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KR101412498B1 - 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치 - Google Patents

과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치 Download PDF

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KR101412498B1
KR101412498B1 KR1020130009664A KR20130009664A KR101412498B1 KR 101412498 B1 KR101412498 B1 KR 101412498B1 KR 1020130009664 A KR1020130009664 A KR 1020130009664A KR 20130009664 A KR20130009664 A KR 20130009664A KR 101412498 B1 KR101412498 B1 KR 101412498B1
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KR
South Korea
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switchboard
carbon monoxide
leakage current
deterioration
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KR1020130009664A
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Inventor
김춘원
Original Assignee
대신파워텍 (주)
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Abstract

본 발명은 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치에 관한 것으로 특히, 전류 검출부와 전압 검출부를 통해 각각 검출되는 배전반 내 구성품들의 계통 전류와 전압을 입력받아 선간전압과 상전압, 과전류, 전력량, 주파수, 역률, 고조파 함유율에 따른 전력 품질을 연산하고, 누설 전류 검출부를 통해 검출되는 누설전류를 입력받아 각각의 누설전류 양을 연산하는 전력 품질 제어부와; 배전반 내부의 버스-바(Bus-bar)와 차단기 및 전력 케이블의 접속부 온도를 입력받아 각각의 온도 지수를 검출하는 온도센서 제어부와; 배전반 내부에서 발생되는 아크 또는 불꽃을 검출하여 설정한 시간 주기 동안 발생된 아크의 횟수를 연산하는 아크센서 제어부와; 배전반 내부에서 과열이 발생되거나 또는 아크로부터 발생되는 탄화 시점부터 발생되는 일산화탄소를 ppm 단위로 검출하는 일산화탄소센서 제어부와; 상기 전력 품질 제어부와 온도센서 제어부, 아크센서 제어부 및 일산화탄소센서 제어부에서 각각 검출되는 지수들을 수집하여 정해진 진단 프로그램을 통해 배전반 내의 열화 상태를 판단하는 열화 진단 제어부;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 배전반에서 전기화재의 주원인이 되는 열화 상태를 실시간으로 정확히 감시 및 진단하기 위하여 가장 중요한 전기적 특성을 분석하고, 배전반의 주요 부분에서의 온도와 아크 발생 횟수 및 일산화탄소 등을 검출하여 보다 효과적인 열화 진단을 할 수 있도록 함으로써 온도와 아크 및 일산화탄소를 각각 검출하는 기존 제품의 단점인 오동작 요소를 최소한으로 줄일 수 있고, 전기화재를 보다 안정적인 진단하여 사고를 미리 예방할 수 있어 배전반의 열화 진단에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치{Deterioration Diagnosis Device for Switchboard using Overload and Leakage current}
본 발명은 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 배전반 내부의 과부하 및 누설전류를 측정하고, 별도의 비접촉온도센서, 아크센서, 일산화탄소센서를 이용하여 배전반 내 각 구성품의 온도와 아크의 발생 횟수 및 일산화탄소의 농도를 검출하여 복합적으로 열화를 진단할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 배전반은 집단거주지역, 빌딩, 학교, 공장, 항만, 공항, 상하수 처리장, 변전소, 중공업 플랜트, 지하철, 석유단자, 화학단지, 제철소 등의 광범위한 전력 수용가에서 특고압의 전력을 저압으로 변환하여 해당 설비에 공급하는 수배전 계통에 설치되어 전력 감시, 제어 및 보호를 위하여 사용된다.
이와 같은 수배전반은 용량별로 3.6㎸ 또는 7.2㎸의 수배전 계통에 사용되는 고압반(switchgear)[0003] 과, 22.9㎸, 24㎸, 25.8㎸ 등에 사용 가능한 특별 고압반으로 구분할 수 있다.
또한, 수배전반은 그의 형식에 따라 가스절연개폐장치(C-GIS: Cubicle type Gas Insulated Switchgear), 특고압 폐쇄배전반(MCSG: Metal Clad SwitchGear), 1㎸/25.8㎸의 수배전 계통에 사용되는 특고압격실형배전반(Medium Compartment Switchgear) 등이 있다.
