예로 하면, 모니터링 장치(300)는 입력포트1(PORT1)에 전등에 연결된 보조 차단기(200)가 연결되어 있고, 입력포트2(PORT2)에 에어컨에 연결된 보조 차단기(200)가 연결되어 있으며, 입력포트3(PORT3)에 콘센트에 연결된 보조 차단기(200)가 연결되고 있고, 입력포트n(PORTN)에 냉장고에 연결된 보조 차단기(200)가 연결되어 있음을 알고 있다.

모니터링 장치(300)는 정보 수신부(310), 정보 관리부(320), 결선 측정부(330), 저장부(340), 카운트부(360), 사용전류 감시부(370), 누설전류 감시부(380) 및 알람부(390)를 포함한다. 경우에 따라 모니터링 장치(300)는 표시부(350)를 더 포함할 수 있다. 여기서 카운트부(360)와, 사용전류 감시부(370) 및 누설전류 감시부(380) 중 하나는 제작자에 의해 생략이 가능하다.

정보 수신부(310)는 각 입력포트(PORT1 내지 PORTN)로부터 수신되는 각 보조 차단기(200)의 출력 정보를 수신하고, 각 입력포트를 통해 수신된 보조 차단기(200)의 출력을 정보 관리부(320)에 제공한다. 정보 수신부(310)에서 정보 관리부(320)로 제공되는 정보에는 입력포트번호(또는 보조 차단기의 식별정보 또는 전기장치의 식별정보)와 정보의 종류를 알리는 식별정보가 포함되어 있다.

정보 관리부(320)는 정보 수신부(310)로부터 수신되는 정보를 입력포트 번호별로, 정보의 종류별로 분류한 후 분류한 정보를 입력포트번호에 대응시켜 현재 날짜 및 시간정보와 함께 저장부(340)에 저장한다. 정보 관리부(320)는 모니터링 장치(300)에 표시부(350)가 구비되는 경우에 각 보조 차단기(200)별 전원 상태 정보(사용전류량, 누설전류량, 누전 여부 등)를 표시부(350)에 제공하여 화면상에 표시되게 한다.

결선 측정부(330)는 주차단기(100)에 연결된 R, S, T, N 4개의 부스바에 연결되고 N 부스바를 기준으로 R, S, T 부스바를 통해 인가되는 전압을 측정하여 R, S, T 전원라인 중 결선된 전원라인이 있는지를 파악하며, 결선된 전원라인이 있는 경우에 이에 대한 정보를 정보 관리부(320)를 통해 저장부(340)에 저장시킨다. 여기서 결선 측정부(330)는 경우에 따라 생략이 가능하다.

저장부(340)는 정보 관리부(320)에 수집되는 각종 정보를 보조 차단기별로, 날짜와 시간별로 분류하여 저장하고 있으며, 저장된 정보는 비상시 또는 화재시 등에 직접적인 사건의 원인을 파악할 수 있는 정보로 이용된다.

카운트부(360)는 정보 관리부(320)로부터 서지전류 검출이나 정전 발생 신호를 수신하면 이를 카운트한다. 즉, 카운트부(360)는 보조 차단기(200)로부터 서지전류 검출 신호가 수신될 때마다 해당 보조 차단기(200)의 서지전류 검출 이벤트에 대한 카운트를 증가시켜 서지전류가 검출된 횟수를 측정(즉, 카운트)한다. 또한 카운트부(360)는 보조 차단기(200)로부터 정전 발생 신호가 수신될 때마다 해당 보조 차단기(200)의 정전 검출 이벤트에 대한 카운트를 증가시켜 정전 발생한 횟수를 측정(즉, 카운트)한다. 카운트부(360)에 의해 카운트된 결과는 저장부(340)에 저장된다.

