KR20180110734A - 온습도센서를 구비한 전자식 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 온도 및 습도에 관한 상태를 감시할 수 있도록 구성함으로써, 오동작 및 고장을 방지할 수 있는 구조의 과전류 계전기를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 전자식 계전기는, 계전기에 설치되어 상기 계전기 내부의 온도 및 습도를 검출하는 온습도센서와, 상기 검출한 온도를 근거로 상기 계전기 내부의 온도변화량을 산출하고, 상기 온도 변화량과 상기 습도를 기설정된 온도의 기준변화량 및 습도와 각각 비교하여, 그 비교한 결과를 근거로 이상 유무를 판단하는 제어부, 및 상기 제어기에 의한 판단결과에 따른 표시를 외부로 출력하는 표시부를 포함한다.

Description

온습도센서를 구비한 전자식 계전기{ELECTRONIC RELAY HAVING TEMPERATURE AND HUMIDITY SENSOR}

본 발명은 온습도센서를 구비한 전자식 계전기에 관한 것으로서, 모터 및 계통설비를 구비한 공장과 같은 곳에 공급되는 3상전원에 연결되어, 부하단에 과전류가 소정의 시간동안 흐르는 경우와 같은 이상상태가 발생할시 이를 판단하여 설정된 시간에 과전류를 차단하도록 한 전자식 과전류 계전기에 관한 것이다. 특히, 계전기의 온도 및 습도를 측정하여 적절한 제어가 가능한 구조의 전자식 계전기에 관한 것이다.

산업현장에는 전기를 동력원으로 하는 구동부의 모터 등 수많은 기기들이 설치되어 있고, 이들 기기들이 산업발전에 기여하는 바도 막대하나, 이 기기들은 주변시스템 또는 기기자체의 이상에 의하여 과전류에 쉽게 노출되며, 주변시스템은 물론 심할 경우 인적 피해까지 유발하는 경우가 종종 발생한다. 이러한 사고를 방지하기 위해 과전류 계전기가 사용되어 왔다.

과전류 계전기(Over Current Relay)는 보호 계전기의 한 종류로서, 부하 전류가 설정된 값을 초과할 때 동작하는 설비 보호용 장치이다. 일반적으로 과전류 계전기는 변류기(Current Transformer)에 연결되며, 변류기에 흐르는 전류를 검출하여 과전류가 발생하면 동작한다. 과전류 계전기가 동작하면 트립(trip) 동작이라고 불리는 동작에 의해 하나 이상의 접점이 구동되어 차단기가 차단된다.

종래 과전류 계전기는 운전 신뢰성을 위해 자체적으로 자가 진단기능을 구비하고는 있으나, 과전류 계전기가 자가 진단 기능을 포함한 전체 기능을 상실한 경우에는 순회 점검자의 육안 점검 확인 전까지 과전류 계전기를 통한 설비 보호기능이 상실되어 타 설비로의 파급고장이 발생할 수 있다.

특히, 동작중 온도가 상승하거나 습도가 설정치 이상 상승하는 조건에 따라 그 동작에 오류가 발생하고, 사고의 위험에 항상 노출되어 있는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 온도 및 습도에 관한 상태를 감시할 수 있도록 구성함으로써, 오동작 및 고장을 방지할 수 있는 구조의 전자식 계전기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 과전류 또는 과전압 상태를 감지하여 전력 계통 및 전력 기기를 보호하기 위한 전자식 계전기에 있어서, 계전기에 설치되어 상기 계전기 내부의 온도 및 습도를 검출하는 온습도센서와, 상기 검출한 온도를 근거로 상기 계전기 내부의 온도변화량을 산출하고, 상기 온도 변화량과 상기 습도를 기설정된 온도의 기준변화량 및 습도와 각각 비교하여, 그 비교한 결과를 근거로 이상 유무를 판단하는 제어부, 및 상기 제어기에 의한 판단결과에 따른 표시를 외부로 출력하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 온도변화량이, 검출된 현재 온도 수치에서 이전 온도 수치를 감산하여 산출되는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 기준변화량이, 전류 대비 온도변화량 및 전압 대비 온도 변화량 중 적어도 어느 하나인 것을 또 다른 특징으로한다.