이들 수배전반은 안전성 및 내구성의 품질개선 차원에서 차단 성능이 우수한 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)를 수납하여 기능성과 안전성에 역점을 두고 설계되거나, 콤팩트한 사이즈에도 불구하고 강력하고 편리한 성능을 구현하여 수배전반의 유지 보수를 편리하게 하는 쪽으로 개발되고 있다.
이런 수배전반의 내부는 통상적으로 특고압측과 저압측으로 구분될 수 있는데, 예를 들어 설비를 기준으로 할 때, 전력 제공자인 한국전력에서 전기를 받는 수전설비가 위치한 쪽과, 수전설비를 통해 수전된 전기를 공장 또는 사용자가 필요로 하는 전압 또는 용량으로 변경 공급하는 변압기 혹은 단락사고 등과 같은 사고로부터 전체 설비를 보호하는 차단기 등을 구비한 배전설비가 위치한 쪽으로 구분 가능하다.
종래 대부분의 수배전반이나 전력설비의 온도 및 노후화에 의한 열화 정도를 측정하기 위해 별도의 온도측정기나 열화상 카메라를 이용하여 측정하고자 하는 부분에 직접 투사하여 온도 측정 및 열화 상태를 점검하였으며, 규정된 점검 기준에 의해 주기적으로만 측정하고, 또 목측에 의한 외관상태만을 점검하여 그 상태를 추정하는 경우가 대부분이다 보니 수배전 설비의 건전성 및 열화에 의한 사고를 사전에 예방하지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 현재 사용되고 있는 열화 진단방법은 대부분 배전반 내부의 계폐기, 차단기, 변압기, Bus-bar, 전력 케이블 등의 온도를 측정하고, 발생되는 아크를 측정하는 등 별개의 장치를 이용하여 열화의 정도를 진단하고 있다.
전기화재의 가장 중요한 원인은 전력 사용에 대한 과부하와 지속적인 열적 스트레스에 의한 절연파괴로 볼 수 있으며, 지속적인 과부하는 변압기, Bus-bar, 전력 케이블 등의 온도를 상승시키고, 특히 전력 케이블의 지속적인 온도 상승은 PVC 표면의 탄화로 이어져 화재의 원인이 되고 있다.
열적 스트레스와 누설전류에 의한 절연파괴는 아크를 발생시키고, 지속적인 아크 발생 역시 탄화에 의한 화재의 원인이 되고 있다.
이와 같이 전기적 열화의 원인을 전기적인 전력 품질을 이용하지 않고 단순히 온도, 아크를 별개의 장치로 측정한다면 열화 진단의 오 판정을 할 수 있다고 판단된다.
최근 예방진단 기법이 널리 활성화되면서, 다양한 설비의 예방진단으로 수명 예측이나 사고의 분석을 위해 센서와 진단장비의 특성을 복합적으로 측정 분석하는 기법이 사용되고 있다.
1. 대한민국 공개특허공보 10-2012-0117161호(2012년 10월 24일) 2. 대한민국 등록특허공보 10-0804128호(2008년 02월 11일) 3. 대한민국 등록특허공보 10-1077441호(2011년 10월 20일)
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 배전반에서 전기화재의 주원인이 되는 열화 상태를 감시, 진단하기 위하여 가장 중요한 전기적 특성을 분석하고, 배전반의 주요 부분에서의 온도와 아크 발생 횟수 및 일산화탄소를 검출하여 보다 효과적인 열화 진단을 할 수 있는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 온도와 아크 및 일산화탄소를 각각 검출하는 기존 제품의 단점인 오동작 요소를 최소한으로 줄일 수 있고, 전기화재를 보다 안정적인 진단하여 사고를 미리 예방할 수 있는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명 장치는, 전류 검출부와 전압 검출부를 통해 각각 검출되는 배전반 내 구성품들의 계통 전류와 전압을 각각 전류 및 전압 측정 실효치(RMS) 연산부를 통해 전력품질 산출부에서 입력받아 선간전압과 상전압, 과전류, 전력량, 주파수, 역률, 고조파 함유율에 따른 전력 품질을 연산하고, 누설 전류 검출부를 통해 검출되는 누설전류를 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부를 통해 전력품질 산출부에서 입력받아 각각의 누설전류 양을 연산한 후 그 결과를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 전력 품질 제어부와; 배전반 내부의 버스-바(Bus-bar)와 차단기 및 전력 케이블의 접속부 온도를 적외선 온도센서를 통해 온도 지수 검출부에서 입력받아 각각의 온도 지수를 검출한 다음 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 온도센서 제어부와; 배전반 내부에서 발생되는 아크 또는 불꽃을 자외선 아크센서를 통해 검출하고 아크 지수 검출부에서 설정한 시간 주기 동안 발생된 아크의 횟수를 연산하여 생성된 아크 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 아크센서 제어부와; 배전반 내부에서 과열이 발생되거나 또는 아크로부터 발생되는 탄화 시점부터 발생되는 일산화탄소를 일산화탄소센서를 통해 검출하여 일산화탄소 지수 검출부에서 일산화탄소 량을 ppm 단위로 검출하고, 이렇게 검출된 일산화탄소 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 일산화탄소센서 제어부와; 상기 전력 품질 제어부와 온도센서 제어부, 아크센서 제어부 및 일산화탄소센서 제어부에서 각각 검출되는 지수들을 진단 지수 산출부에서 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 수집하여 정해진 진단 프로그램을 통해 배전반 내의 열화 상태를 판단하는 열화 진단 