KR20210126374A - 차단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전력 계통의 3상 선로 및 중성 선로 각각에서 검출한 전압 성분에 대응하는 제1 내지 제3 전압 및 중성 전압을 출력하는 전압 검출부, 상기 전력 계통의 부하 전류를 검출하는 전류 검출부 및 상기 제1 내지 제3 전압 및 상기 중성 전압을 기반으로 상기 3상 선로에 공급되는 R, S, T 상 전압을 연산하고, 상기 R, S, T 상 전압 및 상기 부하 전류를 기반으로 계전기능을 수행하는 제어부를 포함하는 차단기를 제공한다.

Description

차단기{Circuit breaker}

본 발명은 차단기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통신선 및 전압선 사이의 절연 상태를 유지하여 외부 장치와의 통신이 원활한 차단기에 관한 것이다.

현재 사용하거나 출시되는 산업용 시스템의 대부분이 피씨나 독자적인 마스터를 중심으로 통신 네트워크의 구성을 갖추도록 설계되어 있다.

배전반의 필수적인 장치인 기중 차단기 또한 통신 기능이 절대적으로 필요한데 통신기능이 구비되어 있으면 사용자는 중앙 감시반에서 각종 라인의 정보를 수집, 검토할수 있고, 고장 상태, 고장전 상태 및 차단기의 설정치를 확인할 수 있어 효과적인 전력감지를 할 수 있다.

일반적으로 통신 기능을 가지는 차단기는 외부 장치와 통신을 수행할 수 있으며, 계통 전압 및 부하 전류를 검출하여 계전 기능을 수행할 수 있다.

최근들어, 차단기는 계통 전압의 중선 선로(N 상선로)와 통신 선로 사이에 절연 문제의 발생으로 통신이 원할하지 않아 이를 해결하기 위한 연구를 진행하고 있다.

본 발명의 목적은, 통신선 및 전압선 사이의 절연 상태를 유지하여 외부 장치와의 통신이 원활한 차단기를 제공함에 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 차단기는, 전력 계통의 3상 선로 및 중성 선로 각각에서 검출한 전압 성분에 대응하는 제1 내지 제3 전압 및 중성 전압을 출력하는 전압 검출부, 상기 전력 계통의 부하 전류를 검출하는 전류 검출부 및 상기 제1 내지 제3 전압 및 상기 중성 전압을 기반으로 상기 3상 선로에 공급되는 R, S, T 상 전압을 연산하고, 상기 R, S, T 상 전압 및 상기 부하 전류를 기반으로 계전기능을 수행하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 전압 검출부는, 상기 제1 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제1 검출부, 상기 제2 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제2 검출부, 상기 제3 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제3 검출부 및 상기 중성 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 절연 저항을 포함하는 중성 검출부를 포함할 수 있다.

상기 부하 전류로 구동 전압을 생성하는 전원부를 더 포함하고, 상기 중성 검출부는, 상기 2개 이상의 절연 저항을 기반으로 상기 전원부와 전기적으로 절연될 수 있다.

상기 구동 전압으로 구동되며, 외부 장치와 데이터를 송수신하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 상기 R, S, T 상 전압을 연산하는 전압 연산부 및 상기 R, S, T 상 전압 및 상기 부하 전류를 기반으로 계전기능을 수행하는 동작부를 포함할 수 있다.

상기 전압 연산부는, 상기 제1 내지 제3 전압 각각에 상기 중성 전압을 빼서 상기 R, S, T상 전압을 연산할 수 있다.

