KR20230158346A - 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기에 있어서, 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 아크검출부(405), 누설전류측정부(403), 서지처리부(406), 복수의 트립부(407), 온도측정부(404), 저장부(409), 테스트부(412), 저장부(410), 디스플레이부(414), 및 제어부(408)를 포함하여 구성되고, 누설전류와 아크전류를 측정하여 아크전류 또는 누설전류가 발생된 지점에 대응하여 순차적인 트립여부를 결정하여 발생된 문제를 해결할 수 있고, 트립 여부 결정의 원인이 제거되고 일정 시간이 경과되면 테스트부(412)에 테스트 신호를 전송하여 테스트 결과가 아크 소멸 또는 누설전류 제거로 판단되면 트립부(407)를 복구할 수 있으며, 구성요소들이 슬롯으로 구성되어 문제가 발생된 모듈을 용이하게 교체가능하고, 누전차단기가 모듈형태로 되어 교체시 위험이 감소하는 특징을 갖는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단자를 모듈형으로 구성하여 탈착이 간편하고, 누설전류 및 아크전류를 측정할 수 있고, 자체적인 테스트 기능을 수행할 수 있는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기에 관한 것이다.
누전 차단기는 일발전으로 누전으로 인한 화재 또는 과전류로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지하기 위해 가정의 분전반 내에 설치되는 기구이다.
또한, 누전 차단기는 누설 전류나 지락 또는 인체 감전 전류 등의 사고 전류를 검출하여 회로를 차단함으로써 부하측의 설비 및 인명을 보호하는 기기이며, 과전류차단, 누전차단, 회로개폐 등의 주요 기능을 수행한다.
일반적인 누전 차단기는 정상적이지 않은 누설 전류를 센싱하여, 센싱된 누설 전류가 기준치 이상일 경우 트립신호를 이용하여 차단기를 기계적으로 트립시켜 한전측과 댁내선을 분리하여 과전류로 인한 사고를 미연에 방지한다.
종래의 누전 차단기는 한전측으로부터 인입된 전원선과 댁내로 배치되는 전선이 서로 교차하는 지점에 설치된 분전반 내에 설치된다.
누전 차단기를 설치할 경우, 볼트와 너트를 이용하여 전선과 누전차단기를 연결하는 것이 일반적인 누전 차단기의 설치방법이다.
그러나 일반인이 누전 차단기를 설치 또는 교체하고자 하는 경우 상당한 교체 소요 시간 소요, 복잡한 배선 및 미숙한 작업으로 인한 사고가 생기는 경우도 발생하는 문제점이 있다.
최근, 정보 통신 기술의 발달에 따라 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 등의 기술이 일반 주택에도 적용되고 있으므로, 무선 통신 또는 전력선 통신 기능등을 이용하여 누전 차단기에 적용함으로서 사용자가 손쉽게 누전 차단기를 제어 및 관리할 수 있는 기술이 발달되었다.
도 1을 참조하면, 상기한 바와 같은 종래의 누전 차단기가 도시된다.
도시된 종래 기술에 따른 누전 차단기는 한전측 전선과 댁내측 전선이 연결하기 위해서는 누전차단기의 일측 단자가 한전측 전선과 연결되기 위해 볼트로 단자에 결합된 너트와 체결하여야 하며, 누전차단기의 타측 단자(12)는 댁내측 전선과 연결되기 위해 볼트로 단자에 결합된 너트와 체결하여야 한다.
그런데, 종래 기술에 따른 누전 차단기는 교체하는데 상당한 시간, 노력, 및 주의가 요구된다.
구체적으로, 단자와 전선을 볼트를 이용하여 조이는데 있어 전선이 완전히 접촉되지 않거나, 배선 계획상 일관된 색상이 서로 바뀌는 경우가 발생할 수 있고, 한전측 단자를 체결함에 있어서는 감전의 위험이 발생되는 등의 다양한 문제점이 야기된다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 스마트 누전 차단기 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
먼저, 한전측 전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 초보자라도 간단히 누전 차단기 교체 작업을 수행할 수 있는 스마트 누전 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
또한, 스마트폰, 태블릿, 또는 노트북과 같은 모바일 기기에 설치된 앱 또는 프로그램을 이용하여 통신기능이 부여된 누전차단기 상태의 지속적인 감시가 가능하고, 특정한 이벤트가 발생한 경우 모바일 기기 사용자에게 알람을 전송할 수 도 있는 스마트 누전 차단기를 제공함을 일 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 상술한 스마트 누전 차단기를 효과적으로 제어하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,
양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)에 있어서,
상용전원측에 연결되어 상별로 전류를 측정하는 주전원측정부(401),
부하측에 연결되어 상별로 전류를 측정하여 설정된 감도 보정 값에 따라 보정 후 저장부(409) 및 제어부(408)로 전송하는 부하전원측정부(402),
아크 전류를 검출하는 아크검출부(405),
부하측 전선 상에 흐르는 누설전류를 검출하는 누설전류측정부(403),
상용전원측 및 부하측 전선에 발생하는 서지전압을 검출하고, 발생한 서지전류를 차단하는 서지처리부(406),
