KR101928083B1 - 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법 - Google Patents

스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101928083B1
KR101928083B1 KR1020170060087A KR20170060087A KR101928083B1 KR 101928083 B1 KR101928083 B1 KR 101928083B1 KR 1020170060087 A KR1020170060087 A KR 1020170060087A KR 20170060087 A KR20170060087 A KR 20170060087A KR 101928083 B1 KR101928083 B1 KR 101928083B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
load
arc
load current
video
Prior art date
Application number
KR1020170060087A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180125320A (ko
Inventor
임용배
김동우
이기연
문현욱
Original Assignee
한국전기안전공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기안전공사 filed Critical 한국전기안전공사
Priority to KR1020170060087A priority Critical patent/KR101928083B1/ko
Priority to CN201710392866.5A priority patent/CN108872728A/zh
Publication of KR20180125320A publication Critical patent/KR20180125320A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101928083B1 publication Critical patent/KR101928083B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30—Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading
    • Y04S20/322—
    • Y04S20/36—

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

본 기술은 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법이 개시된다. 본 기술의 구체적인 구현 예에 의하면, 공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류, 부하 전압, 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단함에 따라 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있게 된다.

Description

스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING SERAL ARC USING SMART OUTLET}
본 발명은 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬 진단 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스마트 아웃렛의 소정 위치에 설치된 변류기(CT: Current Transformer)의 부하전류(Io) 및 ZCT(Zero Current Transformer)의 영상 전류(Igo)를 토대로 부하 별 직렬 아크를 진단함에 따라 실시간으로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단할 수 있고 이에 직렬 아크로부터 해당 부하를 보호할 수 있는 기술에 관한 것이다.
아파트와 같은 대단위 공동주택은 일반주택과 달리 자가용전기설비로 분류되어 법적 안전관리 서비스를 지원받지 못하고 있다. 그러나 국민안전처 통계자료에 의하면 2016년 아파트와 같은 공동주택에서 916건의 전기화재가 발생하여 전기안전관리 서비스 사각지대로 전기재해에 노출되어 있다.
공동주택에서 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 공동주택의 경우 다양한 부하패턴을 갖는 부하설비로써 히터, 헤어드라이어와 같은 저항 부하, 냉장고, 정수기와 같은 컴프레셔 부하, TV, 컴퓨터, LED 램프와 같은 SMPS 부하가 공존하기 때문에 부하설비의 정전용량에 의한 누설전류 증가로 인한 오동작 및 비선형 부하의 고조파에 의한 아크 검출 오동작이 빈번하게 발생됨에도 불구하고 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 공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단함에 따라 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬 아크 진단 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 태양으로, 부하에 연결되어 해당 부하의 부하 전류 및 영상 전류를 토대로 해당 부하의 직렬 아크를 진단하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치에 있어서, 복수의 부하에 전력을 공급하는 스마트 아웃렛의 소정 위치에 마련되고 복수의 부하 중 하나인 해당 부하의 부하 전류를 측정하는 변류기(CT: Current Transformer); 스마트 아웃렛의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer); 및 상기 변류기의 해당 부하의 부하 전류 및 영상 변류기의 영상 전류를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조를 진단하는 진단 장치를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게 상기 진단 장치는, 기 정해진 소정 시간 주기로 변류기의 부하전류 및 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 수신부; 상기 수신부의 부하전류로부터 부하전류 변화율 및 고조파(하모닉) 성분을 도출하고, 상기 영상 전류의 준 첨두치를 도출하여 디지털 형태로 변환하는 전처리부; 이전 소정 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현재 소정 주기(N)의 부하전류 변화율의 비, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비, 및 영상전류의 준 첨두치와 기 정해진 판단 기준치의 비교 결과를 토대로 정해진 유해 아크 검출 조건을 만족하는 지를 판단하는 직렬 아크 판단부; 및 상기 직렬 아크 판단부의 판단 결과에 따라 발생된 아크가 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하는 직렬 아크 진단부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 수신부는 상기 변류기의 부하전류를 수신하여 수신된 부하 전류를 디지털 형태로 변환하는 부하전류 수신모듈; 및 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신한 후 부하 별 컷오프 주파수 대역을 결정하는 영상전류 수신 모듈을 포함할 수 있고, 상기 전처리부는, 상기 부하전류 수신 모듈의 부하 전류의 실효값을 도출한 후 부하 전류 변화율을 도출하는 제1 부하전류 처리모듈; 상기 부하 전류의 이산 푸리에 변환을 수행하여 하모닉(고조파) 성분을 도출하는 제2 부하전류 처리모듈; 및 상기 컷 오프 주파수 대역을 통과한 영상 전류를 도출하고 도출된 영상 전류의 준 첨두치를 검출하며 검출된 영상 전류의 준 첨두치를 디지털 형태로 변환하는 영상전류 처리모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유해 아크 검출 조건은, 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주기(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(바람직하게 0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(바람직하게 1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(바람직하게 10%)를 초과하며, 디지털 형태의 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과인 것이 바람직하다 할 것이다.