제어부;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열화 진단 제어부 내 진단 지수 산출부에서는, 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열화 진단 제어부 내 진단 지수 산출부에서는, 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단 지수 산출부의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 표시해 줄 수 있는 표시부와, 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 경보를 발생시켜 주기 위한 진단 경보 출력부를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 진단 지수 산출부의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 포함하여, 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 이에 대한 경보신호를 원격지의 관리자에게 유선 또는 무선으로 송출시켜 줄 수 있는 유/무선 데이터 송신부를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치에 의하면, 배전반에서 전기화재의 주원인이 되는 열화 상태를 실시간으로 정확히 감시 및 진단하기 위하여 가장 중요한 전기적 특성을 분석하고, 배전반의 주요 부분에서의 온도와 아크 발생 횟수 및 일산화탄소 등을 검출하여 보다 효과적인 열화 진단을 할 수 있도록 함으로써 온도와 아크 및 일산화탄소를 각각 검출하는 기존 제품의 단점인 오동작 요소를 최소한으로 줄일 수 있고, 전기화재를 보다 안정적인 진단하여 사고를 미리 예방할 수 있어 배전반의 열화 진단에 따른 신뢰도를 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도.
도 2는 본 발명 장치 중 열화 진단 제어부에서 배전반의 열화를 진단하는 방법에 따른 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우챠트.
도 3은 본 발명 장치 중 열화 진단 제어부에서 배전반의 열화를 진단하는 방법에 따른 다른 실시 예를 설명하기 위한 플로우챠트.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 장치의 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치 중 열화 진단 제어부에서 배전반의 열화를 진단하는 방법에 따른 일 실시 예를 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 장치 중 열화 진단 제어부에서 배전반의 열화를 진단하는 방법에 따른 다른 실시 예를 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는,
전류 검출부(1)와 전압 검출부(2)를 통해 각각 검출되는 배전반 내 구성품들의 계통 전류와 전압을 각각 전류 및 전압 측정 실효치(RMS) 연산부(41)(42)를 통해 전력품질 산출부(44)에서 입력받아 선간전압과 상전압, 과전류, 전력량, 주파수, 역률, 고조파 함유율에 따른 전력 품질을 연산하고, 누설 전류 검출부(3)를 통해 검출되는 누설전류를 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부(43)를 통해 전력품질 산출부(44)에서 입력받아 각각의 누설전류 양을 연산한 후 그 결과를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(45)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달하는 전력 품질 제어부(4)와;
배전반 내부의 버스-바(Bus-bar)와 차단기 및 전력 케이블의 접속부 온도를 적외선 온도센서(51)를 통해 온도 지수 검출부(52)에서 입력받아 각각의 온도 지수를 검출한 다음 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(53)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달하는 온도센서 제어부(5)와;
배전반 내부에서 발생되는 아크 또는 불꽃을 자외선 아크센서(61)를 통해 검출하고 아크 지수 검출부(62)에서 설정한 시간 주기 동안 발생된 아크의 횟수를 연산하여 생성된 아크 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(63)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달하는 아크센서 제어부(6)와;
배전반 내부에서 과열이 발생되거나 또는 아크로부터 발생되는 탄화 시점부터 발생되는 일산화탄소를 일산화탄소센서(71)를 통해 검출하여 일산화탄소 지수 검출부(72)에서 일산화탄소 량을 ppm 단위로 검출하고, 이렇게 검출된 일산화탄소 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(73)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달하는 일산화탄소센서 제어부(7)와;
