KR20170123096A - Leakage Current Detector - Google Patents

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KR20170123096A
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    • G01R31/02—

Abstract

The present invention relates to a leakage current detector for detecting a leakage current generated in a power line connecting an external power source and a load using a video current transformer. The leakage current detector includes a first amplifying part for processing and amplifying a current signal supplied from an external power source to a load, a second amplifying part for processing and amplifying a current signal detected by a video current transformer connecting the external power source and the load, and a control part for detecting whether a leakage current occurs in a line connecting the external power source and the load based on a phase difference between an output signal generated by the first amplifying part and an output signal generated by the second amplifying part.

Description

누전 차단기 {Leakage Current Detector}{Leakage Current Detector}

본 발명은 누전차단기에 관한 것으로, 특히 저항성 누설전류를 검출하여 누전전류 발생 여부를 판단하는 누전 차단기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an earth leakage breaker, and more particularly, to an earth leakage breaker for detecting a leakage current to determine whether a leakage current is generated.

누전 차단기는 전선과 중립 전선 사이의 전류균형이 깨졌을 때, 전류를 차단하는 장치로서, 연결된 영상 변류기에 의해 누전되는 전류를 검출하여 정격감도 이상일 경우 자동으로 상기 전류의 흐름을 차단하는 장치이다.The earth leakage breaker is a device that cuts off the current when the current balance between the wire and the neutral wire is broken. It detects the current that is leaked by the connected video converter and automatically cuts off the current flow when the sensitivity is higher than the rated sensitivity.

도 1을 통해, 이러한 누설되는 전류의 구성을 살펴보면, 영상변류기(ZCT)가 검출한 누설전류는 저항성 누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc)로 구성된 합성 누설전류(Ig)이다. Referring to FIG. 1, the leakage current detected by the zero current transformer ZCT is a combined leakage current Ig composed of the resistive leakage current Igr and the capacitive leakage current Igc.

여기서, 상기 저항성 누설전류는 외부전원 및 부하를 연결하는 선로 및 부하의 대지 절연 열화로 인한 누설전류로서 상기 외부전원의 전압과 위상이 동상이며, 저항열을 발생시켜 누전에 의한 전기화재의 원인이 되는 성분이다.Here, the resistive leakage current is a leakage current due to ground insulation deterioration of a line and a load connecting an external power source and a load. The voltage and phase of the external power source are in phase with each other, and resistance heat is generated. Lt; / RTI >

반면, 상기 용량성 누설전류는 가상의 선로, 부하가 갖는 전기 용량(capacitance 커패시턴스) 또는 특수한 부하의 경우, EMC (Electro-Magnetic Compatibility) 노이즈를 제거하기 위해 선로와 대지 간에 설치된 축전기 (capacitor 커패시터)에 의해 발생한다. On the other hand, in the case of a virtual line, a capacitance of a load, or a special load, the capacitive leakage current is applied to a capacitor (capacitance capacitor) installed between the line and the ground in order to eliminate EMC (Electro-Magnetic Compatibility) Lt; / RTI >

최근 인버터 사용의 증가로 인해 고주파 간섭을 해결하기 증가한 커패시터의 사용은 자연히 용량성 누설전류의 발생을 증가시켰다. 그렇지만, 이러한 용량성 누설전류는 부하 또는 선로 상에 저항열을 발생시키는 성분이 아니기 때문에, 누전 차단기의 차단동작은 불필요하다.Recently, the use of increased capacitors to overcome high frequency interference due to increased inverter usage has naturally increased the generation of capacitive leakage currents. However, since the capacitive leakage current is not a component that generates resistance heat on the load or line, the operation of disconnecting the earth leakage breaker is unnecessary.

그렇지만, 영상 변류기가 검출한 합성 누설전류(Ig)로부터 저항선 누설전류(Ig)를 검출하는 것이 용이하지 않기 때문에, 현재 대부분의 누전경보기 또는 누전차단기는 합성 누설전류(Ig)를 검출하여 작동되어 왔다.However, since it is not easy to detect the resistance wire leakage current Ig from the composite leakage current Ig detected by the video current transformer, most of the current leakage alarms or the earth leakage breaker have been operated by detecting the composite leakage current Ig .

그러므로, 누전 차단기는 불필요한 차단동작을 하는 경우가 빈번해 졌고, 이에 따라 예기치 않은 부하정전 사고 등이 증가하는 문제가 발생하게 되었다. Therefore, the circuit breaker of the earth leakage circuit breaks up unnecessarily frequently, resulting in an unexpected increase in the number of power failures.

도 2는 종래 누전 차단기의 정상동작을 일으키는 누설전류를 나타낸다.2 shows a leakage current which causes a normal operation of a conventional earth leakage breaker.

상기 누설전류는 합성 누설전류(Ig)로서 저항성 누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc)의 백터 합으로 이루어진다.The leakage current is composed of a sum of a resistive leakage current Igr and a capacitive leakage current Igc as a combined leakage current Ig.

저항성 누설전류(Igr)는 언제나 외부 전원전압과 동상이고 용량성 누설전류(Igc)는 언제나 외부 전원전압보다 90도 앞선 위상을 갖는다. The resistive leakage current (Igr) is always in phase with the external supply voltage and the capacitive leakage current (Igc) is always 90 degrees ahead of the external supply voltage.

