일반용전기설비 안전관리의 최적화를 위한 원격감시장치 성능개선 Improvement of remote monitoring system for optimizing the safety management of electrical equipment for general use원문보기
전기재해는 다양한 요인으로 인하여 끊임없이 발생하고 있으며, 전기 사용량의 증가에 따른 전기재해 사고는 매년 증가하고 있다. 2016년 전기재해 통계분석자료에 의하면 국내 총 화재 중 부주의로 인한 화재가 52.1%로 가장 높았고, 전기적 요인에 의한 화재가 17.8%(7,563건)로, 328명의 인명피해와 627억원의 재산피해가 발생하였다. 발화형태별 분석 결과 전기화재는 단락․과부하(76.8%), 반단선․접촉 불량(11.5%),누전(3.9%)순으로 발생하고 있다. 국내에서는 전기에 의한 재해를 예방하기 위해, 일반용 전기설비의 경우 1~3년 주기의 정기점검을 통해 설비의 안전 상태를 확인하고 있으나, 전기설비는 확인 당시의 상황으로 유지되는 것이 아니며, 사고의 징후 또한 비가시적이여서 ...
전기재해는 다양한 요인으로 인하여 끊임없이 발생하고 있으며, 전기 사용량의 증가에 따른 전기재해 사고는 매년 증가하고 있다. 2016년 전기재해 통계분석자료에 의하면 국내 총 화재 중 부주의로 인한 화재가 52.1%로 가장 높았고, 전기적 요인에 의한 화재가 17.8%(7,563건)로, 328명의 인명피해와 627억원의 재산피해가 발생하였다. 발화형태별 분석 결과 전기화재는 단락․과부하(76.8%), 반단선․접촉 불량(11.5%),누전(3.9%)순으로 발생하고 있다. 국내에서는 전기에 의한 재해를 예방하기 위해, 일반용 전기설비의 경우 1~3년 주기의 정기점검을 통해 설비의 안전 상태를 확인하고 있으나, 전기설비는 확인 당시의 상황으로 유지되는 것이 아니며, 사고의 징후 또한 비가시적이여서 절연열화, 누전, 환경 등에 의해 발생되는 현상을 검출하기가 용이하지 않기 때문에 전기재해를 예방하는데 한계가 있다. 이에 따라 누설전류, 아크 등 전기설비 이상상태를 실시간 감시 및 진단 할 수 있는 원격감시시스템 개발이 이루어졌으나, 비용 및 데이터의 전송을 위한 통신방식 결정과 같은 문제 등으로 일반용 전기설비의 원격감시시스템 확대 보급은 미미한 상황으로 이에 대한 개선이 필요한 것으로 판단된다 본 논문에서는 기존의 개발된 원격감시시스템의 성능개선을 위해 경제성 및 설비운용의 효율성을 검토하여 일반용 전기설비의 주요 전기안전 감시요소인 전압, 과전압, 부하전류, 영상전류, 저항성누설전류, 절연저항, 역률 등 감시요소를 선정하여 데이터 수집 신뢰성과 경제성을 확보하고 표준화된 통신 프로토콜을 적용함으로써 다양한 용도의 센서 개발에 편이성을 제공할 수 있도록 LoRa(Long Range)무선통신을 적용한 IoT기반의 원격감시장치 및 장치 알고리즘을 적용하여 개발하였다. 원격감시장치의 신뢰성 검증을 위해 한국전기안전공사 단체표준(안)의 설계기준으로 전류, 과전압, 과부하에 대한 각 조건별 실험을 실시하여, 누설전류에 대한 장치 성능검증 결과 현장 실측데이터와 전송된 감시시스템상의 측정 데이터의 오차율은 0.97%가 발생하여 장치의 설계기준(±5%) 이내로 신뢰성을 확인하였다. 또한 전류에 대한 무부하, 전부하시 장치 실험결과 실측치와 전송된 감시시스템의 측정데이터 오차율은 1.51%로 전류 오차범위 기준(±5%)에 충족하였고, 전압에 대한 무부하, 전부하시 장치 실험결과 실측치와 전송된 감시시스템의 측정데이터 오차율은 1.56%로 전압 오차범위 조건(±3%)에 만족 하여 장치의 신뢰성을 검증 하였다.