또한, 본 발명은 상기 제어부가, 상기 온도변화량 및 상기 기준변화량의 수치를 비교하여 상기 이상유무를 판단하되, 상기 온도변화량이 상기 기준변화량보다 큰 경우, 상기 계전기 내부에 이상이 있다고 판단하고, 상기 표시부는, 상기 판단결과에 대한 표시를 화면상에 출력하는 디스플레이부, 및 상기 판단결과에 대한 표시를 알림음으로 출력하는 음성출력부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전자식 계전기는 온습도센서가 계전기의 온도 및 습도 상태를 지속적으로 감시함으로써 과전류 계전기의 이상상태의 발생가능성을 확인하고 관리자가 조치할 수 있으며, 이에 따라 계전기의 이상발생으로 인하 추가적인 피해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 계전기의 블록구성도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 계전기의 각부 설명도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 계전기에서 온습도센서가 설치된 구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 계전기의 회로구성도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계전기가 설치된 전체 시스템 구성도

본 발명은 기존의 계전기가 가지는 고유의 기능, 즉 구동부의 모터를 모니터링하여 설정치 이상의 전류값 측정시 신속한 전류를 차단하여 모터 및 계통 설비를 보호하는 기능 이외에, 내부에 기본 장착되어 있는 온습도센서로 온도, 습도의 모니터링이 가능하도록 구성된 것이다.

도 1을 참고하면, 상기 계전기(50)는, 계전기(50) 내부에 포함된 온습도센서(10)로 계전기(50) 내부의 온도 및 습도를 검출하여, 상기 검출한 온도 및 습도를 근거로 상기 계전기(50) 내부의 온도변화량을 산출하고, 상기 온도 변화량과 습도를 기설정된 기준 변화량 및 기준습도와 비교하여, 비교한 결과를 근거로 상기 계전기(50) 내부의 이상 유무를 판단하는 제어부(20)를 포함한다.

또한, 그 판단 결과에 대한 표시를 외부로 출력하는 표시부(30)가 설치되어 있다.

상기 제어부(20)는, 계전기(50)의 동작 근거가 되는 계전 요소를 검출하여, 상기 검출한 계전요소를 근거로 계전기(50)의 동작 유무를 제어하되, 상기 계전요소는, 전류 및 전압 중 적어도 어느 하나이고, 상기 표시부(30)는 계전기(50)의 동작에 대한 표시를 출력할 수 있다.

상기 계전기(50)는 관련 전기제어회로에서 연결된 동작이나 비슷한 돌발변화로 인해 지정된 조건이 충족되면, 정해진 방법에 따라 응답하도록 설계된 전기적 장치를 의미하며, 비정상적이거나 위험한 성격의 장치 또는 결함이 있는 라인 또는 다른 전력 시스템 등의 상태를 감지하고 적절한 제어 회로를 동작시키는 보호기기로서 적용되는 기기를 포함하는 의미이다.

또한, 상기 계전기(50)는 전력 계통 및 전력 기기를 보호하는 차단기, 제어기, 개폐기, 전력용 보호기기, 그외 보호 계전 시스템에 적용되어 사용되는 모든 계전기를 의미할 수 있다.

상기 계전기(50)는, 선로에서 검출한 전류 및 전압을 변성부를 통해 변성하여 계측하고, 이를 근거로 동작부의 계전동작이 수행될 수 있다.

상기 온습도센서(10)는 전기(50)의 전면에 설치되어 계전기(50)의 내부 및 하우징의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 수단을 포함한다. 또는, 상기 온습도센서(10)가 계전기(50) 내부에 포함되어 계전기(50) 내부 및 하우징의 온도 및 습도를 검출할 수 있다.

