WO2020204397A1 - 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법 - Google Patents

진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법 Download PDF

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WO2020204397A1
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이현욱
김주현
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LS Electric Co Ltd
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    • 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 compensating for a deviation according to a temperature of a sensor for monitoring a contact wear amount, and a correction method according thereto.
  • 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 part of a vacuum breaker, is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1860348 (Registration Date May 16, 2018) (hereinafter, reference numerals cited in the description of the conventional vacuum interrupter are applied only to the description of the prior art. Sign).
  • the conventional vacuum interrupter 100 disclosed in the above-described prior document 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.
  • the movable contact 170 is in contact with or separated from the fixed contact 130 according to the vertical movement of the movable electrode 150.
  • the fixed contact 130 and the movable contact 170 have a problem in that contact wear occurs as the current blocking operation is repeated. If the contact is worn over a certain period, it needs to be repaired or replaced. If the contact is not repaired or replaced in an appropriate time, it may cause the short-time performance, short-circuit performance, and energization performance of the vacuum interrupter to deteriorate. Therefore, it is necessary to accurately detect the wear condition of the contact point.
  • An object of the present invention is to provide a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker capable of compensating for a deviation according to the temperature of a sensor for monitoring a contact wear amount and a correction method according thereto.
  • the present invention is a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker having a push rod assembly that is coupled to a movable electrode of a vacuum interrupter to raise or lower the movable electrode, and is attached to an outer circumferential surface of the push rod assembly, and the push rod assembly moves
  • a discrimination sticker comprising a plurality of areas disposed along a direction and having a stepwise reflectance;
  • a light-emitting unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and emitting light toward the discrimination sticker; a light-receiving unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and receiving light reflected from the discrimination sticker; and
  • a photo sensor module coupled to the light receiving unit and having a circuit unit configured to process a signal from the light receiving unit to measure and process an amount of current according to the intensity of reflected light;
  • a data processing device that communicates with the photo sensor module and determines the amount of movement of the push rod assembly according to the amount of current sensed by the photo sensor module to calculate a contact wear amount
  • the discrimination sticker is characterized in that the boundary area in which the reflectance is different has a gradation shape.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker further includes a temperature sensor installed adjacent to the photo sensor module to measure a temperature, and the data processing device communicates with the temperature sensor and outputs from the photo sensor module. According to the output signal, the movement amount of the push rod assembly is determined to calculate the contact wear amount, and the contact wear amount determination criterion is corrected according to the measurement result of the temperature sensor.
  • the present invention provides a method for calibrating a contact monitoring device for an empty circuit breaker for monitoring a contact state using a voltage output value output from a photo sensor module, the method comprising: determining whether the contact state of the vacuum circuit breaker is changed (S200); If the contact state of the vacuum breaker is changed in the step S200, determining whether the vacuum breaker is changed to the contact closing state (S300); Determining the position of the push rod assembly of the vacuum circuit breaker based on the voltage output value output from the photo sensor module when the contact is made in the step S300 (S400); When the position of the push rod assembly is determined in step S400, determining whether the contact state is normal when the contact is inserted and whether the contact wear amount is less than or equal to a set value according to the contact wear amount determination criterion (S500); And storing the processing result of the step S500 (S600). It provides a method of calibrating a contact monitoring device for a vacuum circuit breaker comprising a.
  • determining whether a preset period has been reached S210
  • Determining whether the vacuum circuit breaker is in an open state when the preset period is reached in step S210 S310
  • the open position of the push rod assembly of the vacuum breaker is measured through the voltage output value output from the photo sensor module (S330), and the vacuum breaker is opened in step S310.
  • the position of the push rod assembly, the open position and the closed position of the push rod assembly are determined by the photosensor module on a discrimination sticker attached to the outer peripheral surface of the rod housing of the push rod assembly. Then, it is reflected on the discrimination sticker and measured according to the current value of the photocurrent received by the photosensor module.
  • the discrimination sticker is disposed along a moving direction of the push rod assembly, and includes a plurality of regions whose reflectance is changed step by step.
  • the discrimination sticker is characterized in that the boundary area in which the reflectance is different has a gradation shape.
  • the photo sensor module includes a light emitting unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and emitting light toward the discrimination sticker, a light receiving unit disposed in a direction facing the discrimination sticker and receiving light reflected from the discrimination sticker, and And a circuit unit coupled to the light emitting unit and the light receiving unit and processing a signal from the light receiving unit to measure and process a current value according to the intensity of reflected light.
  • step S600 proceeds after the step S370.
  • step S370 if the voltage output value output from the photo sensor module is changed while the contact state of the vacuum circuit breaker is not changed, it is determined that there is a change in the external temperature, and the criteria for determining the amount of contact wear are changed.
  • the change in the voltage output value output from the photosensor module in step S370 is the output of the voltage output value output from the photosensor module measured in the preset period from the photosensor module measured before the preset period It is characterized in that it is determined by comparing the voltage output value.
  • determining whether a preset period has been reached S210
  • Determining whether or not the temperature has changed based on the measured value of the temperature sensor when the preset period is reached in step S210 S230
  • changing a criterion for determining the amount of wear of the contact S250
  • step S600 is performed after the step S250.
  • step S250 If it is determined that the temperature has risen or fallen in step S250, it is characterized in that it is changed to the reference for determining the amount of wear of the contact corrected in response to the temperature that has risen or fallen.
  • the measurement value of the temperature sensor is monitored in real time or periodically.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker according to the present invention and a correction method according thereto may detect the exact contact wear amount by correcting the characteristic value of the photo sensor according to the operating temperature in consideration of the temperature characteristic of the photo sensor.
  • the contact monitoring device for a vacuum circuit breaker according to the present invention and the correction method according to the present invention correct the characteristic value of the photo sensor using a temperature sensor, so that even if the detection result of the photo sensor varies depending on the operating temperature, it is possible to accurately detect the contact wear amount .
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a vacuum circuit breaker to which a contact monitoring device according to a first embodiment or a second embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the installation state of the contact monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exploded perspective view showing a photosensor of the contact monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a discrimination sticker of a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing an operating state of the contact monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of an output characteristic according to a distance of a contact monitoring device according to a first embodiment or a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of temperature characteristics of the contact monitoring device according to the first or second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of calibrating a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing an output voltage for each distance according to a temperature of a contact monitoring device according to a first or second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an installation state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a photosensor of a contact monitoring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a discrimination sticker of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a perspective view showing an operating state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of calibrating a contact monitoring device according to a second 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 or a second embodiment of the present invention is applied.
  • the contact monitoring device (B) for a vacuum circuit breaker according to the first or second embodiment of the present invention is installed under the main circuit unit 100 of the vacuum circuit breaker (A) to provide a vacuum interrupter ( 130) contact wear is monitored.
  • the contact monitoring device B communicates by wired or wireless connection with the data processing device 800 installed outside the vacuum breaker A.
  • the vacuum circuit 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, and a driving force. It generates and is connected to the main shaft 300 and includes a mechanism assembly 400 for transmitting a driving force.
  • a vacuum interrupter 130 is installed in the housing 110 of the main circuit unit 100.
  • 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 230 of 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.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the installation state of the contact monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 is an exploded perspective view showing a photosensor of the contact monitoring apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • 4 is a schematic diagram illustrating a discrimination sticker of a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • 5 is a perspective view showing an operating state of the contact monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • the contact monitoring device B includes a sensor assembly 500 installed under the main circuit unit 100 and a load housing 210. It includes a discrimination sticker 700 attached to the outer circumferential surface, and a data processing device 800 for overall control and determination.
  • the sensor assembly 500 includes a photo sensor module 510 for detecting the position of the identification sticker 700, a sensor holder 530 accommodating the photo sensor module 510, and the sensor holder 530 as a main circuit unit 100 ) And a sensor bracket 550 coupled to the lower side.
  • the photosensor module 510 includes a light emitting unit 512 and a light receiving unit 514, and a circuit unit 516 processing signals from the light emitting unit 512 and the light receiving unit 514.
  • the light emitting part 512 and the light receiving part 514 are installed side by side on one surface of the circuit part 516.
  • the photo sensor module 510 is installed so that the light emitting part 512 and the light receiving part 514 face the rod housing 210 of the push rod assembly 200. The meaning of the installation direction of the photo sensor module 510 will be described later.
  • the photo sensor module 510 is a type of optical sensor that emits light from the light emitting unit 512 and senses the amount of light returned by the emitted light reflected on the surface of the discrimination sticker 700 by the light receiving unit 514.
  • the circuit unit 516 converts the photocurrent value into a voltage value and transmits the changed voltage value to the data processing device 800.
  • the current value may be transferred to the data processing apparatus 800 as it is and used as a criterion for determination. Since the photo sensor module 510 detects the amount of light emitted from the light emitting unit 512 is reflected and incident, the amount of light reflected and incident to the light receiving unit 514 decreases as the distance from the photo sensor module 510 increases. As the amount of incident light decreases, the photocurrent decreases, so the voltage value decreases. Therefore, based on this, the distance from the photo sensor module 510 to the object to be detected can be known.
  • the photo sensor module 510 emits light and the direction in which the reflected light is reflected becomes the sensing direction.
  • the photosensor module 510 may sense a moving displacement in the same direction as the sensing direction.
  • the 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. Therefore, if the signal output from the circuit unit 516 is processed, the resulting displacement can be calculated.
  • the signal output from the circuit unit 516 may be transmitted to an administrator's smart terminal (not shown in the drawing) or a data processing device 800 to be described later.
  • the sensor holder 530 accommodates the photo sensor module 510.
  • the sensor holder 530 may have a box shape with one side open.
  • the light emitting part 512 and the light receiving part 514 of the photo sensor module 510 are exposed to the open side of the sensor holder 530.
