KR102513475B1 - 차단기 개폐 보조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 개폐 동작에 고장이 발생한 차단기의 온도에 기초하여 해당 차단기의 개폐 동작을 보조하는 차단기 개폐 보조 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치는 계통과 부하 사이에 연결된 차단기의 개폐를 보조하는 장치에 있어서, 상기 차단기의 온도를 검출하는 온도 검출부, 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 차단기의 정상동작상태를 식별하고, 상기 식별된 정상동작상태와 상기 차단기의 현재동작상태를 비교하여 상기 차단기의 고장여부를 진단하는 진단부 및 상기 차단기의 고장여부에 따라 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 상기 차단기에 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차단기 개폐 보조 장치{APPARATUS FOR ASSISTING OPENING/CLOSING OF CIRCUIT BREAKER}
본 발명은 개폐 동작에 고장이 발생한 차단기의 온도에 기초하여 해당 차단기의 개폐 동작을 보조하는 차단기 개폐 보조 장치에 관한 것이다.
차단기(Circuit Breaker; CB)는, 전원을 공급하는 계통과 해당 계통으로부터 전력을 공급받는 부하 사이에 연결되고, 부하에 과전류가 흐르면 이를 감지하여 부하에 전력 공급을 차단하는 역할을 수행한다.
차단기는 회로를 선택적으로 개폐하는 릴레이를 포함하며, 예를 들어 기계식 접점에 의해 구동되는 OCR(Over Current Relay), 반도체 무접점 방식으로 구동되는 EOCR(Electronic Over Current Relay) 등을 포함한다.
차단기는 부하에 흐르는 전류의 크기에 따라 내부 릴레이에 제어신호를 제공하여 회로를 선택적으로 개폐한다.
이 때, 특정 제어 주기에서 제어신호가 릴레이에 제공되지 않거나 잘못 생성된 제어신호가 릴레이에 제공되는 경우, 릴레이의 개폐 상태가 반대로 제어되어 부하에 과전류가 흐르게 되거나 부하에 공급되는 전력이 차단되는 문제점이 있다.
과전류와 순간적인 전원 차단은 부하 및 해당 부하에 연결된 다른 계통에 악영향을 미칠 수 있음에도, 사용자는 차단기의 동작상태를 신뢰하여 부하 및 계통의 상태를 실제 상태와 반대로 해석하게 되는 문제점이 있다.
이에 따라, 차단기의 고장여부를 파악하고, 차단기의 고장 시 차단기의 동작을 보조적으로 제어함으로써, 부하 및 계통을 보호하기 위한 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 차단기의 온도에 따라 식별된 차단기의 정상 개폐 상태와 현재 개폐 상태를 비교함으로써, 차단기의 고장여부를 파악할 수 있는 차단기 개폐 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 차단기의 온도에 기초하여 해당 차단기의 개폐 동작을 보조함으로써, 차단기 오동작으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있는 차단기 개폐 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 차단기와 직렬 또는 병렬로 연결된 보조 차단기의 개폐를 제어하거나, 다른 계통과 연결된 보조 차단기의 개폐를 제어함으로써, 차단기의 하드웨어적인 결함으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있는 차단기 개폐 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고장 메시지를 사용자 단말에 송신하거나 고장 알람을 시각적 또는 청각적으로 출력함으로써, 사용자로 하여금 고장상태로 진단된 차단기의 위치와 고장 원인을 신속하게 파악하도록 하는 차단기 개폐 보조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
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.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치는 계통과 부하 사이에 연결된 차단기의 개폐를 보조하는 장치에 있어서, 상기 차단기의 온도를 검출하는 온도 검출부, 상기 검출된 온도에 기초하여 상기 차단기의 정상동작상태를 식별하고, 상기 식별된 정상동작상태와 상기 차단기의 현재동작상태를 비교하여 상기 차단기의 고장여부를 진단하는 진단부 및 상기 차단기의 고장여부에 따라 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 상기 차단기에 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 차단기의 온도에 따라 식별된 차단기의 정상 개폐 상태와 현재 개폐 상태를 비교함으로써, 차단기의 고장여부를 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 차단기의 온도에 기초하여 해당 차단기의 개폐 동작을 보조함으로써, 차단기 오동작으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 차단기와 직렬 또는 병렬로 연결된 보조 차단기의 개폐를 제어함으로써, 차단기의 하드웨어적인 결함으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 고장 메시지를 사용자 단말에 송신하거나 고장 알람을 시각적 또는 청각적으로 출력함으로써, 사용자로 하여금 고장상태로 진단된 차단기의 위치와 고장 원인을 신속하게 파악하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치가 계통과 부하 사이에 연결된 차단기를 제어하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 차단기의 일 예를 도시한 도면.