제어부(408)의 제어신호를 수신하여 상용전원측 및 부하전원측의 각각의 상별로 전선에 인가되는 전원을 OFF 상태로 차단할 수 있고, 차단된 상태에서 제어부(408)의 제어신호에 의해 ON 상태로 복구할 수 있고, 마그네틱을 이용하여 차단 및 복구가 가능하고 전선의 각 상별로 배치된 복수의 트립부(407),
상기 누전차단기 및 부하측 전선의 온도를 측정할 수 있는 온도측정부(404),
테스트 주기, 테스트 결과, 테스트 점검결과를 전송할 수 있는 연락처 또는 대상, 트립의 기준이 되는 1차 온도, 2차 온도, 1차 전류, 2차 전류의 설정 값을 저장하는 저장부(409),
상기 주전원측정부(401), 상기 부하전원측정부(402), 상기 아크검출부(405), 및 상기 누설전류측정부(403)에 크기가 다른 시험 전류를 단계적으로 사용자가 설정한 주기마다 또는 제어부(408)의 제어에 의해 트립된 경우 복구하기 전에 테스트신호를 이용하여 동작 상태를 점검하고, 점검결과 정상으로 판단되면 상기 제어부(408)로 복구 요청 신호를 전송하고, 점검 결과를 저장부(409)에 저장한 후 지정된 대상에게 전송하는 테스트부(412),
사용자 단말, 서버, 또는 댁내 전원설비와 통신할 수 있는 통신부(410), 및 사용자의 입력 또는 상기 누전 차단기에서 측정 가능한 항목들을 표시하는 디스플레이부(414),
상기 주전원측정부(401), 상기 부하전원측정부(402), 상기 아크검출부(405), 및 상기 누설전류측정부(403)로부터 수신된 전류 값을 이용하여 트립여부를 결정하여 상기 트립부(407)에 제어신호를 전송하고;, 상기 온도측정부(404)에 의해 측정된 온도 및 상기 누설전류측정부(403)에 의해 측정된 누설전류, 및 아크검출부(405)에 의해 측정된 아크전류의 크기와 저장부(409)에 저장된 상기 설정 값을 비교하여 아크전류 또는 누설전류가 발생된 지점에 대응하여 순차적인 트립여부를 결정하여 트립신호를 전송하고; 트립 여부 결정의 원인이 제거되고 일정 시간이 경과되면 테스트부(412)에 테스트 신호를 전송하여 테스트 결과가 아크 소멸 또는 누설전류 제거로 판단되면 트립부(407)로 복구신호를 전송;하는 제어부(408)를 포함하고,
상기 아크검출부(405), 상기 누설전류측정부(403), 상기 서지처리부(406)는 착탈 가능한 상태의 슬롯으로 구성되어 교체 가능하고, 전원 라인의 각 상에 배치되고,
상기 누전차단기는 모듈형태로 구성되어 소켓에 입출력과 무관하게 삽입하여 전기적 또는 물리적으로 상용전원측 전선과 부하측 전선을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기를 제공한다.
또한, 상기 테스트부(412)는, 누전차단기의 누설전류 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 누설전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 누설전류 테스트부(412); 및 아크 검출 모듈에는 아크 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 아크전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 아크전류 테스트부(412);를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 누전차단기 및 아크검출기의 시험은 누전 차단기의 외부에 배치된 버튼의 조작 또는 원격으로 접속한 사용자에 의해 선택에 의해 트리거된다.
또한, 본 발명의 제어부(408)는 측정된 상기 누전차단기 및 부하 전선의 온도 또는 전류가 1차 온도 또는 1차 전류에 도달한 경우 사용자에게 경고 신호를 전송하고, 상기 누전차단기 및 부하 전선의 온도 또는 전류가 2차 온도 또는 2차 전류에 도달한 경우 해당되는 부하측에 공급되는 전원을 차단한다.
또한, 본 발명의 제어부(408)는 아크처리모듈에서 측정된 전류가 1차 전류 값 이하인 경우에도 검출된 전류 변화 패턴이 사용자가 지정한 패턴과 유사한 경우 사용자에게 통보하여 전선의 열화상태를 점검할 수 있다.
또한, 본 발명의 저장부(409)에 저장되는 설정 값은 상기 누전차단기의 외부에 배치되는 다이얼 또는 슬라이더; 외부 콘솔을 이용한 입력; 또는 상기 통신부(410)를 통해 접속한 관리 권한을 갖는 사용자에 의해 사용자 단말로부터 입력된다.
또한, 본 발명의 누전차단기는 소켓에 삽입하여 접속시 상용전원측과 부하 전원측이 반대로 접속되어 부하측 단자에 전원 공급선이 연결되더라도 동작 가능한 양방향 접속 가능형 누전 차단기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
먼저, 한전측 주전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 역접속 가능형 누전 차단기를 채용하여 부하측 단자에 전원 공급선이 연결되더라도 소손되지 않으므로 초보자라도 누전 차단기 교체 작업을 간단히 수행할 수 있다.
또한, 다양한 기기에 설치된 앱 또는 프로그램을 이용하여 통신기능이 부여된 누전차단기 상태의 지속적인 감시가 가능하고, 특정한 이벤트가 발생한 경우 모바일 기기 사용자에게 알람을 전송할 수 도 있다.
또한, 누전차단기를 테스트할 때 주기를 달리하여 지속적 검사할 수 있어 효율적인 검사를 할 수 있다.
또한, 과전류 또는 과온도 검출시 전자식 마그넷을 이용하여 주전원 및 누설전류 차단하는 데 있어 순차적으로 트립할 수 있는 이중 트립장치로 구성되어 안전하고 효율적으로 전원설비를 관리할 수 있다.
또한, 아크 및 누전을 동시에 검출하고 차단하여 안전성을 높을 수 있다.