여기서, 상기 저항성 누설전류(Igr)의 스칼라(scalar) 성분은 용량성 누설전류(Igc)의 스칼라 성분보다 상대적으로 대단히 큰 값을 갖고, 상기 합성 누설전류(Ig)의 많은 비중을 차지하고 있다. 즉, 상기 누설전류는 전기적 손상을 초래하는 저항성 누설전류(Igr)를 적절히 반영한다고 볼 수 있다.The scalar component of the resistive leakage current Igr has a value much larger than the scalar component of the capacitive leakage current Igc and occupies a large proportion of the combined leakage current Ig. That is, it can be seen that the leakage current appropriately reflects the resistive leakage current Igr which causes electrical damage.

그러므로, 상기 합성 누설전류(Ig)에 근거한 해당 누전 차단기의 차단동작은 적절한 동작이 될 수 있다.Therefore, the interrupting operation of the corresponding earth leakage breaker based on the composite leakage current Ig can be an appropriate operation.

도 3은 누전차단기의 오동작을 초래하는 누설전류를 나타낸다. 3 shows a leakage current that causes a malfunction of the earth leakage breaker.

도 2와 마찬가지로, 누설전류(Ig)는 저항성 누설전류(Igr)와 용량성 누설전류(Igc)의 백터 합으로 구성되고 상기 저항성 누설전류(Igr)는 외부공급 전원전압과 동상인 반면, 상기 용량성 누설전류(Igc)는 상기 외부공급 전원전압보다 위상이 90도 앞선다.2, the leakage current Ig is constituted by a vector sum of the resistive leakage current Igr and the capacitive leakage current Igc and the resistive leakage current Igr is in phase with the external supply voltage, The leakage current Igc is 90 degrees out of phase with the external supply voltage.

여기서, 도 2와 대조적으로, 상기 용량성 누설전류(Igc)의 스칼라(scalar) 성분은 저항성 누설전류(Igr)의 스칼라 성분보다 상대적으로 대단히 큰 값을 가진다. 그리고, 상기 합성 누설전류(Ig) 값은 부하를 전기적 손상을 초래하는 저항성 누설전류(Igr)를 반영하기보다는, 용량성 누설전류(Igc)의 특성을 반영한다고 볼 수 있는 것이다. Here, in contrast to FIG. 2, the scalar component of the capacitive leakage current Igc has a value much larger than the scalar component of the resistive leakage current Igr. The combined leakage current Ig reflects the characteristic of the capacitive leakage current Igc rather than reflecting the resistive leakage current Igr which causes electrical damage to the load.

그렇지만, 이러한 경우에도 기존의 누전 경보기 또는 누전 차단기는 상기 합성 누설전류(Ig) 값을 근거하기 때문에 불필요한 차단동작 (오동작)을 개시하여 부하 정전사고가 발생할 수 있는 것이다. 더욱이, 근래에 누전차단기의 동작전류가 5-10 mA 수준으로 낮아짐에 따라, 용량성 누설전류(Igc)에 의한 오작동 발생이 증가하는 추세이다.However, even in such a case, the existing leak alarm or the earth leakage breaker may start an unnecessary shut-off operation (malfunction) due to the value of the combined leakage current Ig, resulting in a power failure. Furthermore, in recent years, as the operating current of the earth leakage breaker is reduced to the level of 5-10 mA, malfunction due to the capacitive leakage current Igc is increasing.

본 발명은 상기와 같은 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로 영상변류기가 검출한 누전전류의 성분을 분석하여 해당 차단기의 오작동을 줄이고 안정적인 전원공급을 수행하는 누전차단기를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a circuit breaker which analyzes a component of a leakage current detected by a current transformer to reduce malfunction of the circuit breaker and perform stable power supply.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 누전차단기에 있어, 외부전원이 부하에 공급하는 전류 신호를 처리하여 증폭하는 제1 증폭부, 상기 외부전원과 부하 간을 연결하는 영상 변류기가 검출한 전류신호를 처리하여 증폭하는 제2 증폭부, 및 상기 제 1 증폭부가 발생하는 출력신호와 상기 제2 증폭부가 발생하는 출력신호 간의 위상차이를 근거하여, 상기 외부전원과 부하 간을 연결하는 선로의 누전 발생 여부를 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to solve the problems of the conventional art as described above, the present invention provides a ground fault circuit breaker comprising: a first amplifier unit for processing and amplifying a current signal supplied to a load by an external power source; A second amplifying unit for processing and amplifying a current signal detected by a phase transformer for converting a phase difference between an external power source and a load, based on a phase difference between an output signal generated by the first amplifying unit and an output signal generated by the second amplifying unit, And a controller for detecting the occurrence of a short circuit in the line connecting the nodes.

이때, 상기 제1 증폭부는 상기 외부전원이 출력하는 교류전류와 동일한 위상을 갖는 제1 출력신호를 생성하는 제1 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The first amplification unit may include a first differential amplifier that generates a first output signal having the same phase as the alternating current output from the external power supply.

또한, 상기 제 1 증폭부는 상기 외부전원을 전파 정류된 신호로 변화시키는 정류기, 상기 전파 정류된 신호를 직류신호로 변화시키는 필터부를 더 포함하고, 상기 제1 차동 증폭기는 상기 정류기로부터의 출력신호와 상기 필터부의 출력신호 간의 차이를 근거하여 기설정된 신호를 출력할 수 있다.The first amplifying unit may further include a rectifier for converting the external power source into a full-wave rectified signal, and a filter unit for converting the full-wave rectified signal into a DC signal. The first differential amplifier amplifies the output signal from the rectifier, And output a predetermined signal based on a difference between output signals of the filter unit.