상기 전력 품질 제어부(4)와 온도센서 제어부(5), 아크센서 제어부(6) 및 일산화탄소센서 제어부(7)에서 각각 검출되는 지수들을 진단 지수 산출부(82)에서 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(81)을 통해 수집하여 정해진 진단 프로그램을 통해 배전반 내의 열화 상태를 판단하는 열화 진단 제어부(8);를 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)에서는 도 2와 같이, 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)에서는 도 3과 같이, 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단 지수 산출부(82)의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 표시해 줄 수 있는 표시부(83)와, 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 경보를 발생시켜 주기 위한 진단 경보 출력부(84)를 더 설치한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 진단 지수 산출부(82)의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 포함하여, 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 이에 대한 경보신호를 원격지의 관리자에게 유선 또는 무선으로 송출시켜 줄 수 있는 유/무선 데이터 송신부(85)를 더 구비시킨 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 크게 전류 검출부(1)와 전압 검출부(2), 누설 전류 검출부(3), 전력 품질 제어부(4), 온도센서 제어부(5), 아크센서 제어부(6), 일산화탄소센서 제어부(7) 및 열화 진단 제어부(8)를 포함하는 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기 전류 검출부(1)와 전압 검출부(2)는 각각 배전반 내부의 계통에 인가된 전류와 전압을 검출하여 전력 품질 제어부(4) 내의 전류 및 전압 측정 실효치(RMS) 연산부(41)(42)로 전달하게 되는데, 상기 전류 검출부(1)에서 검출되어 전류 측정 실효치(RMS) 연산부(41)로 인가되는 인가 전류의 입력 정격은 0A ∼ 5A 사이가 되고, 상기 전압 검출부(2)에서 검출되어 전압 측정 실효치(RMS) 연산부(42)로 인가되는 전압의 입력 범위는 0V ∼ 400V 사이가 된다.
또, 상기 누설 전류 검출부(3)는 배전반 내부의 누설전류를 측정하기 위하여 영상 변류기(ZCT)를 이용하여 계통에 흐르는 누설전류를 검출하여 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부(43)로 전달하게 되는데, 이때 상기 누설 전류 검출부(3)에서 검출되어 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부(43)로 입력되는 누설전류의 입력범위는 1mA ∼ 1A 사이가 된다.
한편, 상기 전력 품질 제어부(4)는 전술한 전류 측정 실효치(RMS) 연산부(41)와 전압 측정 실효치(RMS) 연산부(42), 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부(43)를 포함하여 전력품질 산출부(44) 및 통신부로써 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(45)을 구비하고 있다.
이와 같은 구성을 갖는 상기 전력 품질 제어부(4) 내 전력품질 산출부(44)에서는 상기 전류 검출부(1)와 전압 검출부(2)를 통해 각각 실시간으로 검출되는 배전반 내 구성품들의 계통 전류와 전압을 각각 전류 및 전압 측정 실효치(RMS) 연산부(41)(42)를 통해 입력받아 선간전압과 상전압, 과전류, 전력량, 주파수, 역률, 고조파 함유율을 산출함과 동시에 상기 누설 전류 검출부(3)를 통해 검출되는 누설전류를 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부(43)를 통해 입력받아 각각의 누설전류 양을 연산한 후 그 결과를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(45)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 온도센서 제어부(5)는 적외선 온도센서(51)와 온도 지수 검출부(52) 및 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(53)를 구비한 구성을 갖고, 상기 온도 지수 검출부(52)에서 배전반 내부의 버스-바(Bus-bar)와 차단기 및 전력 케이블의 접속부 온도를 적외선 온도센서(51)를 통해 실시간으로 입력받아 각각의 온도 지수를 검출한 다음 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(53)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 아크센서 제어부(6)는 자외선 아크센서(61)와 아크 지수 검출부(62) 및 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(63)를 구비한 구성을 갖고, 상기 아크 지수 검출부(62)에서 배전반 내부에서 발생되는 아크 또는 불꽃을 자외선 아크센서(61)를 통해 입력받아 자체 내에 설정된 시간 주기 동안 발생된 아크의 횟수를 연산하여 아크 지수를 생성한 다음 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(63)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.