  • the sensor holder 530 may be provided with a coupling portion 532 coupled to the 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 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 photo sensor module 510 is inserted and not separated.
  • the sensor bracket 550 is mounted on a lower side of the housing 110 forming the exterior of the main circuit part 100.
  • the sensor bracket 550 is not limited to its shape as long as it can support the sensor holder 530.
  • the installation position of the photo sensor module 510 must face the rod housing 210. Therefore, the sensor bracket 550 has an inverted'L' shape, and the 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 sensor holder 530 and a plurality of fastening holes for fastening to the housing 110 may be formed on the plate surface of the sensor bracket 550.
  • the sensor bracket 550 may be coupled to the sensor holder 530 and the housing 110 by bolting or the like.
  • the sensor holder 530 and the sensor bracket 550 are separately provided as an example.
  • one fixing means may be used.
  • the 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 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 discrimination sticker 700 may have a plurality of areas in which color (or contrast) is gradually changed from white to gray to black, or from black to gray to white. In this way, regions of different colors or shades of the differentiation sticker 700 exhibit different reflectances.
  • the white and black areas of the discrimination sticker 700 may be disposed in a vertical direction.
  • 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 used to discriminate the amount of contact wear, which is a displacement perpendicular to the sensing direction of the photo sensor module 510.
  • 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 is set as a region where the open position of FIG. 2 reflects light emitted from the photo sensor module 510 in a contact blocking state. In addition, light emitted from the photo sensor module 510 may be reflected at a close position (refer to FIG. 5) of the discrimination sticker 700 in the contact input state. An area reflecting light emitted from the photo sensor module 510 on the discrimination sticker 700 is set in an open position, an input position, and an area adjacent to the input position of FIG. 4.
  • the data processing device 800 is installed outside the vacuum circuit breaker A to communicate with the photo sensor module 510.
  • the data processing device 800 determines the position of the push rod assembly 200 through data measured by the photosensor module 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. Detailed functions of the data processing device 800 will be described later.
  • 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 (open position). In the first input state, the push rod assembly 200 exhibits a certain amount of vertical displacement (close position). After the first input, the closed state is maintained until an accident current occurs or the contact is cut off for inspection. Therefore, contact wear does not occur.
  • 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 photosensor 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 photosensor module 510 is a direction perpendicular to the vertical movement direction of the push rod assembly 200.
  • the photosensor module 510 is installed in a portion close to the outside from the lower end of the housing 110 of the main circuit portion 100.
  • the photo sensor module 510 can be used by generating the same effect as converting the vertical displacement of the push rod assembly 200 into a horizontal displacement by applying the discrimination sticker 700. To be.
  • the discrimination sticker 700 is attached on the outer circumferential surface of the rod housing 210 facing the photo sensor module 510.
  • a position at which light emission and light reception of the photo sensor module 510 is performed (hereinafter, a sensing position) in the contact blocking state corresponds to an open position (open position) of the identification sticker 700.
  • the positions where light emission and light are received are always the same.
  • the initial position at which light emission and light reception of the photo sensor module 510 is performed in the contact input state corresponds to a close position of the identification sticker 700.
  • the sensing position of the photo sensor module 510 is the same until the amount of contact wear occurs.
  • the sensing position of the photo sensor module 510 gradually changes. Since the discrimination sticker 700 is in the form of a gradation, when the positions of light emission and light reception are different, the current value of the reflected light also changes.
  • the rod housing 210 gradually rises, as shown in FIG. 5.
  • the discrimination sticker 700 also rises. Since the positions of the light-emitting unit 512 and the light-receiving unit 514 of the photo sensor module 510 are fixed, the sensing position gradually decreases as the discrimination sticker 700 rises (it is lowered than the close position in FIG. 5). .
  • the current value of the reflected light gradually increases as the amount of contact wear increases. Since black is a color that absorbs light, the amount of reflected light increases as it goes toward white, and the amount of current increases. Accordingly, since the voltage value converted from the current value also gradually increases, the vertical displacement of the load housing 210 in the data processing apparatus 800 can be determined based on this.
  • the data processing device 800 may determine that the contact wear amount has reached the threshold value and inform the user of this. In addition, the data processing device 800 may correct the contact wear amount according to the temperature change (this will be described later).
  • the photo sensor module 510 cannot directly detect vertical displacement, but a change in reflectance according to a change in contrast of the discrimination sticker 700 exhibits an effect of converting vertical displacement into horizontal displacement. Therefore, by applying the photo sensor module 510, it is possible to indirectly monitor and detect the amount of contact wear.
  • the contact wear amount monitored by the photo sensor module 510 may be monitored in real time or at a preset time period.
  • the output value of the photosensor module 510 is transmitted to the data processing device 800 to be processed and analyzed. 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, it is possible to improve the reliability and performance of the vacuum circuit breaker.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of an output characteristic according to a distance of a contact monitoring device according to a first embodiment or a second embodiment of the present invention.
  • an output value (relative collector current) linearly appears according to a distance from a reflective surface on which light emitted from the photo sensor module 510 is reflected.
  • the output value may appear linearly.
  • the photo sensor module 510 is used to measure the displacement in the vertical direction as described above, not to measure the moving displacement in the horizontal direction. Accordingly, a section in which the output value of the photo sensor module 510 indicates linearity is applied to the discrimination sticker 700 to set the light emission and light reception positions and the close position of the photo sensor module 510. That is, the position of the discrimination sticker 700 may be set so that the detection position and the close position of the photo sensor module 510 do not deviate from a section in which the output value of the photo sensor module 510 indicates linearity.
  • the photo sensor module used to detect the contact wear amount may have different operating characteristics depending on the ambient temperature.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of temperature characteristics of the contact monitoring device according to the first or second embodiment of the present invention.
  • the photo sensor module 510 Although there is a difference according to the type, in general, it has a temperature characteristic as shown in FIG. 7. Since the photo sensor module 510 is a sensor that measures displacement by emitting and receiving light, the size of the photocurrent varies according to the amount of received light. The relative current conversion rate according to the temperature of the photo sensor module 510 gradually increases from -20 degrees Celsius to 40 degrees Celsius, and then decreases again at 40 degrees or more.
  • the temperature conditions according to the operating environment of the vacuum circuit breaker (A) in the actual field range from minus 5 degrees Celsius to 40 degrees Celsius. However, as shown in FIG. 7, at a temperature of -20 degrees Celsius and 40 degrees Celsius, the output of the photo sensor module 510 may vary by 10% or more. Since the photo sensor module 510 is also operated within the operating environment temperature range of the site, an error of up to 10% or more may occur according to temperature changes.
  • the output characteristic of the photo sensor module 510 according to the temperature characteristic is not considered, even if the monitoring position is the same, a difference occurs in the output value of the photo sensor module 510 according to the ambient temperature. If the contact wear amount is monitored using the output value of the photo sensor module 510 without proper correction according to temperature, an inaccurate result is obtained.
  • the output value of the photo sensor module 510 is periodically measured, and the output value is corrected by reflecting the characteristic according to the temperature, thereby obtaining an accurate contact wear amount.
  • the controlling entity of each step is the data processing device
  • the data processing device controls based on a signal obtained by changing the current value of the reflected light detected by the photo sensor module into a voltage value, but this is only an example, and the current value is used as a control standard. Sanya is okay.).
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of calibrating a contact monitoring device according to a first embodiment of the present invention.
  • 9 is a graph showing an output voltage for each distance according to a temperature of a contact monitoring device according to a first or second embodiment of the present invention.
  • the data processing apparatus 800 determines whether the contact state of the vacuum circuit breaker A is changed in the measurement standby state (S100) of the photo sensor module 510 (S200 ).
  • the meaning that the contact state of the vacuum circuit breaker (A) has changed means when there is a change from an open state, which is a contact breaking state, to a contact closing state, or a change from the closing state to an open state.
  • the contact state is changed, the voltage value output from the photo sensor module 510 is changed.
  • the data processing apparatus 800 first determines whether the contact state of the vacuum circuit breaker A is changed.
  • the data processing device 800 determines whether the movable contact point (136a) of the vacuum circuit breaker (A) has changed to the contact input state in contact with the fixed contact (134a). Do (S300). Since contact wear does not occur in the contact blocking state and contact wear occurs only in the contact closing state, it is determined whether or not it has been changed to the contact closing state in step S300.
  • the position of the push rod assembly 200 is determined through the voltage output value output from the photo sensor module 510 (S400). That is, as described above, the amount of current that varies depending on the amount of light reflected from the discrimination sticker 700 attached to the load housing 210 is changed to a voltage value in the circuit unit 516 of the photo sensor module 510, and this is The position of the push rod 230 is determined by analyzing and measuring the position in the processing device 800 (locating the position of the push rod by determining the position of the rod housing 210 of the push rod assembly).
  • the position where the light emitted from the light emitting unit 512 is reflected is moved from the open position of the discrimination sticker 700 to the close position. Since the discrimination sticker 700 is in a gradation form, the amount of light in the open position and the close position is different, and the voltage value according to the photocurrent value is different. Therefore, the displacement of the rod housing 210 can be known through the output voltage value output from the photo sensor module 510, and the push rod 230 that drives the actual movable contact 136a through the displacement of the rod housing 210 You can calculate the displacement of
  • the data processing device 800 determines whether the contact state is normal and whether the wear amount of the contact is less than the set value (S500). The determination of the contact state and whether the contact wear amount is less than or equal to the set value in the data processing device 800 is based on a pre-stored contact wear amount determination criterion.
  • the criterion for determining the amount of contact wear may be stored in the data processing apparatus 800 in the form of a graph of FIG. 9 or a data form capable of deriving the graph of FIG. 9.
  • step S210 If the contact state of the vacuum circuit breaker A has not changed in the above-described step S200, it is determined whether a preset period has been reached (S210). When the preset period is reached, the data processing apparatus 800 determines whether the vacuum circuit breaker A is in an open state (S310).