또한, 상기 제2 증폭부는 상기 누전전류의 교류파형과 동일한 위상을 갖는 제2 출력신호를 생성하는 제2 차동 증폭기를 포함할 수 있다.The second amplifying unit may include a second differential amplifier that generates a second output signal having the same phase as the AC waveform of the leakage current.

이때, 상기 제2 증폭부는 상기 필터부의 출력 신호를 기설정된 비율로 감압시켜 출력하는 전압분배기를 포함하고, 상기 제2 증폭기는 상기 영상변류기의 출력 전압신호와 상기 전압분배기의 출력신호 간의 차이를 근거하여 기설정된 신호를 출력할 수 있다.The second amplifier amplifies the output signal of the voltage divider and the output signal of the voltage divider based on the difference between the output signal of the voltage divider and the output signal of the voltage divider. And output a preset signal.

일 실시 예에 따라, 상기 제어부는 기설정된 시간 동안 수신된 상기 제1 출력신호의 위상 및 상기 제2 출력신호 각각의 위상이 서로 겹치는 경우, 디지털 하이(Hi) 신호를 출력하는 샘플링 회로를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the control unit includes a sampling circuit for outputting a digital high (Hi) signal when the phase of the first output signal and the phase of each of the second output signals received over a predetermined time overlap each other .

이때, 상기 제어부는 적어도 하나의 저항 소자와 콘덴서 소자를 포함한 적분 회로를 포함하고, 상기 적분 회로는 상기 샘플링회로가 출력한 디지털신호에 해당하는 제어신호를 출력할 수 있다.Here, the control unit may include an integration circuit including at least one resistance element and a capacitor element, and the integration circuit may output a control signal corresponding to the digital signal output from the sampling circuit.

이때, 상기 누전 차단기는 상기 외부전원으로부터 상기 부하 간의 전류의 흐름을 차단하는 전원 차단스위치를 포함하고, 상기 적분 회로는 상기 제어신호를 통해 상기 누전 차단스위치의 동작을 제어할 수 있다.In this case, the earth leakage breaker includes a power shutoff switch for shutting off the flow of current between the load and the external power source, and the integrating circuit can control the operation of the earth leakage shutoff switch through the control signal.

본 발명에 따른 누전차단기는 저항성 누설전류의 발생 여부를 판단한 경우에만 공급 전원을 부하로부터 차단하기 때문에 불필요한 누전차단기의 차단동작을 방지할 수 있다. 그러므로 부하에 전원을 안정적으로 공급할 수 있다.The leakage circuit breaker according to the present invention cuts off the supply power from the load only when it is judged whether or not a resistive leakage current is generated, so that it is possible to prevent an unnecessary circuit breaker operation of the leakage circuit breaker. Therefore, it is possible to supply power to the load stably.

도 1은 영상변류기가 검출한 누설전류의 성분을 나타내고 있다.
도 2는 누전차단기의 정상동작을 일으키는 누설전류를 나타내고 있다.
도 3은 누전차단기의 오 동작을 초래하는 누설전류를 나타내고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 누전차단기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 누전차단기의 제 1 증폭부를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 증폭부의 처리신호를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 누전차단기의 제2 증폭부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 제2 증폭부의 처리신호를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 누전차단기의 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명에 일 예에 따른 누전 차단기 제어부의 입력신호를 나타내고 있다.
도 11은 본 발명의 일 예에 따른 누전 차단기 제어부의 출력신호를 나타내고 있다.
도 12는 본 발명의 다른 예에 따른 누전 차단기 제어부의 처리신호를 나타내고 있다.
도 13은 본 발명의 다른 예에 따른 누전 차단기 제어부의 처리신호를 나타내고 있다. Fig. 1 shows the components of the leakage current detected by the video current transformer.
Fig. 2 shows a leakage current causing a normal operation of the earth leakage breaker.
Fig. 3 shows a leakage current resulting in an erroneous operation of the earth leakage breaker.
4 is a block diagram showing a configuration of an earth leakage breaker according to the present invention.
5 is a diagram illustrating a first amplifying unit of the earth leakage breaker according to the present invention.
6 is a diagram showing a processing signal of the first amplifying unit according to the present invention.
7 is a diagram illustrating a second amplifying unit of the earth leakage breaker according to the present invention.
8 is a diagram showing a processing signal of the second amplifying unit according to the present invention.
9 is a block diagram showing a control unit of the earth leakage breaker according to the present invention.
10 shows an input signal of the earth leakage breaker control unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
11 shows an output signal of the earth leakage breaker control unit according to an example of the present invention.
12 shows processing signals of the earth leakage breaker control unit according to another example of the present invention.
13 shows processing signals of the earth leakage breaker control unit according to another example of the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.

또한 본 발명과 관련된 단상인버터누전차단기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있음을 유념해야 한다.Further, a single-phase inverter leakage circuit breaker according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for components used in the following description are given merely for convenience of description, and do not give special significance or role in themselves. Accordingly, it should be noted that "module" and "part" may be used interchangeably.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 누전 차단기의 구성을 나타낸 블록도 이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of an earth leakage breaker according to an embodiment of the present invention.

여기서, 누전 차단기(400)는 외부전원(100)이 부하(300)에 공급하는 전원의 전류신호를 처리하여 증폭하는 제1 증폭부(410), 상기 외부전원(100)과 부하(300)를 연결하는 영상 변류기(200)가 검출한 (누전)전류신호를 처리하여 증폭하는 제2 증폭부(420), 및 상기 제 1 증폭부(410)가 발생하는 출력신호와 상기 제2 증폭부(420)가 발생하는 출력신호 간의 위상차이를 근거하여, 상기 누전차단기(400)의 차단동작을 제어하는 제어부(430)를 포함한다.The earth leakage breaker 400 includes a first amplifying unit 410 for processing and amplifying a current signal of a power source supplied from the external power source 100 to the load 300, A second amplifying unit 420 for processing and amplifying a current signal detected by a connecting current transformer 200 and a second amplifying unit 420 for amplifying the output signal generated by the first amplifying unit 410 and the second amplifying unit 420 And a control unit 430 for controlling the cut-off operation of the earth leakage breaker 400 based on the phase difference between the output signals generated by the phase comparator 400.

또한, 상기 누전 차단기(400)는 복수의 외부전원 차단스위치 동작을 개시하는 트립코일(미도시) 및 그것을 구동하는 래치부?(미도시)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 누전차단기(400)를 구성하는 구성요소들 각각의 구성 및 기능에 관한 설명은 이후의 도면들을 통해 살펴보도록 하겠다.The earth leakage breaker 400 may include a trip coil (not shown) for starting a plurality of external power shutoff switches and a latch unit (not shown) for driving the trip coil. The configuration and functions of the components constituting the earth leakage breaker 400 according to the present invention will be described with reference to the following drawings.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제 1 증폭부(410)를 나타낸 블록도 이다.5 is a block diagram illustrating a first amplification unit 410 according to an embodiment of the present invention.

상기 제1 증폭부(410)는 외부전원(100)의 전원전압(교류)을 전파정류 신호(A)로 바꾸는 정류기(411), 상기 전파 정류된 신호를 기설정된 직류신호(B)로 변화시키는 필터부(412), 및 상기 전파정류 신호(A) 및 상기 필터부(412)가 출력하는 직류신호(B)를 처리하여 기설정된 출력신호(C)를 생성하는 제1 증폭기(413)를 포함한다.The first amplifying unit 410 includes a rectifier 411 for converting the power source voltage (AC) of the external power source 100 into a full-wave rectified signal A, a rectifier 411 for converting the full- And a first amplifier 413 for processing the direct current signal B output from the full wave rectification signal A and the filter unit 412 to generate a predetermined output signal C do.

상기 정류기(411) 주기적으로 양과 음 두 가지 방향으로 변화하는 교류전류를 한 가지 방향만 갖는 직류 전류로 변화시키는 소자로 구성될 수 있다. The rectifier 411 may be constituted by an element that periodically changes an alternating current that changes in both positive and negative directions into a direct current having only one direction.

예를 들어, 실리콘 다이오드 또는 사이리스터(thyristor)가 사용될 수 있다.For example, a silicon diode or a thyristor may be used.

상기 필터부(412)는 상기 정류기(411)로부터의 출력신호(A)를 입력받은 후, 설정된 일정한 전압을 갖는 직류전압을 출력하도록 저항성분 소자(R) 및 커패시터(C) 소자로 이루어진다. 상기 필터부(412)는 일반적인 RC 로우패스(Low pass)필터로 구성될 수 있다.The filter unit 412 includes a resistance element R and a capacitor C element for receiving the output signal A from the rectifier 411 and then outputting a DC voltage having a predetermined constant voltage. The filter unit 412 may be a general RC low pass filter.

그리고, 상기 제1 증폭기(413)는 일반적인 차동 증폭기(Differential Amplifier)로서, 상기 정류기(411)에서의 상기 전파 정류된 신호(A)와 상기 필터부(412)가 출력하는 직류전압 신호(B) 간의 전압 차를 증폭한 신호(C)를 출력하는 회로로 이루어진다.The first amplifier 413 is a general differential amplifier which amplifies the full wave rectified signal A in the rectifier 411 and the DC voltage signal B output from the filter unit 412, And a circuit for outputting a signal C obtained by amplifying the voltage difference between them.

상기 출력신호(C)는 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털신호이고, 상기 제2 증폭기가 출력하는 신호(F)의 비교기준이 된다.The output signal C is a digital signal having two discrete levels of Hi and Low and is a comparison reference of the signal F outputted by the second amplifier.

도 6은 본 발명에 따른 제1 증폭기의 입력신호 및 출력신호를 나타내고 있다.6 shows an input signal and an output signal of the first amplifier according to the present invention.

전파 정류된 전압신호(A)는 상기 정류기(411)에 의해 출력된 전압을 나타낸다. 입력 전압신호(B)는 상기 전파 정류된 신호(A)가 상기 필터부(412)에 의해 변화된 리플(ripple) 파형을 갖는 직류전압이다.  The full-wave rectified voltage signal A indicates the voltage output by the rectifier 411. The input voltage signal B is a DC voltage having a ripple waveform in which the full-wave rectified signal A is changed by the filter unit 412.