사용전류 감시부(370)는 각 보조 차단기(200)에 연결된 전기장치의 사용전류량이 설정된 임계치보다 많이 사용하여 위험 상황인지를 파악하기 위한 것이다. 이를 위해 사용전류 감시부(370)는 정보 관리부(320)로부터 각 보조 차단기(200)의 사용전류량을 수신하고, 수신한 사용전류량을 설정된 제1 임계값과 비교하며 사용전류량이 제1 임계값 이상인지의 여부를 파악한다. 사용전류 감시부(370)는 사용전류량이 제1 임계값 이상이면 알람부(390)에 사용전류량 초과를 알린다.

누설전류 감시부(380)는 각 보조 차단기(200)에 연결된 전기장치의 누설전류량이 설정된 임계치보다 높아 위험 상황인지를 파악하기 위한 것이다. 이를 위해 누설전류 감시부(380)는 정보 관리부(320)로부터 각 보조 차단기(200)의 누설전류량을 수신하고, 수신한 누설전류량을 설정된 제2 임계값과 비교하며 누설전류량이 제2 임계값 이상인지의 여부를 파악한다. 누설전류 감시부(380)는 누설전류량이 제2 임계값 이상이면 알람부(390)에 누설전류량 초과를 알린다.

알람부(390)는 사용전류 감시부(370)와 누설전류 감시부(380)로부터 임계치 초과를 알리는 신호를 수신하면 경고음 또는 경고등 점등 등의 알람 동작을 수행하여 위험을 관리자 또는 주변인에게 알린다. 또한 알람부(390)는 모니터링 장치(300)에 유선 또는 통신을 가능하게 하는 통신부를 가지는 경우에 원격지의 관리자 또는 특정인 또는 소방서 등에 경고 메시지를 전송하는 기능을 가진다.

상기에서 사용전류 감시부(370)와 누설전류 감시부(380)는 위험 상황이라고 판단하면 알람부(390)를 구동시킴과 동시에, 위험 상황임을 현재의 시간정보와 함께 저장부(340)에 기록으로 남긴다.

한편, 사용전류 감시부(370)와 누설전류 감시부(380)는 위험 상황이 지속되는 시간을 측정하여 얼마동안 사용전류량 또는 누설전류량이 임계값 이상으로 지속하였는지를 파악하고, 이를 저장부(340)에 기록으로 남긴다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보조 차단기(200)를 보다 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보조 차단기의 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보조 차단기(200)는 제1 영상변류기(211) 및 제2 영상변류기(212), 누전검출부(220), 사용전류 분석부(230), 서지인입 분석부(240), 마이컴(250), 트립구동부(260) 그리고, 전원 공급부(270)를 포함한다.

제1 영상변류기(211)는 부하측에 연결되는 전원라인(L1, L2)으로부터 영상전류를 검출기 위해 설치되며, 제2 영상변류기(212)는 부하측에 연결되는 전원라인(L1, L2) 중 하나로부터 사용전류를 검출하기 위해 설치된다.

누전검출부(220)는 제1 영상변류기(211)부터 제공받은 영상전류를 정량화하고 누설전류량을 파악하여 마이컴(220)에 알리고 누설전류량으로 누전발생 여부를 판단하여 마이컴(220)에 알린다. 이때 제1 영상변류기(211)에서 제공하는 전류는 미세한 아날로그 신호로 제공된다. 그러므로 누전검출부(220)는 검출 전류에 대한 아날로그 신호를 증폭하고 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 정량화한 후 정량화된 값을 누전여부를 판단할 수 있는 기준치(즉, 기준레벨)과 비교하여 누전발생 여부를 판단한다. 누전검출부(220)는 부하측에 흐르는 누설 전류가 설정된 기준치 이상으로 판단되면 마이컴(250)에 전원차단 요청신호를 전달한다.

사용전류 분석부(230)는 제2 영상변류기(212)로부터 수신되는 전류를 사용전류로 파악한다. 이때 사용전류 분석부(230)는 제2 영상변류기(212)로부터 수신되는 전류가 아날로그 신호이므로 이를 디지털 신호로 변환화여 마이컴(250)에 알린다.

서지인입 분석부(240)는 전원라인(L1, L2)으로부터 허용전압 이상의 서지(surge) 전류가 인입될 경우 이를 감지하고 서지전류 발생 즉, 서지전류 검출을 알리는 서지전류 검출신호를 마이컴(250)에 제공한다.