또한, 누설전류 제한부를 구비하여 누설전류로 인한 화재를 예방할 수 있다.
또한, 전자식트립부를 포함하는 누전 차단기를 채용하여 차단기 트립 원인이 제거되면 간단히 원격으로 또는 직접 복구하여 누전차단기를 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 아크전류의 잔여 전류를 제거함으로써 전원설비를 안정적으로 운용할 수 있다.
또한, 영상 전류 트랜스포머 이용하여 누설 전류 정보를 검출하고, 검출신호의 감도를 보정하여 신호 처리함으로써 유형별 원인 분석값을 관리자에게 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 측정된 전류가 일시적인지 또는 노이즈인지 여부를 판별하여 오작동을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 누전 차단기를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기를 한전측(댁내측) 전선과 연결하여 결합되는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 2의 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기가 외부와 통신하여 정보를 제공하거나, 정보를 수신하여 제어하기 위한 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기를 도시하는 개략도이다.
도 3은 도 2의 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기를 한전측(댁내측) 전선과 연결하여 결합되는 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 도 2의 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기가 외부와 통신하여 정보를 제공하거나, 정보를 수신하여 제어하기 위한 구성을 도시하는 블록도이다.
이하 , 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 전자식 누전 차단기와 그 제어 방법을 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3은 누전 차단기의 기계적인 특성을 중심으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)는 누전차단기의 일측 단자(21) 및 누전차단기의 타측 단자(22)를 포함하고 있다.
각각의 단자는 종래의 단자와는 달리 볼트 또는 스크류에 의한 전선과의 체결방식이 아닌 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20) 일측면과 수평인 방향으로 2단자 또는 3단자가 배치되어 있고, 단자는 구리 또는 철등의 도전성 물질로 이루어져 있다.
또한, 도면에는 도시되어 있지는 않으나 통신상태, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)의 현재 상태등을 나타내는 LED 지시등 및 디스플레이부(414)가 포함될 수 있다.
도 3을 참조하면, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)을 한전측 또는 댁내측 전선과 연결하여 결합되는 방법에 대해 도시되어 있다.
종래의 누전 차단기는 스크류 또는 볼트 등을 이용하여 전선과 누전차단기를 결합한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)을 한전측 전선 또는 댁내측 전선과 연결하여 결합하기 위해서는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)을 삽입하여 수용할 수 있는 소켓이 필요하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)을 전선과 연결하기 위해서는 볼트 및 스크류의 해체 및 조임과 같은 별다른 작업없이 소켓(31)에 삽입하기만 하면 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)과 전선이 연결되어 도통되는 구조를 갖는다.
양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)을 소켓(31)에 삽입하면, 소켓(31) 내부에 위치한 한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)가 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)의 일측단자(21) 및 타측단자(22)와 접촉하게 되고, 이를 통해 한전측 전선(32)과 댁내선측 전선(33)이 상호 연결되어 전기가 도통되며 이를 통해 작업을 안전하게 마무리 할 수 있게 된다.
한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)는 서로 대칭이며, 탄성을 갖는 도전체로 이루어져 판 스프링과 같은 역할을 하여 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)이 소켓(31)에 삽입될 경우, 한전측 접촉단자(34)와 댁내측 접촉단자(35)와 각각 접촉되어 전기를 도통시키는 역할을 하며, 구리 또는 철과 같은 도전성 재질로 구성된다.
도 3에는 도시되어 있지는 않으나, 소켓(31)에 삽입된 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)이 탈착되는 경우를 대비하여 적어도 하나 이상의 후크형태의 고정 수단을 포함할 수도 있다. 후크형태의 고정 수단은 소켓(31)의 상단과 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)의 상단부에 걸치도록 배치되어 진동 또는 기타 요인에 의해 탈착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(20)의 외벽 또는 소켓(31)의 내벽에 돌기와 홈이 서로 맞물리도록 대칭적으로 배치되어 후크형태의 고정 수단을 선택적으로 사용할 수 있다.
도 4를 참조하여, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)를 설명한다.
먼저, 본 발명의 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)는 소켓 형태를 갖는 양방향 접속 가능한 누전 차단기로서 한전측 전원과 연결되는 누전 차단기의 단자와 결합시 볼트와 너트의 체결이 아닌 탄성을 지닌 단자간의 접촉에 의해 누전 차단기의 배선상 문제점을 제거하고, 양방향 누전 차단기를 채용하여 부하측 단자에 전원 공급선이 연결되더라도 소손되지 않으므로 초보자라도 누전 차단기 교체 작업을 간단히 수행할 수 있다.
1) 양방향 누전 차단기로서의 기본적 동작은 다음과 같다.
누전차단기가 소켓에 삽입되면, 즉 전원이 인가되면 누전 차단기가 OFF인 상태로 전환하여 주전원 측정부 또는 부하전원 측정부에서 측정한 전류값을 기초로 상기 한전측 단자 또는 부하측 단자 중 어느 단자에 전원이 공급되는지를 제어부(408)에서 판단하게 된다.
정상 삽입 상태에서는 누전차단기의 입력측 연결 단자에 공급되는 한전측 전원에 의해 누전 차단기가 동작되고, 역방향 삽입 상태에서는 누전차단기의 출력측 연결 단자에 공급되는 한전측 전원에 의해 누전 차단기가 동작된다.
이런 동작 특성으로 인해 누전차단기에 부착된 스위치는 통상적인 스위치의 동작과는 달리 누전으로 누전차단기가 차단(OFF)된 상태에서 복구하기 위해 OFF방향으로 스위치를 이동 후 다시 ON방향으로 이동하는 절차를 제거한 것을 특징으로 한다.
