WO2020204377A1 - 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 - Google Patents

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기 Download PDF

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WO2020204377A1
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최우영
이현욱
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LS Electric Co Ltd
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    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
    • G01R31/3274—Details related to measuring, e.g. sensing, displaying or computing; Measuring of variables related to the contact pieces, e.g. wear, position or resistance
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    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker capable of monitoring the amount of wear of a contact inside a vacuum interrupter and correcting an error of the contact monitoring device, and a vacuum circuit breaker having the same.
  • a vacuum circuit breaker is an electrical protector that protects load devices and lines from accidental currents in case of accidents such as short circuits or ground faults occurring in electric circuits using the dielectric strength of vacuum.
  • the vacuum circuit breaker controls power transport and protects the power system.
  • the vacuum circuit breaker has a large breaking capacity and high reliability and safety.
  • the vacuum circuit breaker can be mounted in a small installation space, so its application range is expanding from medium voltage to high voltage.
  • the vacuum circuit breaker includes a vacuum interrupter, which is a key component that blocks current, a power transmission device that transmits power to the vacuum interrupter, and a push rod that inputs or blocks a contact in the vacuum interrupter by making vertical reciprocation by the power transmission device.
  • a vacuum interrupter which is a core component of a vacuum circuit breaker, is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1860348 (registration date 2018. 05. 16).
  • the conventional vacuum interrupter 100 includes an insulating container 190, a fixed electrode 110, a movable electrode 150, and an arcing shield 210.
  • the fixed electrode 110 and the movable electrode 150 have a fixed contact 130 and a movable contact 170, respectively. According to the vertical movement of the movable electrode 150, the movable contact 170 contacts or separates the fixed contact 130.
  • the contact wear amount must be able to be measured with high accuracy in millimeters.
  • external factors such as measurement errors of the sensor itself, errors occurring during installation, errors due to tolerances of the sensor assembly itself, etc., affect the sensor measurement results. do.
  • a sensor is used to determine the amount of contact wear, there may be a problem that the reliability of the sensor is lowered. Therefore, there is a need for a method of minimizing sensor error or capable of correcting even if an error occurs and to detect accurate contact wear.
  • a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker is a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker having a push rod assembly coupled to a movable electrode of a vacuum interrupter to raise or lower the movable electrode, which is installed adjacent to the push rod assembly.
  • a plurality of sensor assemblies for sensing displacement in a height direction of the push rod assembly or in a horizontal direction perpendicular to the height direction; And data processing to detect contact wear amounts of the fixed and movable contacts by comparing and analyzing the output signals of the plurality of sensor assemblies in communication with the plurality of sensor assemblies, and compensating for an error according to the horizontal displacement of the push rod assembly.
  • Device includes.
  • the plurality of sensor assemblies are disposed toward one side of the cylindrical rod housing of the push rod assembly, and are installed at different heights.
  • the plurality of sensor assemblies are disposed toward one side of the cylindrical rod housing of the push rod assembly, and are installed at the same height as each other.
  • the plurality of sensor assemblies are respectively disposed toward one side and the other side of the cylindrical rod housing of the push rod assembly, are installed at the same height, and are disposed so that the sensing directions are perpendicular to each other.
  • Each of the plurality of sensor assemblies may include a light emitting unit disposed in a direction facing the identification sticker and emitting light toward the identification sticker; A light receiving unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and receiving light reflected from the discrimination sticker; And a circuit unit coupled to the light emitting unit and the light receiving unit and outputting an output signal according to an amount of light received by the light receiving unit.
  • the data processing device pre-stores reference data on the displacement value in the height direction of the push rod assembly sensed for each of the plurality of photo sensor modules, and the reference data on the displacement value and the reference data detected by the plurality of photo sensor modules By comparing the displacement value, an error of the photo sensor module may be determined and the error may be corrected.
  • the reference data for the displacement value is an open position value corresponding to the initial detection position prior to the contact input of the vacuum circuit breaker, the displacement in the height direction of the push rod assembly for each contact input number, and the tolerance for the displacement in the height direction of the push rod assembly. Range, and a maximum close position value corresponding to the maximum contact wear amount of the vacuum circuit breaker.
  • the data processing device determines that the photo sensor module has an error.
  • the data processing device determines that it is one of an error in a horizontal position of the push rod assembly or an error among a plurality of photo sensor modules, and outputs a notification signal for the error. It is characterized by doing.
  • the increase or decrease of the output values is added based on the initial output values of the plurality of photosensor modules, or It is characterized by subtracting to compensate for the error of the push rod assembly.
  • the present invention provides a fixed electrode fixed in an insulating container and provided with a fixed contact at one end, and a movable electrode provided at one end with a movable contact contacting or separating the fixed contact and installed in the insulating container to be raised or lowered.
  • a vacuum interrupter A push rod assembly coupled to the other end of the movable electrode to raise or lower the movable electrode;
  • a plurality of sensor assemblies installed adjacent to the push rod assembly and sensing displacement in a height direction of the push rod assembly or in a horizontal direction perpendicular to the height direction, and the plurality of sensor assemblies communicate with the plurality of sensor assemblies.
  • Vacuum including; a contact monitoring device including a data processing device for comparing and analyzing the output signal of the sensor assembly to detect the contact wear amount of the fixed contact and the movable contact, and compensating for an error according to the horizontal displacement of the push rod assembly.
  • a contact monitoring device including a data processing device for comparing and analyzing the output signal of the sensor assembly to detect the contact wear amount of the fixed contact and the movable contact, and compensating for an error according to the horizontal displacement of the push rod assembly.
  • the plurality of sensor assemblies are disposed toward one side of the cylindrical rod housing of the push rod assembly, and are installed at the same height or at different heights, or at the same height, but are disposed so that the sensing directions are perpendicular to each other.
  • a discrimination sticker having a plurality of regions having different reflectivity
  • the plurality of sensor assemblies each of the A light-emitting unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and emitting light toward the discrimination sticker, a light-receiving part disposed in a direction facing the discrimination sticker and receiving light reflected from the discrimination sticker, the light-emitting unit and the And a photo sensor module coupled to the light receiving unit and having a circuit unit configured to output an output signal according to an amount of light received by the light receiving unit.
  • the data processing device determines that it is one of an error in a horizontal position of the push rod assembly or an error among a plurality of photo sensor modules, and outputs a notification signal for the error. It is characterized by doing.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can determine an appropriate maintenance time by monitoring the wear amount of the contact in real time using a photo sensor.
  • the contact monitoring device for a vacuum breaker can determine the contact wear amount before the contact wear amount proceeds above the threshold value using a photo sensor, the reliability and performance of the vacuum breaker can be improved.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can detect a wear amount of a contact having a displacement in a vertical direction using a photo sensor having a sensing direction in a horizontal direction. Therefore, the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker can accurately detect the amount of contact wear and determine an appropriate maintenance point.
  • the contact monitoring device for a vacuum breaker can accurately detect the contact wear amount by minimizing the positional error of the photo sensor or push rod that may occur due to the sensor itself or the installation state by using two photo sensors. .
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker to which a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an installation state of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a photo sensor of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a discrimination sticker of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an operating state of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • FIG. 6 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating an installation state of the contact monitoring device according to FIG. 6 when an error situation occurs.
  • 8 and 9 are graphs showing output by distance of the contact monitoring device of FIG. 6 when an error situation occurs.
  • FIG. 10 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • an arbitrary component is disposed on the “top (or lower)" of the component or the “top (or lower)” of the component, the arbitrary component is arranged in contact with the top (or bottom) of the component.
  • other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.
  • each component when a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components are “interposed” between each component. It is to be understood that “or, each component may be “connected”, “coupled” or “connected” through other components.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker to which a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • 2 is a perspective view showing an installation state of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • 3 is an exploded perspective view illustrating a photo sensor of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • 4 is a schematic diagram showing a discrimination sticker of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • 5 is a perspective view showing an operating state of the contact monitoring device according to FIG. 1.
  • the vacuum breaker contact monitoring device (B) is installed under the main circuit portion 100 of the vacuum breaker (A) to prevent contact wear of the vacuum interrupter (130). Watch.
  • the main configuration of the vacuum circuit breaker A will be briefly described as follows (the configuration of the vacuum circuit breaker will be briefly described only for the configuration necessary for the description of the present invention.
  • the height direction of the push rod assembly is in the vertical direction, The direction perpendicular to the height direction is defined as the horizontal direction).
  • the vacuum breaker (A) includes a main circuit unit 100 including a vacuum interrupter 130, a push rod assembly 200 and a main shaft 300 for transmitting power to a contact point of the vacuum interrupter 130, It generates driving force and includes a mechanism assembly 400 connected to the main shaft 300 to transmit the driving force.
  • the main circuit unit 100 has a vacuum interrupter 130 installed inside the housing 110.
  • the vacuum interrupter 130 includes an insulating container 132 forming an accommodation space, a fixed electrode 134 fixed on the inner upper portion of the insulating container 132, and a fixed contact 134a provided at an end of the fixed electrode 134. ), and a movable electrode 136 installed to be movable up and down in the inner lower part of the insulating container 132, and a movable contact 136a provided at an end of the movable electrode 136.