그리고 상기 일산화탄소센서 제어부(7)는 일산화탄소센서(71)와 일산화탄소 지수 검출부(72) 및 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(73)을 구비한 구성을 갖고, 상기 일산화탄소 지수 검출부(72)에서 배전반 내부에서 과열이 발생되거나 또는 아크로부터 발생되는 탄화 시점부터 발생되는 일산화탄소를 일산화탄소센서(71)를 통해 검출하여 일산화탄소 량을 ppm 단위로 산출한 다음, 이렇게 산출된 일산화탄소 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(73)을 통해 열화 진단 제어부(8)로 전달해 주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 열화 진단 제어부(8)는 상기 전력 품질 제어부(4)와 온도센서 제어부(5), 아크센서 제어부(6) 및 일산화탄소센서 제어부(7)에서 각각 검출되는 지수들을 진단 지수 산출부(82)에서 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜(81)을 통해 수집한 다음 도 2 및 도 3으로 도시한 정해진 진단 프로그램을 통해 배전반 내의 열화 상태를 판단하는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)에서는 도 2와 같이, 상기 전력 품질 제어부(4)를 통해 산출되는 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과, 온도센서 제어부(5)를 통해 검출되는 온도 지수 및, 일산화탄소센서 제어부(7)를 통해 검출되는 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 예를 들어 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율이 정해진 값인 7 고조파 이상이 10∼20% 이상 함유된 상태에서, 온도 지수가 예를 들어 정해진 온도인 70∼100℃ 이상이고, 일산화탄소 지수가 예를 들어 정해진 값인 300∼2500 ppm 이상인 경우 즉, 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하게 된다.
또한, 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)에서는 도 3과 같이, 상기 전력 품질 제어부(4)를 통해 산출되는 누설전류 지수와, 상기 아크센서 제어부(6)를 통해 검출되는 아크 지수 및, 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 예를 들어 누설전류 지수가 정해진 값인 300∼1,000㎃ 이상인 상태에서, 아크 지수가 정해진 값인 예를 들어 1시간 당 10-20회 이상이고, 일산화탄소 예를 들어 정해진 값인 300∼500 ppm 이상인 경우 즉, 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하게 된다.
상기에서 제시한 각각의 정해진 값은 단지 예시 일뿐, 이에 한정하는 것은 아니며 배전반에 따라 그 수치는 변경 가능하다.
또, 본 발명 장치 중 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)의 출력단자에 표시부(83)와 진단 경보 출력부(84)를 더 구비시켜 준 형태를 갖고 있어 상기 열화 진단 제어부(8) 내 진단 지수 산출부(82)에 실시간으로 산출되는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터가 상기 표시부(83)를 통해 표시됨은 물론 상기 진단 지수 산출부(82)에서 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 상기 진단 경보 출력부(84)를 통해 경보를 발생시켜 줄 수 있다.
