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KR101904813B1 - 스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법 - Google Patents

스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법 Download PDF

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KR101904813B1
KR101904813B1 KR1020170060088A KR20170060088A KR101904813B1 KR 101904813 B1 KR101904813 B1 KR 101904813B1 KR 1020170060088 A KR1020170060088 A KR 1020170060088A KR 20170060088 A KR20170060088 A KR 20170060088A KR 101904813 B1 KR101904813 B1 KR 101904813B1
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KR
South Korea
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KR1020170060088A
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English (en)
Inventor
임용배
김동우
이기연
문현욱
Original Assignee
한국전기안전공사
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Publication date
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Abstract

본 기술은 스마트 분전반 등을 이용한 전기설비의 병렬아크 진단 장치 및 방법이 개시된다. 본 기술의 구체적인 구현 예에 의하면, 전기안전 관리 시스템의 스마트 분전반 등에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 부하 별 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있게 된다.

Description

스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING SERAL ARC OF ELECTRICAL EQUIPMENT USING SMART DISTRIBUTION BOARD}
본 발명은 스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 설비의 차단기 등 소정 위치에 설치된 변류기(CT: Current Transformer)의 부하전류(Io) 및 전압 센서의 부하 전압(V)와 ZCT(Zero Current Transformer)의 영상 전류(Igo)를 토대로 병렬 아크를 진단함에 따라 실시간으로 병렬 아크 전조를 진단할 수 있고 이에 병렬 아크로부터 해당 부하 및 전로를 보호할 수 있는 기술에 관한 것이다.
국민안전처 통계자료에 의하면 2015년 전기화재 중 절연열화에 의한 단락, 트래킹에 의한 단락 등과 같이 단락에 의해 발생하는 화재의 비중이 66.5%로 가장 많은 전기화재의 원인으로 나타나 있으며, 이 중 미확인 단락은 23.4%로 전기화재 중 2번째로 높은 원인으로 나타났다.
전기설비에서 사용하는 전기안전 보호장치는 과부하차단기 또는 누전차단기로써 단락, 과전류, 누설전류를 검출하여 차단하며 최근에는 아크차단기가 일부 사용되어 전기안전을 확보하고 있다.
이러한 전기안전 보호장치는 과전류, 누설전류 및 아크 등 단일 요소에 대하여 사고가 발생한 후 검출, 차단하는 기술이다.
또한, 전기안전 보호장치를 사용하고 있는 전기설비의 경우 다양한 부하패턴을 갖기 때문에 보호장치의 동작 특성과 오동작 등으로 차단기 등이 차단되었을 차단 원인을 알 수 없으며, 사고 발생 후 차단 및 검출이 이루어지는 바, 전기재해 전조 예측이 불가능하며 이에 따라 화재사고 발생시 대형사고로 이어질 수 있다.
즉, 일반적인 전기안전 보호장치는 단일 부하 별로 관리되어 전기재해를 효과적으로 예방하는데 기술이 전무할 뿐만 아니라, 상호 운용성이 확보되지 않은 환경에서 단일 부하 정보가 운영되기 때문에 사고 발생으로 전기안전 보호장치의 차단 동작 후 단일 부하 정보가 손실되므로 전기재해 발생 원인 규명함에 있어 한계가 있었다.