  • step S310 If the vacuum circuit breaker A is open in step S310, the open position of the push rod 230 is measured through the voltage output value output from the photo sensor module 510 (S330). In step S310, if the vacuum circuit breaker A is not in an open state, the closed position of the push rod 230 is measured through a voltage output value output from the photo sensor module 510 (S350).
  • a voltage output value graph having a certain slope (a) can be derived as shown in FIG. 9.
  • the voltage output value of the photosensor module 510 according to the moving distance of the rod housing 210 is shown as a graph in the form of a straight line.
  • the x-axis of the graph is the moving distance of the discrimination sticker 700 when moving from the open state to the closed state.
  • the y-axis is a voltage output value output from the photo sensor module 510 at the time of measurement.
  • step S370 it is determined whether correction is necessary for the determination criterion for the amount of contact wear by temperature, and if there is a temperature change, the criterion for determining the amount of contact wear is corrected (S370). If the criterion for determining the amount of contact wear has been corrected, step S600 is performed.
  • Whether or not correction is required for the criterion for determining the amount of contact wear can be determined as follows.
  • the voltage output value data of the photo sensor module 510 for each operating temperature of the vacuum circuit breaker A may be pre-stored in the data processing device 800 after testing in advance under various temperature conditions.
  • the data processing device 800 stores the voltage output value data of the photo sensor module 510 derived under one temperature condition, and if necessary, a new graph is derived from the data processing device 800 as a standard for determining the amount of contact wear. I can take it.
  • the voltage output value graph represents the contact state
  • the voltage output value does not change unless the state of the contact is changed. Therefore, according to a change in temperature condition, a graph having the same slope, such as b1 or b2, may be used as a criterion for determining the state of the photo sensor module 510.
  • the voltage output value of the photo sensor module 510 is measured in the open position.
  • the open state since the push rod 230 does not move, the rod housing 210 and the identification sticker 700 also do not move.
  • the voltage output value of the photo sensor module 510 is measured at the close position, which is the closed state. Based on the measured values, a graph corresponding to the temperature of the site can be derived.
  • the reference graph derived based on the voltage output value of the photosensor module 510 in the field is b1. If the contact point of the vacuum circuit breaker (A) is not changed to the close state according to steps S210, S310, and S350 described above, and the result of measuring the voltage output value of the photo sensor module 510 is C1, the contact corresponding to the voltage output value C1 Since the wear amount x1 is the same as the contact wear amount at the close position, the data processing device 800 may determine that the temperature of the site has not changed. In this case, keep the b1 graph as a criterion for determining the amount of contact wear.
  • the data processing device 800 may determine that the temperature of the site has increased. In this case, if there was no temperature change, C2 should be at the same position as C1, but this is because the voltage output value appeared as C2 due to the temperature increase. At this time, if the electrical output value measured by C2 is determined based on the b1 graph, the contact wear amount appears as x2, so even though the contact wear amount did not exceed the threshold value (Max), it is mistakenly judged that the contact wear amount has exceeded the threshold value.
  • the data processing apparatus 800 does not use the b1 graph as a criterion for determining the contact wear amount, but moves the graph again by the y-intercept value changed from C1 to C2, and uses the graph b3 as a criterion for determining the contact wear amount.
  • the data processing device 800 may determine that the temperature of the site has decreased. In this case, if there was no temperature change, C3 should be at the same position as C1, but this is because the voltage output value appeared as C3 due to a temperature drop. At this time, if the voltage output value measured by C3 is determined based on the b1 graph, the contact wear amount appears as x3, so the contact wear amount is incorrectly judged.
  • the data processing apparatus 800 does not use the b1 graph as a criterion for determining the contact wear amount, but moves the graph again by the y-intercept value changed from C1 to C3, and uses the graph b2 as the determination criterion for the contact wear amount.
  • the voltage output value will be different if the contact wear amount increases due to the contact injection occurring several times. In this case, since the temperature has not changed, the criteria for determining the amount of contact wear are not corrected.
  • a reference graph is set by measuring the voltage value of the photo sensor assembly 510 in the contact open state, and when contact wear occurs due to contact input, the contact wear amount according to the voltage output value is compared with the reference graph at the immediately previous contact open state. I can judge.
  • the criterion for determining the amount of wear of the contact point according to the temperature is not corrected, even if the amount of wear of the contact point exceeds a preset maximum value, it may not be accurately determined. Conversely, it can be determined that the contact wear amount has reached the maximum value even though the preset maximum value has not been reached.
  • a criterion for determining the amount of contact wear may be determined by correcting the reference graph.
  • the data processing device 800 may be set to output a warning message to the user.
  • the data processing device 800 may be set to output a warning message to the user.
  • the maximum value of the contact wear amount when the maximum value of the contact wear amount is set to 5mm, it may be set to output a warning message to the user when the contact wear amount becomes 5mm or 4.8mm.
  • 10 is a perspective view showing an installation state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • 11 is an exploded perspective view showing a photosensor of a contact monitoring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • 12 is a schematic diagram showing a discrimination sticker of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • 13 is a perspective view showing an operating state of a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • the contact monitoring device B includes a sensor assembly 500 installed under the main circuit unit 100 and a load housing 210.
  • a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention will be described, focusing on differences from the contact monitoring device according to the first embodiment of the present invention.
  • the sensor assembly 500 further includes a temperature sensor 520 that measures the temperature around the photo sensor module 510.
  • the temperature sensor 520 is installed adjacent to the photo sensor module 510.
  • the temperature sensor 520 is used to correct a characteristic of the photo sensor module 510 according to temperature. Therefore, the temperature sensor 520 is preferably installed as close to the photo sensor module 510 as possible.
  • the temperature sensor 520 may be installed in a state mounted on a separate holder (not shown) to be coupled to a sensor bracket 550 to be described later.
  • the temperature sensor 520 is supported by the sensor bracket 550.
  • the temperature sensor 520 may be coupled to the rear surface of the plate surface of the sensor bracket 550 to which the sensor holder 530 is coupled, or to the lower side of the surface to which the sensor bracket 550 is coupled to the housing 110.
  • the temperature sensor 520 may be directly connected to the sensor bracket 550 by a fastening member (not shown) such as a bolt, or may be coupled to a separate holder and mounted on the sensor bracket 550.
  • the discrimination sticker 700 is set as a region (sensing position) in which the open position of FIG. 10 reflects light emitted from the photo sensor module 510 in a contact blocking state.
  • the detection position of the photo sensor module 510 is moved toward the lower end of the identification sticker 700.
  • the sensing position of the porter sensor module 510 is between the open position and the maximum closed position of FIG. 13 (close position).
  • the detection position of the photo sensor module 510 corresponding to the maximum value of the preset contact wear amount is set to the maximum close position (FIGS. 10 and 13 ). Reference).
  • the detection position of the photo sensor module 510 and the position at which the maximum wear amount of the contact is to be a part of the identification sticker 700 may be determined in advance before the contact monitoring device is installed on the site.
  • the data processing device 800 is installed outside the vacuum circuit breaker A to communicate with the photo sensor module 510 and the temperature sensor 520.
  • the data processing device 800 determines the position of the push rod assembly 200 by analyzing the output signal of the photosensor module 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 data processing device 800 corrects the characteristic value of the photo sensor module 510 according to the temperature based on the measured value of the temperature sensor 520.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a method of calibrating a contact monitoring device according to a second embodiment of the present invention.
  • the data processing apparatus 800 determines whether the contact state of the vacuum circuit breaker A has changed in the measurement standby state (S100) of the photo sensor module 510 (S200 ).
  • the data processing device 800 determines whether the movable contact point (136a) of the vacuum circuit breaker (A) has changed to the contact input state in contact with the fixed contact (134a). Do (S300).
  • step S300 If the contact is made in step S300, the position of the push rod assembly 200 is determined through the voltage output value output from the photo sensor module 510 (S400).
  • the data processing device 800 determines whether the contact state is normal and whether the wear amount of the contact is less than the set value (S500).
  • the data processing apparatus 800 determines whether a preset period has been reached (S210). After determining whether the preset period is reached (S210), if the preset period is reached, the data processing apparatus 800 checks the output signal of the temperature sensor 520 and checks the temperature around the photo sensor module 510.
  • the temperature is measured in real time, and the measured value of the temperature sensor 520 is transmitted to the data processing device 800 in real time or periodically (S230).
  • the data processing device 800 receives the measured value of the temperature sensor 520 in real time or periodically as needed, or processes the measured value received in real time or according to a required period. Therefore, the data processing apparatus 800 corrects the criteria for determining the amount of wear of the contact point if there is a temperature change (S250). If the criterion for determining the amount of contact wear has been corrected, step S600 is performed.
  • the b1 graph of FIG. 9 is used as a reference value, and the open position is measured in the open state after installing the vacuum circuit breaker (A) on the site.
  • the open state since the push rod 230 does not move, the rod housing 210 and the identification sticker 700 also do not move. Therefore, it has the same open position as in the test condition.
  • the voltage output value of the photo sensor module 510 is measured at the close position, which is the closed state. Based on the measured values, a graph corresponding to the temperature of the site can be derived.
  • the data processing apparatus 800 may determine that the temperature of the photo sensor module 510 has changed.
  • the data processing device 800 It can be judged that the temperature is higher than the test conditions. In this case, since the temperature has risen, the graph that is the basis for determining the contact wear amount is changed from b1 to b3.
  • the data processing device 800 may determine that the temperature around the vacuum circuit breaker A is lower than the test condition. In this case, since the temperature has decreased, the graph that is the criterion for determining the amount of contact wear is changed from b1 to b2.
  • the contact wear amount is judged without change even though the reference value must be changed from b1 to b2 or b3 due to a change in temperature, the contact wear amount cannot be accurately determined. In this case, even if the contact wear amount exceeds the preset maximum, it may not be accurately determined.
