KR102646021B1 - 전력유도를 이용한 전기안전 장치 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 전력유도를 이용한 전기안전 장치는 전기 감전 충격을 안정적으로 잡아주는 장치(ESSC, Electricity Shock Safety Catch)로서, 실시예에 따른 ESSC설치 시 누설 전류를 0.5mA 내지 3mA 내로 처리함으로써, 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다. 전력유도를 이용한 전기안전 장치를 통해 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다.
Description
본 개시는 전력유도를 이용한 전기안전 장치에 관한 것으로 구체적으로, 누수, 누전, 낙뢰 시 전력유도를 통해 전기안전을 확보하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
경제 발전에 따른 산업 및 생활 주택의 전기 사용량 급증으로 전기 안전사고 발생이 늘고 있다. 우천시 영유아나 산업노동자들의 전기 감전사고, 침수, 누수로 인한 감전 사고, 낙뢰나 지락 전류로 인한 인명 및 재산 피해, 전기 화재 등이 모두 전기 안전사고의 범위에 포함된다. 전기안전사고는 특히 장마철에 증가하는데, 물기가 많아지고, 습도가 높은 환경 특성으로 인해, 쉽게 누전이 발생하게 된다. 또한, 여름에는 높은 기온으로 노출하는 신체 부위가 많아지고, 땀으로 인체 저항이 감소하게 되는 것도 안전사고 증가 원인 중 하나이다. 산업 현장에서는 여름철 더위로 안전 장구 미착용, 바닥에 노출된 전선, 비가 온 뒤 장갑이나 의류가 젖은 상태에서 작업 등으로 감전사고가 많이 발생하고 있다. 감전사고는 공장 및 작업장, 주거시설, 송배전선로 순으로 많이 발생한다. 감전사고가 가장 많이 발생한 장소는 산업현장인 공장 및 작업장이고, 그 다음으로는 주거시설에서 발생하는 것으로 조사되었고, 송배전선로 및 야외와 해상에서도 발생하는 것으로 조사되었다. 또한, 2019년 전기재해 분석 통계보고서의 전기설비사고의 월별 발생현황에는 태풍과 장마 등으로 강우량이 많은 7월에 발생한 빈도가 연중 발생한 사고의 12.2%인 681건으로 가장 높고, 폭염으로 인해 기온이 높은 8월과 9월에 9.4%와 9.5%인 522건과 527건이 발생하였으며, 한파로 인해 기온이 낮은 1월에 9.2%인 513건이 발생한 것으로 보고되어 있다.
한편, 서지(Surge)란 라인(line) 또는 회로를 따라서 전달되며, 급속히 증가하고 서서히 감소하는 특성을 지닌 전기적 전류, 전압 또는 전력의 과도 파형이다. 비가 오고, 번개가 치는 날이면 전기가 끊어지거나, 전화가 불통이 되는 경우를 많이 겪게 되고, 전등이나 전기기기의 스위치를 켜는 경우 오디오의 음이 찌그러들거나, TV의 화면이 떨리는 것도 경험하게 된다. 이러한 원인의 대부분은 서지에 의한 것이다. 우리 주변에는 첨단 반도체가 전기, 전자 분야에 광범위하게 사용되고, 그에 따라 서지(Surge)에 의한 피해가 급속도로 커지고 있다. 반도체의 집적도가 커질수록 반도체 내부의 회로 선폭이 좁아지고, 저전압으로 동작시키기 위해 전도성이 우수한 소재를 사용하므로 인하여 단락(Short circuit)현상의 최고치가 낮아져, 반도체를 많이 내장한 시스템은 내압에 약해지고, 그에 비례하여 서지에 취약해지고 있다. 서지가 시스템에 미치는 영향은 인체에 생기는 병과 같아서, 작은 서지의 반복은 소자를 열화 시켜 만성적으로 파괴시키며, 강한 서지는 일거에 희생불능 상태로 파괴시켜 버린다. 특히 근래의 시스템은 기기와 기기의 결합에서, 시스템과 시스템이 결합되는 토탈 시스템을 구축하는 것이 일반화되어 가고 있다. 이는 한 지점에서의 피해가 전 시스템의 마비를 가져오며, 극한적인 경우 전 시스템이 연쇄적으로 파손되는 경우도 초래할 수 있다.