바람직하게 상기 직렬아크 진단부는 상기 유해 아크 검출 조건을 만족하는 경우 발생된 아크를 유해 아크로 판정하여 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 태양으로, 변류기로부터 공급되는 부하 전류로부터 기 정해진 소정 시간 주기 별로 부하전류 변화율을 도출하는 제1 부하전류 처리 모듈; 수신된 부하 전류에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 부하 전류의 하모닉 성분을 도출하는 제2 부하전류 처리모듈; 영상 변류기로부터 공급되는 영상 전류에 대해 기 정해진 부하 별 영상 전류 컷오프 주파수 대역을 통과한 후 준 첨두치를 도출하는 영상전류 처리모듈; 상기 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(10%)를 초과하며, 디지털 형태의 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과한 경우 유해 아크로 판정하여 유해 아크 발생 횟수를 카운팅하는 직렬 아크 판단 모듈; 및 상기 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하는 진단모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 태양으로, 전처리부에서 변류기로부터 공급되는 부하 전류로부터 기 정해진 소정 시간 주기 별로 부하전류 변화율을 도출하고, 수신된 부하전류에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 부하전류의 하모닉 성분을 도출하는 부하전류 처리단계; 영상 변류기로부터 공급되는 영상전류에 대해 기 결정된 부하 별 컷오프 주파수 대역을 통과한 후 영상 전류의 준 첨두치를 도출하는 영상 전류 처리단계; 직렬 아크 판단부에서 상기 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모닉 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(10%)를 초과하며, 디지털 형태의 고주파 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과한 경우 유해 아크로 판정하고 유해 아크 발생 횟수를 카운팅하는 직렬 아크 판단 단계; 및 상기 유해 아크 발생 횟수를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조로 예측하고 예측 결과를 사용자 단말로 전달하는 직렬 아크 진단단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기에서(CT: Current Transformer)의 부하 전류 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 검출된 아크가 유해 아크인 지를 판단하고 판단 결과 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단함에 따라 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 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 예에 적용되는 자율전기안전관리 시스템의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자율전기안전관리 시스템의 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치의 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자율전기안전관리 시스템의 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치의 진단장치의 세부적인 구성을 보인 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 부하 전류 및 전압과 영상 전류를 보인 파형도들이다.
도 5는 본 발명의 실시 에에 따른 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 아크 발생 시 부하 전류와 영상 전류 각각에 대한 이산 푸리에 분석 결과를 보인 파형도들이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자율전기안전관리 시스템의 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 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 실시예에 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.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 자율전기안전관리 시스템의 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 자율전기안전관리 시스템의 개념적으로 도시한 전체 구성도이고, 도 1을 참조하면, 자율전기안전관리 시스템(S)은 공동주택의 단위 고객에 대해 전기재해 위험을 진단하도록 구비되고, 이에 시스템(S)는 세대 내 설치된 스마트 아웃렛(10), 스마트 분전반(20), 관리자 서버(30), 중앙 관제 서버(40), 및 사용자 단말(50)의 구성을 갖춘다.
스마트 아웃렛(10)은 연결된 가전기기에 대한 부하 종류 및 사고상태 등 부하상태정보 데이터를 스마트 분전반(20)에 제공한다.
이에 스마트 분전반(20)은 세대 내 스마트 아웃렛(10)의 부하 별 상태 정보를 수집하며, 분기 전로에 대한 상태정보 수집·분석하여 단위 고객의 상태정보 데이터를 생성하고 생성된 단위고객의 상태정보 데이터를 관리자 서버(30)와 사용자 단말(50)로 제공한다.
또한, 스마트 분전반(20)은 분기 전로에 대한 정보를 분석하여 전기사고의 전조가 진단되면 분기 차단기 및 스마트 아웃렛(10)의 On/Off를 제어한다. 스마트 분전반(20)에서 전송된 상태 정보 데이터는 상태정보 데이터의 종류에 따라 사용자 및 관리자에게 전달함에 따라 전기의 안전한 사용이 가능하도록 조치된다.
