KR101415079B1 - 차단기 제어 회로 전원의 변화를 고려한 차단기 진단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차단기 동작 특성 진단 장치에 관한 것으로, 기 설정된 방식으로 개극 시간을 산출하는 개극 시간 산출부; 기준 개극 시간 선택 정보를 저장하는 저장부; 차단기 제어 회로 전원의 상태를 모니터링하는 전원 상태 감시부; 및 상기 차단기 제어 회로 전원의 상태 및 상기 기준 개극 시간 선택 정보를 사용하여 기준 개극 시간을 선택하고, 상기 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 기 설정된 진단 방식에 따라 차단기 개극 시간을 진단하는 진단부를 포함한다.

Description

차단기 제어 회로 전원의 변화를 고려한 차단기 진단 장치{APPRATUS FOR DIAGNOSING CIRCUIT BREAKER}

본 발명은 차단기 진단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차단기 제어 회로 전원의 변화를 고려하여 차단기를 진단할 수 있는 차단기 진단 장치에 관한 것이다.

통상적으로 차단기(Circuit breaker)라 함은, 발전소, 변전소, 건축물 등 전기적 공작설비의 전기적 회로를 분리, 접속 등을 유지시키기 위한 도구로 사용하는 전기기계의 하나로, 충분한 절연성능을 가지고 고장전류의 차단에 유용하게 사용된다. 따라서, 이러한 차단기는 전기 공급회로 설비에 일반적으로 사용되는 필수적이고 중요한 전기 설비물의 하나이다. 발·변전소 등 전력설비에는 각종 많은 차단기 종류가 설치 운전 중에 있으며 과거부터 현재, 미래까지 계속되는 기계장치로 발전되고 있다. 전력 계통에서 필수 장비인 차단기는 설치 후에도 지속적인 유지보수가 이루어져야 한다. 유지보수를 위해서, 다양한 관점에서 차단기의 동작 특성이 진단이 되어야 한다. 이러한 배경에서, 차단기 운영자에게 편의성을 제공하고 보다 정확한 차단기 동작 특성 진단 결과를 제공하는 차단기 진단 장비 관련 기술이 등장하고 있다.

차단기 동작을 제어하는 회로는 직류 전압(이하 “차단기 제어 회로 전원”이라 침함)에 의해 구동되며, 그 차단기 제어 회로 전원은 항상 일정한 것이 아니며 전원 상태에 따라 다양한 전압값을 가질 수 있다. 차단기 제어 회로는 차단기의 차단/투입 동작에서 매우 중요한 역할을 하므로 차단기 동작 특성 진단시 차단기 제어 회로 전원의 상태는 반드시 고려되어야 한다.

종래, 차단기 제어 회로 전원의 리플(Ripple)에 착안하여, 차단기 제어 회로 전원의 상태를 감시하는 기술이 제시된 바 있다.

다만, 위 기술은 단순히 차단기 제어 회로 전원의 상태 만을 모니터링할 뿐 차단기 제어 회로 전원의 상태에 따라 차단기 동작 특성을 진단하지 못한다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 차단기 제어 회로 전원의 상태에 따라 차단기 동작 특성을 진단할 수 있는 차단기 진단 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 동작 특성 진단 장치는 기 설정된 방식으로 개극 시간을 산출하는 개극 시간 산출부; 기준 개극 시간 선택 정보를 저장하는 저장부; 차단기 제어 회로 전원의 상태를 모니터링하는 전원 상태 감시부; 및 상기 차단기 제어 회로 전원의 상태 및 상기 기준 개극 시간 선택 정보를 사용하여 기준 개극 시간을 선택하고, 상기 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 기 설정된 진단 방식에 따라 차단기 개극 시간을 진단하는 진단부를 포함한다.