여기서, 상기 제1 증폭기(413)가 출력하는 전압신호(C)는 디지털 형태의 하이(Hi) 및 로우(Low) 신호로 구성된 디지털신호이다.Here, the voltage signal (C) output from the first amplifier (413) is a digital signal composed of Hi and Low signals in digital form.

이때, 상기 출력 전압신호(C)에서, 상기 정류기(411)에서의 상기 전파 정류된 신호(A)의 크기가 상기 입력 필터부(412)의 출력신호(B)보다 큰 영역은 디지털 하이(Hi) 신호로 출력된다.At this time, in the output voltage signal C, a region where the magnitude of the full-wave rectified signal A in the rectifier 411 is larger than the output signal B of the input filter unit 412 is a digital high ) Signal.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 증폭부의 구성을 나타낸 블록도 이다.7 is a block diagram illustrating a configuration of a second amplification unit according to an embodiment of the present invention.

상기 제2 증폭부(420)는 필터부(412)가 출력한 직류전압신호(B)를 기설정된 비율로 감압한 전압신호(D)를 출력하는 전압 분배기(421), 상기 전압 분배기(421)의 출력신호(D) 및 영상변류기(200)의 출력신호(E)를 처리하는 제2 증폭기(423)를 포함한다.The second amplifying unit 420 includes a voltage divider 421 for outputting a voltage signal D obtained by reducing the DC voltage signal B output from the filter unit 412 to a predetermined ratio, And a second amplifier 423 for processing the output signal D of the video transformer 200 and the output signal E of the video transformer 200.

일 예로서, 상기 전압분배기(421)는 복수의 저항소자를 포함하고, 상기 필터부(412)가 출력하는 150 볼트 또는 200 볼트 범위 사이의 직류 전압신호(B)가 상기 영상변류기(200)가 출력하는 수십 mV 단위의 출력신호(E)와 적절한 비교가 되도록 상기 필터부(412)의 출력신호(B)를 감압시킨다.For example, the voltage divider 421 includes a plurality of resistive elements, and a DC voltage signal B between 150 volts or 200 volts output from the filter unit 412 is supplied to the phase transformer 200 And the output signal B of the filter unit 412 is reduced so as to make an appropriate comparison with the output signal E in units of several tens of mV.

여기서, 상기 제1 증폭부(413)의 출력신호(C) 및 상기 제2 증폭부(423)의 출력신호(F)는 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털 신호이다.The output signal C of the first amplifying unit 413 and the output signal F of the second amplifying unit 423 are digital signals having two discrete levels of Hi and Low, to be.

그리고, 상기 제2 증폭기(423)가 출력하는 디지털 신호(F)의 하이레벨 펄스 폭이 상기 제1 증폭부(413)의 하이레벨 펄스 폭과 동일하도록, 상기 전압 분배기(421)의 복수의 저항 소자 값 및 이들 간의 배치가 이루어진다.A plurality of resistors (not shown) of the voltage divider 421 are arranged such that the high-level pulse width of the digital signal F output from the second amplifier 423 is equal to the high- Element values and the arrangement among them are made.

영상변류기(200)는 누설전류 전압신호를 상기 제2 증폭기(423)에 전송한다. 일반적인 영상변류기(200)로서 30mA 이상의 누설전류가 발생시, 이에 해당하는 전압신호를 상기 제2 증폭기(423)에 전송할 수 있다.The transducer (200) transmits a leakage current voltage signal to the second amplifier (423). When a leakage current of 30 mA or more is generated as a typical video current transformer 200, the corresponding voltage signal can be transmitted to the second amplifier 423.

여기서, 제2 증폭기(423)는 차동 증폭기(Differential Amplifier)로 구현될 수 있으며 상기 전압 분배기(421)가 출력하는 전압신호(D)와 상기 영상변류기(200)가 출력하는 교류(AC) 전압 간의 차이를 증폭한 신호(F)를 출력하는 회로로 구성된다.The second amplifier 423 may be implemented as a differential amplifier and may be connected between the voltage signal D output from the voltage divider 421 and the AC voltage output from the video current transformer 200 And a circuit for outputting a signal F obtained by amplifying the difference.

도 8은 본 발명에 따른 제2 증폭기의 입력신호 및 출력신호를 나타내고 있다.8 shows an input signal and an output signal of the second amplifier according to the present invention.

상기 전압 분배기(421)가 출력한 신호(D)는 기준전압으로서 상기 영상변류기 (200)에 의해 검출된 합성 누설전류(Ig)에 해당하는 전압신호(E)와 비교된다. The signal D output from the voltage divider 421 is compared with the voltage signal E corresponding to the combined leakage current Ig detected by the video current transformer 200 as a reference voltage.

여기서, 일반적인 영상변류기(ZCT)가 출력하는 교류전압의 실효 값(RMS)이 정격 누전 감도 전류에서 약 10- 20 mV 이므로, 상기 출력신호(D)의 크기는 전압분배기(421)를 통해 14-28 mV의 범위 내로 조절된다.Since the effective value RMS of the AC voltage output from the general ZTC is about 10-20 mV at the rated leakage current, the magnitude of the output signal D is 14- 28 mV.

상기 제2 증폭기(423)의 출력신호(F)는 상기 합성 누설전류에 해당하는 전압신호(E)가 상기 전압 분배기(421)가 출력한 전압신호(D)보다 큰 영역에 대하여 디지털 하이레벨를 갖는다.The output signal F of the second amplifier 423 has a digital high level for a region where the voltage signal E corresponding to the combined leakage current is larger than the voltage signal D output from the voltage divider 421 .

