KR20170122559A - 모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템 - Google Patents

모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계기용 변압기의 소손으로 인해 모터가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 손해를 방지할 수 있는 모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템을 제공하기 위하여, 모터에 공급되는 전원 전류의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제1검출신호를 출력하는 전류 검출부와, 모터에 공급되는 전원 전압의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력하는 전압 검출부와, 제1 및 제2검출신호 중 어느 하나라도 모터의 이상 동작 정보를 포함하면 차단신호를 출력하되, 제2검출신호가 모터의 이상 동작 정보를 포함하더라도 전압 검출부에 의해 일정 전압 이하의 제1전압이 검출되고, 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 차단신호의 출력을 차단하는 제어부를 포함하는 모터 보호 계전기를 제공한다.

Description

모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템{MOTOR PROTECTION RELAY AND MOTOR PROTECTION SYSTEM}
본 발명은 모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템에 관한 것으로서, 특히 계기용 변압기의 소손으로 인해 모터가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 손해를 방지할 수 있는 모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 모터 보호 계전기는 모터의 시동 및 운전 중에 발생되는 과전류, 결상, 상 불평형 및 역상을 설정된 동작시간에 의해 정확하게 검출하여 모터를 신뢰성 있게 보호하는 기능을 하는 기기이다.
도 1은 종래의 모터 보호 계전기의 동작 흐름도이도.
도면에 도시한 바와 같이, 먼저, 종래의 모터 보호 계전기는 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류를 검출 및 계산한다.
이 때, 전압 보호요소 동작 및 전력 보호요소 동작을 모두 수행한다.
이 때, 전압 보호요소는 과전압, 저전압, 결상, 전압 불평형, 역상 등의 제1 내지 제n(n은 3이상의 자연수)보호요소로 이루어 질 수 있다.
마찬가지로, 전력 보호요소는 과전력, 저전력, 과역률, 저역률 등의 제1 내지 제n보호요소로 이루어 질 수 있다.
이와 같은 제1 내지 제n보호요소는 사용자에 의해 미리 그 사용 여부가 설정될 수 있다.
구체적으로, 제1보호요소를 사용하게 되면, 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류가 제1보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 제2보호요소 사용 여부를 판단하게 된다.
또한, 제1보호요소를 사용하지 않게 되면, 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류가 제1보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하지 않고 다음 제2보호요소 사용여부를 판단하게 된다.
다음, 제2보호요소를 사용하게 되면, 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류가 제2보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 제n보호요소 사용 여부를 판단하게 된다.
또한, 제2보호요소를 사용하지 않게 되면, 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류가 제2보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하지 않고 다음 제n보호요소 사용여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 제n보호요소를 사용하게 되면, 모터에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류가 제n보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 처음으로 돌아가 전술한 과정을 반복한다.
한편, 종래의 모터 보호 계전기는 모터가 정상 동작 함에도 불구하고 계기용 변압기의 소손으로 인해 모터가 정지(오동작)됨으로써 비용적 손해가 발생함과 아울러 모터에 연결된 부하를 소손시킬 수 있다.
특히, 모터 및 모터에 연결된 부하의 소손보다 모터에 의한 공정의 진행이 더 중요한 경우, 모터 보호 계전기의 이상으로 인해 모터가 정지(오동작)하면 비용적인 면에서 많은 손해가 발생될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 계기용 변압기의 소손으로 인해 모터가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 손해를 방지할 수 있는 모터 보호 계전기 및 모터 보호 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터에 공급되는 전원 전류의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제1검출신호를 출력하는 전류 검출부와, 모터에 공급되는 전원 전압의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력하는 전압 검출부와, 제1 및 제2검출신호 중 어느 하나라도 모터의 이상 동작 정보를 포함하면 차단신호를 출력하되, 제2검출신호가 모터의 이상 동작 정보를 포함하더라도 전압 검출부에 의해 일정 전압 이하의 제1전압이 검출되고, 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 차단신호의 출력을 차단하는 제어부를 포함하는 모터 보호 계전기를 제공한다.
또한, 제어부는 차단신호 출력과 함께 모터의 이상 동작 정보의 표시신호를 출력한다.
또한, 제어부로부터 표시신호를 입력 받아 모터의 이상 동작 정보를 외부로 표시하는 표시부를 더 포함한다.
또한, 모터에 공급되는 1차 전원 전류를 1차 전원 전류 보다 낮은 레벨의 2차 전원 전류로 변환하는 계기용 변류기와, 2차 전원 전류의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제1검출신호를 출력하는 전류 검출부와, 모터에 공급되는 1차 전원 전압을 상기 1차 전원 전압 보다 낮은 레벨의 2차 전원 전압으로 변환하는 계기용 변압기와, 2차 전원 전압의 전기적 특성을 검출하여 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력하는 전압 검출부와, 제1 및 제2검출신호 중 어느 하나라도 모터의 이상 동작 정보를 포함하면 차단신호를 출력하되, 제2검출신호가 상기 모터의 이상 동작 정보를 포함하더라도 전압 검출부에 의해 일정 전압 이하의 제1전압이 검출되고, 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 계기용 변압기의 소손으로 판단하여 차단신호의 출력을 차단하는 제어부와, 제어부로부터 차단신호를 입력 받아 모터에 공급되는 1차 전원 전류를 차단하는 전류 차단부를 포함하는 모터 보호 시스템을 제공한다.
본 발명은 모터가 정상 동작 함에도 불구하고 계기용 변압기의 소손으로 인해 모터가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 비용적 손해를 방지할 뿐만 아니라 모터에 연결된 부하의 소손을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 계기용 변압기가 소손되는 경우 전압 검출부를 통한 모터의 이상 및 사고는 방지할 수 없지만, 전류 검출부를 통한 모터의 이상 및 사고는 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 모터 보호 계전기의 동작 흐름도이도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 계전기의 동작 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 시스템을 도시한 도면이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 시스템(100)은 모터(110)와, 계기용 변류기(120)와, 계기용 변압기(130)와, 모터 보호 계전기(150)와, 전류 차단부(160)를 포함한다.
구체적으로, 모터 보호 계전기(150)는 모터(110)의 시동 및 운전 중에 발생하는 과전류, 결상, 불평형, 역상, 지락 등과 같은 이상 및 사고를 검출하여 이상 및 사고 발생 시 모터(110)를 보호하는 수단으로서, 이상 및 사고가 발생하면 모터(110)로 인가되는 전원을 차단함으로써 모터(110) 및 모터(110)와 연결된 부하의 손상을 방지한다.
또한, 계기용 변류기(120)는 모터(110)에 공급되는 1차 전원 전류를 상기 1차 전원 전류 보다 낮은 레벨의 2차 전원 전류로 변환하여, 모터 보호 계전기(150)에 공급한다.
또한, 계기용 변압기(130)는 모터(110)에 공급되는 1차 전원 전압(V1)을 상기 1차 전원 전압(V1) 보다 낮은 레벨의 2차 전원 전압(V2)으로 변환하여, 모터 보호 계전기(150)에 공급한다.
또한, 전류 차단부(160)는 모터(110)의 이상 및 사고가 발생시 모터 보호 계전기(150)로부터 차단신호를 입력 받아 모터(110)에 공급되는 상기 1차 전원 전류를 차단한다.
한편, 위와 같은 모터 보호 계전기(150)는 전류 검출부(151)와, 전압 검출부(153)와, 제어부(155)를 포함한다.
구체적으로, 전류 검출부(151)는 계기용 변류기(120)로부터 공급받은 2차 전원 전류의 전기적 특성을 검출하여 모터(110)의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제1검출신호를 출력한다.
또한, 전압 검출부(153)는 계기용 변압기(130)로부터 공급받은 2차 전원 전압(V2)의 전기적 특성을 검출하여 모터(110)의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력한다.
또한, 제어부(155)는 전류 검출부(151) 및 전압 검출부(153)로부터 제1 및 제2검출신호를 각각 입력 받아 제1 및 제2검출신호 중 어느 하나라도 상기 모터(110)의 이상 동작 정보를 포함하면 차단신호를 출력한다.
이 때, 차단신호는 전술한 전류 차단부(160)로 출력되며, 전류 차단부(160)는 모터(110)에 공급되는 상기 1차 전원 전류를 차단함으로써, 모터(110)의 이상 및 사고가 발생시 모터(110) 및 이와 연결된 부하를 보호하게 된다.
한편, 모터(110) 및 모터(110)에 연결된 부하의 소손보다 모터(110)에 의한 공정의 진행이 더 중요한 경우, 모터 보호 계전기(150)의 이상으로 인해 모터(110)가 정지(오동작)하면 비용적인 면에서 많은 손해가 발생될 수 있다.
특히, 모터 보호 계전기(150)에 2차 전원 전압(V2)을 공급하는 계기용 변압기(130)가 소손되면, 전압 검출부(153)는 이를 모터(110)의 이상 및 사고로 판단하여 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력한다.
이에 따라, 제어부(150)는 차단신호를 전류 차단부(160)로 출력하여 모터(110)에 공급되는 1차 전원전류 차단시키고, 모터(110)를 정지시킨다.
즉, 모터(110)가 정상 동작 함에도 불구하고 계기용 변압기(130)의 소손으로 인해 모터(110)가 정지(오동작)됨으로써, 비용적 손해가 발생할 뿐만 아니라 모터(110)에 연결된 부하를 소손 시킬 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 계전기(150)의 제어부(155)는, 전압 검출부(153)에서 출력되는 제2검출신호가 모터(110)의 이상 동작 정보를 포함하더라도, 전압 검출부(153)에 의해 일정 전압 이하의 제1전압이 검출되고, 전류 검출부(151)에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 계기용 변압기(130)의 소손으로 판단하여 차단신호의 출력을 차단하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 차단 신호는, 과전압, 저전압, 결상 및 전압 불평등 중 어느 하나의 전압 보호 요소에 대한 차단 신호일 수 있다.
즉, 제어부(155)는, 과전압, 저전압, 결상 및 전압 불평등 중 어느 하나를 포함하는 차단 신호의 출력을 차단한다.
또한, 계기용 변압기(130)가 소손 예를 들면 쇼트(Short)되면 전압 검출부(153)에 의해 검출되는 전압은 OV가 되는데, 이와 같은 0V전압은 일시적일 수 있기 때문에, 전압 검출부(153)는 일정시간 동안 0V가 지속되는 경우 계기용 변압기(130)의 소손으로 판단하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 전압 검출부(153)에는 카운터(미도시)가 포함될 수 있다.
즉, 전압 검출부(153)는, 일정 시간 동안 상기 제1전압을 카운터 하는 카운터(미도시)를 포함하고, 이 때, 제어부(155)는, 상기 카운터(미도시)에 의해 일정 횟수 이상의 상기 제1전압이 검출되고, 상기 전류 검출부(151)에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 상기 차단신호의 출력을 차단하게 된다.
또한, 계기용 변압기(130)가 소손되어 전압 검출부(153)가 검출한 전압이 0V가 되더라도, 모터(110)의 이상 및 사고가 때문에 모터(110)에 흐르는 전류는 부하 수준으로 유지된다.
이와 같이, 전압 검출부(153)를 통해 2차 전원 전압이 일정시간 동안 0V가 지속됨을 검출하고, 전류 검출부(153)를 통해 모터(110)에 부하 수준의 전류가 흐르는 것을 검출하게 되면, 제어부(155)는 모터(110)의 이상 및 사고가 아닌 계기용 변압기(130)의 소손으로 판단하여, 차단신호가 전류 차단부(160)로 출력되는 것을 차단한다.
이를 통해, 모터(110)가 정상 동작 함에도 불구하고 계기용 변압기(130)의 소손으로 인해 모터(110)가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 비용적 손해를 방지할 뿐만 아니라 모터(110)에 연결된 부하의 소손을 방지할 수 있다.
한편, 계기용 변압기(130)가 소손되는 경우 전압 검출부(153)를 통한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 없지만, 전류 검출부(151)를 통한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 있게 된다.
즉, 전압 보호요소 예를 들면, 과전압, 저전압, 결상, 전압 불평형, 역상 등으로 인한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 없지만, 전력 보호요소 예를 들면, 과전력, 저전력, 과역률, 저역률 등으로 인한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 계전기(150)는 표시부(157) 및 알람부(159)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 제어부(155)는 차단신호 출력과 함께 모터(110)의 이상 동작 정보의 표시신호를 출력하며, 표시부(157)는 상기 제어부(155)로부터 표시신호를 입력 받아 모터(110)의 이상 동작 정보를 외부로 표시하게 되고, 알람부(159)는 알람신호를 발생하게 된다.
이를 통해, 관리자에게 모터(110)의 이상 및 사고 발생 사실을 인지시켜 관리자가 후속 조치를 취할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 계전기의 동작 흐름도이다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 모터 보호 계전기의 동작 방법을 설명하겠다.
도면에 도시한 바와 같이, 먼저, 모터(110)에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류를 검출 및 계산한 후, 계기용 변압기(130)가 소손 되었는지 판단한다.
이 때, 계기용 변압기(130)가 소손 예를 들면 쇼트(Short)되면 전압 검출부(153)에 의해 검출되는 전압은 OV가 되는데, 이와 같은 0V전압은 일시적일 수 있기 때문에, 전압 검출부(153)는 일정시간 동안 0V가 지속되는 경우 계기용 변압기(130)의 소손으로 판단하는 것이 바람직하다.
다음, 계기용 변압기(130)가 소손 되었다고 판단되면, 제어부(155)는 전압 보호요소 동작을 차단하고, 전력 보호요소 동작을 수행한다.
또한, 계기용 변압기(130)가 정상이라고 판단되면, 제어부(155)는 전압 보호요소 동작 및 전력 보호요소 동작을 모두 수행한다.
이 때, 전압 보호요소는 전술한 바와 같이 과전압, 저전압, 결상, 전압 불평형, 역상 등의 제1 내지 제n(n은 3이상의 자연수)보호요소로 이루어 질 수 있다.
마찬가지로, 전력 보호요소는 전술한 바와 같이 과전력, 저전력, 과역률, 저역률 등의 제1 내지 제n보호요소로 이루어 질 수 있다.
이와 같은 제1 내지 제n보호요소는 사용자에 의해 미리 그 사용 여부가 설정될 수 있다.
구체적으로, 먼저, 제1보호요소를 사용하게 되면, 전압 검출부(153) 및 전류 검출부(151)에 의해 검출된 전원 전압 및 전원 전류가 제1보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 제2보호요소 사용 여부를 판단하게 된다.
또한, 제1보호요소를 사용하지 않게 되면, 전압 검출부(153) 및 전류 검출부(151)에 의해 검출된 전원 전압 및 전원 전류가 제1보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하지 않고 다음 제2보호요소 사용여부를 판단하게 된다.
다음, 제2보호요소를 사용하게 되면, 전압 검출부(153) 및 전류 검출부(151)에 의해 검출된 전원 전압 및 전원 전류가 제2보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 제n보호요소 사용 여부를 판단하게 된다.
또한, 제2보호요소를 사용하지 않게 되면, 전압 검출부(153) 및 전류 검출부(151)에 의해 검출된 전원 전압 및 전원 전류가 제2보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하지 않고 다음 제n보호요소 사용여부를 판단하게 된다.
마지막으로, 제n보호요소를 사용하게 되면, 전압 검출부(153) 및 전류 검출부(151)에 의해 검출된 전원 전압 및 전원 전류가 제n보호요소 동작 조건에 부합하는지 판단하여, 부합하면 차단신호를 출력하고, 부합하지 않으면 처음으로 돌아가 다시 모터(110)에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류를 검출 및 계산한 후, 계기용 변압기(130)가 소손 되었는지 판단하고, 전술한 과정을 반복한다.
이와 같이, 모터(110)에 공급되는 전원 전압 및 전원 전류를 검출 및 계산한 후, 전압 보호요소 사용 여부 및 전압 보호요소 동작 조건의 부합여부를 판단하기 전에 미리 계기용 변압기(130)가 소손 되었는지 판단함으로써, 모터(110)가 정상 동작 함에도 불구하고 계기용 변압기(130)의 소손으로 인해 모터(110)가 정지(오동작)됨으로써 발생하는 비용적 손해를 방지할 뿐만 아니라 모터(110)에 연결된 부하의 소손을 방지할 수 있다.
한편, 계기용 변압기(130)가 소손되는 경우 전압 검출부(153)를 통한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 없지만, 전류 검출부(151)를 통한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 있게 된다.
즉, 전압 보호요소 예를 들면, 과전압, 저전압, 결상, 전압 불평형, 역상 등으로 인한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 없지만, 전력 보호요소 예를 들면, 과전력, 저전력, 과역률, 저역률 등으로 인한 모터(110)의 이상 및 사고는 방지할 수 있게 된다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 모터 보호 시스템
130 : 계기용 변압기
150 : 모터 보호 계전기
151 : 전류 검출부
153 : 전압 검출부
155 : 제어부

Claims (5)

  1. 모터에 공급되는 전원 전류의 전기적 특성을 검출하여 상기 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제1검출신호를 출력하는 전류 검출부;
    상기 모터에 공급되는 전원 전압의 전기적 특성을 검출하여 상기 모터의 정상 또는 이상 동작 정보를 포함하는 제2검출신호를 출력하는 전압 검출부; 및
    상기 제1 및 제2검출신호 중 어느 하나라도 상기 모터의 이상 동작 정보를 포함하면 차단신호를 출력하되, 상기 제2검출신호가 상기 모터의 이상 동작 정보를 포함하더라도 상기 전압 검출부에 의해 일정 전압 이하의 제1전압이 검출되고, 상기 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 상기 차단신호의 출력을 차단하는 제어부
    를 포함하는 모터 보호 계전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 검출부는, 일정 시간 동안 상기 제1전압을 카운터 하는 카운터를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 카운터에 의해 일정 횟수 이상의 상기 제1전압이 검출되고, 상기 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면 상기 차단신호의 출력을 차단하는 모터 보호 계전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 차단신호 출력과 함께 상기 모터의 이상 동작 정보의 표시신호를 출력하는 모터 보호 계전기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    과전압, 저전압, 결상 및 전압 불평등 중 어느 하나를 포함하는 차단 신호의 출력을 차단하는 모터 보호 계전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전압 검출부에 의해 상기 제1전압이 검출되고, 상기 전류 검출부에 의해 부하 수준의 전류가 검출되면, 외부의 계기용 변압기의 소손으로 판단하는 모터 보호 계전기.
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