여기서, 상기 개극 시간은 트립 코일에 차단기 제어 회로 전원이 인가된 시점부터 보조 접점의 상태 변이가 발생한 때까지의 시간인 것-상기 보조 접점은 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작을 완료하는 것에 연동하여 상태 변이를 함-을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 저장부는, 상기 기준 개극 시간 선택 정보로서, 적어도 두 개의 차단기 제어 회로 전원 상태에 매칭된 기준 개극 시간을 저장하고, 상기 진단부는, 상기 적어도 두 개의 차단기 제어 회로 전원 상태에 따라 상기 매칭된 기준 개극 시간 중 하나의 기준 개극 시간을 선택하고, 상기 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 차단기 개극 시간을 진단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 특정 시점에서의 개극 시간, 기설정 시간 동안의 개극 시간 및 기설정 시간 동안의 개극 시간 변화 패턴 중 적어도 하나를 사용하여 진단을 수행할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 개극 시간 산출부에 의해 산출된 개극 시간과 상기 선택된 개극 시간의 오차 범위가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 차단기에 이상 징후가 있는 것으로 판단할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 차단기 제어 회로 전원의 상태에 따라 기준 개극 시간을 선택하고, 그 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 개극 시간을 진단하는 것에 의해, 차단기의 개극 시간을 정확히 진단할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 차단기 제어 회로를 차단과 관련된 구성요소를 중심으로 개괄적으로 도시한 도면을 나타낸다.
도 2는 차단기의 차단 동작시, 차단기 제어 회로 전원, 트립 코일 전류, 트립 신호, 트립 코일 전압, 보조 접점 상태, 상전류의 변화를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 장치가 차단기 제어 회로에 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 저장부에 저장된 차단기 제어 회로 전원의 레벨과 매칭되어 저장되는 기준 개극 시간 정보를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 프로세스를 나타내는 플로우 차트이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

먼저, 이하에서 사용되는 용어에 대하여 정의한다. 아래의 정의는 IEC 62271-100 Edition 2.0(Published 2008.04) Section 3.7.133에 의한다.

* 개극 시간(Opening Time):

개로 제어 장치(opening release)에 전원이 공급된 순간(차단기는 클로즈 위치에 있음)과 모든 전극에서 아크 전극(또는, 주접촉자)이 분리되는 순간 사이의 시간

* 아크 시간(Arc Time):

아크의 최초 시작 순간 및 모든 전극에서 최종 아크 소멸 순간 사이의 시간

* 차단 시간(Break Time):

기계적 스위칭 디바이스의 개극 시간의 시작 및 아크 시간의 종료 사이의 시간

다음으로, 본 발명이 적용되는 차단기의 일반적인 동작에 대하여 설명한다. 차단기의 일반적인 동작은 주지된 사항이므로 간략히 설명한다.

1) 차단기 제어 회로가 계전기로부터 트립 신호(또는, 투입 신호)를 수신하면 차단기에 내장된 트립 코일(또는, 클로즈 코일)이 전기적으로 여자되고, 이때, 여자된 트립 코일(또는, 클로즈 코일)에 의해 발생한 전자석적 힘(달리 표현하면, “투자력”)에 의해 여자된 코일 내측에 위치한 아마추어가 여자된 코일의 축방향으로 이동한다. 2) 축방향으로 이동하는 아마추어의 타력에 의해 차단기 동작 지탱부(후크)가 변화되는 것에 의해 차단기 구동 매커니즘의 동작이 유발되고, 이에 의해, 주접촉자의 차단 동작(또는, 투입 동작)이 행하여 진다. 여기서, 차단기 구동 매커니즘의 동작은 축적된 에너지 특히, 탄성 에너지에 의해 수행되며, 축적된 탄성 에너지는 아마추어의 타력이 후크를 개방시키는 것에 의해 개방된다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명이 적용되는 차단기 제어 회로의 일반적인 동작에 대하여 설명한다. 설명의 편의를 위해, 차단 동작과 관련된 구성요소를 중심으로 설명한다. 이하에서, 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 도 1은 차단기 제어 회로를 차단과 관련된 구성요소를 중심으로 개괄적으로 도시한 도면을 나타낸다. 도 2는 차단기의 차단 동작시, 차단기 제어 회로 전원, 트립 코일 전류, 트립 신호, 트립 코일 전압, 보조 접점 상태, 상전류의 변화를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 차단기 제어 회로(10)는 차단기 제어 회로 전원(VDD), 트립 스위치(11), 트립 코일(12), 보조 접점(13)을 포함할 수 있다.