마이컴(250)은 각 구성(220, 230, 240, 370)으로부터 각종 정보를 수신하면 이를 모니터링 장치(300)에 제공하며, 누전검출부(220)에서 파악한 누전 발생이 서지 전류나 노이즈 등에 의한 것인지를 파악하고 서지 전류나 노이즈 등에 의한 것이 아닌 경우에 누전 발생이라고 판단하여 트립구동부(260)를 제어한다.

트립 구동부(260) 누전발생시 부하로 인가되는 공급전원을 차단하는 것으로, 마이컴(250)으로부터 전달된 제어신호에 의해 동작한다. 즉, 마이컴(250)으로부터 전달되는 제어신호에 따라 전기회로를 개방하거나 폐쇄시키는 스위칭 절환 동작을 수행한다. 바람직하게, 상기 트립 구동부(260)에 적용되는 스위칭수단은 실리콘 제어 정류기(SCR, Silicon Controlled Rectifier)과 같은 무접점 방식의 반도체 소자가 적용된다.

전원 공급부(270)는 보조 차단기(200)를 구성하는 각 회로부에 동작전원을 공급하는 것으로 전원라인(L1, L2)측으로부터 교류(AC)전원을 공급받아 직류(DC)전원으로 변환한 후 공급한다. 전원 공급부(270)는 전원라인(L1, L2)로부터 전원이 공급되지 않는 정전 상황 또는 결선 상황이 발생하면 이를 마이컴(250)에 알린다.

이하에서는 도 4를 참조로 하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치를 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터리 장치 및 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)와 거의 유사하다. 다만 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)는 보조 차단기(200)에 구성된 서지인입 분석부(240)를 내부 구성으로 하는 것에 본 발명의 제1 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)와 차이가 있다. 물론 이때 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)의 서지인입 분석부(240)는 제1 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)의 서지인입 분석부(240)와 동일한 동작을 수행하여 서지 전류 발생(즉, 검출)을 정보 관리부(320)에 알린다.

그리고 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)는 통신부(391)를 가진다. 통신부(391)는 정보 관리부(320)에 의해 제어되며 무선 랜 또는 와이파이 모듈, 블루투스 모듈 등을 통해 원격 단말과 양방향 통신을 수행한다. 통신부(391)는 이상 상태 감지에 따른 알람을 원격지에 알리거나 원격지 단말의 요청에 대응하는 정보를 원격지 단말에 제공하기 위한 용도로 이용된다. 또한 통신부(391)는 원격지 단말이 모니터링 장치(300)의 동작을 제어할 수 있는 용도로 이용된다.

그리고 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)에 연결되는 보조 차단기(200)는 도 5에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보조 차단기의 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보조 차단기(200)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보조 차단기(200)에서 서지인입 분석부(240)가 생략된 형태로 구성된다.

이하 도 6을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 누전검출부(220)를 보다 상세히 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 사용전류 분석부의 내부 구성도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 누전검출부(220)는 제1 영상변류기(211)로부터 검출된 아날로그 신호 중 반파장 신호를 검출하는 제1 차동증폭기(221)와, 제1 차동증폭기(221)의 반대측 반파장을 검출하는 제2 차동증폭기(221)와, 상기 제1 차동증폭기(221)와 제2 차동증폭기(221)의 각 반파장 신호를 조합하여 전파를 만드는 것으로 일종의 전파정류회로에 해당하는 가산기(224)와, 가산기(224)로부터 인가되는 신호 크기와 미리 설정된 기준이 되는 신호 크기를 비교하여 설정된 기준신호 이상의 값이 인가되면 마이컴(150) 측에 누전 발생 상황에 따른 인터럽트 신호를 전달하는 비교기(225)를 포함하여 구성된다.

또한, 누전검출부(220)는 제1 영상변류기(211)로부터 검출된 신호로 현재의 누설 전류량을 계산하는 AC/DC 알엠에스(RMS, 223) 회로를 더 포함한다. AC/DC RMS(233) 회로로부터 계산된 누설 전류량은 디지털신호로 변환하여 마이컴(250)에 전달된다.