도 9는 본 발명에 따른 제어부의 구성을 나타낸다.9 shows a configuration of a control unit according to the present invention.

상기 제어부(430)는 샘플링부(431) 및 적분 회로(432)를 포함한다. The control unit 430 includes a sampling unit 431 and an integrating circuit 432.

본 발명에 따른 예로서, 상기 샘플링부(431)는 상기 제1 증폭부(410)가 출력하는 신호(C) 및 상기 제2 증폭부(420)가 출력하는 신호(F)를 수신한 후, 이들 각 신호가 갖는 위상차이를 비교하고 이들이 서로 겹치는 부분만을 선별하여 출력할 수 있다. The sampling unit 431 receives the signal C output from the first amplification unit 410 and the signal F output from the second amplification unit 420, It is possible to compare the phase differences of these signals and to select and output only those portions where they overlap each other.

이러한 기능을 수행하기 위해, 상기 샘플링부(431)는 기존의 연산 증폭기 (Operational amplifier), 바이폴라 적합 트랜지스터(BJT), 또는 전계효과 트랜지스터(FET)를 통해 구현될 수 있다.In order to perform such a function, the sampling unit 431 may be implemented through a conventional operational amplifier, a bipolar adaptive transistor (BJT), or a field effect transistor (FET).

또한, 상기 적분회로(432)는 저항(R)소자 및 커패시터(C)소자로 이루어져 출력신호(H)가 입력전압신호(G) 파형의 시간 적분에 비례하는 출력신호를 생성하여 래치부에 전송할 수 있다.The integrating circuit 432 generates an output signal which is composed of a resistor (R) element and a capacitor (C) element and whose output signal H is proportional to the time integration of the waveform of the input voltage signal (G) .

도 10은 저항성 누설전류 발생에 해당하는 본 발명의 제어부의 입력신호를 나타낸다.10 shows an input signal of the control unit of the present invention corresponding to the generation of a resistive leakage current.

상기 제어부(430)에 입력되는 신호로서 상기 제1 증폭부(410)가 전송하는 출력신호(C1)와 상기 제2 증폭부(420)가 전송하는 출력신호(F1)가 도시되었다.An output signal C1 transmitted by the first amplifying unit 410 and an output signal F1 transmitted by the second amplifying unit 420 are shown as signals input to the controller 430. [

이때, 상기 출력신호(C1)와 상기 출력신호(F1) 각각은 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털 신호이고. 앞서 논의한 바와 같이 상기 출력신호(C1)는 외부전원(100) 전압과 동상이다.At this time, each of the output signal C1 and the output signal F1 is a digital signal having two discrete levels of Hi and Low. As discussed above, the output signal Cl is in phase with the external power supply 100 voltage.

반면, 상기 출력신호(F1)는 상기 영상변류기(200)가 검출한 합성누설전류(Ig) 신호를 처리한 상기 제2 증폭기(423)가 출력하는 신호이다. 여기서 상기 출력신호(C1)와 상기 출력신호(F1)는 동일한 위상을 갖는다. 이를 통해, 상기 누설전류(F)는 저항성 누설전류만으로 이루어진 것으로 알 수 있다.Meanwhile, the output signal F1 is a signal output from the second amplifier 423 that processes the combined leakage current (Ig) signal detected by the video current transformer 200. The output signal (C1) and the output signal (F1) have the same phase. Accordingly, it can be understood that the leakage current (F) consists of only the resistive leakage current.

도 11은 검출된 누설전류에 상응한 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 제어부의 신호처리를 나타내고 있다.11 shows the signal processing of the control unit according to the first embodiment of the present invention corresponding to the detected leakage current.

여기서, 출력신호(G1)는 샘플링부(431)가 도 10에 도시된 출력신호(C1,F1)를 입력 받고 생성하는 (디지털)출력신호이고, 상기 출력신호(H1)는 적분회로(432)가 상기 출력신호(G1)를 근거하여 출력한 신호이다.Here, the output signal G1 is a (digital) output signal that the sampling unit 431 receives and generates the output signals C1 and F1 shown in FIG. 10, and the output signal H1 is input to the integration circuit 432, Is output based on the output signal G1.

여기서, 상기 출력신호(H1)가 갖는 최대치(peak) 값이 기설정된 시간을 유지하는 경우, 상기 래치부(440)에 해당 출력신호를 전송하여 차단기의 차단동작을 개시하는 것이다. 상기 래치부(440) 및 관련 차단기 구조는 기존의 누전전류 차단기와 유사하거나 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, when the peak value of the output signal H1 maintains the preset time, the output signal is transmitted to the latch unit 440 to start the breaking operation of the circuit breaker. The latch portion 440 and the related circuit breaker structure are similar to or the same as those of the existing leakage current circuit breaker, and therefore, detailed description thereof will be omitted.

도 12는 검출된 누설전류에 상응한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제어부의 신호처리를 나타내고 있다.12 shows signal processing of the control unit according to the second embodiment of the present invention corresponding to the detected leakage current.

여기서, 출력신호(C2)는 샘플링부(431)가 상기 제1 증폭부(410)로부터 수신한 신호이고, 출력신호(F2)는 상기 샘플링부(431)가 상기 제2 증폭부(420)로부터 수신한 신호이다.Here, the output signal C2 is a signal received by the sampling unit 431 from the first amplification unit 410, and the output signal F2 is sampled by the sampling unit 431 from the second amplification unit 420 Received signal.