본 발명은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기안전관리 시스템에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압 센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있는 스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 태양으로, 부하에 연결되어 해당 부하의 부하전류 및 전압과 영상 전류를 토대로 해당 부하의 병렬 아크를 진단하는 전기 설비의 병렬아크 진단 장치에 있어서, 복수의 부하에 전력을 공급하는 차단기 등 소정 위치에 마련되고 복수의 부하 중 하나인 해당 부하의 부하전류를 측정하는 변류기(CT: Current Transformer); 차단기 등의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer); 및 상기 변류기의 해당 부하의 부하전류 및 전압 센서의 부하 전압과 영상 변류기의 영상전류를 수신하여 해당 부하의 병렬 아크 전조를 진단하는 진단 장치를 포함하되, 상기 진단 장치는, 상기 변류기의 부하전류 및 전압 센서의 부하 전압과 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 수신부; 상기 수신부의 부하전류로부터 부하전류 변화율 및 위상을 도출하고, 부하전압으로부터 부하전압 변화율을 도출하며, 상기 영상 전류로부터 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 전처리부; 상기 부하전압 변화율과 부하전류 변화율 및 위상과 영상 전류 위상을 토대로 해당 부하의 병렬 아크 전조를 진단하는 진단부; 및 진단 결과에 따라 전류 흐름을 차단하는 차단기의 소정 위치에 설치되어 상기 병렬 아크 상태 및 진단 결과를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 수신부는 상기 변류기의 부하전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 부하전류 수신 모듈; 상기 전압 센서의 부하전압을 수신하여 디지털 형태로 변환하는 부하전압 수신 모듈; 및 상기 영상 변류기의 영상전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 영상 전류 수신 모듈을 포함할 수 있고, 상기 전처리부는, 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전류를 미분하여 기 부하전류 변화율을 도출하고 부하전류 변화율로부터 부하전류 위상을 도출하는 부하전류 처리 모듈; 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압을 미분하여 부하전압 변화율을 도출하는 부하전압 처리 모듈; 및 상기 영상 전류로부터 미분하여 영상 전류 변화율을 도출하고 도출된 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 영상전류 처리 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 진단부는, 상기 부하전압 처리 모듈의 부하전압 변화율이 0인 지를 판단하는 제1 판단 모듈; 및 상기 영상 전류 위상의 극성과 부하전류 위상의 극성이 다른 지를 판단하는 제2 판단 모듈; 및 상기 제1 판단 모듈과 제2 판단 모듈의 판단 결과에 따라 해당 부하의 병렬 아크 전조로 진단하는 진단 모듈을 포함하도록 구비될 수 있다.
삭제
본 발명의 또 다른 실시 태양으로, 변류기로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전류를 미분하여 기 부하전류 변화율을 도출하고 부하전류 변화율로부터 부하전류 위상을 도출하는 실측전류 처리 단계; 전압 센서로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압을 미분하여 부하전압 변화율을 도출하는 실측전압 처리 단계; 영상 변류기로부터 상기 소정 시간 주기로 입력되는 영상 전류로부터 미분하여 영상 전류 변화율을 도출하고 도출된 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 영상전류 처리 단계; 및 상기 부하전압 변화율이 0이고, 영상 전류 위상의 극성과 부하전류 위상의 극성이 다른 경우 해당 부하의 병렬 아크 전조로 진단하는 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기 설비의 전기안전관리 시스템에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압 센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있는 효과를 얻는다. 또한, 병렬아크 표시부로부터 화재원인 조사시 나타나는 미확인 단락을 줄여 정확한 화재원인을 알 수 있는 효과를 얻는다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 전기설비의 전기안전관리 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비 병렬아크 진단 장치의 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비 병렬아크 진단 장치의 진단장치의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 전기설비 병렬 아크 발생 시 부하 전류, 전압 및 영상 전류를 보인 파형도들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비 병렬아크 진단 과정을 보인 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
도 1 은 본 발명가 적용되는 전기 설비의 전기안전관리 시스템의 개념적으로 도시한 전체 구성도이고, 도 1을 참조하면, 전기 설비의 전기안전관리 시스템(S)은 전기 설비의 사용자에 의거 실시간으로 전기재해 위험을 진단하도록 구비되고, 이에 시스템(S)은 세대 내 설치된 스마트 분전반(10), 관리자 서버(20), 중앙 관제 서버(30), 및 사용자 단말(40)의 구성을 갖춘다.
스마트 분전반(10)은 전기설비의 상태 정보를 수집하며, 분기 전로에 대한 상태정보 수집·분석하여 사용자의 상태정보 데이터를 생성하고 생성된 사용자의 상태정보 데이터를 관리자 서버(20)와 사용자 단말(40)로 제공한다.