실시예에 따른 전력유도를 이용한 전기안전 장치는 전기 감전 충격을 안정적으로 잡아주는 장치(ESSC, Electricity Shock Safety Catch)로서, 실시예에 따른 ESSC설치 시 누설 전류를 0.5mA 내지 3mA 내로 처리함으로써, 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다.
실시예에 따른 전력유도를 이용한 전기안전 장치는 입력전압이 인가되면 제1접지부(A) 및 제2접지부(B)를 통하여 접지하고, 라인 E 와 그라운드사이에 누전감지장치 감시회로(A1) 회로를 통해 누수 된 곳의 전류를 감쇄시킨다.
실시예에서 전기안전장치는 입력전압 220V가 라인 R 및 라인 S에 인가되면, 제1감쇄부(CO1), 제2감쇄부(CO2) 제3감쇄부(C1) 및 제4감쇄부(C2)를 거쳐 포인트 U 및 포인트 V에서 출력 시 노이즈를 억제시키는 노이즈 감쇄부; 를 포함한다. 실시예에서는 포인트 U 및 포인트 V에 가해진 입력 전압을 스위치 F1, F2 및 가변저항 S1, S2를 통해 서지, 지락 전류를 감쇄 시키는 서지 옵저버; 를 포함한다.
실시예에서 서지 옵저버; 는 서지 전압 이상 있을 경우 스위치 F1 및 F2에서 단락 되어 기기를 보호하고, 스위치 F1 및 F2가 단락 될 경우 이상 여부를 표시한다.
실시예에서 전기안전 장치; 는 누전을 포함하는 이상 신호가 감지된 경우 상기 이상 신호를 관리자 단말로 전송하는 통신부; 를 포함하고, 통신부; 는 이상신호의 위험한계를 파악하고 파악된 위험한계에 매칭된 신호를 관리자 단말로 전송한다. 실시예에서 위험한계; 는 인체상태와 허용 접촉전압 정보를 포함하는 상항 별 전류 임계치 정보로 저장된다.
이상에서와 같은 전력유도를 이용한 전기안전 장치를 통해 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 전기안전장치의 연결 실시예를 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 전기안전장치의 회로도를 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 전기안전장치의 구체 회로도를 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 전기안전장치의 회로도를 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 전기안전장치의 구체 회로도를 나타낸 도면
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 전기안전장치의 연결 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에서 제공하는 전기 안전장치(ESSC, Electricity Shock Safety Catch)의 입력단자 R은 1차측 입력 R과 연결되고 입력단자 S는 1차측 입력 S와 연결된다. 또한, 전기 안전장치의 입력단자 E는 배전함 부스바 또는 함체 케이스에 연결되고, 입력단자 G는 콘센트 및 사용기기 본체 케이스에 연결될 수 있다. 실시예에 따른 전기안전장치는 관공서, 군부대 등의 정부 시설, 통신기지국, 발전소, 철도 및 지하철 신호장비, 급수장, 전기충전소, 엘리베이터, 도로 교통 제어반, 가로등, 산업현장, 정유소, 스마트팜, 하우스, 병원, 은행, 학교, 공동주택, 선백 등 전기를 사용하는 모든 시설물과 공간에 설치되어 이용될 수 있다. 실시예에 따른 전력유도를 이용한 전기안전장치는 전기 감전 충격을 안정적으로 잡아주는 장치(ESSC, Electricity Shock Safety Catch)로서, 실시예에 따른 ESSC설치 시 누설 전류를 0.5~3mA 내로 처리함으로써, 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다.
도 2는 실시예에 따른 전기안전장치의 회로도를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 전기 안전장치는 노이즈 감쇄부(10) 및 서지 옵저버(20)를 포함하여 구성될 수 있고, 서지 옵저버(20)는 통신부(35)를 포함하여 구성될 수 있다.