차단기 제어 회로 전원(VDD)은 차단기 제어 회로의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 도 2에서와 같이, 차단기 제어 회로 전원(VDD)은 리플(Ripple)을 가지며, 차단기 제어 회로 전원(VDD) 상태에 따라 다양한 레벨의 드랍(Drop)이 있을 수 있다. 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 드랍은 차단기 제어 회로 동작에 큰 영향을 미칠 수 있다. 차단기 제어 회로 전원(VDD)이 크게 드랍한 때에, 아마츄어가 낮은 속도로 이동하는 것에 의해, 개극 시간 또는 차단 시간이 증가할 수 있다. 따라서, 차단기 동작 특성 진단시 특히, 개극시간의 진단시 차단기 제어 회로 전원(VDD)에 대하여 반드시 고려할 필요가 있다.

계속하여 도 1을 참조하면, 트립 스위치(11)는 차단기 제어 회로 전원(VDD)과 트립 코일(12) 사이에 위치하여, 온/오프 동작을 수행하는 것에 의해, 트립코일(12)에 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 인가 또는 차단을 할 수 있다. 트립 코일(12)은 차단기가 투입인 상태에서 오프(off) 상태를 유지하다, 차단기의 차단 동작시 계전기(미도시)로부터의 트립 신호에 의해 온(on) 될 수 있다.

트립 코일(12)은 차단기의 차단 동작시 트립 신호에 의해 트립 스위치(11)가 온되는 것에 의해 인가되는 차단기 제어 회로 전원(VDD)에 의해 여자될 수 있다. 도 2를 참조하면, 트립 코일(12)에 전원이 인가되는 시점(트립 코일의 에너자이징 시점)은 스위치(11)의 응답 속도에 따라, 스위치(11)에 트립 신호가 인가된 시점에서 다소 딜레이(Delay) 될 수 있다. 트립 코일(12)에 전압(VTC, 이하 “트립 코일 전압”이라 칭함)이 인가되면 트립 코일 상의 전류(i, 이하, “트립 코일 전류”라 칭함)는 트립 코일 상의 시상수에 따라 곡선을 그리며 상승할 수 있다. 트립 코일 전류(i)가 소폭 상승하면 트립 코일(12) 내측에 생성된 투자력에 의해 아마츄어가 이동할 수 있다. 아마츄어의 이동에 의해 트립 코일(12) 내측의 투자율이 변동하는 것에 의해, 트립 코일 전류(i)가 소폭 하강할 수 있다. 그 후, 트립 코일(12) 내측의 투자율이 안정되면, 트립 코일 전류(i)는 다시 상승하다 정상 상태에 도달할 수 있다. 그리고, 스위치(11)에 인가된 트립 신호가 제거되면, 다소 딜레이를 거친 후 트립 코일 전압(VTC)은 제거될 수 있고, 이에 따라, 트립 코일 전류(i)도 제거될 수 있다. 트립 신호 제거 전에 앞서 본 바와 같이, 이동하는 아마츄어의 타력에 의해 후크가 변화되는 것에 의해 차단기 구동 매커니즘에 의해 차단 동작이 완료될 수 있다.

계속하여 도 1을 참조하면, 보조 접점(13)은 차단기 구동 매커니즘과 연동되어, 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작(달리 표현하면, “주접촉자의 분리 동작”)을 완료하는 것에 대응하여 상태 변이를 할 수 있다. 도 2를 참조하면, 보조 접점(13)은 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작을 완료하는 것에 대응하여 온(on)에서 오프(off)로 상태 변이를 할 수 있다. 다만, 도 2는 예시에 불과하며, 보조 접점(13)은 오프(off)에서 온(on)으로 상태 변이를 하도록 설계될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 장치에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 보다 명확히 하기 위해, 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 장치가 차단기 제어 회로에 연결된 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3의 저장부에 저장된 차단기 제어 회로 전원의 레벨과 매칭되어 저장되는 기준 개극 시간 정보를 나타낸다.

본 발명은 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 레벨 별 기준값에 근거하여 차단기를 진단할 수 있다. 차단기의 진단은 개극 시간, 아크 시간, 차단 시간 등 다양한 관점에서 진단될 수 있다. 이하에서, 설명의 편의를 위해 개극 시간을 진단하는 것을 중심으로 설명하나, 본 발명의 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 레벨 별 기준값에 근거하여 차단기를 진단하는 방식은 아크 시간, 차단 시간 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 차단기 진단 장치(100)는 개극 시작 검출부(110), 개극 종료 검출부(120), 개극 시간 산출부(130), 전원 상태 감시부(140), 진단부(150), 저장부(160)를 포함할 수 있다.