도 4는 차단기의 온도와 차단기의 온도에 기초하여 생성되는 제어신호를 시간에 따라 각각 도시한 그래프.
도 5는 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 직렬로 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면.
도 6은 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 병렬로 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면.
도 7은 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 서로 다른 계통에 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치의 외부 인터페이스를 도시한 도면.
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.
본 발명은 계통과 부하 사이에 연결된 차단기의 개폐를 보조하는 장치에 관한 것으로서, 개폐 동작에 고장이 발생한 차단기의 온도에 기초하여 해당 차단기의 개폐 동작을 보조하는 장치에 관한 것이다.
차단기(Circuit Breaker; CB)는, 전원을 공급하는 계통과 해당 계통으로부터 전력을 공급받는 부하 사이에 연결되고, 부하에 과전류가 흐르면 이를 감지하여 부하에 전력 공급을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.
차단기는 회로를 선택적으로 개폐하는 릴레이를 포함할 수 있으며, 예를 들어 기계식 접점에 의해 구동되는 OCR(Over Current Relay), 반도체 무접점 방식으로 구동되는 EOCR(Electronic Over Current Relay) 등을 포함할 수 있다.
후술하는 차단기 개폐 보조 장치는 전술한 차단기와 연결되어 차단기의 고장여부를 진단할 수 있고, 차단기의 고장 시 차단기를 보조적으로 제어할 수 있다.
먼저, 도 1 내지 도 4을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치의 기본 동작을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치가 계통과 부하 사이에 연결된 차단기를 제어하는 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 차단기의 일 예를 도시한 도면이다.
또한, 도 4는 차단기의 온도와 차단기의 온도에 기초하여 생성되는 제어신호를 시간에 따라 각각 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치(100)는 온도 검출부(110), 진단부(120), 제어부(130), 통신부(140) 및 알람 출력부(150)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 차단기 개폐 보조 장치(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
차단기 개폐 보조 장치(100)를 구성하는 각 구성요소는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있고, 메모리를 이용한 프로세서의 동작에 따라 후술하는 각 기능을 수행할 수 있다. 이와 달리, 각 구성요소는 하나의 메인 프로세서에 의해 후술하는 기능을 수행할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 차단기 개폐 보조 장치(100)는 계통(200)과 부하(300) 사이에 구비된 차단기(10)와 연결될 수 있다. 도 2에서는 차단기(10)를 간략하게 도시하였으나, 전술한 바와 같이 차단기(10)는 계통(200)과 부하(300) 사이의 회로를 선택적으로 개폐하는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 차단기(10)는 공기를 절연 물질로 한 소호 방식을 통해 차단 동작을 수행하는 기중차단기(Air Circuit Breaker; ACB)일 수 있다.
도 3은 차단기(10)의 일 예시로서, 보다 구체적으로 기중차단기를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면 차단기(10)는 차단 동작을 수행하기 위한 내부 회로(미도시)를, 외부 인터페이스가 구비된 케이스 내에 탑재할 수 있다.
사용자는 외부 인터페이스를 통해 차단기(10)에 전원을 공급하거나 전원 공급을 중단할 수 있고, 차단기(10)의 동작 상태를 모니터링할 수도 있으며, 차단 전류의 크기를 조절할 수도 있다.
다시 도 2를 참조하면, 온도 검출부(110)는 차단기(10)의 온도(TCB)를 검출할 수 있다. 여기서 차단기(10)의 온도(TCB)는 차단기(10)의 임의의 측정점에서 측정된 온도일 수 있다.
예를 들어, 온도 검출부(110)는 차단기(10)의 내부 회로에 포함된 특정 측정점의 온도를 검출할 수 있고, 차단기(10)의 접점의 온도를 검출할 수도 있으며, 도 3에 도시된 바와 같은 케이스의 온도를 검출할 수도 있다.
보다 구체적으로, 온도 검출부(110)는 차단기(10)에 설치된 온도 센서를 통해 차단기(10)의 온도(TCB)를 검출할 수 있다.
차단기(10)의 측정점에는 아날로그 또는 디지털 온도 센서가 설치될 수 있다. 일 예에서, 차단기(10)의 측정점에 아날로그 온도 센서가 설치된 경우, 온도 검출부(110)는 온도 센서의 출력, 예컨대 출력 전압 또는 출력 전류를 측정하여 측정점의 온도(TCB)를 검출할 수 있다. 다른 예에서, 차단기(10)의 측정점에 디지털 온도 센서가 설치된 경우, 온도 검출부(110)는 온도 센서로부터 디지털 출력값을 제공받아 측정점의 온도(TBC)를 검출할 수 있다.