상기 온습도센서(10)는 제어부(20)의 제어를 받을 수 있고, 그 측정치를 제어부(20)로 전달하며, 온습도센서(10)로 검출한 상기 계전기(50) 내부의 온도 및 습도는 수치로 나타내어질 수 있다.

상기 제어부(20)는, 상기 검출한 온도를 근거로 상기 계전기(50) 내부의 온도 변화량을 산출할 수 있다.

상기 온도 변화량은, 검출된 현재 온도 수치에서 이전 온도 수치를 감산하여 산출될 수 있다.

온도에 관한 기준변화량은, 전류 대비 온도변화량 및 전압 대비 온도변화량 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

전류 대비 온도변화량은, 전류의 크기 변화에 따른 온도 변화량으로서, 0[A]를 기준으로 전류의 크기가 변화됨에 따라 온도가 변화되는 량을 의미한다.

예컨대, 상기 전류 대비 온도변화량이 10[A]에 Δ10[℃]인 경우, 상기 계전기(50)로 검출된 전류의 크기가 10[A]이면, 상기 계전기(50) 내부의 온도가 Δ10[℃]까지 변화될 수 있는 것을 의미한다.

전류 대비 온도변화량은, 전류의 크기가 변화될 때의 상기 계전기(50) 내부의 온도 변화 허용치를 의미한다.

상기 전압 대비 온도변화량은, 전압의 크기 변화에 따른 온도 변화량으로서, 0[V]를 기준으로 전압의 크기가 변화됨에 따라 온도가 변화되는 량을 의미한다.

예컨대, 상기 전압 대비 온도 변화량이 6.6[KV]에 Δ50[℃]인 경우, 상기 계전기(50)로 검출된 전압의 크기가 6.6[KV]이면, 상기 계전기(50) 내부의 온도가 Δ50[℃]까지 변화될 수 있는 것을 의미한다.

상기 기준변화량은 상기 제어부(20)에 수치화된 데이터로 저장될 수 있다. 상기 제어부(20)는 온도변화량과 기준변화량을 비교한 결과를 근거로, 상기 계전기(50) 내부의 이상 유무를 판단할 수 있다.

상기 제어부(20)는 온도변화량 및 기준변화량의 수치를 비교하여 이상 유무를 판단하되, 상기 온도변화량이 기준변화량보다 큰 경우, 상기 계전기(50) 내부에 이상이 있다고 판단할 수 있다.

상기 표시부(30)는 제어부(20)의 판단결과에 대한 표시를 외부로 출력하는 것으로서, 디스플레이부 및 상기 판단 결과에 대한 표시를 알림음으로 출력하는 음성출력부 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 판단결과에 대한 표시는, 상기 제어부(20)에서 상기 온도변화량과 상기 기준변화량을 비교한 결과를 근거로 판단된 결과에 대한 표시일 수 있다.

예컨대, 상기 온도변화량이 상기 기준변화량보다 이상인 경우, 상기 계전기(50) 내부에 이상이 있다고 판단되어, 계전기(50) 내부에 이상이 있음을 알리는 위험 경보일 수 있다.

또는, 상기 온도변화량이 기준변화량보다 미만인 경우, 계전기(50) 내부가 정상이라고 판단되어, 상기 계전기(50) 내부에 이상이 없음을 알리는 정상상태 표시일 수 있다.

또한 제어부(20)는 온습도센서(10)로부터 하우징(102) 내부의 습도에 대한 검출 신호를 수신하고 하우징(102) 내부의 습도가 미리 정해진 습도 이상 상승하면, 제습기의 작동을 실시하나, 하우징 내부의 공기를 배기밸브를 통해 배기시킬 수 있다. 하우징의 습한 공기가 배기밸브를 통하여 모두 배출되고 하우징 내부의 습도가 미리 설정된 범위 이하로 떨어지게 될 것이고, 제어부(20)는 펌프를 정지하고 배기 밸브를 차단한다.