  • the voltage output value of the photosensor module 510 may be C1, and when the temperature rises, the voltage output value may be C2.
  • the reference graph is not changed to b3 according to the increased temperature, the contact wear amount corresponding to C2 becomes x2 based on the b1 graph, and thus, it appears that the threshold value of the preset contact wear amount is exceeded. Therefore, even though the contact wear amount has not reached the threshold value, it is erroneously judged that the threshold value has been exceeded.
  • the reference graph should be changed to b2 according to the decreased temperature. If the reference graph is not changed to b2, the contact wear amount corresponding to C3 is x3 based on the b1 graph, so the contact wear amount is incorrectly judged.
  • the temperature in the open or closed state is measured in real time or periodically, and if a temperature change occurs, the criteria for determining the amount of contact wear is changed according to the corresponding temperature.
  • the standard for determining the amount of wear of the contact point in the closed state also follows the changed standard.

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Abstract

본 발명은 접점 마모량 감시를 위한 센서의 온도에 따른 편차를 보상할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 포토 센서의 온도 특성을 고려하여 작동 온도에 따른 포토 센서의 특성값을 보정해 정확한 접점 마모량을 감지할 수 있다.

Description

진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법
본 발명은 접점 마모량 감시를 위한 센서의 온도에 따른 편차를 보상할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법에 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 진공 차단기는 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(이하 종래의 진공 인터럽터에 관한 설명에 인용되는 도면부호는 종래 기술의 설명에만 적용되는 부호이다).
전술한 선행문헌에 개시된 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 접촉되거나 분리된다.
고정접점(130) 및 가동접점(170)은 전류 차단 동작이 반복됨에 따라 접점 마모가 이루어지는 문제가 있다. 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 감지할 필요가 있다.
또한, 접점의 마모 상태를 감지하기 위해 센서를 사용하더라도 작동 온도에 따라 센서의 특성이 달라질 수 있으므로 이를 정확하게 보정하여 신뢰성 있는 감지 결과를 도출할 수 있는 보정 방법 역시 필요하다.
본 발명의 목적은 접점 마모량 감시를 위한 센서의 온도에 따른 편차를 보상할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법을 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 발명은 진공 인터럽터의 가동전극에 결합되어 상기 가동전극을 상승 또는 하강시키는 푸시 로드 어셈블리를 구비한 진공차단기용 접점 감시 장치에 있어서, 상기 푸시 로드 어셈블리의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구성된 감별 스티커; 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 수광부의 신호를 처리해 반사광의 세기에 따른 전류량을 측정 및 처리하는 회로부를 구비한 포토 센서 모듈; 및 상기 포토 센서 모듈과 통신하며, 상기 포토 센서 모듈에서 감지한 상기 전류량에 따라 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동량을 판단해 접점 마모량을 계산하는 데이터 처리 장치;를 포함하는 진공차단기용 접점 감시 장치를 제공한다.
상기 감별 스티커는 상기 반사율이 달라지는 경계 영역이 그라데이션 형태인 것을 특징으로 한다.
이때 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치는 상기 포토 센서 모듈에 인접하여 설치되어 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 데이터 처리 장치는 상기 온도 센서와 통신하며, 상기 포토 센서 모듈에서 출력되는 상기 출력 신호에 따라 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동량을 판단해 접점 마모량을 계산하고, 상기 온도 센서의 측정 결과에 따라 상기 접점 마모량 판단 기준을 보정한다.
또한, 본 발명은 포토 센서 모듈에서 출력된 전압 출력값을 이용해 접점 상태를 감시하는 공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법에 있어서, 진공차단기의 접점 상태 변경 여부를 판단하는 단계(S200); 상기 S200 단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되었으면, 상기 진공차단기가 접점 투입 상태로 변경되었는지 판단하는 단계(S300); 상기 S300 단계에서 상기 접점 투입이 이루어진 상태이면, 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸시 로드 어셈블리의 위치를 판별하는 단계(S400); 상기 S400 단계에서 상기 푸시 로드 어셈블리의 위치가 판별되면, 접점 마모량 판단 기준에 따라 상기 접점 투입 시 접점 상태의 정상 여부, 접점 마모량이 설정값 이하인지 여부를 판별하는 단계(S500); 및 상기 S500 단계의 처리 결과를 저장하는 단계(S600);를 포함하는 진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법을 제공한다.
이때, 일 실시 예에서는 상기 S200단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단하는 단계(S210); 상기 S210 단계에서 상기 미리 설정된 주기가 되었으면, 상기 진공차단기가 개방 상태인지를 판단하는 단계(S310); 상기 S310 단계에서 상기 진공차단기가 개방 상태이면, 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸쉬 로드 어셈블리의 오픈 위치를 측정하고(S330), 상기 S310 단계에서 상기 진공차단기가 개방 상태가 아니면 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸쉬 로드 어셈블리의 클로즈 위치를 측정하는 단계(S350); 상기 S330 또는 상기 S350 단계에서 측정된 상기 푸시 로드 어셈블리의 오픈 위치 또는 클로즈 위치에 따라 상기 포토센서 모듈의 접점 마모량 판단 기준 보정이 필요한지를 판별해 상기 접점 마모량 판단 기준을 보정하는 단계(S370);를 더 포함한다.
상기 S330, 상기 S350 및 상기 S400 단계에서 상기 푸시 로드 어셈블리의 위치, 상기 푸시 로드 어셈블리의 오픈 위치 및 클로즈 위치는, 상기 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징 외주면에 부착되는 감별 스티커에 상기 포토센서 모듈이 발광한 후 상기 감별 스티커에 반사되어 상기 포토센서 모듈로 수광되는 광전류의 전류값에 따라 측정되는 것을 특징으로 한다.
상기 감별 스티커는 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 감별 스티커는 상기 반사율이 달라지는 경계 영역이 그라데이션 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 포토 센서 모듈은 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 수광부의 신호를 처리해 반사광의 세기에 따른 전류값을 측정 및 처리하는 회로부를 포함한다.
상기 S370 단계 이후 상기 S600 단계가 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 S370 단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변하지 않은 상태에서 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값이 변했다면, 외부 온도에 변화가 있는 것으로 판단하여 상기 접점 마모량 판단 기준을 변경한다.
상기 S370 단계에서 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값의 변화는, 상기 미리 설정된 주기에 측정된 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 상기 미리 설정된 주기 이전에 측정된 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값과 비교해 판단되는 것이 특징이다.
또한, 다른 실시 예에서는 상기 S200단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단하는 단계(S210); 상기 S210 단계에서 상기 미리 설정된 주기가 되었으면, 상기 온도 센서의 측정값을 기준으로 온도 변화 여부를 판단하는 단계(S230); 및 상기 S230 단계에서 온도 변화가 있는 것으로 판단되면 상기 접점 마모량 판단 기준을 변경하는 단계(S250);를 더 포함한다.
상기 S250 단계 이후 상기 S600 단계를 진행하는 것이 특징이다.
상기 S250 단계에서 온도가 상승 또는 하강한 것으로 판단되면 상승 또는 하강한 온도에 대응하여 보정한 상기 접점 마모량 판단 기준으로 변경하는 것이 특징이다.
상기 S230 단계에서, 상기 온도 센서의 측정값을 실시간 또는 주기적으로 감시하는 것이 특징이다.
본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법은 포토 센서의 온도 특성을 고려하여 작동 온도에 따른 포토 센서의 특성값을 보정해 정확한 접점 마모량을 감지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치 및 그에 따른 보정 방법은 온도 센서를 이용해 포토 센서의 특성값을 보정함으로써 작동 온도에 따라 포토 센서의 감지 결과가 달라지더라도 정확한 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 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 거리에 따른 출력 특성의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 온도 특성의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 보정 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 온도에 따른 거리 별 출력 전압을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 보정 방법을 도시한 순서도이다.
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 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치가 적용된 진공차단기를 도시한 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 진공차단기용 접점 감시 장치(B)는 진공차단기(A)의 주회로부(100) 하측에 설치되어 진공 인터럽터(130)의 접점 마모를 감시한다. 접점 감시 장치(B)는 진공차단기(A)의 외부에 설치된 데이터 처리 장치(800)와 유선 또는 무선으로 연결되어 통신한다.
진공차단기(A)의 주요 구성에 대해 간단하게 설명하면 다음과 같다(진공차단기의 구성은 본 발명의 설명에 필요한 구성에 대해서만 간단하게 설명하기로 한다).
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)와, 구동력을 발생하며 메인 샤프트(300)에 연결되어 구동력을 전달하는 메커니즘 어셈블리(400)를 포함한다.
주회로부(100)의 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)의 푸시 로드(230)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 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 주회로부(100)의 하측에 설치되는 센서 어셈블리(500)와, 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 감별 스티커(700), 전체적인 제어 및 판단을 위한 데이터 처리 장치(800)를 포함한다.
센서 어셈블리(500)는 감별 스티커(700)의 위치 감지를 위한 포토 센서 모듈(510)과, 포토 센서 모듈(510)을 수용하는 센서 홀더(530)와, 센서 홀더(530)를 주회로부(100)의 하측에 결합시키는 센서 브라켓(550)을 포함한다.
포토 센서 모듈(510)은 발광부(512) 및 수광부(514)와, 발광부(512) 및 수광부(514)의 신호를 처리하는 회로부(516)를 포함한다. 발광부(512) 및 수광부(514)는 회로부(516)의 일면에 나란히 설치된다. 포토 센서 모듈(510)은 발광부(512) 및 수광부(514)가 푸시 로드 어셈블리(200)의 로드 하우징(210)을 향하도록 설치된다. 포토 센서 모듈(510)의 설치 방향의 의미는 후술하기로 한다.