도면에는 표시되어 있지는 않으나, 본 발명에 이용되는 스위치는 전자식 스위치로서 현재 상태의 반전 상태로 전환시키는 트리거 신호를 제공할 수 있는 스위치이고, 스위치 상단 및 하단에 위치한 스위치 동작 상태 LED의 점등상태로 동작여부를 확인할 수 있다.
또한, 사용자의 사소한 실수로 스위치가 눌려 동작하는 것을 방지하기 위한 물리적인 캡이 스위치 상단부에 배치될 수도 있고, 스위치를 지정된 회 수 만큼 눌러야 동작되도록 설정할 수도 있다.
이런 설정 변경은 사용자가 모바일 장치를 이용하여 누전 차단기에 접속하여 설정할 수도 있고, 누전 차단기의 외부에 배치된 메뉴버튼 및 선택버튼을 눌러 디스플레이부(414)에 표시되는 내용들 중에서 선택하여 설정을 변경할 수도 있다.
설정 변경을 위해 메뉴버튼 및 선택 버튼외에 기타 설정을 위해 다이얼, 슬라이더, 외부 콘솔을 이용한 디지털 입력 방식으로 사용자가 원하는 값을 설정할 수 있고, 설정된 값은 디스플레이부(414)를 통해 확인할 수 있다.
2) 본 발명의 아크검출부(405), 누설전류측정부(403), 및 서지처리부(406)는 착탈 가능한 상태의 슬롯으로 구성되어 교체 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 구성요소들이 슬롯으로 구성되어 있기 때문에 문제가 발생된 모듈을 초보자라고 할지라도 용이하게 교체 가능하므로 누전 차단기를 유지 및 관리하는데 효율성을 극대화 시킬 수 있다.
상기 슬롯들은 하나의 슬롯이 전원라인의 각 상별로 각각 하나의 슬롯이 연결되어 전원라인의 상별로 동작될 수도 있고, 상기 슬롯들 각각이 각상을 포함하여 구성되는 하나의 전원라인에 하나씩 배치되어 모든 상들에 대해 단일 동작을 수행할 수도 있다. 이런 운용방식은 누전 차단기가 주전원에 연결되었는지 또는 주전원에서 분기된 전원라인에 연결되었는지에 따라 필요에 따라 선택적으로 운용 가능하다.
또한, 슬롯 형태의 아크검출부(405), 누설전류측정부(403), 및 서지처리부(406)는 방향성을 갖을 수도 있고, 방향성을 배제할 수 도 있다.
먼저 방향성을 갖는 슬롯인 경우, 슬롯의 특정면을 상단으로 향한 상태에서 꽂아야만 슬롯이 삽입될 수 있는 구조를 갖게 된다. 예를 들면, SD카드와 같은 결합 메커니즘을 통해 슬롯이 누전차단기와 결합될 수 있다.
또한, 방향성이 배제된 슬롯인 경우, 슬롯을 해당 슬롯 위치에 방향과 무관하게 입하면 슬롯이 삽입될 수 있는 구조를 갖게 된다. 예를 들면, USB-C Type과 같은 SD카드와 같은 결합 메커니즘을 통해 슬롯이 누전차단기와 결합될 수 있다. 이 때, 전원부, 접지부 및 데이터 전송 라인은 슬롯과 누전 차단기를 연결하는 커넥터의 양단 또는 상하단에 대칭되게 배치되어 방향성을 배제할 수 있도록 한다.
3) 본 발명의 트립부(407)는 마그네틱을 이용한 전자식트립부를 채용하여 제어부(408)로부터 수신되는 제어신호를 이용하여 동작된다.
상기 전자식트립부는 제어부(408)로부터 아크 발생, 누전 발생, 온도 상승, 또는 테스트신호를 받아 동작된다. 트립부(407)는 전자석과 전환형 스위치로 구성되어 제어신호가 입력되면 전자석 코일에 자력이 발생하고, 이때 발생된 자력에 의해 전환형 스위치를 동작시켜 ON 및 OFF 상태로 전환하게 된다.
누전차단기는 양방향성을 갖고 있으므로, 전자식트립부는 누전 차단기의 현재 상태를 반전시키는 용도로 작용한다. 즉, OFF상태에서 제어신호 발생시에는 트립신호에 의해 ON상태로 변경되고, ON상태에서 제어신호 발생시에는 트립신호에 의해 OFF상태로 변경된다.
누전차단기가 소켓에 삽입된 방향과는 무관하게 스위치의 현재 상태가 ON 상태이면 누전차단기 상단에 배치된 ON 상태 LED가 점등되어 ON 상태임을 표시하고, 현재 상태가 OFF 상태이면 OFF 상태 LED가 점등되어 OFF 상태임이 표시된다.
또한, 전자식트립부를 포함하는 누전 차단기를 채용하여 차단기 트립 원인이 제거되면 간단히 원격으로 또는 직접 복구하여 누전차단기를 효율적으로 관리할 수 있다.
4) 일반적인 서지차단기는 단순히 영상변류기에서 검출된 전원선의 서지 또는 서지로 오인될 수 있는 노이즈신호에 의해 동작되어 트립장치를 작동시켜 전원을 차단함으로써 부하장치의 공급되는 전원을 차단하게 된다.
