KR20230120681A - 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템에 관한 것으로서, 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반 및 ESS에 구성된 전기설비; 상기 전기설비에 설치되어 전압 및 전류를 검출을 통해 역률을 조정하는 역률 조정부와, 전면에 렌즈가 부착되어 화재시 발생하는 적외선, 자외선, 가시광선과 함께 연기를 검출하는 감지부와, 상기 감지부를 통해 검출된 정보를 전달받아 전기사고 위험지수를 산출하고 기준 임계치와 비교하여 전기사고 여부를 판단하는 본체부; 상기 감지부는 전방에 렌즈를 부착되어 적외선, 자외선, 가시광선 및 가스를 감지하는 제1 감지모듈과, 상기 제1 감지모듈의 일측에 구성되어 상기 제1 감지모듈의 감지결과를 전달받아 2차적으로 전기 사고를 판단하기 위해 내부 온도를 검출하는 온도센서와 적외선 열감지를 위한 적외선 열감지부를 구비한 제2 감지모듈과, 상기 제1 및 제2 감지모듈에 각각 구성되어 상기 제1, 제2 감지모듈을 선택적으로 좌우 및 상하로 회전하는 구동부를 포함하고, 상기 제1, 제2 감지모듈에서 감지된 온도 센싱 값과 임계 값을 비교하여 전기화재 발생 온도지수를 산출하여 상기 전기화재 발생 온도지수에 따라 선택적으로 구동하여 상기 전기설비 내부의 열기를 배출하는 열기 배출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템에 관한 것으로, 특히 전압 및 전류의 검출을 통해 역률 제어가 가능하도록 함으로써 전력품질을 향상시킴과 더불어 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS의 전기설비 접속부 및 전기설비에서 방출되는 자외선, 가시광선, 적외선의 감지영역을 확대하여 전기적 사고를 검출함과 함께 내부의 열기를 신속하게 배출할 수 있도록 한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 배전반(또는 수배전반), 변압 설비, 송전 설비, 전동기 제어반, 분전반 등의 전력 설비 및 산업 설비는 온도 환경이 매우 중요하다.
상기 배전반에는 과전류 및 이상 전류로부터 부하 장치 및 회로를 보호하기 위하여 대부분 고압 차단기 및 저압 차단기가 설치되고 있다. 이러한 차단기들은 상호 접속 및 분리를 위하여 부스바(Bus-Bar)와 부스클립(Bus clip)을 사용하여 전기적 접속을 하고 있으며 전원 용량을 고려하여 도전용 금속 소재인 부스바가 적용되고 있다.
한편, 고전압 및 고용량의 부스바와 부스클립은 통전이 될 때 주울(Joule) 열에 의해 발열 현상이 발생하며, 접속 및 분리의 반복에 의한 헐거워짐으로써 접속 저항이 증가할 수 있다.
일반적으로 전력기기 끝 단의 수많은 단상(비선형) 부하에서 발생하는 영상 고조파 전류에 의해 중성선 전류의 상승, 중성선 온도의 상승, 접지 전압의 상승으로 인해 전력기기(예를 들면, 변압기)의 발열 및 손실이 발생함으로써 전력손실, 열화, 화재의 위험성이 있었다.
또한, 전력기기 접속 표면의 이물, 산화, 부식 등의 이상 발생에 따라 접속 저항의 변화가 발생하며, 이에 따라 과도한 발열로 인한 전력 기기의 손상이 발생할 수 있다. 때로는 화재 등으로 연결되어 큰 재산적 피해가 초래되기도 한다.
그리고 그에 따른 조치로써 전력 차단을 하면, 전력을 공급받는 가동 시설의 중단에 의한 큰 경제적 손실이 초래되며 불안전한 전력 공급이 결국은 안전사고를 야기할 수도 있다.
이와 같이, 종래의 배전반은 작은 문제점 하나에 의해 후속되는 손실이나 결과가 매우 크고 과도하기 때문에, 실시간으로 배전반을 감시하고 문제가 발생하기 전에 그 발생을 예방 할 필요가 있다.
또한, 수배전반이나 모터 제어반 또는 복수의 부하에 대한 역률 제어를 수행하는 장치의 역률 제어는 각종 부하(예; 변압기, 모터, 가전제품, 조명제품 등)에 대하여 각각 별도의 역률 제어를 수행하고 있으며, 각 부하 마다 역률을 제어함에 따라 많은 수의 콘덴서를 이용하고 있다.
여기서, 역률이란 피상전력에 대한 유효전력의 비율을 말한다. 즉, 전체 입력되는 전력 중에 실제로 일을 하는 전력의 비이다. 이러한 역률은 전력 제어나 소비 전력 낭비를 방지하는 기술을 요하는 곳에서 주요한 제어 인자로 활용된다.
따라서 역률 제어는 목표로 하는 역률만큼 부하의 역률을 높이는 것으로, 전력 설비에서 주로 이용되는 역률 제어 방법은 피상전력을 낮추어 역률을 높인다. 피상전력은 무효전력과 관계가 있으며, 무효전력이 클수록 피상전력이 높아지고 무효전력이 작을수록 피상전력이 낮아진다. 그러므로 무효전력을 낮게 하여 피상전력을 낮추는 것으로 역률을 보상하고 있다.
이런 이유로 종래의 수배전반은 많은 콘덴서를 이용함에 따라 설치 비용이 높은 문제가 있고, 각각의 부하마다 별도로 역률 제어를 해야 함에 따라 별도의 역률 제어기를 설치해야 하고 부하마다 설치해서 부품의 수가 증가하고 역률 제어를 위한 설계가 복잡한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 전압 및 전류의 검출을 통해 역률 제어가 가능하도록 함으로써 전력품질을 향상시킴과 더불어 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반, ESS의 전기설비 접속부 및 전기설비에서 방출되는 자외선, 가시광선, 적외선의 감지영역을 확대하여 전기적 사고를 검출할 수 있도록 한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열기 배출부를 통해 내부의 열기를 보다 신속하여 배출함으로써 수배전반이나 분전반의 열화를 미연에 방지하여 전체적으로 수명을 연장함과 더불어 전력품질을 향상시킬 수 있도록 한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템은 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반 및 ESS에 구성된 전기설비; 상기 전기설비에 설치되어 전압 및 전류를 검출을 통해 역률을 조정하는 역률 조정부와, 전면에 렌즈가 부착되어 화재시 발생하는 적외선, 자외선, 가시광선과 함께 연기를 검출하는 감지부와, 상기 감지부를 통해 검출된 정보를 전달받아 전기사고 위험지수를 산출하고 기준 임계치와 비교하여 전기사고 여부를 판단하는 본체부; 상기 감지부는 전방에 렌즈를 부착되어 적외선, 자외선, 가시광선 및 가스를 감지하는 제1 감지모듈과, 상기 제1 감지모듈의 일측에 구성되어 상기 제1 감지모듈의 감지결과를 전달받아 2차적으로 전기 사고를 판단하기 위해 내부 온도를 검출하는 온도센서와 적외선 열감지를 위한 적외선 열감지부를 구비한 제2 감지모듈과, 상기 제1 및 제2 감지모듈에 각각 구성되어 상기 제1, 제2 감지모듈을 선택적으로 좌우 및 상하로 회전하는 구동부를 포함하고, 상기 제1, 제2 감지모듈에서 감지된 온도 센싱 값과 임계 값을 비교하여 전기화재 발생 온도지수를 산출하여 상기 전기화재 발생 온도지수에 따라 선택적으로 구동하여 상기 전기설비 내부의 열기를 배출하는 열기 배출부를 구비하며, 상기 본체부는 상기 제1 및 제2 감지모듈의 감지 결과를 전달받아 파라미터를 분석하는 주제어부와, 상기 주제어부가 분석한 결과를 표시하는 표시부와, 상기 주제어부의 분석 결과를 외부로 전달하는 통신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 분전반, 수배전반, 모터 제어반, 인버터, 태양광 접속반, ESS에 전기설비 접속부 및 전기설비 등에서 화재시 발생하는 자외선, 가시광선, 적외선을 감시하기 위해 렌즈를 사용함으로써 감시 범위를 확대할 수 있다.