본 발명에 따른 차단기는, 전력 계통의 3상 선로 및 중성 선로 각각에 공급되는 전압 성분에 대응하는 제1 내지 제3 전압 및 중성 전압을 기반으로, R, S, T 상 전압을 연산함에 있어, 중성 전압을 출력하기 위해 적어도 2이상의 절연저항을 사용함으로써, 전력 계통의 전압 선로와 통신 선로 사이에 절연을 유지할 수 있도록 하여, 데이터 송수신이 원활하게 진행될 수 있는 이점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 차단기의 제어 구성을 나타낸 제어블록도이다.
도 2는 도 1에 나탄내 전압 검출부를 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 전압 검출부를 이용하여 제어부의 동작을 설명하기 위한 도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차단기의 제어 구성을 나타낸 제어블록도, 도 2는 도 1에 나탄내 전압 검출부를 나타낸 회로도 및 도 3은 도 2에 나타낸 전압 검출부를 이용하여 제어부의 동작을 설명하기 위한 도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 차단기(100)는 전압 검출부(110), 전류 검출부(120), 전원부(130), 통신부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

전압 검출부(110)는 전력 계통의 전압선, 즉 3상 선로(R, S, T) 및 중성 선로(N) 각각에 흐르는 전압 성분에 대응하는 제1 내지 제3 전압(V1, V2, V3) 및 중성 전압(Nv)를 출력할 수 있다.

여기서, 도 2를 참조하면, 전압 검출부(110)는 제1 내지 제3 검출부(112 내지 116) 및 중성 검출부(118)를 포함할 수 있다.

제1 검출부(112)는 3상 선로(R, S, T) 중 제1 상 선로(R)에 흐르는 전압 성분에 대응하는 제1 전압(V1)를 출력할 수 있다.

즉, 제1 검출부(112)는 제1, 2 저항(R1, R2)를 포함할 수 있으며, 제1, 2 저항(R1, R2) 사이에서 제1 전압(V1)를 출력할 수 있다. 이때, 제1 전압(V1)는 제1, 2 저항(R1, R2) 사이의 분배 전압일 수 있다.

제2 검출부(114)는 3상 선로(R, S, T) 중 제2 상 선로(S)에 흐르는 전압 성분에 대응하는 제2 전압(V2)를 출력할 수 있다.

즉, 제2 검출부(114)는 제3, 4 저항(R3, R4)를 포함할 수 있으며, 제3, 4 저항(R3, R4) 사이에서 제2 전압(V2)를 출력할 수 있다. 이때, 제2 전압(V2)는 제3, 4 저항(R3, R4) 사이의 분배 전압일 수 있다.

제3 검출부(116)는 3상 선로(R, S, T) 중 제2 상 선로(T)에 흐르는 전압 성분에 대응하는 제3 전압(V3)를 출력할 수 있다.

즉, 제3 검출부(116)는 제5, 6 저항(R5, R6)를 포함할 수 있으며, 제5, 6 저항(R5, R6) 사이에서 제3 전압(V3)를 출력할 수 있다. 이때, 제3 전압(V3)는 제5, 6 저항(R5, R6) 사이의 분배 전압일 수 있다.

마지막으로, 중성 검출부(118)는 중성 선로(N)에 흐르는 전압 성분에 대응하는 중성 전압(Nv)를 출력할 수 있다.

즉, 중성 검출부(118)은 제1, 2 절연 저항(RD1, RD2)를 포함할 수 있으며, 제1, 2 절연 저항(RD1, RD2) 사이에서 중성 전압(Nv)를 출력할 수 있다. 이때, 중성 전압(Nv)는 제1, 2 절연 저항(RD1, RD2) 사이의 분배 전압일 수 있다.

또한, 제1, 2 절연 저항(RD1, RD2)은 전류의 흐름이 원할하지 않음으로써, 누설 전류를 낮출 수 있다.

즉, 제1, 2 절연 저항(RD1, RD2)은 3상 선로(R, S, T) 및 전원부(130) 각각의 그라운드를 서로 절연시킬 수 있다.

전류 검출부(120)는 3상 선로(R, S, T) 각각에 흐르는 부하 전류(R_I, S_I, T_I)를 검출할 수 있다.