한편, 일반적으로 누전이 발생하면 누전에 의한 신호 파형은 정상적인 신호에 비해 큰 값의 파형으로 나타나며, 이러한 파형은 신호의 주기 시간마다 지속적으로 나타난다. 반면에 노이즈나 서지전류에 의한 신호 파형은 누전에 의한 파형과 같인 정상적인 신호에 비해 큰 값의 파형으로 나타나나 일시적으로 나타나는 특징이 있다. 그러므로 파형을 주기 시간마다 계속적으로 관찰하면 누전에 의한 것인지 일시적인지를 알 수 있으며, 마이컴(250)는 신호의 주기시간마다(즉 신호 주기마다) 비교기로부터 인터럽트 신호가 수신되는지를 파악하여 누전 여부를 판단한다.

이하에서는 도 7을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 서지인입 분석부(240)를 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 서지인입 분석부의 내부 구성도이다.

도 7에 도시한 바와 같이, 서지 인입 분석기(240, 370)는 부하측으로 인가되는 전원라인(L1,L2)으로부터 분기된 전원선을 감지하도록 형성되며, 전압제한부(241), 전류제한부(242), 변류기(243), 그리고 신호감지부(244)가 포함되어 구성된다.

상기에서 전압제한부(241)는 전원라인(L1, L2)으로부터 분기된 전원선을 감지하여 서지(surge) 인입에 따른 허용 전압이 초과되면 전류가 흐르도록 구성된다. 전압제한부(241)는 바리스터로 구성될 수 있다.

전류제한부(242)는 서지발생시 전류의 흐름을 차단 또는 제한하기 위한 구성된 것이며, 변류기(243)는 전원라인(L1, L2)에서 분기된 전원선으로부터 전류의 흐름을 감지하기 위해 구성된 것이다. 상기 변류기(243)로부터 전류의 흐름이 감지되면 해당 신호는 신호감지부(244)로 인가되며 신호감지부(244)는 서지전류가 인입되었다고 판단하여 감지신호를 마이컴(250) 또는 정보 관리부(370)에 전달한다.

이하에서는 주차단기(100)의 부스바에 모니터링 장치(300)가 연결되지 않는 경우를 도 8을 참조로 하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모니터링 장치와 각 구성간의 연결 관계를 보인 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)에서 서지인입 분석부가 생략되어 보조 차단기(200)에 구성되고, 결선 측정부가 생략되어 주차단기(100)에 구성되도록 하여, 주차단기(100)의 부스바에 연결되지 않도록 구성된다.

이에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 장치(300)는 주차단기(100)의 부스바에 연결되는 형태로 구성되거나, 또는 주차단기(100)의 부스바에 연결되지 않는 형태로 구성될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따르면, 모니터링 장치(300)의 저장부(340)에는 정전 발생 횟수 및 일자, 서지전류 검출 횟수 및 일자, 사용전류량, 사용전류량의 임계치 초과 일자, 누설전류량, 누설전류량의 임계치 초과일자, 정전 또는 결선 상황 등에 대한 정보가 저장되어, 화재나 사고발생시에 저장부(340)에 저장된 정보를 확인하는 것으로 직접적인 화재나 사고원인을 쉽고 빠르게 찾을 수 있게 한다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 주차단기 200 : 보조 차단기
300 : 모니터링 장치 310 : 정보 수신부
320 : 정보 관리부 330 : 결선 측정부
340 : 저장부 350 : 표시부
360 : 카운트부 370 : 사용전류 감시부
380 : 누설전류 감시부 390 : 알람부
391 : 통신부 240 : 서지인입 분석부
211 : 제1 영상변류기 212 : 제2 영상변류기
220 : 누전검출부 230 : 사용전류 분석부
250 : 마이컴 260 : 트립구동부
270 : 전원 공급부

Claims (10)