  • an arc shield 132a forming a vacuum is accommodated, and the arc shield 132a includes the fixed electrode 134 and the fixed contact 134a, the movable electrode 136 and the movable contact 136a. Wrap around The movable contact 136a is in contact with the fixed contact 134a by the movable electrode 136 (in the inserted state) or separated from the fixed contact 134a (in the cut-off state). The movable electrode 136 is raised or lowered by the push rod assembly 200.
  • the push rod assembly 200 inserts or blocks the movable electrode 136.
  • the push rod assembly 200 is composed of several shafts and springs that transmit the power of the main shaft 300 to the movable electrode 136.
  • a partial configuration of a contact monitoring device B which will be described later, is installed on the rod housing 210 of the push rod assembly 200.
  • the main shaft 300 is connected to the lower end of the push rod assembly 200.
  • the main shaft 300 is connected to the mechanism assembly 400 to transmit power generated from the mechanism assembly 400 to the push rod assembly 200.
  • the contact monitoring device (B) includes a plurality of sensor assemblies 500 and 500' installed under the main circuit unit 100, and a rod housing. It includes a discrimination sticker 700 attached to the outer circumferential surface of 210, and a data processing device 800 for signal processing and control.
  • the plurality of sensor assemblies 500 and 500 ′ are variously disposed and utilized in a vertical direction, a horizontal direction, or a direction orthogonal to each other.
  • an exemplary embodiment in which two sensor assemblies 500 and 500 ′ are disposed in a vertical direction will be described first. Since the two sensor assemblies 500 and 500' have the same structure, the detailed structure will be described with reference to the first sensor assembly 500 for convenience.
  • the first sensor assembly 500 includes a first photo sensor module 510 for detecting the position of the identification sticker 700, a first sensor holder 530 accommodating the first photo sensor module 510, and a first It includes a first sensor bracket 550 that couples the sensor holder 530 to the lower side of the main circuit unit 100.
  • the first photo sensor module 510 includes a first light-emitting part 512 and a first light-receiving part 514, and a first circuit part 516 that processes signals from the first light-emitting part 512 and the first light-receiving part 514 Includes.
  • the first light emitting part 512 and the first light receiving part 514 are installed side by side on one surface of the first circuit part 516.
  • the first photo sensor module 510 is installed so that the first light emitting part 512 and the first light receiving part 514 face the rod housing 210 of the push rod assembly 200. The meaning of the installation direction of the first photo sensor module 510 will be described later.
  • the first photo sensor module 510 emits light from the first light emitting unit 512, and the first light receiving unit 514 detects the amount of light returned by reflecting the emitted light on the surface of the discrimination sticker 700. It is a light sensor.
  • the photocurrent proportional to the intensity of light detected by the first light receiving unit 514 flows in the first circuit unit 516, the amount of current generated increases as the amount of reflected and returned light increases. Since the light emitted from the first light-emitting unit 512 is reflected by the first photo sensor module 510 to detect the amount of incident light, the further away from the first photo sensor module 510 is reflected and the first light receiving unit 514 The amount of light incident on it decreases. As the amount of incident light decreases, the photocurrent decreases, so the data processing apparatus 800 can know the distance between the first photo sensor module 510 and the sensing target based on the signal from the first circuit unit 516.
  • the first photo sensor module 510 emits light and a direction in which the reflected light is reflected becomes a sensing direction.
  • the first photosensor module 510 may sense a moving displacement in the same direction as the sensing direction.
  • the first circuit unit 516 may process the photocurrent and output a signal to the outside.
  • the output signal becomes smaller or larger according to the amount of light sensed, and the amount of light varies according to the displacement. Accordingly, when the signal output from the first circuit unit 516 is processed, the resulting displacement can be calculated.
  • the signal output from the first circuit unit 516 may be transmitted to an external data processing device or an administrator's smart terminal.
  • the data processing device 800 is provided to handle various signal processing and control.
  • the first sensor holder 530 accommodates the first photo sensor module 510.
  • the first sensor holder 530 may have a box shape with one surface open.
  • the first light emitting part 512 and the first light receiving part 514 of the first photo sensor module 510 are exposed to the open side of the first sensor holder 530.
  • the first sensor holder 530 may be provided with a coupling portion 532 coupled to the first sensor bracket 550 on the open side and the other side or side portions of the opposite side.
  • the coupling part 532 may be provided in the form of a hole into which a bolt is inserted.
  • the first sensor holder 530 may have a frame shape such as a'b' shape, a'b' shape, and a'c' shape instead of a box shape if the first photo sensor module 510 is inserted and not separated.
  • the first sensor bracket 550 is mounted on a lower side of the housing 110 forming the exterior of the main circuit part 100.
  • the first sensor bracket 550 is not limited to its shape as long as it can support the first sensor holder 530. However, in the present invention, the installation position of the first photo sensor module 510 must face the rod housing 210. Accordingly, the first sensor bracket 550 has an inverted'L' shape, and the first sensor holder 530 is coupled to a surface extending downward from the housing 110 of the main circuit unit 100.
  • a plurality of fastening holes for fastening the first sensor holder 530 and a plurality of fastening holes for fastening to the housing 110 may be formed on the plate surface of the first sensor bracket 550.
  • the first sensor bracket 550 may be coupled to the first sensor holder 530 and the housing 110 by bolting or the like.
  • the first sensor holder 530 and the first sensor bracket 550 are separately provided as an example.
  • the first photo sensor module 510 can be accommodated and coupled to the housing 110 of the main circuit unit 100, one fixing means may be used.
  • the first photo sensor module 510 installed in this way is used to measure a displacement in a direction different from the sensing direction using the discrimination sticker 700.
  • the second sensor assembly 500 ′ includes a second photo sensor module 510 ′, a second sensor holder 530 ′, and a second sensor bracket 550 ′ in the same manner as the first sensor assembly 500. do.
  • the second photo sensor module 510 ′ may be installed at a position slightly higher or lower than the position at which the first photo sensor module 510 is installed.
  • an example in which the second photo sensor module 510 ′ is installed lower than the first photo sensor module 510 will be described.
  • each sensor assembly 500 and 500 ′ are installed to be stepped from each other in a vertical direction and operated respectively, so that the first and second photo sensor modules 510 and 510 ′ It is possible to correct (compensate) the error that occurs when an error occurs. This error correction method will be described later.
  • the discrimination sticker 700 is a sticker attached to the outer peripheral surface of the rod housing 210.
  • the discrimination sticker 700 has a rectangular shape having a predetermined size.
  • the discrimination sticker 700 is attached in a direction toward the photo sensor module 510.
  • the discrimination sticker 700 may be formed in a gradation form from black to white from top to bottom along a vertical direction with reference to FIG. 4.
  • the discrimination sticker 700 may be formed in a gradation form from black to white from the bottom to the top. That is, the discrimination sticker 700 is formed so that the reflectance in a certain area is different from that in other areas so that the photo sensor module 510 can distinguish and sense it.
  • the reason that the uppermost end of the discrimination sticker 700 is black and the lowermost end of the discrimination sticker 700 is white is to clarify the boundary between the periphery to which the discrimination sticker 700 is attached so as not to be affected by the surrounding color.
  • Black and white regions may be formed at about 10% of the uppermost and lowermost regions of the discrimination sticker 700, and the remaining regions may be formed in a gradient.
  • the entire area including both the top and bottom ends may be formed as a gradation (in this case, the initial detection position or the attachment position is adjusted so that the detection is made within a range not affected by the surrounding color. Can).
  • the attachment position of the identification sticker 700 is adjusted so that the detection area of the photo sensor module 510 exists in the gradation area excluding black and white of the identification sticker 700.
  • the discrimination sticker 700 when configured in a gradation form, the current value of the reflected light gradually changes when passing the boundary of each region.
  • the discrimination sticker 700 is a sticker for discriminating whether the fixed contact 134a and the movable contact 136a are worn by a certain amount or more and the elevation height of the push rod 230 is changed (in the present invention, the'contact wear amount
  • the term' is defined as the displacement at which the push rod rises due to the wear of the fixed contact and the movable contact by input. It is difficult to directly measure the lift displacement of the push rod. do).
  • the discrimination sticker 700 may be set as an area where the open position Po of FIGS. 2 and 5 reflects light emitted from the photo sensor module 510 in a contact blocking state. In addition, in the contact input state, light emitted from the photo sensor module 510 at the closed position Pc1 of the discrimination sticker 700 may be reflected.
  • the detection position of the first photo sensor module 510 is moved toward the lower end of the identification sticker 700.
  • the sensing position at which the contact wear amount becomes the preset maximum value is defined as the maximum close position (Pcm).
  • the sensing position exists between the initial close position Pc1 and the maximum close position Pcm.
  • the sensing position of the first photo sensor module 510 and the position at which the contact wear amount is maximized may be determined in advance before the contact monitoring device is installed on the site.
  • the detection position may be set.
  • the second photo sensor module 510 ′ is installed below the first photo sensor module 510. Accordingly, the sensing position of the second photo sensor module 510 ′ is positioned below the sensing position of the first photo sensor module 510. That is, the open position Po', the initial close position Pc1', and the maximum close position Pcm' of the second photo sensor module 510' are the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module ( 510') is located below the difference in height.
