KR20200107330A - 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기를 제공한다. 상기 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기는 전류의 제공 유무에 따라 자화되는 전자기장 형성부와; 상기 전자기장 형성부의 근방에 배치되는 접점부와; 상기 전자기장 형성부의 자화 여부에 따라 이동되어 상기 접점부에 접점되는 스위칭 부와; 상기 전지기장 형성부로 전류를 제공 여부를 제어하는 제어부; 및, 상기 접점부에 배치되며, 상기 스위칭 부가 상기 접점부에 접점되는 경우 발생되는 압력값을 감지하여 점점 유무를 판단하고, 판단에 따른 결과를 상기 제어부로 전송하는 모니터링 부;를 포함한다.

Description

접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기{Power Relay}

본 발명은 전력 계전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접점의 정상 동작 유무를 실시간을 모니터링함과 아울러 이상이 발생되는 경우 외부에 알람을 발생시킬 수 있는 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기에 관한 것이다.

종래의 계전기를 이용한 출력 제어시 계전기 코일에 일정 전압 및 전류를 흘림과 흘리지 않는 동작을 통해서 계전기를 여자시켜 접점을 붙이거나 떨어뜨림으로써 제어 대상을 제어하였다.

종래의 전력 계전기는 스위칭 부와, 자기장 형성부와, 제어부를 포함한다.

상기 자기장 형성부는 유전체와 상기 유전체를 에워싸는 코일을 포함한다.

상기 코일은 제어부를 통해 일정의 전류를 공급받을 수 있다.

상기 스위칭 부는 접점단을 형성하는 제 1접점 라인과, 제 2접점 라인과, 상기 제 2점점 라인에 연결되는 스위칭 단을 포함한다.

상기 스위칭 단은 코일 주변에 자기장이 형성됨에 따라 자력이 발생하게 되면 이에 의해 형성되는 자력에 의해 동작되어 접점된다. 이에 접점은 온 상태를 이룬다.

역으로 코일에 공급되는 전류가 차단되면 형성된 자기장은 소멸되고, 이에 스위칭 단은 원위치 즉 접점단으로부터 분리되어 오프 상태를 이룬다.

종래의 제어부는 전류의 공금 여부에 의존하여 접점의 온/오프 상태를 간접적으로 인식한다.

이에 따라 이동되는 스위칭 단이 반복적인 사용으로 인해 물리적인 변형이 발생되는 경우 전류가 코일에 공급되더라도 실제 접점이 이루어지지 않는 경우가 발생된다.

이러한 경우에도 제어부는 접점이 온 상태인 것으로 판단하는 문제가 발생된다.

따라서 종래에는 스위칭 단의 변형으로 인한 접점 동작의 정상 유무를 실시간으로 판단할 수 없고 오판을 하게 되어 결국 전력 시스템의 사고를 유발시키는 문제점이 있다.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 등록번호 제10-1266882호(등록일: 2013.05.16)가 있다.

본 발명의 제 1목적은 접점의 정상 동작 유무를 실시간을 모니터링할 수 있는 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 제 2목적은 접점 상태가 비정상을 이루는 경우 이를 외부에 알려 사고 발생을 방지함과 아울러 보조 스위치를 사용하여 보수 전 까지 임시로 전력 시스템의 중단을 방지할 수 있는 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기를 제공한다.

상기 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기는 전류의 제공 유무에 따라 자화되는 전자기장 형성부와; 상기 전자기장 형성부의 근방에 배치되는 접점부와; 상기 전자기장 형성부의 자화 여부에 따라 이동되어 상기 접점부에 접점되는 스위칭 부와; 상기 전지기장 형성부로 전류를 제공 여부를 제어하는 제어부; 및, 상기 접점부에 배치되며, 상기 스위칭 부가 상기 접점부에 접점되는 경우 발생되는 압력값을 감지하여 점점 유무를 판단하고, 판단에 따른 결과를 상기 제어부로 전송하는 모니터링 부;를 포함한다.