또한, 스마트 분전반(10)은 분기 전로에 대한 정보를 분석하여 전기사고의 전조가 진단되면 분기 차단기를 On/Off를 제어한다. 스마트 분전반(10)에서 전송된 상태 정보 데이터는 상태정보 데이터의 종류에 따라 사용자 및 관리자에게 전달함에 따라 전기의 안전한 사용이 가능하도록 조치된다.
관리자 서버(20)는 계약서비스주체에서 운영되며 사용자의 전기안전 상태 데이터를 모니터링한다. 이에 모니터링 결과에 따라 관리자 서버(20)는 사용자의 사고 발생시 고장요인을 해소하는 등 긴급 조치를 취하며, 사용자에게 서비스 정보를 제공한다.
중앙관제 서버(30)는 지자체 또는 한국전기안전공사와 같은 서비스 제공자에서 운영할 수 있다. 이에 중앙관제 서버(30)는 각 공동주택의 계약 서비스주체의 관리자로부터 전통시장이나 지하상가 등의 데이터를 공공플랫폼으로 데이터를 수집하고 관리한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비의 병렬아크 진단 장치 및 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
이러한 스마트 분전반(10)에서 측정된 부하데이터를 수집 및 분석하여 병렬아크 전조 진단하고 병렬아크 전조 진단 결과를 관리자 서버(20)로 사용자의 상태 정보를 제공하고 고장요인에 대한 조치가 필요한 서비스를 제공한다.
이러한 전기 설비의 전기안전관리 서비스를 제공하기 위해 스마트 분전반(10)은 수집된 부하전압 및 부하전류를 기반으로 부하 상태의 분석을 수행한다.
이에 부하의 전기적 사고 상태 중 아크는 둘 이상의 도체 간의 전기적 방전 현상으로 아크 방전이 열로 변환되어 전선의 절연을 파괴하고 주변 가연물을 착화시켜 화재가 발생되며, 동반 경로에 따라 직렬 아크와 병렬 아크로 나눌 수 있고, 전술한 스마트 분전반(10)으로부터 공급되는 부하전류, 부하전압, 및 영상 전류를 기반으로 병렬 아크를 진단하는 일련의 과정을 후술한다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 분전반(10)의 세부적인 구성을 보인 도면이고, 도 3은 도 2의 진단장치(300)의 세부적인 구성을 보인 도이며, 도 2 및 도 3을 참조하면, 스마트 분전반(10)은 부하전압 변화율이 0이고, 영상 전류 위상의 극성과 부하전류 위상의 극성이 다른 경우 해당 부하의 병렬 아크 전조로 진단하도록 구비될 수 있고, 이에 스마트 분전반(10)은 변류기 및 전압 센서(100), 영상 변류기(200), 및 진단 장치(300)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 스마트 분전반(10)은 병렬 아크 전조를 진단하기 위한 실시예로 본 실시 예와 관련된 구성요소들만 이 도시되어 있다. 따라서, 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음을 본 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
여기서, 변류기 및 전압 센서(100)는 복수의 부하에 전력을 공급하는 스마트 분전반의 소정 위치에 마련되고 복수의 부하의 부하전류(Io) 및 전압 센서(V)를 측정한다. 변류기와 전압센서(100)를 이용하여 해당 부하의 부하전류(Io) 및 부하전압(V)를 측정하는 일련의 과정은 일반적인 부하전류(Io) 및 부하전압(V)를 측정하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
그리고, 영상 변류기(200)는, 스마트 분전반(10)의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류(Igo)를 측정한다.
또한 진단장치(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 수신부(310), 전처리부(320), 진단부(330), 및 표시부(340)를 포함한다.
수신부(310)는 상기 변류기 및 전압 센서(100)의 부하전류 및 부하전압과 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하도록 구비되고, 상기 수신부(310)는 부하전류 수신모듈(311), 부하전압 수신모듈(312), 및 영상 전류 수신모듈(313)를 포함할 수 있다.