관리자 서버(30)는 계약서비스주체에서 운영되며 단위 고객의 전기안전 상태 데이터를 모니터링한다. 이에 모니터링 결과에 따라 관리자 서버(30)는 단위 고객의 사고 발생시 고장요인을 해소하는 등 긴급 조치를 취하며, 사용자에게 서비스 정보를 제공한다. 또한, 관리자 서버(30)는 공동주택의 전기안전 상태 데이터를 공공플랫폼을 이용하여 중앙관제 서버(40)로 전송하여 중앙관제 서버(40)는 공공서비스와 재난정보 등의 공공 정보를 제공받아 단위 고객 관리에 활용한다.
중앙관제 서버(40)는 지자체 또는 한국전기안전공사와 같은 서비스 제공자에서 운영할 수 있다. 이에 중앙관제 서버(40)는 각 공동주택의 계약 서비스주체의 관리자로부터 공동주택 단지의 데이터를 공공플랫폼으로 데이터를 수집하고 관리하며, 사고 발생시 공공서비스와 재난정보와 같은 공공정보를 관리자 서버(30)에 제공한다.
이러한 자율전기안전관리 시스템(S)은 스마트 아웃렛(10) 또는 스마트 분전반(20)에서 측정된 부하데이터를 수집 및 분석하여 직렬아크를 전조 진단하고 부하 별 직렬아크 전조 진단 결과를 관리자 서버(30)로 단위 고객의 상태 정보를 제공하고 고장요인에 대한 조치가 필요한 서비스를 제공한다.
이러한 고객 단위 별 자율전기안전관리 서비스를 제공하기 위해 스마트 아웃렛(10) 또는 스마트 분전반(20)은 수집된 부하 별 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 아웃렛(10)으로부터 공급되는 부하전류 및 영상 전류를 기반으로 부하 별 직렬 아크를 진단하는 일련의 과정을 후술한다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 아웃렛(10)의 세부적인 구성을 보인 도면이고, 도 3은 도 2의 진단장치(300)의 세부적인 구성을 보인 도이며, 도 2 및 도 3을 참조하면, 스마트 아웃렛(10)은 전선이 완전히 단선되지 않은 채 일부가 끊어져 있는 반단선된 부분의 저항이 커져 국부적인 발열과 동반 발생된 아크의 검출 시 검출된 아크가 유해 아크 또는 정상 아크인 지를 판단하고 판단결과 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 예측하도록 구비될 수 있고, 이에 스마트 아웃렛(10)은 변류기(100), 영상 변류기(200), 및 진단 장치(300)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 스마트 아웃렛(10)은 직렬 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(100)는 복수의 부하에 전력을 공급하는 스마트 아웃렛(10)의 소정 위치에 마련되고 복수의 부하 중 하나인 해당 부하의 부하 전류(Io)를 측정하며, 변류기(100)를 이용하여 해당 부하의 부하 전류(Io)를 측정하는 일련의 과정은 일반적인 부하 전류(Io)를 측정하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
그리고, 영상 변류기(200)는, 스마트 아웃렛(10)의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류(Igo)를 측정한다.
먼저 영상전류(Igo)는 영상 변류기(ZCT)를 통하여 검출하여 옥내배선 또는 부하설비의 절연이 열화 정도를 분석한다. 하지만 영상전류(Igo)는 정전용량에 의한 Igc와 절연저하에 의한 Igr을 포함하고 있다. 즉 실제 측정된 영상전류는 옥내배선의 절연저하에 의한 영상 전류뿐만 아니라 부하설비로부터의 절연저하 또는 정전용량에 의한 영상 전류와 옥내배선의 정전용량에 의한 영상 전류를 포함할 수 있기 때문에 옥내배선의 절연상태를 정확히 확인할 수 없다. 따라서 영상전류에 의한 전기재해를 예방하기 위해서는 기존의 영상전류(Igo) 보다는 저항성 영상 전류(Igr)을 측정하고 관리해야 한다. 저항성 영상 전류를 계산하기 위해서는 다음과 같이 전압과 영상전류 데이터를 이용하여 검출한다. 부하전압의 순시값(v)는 식 (1)과 같다
Figure 112017046015660-pat00001
(1)
여기서 V는 부하전압의 실효값,
Figure 112017046015660-pat00002
,
Figure 112017046015660-pat00003
는 전원주파수이다.
측정하고자 하는 전선로의 영상전류(Igo)가 정현파라면 합성 영상전류의 순시값(igo)는 식 (2)와 같다.
Figure 112017046015660-pat00004
(2)
여기서
Figure 112017046015660-pat00005
는 부하전압(V)과 영상전류(Igo)와의 위상차를 나타낸다. 이와 같이 영상전류(Igo)는 저항성분과 용량성분으로 구분되며, 각각의 벡터도로부터 저항성분과 용량성분의 벡터합이 영상전류(Igo)가 된다. 따라서 저항성 영상 전류(Iqr)와 용량성 영상 전류(Iqc)는 식(3)과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112017046015660-pat00006
,
Figure 112017046015660-pat00007
(3)
따라서, 저항성 영상 전류(Iqr)는 전기재해 조건 별 전기적 특성 분석결과에 따라 기준 전압의 위상차와 영상 전류 값을 계산하여 검출하며, 기준 전압의 위상차 검출은 위하여 전압의 zero-crossing을 검출하여 전압의 기준 위상을 검출한 후 영상전류(Igo)와 위상차를 검출하여 계산할 수 있다.