그러나, 본 발명의 서지처리부(406)는 감지된 전류가 일시적인 서지전류인지 또는 노이즈 신호인지를 구분하여 동작을 달리한다.
먼저, 서지처리부(406)는 영상변류기에서 검출된 전류를 저장부(409)에 기 설정된 기준전류와 비교하여 기준전류 이상일 경우 2단계의 논리적 하이로 변경하고, 기준전류 이하일 경우 논리적 로우로 변환하여 출력한다. 이때 서지처리부(406)에서 측정한 신호의 주기를 계산하여 논리적 하이 또는 논리적 로우의 펄스폭과 결합하여 PWM 신호를 생성하여 제어부(408)로 전송한다.
이때 생성되는 논리적 하이신호는 저장부(409)에 설정된 1차 전류 값 과 2차 전류 값 이상인지 여부를 따져 H1 신호(1차 전류 값보다는 크지만 2차 전류 값보다 작은 전류 값)또는 H2 신호(2차 전류 값보다 큰 경우)의 두 가지로 생성된다.
제어부(408)는 서지처리부(406)로부터 수신한 PWM 신호를 이용하여 서지처리부(406)에서 측정한 전류가 일시적인 서지전류인지 또는 노이즈 신호인지를 판단한다.
논리적 로우인 경우는 제어부(408)에서 별다른 대응 동작이 없지만, 논리적 하이인 경우 수신된 신호의 펄스 폭, 높이, 및 주기를 이용하여 일시적인 서지전류인지 또는 노이즈 신호인지를 판단한다.
수신된 신호의 펄스 폭 및 높이가 지정된 값 이하이고, 펄스의 주기가 저장부(409)에 지정된 값 이상이면 일시적인 서지전류 또는 노이즈 신호로 판단한다.
또한, 수신된 신호의 펄스 폭 및 높이가 지정된 값 이상이고, 펄스의 주기가 저장부(409)에 지정된 값 이하이면 서지전류로 판단한다.
일시적인 서지전류 또는 노이즈 신호로 판단되면 제어부(408)는 측정된 위치와 값을 저장부(409)에 저장한다.
서지전류로 판단되면 제어부(408)는 측정된 위치와 값을 저장부(409)에 저장하고, 트립부(407)에 트립 제어신호을 전송한다. 이때 트립 제어신호는 측정된 위치와 값에 따라 각각의 상별로 개별적으로 트립할 수 있도록 하는 신호이거나 또는 전체 전원선에 대해 일괄적으로 제어할 수 있는 신호이다.
측정된 위치와 값에 따라 각각의 상별로 개별적으로 트립하는 신호를 전송하는 경우는 각각의 상에 부분적으로 서지가 유입됐을 경우에 해당하고, 전체 전원선에 대해 일괄적으로 제어할 수 있는 신호를 전송하는 경우는 한전측에서 인입되는 주전원선에 서지가 발생했을 경우에 해당된다.
서지처리부(406)는 주전원선에 연결된 누전차단기의 전단 또는 후단에 설치되어 운용된다.
또한, 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 아크검출부(405), 및 온도측정부(404)에서 측정한 경우에도 상기 서지처리부(406)의 동작과 같은 메커니즘으로 구현된다.
즉, 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 누설전류측정부(403), 아크검출부(405), 및 온도측정부(404)에서 측정한 전류 및 온도에 대해 설정된 1차 전류(또는 1차 온도) 또는 2차 전류(또는 2차 온도)에 따라 높이와 폭이 다른 PWM 신호를 생성한다.
이때 측정된 전류 및 온도의 변동폭과 주기에 따라 트립부(407)를 동작시킬지 여부를 판단하게 된다.
1차 온도(또는 전류)에 도달한 값이 측정되는 경우 1차로 경고 메시지를 표시하거나 경보음을 일정 시간동안 울릴 수 있고, 2차 온도(또는 전류)에 도달한 값이 측정되는 경우 2차로 해당 구간의 트립여부를 결정하고, 결과를 저장부(409)에 저장한 후 지정된 대상(단말, 관리자, 서버 등)에게 전송한다.
본 발명의 다른 실시예로는 서지처리부(406), 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 아크검출부(405), 및 온도측정부(404)에서 측정된 전류 또는 온도에 기인하여 트립부(407)의 전체 또는 일부가 트립된 경우, 일정 시간이 경과하면 트립의 원인이 된 부분을 테스트부(412)에서 테스트하여 정상으로 판단되면 트립부(407)로 복구 신호를 전송하여 누전차단기가 정상적으로 동작하도록 할 수 있다.
전체가 트립되는 경우는 한전측 주전원이 차단되는 것을 의미하고, 일부가 트립되는 경우는 트립부(407) 후단에 배치되어 분산되는 전력선에 대한 트립을 의미한다.
그리고 트립부(407)가 동작되는 모든 경우에 있어서, 트립의 원인, 트립후 결과, 테스트 결과를 저장부(409)에 저장된 연락처 또는 서버로 전송할 수도 있다. 또한, 디스플레이부(414)에 이를 표시하고, 사용자가 해제하기 전까지는 반복적으로 디스플레이부(414)의 백라이트가 점멸하도록 하여 사용자가 인지하도록 할 수도 있다.
5) 본 발명의 서지처리부(406), 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 누설전류측정부(403), 및 아크검출부(405)에서 전류를 검출하는 수단은 저항을 이용한 분류기 또는 영상변류기 중 적어도 어느 하나를 이용하여 구현 될 수 있다.