둘째, 감지모듈의 각도가 조절이 가능하도록 구성됨으로써 화재시 발생하는 자외선, 가시광선, 적외선의 감시 범위를 확대할 수 있기 때문에 센서의 수를 줄일 수 있다.
셋째, 화염을 감지하기 위한 적외선, 자외선, 가시광선을 감지하는 감지부, 가스 감지부, 역률 조정부를 전방에 구성하고 적외선 열감지부를 후방에 회전 가능한 회전형 감지모듈로 구성함으로써 어느 하나 이상의 감지부가 기준값 이상의 값을 감지한 경우 적외선 열감지부가 회전하여 화재발생 여부를 재확인하여 화재발생을 정확하게 파악할 수 있다.
넷째, 감지모듈이 동작하지 않을 때 회전하여 적외선 열감지부가 덮개에 의해 보호될 수 있도록 구성함으로써 적외선 열감지부에 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있다.
다섯째, 일측이 내측에 위치하고, 타측이 외측에 위치하게 설치되어 내측의 상황을 감시하면서 위험상황 발생시 외측에서 관리자가 쉽게 위험상황을 인지할 수 있다.
여섯째, 전압 및 전류를 통해 각 부하에 대하여 역률 제어를 가능하도록 역률 조정부를 구성함으로써 전력품질을 향상시킬 수 있다.
일곱째, 전기화재 발생 온도지수를 FULL 대역으로 산출하고 전기화재 발생 온도 지수가 판별 기준에 상관없이 상승 곡선을 유지할 경우 경보를 발생하여 관리자에게 전기 화재 위험을 알려 줄 수 있을 뿐만 아니라 관리자 옵션 셋팅을 통해 자체 판단하여 차단기를 OFF하는 등의 제어를 수행하여 화재로부터 위험을 예방할 수 있다.
여덟째, 열기 배출부를 통해 내부의 열기를 보다 신속하여 배출함으로써 수배전반이나 분전반의 열화를 미연에 방지하여 전체적으로 수명을 연장함과 더불어 전력품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도
도 2는 도 1의 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 내부 구성도
도 3은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 적외선 열감지부가 흡착 방지 덮개에 의해 보호되는 것을 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 레이저 조사부 작동상태를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈이 회전하는 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈이 회전하는 것을 도시한 도면
도 7은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템이 전기설비에 설치된 상태 단면도
도 8a 내지 8c는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈의 회전과 화각을 설명하기 위한 도면
도 9는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 이용한 전기사고 검출방법을 설명하기 위한 순서도
도 10은 도 9의 전기사고 검출방법에서 EFRI를 기준 임계값과 비교하는 단계의 순서도
도 11은 도 2의 열기 배출부를 나타낸 구성도
도 12는 도 11에 도시된 와류팬의 정면도, 측면도 및 배면도
도 13은 도 2의 열기 배출부에 대한 동작 설명을 나타낸 순서도
도 2는 도 1의 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 내부 구성도
도 3은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 적외선 열감지부가 흡착 방지 덮개에 의해 보호되는 것을 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 레이저 조사부 작동상태를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈이 회전하는 것을 도시한 도면
도 6은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈이 회전하는 것을 도시한 도면
도 7은 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템이 전기설비에 설치된 상태 단면도
도 8a 내지 8c는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템의 제1 감지모듈의 회전과 화각을 설명하기 위한 도면
도 9는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 이용한 전기사고 검출방법을 설명하기 위한 순서도
도 10은 도 9의 전기사고 검출방법에서 EFRI를 기준 임계값과 비교하는 단계의 순서도
도 11은 도 2의 열기 배출부를 나타낸 구성도
도 12는 도 11에 도시된 와류팬의 정면도, 측면도 및 배면도
도 13은 도 2의 열기 배출부에 대한 동작 설명을 나타낸 순서도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템을 보다 구체적으로 나타낸 내부 구성도이다.
본 발명에 의한 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 역률조정 및 전기사고 감지부(100)와 본체부(200)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 역률조정 및 전기사고 감지부(100)는 제1 감지모듈(110), 제1 감지모듈 구동부(120), 제2 감지모듈(130), 제2 감지모듈 구동부(140), 및 신호 증폭부(150)를 포함한다.
상기 제1 감지모듈(110)은 원통형 기둥 형상으로 전방에 형성되는 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 가스 감지부(114) 및 역률 조정부(115)를 포함한다.
일반적으로 빛은 직진, 분산, 굴절, 산란, 합성, 간섭, 회절 그리고 편광 등의 고유 특성을 가지고 있다. 그리고 물질 속 빛의 속도는 매질의 파장에 따라 다르며, 굴절률 또한 파장에 따란 변한다. 매질의 고유 스펙트럼 선이나 띠에서 멀어진 영역에서는 정성분산 되지만, 고유 스펙트럼 부근에서는 변칙 분산이 일어난다.
이러한 빛의 파장대역은 감마선, 엑스레이선, 자외선, 적외선, 가시광선 등으로 구성된다. 기계적으로 발생되는 아크 플래시는 빛과 동일한 성분으로 구성되어 있으며, 파장대역역시 빛과 동일하게 구성된다.
따라서, 정확한 아크 플래시를 검출하기 위해서는 다양한 파장대역을 검출하여야 한다. 빛은 직진과 분산의 성질을 가지고 있으며 이를 효과적으로 이용하기 위해, 본 발명에서는 렌즈(101)를 사용한다.
상기 적외선 감지부(111)는 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반 및 ESS 등에 해당하는 전기설비 내부에서 발화된 화염의 4.3~4.4㎛에 해당하는 적외선 파장에 대한 감도를 측정하고, 바람직하게는 4.3㎛파장대의 화염을 감지한다.