즉, 전류 검출부(120)는 부하 전류(R_I, S_I, T_I)를 검출하는 CT(Current Transformer)를 포함할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

전원부(130)는 전류 검출부(120)에서 검출한 부하 전류(R_I, S_I, T_I)를 구동 전압(Vd)로 변환하여 생성할 수 있다.

이때, 전원부(130)는 트랜스 포머, 포터 커플러 등일 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

여기서, 전압 검출부(110) 및 전원부(130)는 그라운드가 서로 다르게 연결되도록 함으로써, 절연 상태를 유지할 수 있다.

통신부(140)는 전원부(130)에서 생성된 구동 전압(Vd)에 의해 구동되며, 제어부(150)의 제어에 따라 외부 장치(미도시)로 데이터를 송신할 수 있다.

또한, 통신부(140)는 상기 외부 장치로부터 수신한 데이터를 제어부(150)로 전달할 수 있다.

통신부(140)는 상기 외부 장치와의 통신방식에 따라 데이터를 변환하여 송신할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.

제어부(150)는 전압 연산부(152) 및 동작부(154)를 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 전압 연산부(152)는 전압 검출부(110)에서 출력된 제1 내지 제3 전압(V1, V2, V3) 및 중성 전압(Nv)를 기반으로 R, S, T상 전압(Rv, Sv, Tv)를 연산할 수 있다.

여기서, 전압 연산부(152)는 제1 내지 제3 전압(V1, V2, V3) 각각에 중성 전압(Nv)을 빼서 산출할 수 있다.

즉, R, S, T상 전압(Rv, Sv, Tv)은 중성 선로(N)를 기준으로 3상 선로(R, S, T)에 인가되는 전압이므로, 제1, 2 절연저항(RD1, RD2)에 의한 중성 전압(Nv)를 제1 내지 제3 전압(V1, V2, V3)에서 빼면 산출할 수 있다.

이때, 3상 선로(R, S, T)는 중성 선로(N)와 중성 전압(Nv) 만큼 절연될 수 있다.

동작부(154)는 전압 연산부(152)에서 연산한 R, S, T상 전압(Rv, Sv, Tv)에 대한 데이터를 상기 외부 장치로 송신되게 통신부(140)를 제어할 수 있다.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 전력 계통의 3상 선로 및 중성 선로 각각에서 검출한 전압 성분에 대응하는 제1 내지 제3 전압 및 중성 전압을 출력하는 전압 검출부;
   상기 전력 계통의 부하 전류를 검출하는 전류 검출부; 및
   상기 제1 내지 제3 전압 및 상기 중성 전압을 기반으로 상기 3상 선로에 공급되는 R, S, T 상 전압을 연산하고, 상기 R, S, T 상 전압 및 상기 부하 전류를 기반으로 계전기능을 수행하는 제어부를 포함하는,
   차단기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전압 검출부는,
   상기 제1 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제1 검출부;
   상기 제2 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제2 검출부;
   상기 제3 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 저항을 포함하는 제3 검출부; 및
   상기 중성 전압을 검출하기 위한 2개 이상의 절연 저항을 포함하는 중성 검출부를 포함하는,
   차단기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 부하 전류로 구동 전압을 생성하는 전원부를 더 포함하고,
   상기 중성 검출부는,
   상기 2개 이상의 절연 저항을 기반으로 상기 전원부와 전기적으로 절연되는,
   차단기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구동 전압으로 구동되며, 외부 장치와 데이터를 송수신하는 통신부를 더 포함하는,
   차단기.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 R, S, T 상 전압을 연산하는 전압 연산부; 및
   상기 R, S, T 상 전압 및 상기 부하 전류를 기반으로 계전기능을 수행하는 동작부를 포함하는,
   차단기.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 전압 연산부는,
   상기 제1 내지 제3 전압 각각에 상기 중성 전압을 빼서 상기 R, S, T상 전압을 연산하는,
   차단기.

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