여기서 부하전류 수신모듈(311)은 통상의 아날로그/디지털 변환기로 구비되고 변류기의 부하전류(Io)를 수신하여 디지털 형태로 변환하고, 부하전압 수신모듈(312)는 통상의 아날로그/디지털 변환기로 구비되고 전압 센서의 부하전압(V)을 수신하여 디지털 형태로 변환하며, 영상전류 수신모듈(313)은 통상의 아날로그/디지털 변환기로 구비되고 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환한다.
도 4는 도 3에 도시된 부하전류 수신모듈(311), 부하전압 수신모듈(312), 및 영상전류 수신모듈(313)으로부터 전로의 단락으로 인한 병렬 아크 발생 시 공급되는 부하전류(Io), 부하전압(V), 및 영상전류(Igo)의 전기적 특성을 나타낸 도면으로서, 도 4를 참조하면, 단락되는 순간에 부하전류(Io)는 급격하게 증가하고, 전압(V)과 영상전류(Igo)는 부하전류(Io)와 반대 위상을 가지는 것을 알 수 있다.
이에 병렬 아크는 순간적인 전압, 부하전류, 영상전류의 크기가 순간적으로 변화하는 특성과 부하전류와 영상전류의 위상이 180°차이가 나타나는 특징을 이용하여 부하전류와 영상전류의 변화율을 통해 검출된다.
이에 전처리부(320)는 부하전류 처리모듈(321), 부하전압 처리모듈(322), 및 누설전류 처리모듈(323)를 포함할 수 있다.
부하전류 처리모듈(321)은 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전류(Io)를 미분하여 기 부하전류 변화율을 도출하고 부하전류 변화율로부터 부하전류 위상을 도출한다.
또한, 부하전압 처리모듈(322)은 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압을 미분하여 부하전압 변화율을 도출한다.
그리고, 영상전류 처리모듈(323)은 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 영상전류(Igo)를 미분하여 영상 전류 변화율을 도출하고 도출된 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출한다.
이에 진단부(330)는, 이러한 순간적인 전압, 부하전류, 영상전류의 크기가 순간적으로 변화하는 특성과 부하전류와 영상전류의 위상이 다르게 발생하였는 지를 토대로 단선으로 인한 병렬 아크 전조를 진단하여 사용자 단말(40)로 전달하도록 구비될 수 있고, 이에 진단부(330)는 제1 판단모듈(331), 제2 판단모듈(332), 및 진단모듈(333)를 포함할 수 있다.
즉, 제1 판단모듈(331)은 부하전압 처리 모듈의 부하전압 변화율이 0인 지를 판단하고 판단 결과는 제2 판단모듈(332)로 전달된다.
이에 제2 판단모듈(332)은 제1 판단모듈(332)의 판단결과 부하전압 변화율이 0인 경우 부하전류 변화율이 기 정해진 판단 기준치(10)를 초과하는 지를 판단하고, 판단 결과는 제3 판단모듈(333)로 전달된다.
제3 판단모듈(333)은 제1 판단모듈(331)의 판단결과 및 제2 판단모듈(332)의 판단결과 부하전압 변화율이 0이고 부하전류 변화율이 기 정해진 판단 기준치(10)를 초과하는 경우 영상 전류 위상과 부하 전류 위상이 같은 지를 판단하며, 영상 전류 위상과 부하 전류 위상이 같지 아니한 경우 제3 판단모듈(333)의 판단 결과는 진단 모듈(334)로 제공된다.
이에 진단모듈(334)은 제3 판단모듈(333)의 판단결과에 의거 부하전압 변화율이 0이고 영상 전류 위상과 부하 전류 위상이 같지 아니한 경우 병렬 아크 전조로 진단하고 진단 결과는 사용자 단말(50)로 전달된다.
