WO2020105844A1 - 누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법 - Google Patents

누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법

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WO2020105844A1
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Definitions

  • the present invention relates to an earth leakage circuit breaker (hereinafter abbreviated as an earth leakage breaker) and a control method for the earth leakage breaker.
  • an earth leakage circuit breaker hereinafter abbreviated as an earth leakage breaker
  • An earth leakage circuit breaker is a device used to prevent an electric shock hazard due to an electric leakage in a converter connected to a load such as an electric machine.
  • the earth leakage breaker may include a blocking unit that opens and closes the contact between the circuit and the load, and when a short circuit or ground fault is detected, a trip operation of the circuit breaker may be performed to cut off the connection between the circuit and the load.
  • the earth leakage breaker detects current through a zero current transformer (ZCT).
  • ZCT zero current transformer
  • the ground fault circuit breaker detects that a short circuit or ground fault has occurred based on the detection result of the video current transformer and controls the blocking unit to trip the contact to which the load is connected to prevent an electric shock or fire due to a ground fault or ground fault.
  • contact points may be formed with each of the three-phase converters so as to receive all power from each of the three-phase converters.
  • contact points are formed with two-phase converters among the three-phase converters, and power can be supplied from the two-phase converters.
  • the conventional earth leakage breakers 11, 12, and 13 are applied to the current detection results of the image current transformer 10 for the entire three-phase converter as described above. Based on the control of the tripping operation of the blocking unit, there is a problem that all of the loads 21, 22, and 23 connected to the converter are blocked from the converter.
  • the earth leakage breaker 12 connected to the RT load 22 has a problem of tripping the contacts of the RT load 22 and the R phase converter and the T phase converter according to the current detection result of the image transformer 10.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and when a ground fault occurs in a specific converter, it is to provide an earth leakage breaker and a control method for the earth leakage breaker for minimizing the effect of the power failure caused by the ground fault. .
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and when a ground fault occurs in a specific converter, an earth leakage breaker that prevents a trip from being performed on single-phase loads that do not receive power from the converter where the ground fault occurred, and It is to provide a control method for an earth leakage breaker.
  • the present invention is a short circuit breaker formed between a single-phase load connected to two of the three-phase converter and the three-phase converter, the image formed on the three-phase converter
  • An image current detection unit for detecting the image current generated by the current transformer, a voltage detection unit for detecting a voltage from each of the two converters, and a trip signal, trips a contact between the two converters and the single-phase load
  • the image current is detected by the trip unit and the image current detection unit
  • the voltage of the two circuits is detected based on the voltage detection result of the voltage detection unit.
  • a control unit generating the trip signal and outputting the trip signal to the trip unit when there is a descended converter.
  • control unit detects a converter in which the voltage above the predetermined level is dropped according to the voltage detection result based on whether the detected image current is greater than or equal to a preset value, and the converter detects the result. Accordingly, the trip signal is generated and output.
  • control unit determines whether the detected video current is due to a short circuit, when the detected video current is less than a preset specific current value, and the video current is caused by a short circuit. When it occurs, it is characterized by generating and outputting the trip signal regardless of the result of the converter detection.
  • the image current detector includes a fixed connection resistor, a plurality of selection connection resistors, and a selection switch, and selects any one of the image currents input from the image current transformer by the selection switch.
  • a sensitivity selection circuit for converting a voltage signal into a voltage signal based on a resistance value determined by the combined resistance of the connection resistance and the fixed connection resistance, wherein the control unit includes a reference value that is a specific voltage value determined according to the combined resistance, and the And comparing the voltage value of the converted voltage signal to determine whether the video current is caused by a short circuit.
  • control unit calculates a voltage value corresponding to the set value according to the synthesis resistance, and a voltage value of the voltage signal converted by the sensitivity selection circuit and a voltage value corresponding to the set value. It is characterized by determining whether the detected image current is less than the set value based on the result of the comparison.
  • the present invention is a method for controlling a short circuit breaker formed between a single phase load connected to two of the three phase converters and the three phase converter, the three phase converter
  • a fifth step of tripping a contact between the two converters and the single-phase load based on the detection result of the fourth step.
  • the second step further includes a step 2-1 of tripping a contact between the two converters and the single-phase load when a short circuit occurs as a result of the detection of the second step. It is characterized by.
  • the fifth step the detection result of the fourth step, when there is a converter with a voltage drop above a predetermined level, further comprising a step 5-1 of delaying the trip for a predetermined time. It is characterized by.
  • the second step when the size of the detected video current is greater than or equal to a preset value, it is determined that the video current is caused by a ground fault, and the detected video current is preset If it is less than the value, it is characterized in that it is a step of determining whether a short circuit has occurred by comparing a voltage value of a voltage signal according to the magnitude of the detected image current with a preset reference value for determining whether a short circuit has occurred.
  • the earth leakage breaker system according to an embodiment of the present invention, at least one single-phase load receiving power from two of the three-phase converter, each single-phase It is formed between a load and two converters that supply power to the single-phase load, and when a trip control signal is received, at least one trip unit for tripping a contact between the two converters and the single-phase load, and the three-phase converter It is connected to an image current transformer formed in the field, and when an image current is detected from the image current transformer, a result of sensing voltages of converters connected to each single-phase load is received from the at least one trip unit and based on the received voltage detection result. And a system control unit transmitting the trip control signal to a part of the at least one trip unit.
  • the trip unit a communication unit for performing a communication connection with the system control unit, a voltage detection unit for sensing the voltage of each of the two converters supplying power to the single-phase load, and the trip control signal is received
  • a communication unit for performing a communication connection with the system control unit, a voltage detection unit for sensing the voltage of each of the two converters supplying power to the single-phase load, and the trip control signal
  • the two phases for supplying power to the single-phase load and a blocking unit for tripping the contact between the single-phase load
  • the communication unit includes, the communication unit, and transmits the voltage detection result of the voltage detection unit to the system control unit, the system
  • the received trip control signal is input to the blocking unit.
  • the system control unit compares the magnitude of the detected image current with a preset value, and when the magnitude of the detected image current is greater than or equal to the set value, a voltage detection result received from each trip unit It is characterized in that it detects a voltage detection unit that senses a voltage dropping above a predetermined level from the field, and transmits a trip control signal to a trip unit corresponding to the detected voltage detection unit.
  • the system control unit compares the magnitude of the detected image current with a preset value, and when the magnitude of the detected image current is less than the set value, the system control unit determines a reference value for determining whether a short circuit has occurred. Based on the above, it is determined whether the image current is caused by a short circuit, and when the image current is caused by a short circuit, a trip control signal is transmitted to all of the at least one trip unit.
  • the system controller when the image current is detected from the video current transformer, the system controller requests voltage detection results from the at least one trip unit, and receives voltage detection results in response to the request. It is characterized by.
  • the blocking unit when the trip control signal is received, the blocking unit further includes a time delay unit for delaying a trip of a contact between the two converters and the single-phase load for a predetermined time.
  • a contact connected to the converter is blocked, so that no ground fault occurs.
  • the power supply is stopped due to the ground fault, so that only the load supplied with power from the converter in which the ground fault occurs is cut off from the converter It has the advantage of minimizing the number of loads.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a conventional earth leakage breaker in which trip is performed according to a current detection result of an image current transformer.
  • FIG. 2A is a block diagram illustrating an earth leakage breaker according to a first embodiment of the present invention.
  • 2B is an exemplary diagram showing the current and voltage detected at the time of short circuit and ground fault.
  • FIG. 3 is a block diagram showing in more detail the structure of the earth leakage breaker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation process of an earth leakage breaker according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a circuit breaker system according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation process of the system control unit in the earth leakage breaker system shown in FIG. 5.
  • FIG. 2A is a block diagram illustrating an earth leakage breaker according to a first embodiment of the present invention.
  • Figure 2b is an exemplary diagram showing the current and voltage detected when the ground fault and ground fault.
  • the earth leakage breaker according to the first embodiment of the present invention may be connected to a single-phase load receiving power from two of the R-phase converter, the S-phase converter, and the T-phase converter.
  • the single-phase load is a load that receives power from the S-phase converter and the T-phase converter (hereinafter, the ST load 231), and a load that receives power from the R-phase converter and the T-phase converter (hereinafter, the RT load 232), Alternatively, it may be any one of loads supplied with power from the R-phase converter and the S-phase converter (hereinafter referred to as RS load 233). Therefore, in the following description, for convenience of description, the single-phase load receiving power from the three-phase converter is assumed to be one of the ST load 231, the RT load 232, or the RS load 233.
  • the single-phase load may be a switchboard formed to supply power supplied from the two converters to at least one electric machine mechanism. That is, when at least one electric machine mechanism is connected to the single-phase load, power supplied from two converters connected to the single-phase load may be transmitted to the at least one electric machine mechanism.
  • the image current transformer 200 may detect the equilibrium state of the current flowing through the three-phase converter. Therefore, when a short circuit or ground fault occurs in at least one of the three-phase converters, current balance may be shifted due to the short circuit or ground fault current, and an image current may be generated accordingly. Accordingly, the earth leakage breakers 211, 212, and 213 according to the embodiment of the present invention connected to the video current transformer 200 detect the image current generated from the video current transformer 200, and the short circuit or ground fault occurs. Can detect.
  • the present invention by detecting whether a voltage drop occurs among the converters connected to the single-phase load when an image current is generated, it is identified whether a ground fault has occurred in the converter currently supplying power to the single-phase load, and the ground fault Only the single-phase load receiving power from the generated converter can trip the contact between the converter and the single-phase load.