  • the second photo sensor module 510 ′ is used to detect the amount of contact wear in the same manner as the first photo sensor module 510.
  • both the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module 510 ′ are used to detect and correct an error or abnormality of the photo sensor.
  • the output signals output from the above-described first photo sensor module 510 and second photo sensor module 510' are transmitted to the data processing device 800 installed outside the vacuum circuit breaker A.
  • the data processing apparatus 800 is installed outside the vacuum circuit breaker A and communicates with the photo sensor modules 510 and 510'.
  • the data processing device 800 determines the position of the push rod assembly 200 through data measured by the photosensor modules 510 and 510'.
  • the data processing device 800 determines the amount of contact wear through the position of the push rod assembly 200 and determines whether to warn a user.
  • the data processing device 800 also serves to set a criterion for determining the amount of contact wear necessary for determining the amount of contact wear and correct it according to the temperature.
  • the push rod assembly 200 Since the push rod assembly 200 is operated in the vertical direction, which is the vertical direction of FIG. 2, it always maintains the same position in the contact blocking state. In the first input state, the push rod assembly 200 exhibits a certain amount of vertical displacement. However, when contact wear occurs, the push rod assembly 200 rises along the vertical direction by the amount of wear. That is, the vertical displacement of the push rod assembly 200 becomes the contact wear amount.
  • the vertical displacement of the push rod assembly 200 In order to measure the amount of movement of the push rod assembly 200, the vertical displacement of the push rod assembly 200 must be sensed. To this end, it is preferable to install a sensor capable of detecting a vertical displacement under the push rod assembly 200. However, since the main shaft 300 is coupled to the lower side of the push rod assembly 200 and the lower components of the vacuum breaker A exist, it is difficult to secure a sufficient space for installing the sensor.
  • the first photo sensor module 510 of the present invention is installed adjacent to the outer circumferential surface of the rod housing 210 and is installed on one side parallel to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the sensing direction of the first photo sensor module 510 is a direction perpendicular to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the first photo sensor module 510 is installed at a portion close to the outer side at the bottom of the housing 110 of the main circuit portion 100.
  • the push rod assembly 200 Since the push rod assembly 200 only has displacement in the vertical direction and does not move in the horizontal direction, even if the first photo sensor module 510 is installed on one side, the vertical displacement of the push rod assembly 200 cannot be detected. . In order to solve this problem, in this embodiment, the same effect as converting the vertical displacement of the push rod assembly 200 into the horizontal displacement by applying the discrimination sticker 700 is generated, so that the first photo sensor module 510 is To be able to use it.
  • the discrimination sticker 700 is attached on the outer peripheral surface of the rod housing 210 in a direction facing the first photo sensor module 510.
  • the positions of the first light-emitting part 512 and the first light-receiving part 514 of the first photo sensor module 510 from the position before the loading of the rod housing 210 are in the open position Po of the discrimination sticker 700.
  • the state before the open position Po is input is the sensing position of the first photo sensor module 510. Even though the contact wear amount gradually increases as the contact is repeatedly inserted, when the sensing position of the first photo sensor module 510 is smaller than the preset threshold, the sensing position of the first photo sensor module 510 may be closer to the closed position Pc1 of the discrimination sticker 700.
  • the rod housing 210 gradually rises as shown in FIG. 5.
  • the discrimination sticker 700 also rises. Since the positions of the first light-emitting part 512 and the first light-receiving part 514 of the first photo sensor module 510 are fixed, the light-emitting and light-receiving positions gradually decrease as the discrimination sticker 700 rises.
  • the rod housing 210 gradually rises, and when the contact wear amount reaches a preset threshold, the light emission and light reception positions of the first photo sensor module 510 move away from the open position (Po) and the maximum close position (Pcm). ).
  • the reflected light emitted again by emitting light at the open position Po of the discrimination sticker 700 has a very small amount of light than the reflected light re-incident at the maximum closed position Pcm. Since black is a light-absorbing color, the closer it is to black, the less reflected light is. Therefore, the magnitude of the photocurrent generated when the sensing position of the first photo sensor module 510 is located in the maximum closed position (Pcm) close to white than when the sensing position of the identification sticker 700 is located in the open position (Po) is increased. do. Accordingly, since the output signal output from the first photo sensor module 510 is different, the data processing apparatus 800 may calculate the vertical displacement of the rod housing 210 based on this output signal.
  • the data processing apparatus 800 can determine whether the contact wear amount has reached a preset limit value by analyzing a signal output from the first photo sensor module 510.
  • the first photosensor module 510 cannot directly detect the vertical displacement perpendicular to the sensing direction, but the change in reflectance according to the contrast of the discrimination sticker 700 has the effect of converting the vertical displacement into a horizontal displacement. Show. Therefore, the data processing apparatus 800 may indirectly monitor and detect the amount of contact wear by applying the first photo sensor module 510.
  • the contact wear amount monitored by the first photo sensor module 510 may be monitored in real time or at a preset time period. Accordingly, it is possible to determine the amount of wear of the contact before the amount of wear of the contact exceeds the threshold value, so that an appropriate maintenance time can be known. In addition, the reliability and performance of the vacuum circuit breaker are improved.
  • the second photo sensor module 510 ′ may also determine the contact wear amount.
  • the data processing apparatus 800 pre-stores'reference data for a displacement value' of the push rod assembly 200 sensed by the first and second photo sensor modules 510 and 510 ′.
  • the reference data for the displacement value is information on the open position (Po), which is the initial detection position before the installation of the vacuum circuit breaker (A) (open position value), the vertical displacement of the push rod assembly 200 according to the number of contact inputs, and push It includes a tolerance range for the vertical displacement of the rod assembly 200, information on a maximum close position (Pcm) corresponding to the maximum contact wear amount (close position value), and the like.
  • reference data for the displacement value is stored based on the positions of the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module 510 ′, respectively.
  • the data processing apparatus 800 may store reference data for the following displacement values based on the sensing positions of the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module 510 ′.
  • the figures represent the distance from the top to each detection position based on the total height of the identification sticker 50mm).
  • an allowable error range for the vertical displacement of the push rod assembly 200 may be set to ⁇ 0.02mm. That is, when the first contact detected by the first photo sensor module 510 is input, the displacement of the push rod assembly 200 may be determined to be a range of 24.8 to 25.2 mm as a normal displacement. Likewise, the displacement of the push rod assembly 200 when the contact detected by the second photo sensor module 510 ′ is input once may be determined as the range of the normal displacement in the range of 29.8 to 30.2 mm.
  • the data processing device As a result of analyzing the output signals of the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module 510 ′ when the contact 800) is connected once, the vertical displacement of the push rod assembly 200 is 24.8 to 25.2 mm, respectively. If it corresponds to /29.8 ⁇ 30.2mm, it is determined that the first photo sensor module 510 and the second photo sensor module 510' are operating normally.
  • the data processing device 800 displays a result outside the allowable error range. It can be determined that an abnormality has occurred in the photo sensor module of. When it is determined that an abnormality has occurred in the photosensor module, the data processing apparatus 800 may output an error occurrence signal (a warning sound, a screen output, etc.) to inform the user of the occurrence of the error.
  • an error occurrence signal a warning sound, a screen output, etc.
  • the displacement of the push rod assembly 200 is accurately measured to detect the amount of contact wear, as well as other sensors that operate normally even if one sensor fails or an error occurs. Contact wear can be detected based on one sensor.
  • the allowable error range for the vertical displacement of the push rod assembly 200 described above is an example only, and the numerical values described are not absolute values.
  • the second photo sensor module 510 ′ may be installed at a position indicating the maximum contact wear amount. Thereafter, the detection value of the second photo sensor module 510 ′ is set as a threshold value or a warning value, and when the detection value of the first photo sensor module 510 is the same as the threshold value or warning value, the data processing device 800 ), you can notify the operator for replacement and inspection.
  • the photosensor module is installed in a position parallel to the rod housing of the push rod assembly.
  • it may be installed under the push rod assembly.
  • the sensing direction of the photo sensor module and the moving direction of the push rod assembly are the same, the amount of contact wear, which is a vertical moving displacement, can be directly detected through the photo sensor without a discrimination sticker.
  • a plurality of photo sensor modules may be used to compensate for errors caused by changes in the left and right positions of the push rod assembly.
  • FIG. 6 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • 7 is a plan view illustrating an installation state of the contact monitoring device according to FIG. 6 when an error situation occurs.
  • 8 and 9 are graphs showing output by distance of the contact monitoring device of FIG. 6 when an error situation occurs.
  • the contact monitoring device (B) according to the second embodiment of the present invention, the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' are installed in parallel with each other at the same height. I can. At this time, the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' may be disposed toward one side of the rod housing 210 (for convenience, only the rod housing of the push rod assembly is shown as a representative). . A differentiation sticker may be attached to the rod housing 210 at a position facing the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a'.
  • the first photo sensor module 510a includes a light emitting part 512a, a light receiving part 514a, and a circuit part 516a (sensor holders and sensor brackets are omitted for convenience).
  • the second photo sensor module 510a' includes a light emitting portion 512a', a light receiving portion 514a', and a circuit portion 516a'.