1. 분전반내 RSTN 3상 인입단측에 설치되어 과부하 및 단로 등의 이상 상태시에 자동으로 전류를 차단하는 주차단기,
   상기 주차단기에 RSTN 부스바를 통해 접속되며, 상기 RSTN 부스바의 전원라인으로부터 전기장치의 사용전류량, 누설전류량, 서지인입 및 정전발생을 파악하며 서지(surge)로부터 발생되는 유기전압과 무효성(용량성) 누설전류에 의하여 발생되는 누전차단기 오류동작을 방지하는 기능을 가진 복수의 보조 차단기,, 그리고
   상기 복수의 보조 차단기가 각각의 입력포트에 연결되고, 상기 복수의 보조 차단기로부터 상기 누설 전류량, 상기 사용전류량, 누전 여부 및 정전 여부에 대한 정보를 수신하여 저장하는 모니터링 장치
   를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
2. 제1항에서,
   상기 모니터링 장치는
   각 입력포트로부터 수신되는 보조 차단기의 출력 정보를 수신하는 정보 수신부,
   상기 정보 수신부로부터 수신되는 정보를 상기 보조 차단기별, 정보의 종류별로 분류한 후 현재 날짜 및 시간정보와 저장시키는 정보 관리부, 그리고
   상기 정보 관리부에 수집되는 각종 정보를 보조 차단기별, 날짜와 시간별로 분류하여 저장하고 있는 저장부
   를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
3. 제2항에서,
   상기 복수의 보조 차단기 각각은
   부하측에 연결되는 전원라인으로부터 영상전류를 검출할 수 있도록 설치된 제1 영상변류기,
   상기 부하측에 연결되는 전원라인 중 하나의 전류를 검출할 수 있도록 설치된 제2 영상변류기,
   상기 제1 영상변류기로부터 영상전류 감지시 누설전류량을 파악하고 상기 누설전류량을 누전판단의 기준이 되는 설정된 기준레벨과 비교하여 누전발생 여부를 판단하는 누전검출부,
   상기 제2 영상변류기에서 검출한 전류를 측정하여 사용전류량을 파악하는 사용전류 분석부,
   상기 사용전류 분석부로부터 사용 전류량을 수신하고, 상기 전원 공급부로부터 정전 발생을 수신하며 상기 누전검출부로부터 상기 누설전류량과 누전 발생을 수신하고 수신된 각 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하며, 누전 발생 판단시 누전 발생에 대응하는 제어 동작을 수행하는 마이컴,
   상기 보조 차단기를 구성하는 각 구성에 동작전원을 공급하고, 상기 전원라인으로 전원이 공급되지 않는 정전이 발생하면 정전 발생을 상기 마이컴에 알리는 전원 공급부, 그리고
   상기 마이컴의 제어 동작에 따라 상기 부하로 공급전원을 차단하는 트립 구동부
   를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
4. 제2항에서,
   상기 복수의 보조 차단기 각각은
   부하측에 연결되는 전원라인으로부터 영상전류를 검출할 수 있도록 설치된 제1 영상변류기,
   상기 부하측에 연결되는 전원라인 중 하나의 전류를 검출할 수 있도록 설치된 제2 영상변류기,
   상기 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 인입되는 서지전류를 감지하고 감지시 서지전류 발생을 알리는 서지인입 분석부,
   상기 제1 영상변류기로부터 영상전류 감지시 누설전류량을 파악하고 상기 누설전류량을 누전판단의 기준이 되는 설정된 기준레벨과 비교하여 누전발생 여부를 판단하는 누전검출부,
   상기 제2 영상변류기에서 검출한 전류를 측정하여 사용전류량을 파악하는 사용전류 분석부,
   상기 보조 차단기를 구성하는 각 구성에 동작전원을 공급하고, 상기 전원라인으로 전원이 공급되지 않는 정전이 발생하면 정전 발생을 상기 마이컴에 알리는 전원 공급부,
   상기 서지인입 발생부로부터 서지전류 발생을 제공받고 상기 사용전류 분석부로부터 사용 전류량을 수신하며, 상기 전원 공급부로부터 정전 발생을 수신하고 상기 누전검출부로부터 상기 누설전류량과 누전 발생을 수신하며 수신된 각 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하며, 누전 발생 판단시 누전 발생에 대응하는 제어 동작을 수행하는 마이컴, 그리고