상기 모니터링 부는, 압전 소자와, 판단기를 포함하되,

상기 압전 소자는, 상기 접점부에 배치되며, 이동되는 상기 스위칭 부에 물리적으로 접촉되어 발생되는 압력값을 측정하고, 측정된 상기 압력값을 전압값으로 변환하여 상기 판단기로 전송하고,

상기 판단기는, 상기 전압값이 발생되는 경우 접점이 이루이진 것으로 판단하여, 상기 제어부로 전송하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 판단기에는, 접점의 온 상태를 이루는 기준 전압 파형이 설정되고,

상기 판단기는, 상기 전압값에 따른 전압 파형을, 상기 기준 전압 파형과 일치되는 경우, 접점이 이루이진 것으로 판단하는 것이 바람직하다.

또한 상기 스위칭 부의 일단은, 신호 라인과 연결되어 회전 중심을 이루고,

상기 스위칭 부의 타단은, 상기 회전 중심으로하여 일정의 회전 반경을 이루어 회전 경로를 따라 설정된 회전각 범위 내에서 이동되되,

상기 압전 소자의 일면은, 상기 회전 경로에 수직을 이루도록 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 모니티링 부는, 상기 접점이 이루이지지 않는 경우, 외부로 알람을 발생시키는 알람 발생이기를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 접점부는, 보조 접점 라인을 포함하고,

상기 신호 라인에는, 보조 신호 라인이 분기되고,

상기 보조 신호 라인에는, 보조 스위치가 연결되고,

상기 보조 스위치의 일단은, 상기 보조 신호 라인에 회전 가능하게 연결되어 타단이 상기 보조 접점 라인의 단부에 접촉되는 회전 경로를 형성하고,

상기 보조 스위치는, 락킹 수단에 의해 락킹되고,

상기 제어부는, 상기 접점이 이루이지지 않는 경우, 상기 락킹 수단의 락킹을 해제하는 것이 바람직하다.

또한 상기 압전 소자는, 일면에 절연층이 형성되되,

상기 절연층에는, 상기 스위칭 부의 타단과 전기적으로 접촉되는 접촉 영역이 형성되는 것이 바람직하다.

상기의 해결 수단에 의해 본 발명은 접점의 정상 동작 유무를 실시간을 모니터링할 수 있는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 접점 상태가 비정상을 이루는 경우 이를 외부에 알려 사고 발생을 방지함과 아울러 보조 스위치를 사용하여 보수 전 까지 임시로 전력 시스템의 중단을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 계전기의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모니터링 부의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모니터링 부의 작동을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스위칭 부의 접점이 이루어지는 경우의 전압 파형을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 압전 소자의 다른 배치 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전력 계전기에 보조 접점 라인 및, 보조 스위치를 포함하는 예를 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하 첨부되는 도면들을 참조 하여 본 발명의 접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전력 계전기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조 하여 본 발명의 전력 계전기의 구성을 먼저 설명한다.

본 발명의 전력 계전기는 전자기장 형성부(100)와, 접점부(200)와, 스위칭 부(300)와, 제어부(500)와, 모니터링 부(600)를 포함한다.

본 발명에 따른 전자기장 형성부(100)는 유전체(110)와, 코일(120)을 포함한다.

상기 유전체(110)는 설정된 길이를 갖는 로드 형상으로 형성된다.

상기 코일(120)은 상기 유전체(110)의 외주를 일정 회수로 권취된다.

상기 코일(120)은 전류 제공기(510)로부터 일정의 전류를 제공받는다. 상기 전류를 제공 받은 코일(120)은 그 주위에 전자기장을 형성한다. 상기 전류 제공기(510)는 제어부(500)와 전기적으로 연결되고, 제어부(500)의 제어에 의해 구동된다.