  • the light emitting part 512a of the first photo sensor module 510a is disposed symmetrically to the light emitting part 512a' of the second photo sensor module 510a', and the first photo sensor module
  • the light receiving part 514a of 510a may be disposed symmetrically to the light receiving part 514a' of the second photo sensor module 510a'.
  • the contact monitoring device (B) detects the amount of contact wear using the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' and informs the user when an error occurs in the left and right position of the push rod assembly. ,
  • the error can be corrected (here, the left and right direction means the direction indicated in FIG. 6). Since the method of detecting the contact wear amount is the same as that of the first embodiment, detailed descriptions will be omitted.
  • the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' are disposed at the same height, but at the same distance based on the virtual center point L of the rod housing 210 Arrange them apart from each other so that they have.
  • distances from the virtual center point L to the center points of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' may be defined as d1 and d2, respectively.
  • d1 and d2 are the same.
  • the distance (D) to the object to be detected (a discrimination sticker not shown in the drawing, hereinafter to be detected) Is the same. Therefore, when the outputs of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' are measured, the same output is displayed.
  • the distance D1 between the first photo sensor module 510a and the sensing target Wow, the distance D2 between the second photo sensor module 510a' and the object to be detected is different from each other.
  • D1 becomes larger than D2
  • d1 becomes larger than d2. Accordingly, outputs of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' are different from each other.
  • D1 becomes smaller than D2
  • d1 becomes smaller than d2.
  • d1 and d2 increase or decrease by the amount of left and right movement of the rod housing.
  • the X axis is the distance the rod housing 210 has moved to the right from the center point
  • the Y axis is the output values of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a'. Therefore, when the load housing 210 moves to the right, the output values of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' may appear in the form as shown in FIG. 8. Similarly, when the rod housing 210 moves from the center point to the left, the outputs of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' may appear in the form as shown in FIG. 9.
  • the data processing device 800 adds or subtracts the amount of increase or decrease based on the output values of the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' when there is no movement of the push rod assembly, It is possible to correct the error when the movement of
  • FIG. 10 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a third embodiment of the present invention.
  • the contact monitoring device B has described an example in which the first photo sensor module 510a and the second photo sensor module 510a' are separately installed.
  • one photo sensor module 510b includes two pairs of light emitting units 512b and 512b' and a light receiving unit 514b. 514b'), and two pairs of light emitting units 512b and 512b' and light receiving units 514b and 514b' may have a structure in which one circuit unit 516b is shared.
  • FIG. 11 is a plan view showing an installation state of a contact monitoring device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • two photo sensor modules may be installed in a direction orthogonal to each other.
  • the first photo sensor module 510c and the second photo sensor module 510c' are installed at the same height, and the sensing directions toward the sensing target are perpendicular to each other. It can be arranged in any direction. Even in this case, the distance D between the first photo sensor module 510c and the second photo sensor module 510c' and the object to be detected is the same.
  • one of the first photo sensor module 510c and the second photo sensor module 510c' is used to detect the contact wear amount, and the other can be used to correct the error of the left and right movement of the push rod assembly.
  • the first photo sensor module 510c and the second photo sensor module 510c' may detect the amount of contact wear.
  • the first photo sensor module 510c is generated in the left-right direction (up and down direction based on FIG. 11) based on the virtual center line L1
  • the second photo sensor module 510c' is generated in the left-right direction based on the virtual center line L2. It can be used to correct the movement error of the push rod assembly.

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Abstract

본 발명은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있는 접점 감시 장치의 오차를 보정할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점의 마모량을 실시간으로 감시하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 2개의 포토 센서를 이용함으로써 센서 자체 또는 설치 상태에 의해 발생할 수 있는 포토 센서나 푸시 로드의 위치 오차를 최소화하여 정밀하게 접점 마모량을 감지할 수 있다.

Description

진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기
본 발명은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있고 접점 감시 장치의 오차를 보정할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기에 관한 것이다.
진공차단기는 진공의 절연 내력을 이용해 전기회로에서 발생하는 단락이나 지락 등의 사고 시 사고전류로부터 부하기기 및 선로를 보호하는 전기 보호기이다.
진공차단기는 전력 수송제어 및 전력계통의 보호 역할을 한다. 진공차단기는 차단용량이 크고 신뢰성 및 안전성이 높다. 뿐만 아니라 진공차단기는 작은 설치 공간에도 거치할 수 있어 중전압에서부터 고전압에 이르기까지 그 적용범위가 확대되어 가고 있다.
진공차단기는 전류를 차단하는 핵심부품인 진공 인터럽터와, 진공 인터럽터에 동력을 전달하는 동력전달장치, 동력전달장치에 의해 상하 왕복운동을 하여 진공 인터럽터 내의 접점을 투입 또는 차단하는 푸시로드 등을 포함한다. 진공차단기의 핵심 부품인 진공 인터럽터의 일 예가 한국특허등록 제10-1860348(등록일 2018. 05.16)에 개시되어 있다.
종래의 진공 인터럽터(100)는 절연용기(190)와, 고정전극(110)과, 가동전극(150) 및 아킹쉴드(210)를 포함하여 이루어진다. 고정전극(110)과 가동전극(150)은 각각 고정접점(130) 및 가동접점(170)을 구비한다. 가동전극(150)의 상하이동에 따라 가동접점(170)이 고정접점(130)에 접촉하거나 분리된다.
고정접점(130) 및 가동접점(170)의 전류 차단 동작이 반복되면 접점 마모가 발생하는 문제를 일으킨다. 접점이 일정 이상 마모되면 보수 또는 교체가 필요하다. 접점의 보수 또는 교체가 적절한 시간에 이루어지지 않으면 진공 인터럽터의 단시간 성능, 단락 성능 및 통전 성능의 저하 원인이 된다. 따라서 정확한 접점의 마모 상태를 감지하는 방법이 필요하다.
또한, 접점 마모량은 밀리미터 단위로 높은 정확도를 가지고 측정을 할 수 있어야 한다. 그러나 접점의 마모 상태를 감지하기 위해 센서를 사용하는 경우, 센서 자체의 측정 오차나 설치 시 발생하는 오차, 센서의 조립 자체의 공차 등으로 인한 오차 등과 같이 외부적인 요인이 센서 측정 결과에 영향을 주게 된다. 이로 인해 센서를 사용해 접점 마모량을 판단하는 경우 센서의 신뢰도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 센서의 오차를 최소화하거나 오차가 발생하더라도 이를 보정할 수 있으면서 정확한 접점 마모량을 감지할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 진공 인터럽터 내부의 접점 마모량을 감시할 수 있고 접점 감시 장치의 오차를 보정할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 이를 갖는 진공차단기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기용 접점 감시 장치에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되며, 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 또는 상기 높이 방향에 수직이 되는 수평 방향으로의 변위를 감지하는 복수의 센서 어셈블리; 및 상기 복수의 센서 어셈블리와 통신하여 상기 복수의 센서 어셈블리의 상기 출력 신호를 비교 분석해 상기 고정접점 및 가동접점의 접점 마모량을 감지하고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 변위에 따른 오차를 보상하는 데이터 처리장치;를 포함한다.
상기 복수의 센서 어셈블리는 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 다른 높이에 설치되는 것이 특징이다.
상기 복수의 센서 어셈블리는 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 같은 높이에 설치되는 것이 특징이다.
상기 복수의 센서 어셈블리는 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측 및 타측을 향해 각각 배치되되, 서로 같은 높이에 설치되며, 센싱 방향이 서로 직교하도록 배치되는 것이 특징이다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함한다.
상기 복수의 센서 어셈블리는 각각 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부; 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;를 구비한 포토 센서 모듈을 포함한다.
상기 데이터 처리장치는 복수의 상기 포토 센서 모듈 별로 감지하는 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위값에 대한 기준 데이터를 미리 저장하고, 상기 변위값에 대한 기준 데이터와 상기 복수의 포토 센서 모듈에 의해 감지되는 변위값을 비교해 상기 포토 센서 모듈의 오류를 판단하고 오차를 보정할 수 있다.
상기 변위값에 대한 기준 데이터는 상기 진공차단기의 접점 투입 이전 초기 감지 위치에 대응하는 오픈 위치값, 접점 투입 회수 별 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위, 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위에 대한 허용 오차 범위, 상기 진공차단기의 최대 접점 마모량에 대응하는 최대 클로즈 위치값을 포함한다.
상기 데이터 처리장치는 복수의 상기 포토 센서 모듈에서 각각 감지한 상기 푸시 로드 어셈블리의 수직 방향 변위가 허용 오차 범위를 벗어나면 해당 포토 센서 모듈의 오류로 판단한다.
상기 데이터 처리장치는 복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라지면 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류, 복수의 상기 포토 센서 모듈 중 어느 하나의 오류 중 하나로 판단하고, 상기 오류에 대한 알림 신호를 출력하는 것이 특징이다.
상기 데이터 처리장치는 복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라져 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류로 판단하는 경우, 복수의 상기 포토 센서 모듈의 최초 출력값을 기준으로 상기 출력값의 증감량을 가산 또는 감산하여 상기 푸시 로드 어셈블리의 오차를 보상하는 것이 특징이다.