서지 옵저버는 급격한 충격 침입파에 대하여 기기를 보호할 목적으로 피보호기기의 단자와 그라운드 간에 접속하는 보호 콘덴서 또는 파뢰기를 조합한 것이다. 보호 콘덴서는 충격파의 파두준도를 완만하게 하고 파마장이 짧은 경우는 파고치를 저감함으로써, 발전기 코일의 층간 대지절연을 보호하는 효과를 창출한다. 시예에서 따른 전기 안전장치는 서지 옵서버(Surge Absorber)를 이용한 서지, 2차부 지락 전류 방지 및 전류 감쇄 기능을 제공한다. 접지(G)는 전기회로 또는 전자장비의 한 부분을 구리선을 이용하여 땅에 접지를 연결하는 것이며, 땅에 접지되어 있기 때문에 균일한 전위를 갖는다 볼 수 있다. 따라서, 땅의 전위 값을 0으로 본다. 접지의 목적은 서지, 순간 고전압 신호, 전기, 전자 장비와 신체의 접촉 등으로 생기는 전기 충격 및 화재로부터 기기와 인체를 보호한다. 자 장비를 둘러싸는 케이스를 금속으로 만들고 이를 접지하면 케이스의 전위는 0이 된다. 이때, 사람이 손으로 케이스를 만지면 손과 발사이에 전위차가 생겨 전류가 신체를 통하여 흐르게 된다. 실시예에서 제공하는 전력유도를 이용한 전기안전 장치를 통해 침수 감전, 화재 예방 또한 특수 회로를 통한 낙뢰를 배전함 2차부로 유입을 차단하여 전자 기기, 낙뢰로 인한 화재를 예방할 수 있도록 한다.
도 3은 실시예에 따른 전기안전장치의 구체 회로도를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 실시예에서 전기안전장치는 입력전압(R, S)이 들어오면 제1접지부(A) 및 제2접지부(B)를 통하여 접지하고, 라인 E 와 그라운드(G)사이에 누전감지장치 감시회로(A1) 회로를 통해 누수 된 곳의 전류를 감쇄시킨다.
실시예에서 전기안전장치의 노이즈 감쇄부는 입력전압 220V가 라인 R 및 라인 S에 인가되면, 제1감쇄부(CO1), 제2감쇄부(CO2), 제3감쇄부(C1) 및 제4감쇄부(C2)를 거쳐 포인트 U 및 포인트 V에서 출력 시 노이즈를 억제시킨다. 실시예에서 제1감쇄부(CO1)와 제2감쇄부(CO2)는 병렬연결 되고, 제3감쇄부(C1) 및 제4감쇄부(C2)는 직렬연결 된다.
실시예에서 서지 옵저버는 포인트 U 및 포인트 V에 가해진 입력 전압을 스위치 F1, F2 및 가변저항 S1, S2를 통해 서지, 지락 전류를 감쇄시킨다. 실시예에서 서지 옵저버는 서지 전압 이상 있을 경우 스위치 F1, F2에서 단락 되어 기기를 보호하고, 스위치 F1 및 F2가 단락 될 경우 이상 여부를 표시한다.
실시예에서 스위치 F1, 가변저항 S1은 직렬 연결되고, 스위치 F2, 가변저항 S2도 직렬연결 된다. 스위치 F1과 F2는 병렬연결 되고, 가변저항 S1과 가변저항 S2도 병렬연결 된다.