이러한 영상 전류 및 부하 전류에서 나타난 직렬 아크의 전기적 특성은 도 4에 도시된 바와 같다.
도 4는 도 3에 도시된 부하 별 부하전류(Io), 부하전압(V), 및 영상전류(Igo)를 보인 파형도로서, 도 4를 참조하면, 헤어드라이어, 선풍기, 냉장고, 및 텔레비전 각각의 부하 별 부하전류(Io), 부하전압(V), 및 영상전류(Igo)가 나타낸다. 예를 들어, (a)에 도시된 바와 같이, 헤어드라이어의 전기적 특성은 영상전류 발생유무에 따라 전압과 부하전류에는 차이가 없으며, 영상 전류의 크기(RMS)에 변화가 나타난 것을 알 수 있다. 다만 아크 발생 시 부하전류의 영점 부근에는 크기가 “0”이 되는 “0” 구간(shoulder)을 갖는 특징이 나타났다. 또한, 영상전류의 파형에도 영상전류의 크기가 영점 부근에서 shoulder와 동일한 위상에서 노이즈가 관측됨을 확인할 수 있다.
또한, (b)에 도시된 바와 같이, 선풍기의 전기적 특성은 영상전류 발생유무에 따라 전압과 부하전류 차이가 없지만 영상전류의 크기(RMS) 변화가 나타난 것을 알 수 있다. 다만 아크 발생 시 부하전류의 영점 부근에는 크기가 “0”이 되는 “0” 구간(shoulder)와 노이즈가 나타나는 특징이 나타났다. 또한, 영상전류의 파형에도 영상전류의 크기가 영점 부근에서 shoulder와 동일한 위상에서 노이즈가 관측된다.
아울러 냉장고의 전기적 특성은 (c)에 도시된 바와 같이, 영상전류 발생유무에 따라 부하전압(V)과 부하전류(Io) 차이가 없지만 영상전류(Igo)의 크기(RMS)는 변화가 나타난 것을 알 수 있다. 하지만 아크 발생 시 부하전류의 영점 부근에는 크기가 “0”이 되는 “0” 구간(shoulder)와 노이즈가 나타나는 특징이 나타났다. 또한, 영상전류의 파형에도 영상 전류의 크기가 영점 부근에서 shoulder와 동일한 위상에서 노이즈가 관측된다.
그리고 TV의 전기적 특성은 (d)에 도시된 바와 같이, 정상상태에서 전압과 부하전류에 고조파 성분이 일부 포함되어 있으며, 부하전류(Io)는 영점 부근에 크기가 “0”이 되는 shoulder와 유사한 불연속구간이 발생하는 것을 확인할 수 있으며, 영상전류(Igo) 발생유무에 따른 전압(V)과 부하전류(Io)는 차이가 없지만 영상전류(Igo)의 크기(RMS)는 변화가 나타난 것을 알 수 있다.
다만 아크 발생 시 부하전류의 영점 부근에서의 크기가 “0”이 되는 “0” 구간(shoulder)이 길게 나타났으며, “0”에서 크기가 변화되는 부분에 노이즈가 나타나는 특징이 나타내며, 영상전류(Igo)의 파형에도 부하전류(Io)의 노이즈가 발생하는 동일한 위상에서 노이즈가 관측된다. 이에 텔레비젼은 전원공급장치를 사용하는 비선형 부하로써 부하특성상 정상상태에서 불연속구간이 나타나는 특성을 가지며, 텔레비전 이외의 비선형 부하의 전원공급장치를 사용하는 PC, 모니터, 공기청정기 역시 정상상태에서 나타나는 불연속구간으로 인하여 부하전류(Io)만 모니터링할 경우 아크가 발생한 것으로 오동작하는 경우가 종종 발생된다.
이에 본 발명의 실시 예에서는 검출된 아크가 유해 아크인 지 정상 아크인지 판단할 필요가 있다.
즉, 대부분의 부하에서 아크 발생시 부하전류는 정상상태와는 다르게 영점 부근에서 “0”이 되는 “0” 구간(shoulder)과 노이즈가 발생하는 특징이 나타났다.