또한, 본 발명은 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터; 상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및 상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되며 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 또는 상기 높이 방향에 수직이 되는 수평 방향으로의 변위를 감지하는 복수의 센서 어셈블리와, 상기 복수의 센서 어셈블리와 통신하여 상기 복수의 센서 어셈블리의 상기 출력 신호를 비교 분석해 상기 고정접점 및 가동접점의 접점 마모량을 감지하고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 변위에 따른 오차를 보상하는 데이터 처리장치를 구비한 접점 감시 장치;를 포함하는 진공차단기를 제공한다.
상기 복수의 센서 어셈블리는 상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 같은 높이 또는 다른 높이에 설치되거나, 서로 같은 높이에 설치되되 센싱 방향이 서로 직교하도록 배치되는 것이 특징이다.
상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함하고, 상기 복수의 센서 어셈블리는 각각 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부와, 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부와, 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부를 구비한 포토 센서 모듈을 포함한다.
상기 데이터 처리장치는 복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라지면 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류, 복수의 상기 포토 센서 모듈 중 어느 하나의 오류 중 하나로 판단하고, 상기 오류에 대한 알림 신호를 출력하는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점의 마모량을 실시간으로 감시하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 포토 센서를 이용해 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 수평 방향의 센싱 방향을 갖는 포토 센서를 이용해 수직 방향의 변위를 갖는 접점 마모량을 감지할 수 있다. 따라서 진공차단기용 접점 감시 장치는 접점 마모량을 정확하게 감지하여 적절한 유지 보수 시점을 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 2개의 포토 센서를 이용함으로써 센서 자체 또는 설치 상태에 의해 발생할 수 있는 포토 센서나 푸시 로드의 위치 오차를 최소화하여 정밀하게 접점 마모량을 감지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
도 5는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
도 7은 오류 상황 발생 시 도 6에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
도 8 및 도 9는 오차 상황 발생 시 도 6에 따른 접점 감시 장치의 거리별 출력을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다. 도 2는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다. 도 5는 도 1에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치(B)는 진공차단기(A)의 주회로부(100) 하측에 설치되어 진공 인터럽터(130)의 접점 마모를 감시한다.
진공차단기(A)의 주요 구성에 대해 간단하게 설명하면 다음과 같다(진공차단기의 구성은 본 발명의 설명에 필요한 구성에 대해서만 간단하게 설명하기로 한다. 편의상 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향을 수직 방향, 높이 방향에 수직인 방향을 수평 방향으로 정의한다).
진공차단기(A)는 진공 인터럽터(130)를 포함하는 주회로부(100)와, 진공 인터럽터(130)의 접점에 동력을 전달하기 위한 푸시 로드 어셈블리(200) 및 메인 샤프트(300)를 포함하고, 구동력을 발생하며 메인 샤프트(300)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(400)를 포함한다.
주회로부(100)는 하우징(110) 내부에 진공 인터럽터(130)가 설치된다. 진공 인터럽터(130)는 수용 공간을 형성하는 절연용기(132)와, 절연용기(132)의 내측 상부에 고정되는 고정전극(134)과, 고정전극(134)의 단부에 구비된 고정접점(134a)과, 절연용기(132)의 내측 하부에 상하 이동 가능하게 설치되는 가동전극(136)과, 가동전극(136)의 단부에 구비된 가동접점(136a)을 구비한다. 절연용기(132) 내부에는 진공을 형성하는 아크 실드(132a)가 수용되며, 아크 실드(132a)는 고정전극(134)과 고정접점(134a), 가동전극(136)과 가동접점(136a)의 주변을 감싼다. 가동접점(136a)은 가동전극(136)에 의해 고정접점(134a)에 접촉(투입 상태)되거나 고정접점(134a)으로부터 분리(차단 상태)된다. 가동전극(136)은 푸시 로드 어셈블리(200)에 의해 상승 또는 하강한다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 가동전극(136)을 투입 또는 차단한다. 푸시 로드 어셈블리(200)는 메인 샤프트(300)의 동력을 가동전극(136)에 전달하는 여러 축 및 스프링 등으로 구성된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(210) 상에 후술할 접점 감시 장치(B)의 일부 구성이 설치된다. 푸시 로드 어셈블리(200)의 하단에 메인 샤프트(300)가 연결된다.
메인 샤프트(300)는 메커니즘 어셈블리(400)에 연결되어 메커니즘 어셈블리(400)로부터 발생한 동력을 푸시 로드 어셈블리(200)로 전달한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 주회로부(100)의 하측에 설치되는 복수의 센서 어셈블리(500, 500')와, 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 감별 스티커(700), 그리고 신호 처리 및 제어를 위한 데이터 처리장치(800)를 포함한다. 복수의 센서 어셈블리(500, 500')는 수직 방향, 수평 방향, 또는 서로 직교하는 방향 등에 다양하게 배치되어 활용된다. 이하에서는 센서 어셈블리(500, 500')가 2개이고 수직 방향으로 단차지게 배치된 실시 예에 대해 먼저 설명하기로 한다. 2개의 센서 어셈블리(500, 500')는 동일한 구조를 가지므로 세부 구조는 편의상 제1 센서 어셈블리(500)를 기준으로 설명하기로 한다.
제1 센서 어셈블리(500)는 감별 스티커(700)의 위치 감지를 위한 제1 포토 센서 모듈(510)과, 제1 포토 센서 모듈(510)을 수용하는 제1 센서 홀더(530)와, 제1 센서 홀더(530)를 주회로부(100)의 하측에 결합시키는 제1 센서 브라켓(550)을 포함한다.
제1 포토 센서 모듈(510)은 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)와, 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)의 신호를 처리하는 제1 회로부(516)를 포함한다. 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)는 제1 회로부(516)의 일면에 나란히 설치된다. 제1 포토 센서 모듈(510)은 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)가 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(210)을 향하도록 설치된다. 제1 포토 센서 모듈(510)의 설치 방향의 의미는 후술하기로 한다.
제1 포토 센서 모듈(510)은 제1 발광부(512)에서 빛을 방사하고, 방사된 빛이 감별 스티커(700)의 표면에 반사되어 되돌아온 광량을 제1 수광부(514)에서 감지하는 타입의 광센서이다.
제1 회로부(516)는 제1 수광부(514)에서 감지한 빛의 세기에 비례하는 광전류가 흐르므로, 반사되어 되돌아온 광량이 클수록 발생하는 전류량이 커지게 된다. 제1 포토 센서 모듈(510)이 제1 발광부(512)에서 발광한 빛이 반사되어 입사되는 광량을 감지하므로, 제1 포토 센서 모듈(510)에서 멀어질수록 반사되어 제1 수광부(514)로 입사되는 광량이 감소한다. 입사되는 광량이 감소하면 광전류가 약해지므로 데이터 처리장치(800)는 제1 회로부(516)의 신호를 바탕으로 제1 포토 센서 모듈(510)과 감지 대상의 거리를 알 수 있다.
따라서 제1 포토 센서 모듈(510)은 빛을 발광하고 반사광이 반사되는 방향이 센싱 방향이 된다. 제1 포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향과 동일한 방향의 이동 변위를 감지할 수 있다.
제1 회로부(516)에서는 광전류를 처리해 외부로 신호를 출력할 수 있다. 출력 신호는 센싱한 광량에 따라 작아지거나 커지며, 광량은 변위에 따라 달라진다. 따라서 제1 회로부(516)에서 출력된 신호를 처리하면 결과적으로 이동 변위를 계산할 수 있다. 제1 회로부(516)에서 출력된 신호는 외부 데이터 처리장치나 관리자의 스마트 단말기 등으로 전송될 수 있다. 본 발명에서는 데이터 처리 장치(800)가 구비되어 각종 신호 처리 및 제어를 담당하는 것을 예로 하여 설명한다.
제1 센서 홀더(530)는 제1 포토 센서 모듈(510)을 수용한다. 제1 센서 홀더(530)는 일면이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다. 제1 센서 홀더(530)의 개방된 일측으로 제1 포토 센서 모듈(510)의 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)가 노출된다. 제1 센서 홀더(530)는 개방된 일측과 반대쪽 타측 또는 측면부에 제1 센서 브라켓(550)에 결합되는 결합부(532)가 구비될 수 있다. 결합부(532)는 볼트가 삽입되는 홀 형태로 구비될 수 있다.
제1 센서 홀더(530)는 제1 포토 센서 모듈(510)이 삽입되어 이탈되지 않는다면 박스 형태가 아닌 'ㄱ'자나 'ㄴ'자, 'ㄷ'자 형태 등의 프레임 형태를 가질 수도 있다.
제1 센서 브라켓(550)은 주회로부(100)의 외관을 형성하는 하우징(110)의 하부 일측에 장착된다. 제1 센서 브라켓(550)은 제1 센서 홀더(530)를 지지할 수 있다면 그 형상에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 제1 포토 센서 모듈(510)의 설치 위치가 로드 하우징(210)을 향해야 한다. 따라서 제1 센서 브라켓(550)은 역'ㄱ'자 형상을 가지며, 주회로부(100)의 하우징(110) 하측으로 연장된 면에 제1 센서 홀더(530)가 결합된다. 제1 센서 브라켓(550)의 판면에는 제1 센서 홀더(530)의 체결을 위한 복수의 체결홀과, 하우징(110)과의 체결을 위한 복수의 체결홀이 형성될 수 있다. 제1 센서 브라켓(550)은 볼팅 결합 등으로 제1 센서 홀더(530) 및 하우징(110)에 결합될 수 있다.
전술한 실시 예에서 제1 센서 홀더(530)와 제1 센서 브라켓(550)이 별도로 구비된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 제1 포토 센서 모듈(510)을 수용해 주회로부(100)의 하우징(110)에 결합시킬 수 있다면 하나의 고정 수단을 사용해도 무방하다. 이렇게 설치된 제1 포토 센서 모듈(510)은 감별 스티커(700)를 이용해 센싱 방향과 상이한 방향의 변위를 측정하는데 이용된다.
한편, 제2 센서 어셈블리(500')는 제1 센서 어셈블리(500)와 동일하게 제2 포토 센서 모듈(510'), 제2 센서 홀더(530'), 제2 센서 브라켓(550')을 포함한다. 제2 센서 어셈블리(500')는 제1 포토 센서 모듈(510)이 설치된 위치보다 다소 높거나 낮게 단차진 위치에 제2 포토 센서 모듈(510')이 설치될 수 있다. 본 발명에서는 제1 포토 센서 모듈(510)보다 제2 포토 센서 모듈(510')이 더 낮게 설치된 것을 예로 하여 설명한다.
각 센서 어셈블리(500, 500')의 제1 및 제2 포토 센서 모듈(510, 510')이 수직 방향으로 서로 단차지게 설치되어 각각 작동됨으로써 제1 및 제2 포토 센서 모듈(510, 510')에 오차가 발생했을 때 발생한 오차를 보정(보상)할 수 있다. 이러한 오차 보정 방법에 대해서는 후술하기로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 스티커이다. 감별 스티커(700)는 소정의 크기를 갖는 사각형 형상이다. 감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)을 향하는 방향에 부착된다. 감별 스티커(700)는 도 4를 기준으로 수직 방향을 따라 상단에서 하단으로 갈수록 검정색에서 흰색이 되는 그라데이션 형태로 형성될 수 있다. 반대로 감별 스티커(700)가 하단에서 상단으로 갈수록 검정색에서 흰색이 되는 그라데이션 형태로 형성될 수도 있다. 즉, 감별 스티커(700)는 일정 영역에서의 반사율이 다른 영역에서의 반사율과 차이가 있어 포토 센서 모듈(510)에서 이를 구분하여 감지할 수 있도록 형성된다.
감별 스티커(700)의 최상단이 검정색이고 최하단이 흰색인 것은 감별 스티커(700)를 부착하는 주변부와의 경계를 명확하게 하여 주변 색의 영향을 받지 않도록 하기 위함이다. 감별 스티커(700)의 최상단 및 최하단 약 10% 정도에 검정색 및 흰색 영역이 형성되고 나머지 영역은 그라데이션으로 형성될 수 있다. 그러나 감별 스티커(700)는 최상단 및 최하단을 모두 포함하는 전체 영역이 그라데이션으로 형성될 수도 있다(이 경우 최초 감지 위치나 부착 위치를 조절해 주변 색의 영향을 받지 않는 범위 내에서 감지가 이루어지도록 할 수 있음). 감별 스티커(700)의 검정색 및 흰색을 제외한 그라데이션 영역 내에 포토 센서 모듈(510)의 감지 영역이 존재하도록 감별 스티커(700)의 부착 위치를 조절한다.
이와 같이, 감별 스티커(700)를 그라데이션 형태로 구성하는 경우, 각 영역의 경계를 지날 때 반사광의 전류값이 점진적으로 변하게 된다.
본 발명에서 감별 스티커(700)는 고정접점(134a) 및 가동접점(136a)이 일정량 이상 마모되어 푸시 로드(230)의 상승 높이가 달라지는지의 여부를 감별하기 위한 스티커이다(본 발명에서 '접점 마모량'이란 용어는 고정 접점 및 가동 접점이 투입에 의해 마모되어 푸시 로드가 상승하는 변위로 정의함. 푸시 로드의 상승 변위를 직접 측정하기 어려워 로드 하우징에 감별 스티커를 부착함으로써 푸시 로드의 변위를 간접 측정한다).
감별 스티커(700)는 접점 차단 상태에서 도 2 및 도 5의 오픈 위치(Po)가 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛을 반사하는 영역으로 설정될 수 있다. 또한, 접점 투입 상태에서는 감별 스티커(700)의 클로즈 위치(Pc1)가 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛이 반사될 수 있다.
접점 투입이 이루어질 때마다 접점이 마모되면서 푸시 로드 어셈블리(200)가 점차 상승하므로 감별 스티커(700)도 점차 상승하게 된다. 이에 따라 제1 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 감별 스티커(700)의 하단 쪽으로 이동하게 된다. 접점 마모량이 미리 설정된 최대값이 되는 감지 위치를 최대 클로즈 위치(Pcm)로 정의한다.
접점 마모량이 최대값이 되기 전까지 접점 투입이 이루어질 때, 감지 위치는 초기 클로즈 위치(Pc1)와 최대 클로즈 위치(Pcm)의 사이에 존재하게 된다.
제1 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치 및 접점 마모량이 최대가 되는 위치가 감별 스티커(700)의 어느 부위가 될지는 현장에 접점 감시 장치가 설치되기 전에 미리 결정될 수 있다.
전술한 것과 동일한 방법으로 제2 포토 센서 모듈(510')을 설치한 후 감지 위치를 설정할 수 있다. 제2 포토 센서 모듈(510')은 제1 포토 센서 모듈(510)보다 아래 쪽에 설치된다. 따라서 제2 포토 센서 모듈(510')의 감지 위치는 제1 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치보다 아래 쪽에 위치하게 된다. 즉, 제2 포토 센서 모듈(510')의 오픈 위치(Po'), 초기 클로즈 위치(Pc1') 및 최대 클로즈 위치(Pcm')는 제1 포토 센서 모듈(510)과 제2 포토 센서 모듈(510')의 설치 높이 차이 만큼 아래에 위치한다.
제2 포토 센서 모듈(510')은 제1 포토 센서 모듈(510)과 동일하게 접점 마모량을 감지하는데 사용된다. 또한, 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')을 모두 사용하여 포토 센서의 오류나 이상을 감지하고 보정하는 목적으로도 사용된다.
전술한 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')에서 출력되는 출력 신호는 진공차단기(A)의 외부에 설치된 데이터 처리 장치(800)로 전송된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 처리장치(800)는 진공차단기(A)의 외부에 설치되어 포토 센서 모듈(510, 510')과 통신한다. 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(510, 510')에서 측정된 데이터를 통해 푸시 로드 어셈블리(200)의 위치를 파악한다. 또한, 데이터 처리 장치(800)는 푸시 로드 어셈블리(200)의 위치를 통해 접점 마모량을 판별하고, 사용자 경고 여부를 결정한다. 데이터 처리 장치(800)는 접점 마모량 판단에 필요한 접점 마모량 판단 기준을 설정하고 온도에 따라 이를 보정하는 역할도 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 접점 감시 장치에 있어서, 먼저 포토 센서 모듈을 이용해 접점 마모량을 감지하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 도 2의 상하 방향인 수직 방향으로 작동되므로 접점 차단 상태에서는 항상 동일한 위치를 유지한다. 최초 1회 투입 상태에서 푸시 로드 어셈블리(200)는 일정량의 수직 방향 변위를 나타낸다. 그러나 접점 마모가 발생하면 마모량만큼 푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향을 따라 상승하게 된다. 즉, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위가 접점 마모량이 된다.
푸시 로드 어셈블리(200)의 이동량을 측정하기 위해서는 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지해야 한다. 이를 위해, 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에 수직 변위를 감지할 수 있는 센서를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나 푸시 로드 어셈블리(200)의 하측에는 메인 샤프트(300)가 결합되고, 진공차단기(A)의 하부 구성품들이 존재하므로 센서를 설치할만한 충분한 공간의 확보가 어렵다.
따라서 본 발명의 제1 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 외주면과 인접하여 설치되되 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 평행한 일측에 설치된다. 이때, 제1 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향은 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 수직한 방향이다. 또한, 주변부와의 간섭을 최소화하기 위해 제1 포토 센서 모듈(510)은 주회로부(100)의 하우징(110) 하단에서 외측과 가까운 부분에 설치된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향으로의 변위만 가질 뿐, 수평 방향으로는 이동하지 않으므로 일측에 제1 포토 센서 모듈(510)을 설치하더라도 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 변위를 감지할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 실시 예에서는 감별 스티커(700)를 적용해 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위를 수평 방향 변위로 변환하는 것과 동일한 효과를 발생시켜 제1 포토 센서 모듈(510)을 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 제1 포토 센서 모듈(510)과 마주보는 방향의 로드 하우징(210)의 외주면 상에 부착된다. 이때, 로드 하우징(210)의 투입 전 위치에서 제1 포토 센서 모듈(510)의 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)의 위치는 감별 스티커(700)의 오픈 위치(Po)에 위치한다. 오픈 위치(Po)가 투입 전 상태는 제1 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치가 된다. 접점 투입이 반복되면서 접점 마모량이 점차 증가하더라도 미리 설정된 한계치보다 작을 때에는 제1 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치는 감별 스티커(700)의 클로즈 위치(Pc1)에 좀더 가까울 수 있다.
투입이 반복되면서 접점 마모량이 늘어나면 도 5에 도시된 바와 같이, 로드 하우징(210)이 점차 상승하게 된다. 로드 하우징(210)의 상승에 따라 감별 스티커(700) 역시 함께 상승한다. 제1 포토 센서 모듈(510)의 제1 발광부(512) 및 제1 수광부(514)의 위치는 고정되어 있으므로 감별 스티커(700)의 상승에 따라 발광 및 수광 위치가 점차 하강하게 된다.
접점 마모량이 점차 증가하면 로드 하우징(210)이 점차 상승하고, 접점 마모량이 미리 설정된 한계치에 이르면 제1 포토 센서 모듈(510)의 발광 및 수광 위치가 오픈 위치(Po)에서 멀어져 최대 클로즈 위치(Pcm) 쪽으로 이동하게 된다.
본 실시 예에서 감별 스티커(700)의 오픈 위치(Po)에 빛을 발광해 재입사되는 반사광은 최대 클로즈 위치(Pcm)에서 재입사되는 반사광보다 광량이 매우 적다. 검정색은 빛을 흡수하는 색이기 때문에 검정색에 가까울수록 반사광의 광량이 적다. 따라서 제1 포토 센서 모듈(510)의 센싱 위치가 감별 스티커(700)의 오픈 위치(Po)에 위치할 때보다 흰색에 가까운 최대 클로즈 위치(Pcm)에 위치할 때 발생되는 광전류의 크기가 커지게 된다. 따라서 제1 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 출력 신호가 달라지므로, 이 출력 신호를 바탕으로 데이터 처리장치(800)는 로드 하우징(210)의 수직 변위를 계산할 수 있다.
로드 하우징(210)의 수직 변위가 곧 접점 마모량이므로, 데이터 처리장치(800)는 접점 마모량이 미리 설정된 한계치가 되었는지 여부를 제1 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 신호를 분석함으로써 알 수 있다.
제1 포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향에 수직이 되는 수직 방향 변위를 직접적으로 감지할 수 없으나, 감별 스티커(700)의 명암 변화에 따른 반사율의 변화가 수직 변위를 수평 변위로 전환하는 효과를 나타낸다. 따라서 데이터 처리장치(800)는 제1 포토 센서 모듈(510)을 적용해 접점 마모량을 간접적으로 감시 및 감지할 수 있다.
제1 포토 센서 모듈(510)에 의해 감시되는 접점 마모량은 실시간 또는 미리 설정된 시간 주기로 감시될 수 있다. 이에 따라, 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 적절한 유지 보수 시점을 알 수 있다. 또한, 진공차단기의 신뢰성 및 성능이 향상된다.
동일한 방법으로 제2 포토 센서 모듈(510') 역시 접점 마모량을 판단할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공차단기의 접점 감시 장치에 있어서, 포토 센서 모듈의 오류나 오차를 보상하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다(이하에서 별도의 언급이 없더라도 판단이나 제어의 주체는 데이터 처리장치임).
데이터 처리장치(800)는 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')에 의해 감지되는 푸시 로드 어셈블리(200)의 '변위값에 대한 기준 데이터'를 미리 저장하고 있다.
변위값에 대한 기준 데이터는 진공차단기(A)의 설치 이전 초기 감지 위치인 오픈 위치(Po)에 대한 정보(오픈 위치값), 접점 투입 회수에 따른 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위에 대한 허용 오차 범위, 최대 접점 마모량에 대응하는 최대 클로즈 위치(Pcm)에 대한 정보(클로즈 위치값) 등을 포함한다. 또한, 변위값에 대한 기준 데이터는 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510') 각각의 위치를 기준으로 각각 저장된다.
예를 들어, 데이터 처리장치(800)는 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')의 감지 위치를 기준으로 아래와 같은 변위값에 대한 기준 데이터를 저장할 수 있다(아래의 수치는 감별 스티커의 총 높이 50mm를 기준으로 상단에서부터 각 감지 위치까지 거리를 나타냄).
구분(단위: mm) 제1 포토 센서 모듈 기준 제2 포토 센서 모듈 기준
Po 15 20
Pc1 25 30
Pc2 26 31
Pc3 27 32
：：
Pcm 40 45
이때, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위에 대해 허용 가능한 오차 범위는 ±0.02mm로 설정될 수 있다. 즉, 제1 포토 센서 모듈(510)에서 감지한 1회 접점 투입 시 푸시 로드 어셈블리(200)의 변위는 24.8~25.2mm의 범위가 정상 변위의 범위로 판단될 수 있다. 마찬가지로 제2 포토 센서 모듈(510')에서 감지한 1회 접점 투입 시 푸시 로드 어셈블리(200)의 변위는 29.8~30.2mm의 범위가 정상 변위의 범위로 판단될 수 있다.즉, 데이터 처리장치(800)가 1회 접점 투입 시 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')의 출력 신호를 분석한 결과, 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위가 각각 24.8~25.2mm/29.8~30.2mm에 해당하면 제1 포토 센서 모듈(510) 및 제2 포토 센서 모듈(510')은 정상 동작하고 있는 것으로 판단된다.
그러나 제1 포토 센서 모듈(510)의 출력 신호 분석 결과와 제2 포토 센서 모듈(510')의 출력 신호 분석 결과가 상이하다면, 데이터 처리장치(800)는 허용 가능한 오차 범위를 벗어난 결과를 나타내는 쪽의 포토 센서 모듈에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 데이터 처리장치(800)는 포토 센서 모듈에 이상이 발생한 것으로 판단하면, 오류 발생 신호(경고음, 화면 출력 등)를 출력해 사용자에게 오류 발생 상황을 알려줄 수 있다.
이와 같이, 2개의 포토 센서 모듈(510, 510')을 사용함으로써 푸시 로드 어셈블리(200)의 변위를 정확하게 측정하여 접점 마모량을 감지함은 물론, 센서 하나가 고장나거나 오류가 발생하더라도 정상 동작되는 다른 하나의 센서를 기준으로 접점 마모량을 감지할 수 있다.
전술한 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 방향 변위에 대해 허용 가능한 오차 범위는 일 예를 기재한 것일 뿐, 기재된 수치가 절대적인 값은 아니다.
전술한 바와 같이, 2개의 포토 센서 모듈(510, 510')을 수직 방향으로 서로 다른 높이에 설치함으로써 최대 접점 마모량 알림 기준으로 사용할 수도 있다. 즉, 제2 포토 센서 모듈(510')을 최대 접점 마모량을 나타내는 위치에 설치할 수 있다. 그 후 제2 포토 센서 모듈(510')의 감지값을 임계값 또는 경고값으로 설정하고, 제1 포토 센서 모듈(510)의 감지값이 상기 임계값 또는 경고값과 같아지면 데이터 처리장치(800)에서 작업자에게 교체 및 점검을 위한 알림을 할 수 있다.
전술한 실시 예에서, 포토 센서 모듈이 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징과 평행한 위치에 설치된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 주변부와의 간섭을 피할 수 있다면 푸시 로드 어셈블리의 하측에 설치될 수도 있다. 이 경우, 포토 센서 모듈의 센싱 방향과 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향이 동일하므로 감별 스티커 없이도 수직 방향의 이동 변위인 접점 마모량을 포토 센서를 통해 직접 감지할 수 있다.
또한, 복수의 포토 센서 모듈을 사용해 푸시 로드 어셈블리의 좌우 위치 변화에 따른 오차를 보정할 수도 있다. 이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 접점 감시 장치에 대해 설명하기로 한다(전술한 실시 예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명을 생략하며, 하기 도면에 도시되지 않은 도면은 제1 실시 예의 도면을 참조하여 설명하기로 함).
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다. 도 7은 오류 상황 발생 시 도 6에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다. 도 8 및 도 9는 오차 상황 발생 시 도 6에 따른 접점 감시 장치의 거리별 출력을 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 제1 포토 센서 모듈(510a)과 제2 포토 센서 모듈(510a')이 동일한 높이에 서로 나란히 설치될 수 있다. 이때, 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')은 로드 하우징(210)의 일측을 향해 배치될 수 있다(편의상 도면에 푸시 로드 어셈블리 중 로드 하우징만을 대표로 도시함). 로드 하우징(210)에는 제1 포토 센서 모듈(510a)과 제2 포토 센서 모듈(510a')을 마주보는 위치에 감별 스티커가 부착될 수 있다.
제1 포토 센서 모듈(510a)은 발광부(512a) 및 수광부(514a), 회로부(516a)를 구비한다(센서 홀더 및 센서 브라켓은 편의상 생략함). 제2 포토 센서 모듈(510a')은 발광부(512a') 및 수광부(514a'), 회로부(516a')를 구비한다.
이때 정확한 측정 결과를 얻기 위해 제1 포토 센서 모듈(510a)의 발광부(512a)는 제2 포토 센서 모듈(510a')의 발광부(512a')와 서로 대칭으로 배치되고, 제1 포토 센서 모듈(510a)의 수광부(514a)는 제2 포토 센서 모듈(510a')의 수광부(514a')와 서로 대칭으로 배치될 수 있다.