상기 적외선 감지부(111)는 탄화수소로부터 생겨난 화염으로부터 일산화탄소와 이산화탄소를 생성하는데, 일산화탄소와 이산화탄소의 적외선 흡수 파장대는 4.0~4.8㎛ NBF(Narrow Band Filter) 필터(filter chip)로 이루어져 적외선을 감지한다.
한편, 연소시 발생되는 이산화탄소가 연소에 의해 발생되는 파장은 대략 4.3um의 적외선 영역에서 공명방사가 존재한다.
이는 물체의 연소열에 의해 열을 받을 이산화탄소 특유의 분광 특성인데, 상기 적외선 흡수파장대는 4.0㎛~4.8㎛이다.
상기 적외선 감지부(111)는 상기 공명방사를 검출하기 위하여 4.3~4.4um의 적외선 대역 통과 필터(infrared band pass filter)가 사용된다.
상기 자외선 감지부(112)는 200~400㎚의 코로나방전 범위 중, 매우 짧은 파장대역에 집중되어 있으며, 기존의 다른 파장에 비하여 상대적으로 잡음이 적은 380~390㎚ 파장대역을 검출한다.
상기 가시광선 감지부(113)는 400㎚~780㎚의 가시광선 파장에 대한 감도를 검출하며, 더욱 정확히는 430㎚~470㎚, 530㎚~570㎚, 또는 630㎚~670㎚ 1곳~3곳에 피크(peak)를 검출하여 가시광선을 측정한다.
상기 가스 감지부(114)는 고체의 표면과 기체와의 반응을 이용한 세라믹반도체 가스센서에 해당되며, 고체 표면의 동작온도에 따른 흡착반응에 의해 CO를 감지한다.
상기 역률 조정부(115)는 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반 및 ESS 등에 해당하는 전기설비에 대한 전압과 전류를 통해 역률을 조정한다.
이때 상기 역률 조정부(115)는 부하측의 전압 및 전류를 검출함에 따라 최적의 무효전력을 산출하고, 상기 산출된 무효전력에 대한 콘덴서의 용량을 학습하도록 하며, 상기 학습된 콘덴서의 용량에 근거하여 무효전력을 제어함으로써 역률을 자동으로 보상할 수 있다.
한편, 상기 역률 조정부(115)는 전압 및 전류뿐만 아니라 유효전력 및 무효전력을 함께 검출하여 설정 값 이상인 경우 콘덴서의 용량에 따라 역률 제어신를 출력한다.
또한, 상기 역률 조정부(115)는 복수의 부하에 대하여 역률 제어가 필요한 적어도 하나의 부하에 대하여 일괄적으로 역률 제어할 수 있다. 한편, 상기 역률 제어는 대상 부하에 대하여 얼마만큼의 역률을 높일 것인지를 판단하여 역률 제어를 실시 즉, 역률 조정량이 얼마인지를 파악하여 역률을 제어한다.
따라서 상기 역률 조정부(115)는 복수의 부하 중 대상 부하가 있는지를 판단하고, 대상 부하가 있으면 각 대상 부하에 대한 역률 조정량을 판단하는 기능을 수행한다.
한편, 상기 역률 조정부(115)는 각 부하에 대한 역률 제어가 가능한 최소 개수의 역률 조정 소자(예를 들면, 콘덴서 또는 리액터)를 이용한다. 이때 복수의 역률 조정 소자는 동일한 용량(즉, 역률 보상량이 동일)이거나, 사로 다른 용량일 수 있으며, 동일한 용량과 서로 다른 용량이 혼재되어 구성될 수 있다.
이러한 환경에서 상기 역률 조정부(115)는 하나의 대상 부하에 복수의 역률조정소자 중 역률 조정량에 해당하는 적어도 하나의 역률조정소자를 투입(연결)시켜 역률 조절을 실시한다. 다만 대상 부하가 2개인 경우에 2번째 대상부하는 첫 번째 대상 부하에 투입된 역률조정소자를 제외한 나머지 역률조정소자 중에서 역률 조정량에 해당하는 적어도 하나의 역률조정소자를 투입(연결)시켜 역률 조절을 한다. 물론 대상 부하가 3개 이상이면 세 번째 및 네 번째는 역률 조절시에 이전 번째 대상 부하에 투입된 역률조정소자를 제외한 나머지 역률조정소자를 이용한다.
이러한 이유로 상기 역률 조정부(115)는 대상 부하가 발견되면 어떠한 대상 부하에 어떠한 역률조정소자를 투입할 것인지를 판단하고 판단 결과에 따른 콘덴서를 해당 부하에 투입시키는 선택적 제어를 수행한다. 여기서 선택적 제어는 하나의 역률조정소자를 어떠한 부하에 연결(투입)시키는지를 결정하는 제어 동작이다.
한편, 대상 부하가 복수개인 경우에 역률 조정부(115)는 랜덤(random)하게 우선 순위를 결정하여 역률 제어를 하거나, 설정된 우선 순위에 따라 역률 제어를 한다. 물론 우선 순위가 높을수록 역률 제어 순서가 빠르다.
상기 제1 감지모듈 구동부(120)는 제1 시작점 검출부(121) 및 제1 스테퍼 모터(122)를 포함하여, 상기 제1 감지모듈(110)이 좌우로 회전할 수 있도록 한다.
상기 제1 시작점 검출부(121)는 상기 제1 스테퍼 모터(122)가 단순하게 시작점을 산출하기 어려워 원형자석을 회전체에 삽입하여, 해당 원형자석을 인지할 수 있는 자화 센서를 시작점에 배치하여 정확한 시작점을 검출할 수 있도록하여, 해당 제1 스테퍼 모터(122)가 회전 후에도 시작점으로 상기 제1 감지모듈 구동부(120)를 회전시켜 원위치 시킬 수 있도록 한다.
상기 제1 스테퍼 모터(122)는 상기 제1 감지모듈(110)과 연결되어, 해당 제1 감지모듈(110)을 좌우회전시킴으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 흡착 방지 덮개(133)에 의해 보호되고 있는 후방의 제2 감지모듈(130)을 전방으로 배치한다.
이때, 전방에 위치하여 빛의 종류 및 세기를 측정하는 상기 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 및 가시광선 감지부(113)는 상기 흡착 방지 덮개(133) 후방으로 위치하여 암실에서 교정 또는 고장 판단이 이루어질 수 있고, 고장이 발생한 경우 고장 사실을 전달하여 경보부(208)나 표시부(209)를 통해 작업자나 관리자가 확인할 수 있도록 한다.
한편, 상기 제2 감지모듈(130)은 상기 제1 감지모듈(110)과 일체로 해당 제1 감지모듈(110) 후방에 형성된다.
특히, 상기 제2 감지모듈(130)은 제2 비접촉식 온도센서(131)와 적외선 열감지부(132)를 포함한다.
상기 제2 비접촉식 온도센서(131)는 온도상승과 함께 저항값이 감소되는 성질, 부저항 온도계수의 특성을 가지고 있는 부온도계수(NTC:Negative Temperature Coefficient)로 온도변화를 검출한다.