그러나, 텔리비젼과 같은 SMPS 부하에서는 정상상태에서도 유사한 특징이 나타나는 것을 확인되나, 영상전류는 부하의 종류와 상관없이 정상상태에서 일부 노이즈가 포함되어 있고 별다른 특징이 나타나지 않았으며, 아크 발생시 부하전류와 동일한 위상에서 고조파(하모닉) 성분과 유사한 특징이 나타났다.
이에 부하 종류 별 아크 발생시 전기적 특징을 정확하게 분석하기 위하여 부하 전류(Io)에 대해 이산 푸리에 변환(DFT:Discrete Fourier Transform)을 수행하여 발생된 아크에 대한 주파수 영역 분석을 수행한다.
도 5는 이산 푸리에 변환된 각 부하 별 부하 전류(Io)와 영상 전류(Igo)을 보인 파형도들로서, 도 5를 참조하면, 부하 별 아크 발생시 이산 푸리에 변환으로 수행되는 주파수 영역 분석은 정상상태의 부하전류, 정상상태의 영상전류의 고조파 성분 비교 분석 결과 대부분의 부하에서 부하전류(Io)보다 영상전류(Igo)의 고조파 성분이 분석이 가능하며, 고조파 차수는 부하 종류에 따라 다르게 나타낸다.
이에 진단장치(300)는, 부하 전류(Io)에 대한 이산 푸리에 변환을 통해 수행되는 주파수 영역 분석 결과, 영상 전류의 준 첨두치, 및 부하전류(Io) 변화율을 토대로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말(50)로 전달하도록 구비될 수 있으며, 이에 진단장치(300)는 수신부(310), 전처리부(320), 직렬아크 판단부(330), 및 직렬아크 진단부(340)를 포함할 수 있다.
수신부(310)는 기 정해진 소정 시간 주기로 변류기의 부하전류 및 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하며, 이에 수신부(310)는 부하전류 수신모듈(311) 및 영상전류 수신모듈(312)를 포함할 수 있다.
부하전류 수신모듈(311)은, 상기 변류기의 부하전류를 수신하여 수신된 부하 전류를 디지털 형태로 변환하고 영상전류 수신모듈(312)은 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신한 후 부하 별 컷오프 주파수 대역을 결정한다.
또한 전처리부(320)는 상기 부하전류 수신모듈(311)의 부하전류(Io)로부터 부하전류 변화율 및 하모닉 성분을 도출하고, 영상전류 수신모듈(312)의 영상 전류(Igo)로부터 준 첨두치(quasi peak)를 도출하여 디지털 형태로 변환하도록 구비될 수 있고, 이에 전처리부(320)는 제1 부하전류 처리모듈(321), 제2 부하전류 처리모듈(322), 및 영상 전류 처리모듈(323)를 포함할 수 있다.
제1 부하전류 처리모듈(321)은 부하전류 수신 모듈의 부하 전류(Io)의 실효값을 도출한 후 도출 전류(Io)를 미분하여 부하 전류 변화율(dIo/dt)을 도출한 후 직렬아크 판단부(330)로 전달한다.
또한 제2 부하전류 처리모듈(321)은 부하전류 수신모듈(311)의 부하전류(Io)에 대해 이산 푸리에 변환 후 주파수 영역 분석을 수행하여 하모닉 성분(고조파 성분)을 도출하고 도출된 하모닉 성분은 직렬아크 판단부(330)로 전달된다.
한편, 영상전류 처리모듈(323)은, 영상전류 수신모듈(312)의 영상 전류(Igo)에 대해 결정된 부하 별 고주파 성분의 컷오프 주파수를 토대로 영상 전류(Igo)를 필터링하고, 컷오프 주파수 대역을 통과한 영상 전류(Igo)에 대해 준 첨두치(Quasi Peak)를 검출하며, 검출된 영상 전류의 준 첨두치를 디지털 형태로 변환한다. 디지털 형태로 변환된 영상 전류의 준 첨두치는 직렬아크 판단부(330)로 전달된다.
한편 직렬아크 판단부(330)는 이전 소정 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주기(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2)), 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD), 및 준 첨두치와 기 정해진 판단 기준치의 비교 결과를 토대로 정해진 유해 아크 검출 조건을 만족하는 지를 판단한다.
예를 들어, 유해 아크 검출 조건은, 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(바람직하게 0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(바람직하게 1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(바람직하게 10%)를 초과하며, 디지털 형태의 고주파 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과이다.
여기서, 직렬아크 판단부(330)에서 전술한 유해 아크 검출 조건을 만족하는 아크 검출 시 검출된 아크는 유해 아크로 판단되며, 유해 아크 발생 횟수는 직렬 아크 진단부(340)로 전달된다.