누설전류측정부(403)는 누설된 전류에 의한 전원의 불평형 전류가 일정한 값을 초과하는지 계측함으로써 과전류를 검출한다.
또한, 분류기 또는 영상변류기를 이용하여 검출된 누설 전류는 노이즈를 제거하기 위해 저역통과필터를 거친후 PWM 신호로 변환되어 유형별 원인 분석값을 관리자에게 제공하는 데 이용된다.
이 때 사용되는 저역통과필터는 상용전원의 주파수인 60Hz를 기준으로 차단 대역을 설정한다. 저역통과필터는 차단 주파수 이하의 주파수는 통과시키고 차단 주파수보다 높은 주파수는 감쇠시키는 필터를 의미한다.
6) 본 발명은 테스트부(412) 및 테스트신호발생부(413)를 더 구비하여 주전원측정부(401), 부하전원측정부(402), 온도측정부(404), 누설전류측정부(403), 온도측정부(404), 및 아크검출부(405)의 정상 동작 여부를 확인 할 수 있다.
먼저 테스트부(412)에서 테스트신호발생부(413)에 테스트 신호를 전송하여 구성요소들의 정상동작 여부를 확인하기 위한 조건으로는 사용자의 요구가 있을 수 있다. 현장 관리요원의 순시 점검 중 누전차단기의 동작시험을 위한 사용자의 선택에 따라 테스트 신호를 발생하여 누전차단기를 테스트할 수 있다.
온도측정부(404)를 테스트하기 위해서는 온도측정부(404)와 근접한 위치에 발열장치를 부착하여 온도측정부(404)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
다른 동작조건으로는 저장부(409)에 저장된 사용자에 의해 설정된 테스트 주기에 따라 누전 차단기의 정상 동작여부를 테스트할 수 있다.
또 다른 동작조건으로는 전원선에서 발생한 아크전류, 온도, 또는 누설전류 중 적어도 어느 하나가 정상 범위를 벗어난 경우 트립되어 일정 시간이 경과한 경우 전자식 누전 차단기의 복구를 위해 테스트 신호가 트리거 될 수 있다.
위의 모든 경우, 발생되는 테스트 신호는 저장부(409)에 저장된 제1차 전류(또는 온도) 및 제2차 전류(또는 온도)를 기준으로 제1차 전류(또는 온도) 보다 작은 값, 제1차 전류(또는 온도) 및 제2차 전류(온도)의 평균 값, 제2차 전류(또는 온도)보다 1.5배 큰 전류(또는 온도)를 갖는 신호가 단계적으로 사용된다. 또한, 테스트 지속시간은 일시적으로 인식할 수 있는 일정 시간 범위 내(예를 들면 1초 이하)의 신호를 전송할 수 있고, 일시적이지 않은 비정상 전류(온도) 패턴(아크전류, 누설전류, 온도)에 해당되도록 하는 시간 범위(예를 들면 1초 초과)로 구분하여 단계적으로 테스트를 진행되며, 점검 결과를 저장부(409)에 저장한 후 지정된 대상(단말, 관리자, 서버 등)에게 전송한다.
사용자의 점검에 의한 테스트 및 저장부(409)에 저장된 테스트 주기에 맞춰 테스트가 이루어 지는 경우는 트립부(407)에 전송된 트립신호의 유무만을 판별하고, 실제 트립부(407)를 트립시키지는 않는다.
또한 상기 테스트부(412)는, 누전차단기의 누설전류 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 누설전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 누설전류 테스트부(412); 및 아크 검출 모듈에는 아크 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 아크전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 아크전류 테스트부(412);를 포함하여 구성되며, 누전차단기 및 아크검출부(405)의 테스트는 누전 차단기의 외부에 배치된 메뉴 및 설정 버튼의 조작 또는 원격으로 접속한 사용자에 의해 선택에 의해 트리거된다.
또한, 본 발명의 제어부(408)는 아크처리모듈에서 측정된 전류가 1차 전류 값 이하인 경우에도 검출된 전류 변화 패턴이 저장부에 저장된 패턴과 유사한 경우 사용자에게 통보하여 전선의 열화상태를 점검할 수 있도록 한다.
7) 본 발명의 또 다른 특징으로는 누설전류로 인해 트립이 발생한 경우 누전 차단기를 복구하기 전에 잔존하는 누설 전류 및 아크 전류를 제거할 수 있다는 것이다.
먼저 누설 전류 및 아크 전류로 인해 누전차단기가 동작되어 전원이 차단된 경우, 아무런 조건없이 일정 시간 경과후 누전차단기를 복구하면 잔존하는 누설 전류 및 아크 전류로 인해 전원설비가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다.
이런 문제를 해소하기 위해, 잔존하는 누설 전류 및 아크 전류를 제거할 필요성이 있게 된다.
이를 해결하기 위해 본 발명에서는 누전차단기를 복구하기에 앞서 접지를 이용하여 잔존하는 전류를 제거하게 된다.
도 4에는 도시되지 않았으나, 접지를 이용하여 잔존 전류를 제거하기 위해서는 일반적으로 계전기로 불리는 릴레이를 이용할 수 있다. 제어신호를 이용하여 릴레이의 피제어측(2차측) 단자들을 접지와 연결시킴으로써 잔존하는 누설 전류 및 아크 전류를 제거할 수 있다.