한편, 상기 부온도계수의 외부는 엑폭시로 절연처리되어 정전기 방전(ESD: Electro Static Discharge)에 의한 부품 소손을 방지한다.
즉, 상기 제2 비접촉식 온도센서(131)는 전압이 일정 수준 이상으로 올라가면 전기저항이 급속히 떨어지는 성질을 이용해 온도변화를 측정하는 부온도계수 방식을 적용하여 주변 온도를 감지한다.
이때, 상기 제2 비접촉식 온도센서(131)에서 측정한 온도 값은 상기 흡착 방지 덮개(133)에 의해 보호되고 있는 상기 적외선 열감지부(132)에 의해 측정되는 온도 값과 비교되어, 해당 적외선 열감지부(132)의 고장 유무를 판단할 수 있는 기준 값으로 이용될 수 있는 것이 바람직하다.
또한 이때, 상기 적외선 열감지부(132)에 고장이 발생한 경우 고장센서 사실을 전달하여 경보부(208)나 표시부(209)를 통해 작업자나 관리자가 확인할 수 있도록 한다.
상기 적외선 열감지부(132)는 물체에서 방사(복사)하는 적외선의 양을 측정하여 표면의 온도를 측정한다.
즉, 상기 적외선 열감지부(132)는 물체에서 방출하는 적외선 복사열을 측정하고 측정된 적외선 복사열 값을 기반으로 온도를 계산한다.
한편, 전기화재 발생시, 동시에 발생하는 매연(연기)에 의해 상기 제1 감지모듈(200)의 전방으로 형성된 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114)의 측정값에 정확도가 떨어지게 된다.
이때, 상기 제1 감지모듈(110)의 후방으로 형성된 제2 감지모듈(130)의 제2 비접촉식 온도센서(131)와 적외선 열감지부(132)가 전방으로 위치하여 적외선으로 열을 감지해 높은 온도를 감지함으로써 화재발생을 확실하게 판단해 준다.
상술한 바와 같은 적외선 열감지부(132)는 비접촉식 측정이 가능하고, 표면온도를 빠르고 정확하게 점검하여 열화여부를 진단할 수 있고, 측정대상에 직접 닿지 않고 측정이 가능하기 때문에 작업자의 안전을 보장받을 수 있을 뿐만 아니라 기기자체의 파손도 최소화할 수 있다.
특히, 상기 적외선 열감지부(132)는 고온의 측정 대상을 안전하게 측정할 수 있고, 측정 대상을 손상 또는 파손하지 않고 측정을 수행할 수 있고, 공정을 방해하지 않고 측정을 수행할 수도 있으며, 산업현장의 설비를 중단하지 않고 측정을 수행할 수 있기 때문에 시설 가동 중단으로 인한 불필요한 비용 사용을 막을 수 있다.
하지만, 상기 적외선 열감지부(132)는 투명 유리 및 아크릴을 투과할 수 없어 정면에 투명 유리 또는 아크릴과 같은 렌즈를 형성할 수 없어, 그만큼 이물질이 침투확률이 높아, 이물질의 침투를 최소화하기 위해 제1 감지모듈(110)의 회전으로 후방에 위치하여 먼지 흡착 방지 덮개(133)에 의해 보호를 받는다.
상기 제2 감지모듈 구동부(140)는 제2 시작점 검출부(141)와 제2 스테퍼 모터(142)를 포함하여 상기 제2 감지모듈(130)이 상하로 회동하도록 구동시킨다.
상기 제2 시작점 검출부(141)는 상기 제2 스테퍼 모터(142)가 단순하게 시작점을 산출하기 어려워 원형자석을 회전체에 삽입하여, 해당 원형자석을 인지할 수 있는 자화 센서를 시작점에 배치하여 정확한 시작점을 검출할 수 있도록하여, 해당 제2 스테퍼 모터(142)가 회전 후에도 시작점으로 상기 제2 감지모듈 구동부(140)를 회전시켜 원위치 시킨다.
상기 제2 스테퍼 모터(142)는 상기 제2 감지모듈(130)과 연결되어, 해당 제2 감지모듈(130)을 회전시켜 상하로 움직일 수 있도록 한다.
상기 신호 증폭부(150)는 증폭회로가 탑재되어, 상기 제1 감지모듈(110)의 센서들이 감지한 신호를 수신하여 필요한 경우 상기 본체부(200)의 주제어부(201)에서 분석이 용이하도록 증폭시켜 줌으로써, 이상발진 및 외부 주파수로 유도되는 리플없는 이상적인 값을 생성 검출능력을 향상시킨다.
상기 역률보상 및 전기사고 감지부(100)에서 감지된 신호를 전달받아 최종적으로 전기화재 여부를 판단하는 본체부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 주제어부(201), 표시등(202), 에어로졸 구동부(203), 제1 접촉식 온도센서(204), 통신부(205), 감전전압 검출부(206), 비상전원부(207), 경보부(208), 표시부(209), 제1 비접촉식 온도센서(210), 조작부(211), 프로그램 라이팅단자(212), 및 레이저 조사부(213), 열기 배출부(214), 제2 접촉식 온도센서(215)를 포함하여, 전기 화재발생 위험지수(EFRI:Electric Fire Risk Index)를 산출하여 기준 임계치와의 크기 비교를 통해 상기 제1 감지모듈(110)과 제2 감지모듈(130)을 제어하여 온도값에 따라 상이한 기준 임계치로 화재발생을 판단한 후, 메시지, 음성, 불빛으로 내부상황을 확인할 수 있다.
상기 주제어부(201)는 상기 제1 감지모듈(110)의 센서들이 감지한 신호가 아날로그인 정보들에 대해 분석을 통해 디지털 신호로 정보화하고, 즉 디지털로 신호처리 한다.
상기 표시등(202)은 상기 제1 감지모듈(110)의 감지부들이 감지한 값을 상기 주제어부(201)가 수신하여 분석한 결과 터무니없는 값인 경우 고장 또는 점검으로 판단하면, 이를 색상, 또는 깜빡거림 패턴으로 점검 요청을 표시하여 작업자나 관리자가 외부에서 확인할 수 있도록 한다.
상기 에어로졸 구동부(203)는 전기화재 판단시 DC 12V 100mA 출력하는 출력부 또는 AUX의 접점부로 사용될 수 있다.
상기 제1 접촉식 온도센서(204)는 전기설비 내의 하나 또는 그 이상의 부스바 온도를 접촉식으로 측정하여, 임계치 이상의 온도가 측정된 경우 해당 부스바의 열화를 상기 경보부(208)나 표시부(209)를 통해 조기에 알림을 발생시켜 열화가 방지될 수 있도록 한다.
예를 들어, 부스바 접속부 온도 50℃, 온도상승한도 25℃, 주위온도 40℃ 일 때, 최대 허용 온도 = 온도상승 한도(25℃) + 주위온도(40℃) = 25 + 40 = 65℃이다.