포토 센서 모듈(510)은 발광부(512)에서 빛을 방사하고, 방사된 빛이 감별 스티커(700)의 표면에 반사되어 되돌아온 광량을 수광부(514)에서 감지하는 타입의 광센서이다.
따라서 회로부(516)에는 수광부(514)에서 감지한 빛의 세기에 비례하는 광전류가 흐르므로, 반사되어 되돌아온 광량이 클수록 발생하는 전류량이 커지게 된다. 회로부(516)에서는 광전류 값을 전압값으로 변경하여 변경된 전압값을 데이터 처리 장치(800)로 전달한다. 그러나 설정이나 필요에 따라 전류값을 그대로 데이터 처리장치(800)로 전달하여 판단 기준으로 삼을 수도 있다. 포토 센서 모듈(510)이 발광부(512)에서 발광한 빛이 반사되어 입사되는 광량을 감지하므로, 포토 센서 모듈(510)에서 멀어질수록 반사되어 수광부(514)로 입사되는 광량이 감소한다. 입사되는 광량이 감소하면 광전류가 약해지므로 전압값 역시 작아진다. 따라서 이를 토대로 포토 센서 모듈(510)로부터 감지 대상까지의 거리를 알 수 있다.
따라서 포토 센서 모듈(510)은 빛을 발광하고 반사광이 반사되는 방향이 센싱 방향이 된다. 포토 센서 모듈(510)은 센싱 방향과 동일한 방향의 이동 변위를 감지할 수 있다.
회로부(516)에서는 광전류를 처리해 외부로 신호를 출력할 수 있다. 출력 신호는 센싱한 광량에 따라 작아지거나 커지며, 광량은 변위에 따라 달라진다. 따라서 회로부(516)에서 출력된 신호를 처리하면 결과적으로 이동 변위를 계산할 수 있다. 회로부(516)에서 출력된 신호는 도면에 도시하지 않은 관리자의 스마트 단말기나 후술할 데이터 처리 장치(800)로 전송될 수 있다.
센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)을 수용한다. 센서 홀더(530)는 일면이 개방된 박스 형상을 가질 수 있다. 센서 홀더(530)의 개방된 일측으로 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)가 노출된다. 센서 홀더(530)는 개방된 일측과 반대쪽 타측 또는 측면부에 센서 브라켓(550)에 결합되는 결합부(532)가 구비될 수 있다. 결합부(532)는 볼트가 삽입되는 홀 형태로 구비될 수 있다.
센서 홀더(530)는 포토 센서 모듈(510)이 삽입되어 이탈되지 않는다면 박스 형태가 아닌 'ㄱ'자나 'ㄴ'자, 'ㄷ'자 형태 등의 프레임 형태를 가질 수도 있다.
센서 브라켓(550)은 주회로부(100)의 외관을 형성하는 하우징(110)의 하부 일측에 장착된다. 센서 브라켓(550)은 센서 홀더(530)를 지지할 수 있다면 그 형상에 제한되지 않는다. 다만, 본 발명에서는 포토 센서 모듈(510)의 설치 위치가 로드 하우징(210)을 향해야 한다. 따라서 센서 브라켓(550)은 역'ㄱ'자 형상을 가지며, 주회로부(100)의 하우징(110) 하측으로 연장된 면에 센서 홀더(530)가 결합된다. 센서 브라켓(550)의 판면에는 센서 홀더(530)의 체결을 위한 복수의 체결홀과, 하우징(110)과의 체결을 위한 복수의 체결홀이 형성될 수 있다. 센서 브라켓(550)은 볼팅 결합 등으로 센서 홀더(530) 및 하우징(110)에 결합될 수 있다.
전술한 실시 예에서 센서 홀더(530)와 센서 브라켓(550)이 별도로 구비된 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나 포토 센서 모듈(510)을 수용해 주회로부(100)의 하우징(110)에 결합시킬 수 있다면 하나의 고정 수단을 사용해도 무방하다. 이렇게 설치된 포토 센서 모듈(510)은 감별 스티커(700)를 이용해 센싱 방향과 상이한 방향의 변위를 측정하는데 이용된다.
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)는 흰색에서 회색을 거쳐 검정색으로, 또는 검정색에서 회색을 거쳐 흰색으로 색(또는 명암)이 단계적으로 달라지는 복수의 영역을 가질 수 있다. 이렇게 감별 스티커(700)의 색 또는 명암이 다른 영역은 각기 다른 반사율을 나타낸다.
감별 스티커(700)의 흰색과 검정색 영역은 수직 방향으로 배치될 수 있다. 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.
감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향과 수직을 이루는 변위인 접점 마모량을 감별하기 위해 사용된다.
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 2의 오픈(open) 위치가 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛을 반사하는 영역으로 설정된다. 또한, 접점 투입 상태에서 감별 스티커(700)의 클로즈(close) 위치(도 5 참조)에서 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛이 반사될 수 있다. 감별 스티커(700) 상에서 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛을 반사하는 영역은 도 4의 개방 위치와 투입 위치, 투입 위치에 인접한 영역에서 설정된다.
한편, 포토 센서 모듈(510)에서 측정된 감별 스티커(700)의 오픈 위치 및 클로즈 위치에 대응하는 전류값은 데이터 처리 장치(800)로 전달된다. 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)의 외부에 설치되어 포토 센서 모듈(510)과 통신한다. 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(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. 데이터 처리 장치(800)의 상세한 기능에 대해서는 후술하기로 한다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치에 있어서, 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(open 위치). 최초 1회 투입 상태에서 푸시 로드 어셈블리(200)는 일정량의 수직 방향 변위를 나타낸다(close 위치). 최초 1회 투입 후 사고 전류가 발생하거나 점검 등을 위해 접점 차단이 이루어지기 전까지 투입 상태가 유지된다. 따라서 접점 마모가 발생하지 않는다.
그러나 접점 차단 후 재투입이 복수 회 이루어지면서 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 포토 센서 모듈(510)은 로드 하우징(210)의 외주면과 인접하여 설치되되 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 평행한 일측에 설치된다. 이때, 포토 센서 모듈(510)의 센싱 방향은 푸시 로드 어셈블리(200)의 수직 이동 방향에 수직한 방향이다. 또한, 주변부와의 간섭을 최소화하기 위해 포토 센서 모듈(510)은 주회로부(100)의 하우징(110) 하단에서 외측에 가까운 부분에 설치된다.
푸시 로드 어셈블리(200)는 수직 방향으로의 변위만 가질 뿐, 수평 방향으로는 이동하지 않으므로 일측에 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 포토 센서 모듈(510)을 사용할 수 있도록 하는 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 포토 센서 모듈(510)과 마주보는 방향의 로드 하우징(210)의 외주면 상에 부착된다. 이때, 접점 차단 상태에서 포토 센서 모듈(510)의 발광 및 수광이 이루어지는 위치(이하 감지 위치)는 감별 스티커(700)의 오픈 위치(open 위치)에 대응한다. 접점 차단 상태에서 발광 및 수광이 이루어지는 위치는 항상 동일하다. 또한, 접점 투입 상태에서 포토 센서 모듈(510)의 발광 및 수광이 이루어지는 최초 위치는 감별 스티커(700)의 클로즈 위치(close 위치)에 대응한다. 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치는 접점 마모량이 발생하기 전까지 동일하다.
접점 마모량이 증가함에 따라 로드 하우징(210)이 상승하면 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치는 점차 달라지게 된다. 감별 스티커(700)가 그라데이션 형태이므로 발광 및 수광 위치가 달라지면 그에 따른 반사광의 전류값 역시 달라진다.
투입이 반복되면서 접점 마모량이 증가되면 도 5에 도시된 바와 같이, 로드 하우징(210)이 점차 상승하게 된다. 로드 하우징(210)의 상승에 따라 감별 스티커(700) 역시 함께 상승한다. 포토 센서 모듈(510)의 발광부(512) 및 수광부(514)의 위치는 고정되어 있으므로 감별 스티커(700)의 상승에 따라 감지 위치가 점차 하강하게 된다(도 5의 close 위치보다 하강하게 됨).
도 4의 감별 스티커(700)를 기준으로 보면, 감지 위치가 감별 스티커(700)의 흰색 영역을 향하므로 접점 마모량이 증가할수록 반사광의 전류값도 점차 커지게 된다. 검정색은 빛을 흡수하는 색이기 때문에 흰색 쪽으로 갈수록 반사광량이 증가해 전류량이 커지는 것이다. 따라서 전류값을 변환한 전압값 역시 점차 커지므로 이를 바탕으로 데이터 처리 장치(800)에서 로드 하우징(210)의 수직 변위를 알 수 있다.
만약 포토 센서 모듈(510)에서 측정된 전압값 또는 전류값이 임계값에 도달하면, 데이터 처리장치(800)는 접점 마모량이 임계값에 도달한 것으로 판단하고 이를 사용자에게 알려줄 수 있다. 또한, 데이터 처리장치(800)는 온도 변화에 따라 접점 마모량을 보정할 수 있다(이에 대해서는 후술하기로 함).
포토 센서 모듈(510)은 수직 변위를 직접적으로 감지할 수 없으나, 감별 스티커(700)의 명암 변화에 따른 반사율의 변화가 수직 변위를 수평 변위로 전환하는 효과를 나타낸다. 따라서 포토 센서 모듈(510)을 적용해 접점 마모량을 간접적으로 감시 및 감지할 수 있다.
포토 센서 모듈(510)에 의해 감시되는 접점 마모량은 실시간 또는 미리 설정된 시간 주기로 감시될 수 있다. 포토 센서 모듈(510)의 출력값은 데이터 처리 장치(800)로 전송되어 처리 및 분석된다. 이에 따라, 접점 마모량이 한계치 이상 진행되기 전에 접점 마모량을 판단할 수 있으므로, 적절한 유지 보수 시점을 알 수 있다. 또한, 진공차단기의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 거리에 따른 출력 특성의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 포토 센서 모듈(510)의 발광된 빛이 반사되는 반사면과의 거리에 따른 출력값(상대 수집기 전류)이 선형적으로 나타나는 구간이 존재한다. 예를 들어, 포토 센서 모듈(510)은 1.0 내지 2.0(PU)의 거리 내에 반사면이 있을 때 출력값이 선형적으로 나타날 수 있다.
그런데 본 발명은 수평 방향의 이동 변위를 측정하는 것이 아닌, 전술한 바와 같이 수직 방향의 변위를 측정하는데 포토 센서 모듈(510)을 사용하는 것이다. 따라서 포토 센서 모듈(510)의 출력값이 선형성을 나타내는 구간을 감별 스티커(700)에 적용하여 포토 센서 모듈(510)의 발광 및 수광 위치, 클로즈 위치를 설정할 수 있다. 즉, 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치, 클로즈 위치가 포토 센서 모듈(510)의 출력값이 선형성을 나타내는 구간을 벗어나지 않도록 감별 스티커(700)의 위치를 설정할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 접점 감시 장치는 접점 마모량의 감지를 위해 사용되는 포토 센서 모듈은 주변 온도에 따라 동작 특성이 달라질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 온도 특성의 일 예를 도시한 그래프이다.
포토 센서 모듈(510)의 경우, 종류에 따라 차이가 있기는 하나 일반적으로 도 7과 같은 온도 특성을 갖는다. 포토 센서 모듈(510)은 빛을 발광 및 수광하여 변위를 측정하는 센서이므로 수광되는 빛의 광량에 따라 광전류의 크기가 달라진다. 이러한 포토 센서 모듈(510)의 온도에 따른 상대 전류 변환율은 섭씨 영하 20도에서 영상 40도까지 점차 증가하다 영상 40도 이상에서 다시 감소된다.
실제 현장에서 진공차단기(A)의 작동 환경에 따른 온도 조건은 섭씨 영하 5도 내지 영상 40도 범위보다 넓은 범위이다. 그런데 도 7에서와 같이, 섭씨 영하 20도와 영상 40도의 온도에서 포토 센서 모듈(510)의 출력은 10% 이상의 편차가 발생할 수 있다. 포토 센서 모듈(510) 역시 현장의 작동 환경 온도 범위 내에서 작동되므로, 온도 변화에 따라 최대 10% 이상의 오차가 발생할 수 있다.
따라서 온도 특성에 따른 포토 센서 모듈(510)의 출력 특성을 고려하지 않으면, 감시 위치가 동일하더라도 주변 온도에 따라 포토 센서 모듈(510)의 출력값에 차이가 발생하게 된다. 온도에 따른 적절한 보정 없이 포토 센서 모듈(510)의 출력값을 사용해 접점 마모량을 감시하면 부정확한 결과를 얻게 되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 포토 센서 모듈(510)의 출력값을 주기적으로 측정해 온도에 따른 특성을 반영하여 출력값을 보정함으로써 정확한 접점 마모량을 획득할 수 있다.
이하에서는 작동 온도에 따른 포토 센서 모듈의 출력값 편차를 보상할 수 있는 진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다(이하에서 각 단계의 제어 주체는 별도의 언급이 없더라도 데이터 처리 장치에서 이루어지는 것이다. 또한, 데이터 처리장치가 포토 센서 모듈에서 감지된 반사광의 전류값을 전압값으로 변경한 신호를 바탕으로 제어를 하는 것으로 설명하였으나 이는 하나의 예시일 뿐, 전류값을 이용해 제어 기준으로 삼아도 무방하다.).
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 보정 방법을 도시한 순서도이다. 도 9는 본 발명의 제1 실시 예 또는 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 온도에 따른 거리 별 출력 전압을 도시한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(510)의 측정 대기 상태(S100)에서 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되었는지의 여부를 판단한다(S200). 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되었다는 의미는 접점 차단 상태인 개방 상태에서 접점 투입 상태로의 변경 또는 투입 상태에서 개방 상태로의 변경이 있을 때를 의미한다. 접점 상태가 변경되면 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 전압값이 달라진다. 그러나 접점의 변화가 없는 경우에는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 동일하므로 주기적으로 측정이 이루어지더라도 전압값의 변화가 없어야 한다. 따라서 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)의 접점 상태 변경 여부를 먼저 판단한다.
S200 단계에서 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되었다면, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)의 가동접점(136a)이 고정접점(134a)에 접촉되는 접점 투입 상태로 변경되었는지를 판단한다(S300). 접점 차단 상태에서는 접점 마모가 발생되지 않으며 접점 투입 상태에서만 접점 마모가 발생하므로 S300 단계에서 접점 투입 상태로 변경되었는지 여부를 판단하는 것이다.
S300 단계에서 접점 투입이 이루어진 상태라면, 포토 센서 모듈(510)에서 출력된 전압 출력값을 통해 푸시 로드 어셈블리(200)의 위치를 판별한다(S400). 즉, 전술한 바와 같이 로드 하우징(210)에 부착된 감별 스티커(700)에서 반사되는 빛의 광량에 따라 달라지는 전류량을 포토 센서 모듈(510)의 회로부(516)에서 전압값으로 변경하고, 이를 데이터 처리장치(800)에서 분석해 위치 측정을 통해 푸시 로드(230)의 위치를 파악한다(푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징(210) 위치를 파악함으로써 푸시 로드의 위치를 파악함).
로드 하우징(210)이 개방 위치에서 최초 투입 위치로 이동하면, 발광부(512)에서 방사된 빛이 반사되는 위치가 감별 스티커(700)의 open 위치에서 close 위치로 이동된다. 감별 스티커(700)가 그라데이션 형태이므로 open 위치와 close 위치의 광량이 달라지고, 광전류값에 따른 전압값이 달라진다. 따라서 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 출력 전압값을 통해 로드 하우징(210)의 변위를 알 수 있고, 로드 하우징(210)의 변위를 통해 실제 가동 접점(136a)을 구동하는 푸시 로드(230)의 이동 변위를 계산할 수 있다.
S400 단계에서 푸시 로드(230)의 위치가 판별되면, 데이터 처리 장치(800)는 투입 시 접점 상태가 정상인지, 접점 마모량이 설정값 이하인지를 판별한다(S500). 데이터 처리 장치(800)에서 접점 상태의 판단, 접점 마모량이 설정값 이하인지 판단하는 것은 미리 저장된 접점 마모량 판단 기준에 따른다. 접점 마모량 판단 기준은 도 9의 그래프 형태 또는 도 9의 그래프를 도출할 수 있는 데이터 형태로 데이터 처리 장치(800)에 저장될 수 있다.
그 후 전술한 신호 처리 결과 및 계산 결과를 저장한 후(S600), 동일한 과정을 반복한다.
전술한 S200 단계에서 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단한다(S210). 미리 설정된 주기가 되었으면, 데이터 처리 장치(800)는 미리 설정된 주기가 되었으면 진공차단기(A)가 개방 상태인지를 판단한다(S310).
S310 단계에서 진공차단기(A)가 개방 상태이면 포토 센서 모듈(510)에서 출력된 전압 출력값을 통해 푸시 로드(230)의 오픈 위치를 측정한다(S330). S310 단계에서 진공차단기(A)가 개방 상태가 아니면 포토 센서 모듈(510)에서 출력된 전압 출력값을 통해 푸시 로드(230)의 클로즈 위치를 측정한다(S350).
오픈 위치와 최초 1회 투입 시 클로즈 위치를 측정하면 도 9에 도시된 것과 같이 일정 기울기(a)를 갖는 전압 출력값 그래프를 도출할 수 있다. 로드 하우징(210)의 이동 거리에 따른 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값은 직선 형태의 그래프로 나타난다. 그래프의 x축은 개방 상태에서 투입 상태로의 이동 시 감별 스티커(700)의 이동 거리이다. y축은 측정 시점에서의 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 전압 출력값이다.
S330 또는 S350 단계에서 측정된 푸시 로드(230)의 오픈 위치 및 클로즈 위치에 따라 온도에 의한 접점 마모량 판단 기준에 보정이 필요한지를 판별해 온도 변화가 있었으면 접점 마모량 판단 기준을 보정한다(S370). 접점 마모량 판단 기준이 보정되었으면 S600 단계를 진행한다.
접점 마모량 판단 기준에 보정이 필요한지의 여부는 아래와 같이 판단될 수 있다.
진공차단기(A)의 제조 후 시험 조건에서 최초 개방 상태인 open 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정하고, 최초 투입 상태인 close 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정하면, 시험 온도 상에서의 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값 그래프를 얻을 수 있다. 예를 들어, 시험 조건이 섭씨 20도라면, x축 값과 y축 값을 알고 있으므로 ax+b=y의 일차 방정식을 통해 도 9의 b1 그래프를 도출할 수 있다. 마찬가지로 시험 조건이 섭씨 15도라면 b2 그래프를, 섭씨 30도라면 b3 그래프를 도출할 수 있다.
이러한 방법으로 여러 온도 조건에서 미리 시험을 거쳐 진공차단기(A)의 작동 온도 별 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값 데이터를 데이터 처리 장치(800)에 미리 저장할 수 있다. 또는, 데이터 처리 장치(800)에 하나의 온도 조건에서 도출된 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값 데이터를 저장하고, 필요에 따라 데이터 처리장치(800)에서 새로운 그래프를 도출해 접점 마모량 판단의 기준으로 삼을 수 있다.
좀더 상세하게 설명하면, 전압 출력값 그래프는 접점 상태를 나타내는 것이므로 접점의 상태가 변화되지 않으면 전압 출력값은 변하지 않는다. 따라서 온도 조건의 변화에 따라 b1이나 b2와 같이 동일한 기울기를 갖는 그래프를 기준으로 포토 센서 모듈(510)의 상태를 판단하는 기준으로 삼을 수 있다.