한편, 표시부(340)는 진단모듈(334)의 병렬 아크 전조 및 병렬아크 전조의 진단으로 인해 전류의 흐름을 단속하는 차단기의 소정 위치에 마련되어 병렬 아크 상태 및 진단 결과를 표시한다.
본 실시 형태에서는 진단장치(300)는 스마트 분전반(10)의 하나의 하우징 내에 탑재되어 있는 경우를 일례로 설명하고 있으나, 이들의 구성은 관리서버(20) 등에 탑재할 수 있으며, 이들 구성 중의 하나 또는 복수의 구성이 다른 부재나 관리 장치 의해 실행되어도 되고 하나의 장치로서 통합 구성될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에서 진단장치(300)는 컴퓨터의 다양한 스토로지로서. 플래시 메모리, 하드 디스크, EPROM 등 여러 가지 종류의 휴대용 저장매체로 구현될 수 있으나, 클라우드 기반의 개인화 저장소로 구현될 수 있으며 생성된 전상 기준 전류 및 최대 기준 전류를 부하 별로 저장하는 일련의 과정은 본 발명의 실시 예와 관련된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
이에 전기안전 관리 시스템의 스마트 분전반(10)에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있게 된다.
이하에서 부하전압 변화율이 0이고 부하전류 변화율이 기 정해진 판단 기준치(10)를 초과하는 경우 영상 전류 위상과 부하 전류 위상이 동일하지 아니한 경우 병렬 아크 전조로 예측하여 사용자 단말로 전달하는 일련의 과정은 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 3에 도시된 스마트 분전반(10)을 이용한 병렬아크 진단 과정을 보인 흐름도로서, 도 5를 참조하면, 우선 수신부(100)는 스마트 분전반(10)의 변류기(100)로부터 공급되는 부하 전류(Io), 전압센서로부터 공급되는 부하 전압(V), 및 영상 전류(Igo)를 디지털 형태로 변환하고 디지털 형태의 부하 전류, 부하 전압(V), 영상 전류(Igo)를 전처리부(200)로 전달한다(단계 S1 ~ S6)
이어 전처리부(200)는 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압(V), 부하전류(Io), 및 영상전류(Igo) 각각에 대해 미분하여 부하전압 변화율, 부하전류 변화율, 및 영상전류 변화율을 각각 도출하고, 도출된 부하전류 변화율 및 영상전류 변화율을 토대로 부하전류 위상 및 영상전류 위상을 각각 도출하며, 도출된 부하전압 변화율, 부하전류 위상, 및 영상전류 위상을 진단부(300)로 전달한다(단계 S7~S9).
한편, 진단부(300)는, 부하전압 변화율이 0인 지와 부하전류 변화율이 판단 기준치(10)을 초과하였는 지를 판단하고, 부하전압 변화율이 0이고 부하전류 변화율이 판단 기준치를 초과한 경우 부하전류 위상 및 영상전류 위상이 동일한 지를 판단하며 판단 결과 부하전류 위상 및 영상전류 위상이 동일하지 아니한 경우 병렬 아크 전조로 진단하고 진단 결과를 차단기의 소정 위치에 마련된 표시부 및 사용자 단말(40)로 전달한다(단계 S10~S13).