상기 제1 접촉식 온도센서(204)는 (부스바 온도-주위온도) Υ 계수(1.1~1.25) < 온도상승 한도(25℃)를 통해 내부온도 적합여부를 판단하고, 상기 계산식을 통해 12.5℃ < 25℃이므로 내부온도가 적합한 것으로 판단한다.
즉, 상기 제1 접촉식 온도센서(204)는 온도를 비교하고 (부스닥트 온도-주위온도) X 계수(1.1 ~1.25) < 온도상승 한도(25도) 계산식을 통해 이상온도 기준 65도 보다 5도 낮게 관리 하여 부스닥트 의 열화 위험을 조기에 검출 한다.
상기 통신부(205)는 IC2C, RS485, MOD-BUS, Wife, Can, Bluetoots 중 하나 또는 여러 개의 통신모듈이 탑재되어 외부 서버, 또는 전기설비를 관리하는 관리자의 스마트 단말기와 통신하면서, 상기 제1 감지모듈(110) 또는 제2 감지모듈(130)이 감지한 감지정보를 해당 외부서버에 전달하여 상기 전기설비의 내부 상황을 확인할 수 있도록 한다.
상기 감전전압 검출부(206)는 MCCB의 N상과 외함과의 전압을 측정하여 인체 감전전압을 실시간 확인한다.
특히, 상기 감전전압 검출부(206)는 10V미만을 정상, 10V이상 20V미만을 주의, 20V이상 30V 미만을 점검, 그리고 30V이상을 긴급으로 검출하여 표시하거나, 상기 통신부(205)를 통해 알릴 수 있다.
감전에 의한 인체의 반응 및 사망의 한계는 그 속성상 인체실험이 어렵고, 또 어떠한 실험결과가 나와도 그것은 검증이 어렵다는 점과 인간의 다양성, 재해 당시의 상황변수 등의 이유로 획일적으로 정하기는 어렵지만, 인체의 감전 시 그 위험도는 통전전류의 크기, 통전시간, 통전경로, 및 전원의 종류에 의해 거의 결정된다.
인체에 대한 감전의 영향은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 전기신호가 신경과 근육을 자극해서 정상적인 기능을 저해하며, 호흡정지 또는 심실세동을 일으키는 현상이며, 둘째는 전기에너지가 생체조직의 파괴, 손상 등의 구조적 손상을 일으키는 것이다.
상기 비상전원부(207)는 리튬폴리머 배터리로 평상시 충전, 전기화재 발생시 전원이 차단되었을 때 자체적으로 전원을 공급하여 사용할 수 있도록 한다.
상기 경보부(208)는 상기 제1 감지모듈(110) 또는 제2 감지모듈(130)에 포함된 감지부들이 감지한 값을 소리로 출력하거나, 위험한 상황인 경우 경고 메시지나 경고음 등을 출력한다.
상기 표시부(209)는 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 가스 감지부(114), 및 적외선 열감지부(132)가 감지한 값을 표시할 수도 있고, 감지한 값에 의해 화재발생 위험이 예상되는 경우 이를 표시할 수도 있다.
상기 제1 비접촉식 온도센서(210)는 상기 제2 비접촉식 온도센서(131)와 마찬가지로 온도상승과 함께 저항값이 감소되는 메커니즘에 의해 수배전반과 같은 전기설비의 내부 온도를 검출한다.
상기 조작부(211)는 상기 본체부(200) 표면에 형성되어 업키, 다운키, 메뉴키, 엔터키 등이 구비되어, 상기 제1 감지모듈(110) 또는 제2 감지모듈(130)이 작동하는 것을 사용자가 설정할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 상기 조작부(211)의 조작을 통해 상기 제1 감지모듈(110)의 전방에 형성된, 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114), 또는 상기 제2 감지모듈(130)에 형성된 제2 비접촉식 온도센서(131) 또는 적외선 열감지부(132) 중, 어느 하나의 감지부만을 동작하게 하거나 또는 어느 하나 이상의 감지부를 동작하게 할 수 있으며, 상기 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114)의 동작에 따라 제2 감지모듈(130)을 동작하게 할 수도 있다.
상기 프로그램 라이팅단자(212)는 PC, 노트북, 또는 스마트 기기 등이 연결되어 복수 레이다 수광렌즈를 이용한 광센서 및 가스센서가 적용된 전기화재 검출 시스템이 작동하는데 필요한 프로그램 등을 제거하거나, 추가하고, 업데이트 시키기 위한 구성이다.
상기 레이저 조사부(213)는 도 4에 도시된 바와 같이 전기설비(2)의 외측에 형성되어 전기설비(2)의 내측 상황을 관리자 등에게 용이하게 알리 수 있도록 고휘도의 레이저광을 지면이나 벽면 등에 조사한다.
즉, 상기 레이저 조사부(213)는 위험 발생시 위험표시를 바닥에 선명하게 표시하는데, 즉 적색으로 표시하여 관리자 및 사용자에게 위험을 알려 신속하게 위험에서 탈출 또는 보수를 용이하게 한다.
또한, 상기 레이저 조사부(213)는 강한 레이저로 바닥을 향해 위험 표시를 비출 수 있는데, 예를 들어 사용 장소에 맞게 녹색, 파란색, 적색 중 선택되어 장착될 수도 있고, 녹색, 파란색, 적색이 하나로 통합되어 장착되어 상황에 따라 상이한 불빛의 레이저를 조사할 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사부(213)는 접근금지, 전기위험, 또는 화재위험 등 다양한 경고표시를 할 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사부(213)는 연기를 투과할 수 있는 레이저로 비상유도 방향지시를 표시하거나 소화기의 보관위치를 지목할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템(1)은 도 5에 도시된 바와 같이 역률조정 및 전기사고 감지부(100)가 본체부(200)에서 회전 가능한 구조를 갖는다.
즉, 상기 제1 감지모듈(110)은 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 가스 감지부(114) 및 역률 조정부(115)가 전방으로 형성되고, 후방으로 제2 비접촉식 온도센서(131)와 적외선 열감지부(132)로 구성된 제2 감지모듈(130)이 형성되어 있는데, 평시에는 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114)가 전방에 위치하고, 도 6에 도시된 바와 같이 필요시에만 회전하여 제2 비접촉식 온도센서(131)와 적외선 열감지부(132)로 구성된 후방의 제2 감지모듈(130)이 전방으로 위치하여 구동된다.
즉, 상기 제1 감지모듈(110)은 1차로 전방에 형성된 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114)가 전기설비(2) 내부의 화재발생 위험을 감지하고, 2차로 화재발생 위험을 확인하기 위해 회전하여 후방의 적외선 열감지부(132)가 전방으로 위치한 후, 전기설비(2) 내부의 화재발생 위험을 감지한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템(1)는 도 7에 도시된 바와 같이 배선용차단기, 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광접속반, ESS에 전기설비 접속부 및 전기설비 등과 같은 전기설비(2)에 설치된다.
특히, 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템(1)는 일측이 상기 전기설비(2)의 내측에 형성되고, 타측이 상기 전기설비(2)의 외측에 형성되게 설치된다.