  • each of the ground fault circuit breakers 231, 232, and 233 may include a voltage sensing unit that senses voltage of each of the two converters that supply power to the connected single-phase load.
  • the first voltage sensing unit 221 of the first earth leakage breaker 211 connected to the ST load 231 may sense voltages from the S-phase converter and the T-phase converter, respectively.
  • the second voltage detector 222 of the second earth leakage breaker 212 connected to the RT load 232 may sense voltages from the R phase converter and the T phase converter, respectively.
  • the third voltage sensing unit 223 of the third earth leakage breaker 213 connected to the RS load 233 may sense voltages from the R phase converter and the S phase converter, respectively.
  • each of the earth leakage breakers (211, 212, 213) is the result of detecting the current from the image current transformer 200 installed in the three-phase converter of the R-phase, S-phase, and T-phase, and each converter detected by the voltage sensing unit
  • the contacts between the connected single-phase load and the converter can be tripped based on the voltage of.
  • the earth leakage breakers 211, 212, and 213 may further sense the voltages of converters supplying power to each single-phase load when a current is detected from the video current transformer 200.
  • a contact between a single-phase load and converters supplying power to the single-phase load may be tripped only when there is a converter in which the sensed voltage is dropped above a predetermined level.
  • the earth leakage breakers 211, 212, and 213 may include a control unit that outputs a trip signal based on the sensed voltage, and outputs a turn-on signal according to the trip signal. It may be formed by including a switching element, and a trip coil excited by the switching element and an opening / closing part for tripping the contact between the load and the converters by the trip coil.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a more detailed structure of the earth leakage breaker according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the first earth leakage breaker 211 among the earth leakage breakers 211, 212, and 213.
  • the first earth leakage breaker 211 includes a control unit 300, an image current detector 330, a first voltage detector 221, a switching element 310, and a power source circuit 313. It may be configured to include a trip coil portion 311, and the opening and closing portion 312. It may be configured to further include a time delay circuit (321).
  • the first voltage sensing unit 221 may sense voltages from the S-phase converter and the T-phase converter, respectively, that supply power to the current single-phase load, that is, the ST load 231. In addition, the voltage detection result may be input to the control unit 300.
  • the first voltage detector 221 may sense voltages of each phase converter that supplies power to the single-phase load. Alternatively, the voltages of the respective phase converters may always be sensed regardless of the detection request from the controller 300.
  • the first voltage sensing unit 221 may be formed to be turned on under the control of the controller 300 in a turn-off state.
  • the control unit 300 transmits a control signal to turn on the first voltage detector 221, and converts each phase in response to the control signal. The result of sensing the voltage of may be input.
  • the image current detector 330 may detect the image current generated in the image current transformer 200. And the image current detection result can be input to the control unit 300.
  • the result of detecting the image current may be an image current input from the image current transformer 200.
  • the image current detection unit 330 may input the image current input from the image current transformer 200 to the control unit 300.
  • the image current detector 330 may include a sensitivity selection circuit 320.
  • the image current inputted from the image transformer 200 may be converted into a voltage signal by the sensitivity selection circuit 320.
  • the voltage signal may be input to the controller 300.
  • the controller 300 may detect that the image current is present and detect the magnitude of the image current based on the voltage value of the input voltage signal.
  • the controller 300 may detect whether there is a converter having a voltage drop of a predetermined level or more from the voltages sensed by the first voltage detector 221. In addition, the control unit 300 may detect whether there is a converter having a voltage drop of a predetermined level or more as a result of detecting the voltage of each phase converter received from the first voltage detector 221. In addition, a trip control signal may be output when there is a converter having a voltage drop above a predetermined level.
  • the controller 300 may detect a ground fault of the S-phase converter or the T-phase converter through the voltage detection result. And a trip control signal can be output.
  • the control unit 300 detects voltages of each phase converter and supplies power to the current single-phase load if there is no converter having a voltage drop above a predetermined level. It can be judged that no ground fault occurred from the converters. Therefore, the control unit 300 may not output a trip control signal. Therefore, in spite of the current detection result of the image current transformer 200, the single-phase load can maintain the state of receiving power from the converters.
  • the switching element 310 may be configured as a semiconductor switch that is turned on or off according to a gate control signal, such as a thyristor.
  • the switching element 310 may be connected to the control unit 300 and may receive the trip control signal as the gate control signal. Therefore, the switching element 310 may be switched to the on state when a trip control signal is output from the control unit 300.
  • the trip coil part 311 may include a trip coil that is magnetized when the switching element 310 is turned on. And it may include an armature (armature) that is moved by the magnetic suction force when the trip coil is excited.
  • the armature of the trip coil part 311 may serve to trigger the opening / closing part 312 to trip the contact between each converter and the load. Therefore, when the switching element 310 is switched to the on state, the opening / closing unit 312 can trip the contact between each converter and the single-phase load.
  • a trip may mean opening between each converter and a single-phase load. That is, the connection between the converter and the single-phase load can be blocked by opening the circuit.
  • the power source circuit 313 may supply power to which the trip coil can be excited.
  • the power source circuit 313 is a circuit unit that provides DC power by converting AC power input from two phase converters connected to the switching element 310, for example, a diode bridge rectifying circuit and an output voltage of the rectifying circuit. It may include at least one partial pressure resistance provided by stepping down.
  • the switching element 310 may remain turned off. Therefore, excitation of the trip coil may not be achieved. Therefore, the state in which the single-phase load is supplied with electric power from the converters can be maintained.
  • the sensitivity selection circuit 320 may determine a threshold value for the control unit 300 to detect a short circuit.
  • the sensitivity selection circuit 320 may include one fixed connection resistance, a plurality of selection connection resistances, and a selection switch.
  • the resistance values of the plurality of selection connection resistors are different from each other, and may be selected to increase from a small value to a large value when the selection switch is moved in one direction.
  • the controller 300 may determine the reference value according to the selected selection connection resistance.
  • the reference value is determined according to a voltage value according to a resistance value of a fixed connection resistance for a preset test signal, and a voltage value according to a combined resistance of a preset test signal and the fixed connection resistance and each selected connection resistance. It may be a voltage value. That is, since the fixed connection resistance is a fixed value in this case, when a specific selection connection resistance is selected through the selection switch, the controller 300 may determine a specific voltage value previously calculated based on the selected selection connection resistance as the reference value. have.
  • the fixed connection resistance of the sensitivity selection circuit 320 may be connected to the output terminal of the image transformer 200. Accordingly, when an image current is output from the image transformer 200, a voltage signal according to the output image current, a fixed connection resistance, and any one selected connection resistance selected by the selection switch may be input to the controller 300. Therefore, the control unit 300 may compare the input voltage signal with the currently determined reference value to determine whether a short circuit has occurred.
  • the earth leakage breaker may further include a time delay circuit 321 including capacitors of different capacities.
  • the controller 300 may turn on the switching element 310 by delaying a predetermined time when a short circuit is detected or a ground fault for at least one of the converters connected to the single-phase load is detected. Therefore, the trip coil may be excited after a predetermined time is delayed, and accordingly, the contact between the single-phase load and the converters may be tripped after the predetermined time is delayed.
  • FIG. 3 only mentions the structure of the first earth leakage breaker 211, the second earth leakage breaker 212 and the third earth leakage breaker 213 may also have the same structure.
  • the S-phase and T-phase converters and the ST load 231 based on the result of detecting the current of the current transformer 200 and the voltage of the S-phase converter and the T-phase converter by the first earth leakage breaker 211 Compared to tripping the contacts of the, the second earth leakage breaker 212 performs a trip operation according to the current detection result of the image current transformer 200 and the result of sensing the voltages of the R phase converter and the T phase converter, and the third earth leakage Since the circuit breaker 213 performs a trip operation according to the current detection result of the video current transformer 200 and the result of detecting the voltages of the R-phase converter and the S-phase converter, only the converter connected to the single-phase load is R-phase and T-phase Alternatively, only the R phase and the S phase are different from each other, and the second
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation process of an earth leakage breaker according to a first embodiment of the present invention.
  • the control unit 300 described with reference to FIG. 4 may be the control unit 300 of the first earth leakage breaker 211.
  • the control unit of the second earth leakage breaker 212 and the third earth leakage breaker 213 may also operate in the same manner as the operation process described in FIG. 4.
  • the controller 300 may detect the image current input from the image transformer 200 (S400). For example, the control unit 300 may detect whether the image current is present based on whether there is a voltage signal input from the sensitivity selection circuit 320.
  • control unit 300 may determine whether an image current has occurred in the image current transformer 200 (S402). In addition, if the image current is not generated from the image current transformer 200 as a result of the determination in step S402, the process proceeds to step S400 to maintain the state of detecting the image current.
  • step S404 it may be determined whether the current value of the generated image current is less than a preset value (S404).
  • the control unit 300 may output a trip control signal. Then, the switching element 310 is turned on, and the trip coil unit 311 and the opening / closing unit 312 perform a trip operation, so that the converters supplying power to the single-phase load and the contact between the single-phase load can be tripped. (S412).
  • the current value of the image current may be determined according to the voltage signal input from the sensitivity selection circuit 320.
  • the control unit 300 calculates a voltage value corresponding to the fixed connection resistance and the currently selected selection connection resistance in the current sensitivity selection circuit 320 with respect to the current value corresponding to the set value, and the voltage of the input voltage signal. And by comparing the magnitude of the calculated voltage value, it can be determined whether the current value of the image current generated in the image current transformer 200 is greater than or equal to a preset value.
  • the calculated voltage value may be a value larger than a reference value for detecting a short circuit occurrence currently set in the sensitivity selection circuit 320.
  • the controller 300 may determine that a short circuit has occurred when the voltage value of the voltage signal input from the sensitivity selection circuit 320 is greater than the reference value and smaller than the calculated voltage value.
  • step S400 when the voltage value of the voltage signal input from the sensitivity selection circuit 320 is smaller than the reference value, it may not be determined that a short circuit has occurred, and in this case, the process proceeds to step S400 again to maintain the state of detecting the image current. Can be.
  • the controller 300 may determine that a ground fault has occurred.
  • the controller 300 may sense the voltage of each converter connected to the single-phase load (S408). In addition, as a result of the detection in step S408, it may be determined whether there is a converter having a voltage drop of a predetermined level or more among the converters currently connected to the single-phase load (S410). In addition, as a result of the determination in step S410, if there is a voltage drop above a predetermined level among converters currently connected to the single-phase load, the controller 300 may proceed to step S412 to output a trip control signal.
  • the switching element 310 is turned on, and the trip coil unit 311 and the opening / closing unit 312 perform a trip operation, so that the converters supplying power to the single-phase load and the contact between the single-phase load can be tripped. .
  • the step S412 may further include a process of delaying the tripping of the contacts between the converters and the single-phase load by the trip signal for a predetermined time. Accordingly, when the short circuit is detected or when the current is detected from the image current transformer 200 (step S402), both of the conditions in which a voltage drop of a predetermined level or more is detected (step S410) are satisfied. In this case, the controller 300 may output a trip control signal after a predetermined time delay. Accordingly, the single-phase load may be cut off from the converters after a predetermined time has elapsed since the ground fault detection or both the conditions of steps S402 and S410 were satisfied.
  • step S410 if there is no converter having a voltage drop above a predetermined level among the converters currently connected to the single-phase load, the controller 300 may proceed to step S400 again to maintain the state of detecting the image current. have. Therefore, even if a ground fault occurs, if the ground fault does not occur in current converters that supply power to the single-phase load, the controller 300 may not perform trip control. Accordingly, the ground fault circuit breaker according to the exemplary embodiment of the present invention may maintain the state of receiving power from the converter for single-phase loads receiving power from the converter without ground fault.
  • each earth leakage breaker is connected to each single phase load, and each earth leakage breaker is individually controlled by a control unit provided in each earth leakage breaker.
  • the earth leakage breakers formed in each single-phase load may be integrally controlled by one controller.
  • each earth leakage breaker and the control unit may be connected by an Internet of Thing (IOT) method such as proximity communication or short-range communication.
  • IOT Internet of Thing
  • each of the ground fault circuit breakers controlled by the integrated control unit does not include a control unit, a circuit breaker capable of tripping a converter and a single-phase load, and a voltage detection capable of sensing the voltage of each converter supplying power to the single-phase load. It goes without saying that it may have only a minimal configuration including wealth.
  • the earth leakage blocking system in which a plurality of earth leakage breakers are integrally controlled by one control unit will be referred to as a second embodiment of the present invention in order to distinguish them from the first embodiment.
  • the control unit controlling the plurality of earth leakage breakers according to the second embodiment will be referred to as a system control unit to distinguish it from the control unit of the first embodiment.
  • the earth leakage breaker of the second embodiment which does not include a control unit for controlling the trip control, is referred to as a trip unit, and will be distinguished from the earth leakage breaker of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining an earth leakage breaker system according to a second embodiment of the present invention.
  • the earth leakage breaker system is a system control unit connected to an image current transformer 510 formed in three-phase converters that supply AC power in R, S, and T phases. (500), at least one single-phase load (541, 542, 543) receiving power from at least two of the three-phase converters, and each single-phase load and converters for supplying power to each single-phase load It is formed between, and may include at least one trip unit (551, 552, 553) for tripping the contact between the single-phase load and the converters for supplying power to the single-phase load according to the trip control signal.
  • the system control unit 300 may detect the occurrence of the image current from the image current transformer 510 and determine the occurrence of a short circuit or a ground fault based on the magnitude of the generated image current.
  • a voltage detection result may be received from each of the trip units 551, 552, and 553, and a trip control signal may be transmitted to a trip unit corresponding to a circuit in which a ground fault occurs according to the received voltage detection result.
  • a trip control signal may be transmitted to all of the trip units 551, 552, and 553.
  • each of the trip units 551, 552, and 553 transmits a result of detecting the voltage of each converter supplying power to the single-phase load to the system control unit 500 when requested by the system control unit 500, and the system It may be formed to perform a trip operation according to the trip control signal received from the control unit 500.
  • the trip units 551, 552, and 553 may include a communication unit (not shown) capable of performing connection with the system control unit 500. And a voltage sensing unit (521, 522, 523) for sensing the voltage from each of the converters for supplying power to the single-phase load, and a blocking unit for tripping the contact between the single-phase load and the converter for supplying power to the single-phase load ( 531, 532, 533).
  • the blocking part may include a switching element, a trip coil part, and an electrostatic source circuit and an opening and closing part.
  • a time delay circuit capable of delaying the turn-on of the switching element may be included.
  • the communication unit may include at least one short-range communication module such as Bluetooth TM, Radio Frequency Identification (RFID), and Infrared Data Association (IrDA).
  • Bluetooth TM Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • Each of the trip units 551, 552, and 553 may be connected to the system control unit 500 through the communication unit. Accordingly, each of the voltage sensing units 521, 522, and 523 may transmit a voltage sensing result sensed from each of the converters connected to the single-phase load to the system controller 500.
  • the communication unit may receive a trip control signal from the system control unit 500 and input the received trip control signal to each of the blocking units 531, 532, and 533. Then, the blocker receiving the trip control signal may trip the contact between the single-phase load and the converters supplying power to the single-phase load.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation process of the system control unit in the earth leakage breaker system shown in FIG. 5.
  • the system controller 500 may first detect the image current from the image current transformer 510 (S600).
  • the system controller 500 may include a sensitivity selection circuit, and may determine whether there is an image current according to whether the image current converted into a voltage signal is input through the sensitivity selection circuit (S602). ). However, if it is determined in step S602 that the image current is not detected, the system controller 500 may proceed to step S600 again to maintain the state of detecting the image current from the image current transformer.
  • the system controller 500 determines whether the image current is caused by a short circuit or a ground fault based on the detected size of the image current. It can be (S604). For example, when the magnitude of the generated image current is greater than or equal to a preset value, the system controller 500 may determine that the image current is caused by a ground fault. On the other hand, if the magnitude of the generated image current is less than a preset value, it may be determined that the image current is caused by a short circuit.
  • the magnitude of the image current may be determined according to a voltage value input through the sensitivity selection circuit.
  • the system control unit 500 calculates a voltage value according to the currently selected selection connection resistance and fixed connection resistance and the set value (a preset current value) in the sensitivity selection circuit, and calculates the calculated voltage value and the sensitivity selection circuit. By comparing the voltage value of the voltage signal converted from the image current through, it can be determined whether the image current is caused by a short circuit or a ground fault.
  • the system controller 500 may transmit a trip control signal to all of the trip units 551, 552, and 553 (S612). Then, each of the blocking units 531, 532, and 533 of the trip units 551, 552, and 553 may perform a trip operation according to the received trip control signal to trip the contact between each single-phase load and the converters.
  • step S604 if the image current is caused by a ground fault, the system controller 500 detects the voltage from the voltage detection units 521, 522, and 523 of each of the trip units 551, 552, and 553. Results may be received (S606). In addition, a voltage sensing unit in which a voltage drop of a predetermined level or higher is detected from the received voltage sensing results (S608). Then, a trip control signal may be transmitted to at least one trip unit corresponding to the detected voltage detector (S610). Accordingly, a trip control signal may be transmitted to some of the trip units 551, 552, and 553, and only a portion of the trip units 551, 552, and 553 receiving the trip control signal may perform a trip operation. .
  • the system controller 500 may detect a current change according to the ground fault from the image current transformer 510. Then, the system control unit 500 is configured to remove the first trip unit 551 of the ST load 541 receiving power from the S-phase and T-phase converters, and the RT load 542 receiving power from the R-phase and T-phase converters. 2 Detects the voltage of each converter from the trip unit 552 and the voltage detection units 521, 522, and 523 of the third trip unit 553 of the RS load 543 supplied with power from the R and S phase converters You can receive one result.
  • the system controller 500 detects the voltage of the S-phase converter from the voltage detection result, the first voltage detection unit 521 and the third voltage detection The part 523 can be detected.
  • the system controller 500 may transmit trip control signals to the first trip unit 551 and the third trip unit 553, respectively, corresponding to the first voltage detector 521 and the third voltage detector 523. have. Therefore, the power supply to the ST load 541 and the RS load 543 may be cut off according to the tripping operation of the first blocking unit 531 and the third blocking unit 533.
  • the RT load 542 that is not supplied with power from the S-phase converter may maintain the state in which power is supplied.
  • the present invention described above can be embodied as computer readable codes on a medium on which a program is recorded.
  • the computer-readable medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. Examples of computer-readable media include a hard disk drive (HDD), solid state disk (SSD), silicon disk drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. This includes, and is also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
  • the computer may include the control unit. Therefore, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects, but should be considered as illustrative. The scope of the invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the invention are included in the scope of the invention.