따라서, 배전반의 관리자가 표시부(83)를 통해 실시간으로 배전반 내 열화 상태 정도를 육안으로 식별할 수 있을 뿐만 아니라, 배전반 내에서 열화가 발생되었을 경우 상기 진단 경보 출력부(84)에서 발생되는 경보음 또는 경보 불빛을 관리자가 청각 또는 시각을 통해 듣거나 보고 필요한 조치를 조속히 취할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 필요에 따라 상기 진단 지수 산출부(82)의 출력단자에 유/무선 데이터 송신부(85)를 더 구비시켜 줌으로써 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 포함하여 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 이에 대한 경보신호를 원격지의 관리자에게 유선 또는 무선으로 송출시켜 줄 수 있어 원격지에 근무중인 관리자도 해당 배전반의 열화상태 또는 정도를 실시간으로 알 수 있어 필요한 조치를 신속하고 정확하게 취할 수 있다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 전류 검출부
2 : 전압 검출부
3 : 누설 전류 검출부
4 : 전력 품질 제어부
41 : 전류 측정 실효치(RMS) 연산부
42 : 전압 측정 실효치(RMS) 연산부
43 : 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부
44 : 전력품질 산출부
45, 53, 63, 73, 81 : 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜
5 : 온도센서 제어부
51 : 적외선 온도센서 52 : 온도 지수 검출부
6 : 아크센서 제어부
61 : 자외선 아크센서 62 : 아크 지수 검출부
7 : 일산화탄소센서 제어부
71 : 일산화탄소센서 72 : 일산화탄소 지수 검출부
8 : 열화 진단 제어부
82 : 진단 지수 산출부 83 : 표시부
84 : 진단 경보 출력부 85 : 유/무선 데이터 송신부

Claims (5)

  1. 전류 검출부와 전압 검출부를 통해 각각 검출되는 배전반 내 구성품들의 계통 전류와 전압을 각각 전류 및 전압 측정 실효치(RMS) 연산부를 통해 전력품질 산출부에서 입력받아 선간전압과 상전압, 과전류, 전력량, 주파수, 역률, 고조파 함유율에 따른 전력 품질을 연산하고, 누설 전류 검출부를 통해 검출되는 누설전류를 누설전류 측정 실효치(RMS) 연산부를 통해 전력품질 산출부에서 입력받아 각각의 누설전류 양을 연산한 후 그 결과를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 전력 품질 제어부와;
    배전반 내부의 버스-바(Bus-bar)와 차단기 및 전력 케이블의 접속부 온도를 적외선 온도센서를 통해 온도 지수 검출부에서 입력받아 각각의 온도 지수를 검출한 다음 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 온도센서 제어부와;
    배전반 내부에서 발생되는 아크 또는 불꽃을 자외선 아크센서를 통해 검출하고 아크 지수 검출부에서 설정한 시간 주기 동안 발생된 아크의 횟수를 연산하여 생성된 아크 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 아크센서 제어부와;
    배전반 내부에서 과열이 발생되거나 또는 아크로부터 발생되는 탄화 시점부터 발생되는 일산화탄소를 일산화탄소센서를 통해 검출하여 일산화탄소 지수 검출부에서 일산화탄소 량을 ppm 단위로 검출하고, 이렇게 검출된 일산화탄소 지수를 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 열화 진단 제어부로 전달하는 일산화탄소센서 제어부와;
    상기 전력 품질 제어부와 온도센서 제어부, 아크센서 제어부 및 일산화탄소센서 제어부에서 각각 검출되는 지수들을 진단 지수 산출부에서 모드버스 알티유(Modbus RTU) 통신 프로토콜을 통해 수집하여 정해진 진단 프로그램을 통해 배전반 내의 열화 상태를 판단하는 열화 진단 제어부;를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 열화 진단 제어부 내 진단 지수 산출부에서는,
    과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 과전류 지수 전압 변동 고조파 함유율과 온도 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 하는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열화 진단 제어부 내 진단 지수 산출부에서는,
    누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 각각 정해진 설정치보다 크거나 같은지를 순차적으로 검출하여 누설전류 지수와 아크 지수 및 일산화탄소 지수가 모두 정해진 설정치보다 크거나 같을 때 열화로 진단하는 것을 특징으로 하는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 진단 지수 산출부의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 표시해 줄 수 있는 표시부와,
    배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 경보를 발생시켜 주기 위한 진단 경보 출력부를 더 설치한 것을 특징으로 하는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 진단 지수 산출부의 출력단자에는 배전반 내 열화 상태에 대한 산출 데이터를 포함하여, 배전반 내 열화 상태를 판단할 결과 각각의 지수가 정해진 설정치보다 크거나 같은 경우 이에 대한 경보신호를 원격지의 관리자에게 유선 또는 무선으로 송출시켜 줄 수 있는 유/무선 데이터 송신부를 더 구비시킨 것을 특징으로 하는 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치.
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