즉, 일측이 상기 전기설비(2)의 내측에 형성되고, 타측이 상기 전기설비(2)의 외측에 형성되게 설치되는 것은, 전기설비(2) 내측의 상황을 감시하여, 도 4를 참조하여 이미 언급한 바와 같이 외측에 형성되는 고휘도의 상기 레이저 조사부(213)를 통해 지면이나 벽면 등에 표시하여 전기설비(2)의 내측 상황을 관리자 등에게 용이하게 알리 수 있도록 하기 위해서 이다.
한편, 상기 제1 감지모듈(100)의 전방으로 형성되는 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 및 가시광선 감지부(113)와 후방으로 형성되는 적외선 열감지부(132)들은 화염 발생시 발생하는 광을 수광하여 그 물리량을 감지하게 되는데, 이때, 광을 수광하기 위해 최전방으로 수광렌즈(101)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 수광렌즈(101)가 포함되어 상기 제1 감지모듈(110)의 전방으로 형성되는 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 및 가시광선 감지부(113)는, 도 8a에 도시된 바와 같이 수광렌즈(101) 자체의 화각 120°와 제1 감지모듈(110)의 최대 회전각(80°)에 의해 수평방향으로 최대 측정범위 120° 내지 180°만큼의 화각을 갖는다.
또한, 상기 제1 감지모듈(110)의 후방으로 형성되는 적외선 열감지부(132)는 수광렌즈(101) 자체의 화각 120°와 도 8b에 도시된 바와 같이 최대 회전각 120°에 수평방향으로 최대 측정범위 최대 측정범위 120° 내지 180°만큼의 화각을 갖는다.
추가로, 상기 적외선 열감지부(132)는 도 8c에 도시된 바와 같이 상하 최대 회전각 113*?*로 수직방향으로 최대 측정범위 113*?*내지 172°만큼의 화각을 갖는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템이 적용된 전기화재 검출 방법에 대해 도 9를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 본체부(200)는 역률조정 및 전기사고 감지부(100)의 제1 감지모듈(110)과 제2 감지모듈(130)에 포함된 감지부들이 감지한 값을 수신하는 단계를 수행한다(S100).
즉, 상기 본체부(200)는 상기 제1 감지모듈(110)의 적외선 감지부(111), 자외선 감지부(112), 가시광선 감지부(113), 및 가스 감지부(114)가 측정한 적외선, 자외선, 가시광선, 및 CO를 수신한다.
이후, 상기 주제어부(201)는 상기 S100단계에서 수신한 값을 데이터 베이스부에 저장된 각 파라미터의 임계치와 비교하는 단계를 수행한다(S200).
먼저, 상기 주제어부(201)는 상기 자외선 감지부(112)가 센싱한 자외선과 임계치를 비교하는 단계를 수행한다(S210).
또한, 상기 주제어부(201)는 상기 적외선 감지부(111)가 센싱한 적외선 파장을 화염값으로 사용하여 화염값과 임계값을 비교하는 단계를 수행한다(S220).
또한, 상기 주제어부(201)는 상기 가시광선 감지부(113)가 감지한 가시광선값이 임계치보다 큰지 비교하는 단계를 수행한다(S230).
상기 주제어부(201)는 상기 S210 내지 S230 단계 중 어느 하나의 단계에서 측정값이 임계값보다 크지 않은 경우, 상기 제1 감지모듈(200)에 포함된 감지부들로부터 감지한 값을 수신하는 상기 S100 단계를 반복수행한다.
반면, 상기 주제어부(201)는 상기 S210 내지 S230 단계 중 어느 하나의 단계에서 감지값이 임계값보다 큰 경우, 상기 주제어부(201)는 바로 상기 가스 감지부(114)가 감지한 CO와 임계치를 비교하는 단계를 수행하다(S300).
상기 S300단계에서 CO값이 임계값보다 크지 않은 경우 상기 S100단계를 반복수행하고, CO값이 임계값보다 큰 경우, 상기 주제어부(201)는 전기 화재발생 위험지수(EFRI:Electric Fire Risk Index)를 산출하는 단계를 수행한다(S400).
상기 주제어부(201)는 상기 S400단계에서 산출한 전기 화재발생 위험지수(EFRI)를 기준 임계값과 비교하고, 비교결과에 따라 상이한 형태로 경고를 표시하는 단계를 수행한다(S500).
즉, 상기 주제어부(201)는 상기 S500단계에서 비교결과에 따라 상기 점검요청 표시등(202), 표시부(209), 또는 경보부(208)를 통해 상이한 형태로 경고메시지, 경고등, 경고음을 출력하도록 한다.
상기 S500단계에 대해 도 10을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
상기 주제어부(201)는 상기 전기 화재발생 위험지수(EFRI: Electric Fire Risk Index)가 기준 임계값 70이상인지 판단하는 단계를 수행한다(S511).
상기 S511 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 70초과인 경우 상기 주제어부(201)는 제1 감지모듈(110)을 회전시켜 후방의 적외선 열감지부(132)가 전방으로 배치될 수 있도록 상기 제1 감지모듈 구동부(120)를 제어하는 단계를 수행한다(S512).
상기 제1 감지모듈(110)이 회전하여 전방으로 배치되는 적외선 열감지부(132)가 온도상승과 함께 저항값이 감소되는 원리로, 적외선 온도값을 측정하면, 상기 주제어부(201)는 적외선 온도값을 수신하는 단계를 수행한다(S513).
상기 주제어부(201)는 상기 S513단계에서 수신한 적외선 온도값을 온도값 임계치와 비교하는 단계를 수행한다(S514).
상기 주제어부(201)는 상기 S514단계에서 적외선 온도값이 온도값 임계치보다 큰 경우 분전반, 수배전반 등과 같은 전기설비에 화재가 발생한 것으로 판단하고, 전기설비로 연결되는 전력케이블의 전력공급이 트립될 수 있도록 트립신호와 함께 화재발생 메시지와 적색등을 표시하는 단계를 수행한다(S515).
반면, 상기 주제어부(201)는 상기 S514단계에서 적외선 온도값이 온도값 임계치보다 크지 않은 경우 상기 S100단계를 반복 수행한다.
상기 S511 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 70초과하지 않은 경우 상기 주제어부(201)는 상기 전기 화재발생 위험지수(EFRI:Electric Fire Risk Index)가 다른 기준 임계값 즉 기준 임계값 35초과이고 70미만인지 판단하는 단계를 수행한다(S521).
상기 S521 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 35초과이고 70미만인 경우 화재발생 경고 메시지를 출력하고 경고등으로 황색등을 표시하는 단계를 수행한다(S522).
상기 S521 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 35초과이고 70미만인 범위에 포함되지 않은 경우 다른 기준 임계값 즉 기준 임계값 35미만인지 판단하는 단계를 수행한다(S531).
상기 S531 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 35미만인 경우 상기 주제어부(201)는 화재발생 안전 메시지 표시부(209)에 표시하는 단계를 수행한다(S532).