한편, 전술한 아날로그 온도 센서를 서미스터일 수 있고, 온도 검출부(110)는 차단기(10)에 설치된 서미스터(thermistor)의 전압을 검출하여 차단기(10)의 온도(TBC)를 검출할 수 있다.
서미스터는 온도에 따라 저항이 변하는 반도체를 포함하는 저항체로서, 차단기(10)의 임의의 측정점에 구비될 수 있다. 서미스터는 측정점의 온도(TCB)에 반비례하는 저항을 갖는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터일 수도 있고, 측정점의 온도(TCB)에 비례하는 저항을 갖는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터일 수도 있다.
온도 검출부(110)는 서미스터의 양단 전압 및 서미스터에 흐르는 전류 등을 검출하여 서미스터의 저항을 측정할 수 있고, 메모리를 참조하여 측정된 저항에 대응하는 온도를 확인할 수 있다.
이를 위해, 메모리에는 서미스터의 저항에 따른 온도가 데이터 시트(data sheet) 형태로 미리 저장될 수 있다. 보다 구체적으로, 메모리에는 각 측정점에 설치된 서미스터의 저항에 따른 온도가 미리 저장될 수 있다.
이에 따라, 온도 검출부(110)는 서미스터가 구비된 측정점에 대해 서미스터의 저항에 따른 온도를 검출할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 진단부(120)는 온도 검출부(110)로부터 차단기(10)의 온도(TCB)를 제공받고, 제공된 온도(TCB)에 기초하여 차단기(10)의 정상동작상태를 식별할 수 있다. 여기서 정상동작상태는 검출된 온도 조건 내에서 차단기(10)의 정상 개폐 상태를 의미할 수 있다.
차단기(10)는 부하(300)에 공급되는 전류가 특정 크기를 초과하여 과전류라고 판단된 경우, 해당 전류를 차단할 수 있다. 이 때, 부하(300)에 공급되는 전류가 증가할수록 차단기(10)의 온도(TCB)는 상승할 수 있다.
이하에서는, 부하(300)에 공급되는 전류가 과전류가 되는 순간의 차단기(10)의 온도(TCB)를 최대온도(Tmax)로 정의하여 설명한다. 또한, 차단기(10)가 계통(200)의 전력을 부하(300)로 제공하는 상태를 닫힘상태로 정의하고, 차단기(10)가 계통(200)의 전력이 부하(300)로 제공되는 것을 차단한 상태를 열림상태로 정의한다.
예컨대, 차단기(10)가 정상적으로 동작되는 경우, 검출된 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 미만이면 차단기(10)는 닫힘상태로 제어될 수 있다. 반대로, 검출된 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 이상이면 차단기(10)는 열림상태로 제어될 수 있다.
검출된 온도(TCB)에 따른 차단기(10)의 정상동작상태는 메모리에 미리 저장될 수 있다. 보다 구체적으로, 메모리에는 각 측정점의 온도(TCB)에 따른 차단기(10)의 정상동작 상태가 저장될 수 있다.
진단부(120)는 메모리를 참조하여 차단기(10)의 온도(TCB)에 따른 차단기(10)의 정상동작상태를 식별할 수 있다.
메모리에는 부하(300)에 과전류가 흐를 때의 각 측정점의 최대온도(Tmax)가 미리 저장될 수 있고, 진단부(120)는 검출된 차단기(10)의 온도(TCB)를 최대온도(Tmax)와 비교하여 차단기(10)의 정상동작상태를 식별할 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 차단기(10)의 온도(TCB)는 부하(300)가 구동되는 시점(t1)으로부터 점진적으로 증가하여 특정 시점(t2)에 최대온도(Tmax)를 초과할 수 있다.
진단부(120)는 0~t2의 구간에서 차단기(10)의 정상동작상태를 닫힘상태로 식별할 수 있고, t2 이상의 구간에서 차단기(10)의 정상동작상태를 열림상태로 식별할 수 있다.
다시 말해, 진단부(120)는 차단기(10)의 임의의 측정점의 온도(TCB)에 기초하여 부하(300)에 과전류가 발생하는지 여부를 파악할 수 있고, 과전류 발생여부에 따른 차단기(10)의 정상 개폐 상태를 식별할 수 있다.
한편, 진단부(120)는 검출된 온도(TCB)의 변화율에 기초하여 정상동작상태를 식별할 수도 있다. 여기서 온도(TCB)의 변화율은 차단기(10)의 임의의 측정점에 대한 시간에 따른 온도 변화량일 수 있다.
부하(300)에 흐르는 전류가 급격하게 증가하는 경우, 차단기(10)의 온도(TCB) 또한 급격하게 상승할 수 있다. 이 때, 차단기(10)의 온도 변화율이 미리 설정된 최대 변화율 이상이면, 진단부(120)는 차단기(10)의 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 미만인 경우에도 부하(300)에 과전류가 흐르는 것으로 판단할 수 있다.
메모리에는 각 측정점에 대한 온도(TCB)의 최대 변화율이 미리 저장될 수 있고, 진단부(120)는 메모리를 참조하여 차단기(10)의 온도 변화율과 최대 변화율을 비교하여 정상동작상태를 식별할 수 있다.
보다 구체적으로, 진단부(120)는 검출된 차단기(10)의 온도 변화율이 최대 변화율 미만이면 차단기(10)의 정상동작상태를 닫힘상태로 식별할 수 있다. 반면에, 차단기(10)의 온도 변화율이 최대 변화율을 초과하면 차단기(10)의 정상동작상태를 열림상태로 식별할 수 있다.
진단부(120)는 식별된 정상동작상태와 차단기(10)의 현재동작상태를 비교하여 차단기(10)의 고장여부를 진단할 수 있다. 여기서 차단기(10)의 현재동작상태는 차단기(10)의 현재 개폐 상태를 의미할 수 있다.
진단부(120)는 차단기(10)로부터 해당 차단기(10)의 동작 상태 정보를 제공받을 수 있고, 동작 상태 정보에 기초하여 현재동작상태를 식별할 수 있다.
진단부(120)는 정상동작상태와 차단기(10)의 현재동작상태의 일치 여부에 따라 차단기(10)의 고장여부를 진단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 정상동작상태 및 현재동작상태는 모두 차단기(10)의 개폐 상태를 의미하므로, 열림상태 또는 닫힘상태일 수 있다.
진단부(120)는 차단기(10)의 온도(TCB)에 따라 식별된 차단기(10)의 정상 개폐 상태와 현재 차단기(10)의 개폐 상태가 동일한지를 비교하여 차단기(10)의 고장여부를 진단할 수 있다.
예를 들어, 진단부(120)는 차단기(10)의 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 미만이면 부하(300)에 과전류가 흐르지 않는 것으로 판단하여 차단기(10)의 정상동작상태를 닫힘상태로 판단할 수 있다. 이 때, 정상적으로 동작하는 차단기(10)의 현재 개폐 상태는 닫힘상태이나, 고장이 발생한 차단기(10)의 현재 개폐 상태는 열림상태일 수 있다.
반대로, 진단부(120)는 차단기(10)의 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 이상이면 부하(300)에 과전류가 흐르는 것으로 판단하여 차단기(10)의 정상동작상태를 열림상태로 판단할 수 있다. 이 때, 정상적으로 동작하는 차단기(10)의 현재 개폐 상태는 열림상태이나, 고장이 발생한 차단기(10)의 현재 개폐 상태는 닫힘상태일 수 있다.
이에 따라, 진단부(120)는 정상동작상태와 현재동작상태가 일치하면 차단기(10)를 정상상태로 진단하고, 정상동작상태와 현재동작상태가 다르면 차단기(10)를 고장상태로 진단할 수 있다.
진단부(120)는 식별된 정상동작상태가 열림상태이고 차단기(10)의 현재동작상태가 닫힘상태이면 차단기(10)를 열림 고장상태로 진단할 수 있다. 한편, 진단부(120)는 식별된 정상동작상태가 닫힘상태이고 차단기(10)의 현재동작상태가 열림상태이면 차단기(10)를 닫힘 고장상태로 진단할 수 있다.
여기서 열림 고장상태는 차단기(10)가 닫힘상태에서 열림상태로 전환되지 못한 상태를 의미하고, 닫힘 고장상태는 차단기(10)가 열림상태에서 닫힘상태로 전환되지 못한 상태를 의미할 수 있다.
예를 들어, 차단기(10)의 온도(TCB)가 최대온도(Tmax)를 초과할 때 차단기(10)가 열림상태로 제어되어야 하는데, 현재 차단기(10)의 개폐 상태가 닫힘상태인 경우, 진단부(120)는 해당 차단기(10)를 열림 고장상태로 진단할 수 있다.