직렬아크 진단부(340)는 수신된 유해 아크 발생 횟수와 기 정해진 임계치와 비교하여 상기 유해 아크 발생 횟수가 상기 임계치를 초과하는 경우 해당 부하의 직렬아크 전조로 진단하고 진단 결과를 사용자 단말(50)로 전달한다. 여기서, 유해 아크 발생 횟수 및 임계치와의 비교를 통해 직렬아크 전조로 판단하는 일련의 과정은 기 정해진 소정 시간 주기 동안 입력되는 유해 아크의 횟수를 기반으로 아크 발생을 판단하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
본 실시 형태에서는 진단장치(300)는 스마트 아웃렛(10)의 하나의 하우징 내에 탑재되어 있는 경우를 일례로 설명하고 있으나, 이들의 구성은 관리서버(30) 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 공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 발생된 아크의 유해성 여부를 판단하고 유해 아크 발생 횟수를 토대로 부하 별 직렬 아크 전조를 진단함에 따라 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하 및 전로를 보호할 수 있게 된다.
이하에서 부하전류 및 영상전류로부터 설정된 유해 아크 검출 조건을 만족하는 경우 발생된 아크를 유해 아크로 판정하여 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 예측하고 예측 결과를 사용자 단말로 전달하는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬 아크 진단 과정은 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 3에 도시된 진단부(300)의 직렬아크 진단 과정을 보인 흐름도로서, 도 6을 참조하면, 우선 수신부(310)는 스마트 아웃렛(10)의 변류기(100)로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 공급되는 부하 전류(Io)를 디지털 형태로 변환한 후 디지털 형태의 부하 전류(Io)는 전처리부(320)로 전달하고, 전처리부(320)는 변환된 디지털 형태의 부하 전류(Io)의 실효값 및 변화율을 도출한다(단계 S1 ~S4). 도출된 부하 전류 변화율(dIo/dt)은 직렬아크 판단부(330)로 전달된다.
한편 전처리부(320)는 수신된 디지털 형태의 부하 전류(Io)를 이산 푸리에 변환을 통해 주파수 영역 분석을 수행하여 고조파 성부(하모닉 성분)을 도출한다(단계 S5 ~ S6). 도출된 하모닉 성분은 직렬아크 판단부(330)로 전달된다.
한편 수신부(310)는 영상 변류기(200)로부터 기 정해진 소정 시간 주기로 공급되는 영상 전류(Igo)를 수신한 후 부하별 컷오프 주파수 대역을 결정한 후 전처리부(320)로 전달한다(S7, S8)
그리고 전처리부(320)는 영상전류 수신모듈(312)에서 수신된 영상 전류(Igo)를 기 결정된 부하 별 컷오프 주파수 대역으로 필터링하고 컷오프 주파수 대역을 통과한 영상 전류(Igo)에 대해 준 첨두치(Quasi Peak)를 도출하며, 도출된 준 첨두치를 디지털 형태로 변환한다(단계 S9 ~ S11). 디지털 형태의 고주파 성분의 준 첨두치는 직렬아크 판단부(330)로 전달된다.
단계(S4)의 부하 전류(Io)의 변화율과 단계(S6)의 하모닉 성분과 단계(S11)의 디지털형태의 고주파 성분의 준첨두치를 수신한 직렬아크 판정부(330)는 기 설정된 유해 아크 판정 조건을 만족하는 지를 판단한다(단계 S12 ~ S14).
예를 들어, 수신된 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주기(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(바람직하게 0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(바람직하게 1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(바람직하게 10%)를 초과하며, 디지털 형태의 고주파 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과하는 경우 발생된 아크는 유해 아크로 판정된다.
그리고 직렬아크 판단부(330)는 수신된 유해 아크 발생 횟수를 카운팅하고 카운팅된 유해 아크 발생 횟수는 직렬아크 진단부(340)로 전달된다(S15).
직렬아크 진단부(340)는 유해 아크 발생 횟수가 기 정해진 임계치를 초과하는 경우 직렬 아크 전조로 예측하고 예측 결과를 사용자 단말(50)로 전달한다(S16).
본 발명의 실시 예에 의하면, 공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 발생한 아크가 유해 아크인 지를 판단하고 판단 결과 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조를 예측하여 예측 결과를 사용자 단말로 전달함에 따라, 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하 및 전로를 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.