상기 S531 단계에서 상기 전기 화재발생 위험지수가 기준 임계값 35미만인 경우 상기 S100단계를 반복 수행한다.
상기 열기 배출부(214)는 와류팬으로 구성되어 팬의 회전에 발생한 바람에 의하여 공기보다 무거운 분진, 습기, 일산화탄소, 이산화황, 프롬알데히드, 휘발성 유기화합물 등을 흡입하여 배출한다.
상기 제2 접촉식 온도센서(215)는 전기설비 내의 하나 또는 그 이상의 온도를 측정하여, 임계치 이상의 온도가 측정된 경우 해당 시스템 열화를 상기 경보부(208)나 표시부(209)를 통해 조기에 알림을 발생시켜 열화가 방지될 수 있도록 한다.
즉, 도 11은 도 2의 열기 배출부를 나타낸 구성도이고, 도 12는 도 11에 도시된 와류팬의 정면도, 측면도 및 배면도이다.
상기 열기 배출부(214)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 중심축에 사선방향으로 회전날개를 다수개 부착한 구동팬(214a)과, 상기 구동팬(214a)의 중심축에 결합되어 연결되고 환형원판과 상기 환형원판의 가장자리를 따라 반경방향으로 배치되어 고정된 다수개의 와류 날개로 구성된 와류팬(214c)과, 상기 구동팬(214a)과 와류팬(214c) 사이의 연결축에 베어링의 수단으로 연결하고 일정 크기의 흡입구를 형성하면서 상기 연결축을 지지해 주며, 배기관(도시되지 않음)의 흡입구 끝단에 부착되는 브라켓(214b)을 구비한다.
여기서, 상기 브라켓(214b)은 상기 구동팬(214a)과 와류팬(214c) 사이의 연결축에 베어링의 수단으로 연결하여 구동팬(214a)의 회전력에 의하여 와류팬(214c)이 회전되도록 하고 단부에 일정크기의 흡입구를 형성하면서 연결축을 지지 해주며, 끼워 맞춤 또는 볼트 등에 의하여 배기관의 흡입구 끝단에 고정한다.
상기 와류팬(214c)은, 모터의 모터축과 결합하는 중심부(A)와, 상기 중심부(A)에 결합되는 회전판(B)과, 상기 회전판(B)의 외측을 둘러싸도록 배치되며 외주면을 따라 복수 개의 핀이 반경방향 외측으로 돌출 형성되는 원형띠부재(C)와, 상기 회전판(B)의 외주면으로부터 원형띠부재(C)의 내주면까지 방사상으로 연장 형성되는 복수 개의 와류 발생용 연결로드(D)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 열기 배출부(214)는 상기 구동팬(214a)의 회전력에 의하여 와류팬(214c)이 회전되도록 구성되어 열기를 포함하여 공기보다 비중이 큰 오염질을 배출한다.
상기 열기 배출부(214)는 일반적인 배기팬보다 3~6배의 포집 능력을 가지고 있기 때문에 수배전반을 포함한 분전반 등에 설치될 경우에 내부의 오염 물질을 포집하여 보다 신속하게 배출할 수 있을 뿐만 아니라 일반 배기판과 비교하여 전기 소모량을 줄일 수 있다.
한편, 상기 열기 배출부(214)는 화재 발생시에 동작하는 경우에 화재가 확대될 위험성이 크기 때문에 이를 제어할 필요가 있다.
즉, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제1 감지모듈(110)과 제2 감지모듈(130)의 온도 센싱 값을 수신한다(S100).
이어서, 상기 수신된 온도 센싱 값과 임계 값을 비교한다(S200).
이때 상기 온도 센싱 값과 임계 값의 비교는 이상상태 판별시 슬립모드 상태인 S100 단계의 온도 센싱 값을 반복적으로 수신하고 워이크업(wake up)하여 전기화재 발생 온도 지수를 산출하도록 한다.
즉, 상기 온도 센싱 값이 임계 값보다 높으면 다시 온도 센싱 값을 전달받아 S210, S220, S230의 단계를 반복적으로 수행하고, 상기 온도 센싱 값이 임계 값보다 낮은 경우에 S100 단계로 피드백하여 감지된 온도 센싱 값을 전달받아 임계 값과 S210, S220, S230의 단계로 반복적으로 수행한다.
이어서, 상기 온도 센싱 값과 임계 값을 비교하여 전기화재 발생 온도지수를 산출한다(S300).
이때 상기 전기화재 발생 온도 지수가 안전으로 판단될 경우에만 상기 열기 배출부(214)를 구동하여 강제적으로 내부의 열기를 배출한다.
한편, 상기 전기화재 발생 온도 지수의 산출은 지속적으로 진행하며 열기 배출 진행시에도 전기화재 발생 온도 지수를 산출하여 전기화재 발생 온도 지수가 낮아지지 않으면 상기 열기 배출부(214)의 구동을 STOP한다.
또한, 상기 전기화재 발생 온도지수를 FULL 대역으로 산출하고 전기화재 발생 온도 지수가 판별 기준에 상관없이 상승 곡선을 유지할 경우 상기 경보부(208)를 통해 조기 경보를 발생하여 관리자에게 전기 화재 위험을 알려 줄 수 있을 뿐만 아니라 관리자 옵션 셋팅을 통해 자체 판단하여 차단기를 OFF하는 등의 제어를 수행하여 화재로부터 위험을 예방할 수 있다.
따라서 상기 열기 배출부(214)를 통해 내부의 열기를 보다 신속하여 배출함으로써 수배전반이나 분전반의 열화를 미연에 방지하여 전체적으로 수명을 연장함과 더불어 전력품질을 향상시킬 수 있다.