본 발명의 실시 예에 의하면, 전기설비의 전기안전관리 시스템의 스마트 분전반에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
전기 설비의 전기안전 관리 시스템의 스마트 분전반에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 전압센서의 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 병렬 아크 전조를 진단함에 따라 병렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 병렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하 및 전로를 보호할 수 있는 병렬아크 진단 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 스마트 분전반 등의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
10 : 스마트 분전반
100 : 변류기
200 : 영상 변류기
300 : 진단장치
310 : 수신부
311 : 부하전압 수신모듈
312 : 부하전류 수신모듈
313 : 영상전류 수신모듈
320 : 전처리부
321 : 부하전압 처리모듈
322 : 부하전류 처리모듈
323 : 영상전류 처리모듈
330 : 진단부
331 ~ 333 : 제1 내지 제3 판단모듈
334 : 진단모듈
240 : 표시부
40 : 사용자 단말

Claims (7)

  1. 부하에 연결되어 해당 부하의 부하전류 및 전압과 영상 전류를 토대로 해당 부하의 병렬 아크를 진단하는 전기설비 병렬아크 진단 장치에 있어서,
    복수의 부하에 전력을 공급하는 스마트 분전반의 소정 위치에 마련되고 복수의 부하 중 하나인 해당 부하의 부하전류 및 전압을 측정하는 변류기(CT: Current Transformer)및 전압 센서;
    스마트 분전반의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer); 및
    상기 변류기의 해당 부하의 부하전류 및 전압 센서의 부하전압, 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 해당 부하의 병렬 아크 전조를 진단하는 진단 장치를 포함하고,
    상기 진단 장치는,
    상기 변류기의 부하전류 및 전압 센서의 부하 전압과 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 수신부;
    상기 수신부의 부하전류로부터 부하전류 변화율 및 위상을 도출하고, 부하전압으로부터 부하전압 변화율을 도출하며, 상기 영상 전류로부터 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 전처리부;
    상기 부하전압 변화율과 부하전류 변화율 및 위상과 영상 전류 위상을 토대로 해당 부하의 병렬 아크 전조를 진단하는 진단부; 및
    진단 결과에 따라 전류 흐름을 차단하는 차단기의 소정 위치에 설치되어 상기 병렬 아크 상태 및 진단 결과를 스마트 분전반에 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분전반을 이용한 전기설비 병렬아크 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서 상기 수신부는
    상기 변류기의 부하전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 부하전류 수신 모듈;
    상기 전압센서의 부하전압을 수신하여 디지털 형태로 변환하는 부하전압 수신 모듈; 및
    상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 영상 전류 수신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분전반을 이용한 전기설비 병렬아크 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전처리부는,
    기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전류를 미분하여 기 부하전류 변화율을 도출하고 부하전류 변화율로부터 부하전류 위상을 도출하는 부하전류 처리 모듈;
    기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압을 미분하여 부하전압 변화율을 도출하는 부하전압 처리 모듈; 및
    상기 영상 전류로부터 미분하여 영상 전류 변화율을 도출하고 도출된 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 영상전류 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분전반을 이용한 전기설비 병렬아크 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 진단부는,
    상기 부하전압 처리 모듈의 부하전압 변화율이 0인 지를 판단하는 제1 판단 모듈;
    상기 부하전류 처리모듈의 부하전류 변화율이 기 정해진 판단 기준치를 초과하였는 지를 판단하는 제2 판단 모듈;
    상기 영상 전류 위상의 극성과 부하전류 위상의 극성이 다른 지를 판단하는 제3 판단 모듈; 및
    상기 제1 내지 제3 판단 모듈의 판단 결과에 따라 해당 부하의 병렬 아크 전조로 진단하는 진단 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분전반을 이용한 전기설비 병렬아크 진단 장치.
  6. 삭제
  7. 변류기로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전류를 미분하여 기 부하전류 변화율을 도출하고 부하전류 변화율로부터 부하전류 위상을 도출하는 실측전류 처리 단계;
    전압 센서로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 입력되는 부하전압을 미분하여 부하전압 변화율을 도출하는 실측전압 처리 단계;
    영상 변류기로부터 상기 소정 시간 주기로 입력되는 영상 전류로부터 미분하여 영상 전류 변화율을 도출하고 도출된 영상 전류 변화율로부터 영상 전류 위상을 도출하는 영상 전류 처리 단계; 및
    기 정해진 소정 시간 주기로 수신되는 부하전압 변화율이 0이고, 부하전류 처리모듈의 부하전류 변화율이 기 정해진 판단 기준치를 초과하며, 상기 소정 시간 주기로 수신되는 부하전류 위상과 영상 전류 위상이 다른 경우 해당 부하의 병렬 아크 전조로 진단하는 진단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 분전반을 이용한 전기설비 병렬아크 진단 방법.
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