즉, 접점의 상태가 변하지 않았는데도 포토 센서 모듈(510)에서 출력되는 전압 출력값이 변했다면, 외부 온도에 변화가 있다고 판단하여 기준이 되는 전압 출력값 그래프를 변경하는 것이다.
현장에 진공차단기(A)를 설치한 후 개방 상태인 open 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정한다. 개방 상태에서는 푸시 로드(230)가 움직이지 않으므로 로드 하우징(210) 및 감별 스티커(700) 역시 움직이지 않는다. 그 후 현장의 온도가 변경되지 않은 상태에서 접점 투입이 발생하면 투입 상태인 close 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정한다. 이렇게 측정된 측정값들을 바탕으로 현장의 온도에 대응하는 그래프를 도출할 수 있다.
예를 들어, 현장에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 기초로 도출한 기준 그래프가 b1이라고 가정할 수 있다. 전술한 S210, S310, S350 단계에 따라 진공차단기(A)의 접점이 close 상태로 변경되지 않고 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정한 결과가 C1 값이라고 하면, 전압 출력값 C1에 대응하는 접점 마모량 x1은 close 위치에서의 접점 마모량과 동일하므로 데이터 처리 장치(800)는 현장의 온도가 달라지지 않았다고 판단할 수 있다. 이 경우 계속 b1 그래프를 접점 마모량의 판단 기준으로 유지한다.
미리 설정된 주기로 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정하다가 접점 상태가 변경되지 않았는데 전압 출력값이 C2로 측정되었다면, 데이터 처리 장치(800)는 현장의 온도가 상승한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 온도 변화가 없었다면 C2는 C1과 동일한 위치여야 하나, 온도 상승이 발생해 전압 출력값이 C2로 나타난 것이기 때문이다. 이때 C2로 측정된 전앖 출력값을 b1 그래프 기준으로 접점 마모량을 판단하면 접점 마모량이 x2로 나타나므로, 접점 마모량이 임계값(Max)을 넘지 않았는데도 임계값을 넘었다고 잘못 판단하게 된다. 따라서 데이터 처리 장치(800)는 b1 그래프를 접점 마모량 판단 기준으로 삼는 것이 아니라, C1에서 C2로 변화된 y 절편 값만큼 그래프를 다시 이동해 그래프 b3를 접점 마모량의 판단 기준으로 삼는다.
반대로 접점 상태가 변경되지 않았는데 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값이 C3로 측정되었다면, 데이터 처리 장치(800)는 현장의 온도가 하강한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 온도 변화가 없었다면 C3는 C1과 동일한 위치여야 하나, 온도 하강이 발생해 전압 출력값이 C3로 나타난 것이기 때문이다. 이때 C3로 측정된 전압 출력값을 b1 그래프 기준으로 접점 마모량을 판단하면 접점 마모량이 x3로 나타나므로 접점 마모량을 잘못 판단하게 된다. 따라서 데이터 처리 장치(800)는 b1 그래프를 접점 마모량 판단 기준으로 삼는 것이 아니라, C1에서 C3로 변화된 y 절편 값만큼 그래프를 다시 이동해 그래프 b2을 접점 마모량의 판단 기준으로 삼는다.
그러나 온도 변화가 없더라도 접점 투입이 여러 번 발생하여 접점 마모량이 증가되면 전압 출력값은 달라지게 된다. 이 경우에는 온도가 변화되지 않은 것이므로 접점 마모량 판단 기준을 보정하지 않는다.
접점의 마모는 접점 투입이 일어날 때만 발생하며, 접점 투입 이전에는 항상 접점 개방 상태를 거치게 된다. 접점 개방 상태에서 푸시 로드(230)의 위치는 항상 동일하므로 전압값 역시 변하지 않고 항상 동일하게 나타난다. 따라서 접점 개방 상태에서 포토 센서 어셈블리(510)의 전압값을 측정해 기준 그래프를 설정하고, 접점 투입이 일어나 접점 마모가 발생하면 바로 이전 접점 개방 상태에서의 기준 그래프와 비교해 전압 출력값에 따른 접점 마모량을 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 온도에 따른 접점 마모량 판단 기준을 보정하지 않으면 접점 마모량이 미리 설정된 최대치 이상이 되더라도 이를 정확하게 판단할 수 없는 경우가 발생한다. 반대로 접점 마모량이 미리 설정된 최대치가 되지 않았는데도 최대치에 이르렀다고 판단할 수도 있다.
따라서 이러한 문제를 방지하기 위해 주기적으로 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 확인해 온도 변화가 일어났다고 판단되면 기준 그래프를 보정해 접점 마모량의 판단 기준을 정할 수 있다.
1회 투입 시 측정된 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값에 대응하는 거리값과 2회 투입 시 측정된 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값에 대응하는 거리값의 차이가 접점 마모량이 된다. 접점 마모량이 최대값에 이르면 데이터 처리 장치(800)는 사용자에게 경고 메시지를 출력하도록 설정될 수 있다. 또는 접점 마모량이 최대값에 이르기 전에 데이터 처리 장치(800)는 사용자에게 경고 메시지를 출력하도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 접점 마모량의 최대값을 5mm로 설정한 경우, 접점 마모량이 5mm가 되었을 때 또는 4.8mm가 되었을 때 사용자에게 경고 메시지를 출력하도록 설정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 설치 상태를 도시한 사시도이다. 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 포토 센서를 도시한 분해 사시도이다. 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 감별 스티커를 도시한 모식도이다. 도 13은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 동작 상태를 도시한 사시도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)는 주회로부(100)의 하측에 설치되는 센서 어셈블리(500)와, 로드 하우징(210)의 외주면에 부착되는 감별 스티커(700), 전체적인 제어 및 판단을 위한 데이터 처리 장치(800)를 포함한다. 이하에서는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 접점 감시 장치와의 차이점을 중심으로 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치를 설명하도록 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치(B)에서 센서 어셈블리(500)는 포토 센서 모듈(510) 주변의 온도를 측정하는 온도 센서(520)를 더 포함한다.
온도 센서(520)는 포토 센서 모듈(510)에 인접하여 설치된다. 온도 센서(520)는 포토 센서 모듈(510)의 온도에 따른 특성을 보정하기 위해 사용된다. 따라서 온도 센서(520)는 포토 센서 모듈(510)에 최대한 인접하여 설치되는 것이 바람직하다. 온도 센서(520)는 후술할 센서 브라켓(550)에 결합되기 위한 별도의 홀더(미도시)에 장착된 상태로 설치될 수 있다.
온도 센서(520)는 센서 브라켓(550)에 의해 지지된다. 온도 센서(520)는 센서 홀더(530)가 결합된 센서 브라켓(550)의 판면의 후면 또는 센서 브라켓(550)이 하우징(110)에 결합된 면의 하측에 결합될 수 있다. 온도 센서(520)는 볼트 등의 체결부재(미도시)에 의해 센서 브라켓(550) 상에 직결될 수도 있고 별도의 홀더에 결합되어 센서 브라켓(550) 상에 장착될 수도 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 감별 스티커(700)는 접점 차단 상태에서 도 10의 오픈(open) 위치가 포토 센서 모듈(510)에서 발광되는 빛을 반사하는 영역(감지 위치)으로 설정된다.
그 후 접점 투입이 이루어질 때마다 접점이 마모되면서 푸시 로드 어셈블리(200)가 점차 상승하므로 감별 스티커(700)도 점차 상승하게 된다. 이에 따라 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치가 감별 스티커(700)의 하단 쪽으로 이동하게 된다. 접점 투입 횟수의 증가에 따른 푸시 로드 어셈블리(200)의 변위가 미리 설정된 접점 마모량 이내일 때 포터 센서 모듈(510)의 감지 위치는 도 13의 오픈 위치와 최대 클로즈 위치 사이가 된다(클로즈 위치).
미리 설정된 접점 마모량 이상으로 푸시 로드 어셈블리(200)가 상승할 때, 기 설정된 접점 마모량의 최대값에 대응하는 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치를 최대 클로즈(Max close) 위치(도 10 및 도 13 참조)라고 정의한다. 포토 센서 모듈(510)의 감지 위치 및 접점 마모량이 최대가 되는 위치가 감별 스티커(700)의 어느 부위가 될지는 현장에 접점 감시 장치가 설치되기 전에 미리 결정될 수 있다.
한편, 포토 센서 모듈(510)에서 측정된 감별 스티커(700)의 오픈 위치에서 최대 클로즈 위치 범위 내의 센싱 결과에 따른 출력 신호와, 온도 센서(520)의 감지 결과는 데이터 처리 장치(800)로 전달된다. 도 10 및 도 13에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)의 외부에 설치되어 포토 센서 모듈(510) 및 온도 센서(520)와 통신한다. 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(510)의 출력 신호를 분석해 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. 이때 데이터 처리 장치(800)에서 온도에 따른 포토 센서 모듈(510)의 특성값 보정은 온도 센서(520)의 측정값을 토대로 이루어진다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 접점 감시 장치의 보정 방법을 도시한 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(510)의 측정 대기 상태(S100)에서 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되었는지의 여부를 판단한다(S200).
S200 단계에서 진공차단기(A)의 접점 상태가 변경되었다면, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)의 가동접점(136a)이 고정접점(134a)에 접촉되는 접점 투입 상태로 변경되었는지를 판단한다(S300).
S300 단계에서 접점 투입이 이루어진 상태라면, 포토 센서 모듈(510)에서 출력된 전압 출력값을 통해 푸시 로드 어셈블리(200)의 위치를 판별한다(S400).
S400 단계에서 푸시 로드(230)의 위치가 판별되면, 데이터 처리 장치(800)는 투입 시 접점 상태가 정상인지, 접점 마모량이 설정값 이하인지를 판별한다(S500).