한편, 이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
1 : 전기 사고 검출장치 2 : 전기설비
100 : 전기화재 감지부 110 : 제1 감지모듈
111 : 적외선 감지부 112 : 자외선 감지부
113 : 가시광선 감지부 114 : 가스 감지부
115 : 역률 조정부
120 : 제1 감지모듈 구동부 121 : 제1 시작점 검출부
122 : 제1 스테퍼 모터 130 : 제2 감지모듈
131 : 제2 비접촉식 온도센서 132 : 적외선 열감지부
140 : 제2 감지모듈 구동부 141 : 제2 시작점 검출부
142 : 제2 스테퍼 모터 150 : 신호 증폭부
200 : 본체부 201 : 주제어부
202 : 표시등 203 : 에어로졸 구동부
204 : 제1 접촉식 온도센서 205 : 통신부
206 : 감전전압 검출부 207 : 비상전원부
208 : 경보부 209 : 표시부
210 : 제1 비접촉식 온도센서 211 : 조작부
212 : 프로그램 라이팅단자 213 : 레이저 조사부
214 : 열기 배출부 215 : 제 2 접촉식 온도센서
100 : 전기화재 감지부 110 : 제1 감지모듈
111 : 적외선 감지부 112 : 자외선 감지부
113 : 가시광선 감지부 114 : 가스 감지부
115 : 역률 조정부
120 : 제1 감지모듈 구동부 121 : 제1 시작점 검출부
122 : 제1 스테퍼 모터 130 : 제2 감지모듈
131 : 제2 비접촉식 온도센서 132 : 적외선 열감지부
140 : 제2 감지모듈 구동부 141 : 제2 시작점 검출부
142 : 제2 스테퍼 모터 150 : 신호 증폭부
200 : 본체부 201 : 주제어부
202 : 표시등 203 : 에어로졸 구동부
204 : 제1 접촉식 온도센서 205 : 통신부
206 : 감전전압 검출부 207 : 비상전원부
208 : 경보부 209 : 표시부
210 : 제1 비접촉식 온도센서 211 : 조작부
212 : 프로그램 라이팅단자 213 : 레이저 조사부
214 : 열기 배출부 215 : 제 2 접촉식 온도센서
Claims (10)
- 분전반, 수배전반, 인버터, 모터 제어반, 태양광 접속반 및 ESS에 구성된 전기설비;
상기 전기설비에 설치되어 전압 및 전류를 검출을 통해 역률을 조정하는 역률 조정부와, 전면에 렌즈가 부착되어 화재시 발생하는 적외선, 자외선, 가시광선과 함께 연기를 검출하는 감지부와, 상기 감지부를 통해 검출된 정보를 전달받아 전기사고 위험지수를 산출하고 기준 임계치와 비교하여 전기사고 여부를 판단하는 본체부;
상기 감지부는 전방에 렌즈를 부착되어 적외선, 자외선, 가시광선 및 가스를 감지하는 제1 감지모듈과, 상기 제1 감지모듈의 일측에 구성되어 상기 제1 감지모듈의 감지결과를 전달받아 2차적으로 전기 사고를 판단하기 위해 내부 온도를 검출하는 온도센서와 적외선 열감지를 위한 적외선 열감지부를 구비한 제2 감지모듈과, 상기 제1 및 제2 감지모듈에 각각 구성되어 상기 제1, 제2 감지모듈을 선택적으로 좌우 및 상하로 회전하는 구동부를 포함하고,
상기 제1, 제2 감지모듈에서 감지된 온도 센싱 값과 임계 값을 비교하여 전기화재 발생 온도지수를 산출하여 상기 전기화재 발생 온도지수에 따라 선택적으로 구동하여 상기 전기설비 내부의 열기를 배출하는 열기 배출부를 구비하며,
상기 본체부는 상기 제1 및 제2 감지모듈의 감지 결과를 전달받아 파라미터를 분석하는 주제어부와, 상기 주제어부가 분석한 결과를 표시하는 표시부와, 상기 주제어부의 분석 결과를 외부로 전달하는 통신부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 본체부에 구성되어 상기 주제어부의 전기사고 발생시 외부의 지면이나 벽면에 레이저광을 조사하여 해당 전기설비 내부의 상황을 표시하는 레이저 조사부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1 감지모듈은
적외선 파장을 센싱하여 상기 전기설비 내부에서 발화된 화염을 감지하는 적외선 감지부;
380~390nm 대역의 자외선 파장을 센싱하는 자외선 감지부;
400nm~780nm의 가시광선 파장 중, 430nm~470nm, 530nm~570nm, 또는 630nm~670nm에 해당되는 1곳 내지 3곳에 피크(peak) 파장대를 센싱하는 가시광선 감지부;
CO를 감지하는 가스 감지부; 및
전압과 전류를 통해 역률을 조정하는 역률 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 제2 감지모듈은
온도상승과 함께 저항값이 감소되는 부저항 온도계수의 특성을 가지고 있는 부온도계수로 온도변화를 검출하는 비접촉식 온도센서; 및
물체에서 방사(복사)하는 적외선의 양을 측정하여 표면의 온도를 감지하는 적외선 열감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 구동부는 제1 감지모듈 구동부 및 제2 감지모듈 구동부로 분리되어 구성되고,
상기 제1, 제2 감지모듈 구동부는 각각 상기 제1 감지모듈과 상기 제2 감지모듈을 회전시키는 제1 및 제2 스터퍼 모터; 및,
상기 제1 감지모듈과 상기 제2 감지모듈 각각에 원형자석이 개재되고, 해당 원형자석을 인지할 수 있는 자화 센서가 시작점에 배치되어 시작점을 검출하기 위해 상기 제1 및 제2 스테퍼 모터가 회전 후 시작점으로 해당 제1 감지모듈과 상기 제2 감지모듈을 회전시켜 원위치시키기 위한 제1 및 제2 시작점 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템. - 제 5 항에 있어서, 상기 제2 감지모듈 구동부는 후방에 위치할 때, 흡착 방지 덮개에 의해 보호되는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 주제어부는
상기 적외선 감지부, 자외선 감지부, 가시광선 감지부 또는 가스 감지부가 센싱한 어느 하나의 파라미터가 화재발생에 해당되는 값인 경우, 상기 제1 감지모듈을 회전시키고, 후방의 제2 감지모듈을 전방으로 위치시켜 제2 비접촉식 온도센서 또는 적외선 열감지부로 전기설비 내부의 온도 감지를 통해 해당 전기설비의 화재발생을 최종 판단하는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템. - 제 3 항에 있어서, 빛의 파장을 감지하는 상기 적외선 감지부, 자외선 감지부, 가시광선 감지부, 또는 적외선 열감지부의 최선단에는 빛을 수광하기 위한 수광렌즈가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 열기 배출부는 중심축에 사선방향으로 회전날개를 다수개 부착한 구동팬과, 상기 구동팬의 중심축에 결합되어 연결되고 환형원판과 상기 환형원판의 가장자리를 따라 반경방향으로 배치되어 고정된 다수개의 와류 날개로 구성된 와류팬과, 상기 구동팬과 와류팬 사이의 연결축에 베어링의 수단으로 연결하고 일정 크기의 흡입구를 형성하면서 상기 연결축을 지지해 주며, 배기관의 흡입구 끝단에 부착되는 브라켓을 구비한 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 와류팬은 모터의 모터축과 결합하는 중심부와, 상기 중심부에 결합되는 회전판과, 상기 회전판의 외측을 둘러싸도록 배치되며 외주면을 따라 복수 개의 핀이 반경방향 외측으로 돌출 형성되는 원형띠부재와, 상기 회전판의 외주면으로부터 원형띠부재의 내주면까지 방사상으로 연장 형성되는 복수 개의 와류 발생용 연결로드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템.
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| KR1020220016611A KR102641136B1 (ko) | 2022-02-09 | 2022-02-09 | 전력품질 향상 및 스마트 열기 배출 시스템 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117410995A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-16 | 河南柏科沃电子科技有限公司 | 一种自适应调节型有源电力滤波器 |
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2022
- 2022-02-09 KR KR1020220016611A patent/KR102641136B1/ko active IP Right Grant
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| CN117410995B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-04-02 | 河南柏科沃电子科技有限公司 | 一种自适应调节型有源电力滤波器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102641136B1 (ko) | 2024-02-28 |
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