   상기 마이컴의 제어 동작에 따라 상기 부하로 공급전원을 차단하는 트립 구동부
   를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
5. 제3항에서,
   상기 모니터링 장치는 상기 부하측에 연결되는 전원라인으로부터 인입되는 서지전류를 감지하고 감지시 서지전류 발생을 상기 정보 관리부에 알리는 서지인입 분석부를 더 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
6. 제4항 또는 제5항에서,
   상기 모니터링 장치는
   상기 정보 관리부로부터 서지전류 검출이나 정전 발생 신호를 수신하면 서지전류 검출 횟수를 카운트하거나 정정 발생 횟수를 카운트하는 카운트부,
   상기 복수의 보조 차단기 각각의 사용전류량을 설정된 제1 임계값과 비교하고 사용전류량이 상기 제1 임계값 이상인 경우에 이를 상기 저장부에 기록하고 경고 동작이 발생되게 하는 사용전류 감시부,
   상기 복수의 보조 차단기 각각으로부터 수신된 누설전류량을 설정된 제2 임계값과 비교하고 누설전류량이 상기 제2 임계값 이상인 경우에 이를 상기 저장부에 기록하고 경고 동작이 발생되게 하는 누설전류 감시부, 그리고
   상기 사용전류 감시부 또는 상기 누설전류 감시부로부터 임계치 초과를 알리는 신호를 수신하면 경고음 또는 경고등 표시 등의 알람 동작을 수행하는 알람부를 더 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
7. 제4항 또는 제5항에서,
   상기 모니터링 장치는 상기 주차단기에 RSTN 부스바를 통해 접속되며, N 부스바를 기준으로, R, S, T 부스바를 통해 제공되는 전압을 측정하여 R, S, T 전원 라인의 결선 여부를 파악하는 결선 측정부를 더 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
8. 제7항에서,
   상기 주차단기는 R, S, T 부스바를 통해 제공되는 전압을 측정하여 R, S, T 전원 라인의 결선 여부를 파악하는 결선 측정부를 더 포함하고,
   상기 결선 측정부에서 파악한 정보를 상기 모니터링 장치에 제공하는 블랙박스가 구비된 분전반.
9. 제3항 또는 제4항에서,
   상기 누전 검출부는
   상기 제1 영상변류기로부터 검출된 아날로그 신호 중 반파장 신호를 검출하는 제1 차동증폭기,
   상기 제1 차동증폭기의 반대측 반파장을 검출하는 제2 차동증폭기,
   상기 제1 차동증폭기와 상기 제2 차동증폭기의 각 반파장 신호를 조합하여 전파를 만드는 것으로 일종의 전파정류회로에 해당하는 가산기,
   상기 가산기로부터 인가되는 신호 크기와 미리 설정된 기준이 되는 신호 크기를 비교하여 설정된 기준신호 이상의 값이 인가되면 상기 마이컴에 인터럽트 신호를 전달하는 비교기, 그리고
   상기 제1 영상변류기로부터 검출된 신호로 현재의 누설 전류량을 계산하는 AC/DC RMS 회로
   를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
10. 제4항 또는 제5항에서,
    상기 서지인입 분석부는
    전원라인으로부터 분기된 전원선을 감지하여 서지(surge) 인입에 따른 허용전압 초과시 전류가 흐르도록 형성된 전압제한부,
    서지발생시 전류의 흐름을 차단 또는 제한하기 위해 구성된 전류제한부,
    전원라인에서 분기된 전원선으로부터 전류의 흐름을 감지하기 위해 구성된 변류기, 그리고
    상기 변류기로부터 전류의 흐름을 감지시 서지 전류가 인입되었다고 판단하여 감지신호를 상기 마이컴으로 전달하는 신호감지부
    를 포함하는 블랙박스가 구비된 분전반.
    

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