상기 출력신호(C2)와 상기 출력신호(F2) 각각은 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털 신호이고, 상기 출력신호(C2)는 외부전원(100) 전압과 동상이다. 반면, 상기 출력신호(F2)는 상기 영상변류기(200)로부터의 합성누설전류(Ig)신호를 처리한 상기 제2 증폭기가 출력하는 신호이다.Each of the output signal C2 and the output signal F2 is a digital signal having two discrete levels of Hi and Low, to be. On the other hand, the output signal F2 is a signal output from the second amplifier which processes the combined leakage current Ig signal from the video current transformer 200.

여기서, 상기 출력신호(F2)가 상기 출력신호(C2)보다 45도 진상이므로, 상기 제어부(430)는 합성 누설전류(F2)는 저항성 누설전류 및 용량성 누설전류가 동일한 비율로 구성된 것으로 판단할 수 있다.Since the output signal F2 is inverted by 45 degrees from the output signal C2, the controller 430 determines that the combined leakage current F2 is composed of the same proportion of the resistive leakage current and the capacitive leakage current .

또한, 본 발명에 따른 상기 샘플링부(431)는 상기 출력신호(C2)와 상기 출력신호(F2)가 겹치는 영역에 해당하는 펄스 폭을 갖는 출력신호(G2)를 생성하고, 상기 출력신호(G2)는 상기 출력신호(G1)와 대비하여 엷어진 펄스 폭을 갖는다.The sampling unit 431 according to the present invention generates an output signal G2 having a pulse width corresponding to an area where the output signal C2 and the output signal F2 overlap each other and outputs the output signal G2 Has a pulse width that is thinner than the output signal G1.

따라서, 일정기간 동안 출력신호(H2)의 피크 값 역시 출력신호(H1)보다 낮은 수치 값을 갖게 된다. 이렇게 낮은 수치 값을 갖는 출력신호(H2)는 출력신호(H1)와 비교할 때, 차단기의 차단동작의 개시를 늦추는 효과를 갖게 된다.Therefore, the peak value of the output signal H2 also has a numerical value lower than the output signal H1 for a certain period of time. The output signal H2 having such a low numerical value has the effect of delaying the start of the breaking action of the circuit breaker when compared with the output signal H1.

도 13은 검출된 누설전류에 상응한 본 발명의 제3 실시 예에 따른 제어부의 신호처리를 나타내고 있다.13 shows the signal processing of the control unit according to the third embodiment of the present invention corresponding to the detected leakage current.

여기서, 출력신호(C3)는 제어부(430)의 샘플링부(431)가 상기 제1 증폭부(410)로부터 수신한 신호이고, 출력신호(F3)는 상기 제어부(430)의 샘플링부(431)가 상기 제2 증폭부(420)로부터 수신한 신호이다.Here, the output signal C3 is a signal received by the sampling unit 431 of the control unit 430 from the first amplification unit 410, and the output signal F3 is supplied to the sampling unit 431 of the control unit 430, Is a signal received from the second amplification unit 420.

상기 출력신호(C3)와 상기 출력신호(F3) 각각은 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털 신호이고, 상기 출력신호(C3)는 외부전원(100) 전압과 동상이다. 반면, 상기 출력신호(F3)는 상기 영상변류기(200)로부터의 합성누설전류(Ig)신호를 처리한 상기 제2 증폭기가 출력하는 신호이다.Each of the output signal C3 and the output signal F3 is a digital signal having two discrete levels of Hi and Low, to be. On the other hand, the output signal F3 is a signal output from the second amplifier that processes the combined leakage current (Ig) signal from the video current transformer 200.

여기서, 상기 출력신호(F3)가 상기 출력신호(C3)보다 90도 진상이므로, 상기 제어부(430)는 합성 누설전류(F2)가 단순히 용량성 누설전류로 구성된 것으로 판단할 수 있다.Here, since the output signal F3 is 90 degrees higher than the output signal C3, the controller 430 can determine that the combined leakage current F2 is simply composed of a capacitive leakage current.

또한, 본 발명에 따른 상기 샘플링부(431)는 상기 출력신호(F3)와 상기 출력신호(C3)가 겹치는 영역에만 펄스 폭을 갖는 출력신호(G2)를 생성하기 때문에, 이와 같이 겹치는 영역이 없는 경우 아무런 출력신호를 생성하지 않게 된다. Since the sampling unit 431 according to the present invention generates the output signal G2 having the pulse width only in the region where the output signal F3 and the output signal C3 overlap each other, It will not generate any output signal.

이에 따라, 해당 입력신호를 수신하지 못한 상기 적분회로(432)는 차단기의 차단동작의 개시를 위한 제어신호를 출력하지 않게 되는 것이다.Accordingly, the integrating circuit 432 which has not received the input signal does not output the control signal for starting the breaking operation of the circuit breaker.

본 발명에 따른 누전 차단기는 영상 변류기가 검출한 누설전류에 대해 일방적으로 차단동작을 하는 것이 아니라, 실제로 부하에 손상을 초래하는 누설전류에 대해서만 선별적으로 차단동작을 하므로, 불필요한 부하정전 사고를 예방할 수 있는 것이다. The earth leakage breaker according to the present invention selectively performs a shutdown operation only for a leakage current that actually causes damage to the load rather than unilaterally disconnecting the leakage current detected by the image current transformer, You can.