공동주택용 자율전기안전 관리 시스템의 스마트 아웃렛에서 변류기(CT: Current Transformer)의 부하 전류 및 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)의 영상 전류를 토대로 발생한 아크가 유해성을 판단하고 판단 결과 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조를 예측하여 예측 결과를 사용자 단말로 전달함에 따라, 부하 별 직렬 아크 전조를 실시간으로 진단하고 직렬 아크로 인한 전기적 재해로부터 해당 부하를 보호할 수 있는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 스마트 아웃렛의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
10 : 스마트 아웃렛
100 : 변류기
200 : 영상 변류기
300 : 진단장치
310 : 수신부
311 : 부하전압 수신모듈
312 : 영상전류 수신모듈
320 : 전처리부
321 : 제1 부하전류 처리모듈
322 : 제2 부하전류 처리모듈
323 : 영상전류 처리모듈
330 : 직렬아크 판단부
340 : 직렬아크 진단부
50 : 사용자 단말

Claims (8)

  1. 부하에 연결되어 해당 부하의 부하 전류 및 영상 전류를 토대로 해당 부하의 직렬 아크를 진단하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치에 있어서,
    복수의 부하에 전력을 공급하는 스마트 아웃렛의 소정 위치에 마련되고 복수의 부하 중 하나인 해당 부하의 부하 전류를 측정하는 변류기(CT: Current Transformer);
    스마트 아웃렛의 소정 위치에 설치되어 상기 해당 부하의 영상 전류를 측정하는 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer); 및
    상기 변류기의 해당 부하의 부하 전류 및 영상 변류기의 영상 전류를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조를 진단하는 진단 장치를 포함하고,
    상기 진단 장치는,
    기 정해진 소정 시간 주기로 변류기의 부하전류 및 상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신하여 디지털 형태로 변환하는 수신부;
    상기 수신부의 부하전류로부터 부하전류 변화율 및 고조파(하모닉) 성분을 도출하고, 상기 영상 전류의 준 첨두치를 도출하여 디지털 형태로 변환하는 전처리부;
    이전 소정 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현재 소정 주기(N)의 부하전류 변화율의 비, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비, 및 영상전류의 준 첨두치와 기 정해진 판단 기준치의 비교 결과를 토대로 정해진 유해 아크 검출 조건을 만족하는 지를 판단하는 직렬 아크 판단부; 및
    상기 직렬 아크 판단부의 판단 결과에 따라 발생된 아크가 유해 아크인 경우 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하는 직렬 아크 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 수신부는
    상기 변류기의 부하전류를 수신하여 수신된 부하 전류를 디지털 형태로 변환하는 부하전류 수신모듈; 및
    상기 영상 변류기의 영상 전류를 수신한 후 부하 별 컷오프 주파수 대역을 결정하는 영상전류 수신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전처리부는,
    상기 부하전류 수신 모듈의 부하 전류의 실효값을 도출한 후 부하 전류 변화율을 도출하는 제1 부하전류 처리모듈,
    상기 부하 전류의 이산 푸리에 변환을 수행하여 하모닉(고조파) 성분을 도출하는 제2 부하전류 처리모듈; 및
    상기 컷 오프 주파수 대역을 통과한 영상 전류에 대해 준 첨두치를 검출하며 검출된 영상 전류의 준 첨두치를 디지털 형태로 변환하는 영상전류 처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유해 아크 검출 조건은,
    이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(바람직하게 0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(바람직하게 1.1)를 초과하고,
    1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(바람직하게 10%)를 초과하며,
    디지털 형태의 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과인 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 직렬아크 진단부는
    상기 유해 아크 검출 조건을 만족하는 경우 발생된 아크를 유해 아크로 판정하여 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  7. 변류기로부터 공급되는 부하 전류로부터 기 정해진 소정 시간 주기 별로 부하전류 변화율을 도출하는 제1 부하전류 처리 모듈;
    수신된 부하 전류에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 부하 전류의 하모닉 성분을 도출하는 제2 부하전류 처리모듈;
    영상 변류기로부터 공급되는 영상 전류에 대해 기 정해진 부하 별 영상 전류 컷오프 주파수 대역을 통과한 후 준 첨두치를 도출하는 영상전류 처리모듈;
    상기 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(10%)를 초과하며, 디지털 형태의 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과한 경우 유해 아크로 판정하여 유해 아크 발생 횟수를 카운팅하는 직렬 아크 판단 모듈; 및
    상기 유해 아크 발생 횟수를 토대로 직렬 아크 전조를 진단하고 진단 결과를 사용자 단말로 전달하는 진단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치.