개극 시작 검출부(110)는 차단기 제어 회로(10) 상의 신호를 사용하여 개극 시작 시각을 검출할 수 있다. 앞서 본 바와 같이, 개극 시간은 “개로 제어 장치(opening release, 본 발명의 “차단기 제어 회로” 또는 “트립 코일”에 대응됨)에 전원이 공급된 순간(차단기는 클로즈 위치에 있음)과 모든 전극에서 아크 전극(또는, 주접촉자)이 분리되는 순간 사이의 시간”으로 정의될 수 있다. 이와 같은 정의에 의할 때, 개극 시간의 시작 시각은 “개로 제어 장치에 전원이 공급되는 순간”일 수 있다. 여기서 “개로 제어 장치에 전원이 공급되는 순간”은 “트립 신호가 스위치에 인가되는 시각” 또는 “트립 코일에 전압이 인가되는 시각”에 대응될 수 있다.

따라서, 개극 시작 검출부(110)는 트립 신호가 스위치(11)에 인가되는 시점, 트립 코일에 전압이 인가되는 시점, 트립 코일(12)에 전류가 흐르는 시점을 개극 시작 시각으로 인식할 수 있다. 개극 시작 검출부(110)는 트립 신호를 수신하는 것에 의해 개극 시작을 인식할 수 있고, 트립 코일(12) 측에 설치된 CT(미도시)를 사용하여 트립 코일 상의 전류를 모니터링하고 트립 코일 전류(i)가 흐르기 시작하는 시점을 인식하는 것에 의해 개극 시작을 인식할 수 있고, 트립 코일(12) 양단의 전압을 모니터링하고 트립 코일 전압(VTC)이 인가된 시점을 인식하는 것에 의해 개극 시작을 인식할 수 있다. 도 2는 차단기 진단 장치(100)의 설계자가 트립 시작 점을 트립 코일(12)에 전압이 인가된 때로 정의한 예이고, 도 3은 그에 따라, 트립 시작 검출부(110)가 트립 코일 양단의 전압을 모니터링하는 것에 의해 트립 시작 점을 검출하는 구조를 나타낸 것이다. 도 2 및 도 3은 예시에 불과하며, 트립 시작 검출부(110)가 트립 코일(12) 측에 설치된 CT(미도시)를 사용하여 트립 코일 상의 전류를 모니터링하는 방식을 채택할 수 있고, 트립 신호를 수신하는 방식도 채택할 수 있음은 물론이다. 또한, 위와 같은 방식 외에도 다양한 차단기 제어 회로 구조 및 차단기 구동 방식에 따라, 트립 신호 인가에 동기화되어 동작하는 전기적 및/또는 기계적 요소의 변화를 감지하는 것에 의해 개극 시간 시작을 인식할 수도 있다. 즉, 본 발명은 차단기 종류에 따라 다양하게 변형되어 개극 시각을 인식할 수 있다. 다만, 트립 신호 인가 시점과 트립 코일에의 전압 인가 시점 사이의 딜레이되는 요소 없이, 차단기 구동 매커니즘의 동작 특성을 보다 정확히 평가하고자 한다면, 차단기 개극 시작 시간은 트립 코일에 전압이 인가된 시점으로 하는 것이 바람직할 수 있다.

개극 종료 검출부(120)는 차단기 제어 회로(10) 상의 신호를 사용하여 개극 종료 시각을 검출할 수 있다. 앞서 본 바와 같이, 개극 시간은 “개로 제어 장치(opening release, 본 발명의 “차단기 제어 회로” 또는 “트립 코일”에 대응됨)에 전원이 공급된 순간(차단기는 클로즈 위치에 있음)과 모든 전극에서 아크 전극(또는, 주접촉자)이 분리되는 순간 사이의 시간”으로 정의될 수 있다. 이와 같은 정의에 의할 때, 개극 시간의 종료 시각은 “모든 전극에서 아크 전극(또는, 주접촉자)이 분리되는 순간 사이의 시간”일 수 있다. 여기서 “모든 전극에서 아크 전극(또는, 주접촉자)이 분리되는 순간”은 “차단기 구동 매커니즘이 차단 동작(달리 표현하면, “주접촉자의 분리 동작”)을 완료하는 순간”에 대응될 수 있다.

따라서, 개극 종료 검출부(120)는 “차단기 구동 매커니즘이 차단 동작(달리 표현하면, “주접촉자의 분리 동작”)을 완료하는 시점을 개극 종료 시각으로 인식할 수 있다. 개극 종료 검출부(120)는 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작(달리 표현하면, “주접촉자의 분리 동작”)을 완료하는 것에 대응하여 보조 접점의 상태가 변이하는 시점을 인식하는 것에 의해 개극 종료 시각을 인식할 수 있다.

도 2는 차단기 진단 장치(100)의 설계자가 개극 시간 종료 점을 보조 접점(13)의 상태가 변이하는 시점으로 정의한 예이고, 도 3은 그에 따라, 개극 종료 검출부(120)가 보조 접점(13)의 상태 변이를 모니터링하여 개극 종료 점을 검출하는 구조를 나타낸 것이다. 개극 종료 검출부(120)가 보조 접점(13)의 상태 변이에 따른 전압값 변화 인식을 위해, 포토 커플러(photo coupler)가 사용될 수 있다. 또한, 위와 같은 방식 외에도 다양한 차단기 제어 회로 구조 및 차단기 구동 방식에 따라, 차단기 구동 매커니즘의 차단 동작 완료에 동기화되어 동작하는 전기적 및/또는 기계적 요소의 변화를 감지하는 것에 의해 개극 시간 종료를 인식할 수도 있다.

개극 시간 산출부(130)는 개극 시작 검출부(110)에 의해 검출된 개극 시작 시점과 개극 종료 검출부(120)에 의해 검출된 개극 종료 시점 간의 시간을 산출하는 것에 의해, 개극 시간을 산출할 수 있다.

전원 상태 감시부(140)는 차단기 제어 회로 전원(VDD)의 상태 달리 표현하면, 전압값을 계측할 수 있다. 여기서, “전압값”은 차단기의 차단 동작 시작점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직전의 전압값, 차단기의 차단 동작 중 임의의 시점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직후의 전압값, 트립 신호가 인가된 동안에서의 전압 평균값, 트립 코일(12)에 전압이 인가된 동안의 전압 평균값, 트립 신호가 인가된 때 또는 트립 코일(12)에 전압이 인가된 때부터 보조 접점(13)의 상태가 변화한 때까지에서의 전압 평균값 중 어느 하나일 수 있다. 이하, 차단기의 차단 동작 시작점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직전의 전압값, 차단기의 차단 동작 중 임의의 시점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직후의 전압값, 트립 신호가 인가된 동안에서의 전압 평균값, 트립 코일(12)에 전압이 인가된 동안의 전압 평균값, 트립 신호가 인가된 때 또는 트립 코일(12)에 전압이 인가된 때부터 보조 접점(13)의 상태가 변화한 때까지에서의 전압 평균값을 “기준 전압값”으로 통칭한다. 즉, 이하에서, 용어 “기준 전압값”은 차단기의 차단 동작 시작점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직전의 전압값, 차단기의 차단 동작 중 임의의 시점에서의 전압값, 차단기의 차단 동작 직후의 전압값, 트립 신호가 인가된 동안에서의 전압 평균값, 트립 코일(12)에 전압이 인가된 동안의 전압 평균값, 트립 신호가 인가된 때 및 트립 코일(12)에 전압이 인가된 때부터 보조 접점(13)의 상태가 변화한 때까지에서의 전압 평균값 중 적어도 어느 하나를 지칭할 수 있다.

진단부(150)는 기준 전압값을 사용하여 개극 시간을 진단할 수 있다. 진단부(150)는 진단 시점에 사용될 기준 전압값을 전원 상태 감시부(140)를 통해 획득하고, 그 획득된 기준 전압값을 사용하여 진단시 사용될 기준 개극 시간을 선택할 수 있다. 여기서, 기준 개극 시간의 선택은 1) 기 저장된 기준 개극 시간 정보 중 기준 전압값에 매칭되는 기준 개극 시간을 선택하는 방식 2) 기 저장된 기준 개극 시간 정보 중 기준 전압값에 근접한 기준 개극 시간을 선택하는 방식 3) 기 저장된 기준 개극 시간 정보를 사용하여, 기준 전압값에 매칭되는 기준 개극 시간을 산출하는 방식 4) 기 저장된 기준 개극 시간 산출 알고리즘을 사용하여 기준 전압값에 대응하는 기준 개극 시간을 산출하는 방식 중 적어도 어느 하나의 방식에 의할 수 있다.

기 저장된 기준 개극 시간 정보 중 기준 전압값에 매칭되는 기준 개극 시간을 선택하는 방식을 사용하여 기준 개극 시간을 선택하는 경우, 도 4에서와 ?이, 저장부(160)는 VDD 레벨과 매칭되는 기준 개극 시간 정보를 저장할 수 있다. 여기서, VDD 레벨은 VDD 정규 출력값의 드랍 정도에 기초하여 정해질 수 있다. 예를 들어, Level 1은 VDD가 정류 출력값인 때, Level 2는 VDD가 정규 출력값의 95 %인 때, Level 3는 VDD가 정규 출력값의 90 %인 때, Level 4는 VDD가 정규 출력값의 85 %인 때, Level 5는 VDD가 정규 출력값의 80 %인 때를 의미할 수 있다. 그리고, Level 각각에 대응되는 기준 개극 시간은 해당 레벨의 차단기 제어 회로 전원을 트립 코일(12)에 인가하였을 때의 개극 시간일 수 있다. VDD 레벨은 설계자에 의해 임의로 선택될 수 있다. VDD 레벨은 드랍 정도가 아닌, 예상되는 VDD를 임의로 2 개 이상 선정하고, 그에 대응되는 기준 개극 시간을 실험과 같은 방식으로 적절히 추출하여 이를 기준 정보로 사용할 수 있다. 적어도 2 개의 VDD 레벨과 그 VDD 레벨 각각에 대응되는 기준 개극 시간을 사용하여 개극 시간 진단을 수행하는 한 본 발명의 범주에 속할 수 있다.

다만, 기준 전압값에 대응되는 기준 개극 시간 정보를 마련한다 하여도, 저장된 기준 전압값과 현재 전원 레벨에 해당하는 기준 전압값이 그대로 매칭이 되지 않을 수 있다. 따라서, 저장된 기준 전압값과 현재 전원 레벨에 해당하는 기준 전압값이 그대로 매칭이 되지 않는 경우, 오차 범위가 최소인 기준 전압 레벨을 선택하고, 그 기준 전압 레벨에 매칭되는 기준 개극 시간을 선택하여 진단을 수행할 수도 있다. 이와 달리, 현재 전원 레벨에 해당하는 기준 전압값과 저장된 임의의 기준 전압값 간의 차를 고려하여 적절한 수식을 통해 그 저장된 임의의 기준 전압값에 매칭된 기준 개극 시간을 수정하여 그 수정된 기준 개극 시간을 진단시 사용할 수도 있다. 예를 들어, 다음의 수학식 1에 의해 기준 개극 시간이 산출될 수 있다.

[수학식 1]

기준 개극 시간 = 저장된 임의의 기준 전압값을 기준으로 할 때 현재 전원 레벨에 해당하는 기준 전압값의 감소율(또는, 증가율) * 그 저장된 임의의 기준 전압값에 매칭되어 저장된 기준 개극 시간

위와 같은 방식에 의할 때, 하나의 기준 전압값과 그 기준 전압값에 매칭되는 기준 개극 시간 만을 저장하고, 위와 같은 식을 사용하여 현재 전원 레벨에 해당하는 기준 전압값에 대응하는 기준 개극 시간을 산출할 수도 있다. 위와 달리, 기 저장된 기준 개극 시간 산출 알고리즘을 사용하여 기준 전압값에 대응하는 기준 개극 시간을 산출하는 방식이 사용될 수도 있다. 실험을 통해, 임의의 전원 전압값에 대한 기준 개극 시간을 순차로 획득하고, 그 순차로 획득된 기준 개극 시간을 반영하여 비선형 방정식이 획득될 수 있다. 복수의 비선형 응답을 사용해 그 복수의 비선형 응답을 일반화시키는 비선형 방정식을 획득하는 방법은 주지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이와 같은 방식은 예시에 불과하며, 진단시 전원 전압값의 변동을 고려하여 기준 개극 시간을 선택하는 한 본 발명의 범위에 속할 수 있다. 진단부(150)는 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 차단기 개극 시간을 진단할 수 있다. 진단시, 차단기 개극 시간을 진단하는 주지된 모든 방식이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명이 진단부(150)가 기준 개극 시간을 사용하여 개극 시간을 진단하는 방식을 제한하지 않는다. 예를 들어, 진단부(150)는 기준 개극 시간과 개극 시간 산출부(130)가 산출한 개극 시간을 대비하는 것에 의해, 개극 시간을 진단할 수 있다.

진단부(150)는 특정 시점에서의 개극 시간을 사용하여 진단을 수행할 수도 있고, 기 설정 시간 동안의 개극 시간을 사용하여 진단을 수행할 수도 있고, 기설정 시간 동안의 개극 시간 변화 패턴을 사용하여 진단을 수행할 수도 있다. 진단 결과, 개극 시간 산출부(130)가 산출한 개극 시간과 기준 개극 시간과의 오차가 기 설정 오차 범위를 초과하면, 진단부(150)는 차단기에 이상 징후가 있다고 판단할 수 있다. 그리고, 진단부(150)는 그 판단 결과를 유무선 통신 또는 인터페이스를 통해 외부에 알릴 수 있다. 경우에 따라, 진단부(150)는 차단기 이상 징후가 기 설정된 회수 이상 반복된 때, 차단기에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 또는, 진단부(150)는 차단기 이상 징후가 기 설정된 시간 동안 기 설정된 회수 이상 발생한 때, 차단기에 이상이 있다고 판단할 수 있다. 또는, 진단부(150)는 현재 측정된 개극 시간을 포함하여 기 설정된 시간 동안의 개극 시간 변화 패턴이 이상 징후에 있는지 여부를 판단하는 것에 의해 개극 시간을 진단할 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 시간 동안의 개극 시간 변화 패턴을 고려할 때, 임의의 기준 개극 시간과의 오차가 기 설정된 오차 범위를 초과할 가능성이 기 설정된 확률에 해당하는지 여부를 판단하는 형태로 개극 시간을 진단할 수도 있다. 이때, 주지된 예측 프로그램이 사용될 수 있고, 예측 프로그램은 예를 들어, 기 설정 시간 동안의 각각의 개극 시간과 그 개극 시간에 대응하는 기준 개극 시간과의 오차율 값의 변화 패턴을 사용하여 향후 차단 동작시 임의의 기준 개극 시간과의 오차가 기 설정된 오차 범위를 초과할 가능성이 기 설정된 확률에 해당할지 여부를 판단할 수 있다. 이와 같은 방식에 의해, 향후 차단시 오동작 발생 가능성을 미연에 예측하고 그에 대한 조치를 취할 수 있다.

저장부(160)는 기준 개극 시간 선택 정보 및 진단 알고리즘을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(160)는 기준 개극 시간 선택 정보로서, 1) 기준 개극 시간 선택시 기 저장된 기준 개극 시간 정보 중 기준 전압값에 매칭되는 기준 개극 시간을 선택하는 방식이 사용되는 경우, 임의로 설정된 적어도 두 개의 기준 전압값과 매칭되는 기준 개극 시간을 저장할 수 있고 2) 기준 개극 시간 선택시 기 저장된 기준 개극 시간 정보 중 기준 전압값에 근접한 기준 개극 시간을 선택하는 방식이 사용되는 경우, 임의로 설정된 적어도 두 개의 기준 전압값과 매칭되는 기준 개극 시간을 저장할 수 있고 3) 기준 개극 시간 선택시 기 저장된 기준 개극 시간 정보를 사용하여 기준 개극 시간을 산출하는 방식을 사용하는 경우, 임의로 설정된 적어도 하나의 기준 전압값과 매칭되는 기준 개극 시간 및 그 기준 개극 시간을 사용하여 진단시 사용될 기준 개극 시간을 산출하기 위한 알고리즘을 저장할 수 있고 4) 기준 개극 시간 선택시 기 저장된 기준 개극 시간 산출 알고리즘을 사용하여 기준 전압값에 대응하는 기준 개극 시간을 산출하는 방식을 사용하는 경우, 기준 개극 시간 산출 알고리즘을 저장할 수 있다. 그리고, 저장부(160)는 앞서 본 바와 같이 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 진단을 수행하기 위한 진단 알고리즘을 저장할 수 있다. 진단에 관한 구체적인 사항은 앞서 본 바와 같을 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 방법에 대하여 설명한다. 앞서 설명된 사항과 중복된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차단기 진단 프로세스를 나타내는 플로우 차트이다.

도 5를 참조하면, 개극 시간 산출부(110)가 개극 시간을 산출하고, 전원 상태 감시부(140)가 전원 상태를 감지할 수 있다.(S51). 여기서, 개극 시간은 앞서 본 바와 같이, 다양한 방식으로 개극 시작 검출부(110) 및 개극 종료 검출부(120)가 검출한 개극 시작 시각 및 개극 종료 시각에 기초하여 산출될 수 있다.

그리고, 진단부(150)는 전원 상태를 기초로 기준 개극 시간을 선택할 수 있다(S52). 기준 개극 시간을 선택하는 사항에 대한 구체적인 설명은 앞서 본 바와 같다.

또한, 진단부(150) 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 차단기의 개극 시간을 진단할 수 있다(S53). 기준 개극 시간을 사용하여 차단기의 개극 시간을 진단하는 사항에 대한 구체적인 설명은 앞서 본 바와 같다. 그리고, 진단부(150)는 그 판단 결과를 유무선 통신 또는 인터페이스를 통해 외부에 알릴 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10: 차단기 제어 회로
11: 스위치
12: 트립 코일
13: 보조 접점
100: 차단기 진단 장치
110: 개극 시작 검출부
120: 개극 종료 검출부
130: 개극 시간 산출부
140: 전원 상태 감시부
150: 진단부
160: 저장부

Claims (5)

1. 기 설정된 방식으로 개극 시간을 산출하는 개극 시간 산출부;
   기준 개극 시간 선택 정보를 저장하는 저장부;
   차단기 제어 회로 전원의 상태를 모니터링하는 전원 상태 감시부; 및
   상기 차단기 제어 회로 전원의 상태 및 상기 기준 개극 시간 선택 정보를 사용하여 기준 개극 시간을 선택하고, 상기 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 기 설정된 진단 방식에 따라 차단기 개극 시간을 진단하는 진단부를 포함하고,
   상기 저장부는,
   상기 기준 개극 시간 선택 정보로서, 적어도 두 개의 차단기 제어 회로 전원 상태에 매칭된 기준 개극 시간을 저장하고,
   상기 진단부는,
   상기 적어도 두 개의 차단기 제어 회로 전원 상태에 따라 상기 매칭된 기준 개극 시간 중 하나의 기준 개극 시간을 선택하고,
   상기 선택된 기준 개극 시간을 사용하여 차단기 개극 시간을 진단하는 것을 특징으로 하는 차단기 진단 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 개극 시간은 트립 코일에 차단기 제어 회로 전원이 인가된 시점부터 보조 접점의 상태 변이가 발생한 때까지의 시간인 것-상기 보조 접점은 차단기 구동 매커니즘이 차단 동작을 완료하는 것에 연동하여 상태 변이를 함-을 특징으로 하는 차단기 진단 장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 진단부는,
   특정 시점에서의 개극 시간, 기설정 시간 동안의 개극 시간 및 기설정 시간 동안의 개극 시간 변화 패턴 중 적어도 하나를 사용하여 진단을 수행하는 것을 특징으로 하는 차단기 진단 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 진단부는,
   상기 개극 시간 산출부에 의해 산출된 개극 시간과 상기 선택된 개극 시간의 오차 범위가 기 설정된 오차 범위를 초과하는 경우, 상기 차단기에 이상 징후가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차단기 진단 장치.
   

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