제어부(20)는 온습도센서(10)로부터 검출 신호를 수신하고, 배기밸브와, 표시부(30) 등의 동작을 제어한다. 그리고 검출장치들의 검출 신호로부터 화재나 감전 등 사고의 발단이 되는 이상 징후를 진단한다. 이상 징후가 진단되면 제어부(20)는 경보 신호를 발생한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 계전기는 아래와 같은 특성을 가지고 있다.

먼저, 본 실시예의 전자식 계전기는 4-20mA의 포트를 지원하여 해당 아날로그값을 이더넷 통신을 통한 디지털값으로 원격에서 확인하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예의 계전기는 초당 20000회 이상의 샘플레이트를 통해 오실로스코프에 준하는 성능의 전류, 전압모니터링이 가능하며 자체 계산 알고리즘을 통해 해당 팩트를 연산하여 전력량, 역률, 유효전력, 무효전력, 지락 등의 다양한 전기팩트의 송수신이 가능하다.

또한, 100Mbps로 송수신이 가능한 이더넷 모듈을 사용하여 이더넷 통신 베이스의 다양한 제품군과 연계가 가능하며 자체 저장기능을 통해 사고 발생시 사고 이전의 데이터의 사후 확인이 가능하다

또한, 디스플레이부와 관련하여서는 기존 FND 디스플레이어 타입의 표시기를 LCD 디스플레이로 변경하여 전력 데이터에 대한 직관선과 가시성을 향상시켰으며 프로그램에 따라 다양한 어플레케이션의 적용이 가능하다

또한, 공간활용성의 측면에서, 본 실시예의 전자식 계전기는 3차원 CT배열을 통해 기존 제품 대비 공간 점유율을 10%정도 절감하여 유지보수성과 사용성을 향상 시켰으며 단일 제품에 버튼 디스플레이어 통신장치가 모두 결합된 고집접 회로를 통해 월등한 공간 이익 효과가 있다

또한, 본 실시예의 전자식 계전기는 MODBUS-TCP 프로토콜을 지원하여 범용성이 좋고, 데이지 체인 기능으로 자체가 허브의 기능을 수행하여 이더넷 결선시 새로운 라인을 추가할 필요없이 본 제품에서 배선을 추가함으로써 구성할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 온습도센서
20; 제어부
30; 표시부
50; 계전기

Claims (4)

1. 과전류 또는 과전압 상태를 감지하여 전력 계통 및 전력 기기를 보호하기 위한 전자식 계전기에 있어서,
   계전기에 설치되어 상기 계전기 내부의 온도 및 습도를 검출하는 온습도센서와,
   상기 검출한 온도를 근거로 상기 계전기 내부의 온도변화량을 산출하고, 상기 온도 변화량과 상기 습도를 기설정된 온도의 기준변화량 및 습도와 각각 비교하여, 그 비교한 결과를 근거로 이상 유무를 판단하는 제어부, 및
   상기 제어기에 의한 판단결과에 따른 표시를 외부로 출력하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도변화량은,
   검출된 현재 온도 수치에서 이전 온도 수치를 감산하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전자식 계전기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기준변화량은,
   전류 대비 온도변화량 및 전압 대비 온도 변화량 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자식 계전기.
4. 상기 제어부는,
   상기 온도변화량 및 상기 기준변화량의 수치를 비교하여 상기 이상유무를 판단하되, 상기 온도변화량이 상기 기준변화량보다 큰 경우, 상기 계전기 내부에 이상이 있다고 판단하고,
   상기 표시부는,
   상기 판단결과에 대한 표시를 화면상에 출력하는 디스플레이부; 및
   상기 판단결과에 대한 표시를 알림음으로 출력하는 음성출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전기.

Images