잔존하는 누설 전류 및 아크 전류를 제거한 후, 테스트부(412)에서는 테스트를 수행하고 그 결과 구성요소들이 정상상태에서 동작하고 있는 경우 제어부(408)로 누전차단기 복구신호를 전송한다. 만약 정상 상태가 아니라면 잔존 전류 제거과정을 다시 한 번 거치고, 그 결과 정상상태가 회복되면 제어부(408)로 누전차단기 복구신호를 전송한다. 다만, 정상상태로 회복하지 못한 경우라면 심각한 장애로 결정하고, 제어부(408)로 누전차단기 복구신호를 전송하지 않고, 테스트 결과만을 제어부(408)로 전송하며, 이를 수신한 제어부(408)는 그 결과를 저장부(409)에 저장하고, 점검 결과를 지정된 대상(단말, 관리자, 서버 등)에게 전송하여 관리가 이루어 질수 있도록 한다.
8) 본 발명의 또 다른 실시예로, 도면에 도시되지는 않았지만 각각에 ID가 부여된 댁내측 전원 설비로부터 저장부(410)를 거쳐 수신된 전원 설비 정보를 수신한 제어부(408)는 중앙처리장치(411)에 정보를 송신하고, 중앙처리장치(411)는 저장부(409)에 저장된 처리 방식에 따라 정보를 가공하거나 저장부(409)에 저장하도록 명령을 송신한다.
또한, 제어부(408)는 사용자가 지정한 특정 이벤트가 발생될 경우, 저장부(409)에 기록된 사용자의 정보를 추출하여 통신부(410)을 거쳐 이벤트를 통지한다. 여기서 댁내의 전원설비와 통신부(410)간의 통신은 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, 또는 PLC중 적어도 어느 하나를 포함하는 사용가능한 유무선 통신을 이용한다.
댁내측 전원설비로부터 수신된 정보는 전원설비의 현재 상태, 입/출력 전압/전류, 각각의 전원 설비에 부여된 ID를 포함한다.
사용자 정의 이벤트는 사용자가 제공받기 위해 설정한 값들 중, 특정 값을 넘어서는 전압 값, 전류 값, 댁내측 전원 설비의 이상 유무 등을 포함한다.
저장부(410)는 댁내측 전원 설비, 사용자의 모바일 장치 또는 PC, 및 제어부(408)와 통신하여 댁내측 전원 설비로부터 정보를 제공받고, 모바일 장치 또는 PC에 제어부(408)로 부터의 제어명령을 전송하거나, 사용자로 부터의 제어명령을 수신하여 제어부(408)로 전송한다.
저장부(410)은 Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, 또는 PLC 중 적어도 어느 하나의 기능을 수행하여 통신 기능을 수행한다.
9) 저장부(409)에 저장되는 정보로는 테스트 주기, 테스트 결과, 테스트 점검결과를 전송할 수 있는 연락처 또는 대상, 1차 온도 값, 2차 온도 값, 1차 전류 값, 2차 전류 값, 댁내측 전원설비로부터 수신된 정보, 사용자 정의 이벤트, 및 사용자 정보를 저장할 수 있다. 또한, 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)의 내부에 존재할 수도 있지만, 원격지에 설치된 서버를 이용할 수도 있다.
사용자의 모바일 장치 또는 PC는 도시 되어 있지는 않으나, 통신부(410)를 통해 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)의 내부에 존재하는 저장부(409) 또는 서버와 접속하여 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)의 이벤트 통지에 따른 상태를 확인할 수 있고, 자발적으로 접속하여 제어 및 관리를 수행할 수도 있다. 여기서 사용자의 모바일 장치 또는 PC에는 서버 또는 통신부(410)과 접속하기 위한 프로그램 또는 어플리케이션이 설치되어 있음은 당연하다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10…누전 차단기
20, 40…양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기
21…누전차단기의 일측 단자 22…누전차단기의 타측 단자
31…소켓 32…한전측 전선
33…댁내선측 전선 34…한전측 접촉단자
35…댁내측 접촉단자 401…주전원측정부
402…부하전원측정부 403…누설전류측정부
404…온도측정부 405…아크검출부
406…서지처리부 407…트립부
408…제어부 409…저장부
410…통신부 411…중앙처리장치
412…테스트부 413…테스트신호발생부
414…디스플레이부
20, 40…양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기
21…누전차단기의 일측 단자 22…누전차단기의 타측 단자
31…소켓 32…한전측 전선
33…댁내선측 전선 34…한전측 접촉단자
35…댁내측 접촉단자 401…주전원측정부
402…부하전원측정부 403…누설전류측정부
404…온도측정부 405…아크검출부
406…서지처리부 407…트립부
408…제어부 409…저장부
410…통신부 411…중앙처리장치
412…테스트부 413…테스트신호발생부
414…디스플레이부
Claims (7)
- 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기(40)에 있어서,
상용전원측에 연결되어 상별로 전류를 측정하는 주전원측정부(401),
부하측에 연결되어 상별로 전류를 측정하여 설정된 감도 보정 값에 따라 보정 후 저장부(409) 및 제어부(408)로 전송하는 부하전원측정부(402),
아크 전류를 검출하는 아크검출부(405),
부하측 전선 상에 흐르는 누설전류를 검출하는 누설전류측정부(403),
상용전원측 및 부하측 전선에 발생하는 서지전압을 검출하고, 발생한 서지전류를 차단하는 서지처리부(406),
제어부(408)의 제어신호를 수신하여 상용전원측 및 부하전원측의 각각의 상별로 전선에 인가되는 전원을 OFF 상태로 차단할 수 있고, 차단된 상태에서 제어부(408)의 제어신호에 의해 ON 상태로 복구할 수 있고, 마그네틱을 이용하여 차단 및 복구가 가능하고 전선의 각 상별로 배치된 복수의 트립부(407),
상기 누전차단기 및 부하측 전선의 온도를 측정할 수 있는 온도측정부(404),
테스트 주기, 테스트 결과, 테스트 점검결과를 전송할 수 있는 연락처 또는 대상, 트립의 기준이 되는 1차 온도, 2차 온도, 1차 전류, 2차 전류의 설정 값을 저장하는 저장부(409),