그 후 전술한 신호 처리 결과 및 계산 결과를 저장한 후(S600), 동일한 과정을 반복한다.
전술한 S200 단계에서 진공차단기(A)가 동작중의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 데이터 처리 장치(800)는 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단한다(S210). 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단한 후(S210), 미리 설정된 주기가 되었으면 데이터 처리 장치(800)는 온도 센서(520)의 출력 신호를 확인해 포토 센서 모듈(510) 주변의 온도를 확인한다.
온도의 측정은 실시간으로 이루어지며, 온도 센서(520)의 측정값은 실시간 또는 주기적으로 데이터 처리 장치(800)로 전달된다(S230). 데이터 처리 장치(800)는 필요에 따라 실시간 또는 주기적으로 온도 센서(520)의 측정값을 전달받거나, 실시간으로 전달받은 측정값을 실시간 또는 필요한 주기에 따라 처리한다. 따라서 데이터 처리 장치(800)는 온도 변화가 있었으면 접점 마모량 판단 기준을 보정한다(S250). 접점 마모량 판단 기준이 보정되었으면 S600 단계를 진행한다.
도 9의 b1 그래프를 기준값으로 하고, 현장에 진공차단기(A)를 설치한 후 개방 상태에서 open 위치를 측정한다. 개방 상태에서는 푸시 로드(230)가 움직이지 않으므로 로드 하우징(210) 및 감별 스티커(700) 역시 움직이지 않는다. 따라서 시험 조건에서와 동일한 open 위치를 갖게 된다. 그 후 투입 상태인 close 위치에서 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값을 측정한다. 이렇게 측정한 측정값들을 바탕으로 현장의 온도에 대응하는 그래프가 도출될 수 있다.
그런데 포토 센서 모듈(510)은 온도에 따라 그 특성이 달라지므로, 현장에서의 온도가 시험 온도와 달라지면 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값이 달라지게 된다. 즉, 실시간 또는 주기적으로 포토 센서 모듈(510) 주변의 온도를 측정하여 변화가 있으면 데이터 처리 장치(800)는 포토 센서 모듈(510)의 온도가 달라진 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 접점 마모량 판단의 기준을 b1 그래프로 설정한 상태에서 온도 센서(520)의 측정 결과 온도가 기존 측정값 보다 상승했다면, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)가 설치된 주변의 온도가 시험 조건보다 상승한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 온도가 상승했으므로 접점 마모량 판단의 기준이 되는 그래프는 b1에서 b3로 변경된다.
또는, 온도 센서(520)의 측정 결과 온도가 기존 측정값 보다 하강했다면, 데이터 처리 장치(800)는 진공차단기(A)가 설치된 주변의 온도가 시험 조건보다 하강한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 온도가 하강했으므로 접점 마모량 판단의 기준이 되는 그래프는 b1에서 b2로 변경된다.
만약 온도가 달라져 기준값이 b1에서 b2나 b3로 변경되어야 함에도 변경 없이 접점 마모량을 판단한다면, 접점 마모량을 정확하게 판단할 수 없게 된다. 이 경우 접점 마모량이 미리 설정된 최대치 이상이 되더라도 이를 정확하게 판단할 수 없는 경우가 발생한다.
예를 들어, b1 그래프를 기준으로 할 때 포토 센서 모듈(510)의 전압 출력값이 C1이고, 온도가 상승했을 때 전압 출력값이 C2라고 할 수 있다. 이때, 상승한 온도에 따라 기준 그래프를 b3로 변경하지 않는다면, b1 그래프를 기준으로 C2에 대응하는 접점 마모량은 x2가 되므로 미리 설정된 접점 마모량의 임계값을 넘는 것으로 나타나게 된다. 따라서 접점 마모량이 임계값에 도달하지 않았는데도 임계값을 넘은 것으로 잘못 판단하게 된다.
또한, 온도가 하강했을 때 전압 출력값이 C3라고 하면, 하강한 온도에 따라 기준 그래프를 b2로 변경해야 한다. 기준 그래프를 b2로 변경하지 않는다면, b1 그래프를 기준으로 C3에 대응하는 접점 마모량은 x3가 되므로 접점 마모량을 잘못 판단하게 된다.
따라서 이러한 문제를 방지하기 위해 접점의 상태가 변화되지 않았다면 실시간 또는 주기적으로 개방 상태 또는 투입 상태에서의 온도를 측정해 온도 변화가 일어났으면 해당 온도에 맞게 접점 마모량 판단 기준을 변경한다.
접점 마모량 판단 기준이 변경되면 투입 상태에서의 접점 마모량 판단 기준 역시 변경된 기준을 따르게 된다.
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 어셈블리의 외주면에 부착되고, 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구성된 감별 스티커;
    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 수광부의 신호를 처리해 반사광의 세기에 따른 전류량을 측정 및 처리하는 회로부를 구비한 포토 센서 모듈; 및
    상기 포토 센서 모듈과 통신하며, 상기 포토 센서 모듈에서 감지한 상기 전류량에 따라 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동량을 판단해 접점 마모량을 계산하는 데이터 처리 장치;
    를 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감별 스티커는
    상기 반사율이 달라지는 경계 영역이 그라데이션 형태인 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포토 센서 모듈에 인접하여 설치되어 온도를 측정하는 온도 센서;
    를 더 포함하고,
    상기 데이터 처리 장치는
    상기 온도 센서와 통신하며, 상기 포토 센서 모듈에서 출력되는 상기 출력 신호에 따라 상기 푸시 로드 어셈블리의 이동량을 판단해 접점 마모량을 계산하고, 상기 온도 센서의 측정 결과에 따라 상기 접점 마모량 판단 기준을 보정하는
    진공차단기용 접점 감시 장치.
  4. 포토 센서 모듈에서 출력된 전압 출력값을 이용해 접점 상태를 감시하는 진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법에 있어서,
    진공차단기의 접점 상태 변경 여부를 판단하는 단계(S200);
    상기 S200 단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되었으면, 상기 진공차단기가 접점 투입 상태로 변경되었는지 판단하는 단계(S300);
    상기 S300 단계에서 상기 접점 투입이 이루어진 상태이면, 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸시 로드 어셈블리의 위치를 판별하는 단계(S400);
    상기 S400 단계에서 상기 푸시 로드 어셈블리의 위치가 판별되면, 접점 마모량 판단 기준에 따라 상기 접점 투입 시 접점 상태의 정상 여부, 접점 마모량이 설정값 이하인지 여부를 판별하는 단계(S500); 및
    상기 S500 단계의 처리 결과를 저장하는 단계(S600);
    를 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 S200단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단하는 단계(S210);
    상기 S210 단계에서 상기 미리 설정된 주기가 되었으면, 상기 진공차단기가 개방 상태인지를 판단하는 단계(S310);
    상기 S310 단계에서 상기 진공차단기가 개방 상태이면, 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸쉬 로드 어셈블리의 오픈 위치를 측정하고(S330), 상기 S310 단계에서 상기 진공차단기가 개방 상태가 아니면 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값을 통해 상기 진공차단기의 푸쉬 로드 어셈블리의 클로즈 위치를 측정하는 단계(S350);
    상기 S330 또는 상기 S350 단계에서 측정된 상기 푸시 로드 어셈블리의 오픈 위치 또는 클로즈 위치에 따라 상기 포토센서 모듈의 접점 마모량 판단 기준 보정이 필요한지를 판별해 상기 접점 마모량 판단 기준을 보정하는 단계(S370);
    를 더 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 S330, 상기 S350 및 상기 S400 단계에서 상기 푸시 로드 어셈블리의 위치, 상기 푸시 로드 어셈블리의 오픈 위치 및 클로즈 위치는, 상기 푸시 로드 어셈블리의 로드 하우징 외주면에 부착되는 감별 스티커에 상기 포토센서 모듈이 발광한 후 상기 감별 스티커에 반사되어 상기 포토센서 모듈로 수광되는 광전류의 전류값 또는 상기 전류값을 변환한 전압 출력값에 따라 측정되는 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감별 스티커는
    상기 푸시 로드 어셈블리의 이동 방향을 따라 배치되며, 반사율이 단계적으로 달라지는 복수의 영역으로 구성된 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 감별 스티커는
    상기 반사율이 달라지는 경계 영역이 그라데이션 형태인 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 포토 센서 모듈은
    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 수광부의 신호를 처리해 반사광의 세기에 따른 전류값을 측정 및 처리하는 회로부를 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 S370 단계 이후 상기 S600 단계가 진행되는 것을 특징으로 하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 S370 단계에서
    상기 진공차단기의 접점 상태가 변하지 않은 상태에서 상기 포토 센서 모듈에서 출력된 상기 전압 출력값이 변했다면, 외부 온도에 변화가 있는 것으로 판단하여 상기 접점 마모량 판단 기준을 변경하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 S200단계에서 상기 진공차단기의 접점 상태가 변경되지 않았다면, 미리 설정된 주기가 되었는지를 판단하는 단계(S210);
    상기 S210 단계에서 상기 미리 설정된 주기가 되었으면, 상기 온도 센서의 측정값을 기준으로 온도 변화 여부를 판단하는 단계(S230); 및
    상기 S230 단계에서 온도 변화가 있는 것으로 판단되면 상기 접점 마모량 판단 기준을 변경하는 단계(S250);
    를 더 포함하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 S250 단계 이후 상기 S600 단계를 진행하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 S250 단계에서 온도가 상승 또는 하강한 것으로 판단되면 상승 또는 하강한 온도에 대응하여 보정한 상기 접점 마모량 판단 기준으로 변경하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 S230 단계에서,
    상기 온도 센서의 측정값을 실시간 또는 주기적으로 감시하는
    진공차단기용 접점 감시 장치의 보정 방법.
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