또한, 차단기(10)의 온도(TCB)가 최대온도(Tmax) 미만일 때 차단기(10)가 닫힘상태로 제어되어야 하는데, 현재 차단기(10)의 개폐 상태가 열림상태인 경우, 진단부(120)는 해당 차단기(10)를 닫힘 고장상태로 진단할 수 있다.
즉, 본 발명은 차단기(10)의 온도(TCB)에 따라 식별된 차단기(10)의 정상 개폐 상태와 현재 개폐 상태를 비교함으로써, 차단기(10)의 고장여부를 파악할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제어부(130)는 전술한 진단부(120)로부터 차단기(10)의 고장여부에 대한 정보를 제공받고, 차단기(10)의 고장여부에 따라 제어신호(Sc)를 생성하여 차단기(10)에 제공할 수 있다.
제어신호(Sc)는 차단기(10)의 개폐를 제어하는 신호로서, 디지털 신호일 수도 있고 아날로그 펄스 신호일 수도 있다.
제어부(130)는 차단기(10)가 고장상태로 진단되면 제어신호(Sc)를 생성하고, 생성된 제어신호(Sc)를 차단기(10)에 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(130)는 차단기(10)가 정상상태로 진단되면 제어신호(Sc)를 생성하지 않고, 차단기(10)가 고장상태로 진단된 경우에 한해 제어신호(Sc)를 생성할 수 있다.
차단기(10)에 제어신호(Sc)가 제공되면 차단기(10)는 제어신호(Sc)에 따라 개폐 동작을 수행할 수 있다.
제어신호(Sc)는 열림 제어신호 및 닫힘 제어신호를 포함할 수 있다. 여기서, 열림 제어신호는 차단기(10)의 현재 계패 상태를 열림상태로 제어하는 신호일 수 있고, 닫힘 제어신호는 차단기(10)의 현재 개폐 상태를 닫힘상태로 제어하는 신호일 수 있다.
제어부(130)는 차단기(10)가 열림 고장상태로 진단되면 열림 제어신호를 생성하고, 차단기(10)가 닫힘 고장상태로 진단되면 닫힘 제어신호를 생성하여 차단기(10)에 제공할 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 전술한 바와 같이 진단부(120)는 0~t2구간에서 차단기(10)의 정상동작상태를 닫힘상태로 식별할 수 있고, t2 이상의 구간에서 차단기(10)의 정상동작상태를 열림상태로 식별할 수 있다.
0~t2구간에서 차단기(10)가 닫힘 고장상태로 진단된 경우, 제어부(130)는 하이 펄스(크기 1)를 갖는 닫힘 제어신호를 생성할 수 있다. 한편, t2 이상의 구간에서 차단기(10)가 열림 고장상태로 진단된 경우, 제어부(130)는 로우 펄스(크기 0)를 갖는 열림 제어신호를 생성할 수 있다.
이와 같이 생성된 제어신호(Sc)가 차단기(10)에 제공되면, 차단기(10)는 하이 펄스에 따라 닫힘상태로 제어될 수 있고, 로우 펄스에 따라 열림상태로 제어될 수 있다.
전술한 차단기(10)의 고장은 다양한 원인에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어, 차단기(10) 내의 릴레이에 개폐를 제어하는 신호가 제대로 인가되지 않은 경우 또는 릴레이가 열림 또는 닫힘 상태로 고착된 경우 차단기(10)가 정상적으로 동작하지 않을 수 있다.
차단기(10) 내의 릴레이에 개폐를 제어하는 신호가 제대로 인가되지 않은 경우(릴레이 오동작), 차단기 개폐 보조 장치(100)는 제어신호(Sc)를 생성하여 차단기(10)로 제공함으로써 차단기(10)가 다시 정상적으로 동작할 수 있도록 할 수 있다.
즉, 본 발명은 차단기(10)의 온도(TCB)에 기초하여 해당 차단기(10)의 개폐 동작을 보조함으로써, 차단기(10) 오동작으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있다.
한편, 릴레이가 열림 또는 닫힘 상태로 고착된 경우(하드웨어적인 결함), 차단기(10)에 제어신호(Sc)가 제공되더라도 차단기(10)는 해당 제어신호(Sc)에 따라 개폐 동작을 수행하지 못할 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여 제어부(130)가 둘 이상의 차단기(10)를 제어하여 부하(300)에 과전류가 흐르는 것을 방지하거나, 부하(300)에 전력을 공급하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 직렬로 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 병렬로 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면이다.
또한, 도 7은 도 2에 도시된 차단기 개폐 보조 장치가 서로 다른 계통에 연결된 복수의 차단기를 각각 제어하는 모습을 도시한 도면이다.
제어부(130)는 제어신호(Sc)에 따라 차단기(10)의 현재동작상태가 변경되지 않으면 차단기(10)와 연결된 제1 보조 차단기(10')에 제어신호(Sc)를 제공할 수 있다.
여기서 제1 보조 차단기(10')는 차단기(10)의 이중화 기기로서, 과전류 방지의 신뢰성을 보장하기 위해 차단기(10)와 동일한 동작을 수행할 수 있다.
도 5를 참조하면, 차단기(10)와 제1 보조 차단기(10')는 계통(200)과 부하(300) 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 이 때, 차단기(10)는 열림 고장상태로 진단될 수 있고 이에 따라 제어부(130)는 차단기(10)에 열림 제어신호를 제공할 수 있다.
제어부(130)는 열림 제어신호를 제공한 후, 차단기(10)의 현재동작상태를 모니터링할 수 있다. 열림 제어신호가 제공된 시점으로부터 미리 설정된 시간동안 차단기(10)의 현재동작상태가 열림상태로 제어되지 않으면 제어부(130)는 열림 제어신호를 제1 보조 차단기(10')에 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 보조 차단기(10')는 차단기(10)의 이중화 기기로서, 제1 보조 차단기(10')의 개폐 상태는 차단기(10)와 동일한 닫힘상태일 수 있다.
제1 보조 차단기(10')는 제공된 열림 제어신호에 따라 동작하여 개폐 상태를 닫힘상태에서 열림상태로 전환할 수 있다. 이에 따라, 차단기(10)에 고장이 발생하더라도 제1 보조 차단기(10')를 제어하여 부하(300)에 흐르는 과전류를 차단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 차단기(10)와 제1 보조 차단기(10')는 계통(200)과 부하(300) 사이에서 병렬로 연결될 수 있다. 이 때, 차단기(10)는 닫힘 고장상태로 진단될 수 있고 이에 따라 제어부(130)는 차단기(10)에 닫힘 제어신호를 제공할 수 있다.
닫힘 제어신호가 제공된 시점으로부터 미리 설정된 시간동안 차단기(10)의 현재동작상태가 닫힘상태로 제어되지 않으면, 제어부(130)는 닫힘 제어신호를 제1 보조 차단기(10')에 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 제1 보조 차단기(10')는 차단기(10)의 이중화 기기로서, 제1 보조 차단기(10')의 개폐 상태는 차단기(10)와 동일한 열림상태일 수 있다.
제1 보조 차단기(10')는 제공된 닫힘 제어신호에 따라 동작하여 개폐 상태를 열림상태에서 닫힘상태로 전환할 수 있다. 이에 따라, 차단기(10)에 고장이 발생하더라도 제1 보조 차단기(10')를 제어하여 부하(300)에 전력을 공급할 수 있다.
한편, 제어부(130)는 닫힘 제어신호에 따라 차단기(10)의 현재동작상태가 변경되지 않으면 부하(300)와 보조 계통(200') 사이에 연결된 제2 보조 차단기(10'')에 닫힘 제어신호를 제공할 수 있다.
도 7을 참조하면, 차단기(10)와 제2 보조 차단기(10'')는 각각 계통(200) 및 보조 계통(200')에 연결되어 단일 부하(300)에 전력을 제공하거나 차단할 수 있다.
여기서 제2 보조 차단기(10'')는 전술한 제1 보조 차단기(10')와는 달리 차단기(10)의 이중화 기기가 아닐 수 있다. 다시 말해, 제2 보조 차단기(10'')의 개폐 상태는 차단기(10)의 개폐 상태와 다를 수 있다.
계통(200)과 연결된 차단기(10)는 닫힘 고장상태로 진단될 수 있고, 이에 따라 제어부(130)는 차단기(10)에 닫힘 제어신호를 제공할 수 있다.
닫힘 제어신호가 제공된 시점으로부터 미리 설정된 시간동안 차단기(10)의 현재동작상태가 닫힘상태로 제어되지 않으면, 제어부(130)는 닫힘 제어신호를 제2 보조 차단기(10'')에 제공할 수 있다.
제2 보조 차단기(10'')의 개폐 상태가 열림상태인 경우, 제2 보조 차단기(10'')는 제공된 닫힘 제어신호에 따라 동작하여 개폐 상태를 열림상태에서 닫힘상태로 전환할 수 있다.
이에 따라, 어느 한 계통과 부하(300) 사이에 구비된 차단기(10)에 고장이 발생하더라도, 다른 계통과 부하(300) 사이에 구비된 제2 보조 차단기(10'')를 제어하여 부하(300)에 전력을 공급할 수 있다.
즉, 본 발명은 차단기(10)와 직렬 또는 병렬로 연결된 보조 차단기(10')의 개폐를 제어거나, 다른 계통과 연결된 보조 차단기(10'')의 개폐를 제어함으로써, 차단기(10)의 하드웨어적인 결함(예를 들어, 릴레이 고착)으로 인한 과전류 발생 및 전력 공급 중단을 방지할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 통신부(140)는 차단기(10)가 고장상태로 진단되면 고장 메시지를 사용자 단말에 송신할 수 있다.
사용자 단말은 PC, 스마트폰, 태블릿 등 무선 데이터통신이 가능한 임의의 단말을 포함할 수 있다.
고장 메시지에는 차단기(10)가 열림 고장상태인지 닫힘 고장상태인지에 대한 정보가 포함될 수 있고, 고장상태로 진단된 차단기(10)의 식별정보가 포함될 수 있다.
이에 따라, 사용자는 고장이 발생한 차단기(10)의 위치와 고장 원인을 파악할 수 있다.
한편, 알람 출력부(150)는 차단기(10)가 고장상태로 진단되면 고장 알람을 음성 출력 모듈 또는 디스플레이 모듈을 통해 출력할 수 있다.
음성 출력 모듈은 차단기 개폐 보조 장치(100)에 설치될 수도 있고, 차단기 개폐 보조 장치(100) 외부에 설치되어 차단기 개폐 보조 장치(100)와 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
음성 출력 모듈은 경고음 등을 통해 고장 알람을 청각적으로 출력할 수 있다. 이 때, 음성 출력 모듈은 차단기(10)가 열림 고장상태인지 닫힘 고장상태인지에 따라 다른 음성을 출력할 수 있다. 또한, 고장상태로 진단된 차단기(10)의 식별정보에 따라 다른 음성을 출력할 수도 있다.
디스플레이 모듈 또한 차단기 개폐 보조 장치(100)에 설치될 수도 있고, 차단기 개폐 보조 장치(100) 외부에 설치되어 차단기 개폐 보조 장치(100)와 데이터 통신을 수행할 수도 있다.
디스플레이 모듈은 텍스트, 이미지 및 숫자 중 적어도 하나를 출력하거나 램프의 점등 등을 통해 고장 알람을 시각적으로 출력할 수 있다. 이 때, 디스플레이 모듈은 차단기(10)가 열림 고장상태인지 닫힘 고장상태인지에 따라 다른 시각적 출력을 제공할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이 모듈이 램프의 점등을 통해 고장 알람을 출력하는 경우, 차단기(10)가 열림 고장상태인지 닫힘 고장상태인지에 따라 램프의 점멸 간격을 서로 다르게 제어할 수 있다.
즉, 본 발명은 고장 메시지를 사용자 단말에 송신하거나 고장 알람을 시각적 또는 청각적으로 출력함으로써, 사용자로 하여금 고장상태로 진단된 차단기(10)의 위치와 고장 원인을 신속하게 파악하도록 할 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 전술한 차단기 개폐 보조 장치(100)의 부가 기능 및 인터페이스(800)를 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 개폐 보조 장치의 외부 인터페이스를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 차단기 개폐 보조 장치(100)에 구비되는 외부 인터페이스(800)는 디지털 입력(D/I) 포트(810), 디지털 출력(D/O) 포트(820), 아날로그 입력(A/I) 포트(830), 통신 포트(840) 및 전원 포트(870)를 포함할 수 있다.
전술한 온도 검출부(110)가 디지털 온도 센서로부터 측정값을 제공받는 경우, 디지털 온도 센서는 디지털 입력 포트(810)를 통해 차단기 개폐 보조 장치(100)와 연결될 수 있다. 이와 달리, 전술한 온도 검출부(110)가 아날로그 온도 센서로부터 측정값을 제공받는 경우, 아날로그 온도 센서는 아날로그 입력 포트(830)를 통해 차단기 개폐 보조 장치(100)와 연결될 수 있다.
한편, 전술한 제어신호(Sc)가 디지털 제어신호인 경우, 차단기 개폐 보조 장치(100)는 디지털 출력 포트(820)를 통해 디지털 제어 신호를 차단기(10)로 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 차단기 개폐 보조 장치(100)는 통신 포트(840)를 통해 제어 신호를 차단기(10)로 제공할 수도 있고, 통신 포트(840)를 통해 상위 제어기 및 하위 제어기와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 차단기 개폐 보조 장치(100)와 차단기(10) 또는 제어기 간의 통신은 예를 들어, RS485(Recommended Standard 485) 프로토콜을 이용한 직렬 통신일 수 있다.
외부 인터페이스(800)는 복수의 디스플레이 모듈을 더 포함할 수 있다. 복수의 디스플레이 모듈은 차단기(10)의 온도(TCB)를 숫자로 표시하는 온도 디스플레이 모듈(850)과, 차단기(10) 및 포트의 상태를 표시하는 상태 디스플레이 모듈(860a, 860b, 860c)을 포함할 수 있다.
상태 디스플레이 모듈(860a, 860b, 860c)은 차단기(10)의 연결 상태(CB 상태), 디지털 입력 포트(DI), 디지털 출력 포트의 상태(DO), 아날로그 입력 포트 상태(AI port), 차단기(10)의 고장 상태(CB error), 전원 인가 상태(power) 등을 램프의 점등으로 출력할 수 있다.
외부 인터페이스(800)는 전술한 음성 출력 모듈(880)을 더 포함할 수 있다. 음성 출력 모듈에 대해서는 전술한 바 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다.
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 (13)

  1. 계통과 부하 사이에 연결된 차단기의 개폐를 보조하는 장치에 있어서,
    상기 차단기의 온도를 검출하는 온도 검출부;
    상기 검출된 온도와 미리 설정된 최대온도를 비교하고 상기 비교 결과에 기초하여 상기 차단기의 정상동작상태를 식별하고, 상기 식별된 정상동작상태와 상기 차단기의 현재동작상태를 비교하여 상기 차단기의 고장여부를 진단하는 진단부; 및
    상기 차단기의 고장여부에 따라 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 상기 차단기에 제공하는 제어부를 포함하고,
    상기 진단부는
    상기 검출된 온도의 변화율이 미리 설정된 최대 변화율을 이상인 경우 상기 차단기의 온도가 상기 최대온도 미만인 경우에도 상기 부하에 과전류가 흐르는 것으로 판단하여 상기 차단기의 정상동작상태를 식별하는,
    차단기 개폐 보조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출부는
    상기 차단기에 설치된 온도 센서를 통해 상기 차단기의 온도를 검출하는 차단기 개폐 보조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도 검출부는
    상기 차단기에 설치된 서미스터(thermistor)의 전압을 검출하여 상기 차단기의 온도를 검출하는 차단기 개폐 보조 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 식별된 정상동작상태와 상기 차단기의 현재동작상태의 일치 여부에 따라 상기 차단기의 고장여부를 진단하는 차단기 개폐 보조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 정상동작상태와 상기 현재동작상태가 일치하면 상기 차단기를 정상상태로 진단하고 상기 정상동작상태와 상기 현재동작상태가 다르면 상기 차단기를 고장상태로 진단하는 차단기 개폐 보조 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진단부는
    상기 식별된 정상동작상태가 열림상태이고 상기 차단기의 현재동작상태가 닫힘상태이면 상기 차단기를 열림 고장상태로 진단하고, 상기 식별된 정상동작상태가 닫힘상태이고 상기 차단기의 현재동작상태가 열림상태이면 상기 차단기를 닫힘 고장상태로 진단하는 차단기 개폐 보조 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 차단기가 고장상태로 진단되면 상기 제어신호를 생성하고, 상기 생성된 제어신호를 상기 차단기에 제공하는 차단기 개폐 보조 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 차단기가 열림 고장상태로 진단되면 열림 제어신호를 생성하고, 상기 차단기가 닫힘 고장상태로 진단되면 닫힘 제어신호를 생성하여 상기 차단기에 제공하는 차단기 개폐 보조 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제어신호에 따라 상기 차단기의 현재동작상태가 변경되지 않으면 상기 차단기와 연결된 제1 보조 차단기에 상기 제어신호를 제공하는 차단기 개폐 보조 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    닫힘 제어신호에 따라 상기 차단기의 현재동작상태가 변경되지 않으면 상기 부하와 보조 계통 사이에 연결된 제2 보조 차단기에 상기 닫힘 제어신호를 제공하는 차단기 개폐 보조 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차단기가 고장상태로 진단되면 고장 메시지를 사용자 단말에 송신하는 통신부를 더 포함하는 차단기 개폐 보조 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 차단기가 고장상태로 진단되면 고장 알람을 음성 출력 모듈 또는 디스플레이 모듈을 통해 출력하는 알람 출력부를 더 포함하는 차단기 개폐 보조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101177836B1 (ko) * 2011-04-07 2012-08-28 삼성중공업 주식회사 릴레이 제어 시스템 및 그 방법

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