상기 전자기장 형성으로 인해 자력이 발생된다. 상기 자력은 인력으로 작용되는 것이 좋다.

역으로 상기 코일(120)은 전류 제공이 제거되는 경우 전자기장은 소멸되고 아울러 자력 역시 소실된다.

본 발명에 따른 접점부(200)는 접점 라인(210)을 형성한다. 상기 접점 라인(210)의 단부에는 후술되는 압전 소자(610)가 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 스위칭 부(300)는 상기 접점 라인(210)의 단부 근방에 배치된다.

상기 스위칭 부(300)는 신호 라인(400)과 전기적으로 연결된다.

상기 스위칭 부(300)의 일단은 신호 라인(400)의 단부에 회전 가능하게 연결되어 회전 중심을 형성한다.

상기 스위칭 부(300)는 상기 회전 중심을 중심으로 일정의 회전 경로를 형성한다. 상기 회전 경로는 일정의 회전각으로 한정된다.

여기서 상기 접점 라인(210)의 단부는 상기 스위칭 부(300)의 타단 회전 경로 상에 배치된다.

따라서 상기 스위칭 부(300)의 스위칭 부재(310)가 회전 경로를 따라 회전되면 상기 접점 라인(210)의 단부에 접촉 또는 비접촉될 수 있다.

이에 스위칭 부(300)의 타단은 접점 라인(210)의 단부에 접촉되는 경우, 이에 배치된 압전 소자(610)에 일정의 충격력을 형성하여 접촉될 수 있는 구조이다.

도 2는 본 발명에 따른 모니터링 부의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 2를 참조 하면, 한편, 본 발명에 따른 모니터링 부(600)는 상기 스위칭 부(300)가 상기 접점부(200)에 접촉되는 경우 발생되는 압력값을 감지하여 접점 유무를 판단하고, 판단에 따른 결과를 상기 제어부(500)로 전송한다.

상기 모니터링 부(600)는 압전 소자(610)와, 판단기(620)를 포함한다.

상기 압전 소자(610)는 상기 접점부(200)의 접점 라인(210)의 단부에 고정되도록 배치된다.

상기 압전 소자(610)는 일면에 절연층(611)이 형성된다.

상기 절연층(611)에는, 상기 스위칭 부(300)의 스위칭 부재(310)의 타단과 전기적으로 접촉되는 접촉 영역이 형성된다.

상기 압전 소자(610)는 이동되는 상기 스위칭 부재(310)의 타단과 물리적으로 접촉되어 발생되는 압력값을 측정하고, 측정된 상기 압력값을 전압값으로 변환하여 상기 판단기(620)로 전송한다.

상기 판단기(620)는 상기 전압값이 발생되는 경우 접점이 이루이진 것으로 판단하여, 상기 제어부(500)로 전송한다.

여기서 본 발명에 따른 판단기(620)에는 접점의 온 상태를 이루는 기준 전압 파형이 설정된다.

상기 판단기(620)는 상기 전압값에 따른 전압 파형이 상기 기준 전압 파형과 일치되는 경우, 접점이 이루이진 것으로 판단한다.

또한 상기 모니티링 부(600)는 상기 접점이 이루이지지 않는 경우, 외부로 알람을 발생시키는 알람 발생기(미도시)를 포함한다.

다음은 본 발명에 따른 전력 계전기의 작동을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 모니터링 부의 작동을 보여주는 흐름도이다. 도 4는 본 발명에 따른 스위칭 부의 접점이 이루어지는 경우의 전압 파형을 보여주는 그래프이다.

도 2 내지 도 4를 참조 하면, 본 발명에 따른 판단기(620)에는 기준 전압 파형이 설정된다.

상기 기준 전압 파형은 압전 소자(610)에 스위칭 부재(310)가 접점과 접촉되는 경우 발생되는 압력값에 따른 전압값으로 형성된다.

제어부(500)는 전류 제공기(510)를 사용하여 본 발명에 따른 코일(120)로 설정된 전류를 제공한다.

이에 전류를 제공 받은 코일(120)은 자화되면서 전자기장을 형성한다. 상기 코일(120)은 스위칭 부재(310)를 자력을 통해 잡아 당기는 인력을 형성할 수 있다.

따라서 금속으로 형성되는 스위칭 부재(310)는 접점 라인(210)의 단부로부터 단락된 상태에서 회전된다.

상기 스위칭 부재(310)는 그 일단을 회전 중심으로하여 타단이 상기 접점 라인(210)의 단부에 접촉되도록 회전 경로를 따라 회전된다.

이와 동시에 스위칭 부재(310)의 타단은 접점 라인(210)의 단부에 설치된 압전 소자(610)에 충격력을 가한다.

압전 소자(610)는 상기 충격력에 의해 발생되는 압력값을 감지하고, 이를 전압값으로 변환하여 판단기(620)로 전송한다.

상기 판단기(620)는 전압값을 통해 전압값의 패턴 즉, 전압 파형을 산출한다.

이어 상기 판단기(620)는 산출된 전압 파형을 설정된 기준 전압 파형과 일치하는 지의 여부를 비교한다.

산출된 전압 파형을 설정된 기준 전압 파형과 일치되는 경우, 판단기(620)는 스위칭 부재(310)와 접점 라인(210)이 접점이 이루어 진 것으로 판단하고, 이를 제어부(500)로 전송한다.

반면에, 산출된 전압 파형을 설정된 기준 전압 파형과 일치되지 않는 경우, 판단기(620)는 스위칭 부재(310)와 접점 라인(210)이 접점이 이루어 지지 않은 것으로 판단하고, 이를 제어부(500)로 전송한다.

후자의 경우, 상기 제어부(500)는 알람 발생기를 사용하여 외부에 접점 불량을 알리는 알람을 발생시키도록 한다.

상기의 구성 및 작용에 따라 본 발명은 접점의 정상 동작 유무를 실시간을 모니터링할 수 있다.

즉 본 발명은 전류 제공 여부에 따른 접점 유무 외, 스위칭 부의 물리적인 동작 여부를 감시하여 접점 유무를 추가적으로 판단함으로써, 접점 유무의 신뢰를 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 압전 소자의 다른 배치 예를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조 하면, 본 발명에 따른 스위칭 부재(310)는 그 일단을 회전 중심으로 하여 타단이 회전되는 구성을 이룬다.

이에, 스위칭 부재(310)의 타단은 설정된 회전 경로를 따라 회전된다.

그리고 본 발명에 따른 압전 소자(610)는 상기 회전 경로 상에 배치된다.

즉 스위칭 부재(610)가 회전되면, 스위칭 부재(610)의 타단은 압전 소자(610)의 일면에 접촉되는 회전 동작을 이룬다.

여기서 본 발명에 따른 압전 소자(610)의 일면은 상기 회전 경로에 수직을 이루도록 경사지게 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 스위칭 부재(310)의 타단은 압전 소자(610)의 일면에 수직을 이루어 접촉될 수 있다.

이에 회전되는 스위칭 부재(310)의 타단이 압전 소자(610)의 일면에 비스듬하게 접촉되어 슬립이 발생되는 구조적인 문제를 해결할 수 도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 전력 계전기에 보조 접점 라인 및, 보조 스위치를 포함하는 예를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조 하면, 본 발명에 따른 접점부(200)는 보조 접점 라인(220)을 포함한다.

상기 신호 라인(400)에는 보조 신호 라인(410)이 분기된다.

상기 보조 신호 라인(410)에는, 보조 스위치(420)가 연결된다.

상기 보조 스위치(420)의 일단은, 상기 보조 신호 라인(410)에 회전 가능하게 연결되어 타단이 상기 보조 접점 라인(410)의 단부에 접촉되는 회전 경로를 형성한다.

상기 보조 스위치(420)는, 락킹 수단(700)에 의해 락킹된다.

상기 락킹 수단(700)은 물리적인 걸림 수단일 수 있다.

상기 락킹 수단(700)은 상기 보조 스위치(420)의 주면 일정 영역에 일단이 힌지 연결되는 락캉바(710)를 포함한다.

상기 락킹바(710)의 타단은 상기 보조 스위치(420)가 걸리도록 절곡된다.

상기 힌지에는 모터(720)가 축 연결된다. 상기 모터(720)는 제어부(500)의 제어에 의해 축을 회전시켜 상기 락킹바(710)를 회전시킨다.

이의 구성을 통해 상기 제어부(500)는, 상기 접점이 이루이지지 않는 경우, 상기 락킹 수단(700)의 락킹을 해제한다.

즉 제어부(500)는 모터를 사용하여 락킹바(710)의 타단에 걸린 보조 스위치(420)의 걸림을 해제하도록 회전시킨다.

따라서, 본 발명에 따른 보조 스위치(420)는 회전 이동 가능한 상태를 이룬다.

이에 본 발명은 접점 상태가 비정상을 이루는 경우 이를 외부에 알려 사고 발생을 방지함과 아울러 보조 스위치를 사용하여 보수 전 까지 임시로 전력 시스템의 중단을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 전자기장 형성부
110 : 유전체
120 : 코일
200 : 접점부
210 : 접점 라인
220 : 보조 접점 라인
300 : 스위칭 부
310 : 스위칭 부재
400 : 신호 라인
410 : 보조 신호 라인
500 : 제어부
600 : 모니터링 부
610 : 압전 소자
620 : 판단기
700 : 걸림 수단
710 : 걸림바
720 : 모터

Claims (5)

1. 전류의 제공 유무에 따라 자화되는 전자기장 형성부;
   상기 전자기장 형성부의 근방에 배치되는 접점부;
   상기 전자기장 형성부의 자화 여부에 따라 이동되어 상기 접점부에 접점되는 스위칭 부;
   상기 전지기장 형성부로 전류를 제공 여부를 제어하는 제어부; 및,
   상기 접점부에 배치되며, 상기 스위칭 부가 상기 접점부에 접점되는 경우 발생되는 압력값을 감지하여 점점 유무를 판단하고, 판단에 따른 결과를 상기 제어부로 전송하는 모니터링 부;
   를 포함하는,
   접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 모니터링 부는,
   압전 소자와, 판단기를 포함하되,
   상기 압전 소자는,
   상기 접점부에 배치되며, 이동되는 상기 스위칭 부에 물리적으로 접촉되어 발생되는 압력값을 측정하고, 측정된 상기 압력값을 전압값으로 변환하여 상기 판단기로 전송하고,
   상기 판단기는,
   상기 전압값이 발생되는 경우 접점이 이루이진 것으로 판단하여, 상기 제어부로 전송하는,
   접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 판단기에는,
   접점의 온 상태를 이루는 기준 전압 파형이 설정되고,
   상기 판단기는,
   상기 전압값에 따른 전압 파형을, 상기 기준 전압 파형과 일치되는 경우, 접점이 이루이진 것으로 판단하는,
   접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 스위칭 부의 일단은, 신호 라인과 연결되어 회전 중심을 이루고,
   상기 스위칭 부의 타단은, 상기 회전 중심으로하여 일정의 회전 반경을 이루어 회전 경로를 따라 설정된 회전각 범위 내에서 이동되되,
   상기 압전 소자의 일면은,
   상기 회전 경로에 수직을 이루도록 경사지게 배치되는,
   접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 모니티링 부는,
   상기 접점이 이루이지지 않는 경우, 외부로 알람을 발생시키는 알람 발생이기를 포함하는,
   접점 상태 모니터링이 가능한 전력 계전기.
   

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