100: 외부전원 410: 제1 증폭부
200: 영상변류기 420: 제2 증폭부
300: 부하 430: 제어부
400: 누전 차단기 440: 래치부100: external power supply 410: first amplifying unit
200: Video transformer 420: Second amplifier
300: load 430:
400: earth leakage breaker 440: latch part

Claims (9)

누전차단기에 있어서,
외부전원이 부하에 공급하는 전류 신호를 처리하여 증폭하는 제1 증폭부;
상기 외부전원과 부하 간을 연결하는 영상 변류기가 검출한 전류신호를 처리하여 증폭하는 제2 증폭부, 및
상기 제 1 증폭부가 발생하는 출력신호와 상기 제2 증폭부가 발생하는 출력신호 간의 위상차이를 근거하여, 상기 누전차단기의 동작을 제어하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.In the earth leakage breaker,
A first amplifying unit for processing and amplifying a current signal supplied from an external power supply to a load;
A second amplifying unit for processing and amplifying a current signal detected by a video current transformer connecting between the external power source and the load,
And a control unit for controlling operation of the earth leakage breaker based on a phase difference between an output signal generated by the first amplifying unit and an output signal generated by the second amplifying unit. 제1항에 있어서, 상기 제1 증폭부는,
상기 외부전원이 출력하는 교류전류와 동일한 위상을 갖는 제1 출력신호를 생성하는 제1 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.The apparatus of claim 1, wherein the first amplifying unit comprises:
And a first differential amplifier for generating a first output signal having the same phase as the alternating current outputted from the external power supply. 제2항에 있어서, 상기 제1 증폭부는,
상기 외부전원을 전파 정류된 신호로 변화시키는 정류기;
상기 전파 정류된 신호를 직류신호로 변화시키는 필터부를 더 포함하고,
상기 제1 차동 증폭기는 상기 정류기로부터의 출력신호와 상기 필터부의 출력신호 간의 차이를 근거하여 기설정된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.The apparatus of claim 2, wherein the first amplifying unit comprises:
A rectifier for converting the external power supply into a full-wave rectified signal;
Further comprising a filter unit for converting the full-wave rectified signal into a DC signal,
Wherein the first differential amplifier outputs a predetermined signal based on a difference between an output signal from the rectifier and an output signal from the filter unit. 제3항에 있어서, 상기 제2 증폭부는,
상기 누전전류의 교류파형과 동일한 위상을 갖는 제2 출력신호를 생성하는 제2 차동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.The apparatus of claim 3, wherein the second amplifying unit comprises:
And a second differential amplifier for generating a second output signal having the same phase as the AC waveform of the leakage current. 제4항에 있어서, 상기 제2 증폭부는,
상기 필터부의 출력 신호를 기설정된 비율로 감압시켜 출력하는 전압분배기를 포함하고,
상기 제2 증폭기는 상기 영상변류기의 출력 전압신호와 상기 전압분배기의 출력신호 간의 차이를 근거하여 기설정된 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.The apparatus of claim 4, wherein the second amplifying unit comprises:
And a voltage divider for reducing the output signal of the filter unit to a predetermined ratio,
Wherein the second amplifier outputs a predetermined signal based on a difference between an output voltage signal of the voltage transformer and an output signal of the voltage divider. 제5항에 있어서,
상기 제1 증폭부 및 상기 제2 증폭부 각각의 출력신호는 하이(Hi)와 로우(Low) 두 가지의 이산레벨을 갖는 디지털 신호이고,
상기 제1 증폭부가 출력하는 상기 하이레벨 펄스 폭이 상기 제2 증폭부가 출력하는 하이레벨 펄스 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 누전차단기. 6. The method of claim 5,
The output signals of the first amplifying unit and the second amplifying unit are digital signals having two discrete levels of Hi and Low,
Wherein the high-level pulse width output from the first amplifying unit is equal to the high-level pulse width output from the second amplifying unit. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
기설정된 시간 동안 수신된 상기 제1 출력신호의 위상 및 상기 제2 출력신호 각각의 위상이 서로 겹치는 경우, 디지털 하이(Hi) 신호를 출력하는 샘플링 회로를 포함한 것을 특징으로 하는 누전차단기.The apparatus of claim 1,
And a sampling circuit for outputting a digital high (Hi) signal when the phase of the first output signal and the phase of each of the second output signals received over a predetermined time overlap each other. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
적어도 하나의 저항 소자와 콘덴서 소자를 포함한 적분 회로를 포함하고,
상기 적분 회로는 상기 샘플링회로가 출력한 디지털신호에 해당하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 누전차단기. 8. The apparatus of claim 7,
And an integration circuit including at least one resistance element and a capacitor element,
Wherein the integrating circuit outputs a control signal corresponding to the digital signal output from the sampling circuit. 제8항에 있어서, 상기 누전 차단기는,
상기 외부전원으로부터 상기 부하 간의 전류의 흐름을 차단하는 전원 차단스위치를 포함하고,
상기 적분 회로는 상기 제어신호를 통해 상기 누전 차단스위치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 누전차단기.
9. The circuit breaker according to claim 8,
And a power cut-off switch for cutting off the flow of the current between the external power supply and the load,
Wherein the integrating circuit controls the operation of the earth leakage protection switch through the control signal.
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