실시예에서 통신부는 누전을 포함하는 이상 신호가 감지된 경우 상기 이상 신호를 관리자 단말로 전송한다. 통신부는 이상신호의 위험한계를 파악하고 파악된 위험한계에 매칭된 신호를 관리자 단말로 전송한다. 실시예에서 제공하는 위험한계 정보는 인체상태와 허용 접촉전압 정보를 포함하는 상항 별 전류 임계치 정보로 저장된다. 실시예에서 제공하는 위험 한계 정보는 제 1종 내지 제 4종을 포함할 수 있다. 제 4종은 건조한 통상의 인체상태로서, 접촉전압이 가해지더라도 위험성이 낮은 상태이고, 접촉전압이 가해질 우려가 없는 경우이다. 제3종은 건조한 통상의 인체상태로서, 접촉전압이 가해지더라도 위험성이 낮은 상태로 허용 접촉전압은 50V 이하이다. 제2종은 인체가 현저하게 젖어 있는 상태로, 금속성의 전기 기계 기구나 구조물에 인체의 일부가 상시 접촉 되어있는 상태이고, 허용 접촉전압은 25V 이하이다. 제1종은 인체의 대부분이 수중에 있는 상태로 허용 접촉전압은 2.5V 이하이다.
실시예에서 관리자 단말은 전기 안전장치로부터 이상신호 및 모니터링 신호를 지속적으로 수신하고, 모니터링 신호를 분석하여 전기안전장치의 이상상태를 예측할 수 있다. 실시예에서 모니터링 신호는 전기 안전장치에서 입출력 되는 전압, 전류 데이터를 포함하고, 이상신호는 모니터링 신호가 설정된 임계치를 벗어나거나 위험 범위 있는 신호이다.
또한, 실시예에서 관리자 단말은 딥러닝을 통해 PHM(Prognostics and Health Management)을 수행하기 위해, 실시간으로 전기 안전 장치를 감시하여 이상 징후를 조기에 감지하고 고장이 발생하는 시기를 예측하여 필요한 정비 시점을 제시할 수 있다.
실시예에서 관리자 단말은 외부 서버와 통신하며 인공지능 기반 머신러닝, 딥러닝을 이용하여 전기 안전장치의 고장예측을 수행할 수 있다. 머신 러닝과 딥러닝은 학습 데이터와 검증 데이터를 사용하여 학습을 진행하고 특징 값을 추출하거나 가중치를 구하여 분류하거나 데이터 간의 상관관계를 분석하는 기법이다. 실시예에서 관리자 단말은 PHM의 진단 단계와 예지 단계에 머신 러닝과 딥 러닝을 적용하여 상태나 고장을 진단하고 고장률을 추정하는 모델을 제안하며 결정 지원 단계에서는 추정한 고장률과 예측한 유효시간(RUL, Remaining Useful Life)을 사용하여 전기 안전장치의 예측 정비 시기를 결정할 수 있다. 실시예에서 관리자 단말은 전기안전장치 운영 중 발생되는 데이터를 수집하고, 전기안전장치에서 수집된 모니터링 데이터를 분석에 용이하게 하기 위해 데이터를 변환하여 특징 값을 추출하거나 크기를 변환할 수 있다. 또한, 실시예에서는 변환된 데이터로 설비 상태를 평가할 수 있다. 실시예에서는 조기에 전기안전 장치의 이상 징후를 감지하기 위해, 모니터링된 데이터가 경계치보다 크거나, 변화 패턴이 정상과 다를 때 공정 이상으로 판단하는 센서 기반 기법, 정상적인 상태의 데이터로 계산한 파라미터와 실제 데이터로 계산한 파라미터가 차이가 크면 공정 이상으로 판단하는 파라미터 분석(Parameter Analysis) 방법 및 정상적인 상태의 데이터로 만든 패턴 인식 모델로 예측한 값과 실제 센서로 측정한 값의 차이가 크면 공정이상 판단하는 잔차 분석(Residual Analysis)방법을 이용하여 전기안전장치의 상태를 평가하여 이상 징후를 파악할 수 있다. 또한, 실시예에서는 베이시안 네트워크를 통해 변수 간의 인과관계를 확률적으로 분석하여 전기안전장치의 이상징후에 대한 다수의 가능한 원인들을 추출한다. 이후, 예측된 전기 안전장치의 유효시간(RUL)을 통해 고장이 발생할 시기를 예측한다. 실시예에서는 고장이 발생하기 전 전기안전장치의 정비를 위한 시점을 제시하고, 대시보드와 같은 인터페이스를 통해 이전 단계에서 발생한 데이터를 사용자 및 관리자에게 알릴 수 있다.
실시예에서 적어도 하나의 관리자 단말은, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 관리자 단말은, 네트워크를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 관리자 단말은, 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 네비게이션, PCS(Personal Communication System),
GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 태블릿 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.
Claims (7)
- 전력유도를 이용한 전기안전 장치에 있어서,
입력전압이 인가되면 제1접지부(A) 및 제2접지부(B)를 통하여 접지하고,
라인 E 와 그라운드사이에 누전감지장치 감시회로(A1) 회로를 통해 누수 된 곳의 전류를 감쇄시키고
상기 전기안전장치는
입력전압 220V가 라인 R 및 라인 S에 인가되면, 제1감쇄부(CO1), 제2감쇄부(CO2) 제3감쇄부(C1) 및 제4감쇄부(C2)를 거쳐 포인트 U 및 포인트 V에서 출력 시 노이즈를 억제시키는 노이즈 감쇄부;
상기 포인트 U 및 포인트 V에 가해진 입력 전압을 스위치 F1, F2 및 가변저항 S1, S2를 통해 서지, 지락 전류를 감쇄 시키는 서지 옵저버;
누전을 포함하는 이상 신호가 감지된 경우 상기 이상 신호를 관리자 단말로 전송하는 통신부;
상기 포인트 U 및 포인트 V에 가해진 입력 전압을 스위치 F1, F2 및 가변저항 S1, S2를 통해 서지, 지락 전류를 감쇄시키고
상기 서지 옵저버; 는
서지 전압 이상 있을 경우 스위치 F1 및 F2에서 단락 되어 기기를 보호하고, 스위치 F1 및 F2가 단락 될 경우 이상 여부를 표시하고
상기 통신부; 는
이상신호의 위험한계를 파악하고 파악된 위험한계에 매칭된 신호를 관리자 단말로 전송하고
상기 위험한계; 는
인체상태와 허용 접촉전압 정보를 포함하는 상항 별 전류 임계치 정보로 저장되고
상기 제1감쇄부(CO1)와 제2감쇄부(CO2)는 병렬연결 되고, 제3감쇄부(C1) 및 제4감쇄부(C2)는 직렬연결 되고,
상기 서지 옵저버는 서지 전압 이상 있을 경우 스위치 F1, F2에서 단락 되어 기기를 보호하고, 스위치 F1 및 F2가 단락 될 경우 이상 여부를 표시하고,
상기 스위치 F1, 가변저항 S1은 직렬 연결되고, 스위치 F2, 가변저항 S2도 직렬연결 된다. 스위치 F1과 F2는 병렬연결 되고, 가변저항 S1과 가변저항 S2도 병렬연결 되고
상기 통신부는
이상신호의 위험한계를 파악하고 파악된 위험한계에 매칭된 신호를 관리자 단말로 전송하고,
상기 위험한계는 인체상태와 허용 접촉전압 정보를 포함하는 상항 별 전류 임계치 정보로 저장되고,
상기 위험한계는 제 1종 내지 제 4종을 포함하고,
제 4종은 건조한 통상의 인체상태로서, 접촉전압이 가해지더라도 위험성이 낮은 상태이고, 접촉전압이 가해질 우려가 없는 경우이고,
제3종은 건조한 통상의 인체상태로서, 접촉전압이 가해지더라도 위험성이 낮은 상태로 허용 접촉전압은 50V 이하인 경우이고,
제2종은 인체가 현저하게 젖어 있는 상태로, 금속성의 전기 기계 기구나 구조물에 인체의 일부가 상시 접촉 되어있는 상태이고, 허용 접촉전압은 25V 이하이고,
제1종은 인체의 대부분이 수중에 있는 상태로 허용 접촉전압은 2.5V 이하인 경우인, 것을 특징으로 하는 전기안전장치. - 삭제
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KR1020230001516A KR102646021B1 (ko) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | 전력유도를 이용한 전기안전 장치 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2023
- 2023-01-05 KR KR1020230001516A patent/KR102646021B1/ko active IP Right Grant
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