접점 감시 장치(B)는 제1 포토 센서 모듈(510a)과 제2 포토 센서 모듈(510a')을 이용해 접점 마모량을 감지함과 동시에 푸시 로드 어셈블리의 좌우 방향 위치에 오차가 발생할 때 이를 사용자에게 알리고, 오차를 보정할 수 있다(여기서 좌우 방향이란 도 6에 표시된 방향을 의미한다). 접점 마모량을 감지하는 방법은 전술한 제1 실시 예와 동일하므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.
푸시 로드 어셈블리의 좌우 방향 위치 오차를 보정하는 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')을 동일한 높이에 배치하되, 로드 하우징(210)의 가상의 중심점(L)을 중심으로 동일한 간격을 갖도록 서로 이격하여 배치한다. 이때 가상의 중심점(L)으로부터 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 중심점까지의 거리를 각각 d1, d2라고 정의할 수 있다. 여기서 d1과 d2는 동일하다.
전술한 바와 같이 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')이 설치되는 경우, 감지하고자 하는 대상(도면에 도시하지 않은 감별 스티커, 이하 감지 대상)까지의 거리(D)가 동일하다. 따라서 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력을 측정하면 동일한 출력을 나타낸다.
만약, 전술한 설치 상태에서 외력 등의 원인에 의해 로드 하우징(210)이 우측으로 옮겨지는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 포토 센서 모듈(510a)과 감지 대상과의 거리(D1)와, 제2 포토 센서 모듈(510a')과 감지 대상과의 거리(D2)가 서로 달라지게 된다. 로드 하우징(210)이 우측으로 이동되면, D1은 D2보다 커지고, d1 역시 d2보다 커지게 된다. 이에 따라 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력이 서로 달라진다. 마찬가지로 로드 하우징(210)이 좌측으로 이동되면 D1이 D2보다 작아지고, d1 역시 d2보다 작아지게 된다. 이때 d1 및 d2는 로드 하우징의 좌우 이동량만큼 증가하거나 감소된다.
도 8에서 X축은 로드 하우징(210)이 중심점에서 우측으로 이동한 거리이고, Y축은 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력값이다. 따라서 로드 하우징(210)이 우측으로 이동 시 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력값은 도 8과 같은 형태로 나타날 수 있다. 마찬가지로 로드 하우징(210)이 중심점에서 좌측으로 이동 시 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력은 도 9와 같은 형태로 나타날 수 있다.
따라서 데이터 처리 장치(800)는 푸시 로드 어셈블리의 이동이 없을 때 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')의 출력값을 기준으로 증감량을 각각 가산 또는 감산함으로써 푸시 로드 어셈블리의 이동이 발생했을 때의 오차를 보정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
전술한 제2 실시 예에서 접점 감시 장치(B)는 제1 포토 센서 모듈(510a) 및 제2 포토 센서 모듈(510a')이 별도로 각각 설치되는 예를 설명한 것이다. 그러나 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 하나의 포토 센서 모듈(510b)이 두 쌍의 발광부(512b, 512b') 및 수광부(514b, 514b')를 구비하고, 두 쌍의 발광부(512b, 512b') 및 수광부(514b, 514b')가 하나의 회로부(516b)를 공유하는 구조를 가질 수 있다.
이 경우에도 제2 실시 예와 동일한 방법으로 푸시 로드 어셈블리의 위치에 따른 오차 보정 및 접점 마모량 감시가 가능하다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 평면도이다.
또는, 도 11에 도시된 바와 같이, 두 개의 포토 센서 모듈이 서로 직교하는 방향으로 설치될 수도 있다. 본 발명의 제4 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 제1 포토 센서 모듈(510c) 및 제2 포토 센서 모듈(510c')이 동일한 높이에 설치되되, 감지 대상을 향하는 센싱 방향이 서로 직교하는 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우에도 제1 포토 센서 모듈(510c) 및 제2 포토 센서 모듈(510c')과 감지 대상과의 거리(D)는 서로 동일하게 설치된다.
본 실시 예에서 제1 포토 센서 모듈(510c) 및 제2 포토 센서 모듈(510c') 중 어느 하나는 접점 마모량을 감지하는데 사용되고, 다른 하나는 푸시 로드 어셈블리의 좌우 방향 이동의 오차를 보정하는데 사용할 수 있다. 또는, 제1 포토 센서 모듈(510c) 및 제2 포토 센서 모듈(510c')은 접점 마모량을 감지할 수 있다. 동시에, 제1 포토 센서 모듈(510c)은 가상의 중심선 L1을 기준으로 좌우 방향(도 11 기준으로 상하 방향), 제2 포토 센서 모듈(510c')은 가상의 중심선 L2를 기준으로 좌우 방향으로 발생하는 푸시 로드 어셈블리의 이동 오차를 보정하는데 사용될 수 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (15)

  1. 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기용 접점 감시 장치에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되며, 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 또는 상기 높이 방향에 수직이 되는 수평 방향으로의 변위를 감지하는 복수의 센서 어셈블리; 및
    상기 복수의 센서 어셈블리와 통신하여 상기 복수의 센서 어셈블리의 상기 출력 신호를 비교 분석해 상기 진공 인터럽터의 고정접점 및 가동접점의 접점 마모량을 감지하고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 변위에 따른 오차를 보상하는 데이터 처리장치;
    를 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서 어셈블리는
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 다른 높이에 설치되는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서 어셈블리는
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 같은 높이에 설치되는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 센서 어셈블리는
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측 및 타측을 향해 각각 배치되되, 서로 같은 높이에 설치되며, 센싱 방향이 서로 직교하도록 배치되는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  5. 제2항 내지 제4항에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 센서 어셈블리는 각각
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부;
    상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부; 및
    상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부;
    를 구비한 포토 센서 모듈을 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는
    복수의 상기 포토 센서 모듈 별로 감지하는 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위값에 대한 기준 데이터를 미리 저장하고, 상기 변위값에 대한 기준 데이터와 상기 복수의 포토 센서 모듈에 의해 감지되는 변위값을 비교해 상기 포토 센서 모듈의 오류를 판단하고 오차를 보정하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변위값에 대한 기준 데이터는
    상기 진공차단기의 접점 투입 이전 초기 감지 위치에 대응하는 오픈 위치값, 접점 투입 회수 별 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위, 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 변위에 대한 허용 오차 범위, 상기 진공차단기의 최대 접점 마모량에 대응하는 최대 클로즈 위치값을 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는
    복수의 상기 포토 센서 모듈에서 각각 감지한 상기 푸시 로드 어셈블리의 수직 방향 변위가 허용 오차 범위를 벗어나면 해당 포토 센서 모듈의 오류로 판단하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  10. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는
    복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라지면 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류, 복수의 상기 포토 센서 모듈 중 어느 하나의 오류 중 하나로 판단하고, 상기 오류에 대한 알림 신호를 출력하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는
    복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라져 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류로 판단하는 경우, 복수의 상기 포토 센서 모듈의 최초 출력값을 기준으로 상기 출력값의 증감량을 가산 또는 감산하여 상기 푸시 로드 어셈블리의 오차를 보상하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  12. 절연용기 내에 고정되고 일단에 고정접점이 구비된 고정전극과, 일단에 상기 고정접점에 접촉 또는 분리되는 가동접점이 구비되고 상기 절연용기 내에 상승 또는 하강 가능하게 설치되는 가동전극을 갖는 진공 인터럽터;
    상기 가동전극의 타단에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리; 및
    상기 푸시 로드 어셈블리에 인접하여 설치되며 상기 푸시 로드 어셈블리의 높이 방향 또는 상기 높이 방향에 수직이 되는 수평 방향으로의 변위를 감지하는 복수의 센서 어셈블리와, 상기 복수의 센서 어셈블리와 통신하여 상기 복수의 센서 어셈블리의 상기 출력 신호를 비교 분석해 상기 고정접점 및 가동접점의 접점 마모량을 감지하고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 변위에 따른 오차를 보상하는 데이터 처리장치를 구비한 접점 감시 장치;
    를 포함하는 진공차단기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 센서 어셈블리는
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 일측을 향해 배치되되, 서로 같은 높이 또는 다른 높이에 설치되거나, 서로 같은 높이에 설치되되 센싱 방향이 서로 직교하도록 배치되는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 푸시 로드 어셈블리의 원통형의 로드 하우징의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 다른 복수의 영역을 갖는 감별 스티커를 더 포함하고,
    상기 복수의 센서 어셈블리는 각각 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커를 향해 빛을 발광하는 발광부와, 상기 감별 스티커를 마주보는 방향으로 배치되며 상기 감별 스티커로부터 반사되는 빛을 수광하는 수광부와, 상기 발광부 및 상기 수광부와 결합되며, 상기 수광부에서 수광된 광량에 따라 출력 신호를 출력하는 회로부를 구비한 포토 센서 모듈을 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 데이터 처리장치는
    복수의 상기 포토 센서 모듈의 출력값이 서로 달라지면 상기 푸시 로드 어셈블리의 수평 방향 위치 오류, 복수의 상기 포토 센서 모듈 중 어느 하나의 오류 중 하나로 판단하고, 상기 오류에 대한 알림 신호를 출력하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
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