  8. 전처리부에서 변류기로부터 공급되는 부하 전류로부터 기 정해진 소정 시간 주기 별로 부하전류 변화율을 도출하고, 수신된 부하전류에 대해 이산 푸리에 변환을 수행하여 부하전류의 하모닉 성분을 도출하는 부하전류 처리단계;
    영상 변류기로부터 공급되는 영상전류에 대해 기 결정된 부하 별 컷오프 주파수 대역을 통과한 후 영상 전류의 준 첨두치를 도출하는 영상전류 처리단계;
    직렬 아크 판단부에서 상기 이전 소정 시간 주기(N-2)의 부하전류 변화율과 현 소정 주지(N)의 부하전류 변화율의 비(N/(N-2))가 기 정해진 제1 임계치(0.9) 미만하거나 제1 임계치 보다 큰 값으로 설정된 제2 임계치(1.1)를 초과하고, 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(10%)를 초과하며, 디지털 형태의 고주파 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과한 경우 유해 아크로 판정하고 유해 아크 발생 횟수를 카운팅하는 직렬 아크 판단 단계; 및
    상기 유해 아크 발생 횟수를 토대로 해당 부하의 직렬 아크 전조로 예측하고 예측 결과를 사용자 단말로 전달하는 직렬 아크 진단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 방법.
KR1020170060087A 2017-05-15 2017-05-15 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법 KR101928083B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170060087A KR101928083B1 (ko) 2017-05-15 2017-05-15 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법
CN201710392866.5A CN108872728A (zh) 2017-05-15 2017-05-27 利用智能插座的电气设备的故障诊断装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170060087A KR101928083B1 (ko) 2017-05-15 2017-05-15 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180125320A KR20180125320A (ko) 2018-11-23
KR101928083B1 true KR101928083B1 (ko) 2018-12-12

Family

ID=64565472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170060087A KR101928083B1 (ko) 2017-05-15 2017-05-15 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101928083B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110579694B (zh) * 2019-10-10 2020-11-10 珠海格力电器股份有限公司 电弧故障的检测方法及装置、存储介质及处理器
KR102349610B1 (ko) * 2021-10-18 2022-01-11 주식회사 에스트론 전기 안전 IoT 장치 및 그 방법
CN114252669B (zh) * 2021-12-22 2024-04-26 江苏格澜得智能电气有限公司 一种产生串联电弧谐波信号的装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349333B1 (ko) * 2013-02-22 2014-01-13 송성순 전력 감시 분전반
KR101454203B1 (ko) * 2014-07-16 2014-11-04 주식회사 태강전기 저전류 아크 검출 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349333B1 (ko) * 2013-02-22 2014-01-13 송성순 전력 감시 분전반
KR101454203B1 (ko) * 2014-07-16 2014-11-04 주식회사 태강전기 저전류 아크 검출 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180125320A (ko) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Artale et al. Arc fault detection method based on CZT low-frequency harmonic current analysis
RU2475913C2 (ru) Аппарат и способ для адаптивного обнаружения повреждений в мегавольтных распределительных сетях
US8654487B2 (en) Methods, systems, and apparatus and for detecting parallel electrical arc faults
KR101928083B1 (ko) 스마트 아웃렛을 이용한 부하 별 직렬아크 진단 장치 및 방법
US20170205451A1 (en) Systems and methods for monitoring power consumption
US7894169B2 (en) High resistance ground protection employing AC drive characteristics
CN108603907A (zh) 用于监测和诊断变压器健康的***和方法
CN108885237A (zh) 用于检测电气***中的电弧故障的方法和装置
KR102090586B1 (ko) IoT 기반의 부하장치와 스마트분전반을 이용한 전로와 부하의 고장 상태 추정 방법 및 장치
CN102279339A (zh) 检测电路的串联电弧故障的装置和方法
CN103201919A (zh) 用于电网保护***的感应控制电子设备
WO2019198791A1 (ja) 分電盤
US20160025794A1 (en) Apparatus and method for detecting leakage current
US10557883B2 (en) Leakage current detection and protection device for power cord
KR101904813B1 (ko) 스마트 분전반을 이용한 전기 설비 병렬아크 진단 장치 및 방법
CN103842836A (zh) 用于适配电弧传感器的方法
KR101574716B1 (ko) 전력선 통신을 이용한 고·저압배전반, 전동기 제어반, 분전반의 통합관리 시스템
CN110967571A (zh) 诊断电气保护设备跳闸原因的方法、辅助设备和电气***
KR101138430B1 (ko) 영상 고조파 필터링 시스템
US8355882B2 (en) Method for detecting high impedance faults by analyzing a local deviation from a regularization
KR100885632B1 (ko) 지능형 에스피디
KR20200036479A (ko) 케이블 접속함 다기능 진단시스템
KR20170101680A (ko) 전기화재 예방을 위한 사물인터넷(IoT) 기반의 과부하겸용 아크차단장치 및 그 제어방법
KR101535923B1 (ko) 전력 케이블 탄화 및 전력기기 접속 방전 상태 감시를 통한 전력 품질 진단 기능을 갖는 수배전반
KR101412498B1 (ko) 과부하와 누설전류를 이용한 배전반 열화 진단장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant