KR20200134755A - 사물인터넷(IoT) 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템 - Google Patents

Abstract

IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템이 제공된다. 상기 IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템은, 전원선로계통에 설치되어 전압신호 또는 전류신호를 검출하고, 상기 전압신호 또는 상기 전류신호의 파형이 이상파형으로 판단되면 상기 이상파형의 값이 미리 설정된 값보다 클 때, 상기 전원선로계통의 결함으로 판단하여 전원을 차단하도록 동작하는 아크차단부, 상기 아크차단부의 동작에 따라 전원 차단 동작이 발생된 경우 상기 전원 차단 동작을 감지하여 상기 아크차단부의 스위칭부를 원상복구 시키거나, 미리 설정된 경우에 상기 스위칭부를 원상복구 시키지 않도록 동작하는 자동복구부, 상기 아크차단부 및 상기 자동복구부와 전기적으로 연결되며, 상기 아크차단부의 전원 차단 동작과 상기 자동복구부의 원상복구 동작을 제어하고, 상기 아크차단부 및 상기 자동복구부에서 발생한 데이터를 수집하는 제어부, 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부로부터 상기 데이터를 전달받아 외부 네트워크로 전송하는 데이터 송수신부, 상기 데이터 송수신부로부터 상기 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터 송수신부와 통신하는 서버, 및 상기 서버와 통신하여 상기 데이터를 조회 및 열람하고, 상기 데이터의 값이 특정하게 설정된 값에 도달하면 알림을 발생시키는 외부기기를 포함하고, 상기 자동복구부는 회전모터부, 회전자, 세그멘트부 및 표시부를 포함하고, 상기 회전자는 ㄱ자 형상으로 형성되고, 상기 회전모터부의 회전축에 결합되어 상기 회전모터부의 동작에 의해 회전 운동하고, 상기 회전자의 회전 운동에 따라 상기 아크차단부의 스위칭부와 물리적 접촉을 하여 상기 스위칭부를 동작시켜 전원을 원상복구시키고, 상기 세그멘트부는 상기 회전모터부의 동작 횟수만큼 숫자를 카운팅하여 표시하고, 상기 표시부는 상기 아크차단부의 동작 원인을 표시하는 복수 개의 LED로 구성된다.

Description

사물인터넷(IoT) 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템{The system for managing auto recovery type circuit breaker using remote control based on Internet of Things(IoT)}

본 발명은 IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 서지나 누전으로 인해 전원이 차단된 경우에는 차단기를 원상복구하고, 수동 차단 또는 과전류로 인해 전원이 차단된 경우에는 차단기를 복구시키지 않도록 제어하는 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템에 관한 것이다.

누전차단기는 이상전류 발생시 전류를 차단하기 위한 장치로서, 이동통신 중계기, 교통 제어함, 가로등 배전함, 분전반, 교통 통제 시스템, 서지 보호기, 각종 제어기 및 감시 시스템 등에 적용된다.

일반적으로 누전차단기는 전원 측과 부하 측 사이에 검출기와 차단기를 설치하고 검출기에 의해 감지된 전류차를 이상전류 검출부에서 감지하여 이상전류가 발생될 경우, 차단기를 동작시켜 부하 측으로 공급되는 전원을 차단한다.

그리고, 누전차단기가 전원을 차단하면 이를 자동으로 복구하기 위해 자동복구장치가 함께 이용되기도 하는데, 자동복구장치가 일률적으로 누전차단기를 복구시킨다면 안전에 문제가 생길 수도 있다. 즉, 과전류와 같은 이상전류가 흐르는 상태에는 누전차단기를 자동으로 복구시키지 않고 관리자가 이를 확인하여 전원계통을 재정비하는 것이 필요하다.

한국 공개특허 10-2019-0030127 (공개일자 2019년 3월 21일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 아크차단부와 자동복구부가 결합된 자동복구형 차단장치에 있어서, 서지나 누전으로 인해 전원이 차단된 경우에는 아크차단부를 원상복구하고, 수동 차단 또는 과전류로 인해 전원이 차단된 경우에는 아크차단부를 복구시키지 않도록 자동으로 제어하는 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 아크차단부와 자동복구부가 결합된 자동복구형 차단장치에서 인공지능 모듈을 이용하여 전류신호 또는 전압신호를 분석하고, 현재 전원계통에서 이상전류의 발생 여부와 발생 원인을 스스로 분석하고 판단하여 아크차단부의 자동복구 여부를 결정하도록 제어하는 시스템을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템은, 전원선로계통에 설치되어 전압신호 또는 전류신호를 검출하고, 상기 전압신호 또는 상기 전류신호의 파형이 이상파형으로 판단되면 상기 이상파형의 값이 미리 설정된 값보다 클 때, 상기 전원선로계통의 결함으로 판단하여 전원을 차단하도록 동작하는 아크차단부, 상기 아크차단부의 동작에 따라 전원 차단 동작이 발생된 경우 상기 전원 차단 동작을 감지하여 상기 아크차단부의 스위칭부를 원상복구 시키거나, 미리 설정된 경우에 상기 스위칭부를 원상복구 시키지 않도록 동작하는 자동복구부, 상기 아크차단부 및 상기 자동복구부와 전기적으로 연결되며, 상기 아크차단부의 전원 차단 동작과 상기 자동복구부의 원상복구 동작을 제어하고, 상기 아크차단부 및 상기 자동복구부에서 발생한 데이터를 수집하는 제어부, 상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부로부터 상기 데이터를 전달받아 외부 네트워크로 전송하는 데이터 송수신부, 상기 데이터 송수신부로부터 상기 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터 송수신부와 통신하는 서버, 및 상기 서버와 통신하여 상기 데이터를 조회 및 열람하고, 상기 데이터의 값이 특정하게 설정된 값에 도달하면 알림을 발생시키는 외부기기를 포함하고, 상기 자동복구부는 회전모터부, 회전자, 세그멘트부 및 표시부를 포함하고, 상기 회전자는 ㄱ자 형상으로 형성되고, 상기 회전모터부의 회전축에 결합되어 상기 회전모터부의 동작에 의해 회전 운동하고, 상기 회전자의 회전 운동에 따라 상기 아크차단부의 스위칭부와 물리적 접촉을 하여 상기 스위칭부를 동작시켜 전원을 원상복구시키고, 상기 세그멘트부는 상기 회전모터부의 동작 횟수만큼 숫자를 카운팅하여 표시하고, 상기 표시부는 상기 아크차단부의 동작 원인을 표시하는 복수 개의 LED로 구성된다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 아크차단부의 동작 원인을 분석하고, 상기 아크차단부의 동작 원인이 과전류일 때는 상기 자동복구부가 상기 스위칭부를 원상복구 시키지 않도록 제어할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 상기 데이터 송수신부는 위치정보 기반으로 지역별 데이터를 상기 외부 네트워크로 전송할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 상기 데이터는 상기 아크차단부의 동작 횟수, 상기 아크차단부의 동작 시기, 상기 자동복구부의 자동복구 횟수, 및 전원 차단의 원인에 관한 정보를 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 상기 아크차단부의 동작 횟수가 미리 설정된 값에 도달하면, 상기 외부기기에서 알림이 발생할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따르면, 서지나 누전으로 인해 전원이 차단된 경우에는 아크차단부를 원상복구하고, 수동 차단 또는 과전류로 인해 전원이 차단된 경우에는 아크차단부를 복구시키지 않도록 자동복구부를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, IoT 기술을 이용하여 원격으로 아크차단부의 동작 여부를 관리자가 확인할 수 있고, 전원의 차단 원인을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 위치정보를 기반으로 하여 특정 지역의 이상전류 발생 횟수를 카운팅할 수 있으며, 이를 분석하여 특정 지역의 공공데이터로 활용할 수 있고, 관리자가 안전 관리를 위한 자료로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 전원계통의 차단 원인이 과전류인 경우에는 크차단부를 자동복구 시키지 않으며 이에 관한 정보를 관리자 단말로 전송하고, 단기간 내에 미리 설정된 횟수 이상으로 아크차단부가 동작된 경우에는 이에 관한 정보를 관리자 단말에 알림을 발생시킴으로써 관리자가 전원계통의 이상발생 여부를 확인할 수 있도록 한다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동복구부의 세부구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부와 자동복구부를 덮는 본체의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동복구부의 내부구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템의 블록도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 IoT 기반의 원격제어를 통해 아크차단부(100)와 자동복구부(200)가 결합된 자동복구형 차단장치(10)를 관리하는 시스템에 관한 것으로서, 아크차단부(100)는 과전류, 직렬아크, 병렬아크, 접지아크, 또는 부하의 절연불량 등의 결함이 발생시 이에 관한 신호를 검출하여 정상파형과 이상파형으로 구분하고, 이상파형으로 판단되면 그 이상파형이 기설정된 설정값보다 클 때, 전원선로계통의 결함으로 판단하여 전원을 차단하도록 동작한다. 자동복구부(200)는 아크차단부(100)의 동작에 따라 전원 차단 동작이 발생된 경우 이를 감지하여 아크차단부(100)의 스위칭부(160)를 원상복구 시키거나, 경우에 따라서는 스위칭부(160)를 복구시키지 않도록 동작한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템의 블록도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부의 세부구성을 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동복구부의 세부구성을 나타낸 블록도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 아크차단부와 자동복구부를 덮는 본체의 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동복구부의 내부구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동복구형 차단장치(10)를 관리하는 시스템은, 아크차단부(100), 자동복구부(200), 제어부(300), 데이터 송수신부(400)를 포함하는 자동복구형 차단장치(10)와, 서버(500), 외부기기(600)를 포함하도록 구성된다.

구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에서의 자동복구형 차단장치(10)의 한 부분을 구성하는 아크차단부(100)는 검출부(110), 변환부(120), 분석부(130), 경보부(140), 통신부(150), 스위칭부(160), 차단부(170)를 포함하도록 구성될 수 있다.

검출부(110)는 변류기(111), 영상변류기(112), 홀센서(113), 접지검출기(114), 및 단선검출기(115) 중에서 선택된 하나의 구성 또는 하나 이상의 조합으로 구성되며, 검출센서를 통해 인가되는 선로에 설치해 전압신호 또는 전류신호를 검출하도록 동작한다. 또한, 검출부(110)는 Zero값부터 물리량을 검출하여, 분석부(130)에서 분석한 결과값이 선로 결함으로 판단될 경우 기설정된 설정값에서 경보 또는 차단 동작이 수행될 수 있도록 전압신호 또는 전류신호를 검출하도록 동작한다.

검출부(110)의 구성에 대해 자세히 설명하면, 변류기(111) 및 영상변류기(112)는 선로에 설치하여 상기 선로에 흐르는 전류에 비례하여 고유의 배율 특성에 맞게 전류를 검출하는 센서이다. 홀센서(113)는 선로에 설치하는 트랜지스터의 일종으로서 선로에 흐르는 전류에 의해 유기되는 자기장의 세기에 따라 선로에 흐르는 전류를 측정하는 센서이다. 접지검출기(114)는 R1, R2, R3로 구성되며 R1 = R2로써 R1, R2를 직렬연결하고 이를 전원에 병렬로 연결하며, R3는 R1과 R2의 중간에 연결 후 접지하여 접지여부의 상태를 검출하는 센서이다. 단선검출기(115)는 저항 또는 부하로서, 선로 말단의 전원에 병렬로 연결하여 선로의 단선여부를 검출하는 센서이다.

변환부(120)는 검출부(110)에서 검출한 전압신호 또는 전류신호를 증폭하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

분석부(130)는 검출부(110)에서 검출된 아날로그 신호를 변환부(120)에서 디지털 신호로 변환한 데이터를 이용하여 전원선로의 결함여부 즉, 과전류, 직렬아크, 병렬아크, 접지아크, 또는 단선이 발생한 경우에 신호의 물리량 변화에 따른 전압, 전류, 임펄스의 크기, 발생빈도, 지속시간, 숄더, 변화패턴을 포함하는 신호를 실시간으로 분석하여 정상파형과 이상파형을 구분하고, 이상파형으로 판단될 경우 기설정된 설정값보다 클 때 전원선로계통의 결함으로 판단하여 전원을 차단하는 동작을 수행할 수 있도록 신호를 분석하는 역할을 한다.

특히, 분석부(130)는 변환부(120)에서 입력되는 디지털 신호를 분석하여 전원선로의 결함 즉, 과전류, 직렬아크, 병렬아크, 접지아크, 또는 단선이 발생한 경우에 검출센서에서 검출되는 신호의 물리량 변화 즉, 전원에 실리는 주파수 파형을 반파 또는 전파단위로 구분하고, 파형을 A/D 변환과 함께 Sampling Rate(샘플링 속도)를 빠르게 하는 역할을 한다.

또한, 과전류, 직렬아크, 병렬아크, 접지아크, 또는 단선 중 어느 하나의 결함이 발생할 경우, 미리 설정한 실시간 현재부하의 정현파형을 기준으로 설정하고, 변하는 부하의 크기에 따라 설정된 기준파형과 검출되는 파형을 반파 또는 전파단위로 비교 즉, 기준파형과 임펄스의 크기 또는 지속시간 또는 패턴변화 또는 숄더(Shoulder) 또는 파형의 형상변화 또는 파형의 시간축 상에서 파형의 크기 변화 없이 일정하게 유지되는 값(또는 Zero값)의 크기 또는 전압강하를 포함하는 복수 신호의 변화량을 실시간으로 종합 분석하여 정상파형과 이상파형을 구분하고, 이상파형으로 판단될 경우 기설정된 설정값보다 클 때 전원선로의 결함으로 판단하여 전원을 차단할 수 있도록 신호를 분석하는 역할을 한다.

상기 과전류는 차단기 정격용량 대비 전원선로에 흐르는 전류가 일정배율 이상일 경우 즉, 110%, 120%,... 200%의 상태를 의미한다. 또한, 상기 직렬아크는 한 개의 선로 즉, 양극(+) 선로 또는 음극(-) 선로 각각에서 단자와 전선 간 접속불량, 단자이완, 선로의 열화에 의한 선로저항 변화, 단선 진행 등을 의미하며, 상기 병렬아크는 두 개의 선로 즉, 양극(+) 선로 또는 음극(-) 선로 두 개의 선로 상호간의 합선, 전선 피복의 열화, 노후, 볏겨짐, 손상 등으로 인한 두 개의 선로 간에 단락되는 상태를 의미한다. 상기 접지아크는 선로와 대지간의 지락 발생, 선로와 외함간의 지락 발생 등으로 인한 양극 선로 접지 또는 음극 선로 접지 또는 양, 음극 선로가 동시에 접지되는 것을 의미한다.

경보부(140)는 분석부(130)의 제어를 받아 과전류 또는 직렬/병렬/접지아크 또는 단선이 발생할 시에 이를 소리 및/또는 경광등 형태로 경보를 발생하도록 동작하며, 아크 또는 과전류가 발생할 경우 이를 사용자 또는 관리자가 확인할 수 있도록 경보를 발생시킨다.

통신부(150)는 분석부(130)에서 생성한 데이터를 유무선 통신망을 통하여 서버(500)를 통해 외부기기(600)와 통신 가능하도록 하며, 원격지에서 통신으로 연계되는 외부기기(600)에서 상기 데이터를 분석하여 전원선로계통의 건전성 상태감시를 포함한 안전지수 계수화 및 화재예측 지수화 등의 관리가 가능하도록 할 수 있다. 이에 따라, 전원선로계통의 고장 상태, 진행 추이 또는 고장 예측이 가능하여 고장 발생시 고장원인을 신속히 판단할 수 있음은 물론 신속한 복구가 가능하고, 전원의 건전성을 확보할 수 있다.

스위칭부(160)는 분석부(130)에서 분석한 신호에 의해 과전류 또는 직렬/병렬아크 또는 양극(+) 접지 또는 음극(-) 접지 또는 양, 음극(+, -) 동시접지의 경우 전원의 차단여부를 선택하는 스위치로서, 아크차단부(100)의 외부에 수동 또는 자동으로 선택적으로 조작이 가능하도록 구성된다. 이하에서는, 스위칭부(160)는 동작이 온(ON) 상태이면 전원을 차단하게 되고, 동작이 오프(OFF) 상태이면 전원을 차단하는 동작을 수행하지 않은 것으로 정의한다.

차단부(170)는 분석부(130)의 제어를 받아 전원선로의 결함이 발생되었을 경우 스위칭부(160)의 동작 온(ON) 상태가 됨에 따라 전원을 차단하는 기능을 포함하며, 차단시간의 설정은 결함의 종류 또는 크기에 따라 다르게 할 수 있다.

또한, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에서의 자동복구형 차단장치(10)의 다른 한 부분을 구성하는 자동복구부(200)는 회전모터부(210), 회전자(220), 세그멘트부(230), 표시부(240)를 포함하도록 구성될 수 있다.

본 발명에서의 자동복구부(200)는 본체(201) 내의 싱글보드(B) 상에 회전모터부(210), 회전자(220), 세그멘트부(230) 및 표시부(240)가 실장되도록 구성하여, 전원이 차단시 자동복구 기능을 수행할 수 있도록 한 장치이다.

본체(201)는 아크차단부(100)와 자동복구부(200)의 상부 외관을 형성하며 내부공간이 구비되고 하부가 개방되어 있어 전원의 자동복구를 위한 상기 장치들이 수용될 수 있다.

본체(201)의 개방된 하부는 상기 장치들의 수용 후 차폐를 위한 베이스 플레이트가 결합된다. 본체(201)에 결합된 베이스 플레이트는 볼트 등에 의해 본체(201)에 견고하게 고정될 수 있다.

본체(201)에는 자동복구 동작의 시험을 위한 시험버튼이 구비될 수 있으며, 자동 모드와 수동 모드를 선택할 수 있는 선택버튼이 구비될 수 있고, 수동 모드에서 차단된 전원을 복구시킬 수 있는 전원복구버튼이 구비될 수 있고, 차단 원인을 LED로 표시하는 표시부(240)가 외부로 노출되도록 홀이 형성되어 표시부(240)의 LED 점등 상태를 확인할 수 있도록 구성될 수 있다.

자동 모드는 전원 차단시 자동복구 기능이 자동으로 수행되게 하는 모드이고, 수동 모드는 인위적으로 전원복구버튼을 조작하여 차단된 전원의 복구를 수행할 수 있도록 한 모드이다. 본 발명에서의 장치에 대한 점검은 전원 차단 후 전원이 자동복구 되지 않도록 수동 모드에서 수행한다.

회전모터부(210)는 싱글보드(B) 하면에 실장되어 고정되고, 회전모터의 동작에 의해 회전모터부(210)의 회전축에 결합된 회전자(220)를 회전시키도록 구성된다. 회전모터부(210)는 회전자(220)의 운동에 관한 동력원으로서 아크차단부(100)에서 전원을 차단한 경우에 상기 차단에 관한 신호를 감지하여 회전자(220)를 동작시키고, 회전자(220)는 아크차단부(100)의 스위칭부(160)를 동작 오프(OFF) 상태로 회복시킨다.

또는, 설정에 따라서 아크차단부(100)에서 전원을 차단하더라도 전원 차단의 원인이 예를 들어 과전류인 경우는 아크차단부(100)의 스위칭부(160)를 원상복구 시키지 않는 것이 좋기 때문에 이 때는 회전모터부(210)가 동작하지 않도록 구성될 수 있다.

회전자(220)는 싱글보드(B) 상면에서 회전모터부(210)의 회전축에 결합되며, 예를 들어 “ㄱ”자 형상으로 형성된다. 회전자(220)의 “ㄱ”자 형상 중 길게 연장된 부분이 회전모터부(210)의 동작에 의해 회전운동 하면서, 인접하여 배치된 아크차단부(100)의 스위칭부(160)를 동작 오프(OFF) 상태로 전환시킬 수 있다. 즉, 스위칭부(160)의 온/오프(ON/OFF) 동작을 회전자(220)가 물리적 접촉을 통해 제어할 수 있으며, 회전자(220)에 의해 스위칭부(160)가 자동으로 동작 오프(OFF) 되면, 차단된 전원의 복구가 자동적으로 이루어지게 된다.

세그멘트부(230)는 싱글보드(B) 상면에 실장되어 고정되며, 숫자를 표시하는 세그멘트로 구성된다. 세그멘트부(230)는 회전모터부(210)와 전기적으로 연결되어 회전모터부(210)의 동작시 카운팅 숫자를 1만큼 증가시켜 표시하도록 구성된다. 즉, 세그멘트부(230)는 카운터 기능을 수행할 수 있다.

아크차단부(100)에서 전원 차단이 발생시 자동복구부(200)는 회전모터부(210)의 동작을 통해 전원의 자동복구를 수행하게 되는데, 관리자는 나중에 세그멘트부(230)의 숫자 표시를 확인하여 아크차단부(100)의 자동복구 동작이 몇 회 수행되었는지를 알 수 있게 된다.

또한, 세그멘트부(230)에 표시된 숫자 데이터는 데이터 송수신부(400)를 통해 서버(500)를 거쳐 외부기기(600)로 제공될 수 있으며, 관리자는 외부기기(600)를 확인하여 현재 아크차단부(100)의 자동복구 동작의 수행 횟수를 알 수 있다.

또한, 설정에 따라 세그멘트부(230)의 숫자 표시가 기준값 이상이 되면, 전원 자동복구 횟수가 증가하고 있으므로 관리자가 전원선로계통을 확인할 수 있도록 경고신호를 송신할 수 있다. 경고신호가 발생하면 데이터 송수신부(400)를 통해 서버(500)를 거쳐 외부기기(600)로 전달하여 관리자가 이를 알 수 있도록 한다.

세그멘트부(230)에 표시된 숫자는 관리자가 수동으로 리셋(RESET)시키거나, 원격으로 제어하여 표시된 숫자를 0으로 리셋시킬 수도 있다.

표시부(240)는 싱글보드(B) 상면에 실장되어 고정되며, 녹색 LED와 적색 LED를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 자동 모드에서 녹색 LED를 점등하고 수동 모드에서 녹색 LED를 점멸하며, 누전 발생시 적색 LED를 점멸하도록 동작할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 관리자의 설정에 따라 상황 별로 녹색 LED와 적색 LED의 점등/점멸을 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아크차단부(100)와 자동복구부(200)는 서로 전기적으로 연결되며, 아크차단부(100)와 자동복구부(200)는 제어부(300)와도 각각 전기적으로 연결된다. 아크차단부(100)와 자동복구부(200)는 제어부(300)를 통해 상호간에 신호를 송수신할 수 있으며, 아크차단부(100)에서의 전원 차단 동작이 감지되면 제어부(300)는 미리 설정된 값에 따라 아크차단부(100)를 원상복구 시키거나, 전원 차단이 지속될 필요가 있으면 아크차단부(100)를 원상복구 시키지 않도록 제어한다.

그리고, 제어부(300)는 데이터 송수신부(400)와 전기적으로 연결되어 데이터 송수신부(400)를 통해 외부기기(600)에 대해 신호를 송수신하며, 관리자는 외부기기(600)를 통해 제어부(300)에서 송신된 데이터를 확인할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 제어부(300)에서 송신된 데이터를 수집하여 서버(500)의 데이터베이스에 저장 후, 관리자는 지역별 데이터를 관리할 수 있으며, 아크차단부(100)의 동작 횟수, 동작 시기, 자동복구된 횟수, 전원 차단의 원인 등에 대해서 검토할 수 있다.

제어부(300)는 자동복구된 횟수가 미리 설정된 값 이상이면 자동복구를 중지하고 관리자 또는 외부기기(600)에 자동복구 중지신호를 전송할 수 있다.

예를 들어, 제어부(300)는 낙뢰, 노이즈에 의한 전류 차단시에는 전원을 자동복구하고, 누전 차단시에는 누전 해제 후 전원을 자동복구하며, 단락, 과전류 차단시 또는 수동 차단시에는 전원을 복구하지 않도록 동작할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 단시간 반복 누전이 감지되면 자동복구 기능을 해제할 수 있다. 예를 들어, 30분 이내에 2회 이상 자동복구 기능을 수행할 경우 자동복구 기능을 해제할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 누전으로 인한 전원 차단이 장시간(예를 들어 30분 또는 60분 이상) 지속되면 자동복구 기능을 해제할 수 있다.

본 발명에 따르면, 외부기기(600)의 알림 장치를 통해 자동복구부(200)에서 자동복구된 횟수가 미리 설정된 값을 초과하는 경우에는 관리자에게 알림을 발생시켜 관리자가 원거리에서도 이를 감지하고 실제 자동복구 장치가 설치된 장소로 가서 장치 상태를 검사할 수 있다.

외부기기(600)는 서버(500)를 통해 본 발명에서의 자동복구형 차단장치(10)와 통신하며, 외부기기(600)에 설치된 애플리케이션을 통해 자동복구형 차단장치(10)에서 수집된 각종 데이터들을 조회 및 열람할 수 있다. 예를 들어, 외부기기(600)는 데이터 조회 및 검색옵션을 통한 열람을 수행할 수 있는 컴퓨터의 웹사이트이거나, 데이터 조회 및 검색옵션을 통한 열람을 수행하고 푸시알림을 수신할 수 있는 단말장치일 수 있다.

외부기기(600)는 자동복구형 차단장치(10)의 아크차단부(100) 및 자동복구부(200)에서 수집한 데이터들을 서버(500)를 통해 조회 및 열람할 수 있고, 자동복구부(200)에서 아크차단부(100)를 원상복구한 횟수에 관한 데이터를 조회할 수 있으며, 특히, 아크차단부(100)에서 스위칭부(160)가 동작된 횟수가 미리 설정된 값(예를 들어, 3회 또는 4회)에 도달하면 아크차단부(100)는 서버(500)로 관련 데이터를 전송하고, 이는 외부기기(600)로 전달되어 관리자가 확인할 수 있도록 한다.

아크차단부(100)의 차단 동작이 단기간 내에 자주 발생한다면 이는 전원선로계통에 문제가 있는 것으로 파악할 수 있고, 관리자는 이러한 사실을 알고 전원선로계통을 확인하고 정비할 수 있다. 또한, 아크차단부(100)에서 분석한 차단 원인이 과전류인 경우는 전원선로계통을 복구시키면 안되기 때문에 이러한 정보도 서버(500)를 통해 외부기기(600)로 전달함으로써 관리자는 전원선로계통에 과전류의 문제가 있는 것으로 파악할 수 있다.

외부기기(600)는 날짜별 및 시간대별 데이터들을 디스플레이할 수 있으며, 주기별, 조건별 데이터를 웹사이트 또는 애플리케이션의 검색옵션을 통해 제공하거나, 애플리케이션의 푸시알림을 통해 관리자에게 제공하고, 관리자는 현재 자동복구형 차단장치(10)의 상태를 실시간으로 파악할 수 있다. 이에 따라, 전원선로계통의 현 상태를 관리자가 알 수 있고, 차단이 발생했는지 여부 및 차단의 원인을 알 수 있어서 전원선로계통의 상태를 용이하게 파악하고 효율적으로 안전관리를 수행할 수 있다.

본 발명에서의 자동복구형 차단장치(10), 서버(500) 및 외부기기(600)는 유선 네트워크망 또는 무선 네트워크망을 이용하여 통신할 수 있다.

상기 유선 네트워크망은 예를 들어, LAN(local area network), 전력선 통신 또는 POTS(plain old telephone service)와 같은 통신 방식을 이용하는 네트워크망일 수 있다. 또한, 상기 유선 네트워크망은 주변 기기들간의 유선 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input/output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 이용하는 네트워크망일 수 있으며, 이를 통해 구성요소들이 서로 연결되어 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

또한, 상기 무선 네트워크망은 예를 들어, 블루투스, WiFi direct, 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크망일 수 있으며, 또는 예를 들어, 셀룰러 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크망일 수 있다.

상기 무선 네트워크망은 예를 들어, 셀룰러 통신, 근거리 무선 통신, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신을 지원하는 네트워크망일 수 있으며, 셀룰러 통신은, 예를 들면, LTE(Long-Term Evolution), LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications)을 포함할 수 있다. 근거리 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), WiFi Direct, LiFi(light fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN)을 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system을 포함할 수 있다.

본 발명에서, 외부기기(600)는 또한 위치기반 정보를 제공받을 수도 있다. 예를 들어, 자동복구형 차단장치(10)가 위치한 지역의 데이터를 수집하여 해당 지역의 전원선로계통의 현 상태를 알 수 있다. 이러한 정보들은 외부기기(600)의 중앙처리장치로 제공하여 디스플레이를 통해 해당 지역의 전원선로계통의 상태를 시각적으로 표시할 수도 있다.

상술한 외부기기(600)의 중앙처리장치는 마이크로컴퓨터로 구성될 수 있다. 마이크로컴퓨터는 일반적으로 중앙처리장치를 1개의 LSI(고밀도집적회로) 칩에 접적된 마이크로프로세서로 만든 초소형 컴퓨터로서, 상기 1개의 LSI에는 프로그램을 넣는 전용 기억장치, 가변데이터를 넣는 기억장치, 외부와 데이터를 주고받기 위한 입출력 회로가 모두 구성되는 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템의 블록도이다.

이하에서는, 상술한 내용과 차이점을 위주로 설명하며, 동일한 구성요소 및 동일한 기능에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동복구형 차단장치(11)를 관리하는 시스템은, 인공지능 기술을 이용하여 전류신호 또는 전압신호를 분석하고, 현재 전원계통에서 이상전류의 발생 여부와 발생 원인을 스스로 분석하고 판단하여 아크차단부(100)의 자동복구 여부를 결정하도록 동작한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 자동복구형 차단장치(11)를 관리하는 시스템은 아크차단부(100), 자동복구부(200), 제어부(300), 인공지능 모듈(350), 데이터 송수신부(400)를 포함하는 자동복구형 차단장치(11)와, 서버(500), 외부기기(600)를 포함하도록 구성된다. 상기 구성요소들은 상술한 내용과 실질적으로 동일하므로 중복되는 내용에 대해 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 자동복구형 차단장치(11)에는 제어부(300)와 연동되어 동작하는 인공지능 모듈(350)을 더 포함한다.

인공지능(Artificial Intelligence; AI) 기술은 인간 수준의 지능을 구현하는 컴퓨터 처리 기술로서, 기존 Rule 기반 스마트 기술과 달리 기계가 스스로 학습하고 판단하며 똑똑해지는 기술이다. 인공지능 기술은 사용할수록 인식률이 향상되고 사용자 취향을 보다 정확하게 이해할 수 있게 된다.

인공지능 기술은 기계학습(딥 러닝) 및 기계학습을 활용한 요소 기술들로 구성될 수 있다. 기계학습은 입력 데이터들의 특징을 스스로 분류/학습하는 알고리즘 기술이며, 요소기술은 딥 러닝 등의 기계학습 알고리즘을 활용하여 인간 두뇌의 인지, 판단 등의 기능을 모사하는 기술로서, 언어적 이해, 시각적 이해, 추론/예측, 지식 표현, 동작 제어 등의 기술 분야로 구성될 수 있다.

인공지능 기술의 한 분야로서 추론 예측은 정보를 판단하여 논리적으로 추론하고 예측하는 기술로서, 지식/확률 기반 추론, 최적화 예측, 선호 기반 계획, 추천 등을 포함한다.

인공지능 모듈(350)은 아크차단부(100)와 자동복구부(200)에서 수집한 데이터들을 기초로 전류신호 또는 전압신호를 분석하여 정상파형과 이상파형을 구분하고, 이상파형으로 판단될 경우 제어부(300)를 통해 아크차단부(100)를 동작시키고, 이에 관한 분석 결과를 토대로 이상전류 발생 원인을 알아내기 위한 학습 모델을 자가 생성한다.