상기 주전원측정부(401), 상기 부하전원측정부(402), 상기 아크검출부(405), 및 상기 누설전류측정부(403)에 크기가 다른 시험 전류를 단계적으로 사용자가 설정한 주기마다 또는 제어부(408)의 제어에 의해 트립된 경우 복구하기 전에 테스트신호를 이용하여 동작 상태를 점검하고, 점검결과 정상으로 판단되면 상기 제어부(408)로 복구 요청 신호를 전송하고, 점검 결과를 저장부(409)에 저장한 후 지정된 대상에게 전송하는 테스트부(412),
사용자 단말, 서버, 또는 댁내 전원설비와 통신할 수 있는 통신부(410), 및
사용자의 입력 또는 상기 누전 차단기에서 측정 가능한 항목들을 표시하는 디스플레이부(414),
상기 주전원측정부(401), 상기 부하전원측정부(402), 상기 아크검출부(405), 및 상기 누설전류측정부(403)로부터 수신된 전류 값을 이용하여 트립여부를 결정하여 상기 트립부(407)에 제어신호를 전송하고;, 상기 온도측정부(404)에 의해 측정된 온도 및 상기 누설전류측정부(403)에 의해 측정된 누설전류, 및 아크검출부(405)에 의해 측정된 아크전류의 크기와 저장부(409)에 저장된 상기 설정 값을 비교하여 아크전류 또는 누설전류가 발생된 지점에 대응하여 순차적인 트립여부를 결정하여 트립신호를 전송하고; 트립 여부 결정의 원인이 제거되고 일정 시간이 경과되면 테스트부(412)에 테스트 신호를 전송하여 테스트 결과가 아크 소멸 또는 누설전류 제거로 판단되면 트립부(407)로 복구신호를 전송;하는 제어부(408)를 포함하고,
상기 아크검출부(405), 상기 누설전류측정부(403), 상기 서지처리부(406)는 착탈 가능한 상태의 슬롯으로 구성되어 교체 가능하고, 전원 라인의 각 상에 배치되고,
상기 누전차단기는 모듈형태로 구성되어 소켓에 입출력과 무관하게 삽입하여 전기적 또는 물리적으로 상용전원측 전선과 부하측 전선을 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는
양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제1항에 있어서,
상기 테스트부(412)는,
누전차단기의 누설전류 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 누설전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 누설전류 테스트부(412); 및
아크 검출 모듈에는 아크 검출 기능을 테스트하기 위해 크기가 다른 테스트용 아크전류를 생성하여 전원 라인의 각 상별로 공급하는 아크전류 테스트부(412);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제2항에 있어서,
상기 누전차단기 및 아크검출기의 테스트는 누전 차단기의 외부에 배치된 버튼의 조작 또는 원격으로 접속한 사용자에 의해 선택에 의해 트리거되는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제1항에 있어서,
상기 제어부(408)는
측정된 상기 누전차단기 및 부하 전선의 온도 또는 전류가 1차 온도 또는 1차 전류에 도달한 경우 사용자에게 경고 신호를 전송하고, 상기 누전차단기 및 부하 전선의 온도 또는 전류가 2차 온도 또는 2차 전류에 도달한 경우 해당되는 부하측에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제1항에 있어서,
상기 제어부(408)는 아크처리모듈에서 측정된 전류가 1차 전류 값 이하인 경우에도 검출된 전류 변화 패턴이 사용자가 지정한 패턴과 유사한 경우 사용자에게 통보하여 전선의 열화상태를 점검할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제1항에 있어서,
상기 저장부(409)에 저장되는 설정 값은 상기 누전차단기의 외부에 배치되는 다이얼 또는 슬라이더; 외부 콘솔을 이용한 입력; 또는 상기 통신부(410)를 통해 접속한 관리 권한을 갖는 사용자에 의해 사용자 단말로부터 입력되는 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기. - 제1항에 있어서,
상기 누전차단기는 소켓에 삽입하여 접속시 상용전원측과 부하 전원측이 반대로 접속되어 부하측 단자에 전원 공급선이 연결되더라도 동작 가능한 역접속 가능형 누전 차단기인 것을 특징으로 하는 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220057991A KR20230158346A (ko) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220057991A KR20230158346A (ko) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기 |
Publications (1)
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| KR20230158346A true KR20230158346A (ko) | 2023-11-20 |
Family
ID=88974172
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| KR1020220057991A KR20230158346A (ko) | 2022-05-11 | 2022-05-11 | 양방향 멀티 펑션 전자식 누전 차단기 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR20230158346A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060087344A (ko) | 2005-01-29 | 2006-08-02 | 엘에스산전 주식회사 | 배선용차단기의 모듈식 단자구조 |
-
2022
- 2022-05-11 KR KR1020220057991A patent/KR20230158346A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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| KR20060087344A (ko) | 2005-01-29 | 2006-08-02 | 엘에스산전 주식회사 | 배선용차단기의 모듈식 단자구조 |
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