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Abstract

누전 회로 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법에 대한 것으로, 3상의 전로 중 2개의 전로에 연결된 단상 부하와 상기 3상 전로 사이에 형성된 누전 차단기에 있어서, 상기 3상의 전로에 형성된 영상 변류기에서 발생한 영상전류를 검출하는 영상전류 검출부와, 상기 2개의 전로 각각으로부터 전압을 감지하는 전압 감지부와, 트립(trip) 신호가 입력되면, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립시키는 트립부 및, 상기 영상전류 검출부에서 영상전류가 검출되면, 상기 전압 감지부의 전압 감지 결과에 근거하여 상기 2개의 전로 중 전압이 기 설정된 수준 이상 강하된 전로를 검출하고, 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로가 있는 경우 상기 트립 신호를 생성하여 상기 트립부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법
본 발명은 누전 회로 차단기(이하 누전 차단기로 약칭함) 및 그 누전 차단기의 제어 방법에 대한 것이다.
누전 차단기는 전동기계기구와 같은 부하가 접속되어 있는 전로에서 누전으로 인한 감전 위험을 방지하기 위해 사용되는 기기이다. 이를 위해 누전 차단기는 상기 전로와 부하가 연결된 접점을 개폐 구동하는 차단부를 포함할 수 있으며, 누전 또는 지락이 검출되는 경우에 상기 차단부의 트립 동작를 수행하여 전로와 부하의 연결을 차단할 수 있다.
한편 통상적으로 R상, S상, T상의 교류 3상 전력이 공급되는 전로의 경우 누전 차단기는 영상 변류기(ZCT : Zero Current Transformer)를 통해 전류를 검출한다. 이러한 경우 3개의 상에 흐르는 전류가 정상일 때에는 자속이 서로 상쇄되어 영상 변류기를 통해 전류가 검출되지 않으나, 자속이 서로 상쇄되지 않을 때, 즉 상기 3개의 상 중 적어도 하나의 위상이 달라지거나 또는 흐르는 전류량이 달라지는 경우 영상 변류기에서는 전류가 검출될 수 있다. 그러면 누전 차단기는 영상 변류기의 검출 결과에 근거하여 누전 또는 지락이 발생하였음을 검출하고 차단부를 제어하여 부하가 연결된 접점을 트립함으로써 누전 또는 지락으로 인한 감전 사고 또는 화재 등을 미연에 방지할 수 있다.
한편 상기 부하가 3상부하인 경우 상기 3상전로 각각으로부터 전력을 모두 공급받을 수 있도록 상기 3상의 전로들 각각과 접점이 형성될 수 있다. 그러나 도 1에서 보이고 있는 바와 같이, 단상부하(21, 22, 23)인 경우 상기 3상전로 중 2상의 전로들과 접점이 형성되고, 상기 2상의 전로들로부터 전력을 공급받을 수 있다.
그런데 3상의 교류 전로 중 어느 하나의 전로에 대해 지락이 발생하는 경우, 통상적인 누전 차단기(11, 12, 13)는 상술한 바와 같이 3상 전로 전체에 대한 영상 변류기(10)의 전류 검출 결과에 근거하여 차단부의 트립 동작을 제어하므로, 전로에 연결된 부하들(21, 22, 23) 모두가 전로로부터 차단된다는 문제가 있다. 즉, R상, S상, 및 T상의 전로 중, S상 전로에서 지락이 발생하는 경우, 지락이 발생하지 않은 R상 전로와 T상 전로로부터 전력을 공급받는 RT 부하(22)라고 할지라도, RT 부하(22)와 연결된 누전 차단기(12)는 상기 영상변류기(10)의 전류검출 결과에 따라 상기 RT 부하(22)와 R상 전로와 T상 전로의 접점을 트립시킨다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정 전로에서 지락이 발생하는 경우, 상기 지락으로 인해 발생하는 정전의 영향을 최소화하기 위한 누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정 전로에서 지락이 발생하는 경우, 지락이 발생한 전로로부터 전력을 공급받지 않는 단상 부하들에 대해서는 트립이 수행되지 않도록 하는 누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 3상의 전로 중 2개의 전로에 연결된 단상 부하와 상기 3상 전로 사이에 형성된 누전 차단기에 있어서, 상기 3상의 전로에 형성된 영상 변류기에서 발생한 영상전류를 검출하는 영상전류 검출부와, 상기 2개의 전로 각각으로부터 전압을 감지하는 전압 감지부와, 트립(trip) 신호가 입력되면, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립시키는 트립부 및, 상기 영상전류 검출부에서 영상전류가 검출되면, 상기 전압 감지부의 전압 감지 결과에 근거하여 상기 2개의 전로 중 전압이 기 설정된 수준 이상 강하된 전로를 검출하고, 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로가 있는 경우 상기 트립 신호를 생성하여 상기 트립부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 검출된 영상전류가 기 설정된 설정값 이상인지 여부에 근거하여 상기 전압 감지 결과에 따라 상기 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로를 검출하고, 전로 검출 결과에 따라 상기 트립 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 검출된 영상전류가, 기 설정된 특정 전류값인 설정값 미만인 경우, 상기 검출된 영상전류가 누전에 의한 것인지 여부를 판단하고, 상기 영상전류가 누전에 의해 발생한 경우 상기 전로 검출 결과와 상관없이 상기 트립 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 영상전류 검출부는, 고정 접속 저항과 복수의 선택 접속 저항 및, 선택 스위치를 포함하며, 상기 영상 변류기로부터 입력되는 영상전류를, 상기 선택 스위치에 의해 선택되는 어느 하나의 선택 접속 저항과 상기 고정 접속 저항의 합성 저항에 의해 결정되는 저항값에 근거하여 전압 신호로 변환하는 감도 선택 회로를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 합성 저항에 따라 결정되는 특정 전압값인 기준값과, 상기 변환된 전압 신호의 전압값을 비교하여 상기 영상전류가 누전에 의해 발생한 것인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 합성 저항에 따라 상기 설정값에 대응하는 전압값을 산출하고, 상기 감도 선택 회로에서 변환된 전압 신호의 전압값과, 상기 설정값에 대응하는 전압값을 비교한 결과에 근거하여, 상기 검출된 영상전류가 상기 설정값 미만인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 3상의 전로 중 2개의 전로에 연결된 단상 부하와 상기 3상 전로 사이에 형성된 누전 차단기의 제어 방법에 있어서, 상기 3상의 전로에 형성된 영상 변류기에서 발생한 영상전류를 검출하는 제1 단계와, 검출된 영상전류가 기 설정된 설정값 이상인지 여부에 따라 누전 발생 또는 지락 발생 여부를 검출하는 제2 단계와, 상기 제2 단계의 검출 결과 지락이 발생한 경우, 상기 2개의 전로 각각의 전압을 감지하는 제3 단계와, 상기 제3 단계의 전압 감지 결과에 근거하여, 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는지를 검출하는 제4 단계 및, 상기 제4 단계의 검출 결과에 근거하여, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립(trip)시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 제2 단계의 검출 결과 누전이 발생한 경우, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립(trip)시키는 제2-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제5 단계는, 상기 제4 단계의 검출 결과, 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로가 있는 경우, 상기 트립을 소정 시간 지연시키는 제5-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 검출된 영상전류의 크기가, 기 설정된 설정값 이상인 경우 상기 영상전류가 지락으로 인해 발생한 것으로 판단하고, 상기 검출된 영상전류의 크기가 기 설정된 설정값 미만인 경우, 누전 발생 여부를 판단하기 위한 기 설정된 기준값과 상기 검출된 영상전류의 크기에 따른 전압 신호의 전압값을 비교하여 누전이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계임을 특징으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 누전 차단기 시스템은, 3상의 전로들 중 2개의 전로로부터 전력을 공급받는 적어도 하나의 단상 부하와, 각 단상 부하와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로 사이에 형성되며, 트립 제어 신호가 수신되는 경우 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립하는 적어도 하나의 트립부 및, 상기 3상의 전로들에 형성된 영상 변류기와 연결되며, 상기 영상 변류기로부터 영상전류가 검출되는 경우 상기 적어도 하나의 트립부로부터 각 단상 부하에 연결된 전로들의 전압을 감지한 결과를 수신하고, 수신된 전압 감지 결과에 근거하여 상기 적어도 하나의 트립부 중 일부에 상기 트립 제어 신호를 전송하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 트립부는, 상기 시스템 제어부와 통신 연결을 수행하는 통신부와, 단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로 각각의 전압을 감지하는 전압 감지부 및, 상기 트립 제어 신호가 수신되는 경우 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립하는 차단부;를 포함하며, 상기 통신부는, 상기 전압 감지부의 전압 감지 결과를 상기 시스템 제어부에 전송하고, 상기 시스템 제어부로부터 트립 제어 신호가 수신되면 수신된 트립 제어 신호를 차단부에 입력하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 시스템 제어부는, 상기 검출된 영상전류의 크기와 기 설정된 설정값을 비교하여, 상기 검출된 영상 전류의 크기가 상기 설정값 이상인 경우, 각 트립부로부터 수신된 전압 감지 결과들로부터 기 설정된 수준 이상 강하된 전압을 감지한 전압 감지부를 검출하며, 검출된 전압 감지부에 대응하는 트립부에 트립 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 시스템 제어부는, 상기 검출된 영상전류의 크기와 기 설정된 설정값을 비교하여, 상기 검출된 영상 전류의 크기가 상기 설정값 미만인 경우, 누전 발생 여부를 판단하기 위한 기준값에 근거하여 상기 영상 전류가 누전으로 인해 발생한 것인지 여부를 판단하며, 상기 영상 전류가 누전으로 인해 발생한 경우 상기 적어도 하나의 트립부 모두에 트립 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 시스템 제어부는, 상기 영상 변류기로부터 영상 전류가 검출되는 경우에, 상기 적어도 하나의 트립부에 각각 전압 감지 결과를 요청하고, 요청에 대한 응답으로 전압 감지 결과를 수신하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 차단부는, 상기 트립 제어 신호가 수신될 때 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점의 트립을, 소정 시간 지연하기 위한 시간 지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 누전 차단기 및 그 누전 차단기의 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 영상 변류기의 전류 검출 결과와 단상 부하의 전로 접점들로부터 측정된 전압 감지 결과의 조합에 따라 전로와 연결된 접점이 차단되도록 함으로써, 지락이 발생하지 않은 전로로부터 전력을 공급받는 단상 부하는 전로로부터 차단되지 않도록 한다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 특정 전로에서 지락이 발생한 경우, 지락이 발생한 전로로부터 전력을 공급받는 부하만이 전로로부터 차단되도록 함으로써, 상기 지락으로 인해 전력 공급이 중단되는 단상 부하들의 수를 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 영상 변류기의 전류 검출 결과에 따라 트립이 이루어지는 통상적인 누전 차단기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2b는 누전 시와 지락 시에 검출되는 전류 및 전압을 도시한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기의 구조를 보다 자세하게 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누전 차단기 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은, 도 5에서 도시된 누전 차단기 시스템에서, 시스템 제어부의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저 도 2a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기를 설명하기 위한 블록도이다. 그리고 도 2b는 누전 시와 지락 시에 검출되는 전류 및 전압을 도시한 예시도이다.
도 2a를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기는 R상 전로, S상 전로, T상 전로 중 두 개의 전로로부터 전력을 공급받는 단상 부하에 연결될 수 있다. 따라서 상기 단상 부하는, S상 전로와 T상 전로로부터 전력을 공급받는 부하(이하 ST 부하(231)), R상 전로와 T상 전로로부터 전력을 공급받는 부하(이하 RT 부하(232)), 또는 R상 전로와 S상 전로로부터 전력을 공급받는 부하(이하 RS 부하(233)) 중 어느 하나일 수 있다. 따라서 이하의 설명에서는 설명의 편의상, 상기 3상 전로로부터 전력을 공급받는 단상 부하를, ST 부하(231), RT 부하(232) 또는 RS 부하(233) 중 어느 하나로 가정하여 설명하기로 한다.
여기서 단상 부하는, 상기 두 개의 전로로부터 공급되는 전력을 적어도 하나의 전동기계기구에 공급할 수 있도록 형성된 배전반일 수 있다. 즉, 적어도 하나의 전동기계기구가 상기 단상 부하에 연결되는 경우, 상기 단상 부하와 연결된 두 개의 전로로부터 공급되는 전력이 상기 적어도 하나의 전동기계기구에 전달될 수 있다.
한편 영상 변류기(200)는 3상 전로에 흐르는 전류의 평형 상태를 감지할 수 있다. 따라서 상기 3상 전로 중 적어도 하나에서 누전 또는 지락이 발생하는 경우, 상기 누전 또는 지락 전류로 인해 전류 평형이 어긋나게 되고, 그에 따른 영상 전류가 발생될 수 있다. 이에 따라 상기 영상 변류기(200)에 연결된 본 발명의 실시 예에 따른 누전 차단기들(211, 212, 213)은 상기 영상 변류기(200)로부터 발생되는 영상 전류를 검출하여, 상기 누전 또는 지락이 발생하였음을 감지할 수 있다.
한편 누전이 발생하는 경우, 도 2b의 (a)에서 보이고 있는 바와 같이, 누전이 발생한 전로에서는 누전으로 인한 누전 전류가 발생하게 되지만 전압에는 변화가 발생하지 않는다. 반면 도 2b의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이 지락이 발생하는 경우에는, 지락이 발생한 전로에서는 지락된 전류와 함께 지락으로 인한 전압 강하가 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 전로로부터 감지되는 전압에 근거하여 해당 전로에 지락이 발생하였는지 여부를 검출할 수 있다. 이에 따라 본 발명에서는 영상 전류가 발생된 경우 단상 부하에 연결된 전로들 중 전압 강하가 발생한 전로가 있는지를 검출함으로써, 현재 단상 부하에 전력을 공급하는 전로에 지락이 발생하였는지 여부를 식별하고, 지락이 발생한 전로로부터 전력을 공급받는 단상 부하에 한해 전로와 단상 부하 사이의 접점을 트립할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 누전 차단기는 전로로부터 전력을 공급받는 각각의 단상 부하(231, 232, 233) 마다 형성될 수 있다. 그리고 각각의 누전 차단기(231, 232, 233)는 연결된 단상 부하에 전력을 공급하는 두 개의 전로 각각의 전압을 감지하는 전압 감지부를 포함할 수 있다.
따라서 ST 부하(231)에 연결된 제1 누전 차단기(211)의 제1 전압 감지부(221)는 S상 전로와 T상 전로로부터 각각 전압을 감지할 수 있다. 그리고 RT 부하(232)에 연결된 제2 누전 차단기(212)의 제2 전압 감지부(222)는 R상 전로와 T상 전로부터 각각 전압을 감지할 수 있다. 그리고 RS 부하(233)에 연결된 제3 누전 차단기(213)의 제3 전압 감지부(223)는 R상 전로와 S상 전로로부터 각각 전압을 감지할 수 있다.
그리고 각각의 누전 차단기들(211, 212, 213)은 상기 R상, S상, T상의 3상 전로에 설치된 영상 변류기(200)로부터 전류를 검출한 결과와, 상기 전압 감지부에서 감지된 각 전로의 전압에 근거하여 연결된 단상 부하와 전로 사이의 접점들을 트립할 수 있다.
보다 자세하게, 누전 차단기들(211, 212, 213)은 상기 영상 변류기(200)로부터 전류가 검출되는 경우에, 각 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들의 전압을 더 감지할 수 있다. 그리고 감지된 전압이 기 설정된 수준 이상 강하된 전로가 있는 경우에 한하여 단상 부하와, 그 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 사이의 접점을 트립할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기들(211, 212, 213)은 감지된 전압에 근거하여 트립 신호를 출력하는 제어부를 구비할 수 있으며, 상기 트립 신호에 따라 턴 온 신호를 출력하는 스위칭 소자 및, 스위칭 소자에 의해 여자되는 트립 코일과 상기 트립 코일에 의해 부하와 전로들 간의 접점을 트립시키는 개폐부를 포함하여 형성될 수 있다.
도 3은 이러한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기의 보다 자세한 구조를 도시한 블록도이다.
상기 도 3은 상기 누전 차단기들(211, 212, 213) 중 제1 누전 차단기(211)의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하여 살펴보면, 상기 제1 누전 차단기(211)는 제어부(300)와 영상전류 검출부(330), 제1 전압 감지부(221), 스위칭 소자(310), 정전원 회로(313)와 트립 코일부(311), 그리고 개폐부(312)를 포함하여 구성될 수 있다. 시간 지연 회로(321)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
제1 전압 감지부(221)는 현재 단상 부하, 즉 ST 부하(231)에 전력을 공급하는 S상 전로와 T상 전로로부터 각각 전압을 감지할 수 있다. 그리고 전압 감지 결과를 제어부(300)에 입력할 수 있다.
여기서 제1 전압 감지부(221)는 상기 제어부(300)로부터 제어 신호가 수신되면 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 각 상 전로의 전압들을 감지할 수 있다. 또는 상기 제어부(300)로부터의 감지 요청과 상관없이, 항상 상기 각 상 전로의 전압들을 감지할 수도 있다.
여기서 상기 제1 전압 감지부(221)는 턴 오프 상태에서, 제어부(300)의 제어에 따라 턴 온되도록 형성될 수도 있다. 이 경우 제어부(300)는 상기 영상 변류기(200)에서 전류가 검출되는 경우에, 상기 제1 전압 감지부(221)를 턴 온 시키는 제어 신호를 전송하고, 상기 제어 신호에 대한 응답으로 각 상 전로의 전압을 감지한 결과를 입력받을 수도 있다.
영상전류 검출부(330)는 영상 변류기(200)에서 발생하는 영상전류를 검출할 수 있다. 그리고 영상전류 검출 결과를 제어부(300)에 입력할 수 있다. 여기서 상기 영상전류 검출 결과는 상기 영상 변류기(200)로부터 입력되는 영상 전류일 수 있다. 그러면 영상전류 검출부(330)는 영상 변류기(200)로부터 입력된 영상 전류를 제어부(300)에 입력할 수 있다.
한편 영상전류 검출부(330)는 감도 선택 회로(320)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 영상 변류기(200)로부터 입력되는 영상 전류는 상기 감도 선택 회로(320)에서 전압 신호로 변환될 수 있다. 그러면 영상전류 검출 결과로서, 상기 전압 신호가 제어부(300)에 입력될 수 있다. 그러면 제어부(300)는 입력된 전압 신호의 전압값에 근거하여 상기 영상 전류가 있음을 검출 및 상기 영상 전류의 크기를 검출할 수 있다.
그리고 제어부(300)는 영상 전류가 검출되면 상기 제1 전압 감지부(221)로부터 감지된 전압들로부터 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는지 여부를 검출할 수 있다. 그리고 제어부(300)는 제1 전압 감지부(221)로부터 수신된 각 상 전로의 전압 감지 결과, 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는지 여부를 검출할 수 있다. 그리고 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는 경우라면 트립(trip) 제어 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 3상의 전로 중, S상 전로 또는 T상 전로가 지락되는 경우라면, 전압 감지 결과 S상 전로에서 감지되는 전압 또는 T상 전로에서 감지되는 전압이 기 설정된 수준 이상 강하될 수 있다. 그러면 제어부(300)는 상기 전압 감지 결과를 통해 S상 전로 또는 T상 전로의 지락을 검출할 수 있다. 그리고 트립 제어 신호를 출력할 수 있다.
반면 제어부(300)는, 영상 변류기(200)에서 영상 전류가 검출된 상태에서, 각 상 전로의 전압들을 감지한 결과 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 없는 경우라면 현재 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들로부터 지락이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 따라서 제어부(300)는 트립 제어 신호를 출력하지 않을 수 있다. 그러므로 상기 영상 변류기(200)의 전류 검출 결과에도 불구하고 단상 부하는 전로들로부터 전력을 공급받는 상태를 그대로 유지할 수 있다.
한편 스위칭 소자(310)는 사이리스터(thyristor)와 같이 게이트 제어 신호에 따라 온 또는 오프되는 반도체 스위치로 구성될 수 있다. 그리고 상기 스위칭 소자(310)는 상기 제어부(300)와 연결될 수 있으며, 상기 게이트 제어 신호로서 상기 트립 제어 신호를 입력받을 수 있다. 따라서 스위칭 소자(310)는 상기 제어부(300)에서 트립 제어 신호가 출력되는 경우 온 된 상태로 전환될 수 있다.
한편 트립 코일부(311)는 상기 스위칭 소자(310)가 온 된 상태일 때 여자(magnetizing)되는 트립 코일(trip coil)을 포함할 수 있다. 그리고 트립 코일이 여자될 때 자기 흡입력에 의해 이동하는 아마추어(armature)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 트립 코일부(311)의 아마추어는 상기 개폐부(312)가 각 전로와 부하 사이의 접점을 트립시키도록 트리거(trigger)하는 역할을 수행할 수 있다. 따라서 상기 스위칭 소자(310)가 온 상태로 전환되면, 상기 개폐부(312)는 각 전로와 단상 부하 사이의 접점을 트립할 수 있다. 여기서 트립(trip)은 각 전로와 단상 부하 사이를 개방하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 회로가 개방됨으로써 전로와 단상 부하 사이의 연결이 차단될 수 있다.
한편 정전원 회로(313)는 상기 트립 코일이 여자될 수 있는 전원을 공급할 수 있다. 상기 정전원 회로(313)는 스위칭 소자(310)와 연결된 두 상의 전로로부터 입력되는 교류 전력을 변환하여 직류 전원을 제공하는 회로부로서, 예컨대 다이오드 브릿지(diode bridge) 정류회로와, 정류회로의 출력전압을 강압하여 제공하는 적어도 하나의 분압 저항을 포함할 수 있다.
한편 제어부(300)에서 트립 신호가 출력되지 않는 경우라면 스위칭 소자(310)가 턴 오프된 상태를 그대로 유지할 수 있다. 따라서 상기 트립 코일의 여자가 이루어지지 않을 수 있다. 그러므로 단상 부하가 전로들로부터 전력을 공급받는 상태가 그대로 유지될 수 있다.
한편 감도 선택 회로(320)는 제어부(300)가 누전 발생을 검출하기 위한 기준값(threshold value)을 결정할 수 있다. 상기 감도 선택 회로(320)는 하나의 고정 접속 저항과, 복수의 선택 접속 저항 및 선택 스위치를 포함할 수 있다. 여기서 복수의 선택 접속 저항의 저항 값은 각기 서로 다르며, 선택 스위치를 일 방향으로 이동시킬 때 작은 값부터 큰 값으로 증가하게 선택될 수 있다.
상기 복수의 선택 접속 저항 중 어느 하나는 상기 선택 스위치를 통해 고정 접속 저항에 선택적으로 병렬로 접속될 수 있다. 그리고 제어부(300)는 선택된 선택 접속 저항에 따라 상기 기준값을 결정할 수 있다. 예를 들어 상기 기준값은 기 설정된 시험 신호에 대해 고정 접속 저항의 저항값에 의한 전압값과, 기 설정된 시험 신호와 상기 고정 접속 저항과 각 선택 접속 저항과의 합성저항에 따른 전압값에 따라 결정되는 전압값일 수 있다. 즉, 이 경우 고정 접속 저항은 고정된 값이므로, 선택 스위치를 통해 특정 선택 접속 저항이 선택되는 경우, 제어부(300)는 선택된 선택 접속 저항에 근거하여 기 산출된 특정 전압값을 상기 기준값으로 결정할 수 있다.
한편 상기 감도 선택 회로(320)의 고정 접속 저항은 영상 변류기(200)의 출력단에 접속될 수 있다. 따라서 상기 영상 변류기(200)로부터 영상 전류가 출력되면, 출력된 영상 전류와 고정 접속 저항과 상기 선택 스위치에 의해 선택된 어느 하나의 선택 접속 저항에 따른 전압 신호가 제어부(300)로 입력될 수 있다. 따라서 제어부(300)는 입력되는 전압 신호와 현재 결정된 기준값을 비교하여 누전이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
한편 본 발명의 실시 예에 따른 누전 차단기는 서로 다른 용량의 콘덴서들을 포함하는 시간 지연 회로(321)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 제어부(300)는 누전이 검출되거나, 또는 단상 부하에 연결된 전로들 중 적어도 하나에 대한 지락이 검출되는 경우 소정 시간 지연하여 상기 스위칭 소자(310)를 턴 온 시킬 수 있다. 따라서 소정 시간이 지연된 이후에 트립 코일이 여자될 수 있으며, 이에 따라 상기 소정 시간이 지연된 이후에 단상 부하와 전로들 사이의 접점이 트립될 수 있다.
한편 상기 도 3은 제1 누전 차단기(211)의 구조에 대해서만 언급하였으나, 제2 누전 차단기(212)와 제3 누전 차단기(213) 역시 같은 구조를 가질 수 있음은 물론이다. 다만, 제1 누전 차단기(211)가 영상 변류기(200)의 전류 검출 결과와, S상 전로와 T상 전로의 전압을 감지한 결과에 근거하여 S상, T상 전로들과 ST 부하(231)의 접점을 트립하는 것에 비하여, 제2 누전 차단기(212)는 영상 변류기(200)의 전류 검출 결과와 R상 전로와 T상 전로의 전압을 감지한 결과에 따라 트립 동작을 수행하고, 제3 누전 차단기(213)는 영상 변류기(200)의 전류 검출 결과와, R상 전로와 S상 전로의 전압을 감지한 결과에 따라 트립 동작을 수행하므로, 상기 단상 부하에 연결되는 전로만 R상과 T상 또는 R상과 S상으로 각각 차이가 있을 뿐, 제2 누전 차단기(212)와 제3 누전 차단기(213)는 제1 누전 차단기(211)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
한편 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 누전 차단기의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 하기 도 4에서 설명되는 제어부(300)는 제1 누전 차단기(211)의 제어부(300)일 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이 제2 누전 차단기(212) 및 제3 누전 차단기(213)는 단상 부하에 연결되는 전로만 다를 뿐이므로, 제2 누전 차단기(212)의 제어부 및 제3 누전 차단기(213)의 제어부 역시 도 4에서 설명되는 동작 과정과 동일하게 동작할 수 있음은 물론이다.
먼저 제어부(300)는 영상 변류기(200)로부터 입력되는 영상 전류를 검출할 수 있다(S400). 예를 들어 제어부(300)는 상기 감도 선택 회로(320)로부터 입력되는 전압 신호가 있는지 여부에 근거하여 상기 영상 전류가 있는지 여부를 검출할 수 있다.
한편 제어부(300)는 상기 영상 전류를 검출한 결과 영상 변류기(200)에서 영상 전류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S402). 그리고 S402 단계의 판단 결과 영상 변류기(200)로부터 영상 전류가 발생하지 않은 경우라면 다시 S400 단계로 진행하여 영상 전류를 검출하는 상태를 유지할 수 있다.
반면 S402 단계의 판단 결과 영상 변류기(200)로부터 영상 전류가 발생한 경우라면, 발생된 영상 전류의 전류값이 기 설정된 설정값 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S404).
그러나 상기 S404 단계의 판단 결과 발생된 영상 전류의 전류값이 기 설정된 설정값 미만인 경우라면, 상기 영상 전류가 누전으로 인해 발생한 것으로 판단할 수 있다(S414). 그러면 제어부(300)는 트립 제어 신호를 출력할 수 있다. 그러면 스위칭 소자(310)가 턴 온되고, 트립 코일부(311) 및 개폐부(312)가 트립 동작을 수행하여, 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들과 상기 단상 부하와의 접점이 트립될 수 있다(S412).
여기서 상기 영상 전류의 전류값은 상기 감도 선택 회로(320)로부터 입력되는 전압 신호에 따라 결정될 수 있다. 이 경우 제어부(300)는 상기 설정값에 대응하는 전류값에 대해, 현재 감도 선택 회로(320)에서 고정 접속 저항과 현재 선택된 선택 접속 저항에 따른 전압값을 산출하고, 상기 입력되는 전압 신호의 전압과 상기 산출된 전압값의 크기를 비교함으로써, 영상 변류기(200)에서 발생된 영상 전류의 전류값이 기 설정된 설정값 이상인지 여부를 판단할 수 있다.
여기서 상기 산출된 전압값은 상기 감도 선택 회로(320)에 현재 설정된 누전 발생을 검출하기 위한 기준값보다 큰 값일 수 있다. 이러한 경우 제어부(300)는 감도 선택 회로(320)로부터 입력되는 전압 신호의 전압값이 상기 기준값보다 크고, 상기 산출된 전압값보다 작은 경우에 누전이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
반면, 감도 선택 회로(320)로부터 입력되는 전압 신호의 전압값이 상기 기준값보다 작은 경우에는 누전이 발생한 것으로 판단하지 않을 수 있으며, 이 경우에는 다시 S400 단계로 진행하여 영상 전류를 검출하는 상태를 유지할 수 있다.
그러나 상기 S404 단계의 판단 결과 발생된 영상 전류의 전류값이 기 설정된 설정값 이상인 경우라면, 상기 영상 전류가 지락으로 인해 발생한 것으로 판단할 수 있다(S406). 일 예로 제어부(300)는 상기 감도 선택 회로(320)로부터 입력되는 전압 신호의 전압값이 상기 산출된 전압값 이상인 경우에는 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편 지락으로 인해 영상 전류가 발생한 것으로 판단된 경우, 제어부(300)는 단상 부하에 연결된 각 전로들의 전압을 감지할 수 있다(S408). 그리고 상기 S408 단계의 감지 결과, 단상 부하에 현재 연결된 전로들 중 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는지 여부를 판단할 수 있다(S410). 그리고 S410 단계의 판단 결과, 현재 단상 부하에 연결된 전로들 중 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는 경우라면, 제어부(300)는 S412 단계로 진행하여 트립 제어 신호를 출력할 수 있다. 그러면 스위칭 소자(310)가 턴 온되고, 트립 코일부(311) 및 개폐부(312)가 트립 동작을 수행하여, 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들과 상기 단상 부하와의 접점이 트립될 수 있다.
한편 상기 S412 단계는 상기 트립 신호에 의해 전로들과 상기 단상 부하와의 접점이 트립되는 것을 소정 시간 지연하는 과정을 더 포함할 수 있다. 따라서 상기 누전이 검출된 경우 또는, 상기 영상 변류기(200)로부터 영상 전류가 검출(S402 단계)되고, 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 검출(S410 단계)되는 두 가지의 조건이 모두 만족되는 경우에, 제어부(300)는 소정 시간 지연 후 트립 제어 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라 누전이 검출 또는 상기 S402 단계와 S410 단계의 두 조건이 모두 충족된 시점으로부터 소정 시간이 경과된 이후에 단상 부하가, 전로들로부터 차단될 수 있다.
반면 상기 S410 단계의 판단 결과, 현재 단상 부하에 연결된 전로들 중 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 없는 경우라면, 제어부(300)는 다시 S400 단계로 진행하여 영상 전류를 검출하는 상태를 유지할 수 있다. 따라서 비록 지락이 발생하는 경우라도, 현재 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들에서 지락이 발생되지 않은 경우라면, 제어부(300)는 트립 제어를 수행하지 않을 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 누전 차단기는 지락이 발생하지 않은 전로로부터 전력을 공급받는 단상 부하들에 대해서는 전로로부터 전력을 공급받는 상태를 그대로 유지할 수 있다.
한편 상술한 설명에서는 각각의 단상 부하 마다 누전 차단기가 연결되고, 각 누전 차단기에 구비된 제어부에 의해 각각의 누전 차단기가 개별적으로 제어되는 예를 설명하였다. 그러나 이와는 달리, 각각의 단상 부하에 형성된 누전 차단기들이 하나의 제어부에 의해 통합적으로 제어될 수도 있음은 물론이다. 이러한 경우 각각의 누전 차단기와 제어부는 근접 통신 또는 근거리 통신과 같은 IOT(Internet Of Thing) 방식으로 연결될 수 있다. 또한 상기 통합 제어부에 의해 제어되는 각각의 누전 차단기들은 제어부를 포함하지 않고, 전로와 단상 부하를 트립시킬 수 있는 차단부와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 각 전로의 전압을 감지할 수 있는 전압 감지부를 포함하는 최소의 구성만을 가질 수도 있음은 물론이다.
이하 이처럼 복수의 누전 차단기가 하나의 제어부에 의해 통합적으로 제어되는 누전 차단 시스템을, 상기 제1 실시 예와 구분하기 위하여 본 발명의 제2 실시 예라고 칭하기로 한다. 그리고 상기 제2 실시 예에 따라 복수의 누전 차단기를 제어하는 제어부를, 제1 실시 예의 제어부와 구분하기 위하여 시스템 제어부라고 칭하기로 한다. 그리고 이하의 설명에서는 트립 제어를 제어하는 제어부를 포함하지 않는 상기 제2 실시 예의 누전 차단기를 트립부라고 칭하여, 상기 제1 실시 예의 누전 차단기와 구분하기로 한다.
도 5는 이러한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누전 차단기 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누전 차단기 시스템은, R상, S상, 및 T상의 교류 전력을 공급하는 3상의 전로들에 형성된 영상 변류기(510)에 연결된 시스템 제어부(500)와, 상기 3상의 전로들 중 적어도 두 개의 전로들로부터 전력을 공급받는 적어도 하나의 단상 부하(541, 542, 543) 및, 각각의 단상 부하와 각 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 사이에 형성되며, 트립 제어 신호에 따라 단상 부하와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 사이의 접점을 트립시키는 적어도 하나의 트립부(551, 552, 553)를 포함할 수 있다.
여기서 상기 시스템 제어부(300)는 상기 영상 변류기(510)로부터 영상 전류의 발생을 검출하고, 발생한 영상 전류의 크기에 근거하여 누전 발생 또는 지락의 발생을 판단할 수 있다. 그리고 지락이 발생한 경우 각 트립부들(551, 552, 553)로부터 전압 감지 결과를 수신하고, 수신된 전압 감지 결과에 따라 지락이 발생한 전로에 대응하는 트립부에 트립 제어 신호를 전송할 수 있다. 반면 누락이 발생한 경우라면 각 트립부들(551, 552, 553) 모두에 트립 제어 신호를 전송할 수 있다.
그리고 각 트립부들(551, 552, 553)은 상기 시스템 제어부(500)의 요청이 있는 경우 단상 부하에 전력을 공급하는 각 전로의 전압을 감지한 결과를 시스템 제어부(500)로 전송하고, 상기 시스템 제어부(500)로부터 수신되는 트립 제어 신호에 따라 트립 동작을 수행하도록 형성될 수 있다.
이를 위해 상기 트립부들(551, 552, 553)은 상기 시스템 제어부(500)와 연결을 수행할 수 있는 통신부(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 그리고 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 각각으로부터 전압을 감지하는 전압 감지부(521, 522, 523) 및, 단상 부하와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 사이의 접점을 트립시키는 차단부(531, 532, 533)를 구비할 수 있다.
여기서 차단부는 스위칭 소자와 트립 코일부, 그리고 정전원 회로 및 개폐부를 포함할 수 있다. 또한 상기 시스템 제어부(500)로부터 트립 신호가 수신되는 경우, 스위칭 소자의 턴 온을 지연할 수 있는 시간 지연 회로를 포함할 수 있다.
또한 통신부는 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA)과 같은 적어도 하나의 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
각 트립부들(551, 552, 553)은 상기 통신부를 통해 시스템 제어부(500)와 연결될 수 있다. 따라서 각 전압 감지부들(521, 522, 523)은 단상 부하에 연결된 전로들 각각으로부터 감지된 전압 감지 결과를 시스템 제어부(500)에 전송할 수 있다. 그리고 통신부는 상기 시스템 제어부(500)로부터 트립 제어 신호를 수신하고, 수신된 트립 제어 신호를 각 차단부들(531, 532, 533)에 입력할 수 있다. 그러면 트립 제어 신호를 입력받은 차단부는 단상 부하와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 전로들 사이의 접점을 트립 할 수 있다.
도 6은, 도 5에서 도시된 누전 차단기 시스템에서, 시스템 제어부의 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하여 살펴보면, 시스템 제어부(500)는 먼저 영상 변류기(510)로부터 영상 전류를 검출할 수 있다(S600). 예를 들어 시스템 제어부(500)는 감도 선택 회로를 구비할 수 있으며, 상기 감도 선택 회로를 통해 전압 신호로 변환된 영상 전류가 입력되는지 여부에 따라, 영상 전류가 있는지 여부를 판단할 수 있다(S602). 그러나 S602 단계의 판단 결과 영상 전류가 검출되지 않는 경우라면 시스템 제어부(500)는 다시 S600 단계로 진행하여 영상 변류기로부터 영상 전류를 검출하는 상태를 유지할 수 있다.
한편 상기 S602 단계의 판단 결과, 영상 전류가 검출된 경우라면, 시스템 제어부(500)는 검출된 영상 전류의 크기에 근거하여 상기 영상 전류가 누전에 의해 발생한 것인지 또는 지락에 의해 발생한 것인지 여부를 판단할 수 있다(S604). 예를 들어 시스템 제어부(500)는 발생된 영상 전류의 크기가 기 설정된 설정값 이상인 경우에, 상기 영상 전류가 지락에 의해 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면 발생된 영상 전류의 크기가 기 설정된 설정값 미만인 경우라면, 상기 영상 전류가 누전에 의해 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 예로 상기 영상 전류의 크기는 상기 감도 선택 회로를 통해 입력되는 전압값에 따라 결정될 수 있다. 이러한 경우 시스템 제어부(500)는 감도 선택 회로에서, 현재 선택된 선택 접속 저항과 고정 접속 저항 및 상기 설정값(기 설정된 전류값)에 따른 전압값을 산출하고, 산출된 전압값과 상기 감도 선택 회로를 통해 영상 전류로부터 변환된 전압 신호의 전압값을 비교하여, 상기 영상 전류가 누전에 의해 발생한 것인지 또는 지락에 의해 발생한 것인지 여부를 판단할 수 있다.
한편 상기 S604 단계의 판단 결과, 영상 전류가 누전에 의해 발생한 경우라면, 시스템 제어부(500)는 트립부들(551, 552, 553) 모두에 트립 제어 신호를 전송할 수 있다(S612). 그러면 트립부들(551, 552, 553) 각각의 차단부들(531, 532, 533)은 수신된 트립 제어 신호에 따라 트립 동작을 수행하여 각 단상 부하와 전로들 사이의 접점을 트립할 수 있다.
한편 상기 S604 단계의 판단 결과, 영상 전류가 지락에 의해 발생한 경우라면, 시스템 제어부(500)는 각 트립부들(551, 552, 553)의 전압 감지부들(521, 522, 523)로부터 전압을 감지한 결과들을 수신할 수 있다(S606). 그리고 수신된 전압 감지 결과들로부터 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 감지된 전압 감지부를 검출할 수 있다(S608). 그리고 검출된 전압 감지부에 대응하는 적어도 하나의 트립부에 트립 제어 신호를 전송할 수 있다(S610). 이에 따라 트립부들(551, 552, 553) 중 일부에 대해 트립 제어 신호가 전송될 수 있으며, 상기 트립부들(551, 552, 553) 중 트립 제어 신호를 수신한 일부만이 트립 동작을 수행할 수 있다.
일 예로 상기 3상의 전로들 중, S상의 전로에서 지락이 발생하는 경우, 시스템 제어부(500)는 상기 지락에 따른 전류 변화를 영상 변류기(510)로부터 감지할 수 있다. 그러면 시스템 제어부(500)는 S상, T상 전로로부터 전력을 공급받는 ST 부하(541)의 제1 트립부(551), R상, T상 전로로부터 전력을 공급받는 RT 부하(542)의 제2 트립부(552), 및 R상, S상 전로로부터 전력을 공급받는 RS 부하(543)의 제3 트립부(553)의 전압 감지부들(521, 522, 523)로부터 각 전로의 전압을 감지한 결과를 수신할 수 있다.
따라서 상술한 예와 같이 S상 전로에 지락이 발생하는 경우라면, 시스템 제어부(500)는 상기 전압 감지 결과로부터, S상 전로의 전압을 감지한 제1 전압 감지부(521)와 제3 전압 감지부(523)를 검출할 수 있다. 그리고 시스템 제어부(500)는 제1 전압 감지부(521)와 제3 전압 감지부(523)에 대응하는 제1 트립부(551)과 제3 트립부(553)에 각각 트립 제어 신호를 전송할 수 있다. 그러므로 제1 차단부(531) 및 제3 차단부(533)의 트립 동작에 따라 ST 부하(541) 및 RS 부하(543)는 전력 공급이 차단될 수 있다. 그러나 S상 전로로부터 전력을 공급받지 않는 RT 부하(542)는 전력이 공급되는 상태가 그대로 유지될 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한, 상기 컴퓨터는 상기 제어부를 포함할 수도 있다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 3상의 전로 중 2개의 전로에 연결된 단상 부하와 상기 3상 전로 사이에 형성된 누전 차단기에 있어서,
    상기 3상의 전로에 형성된 영상 변류기에서 발생한 영상전류를 검출하는 영상전류 검출부;
    상기 2개의 전로 각각으로부터 전압을 감지하는 전압 감지부;
    트립(trip) 신호가 입력되면, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립시키는 트립부; 및,
    상기 영상전류 검출부에서 영상전류가 검출되면, 상기 전압 감지부의 전압 감지 결과에 근거하여 상기 2개의 전로 중 전압이 기 설정된 수준 이상 강하된 전로를 검출하고, 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로가 있는 경우 상기 트립 신호를 생성하여 상기 트립부로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검출된 영상전류가 기 설정된 설정값 이상인지 여부에 근거하여 상기 전압 감지 결과에 따라 상기 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로를 검출하고, 전로 검출 결과에 따라 상기 트립 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 검출된 영상전류가, 기 설정된 특정 전류값인 설정값 미만인 경우, 상기 검출된 영상전류가 누전에 의한 것인지 여부를 판단하고, 상기 영상전류가 누전에 의해 발생한 경우 상기 전로 검출 결과와 상관없이 상기 트립 신호를 생성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영상전류 검출부는,
    고정 접속 저항과 복수의 선택 접속 저항 및, 선택 스위치를 포함하며, 상기 영상 변류기로부터 입력되는 영상전류를, 상기 선택 스위치에 의해 선택되는 어느 하나의 선택 접속 저항과 상기 고정 접속 저항의 합성 저항에 의해 결정되는 저항값에 근거하여 전압 신호로 변환하는 감도 선택 회로를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 합성 저항에 따라 결정되는 특정 전압값인 기준값과, 상기 변환된 전압 신호의 전압값을 비교하여 상기 영상전류가 누전에 의해 발생한 것인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 합성 저항에 따라 상기 설정값에 대응하는 전압값을 산출하고, 상기 감도 선택 회로에서 변환된 전압 신호의 전압값과, 상기 설정값에 대응하는 전압값을 비교한 결과에 근거하여, 상기 검출된 영상전류가 상기 설정값 미만인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기.
  6. 3상의 전로 중 2개의 전로에 연결된 단상 부하와 상기 3상 전로 사이에 형성된 누전 차단기의 제어 방법에 있어서,
    상기 3상의 전로에 형성된 영상 변류기에서 발생한 영상전류를 검출하는 제1 단계;
    검출된 영상전류가 기 설정된 설정값 이상인지 여부에 따라 누전 발생 또는 지락 발생 여부를 검출하는 제2 단계;
    상기 제2 단계의 검출 결과 지락이 발생한 경우, 상기 2개의 전로 각각의 전압을 감지하는 제3 단계;
    상기 제3 단계의 전압 감지 결과에 근거하여, 기 설정된 수준 이상의 전압 강하가 발생한 전로가 있는지를 검출하는 제4 단계; 및,
    상기 제4 단계의 검출 결과에 근거하여, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립(trip)시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기의 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 제2 단계의 검출 결과 누전이 발생한 경우, 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립(trip)시키는 제2-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기의 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제5 단계는,
    상기 제4 단계의 검출 결과, 기 설정된 수준 이상 전압이 강하된 전로가 있는 경우, 상기 트립을 소정 시간 지연시키는 제5-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기의 제어 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제2 단계는,
    상기 검출된 영상전류의 크기가, 기 설정된 설정값 이상인 경우 상기 영상전류가 지락으로 인해 발생한 것으로 판단하고,
    상기 검출된 영상전류의 크기가 기 설정된 설정값 미만인 경우, 누전 발생 여부를 판단하기 위한 기 설정된 기준값과 상기 검출된 영상전류의 크기에 따른 전압 신호의 전압값을 비교하여 누전이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계임을 특징으로 하는 누전 차단기의 제어 방법.
  10. 3상의 전로들 중 2개의 전로로부터 전력을 공급받는 적어도 하나의 단상 부하;
    각 단상 부하와 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로 사이에 형성되며, 트립 제어 신호가 수신되는 경우 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립하는 적어도 하나의 트립부; 및,
    상기 3상의 전로들에 형성된 영상 변류기와 연결되며, 상기 영상 변류기로부터 영상전류가 검출되는 경우 상기 적어도 하나의 트립부로부터 각 단상 부하에 연결된 전로들의 전압을 감지한 결과를 수신하고, 수신된 전압 감지 결과에 근거하여 상기 적어도 하나의 트립부 중 일부에 상기 트립 제어 신호를 전송하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 트립부는,
    상기 시스템 제어부와 통신 연결을 수행하는 통신부;
    단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로 각각의 전압을 감지하는 전압 감지부; 및,
    상기 트립 제어 신호가 수신되는 경우 상기 단상 부하에 전력을 공급하는 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점을 트립하는 차단부;를 포함하며,
    상기 통신부는,
    상기 전압 감지부의 전압 감지 결과를 상기 시스템 제어부에 전송하고, 상기 시스템 제어부로부터 트립 제어 신호가 수신되면 수신된 트립 제어 신호를 차단부에 입력하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 시스템 제어부는,
    상기 검출된 영상전류의 크기와 기 설정된 설정값을 비교하여, 상기 검출된 영상 전류의 크기가 상기 설정값 이상인 경우, 각 트립부로부터 수신된 전압 감지 결과들로부터 기 설정된 수준 이상 강하된 전압을 감지한 전압 감지부를 검출하며, 검출된 전압 감지부에 대응하는 트립부에 트립 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 시스템 제어부는,
    상기 검출된 영상전류의 크기와 기 설정된 설정값을 비교하여, 상기 검출된 영상 전류의 크기가 상기 설정값 미만인 경우, 누전 발생 여부를 판단하기 위한 기준값에 근거하여 상기 영상 전류가 누전으로 인해 발생한 것인지 여부를 판단하며, 상기 영상 전류가 누전으로 인해 발생한 경우 상기 적어도 하나의 트립부 모두에 트립 제어 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
  14. 제10항에 있어서, 상기 시스템 제어부는,
    상기 영상 변류기로부터 영상 전류가 검출되는 경우에, 상기 적어도 하나의 트립부에 각각 전압 감지 결과를 요청하고, 요청에 대한 응답으로 전압 감지 결과를 수신하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 상기 차단부는,
    상기 트립 제어 신호가 수신될 때 상기 2개의 전로와 상기 단상 부하 사이의 접점의 트립을, 소정 시간 지연하기 위한 시간 지연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 누전 차단기 시스템.
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