인공지능 모듈(350)은 상기 학습 모델을 학습하여 이상전류의 발생 원인을 밝혀내고 이러한 정보를 데이터 송수신부(400)를 통해 서버(500)를 거쳐 외부기기(600)로 제공함으로써 관리자가 전원계통의 이상전류 발생 원인을 정확하게 파악할 수 있도록 한다.

그리고, 인공지능 모듈(350)의 학습 결과 이상전류의 발생 원인이 과전류인 경우에는 자동복구부(200)가 더 이상 동작하지 않도록 제어하며, 현재 과전류로 인해 아크차단부(100)가 차단 동작된 상태임을 데이터 송수신부(400)를 통해 서버(500)를 거쳐 외부기기(600)로 제공함으로써 관리자가 현 상태를 파악할 수 있도록 한다.

또한, 인공지능 모듈(350)은 상기 학습 모델을 통해 모든 이상전류의 발생 원인을 분석하고, 이에 관한 정보를 데이터 송수신부(400)를 통해 서버(500)를 거쳐 외부기기(600)로 제공함으로써 관리자가 알 수 있도록 한다.

다만, 전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 자동복구형 차단장치
100: 아크차단부
110: 검출부
120: 변환부
130: 분석부
140: 경보부
150: 통신부
160: 스위칭부
170: 차단부
200: 자동복구부
210: 회전모터부
220: 회전자
230: 세그멘트부
240: 표시부
300: 제어부
350: 인공지능 모듈
400: 데이터 송수신부
500: 서버
600: 외부기기

Claims (5)

1. 전원선로계통에 설치되어 전압신호 또는 전류신호를 검출하고, 상기 전압신호 또는 상기 전류신호의 파형이 이상파형으로 판단되면 상기 이상파형의 값이 미리 설정된 값보다 클 때, 상기 전원선로계통의 결함으로 판단하여 전원을 차단하도록 동작하는 아크차단부;
   상기 아크차단부의 동작에 따라 전원 차단 동작이 발생된 경우 상기 전원 차단 동작을 감지하여 상기 아크차단부의 스위칭부를 원상복구 시키거나, 미리 설정된 경우에 상기 스위칭부를 원상복구 시키지 않도록 동작하는 자동복구부;
   상기 아크차단부 및 상기 자동복구부와 전기적으로 연결되며, 상기 아크차단부의 전원 차단 동작과 상기 자동복구부의 원상복구 동작을 제어하고, 상기 아크차단부 및 상기 자동복구부에서 발생한 데이터를 수집하는 제어부;
   상기 제어부와 전기적으로 연결되며, 상기 제어부로부터 상기 데이터를 전달받아 외부 네트워크로 전송하는 데이터 송수신부;
   상기 데이터 송수신부로부터 상기 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하고, 상기 데이터 송수신부와 통신하는 서버; 및
   상기 서버와 통신하여 상기 데이터를 조회 및 열람하고, 상기 데이터의 값이 특정하게 설정된 값에 도달하면 알림을 발생시키는 외부기기;를 포함하고,
   상기 자동복구부는 회전모터부, 회전자, 세그멘트부 및 표시부를 포함하고,
   상기 회전자는 ㄱ자 형상으로 형성되고, 상기 회전모터부의 회전축에 결합되어 상기 회전모터부의 동작에 의해 회전 운동하고, 상기 회전자의 회전 운동에 따라 상기 아크차단부의 스위칭부와 물리적 접촉을 하여 상기 스위칭부를 동작시켜 전원을 원상복구시키고,
   상기 세그멘트부는 상기 회전모터부의 동작 횟수만큼 숫자를 카운팅하여 표시하고,
   상기 표시부는 상기 아크차단부의 동작 원인을 표시하는 복수 개의 LED로 구성되는, IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 아크차단부의 동작 원인을 분석하고,
   상기 아크차단부의 동작 원인이 과전류일 때는 상기 자동복구부가 상기 스위칭부를 원상복구 시키지 않도록 제어하는, IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 데이터 송수신부는 위치정보 기반으로 지역별 데이터를 상기 외부 네트워크로 전송하는, IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 데이터는 상기 아크차단부의 동작 횟수, 상기 아크차단부의 동작 시기, 상기 자동복구부의 자동복구 횟수, 및 전원 차단의 원인에 관한 정보를 포함하는, IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 아크차단부의 동작 횟수가 미리 설정된 값에 도달하면, 상기 외부기기에서 알림이 발생하는, IoT 기반의 원격제어를 통해 자동복구형 차단장치를 관리하는 시스템.

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