전기재해는 다양한 요인으로 인하여 끊임없이 발생하고 있으며, 전기 사용량의 증가에 따른 전기재해 사고는 매년 증가하고 있다. 2016년 전기재해 통계분석자료에 의하면 국내 총 화재 중 부주의로 인한 화재가 52.1%로 가장 높았고, 전기적 요인에 의한 화재가 17.8%(7,563건)로, 328명의 인명피해와 627억원의 재산피해가 발생하였다. 발화형태별 분석 결과 전기화재는 단락․과부하(76.8%), 반단선․접촉 불량(11.5%),누전(3.9%)순으로 발생하고 있다. 국내에서는 전기에 의한 재해를 예방하기 위해, 일반용 전기설비의 경우 1~3년 주기의 정기점검을 통해 설비의 안전 상태를 확인하고 있으나, 전기설비는 확인 당시의 상황으로 유지되는 것이 아니며, 사고의 징후 또한 비가시적이여서 절연열화, 누전, 환경 등에 의해 발생되는 현상을 검출하기가 용이하지 않기 때문에 전기재해를 예방하는데 한계가 있다. 이에 따라 누설전류, 아크 등 전기설비 이상상태를 실시간 감시 및 진단 할 수 있는 원격감시시스템 개발이 이루어졌으나, 비용 및 데이터의 전송을 위한 통신방식 결정과 같은 문제 등으로 일반용 전기설비의 원격감시시스템 확대 보급은 미미한 상황으로 이에 대한 개선이 필요한 것으로 판단된다 본 논문에서는 기존의 개발된 원격감시시스템의 성능개선을 위해 경제성 및 설비운용의 효율성을 검토하여 일반용 전기설비의 주요 전기안전 감시요소인 전압, 과전압, 부하전류, 영상전류, 저항성누설전류, 절연저항, 역률 등 감시요소를 선정하여 데이터 수집 신뢰성과 경제성을 확보하고 표준화된 통신 프로토콜을 적용함으로써 다양한 용도의 센서 개발에 편이성을 제공할 수 있도록 LoRa(Long Range)무선통신을 적용한 IoT기반의 원격감시장치 및 장치 알고리즘을 적용하여 개발하였다. 원격감시장치의 신뢰성 검증을 위해 한국전기안전공사 단체표준(안)의 설계기준으로 전류, 과전압, 과부하에 대한 각 조건별 실험을 실시하여, 누설전류에 대한 장치 성능검증 결과 현장 실측데이터와 전송된 감시시스템상의 측정 데이터의 오차율은 0.97%가 발생하여 장치의 설계기준(±5%) 이내로 신뢰성을 확인하였다. 또한 전류에 대한 무부하, 전부하시 장치 실험결과 실측치와 전송된 감시시스템의 측정데이터 오차율은 1.51%로 전류 오차범위 기준(±5%)에 충족하였고, 전압에 대한 무부하, 전부하시 장치 실험결과 실측치와 전송된 감시시스템의 측정데이터 오차율은 1.56%로 전압 오차범위 조건(±3%)에 만족 하여 장치의 신뢰성을 검증 하였다.
Electrical disasters are constantly occurring due to various factors, and electrical accidents are increasing every year as electricity usage increases. According to the statistical analysis of electrical accident in 2016, fire due to carelessness was the highest at 52.1% among the all fire cases in...
Electrical disasters are constantly occurring due to various factors, and electrical accidents are increasing every year as electricity usage increases. According to the statistical analysis of electrical accident in 2016, fire due to carelessness was the highest at 52.1% among the all fire cases in the local and electrical fire accounted for 17.8% (7,563 cases), resulting in 328 deaths and 62.7 billion won of property damage. As a result of analyzing electrical fire by ignition pattern, those are occurring in the order of short circuit, overload (76.8%), half-fault, poor contact (11.5%) and short circuit (3.9%).
While general electrical installations are checked the equipment through the regular inspection of 1-3 tears period in the nation in order to prevent electrical accidents, electrical installations are not maintained at the time of confirmation and it is not easy to detect phenomena caused by insulation degradation, leakage, and environmental changes as being invisible signs of accidents. Therefore, there is a limitation in preventing electrical accidents. Accordingly, a remote monitoring system capable of monitoring and diagnosing abnormal conditions of electrical equipment such as leakage current and arc in real time has been developed. However, due to the determination of communication method for cost and data transmission, it is considered that the expanded supply of the remote monitoring system is limited in general electrical facilities, which needs to be improved. In this paper, to improve the performance of the existing remote monitoring system, the economic feasibility and efficiency of the installations’ operation were examined and we ensured to the reliability of data collection and economics by selecting the monitoring elements such as voltage, overvoltage, load current, Zero current, resistive leakage current, Insulation resistance, and power factor etc, which is the main monitoring elements of electrical safety of general electrical installations. Moreover, we developed the IoT-based remote monitoring device and device algorithm being applied to LoRa wireless communication for providing convenience in the development of various kinds of sensors by applying to a standardized communication protocol.
In addition, in order to verify the dependability of the remote monitoring system conducted experiments for each condition for the current, overvoltage, overload the design criteria of the Korea Electrical Safety Corporation. As a result of verifying the device performance against the leakage current, we confirmed the dependability within the design standard of the device (±5%) as to gain the results of 0.97% error rate of the measured data on the field and the transmitted monitoring system. Moreover, from the experimental data of the condition on no-load or full-load current, the error rate between actual measurement value and the measurements data being transmitted from the safety system was 1.51%, which satisfied the standard of current error rate(±5%). From the experimental data of devices on conditions with no-load or full-load current, it was sufficient to the standard of current error rate (±5%)between the actual measurement and data from transmitted monitoring system to 1.51%. And we also confirmed the dependability of device by being sufficient to standard of voltage error rate (±3%) between the actual measurement and data from transmitted monitoring system to 1.56% in identical condition with current experiment.
Electrical disasters are constantly occurring due to various factors, and electrical accidents are increasing every year as electricity usage increases. According to the statistical analysis of electrical accident in 2016, fire due to carelessness was the highest at 52.1% among the all fire cases in the local and electrical fire accounted for 17.8% (7,563 cases), resulting in 328 deaths and 62.7 billion won of property damage. As a result of analyzing electrical fire by ignition pattern, those are occurring in the order of short circuit, overload (76.8%), half-fault, poor contact (11.5%) and short circuit (3.9%).
While general electrical installations are checked the equipment through the regular inspection of 1-3 tears period in the nation in order to prevent electrical accidents, electrical installations are not maintained at the time of confirmation and it is not easy to detect phenomena caused by insulation degradation, leakage, and environmental changes as being invisible signs of accidents. Therefore, there is a limitation in preventing electrical accidents. Accordingly, a remote monitoring system capable of monitoring and diagnosing abnormal conditions of electrical equipment such as leakage current and arc in real time has been developed. However, due to the determination of communication method for cost and data transmission, it is considered that the expanded supply of the remote monitoring system is limited in general electrical facilities, which needs to be improved. In this paper, to improve the performance of the existing remote monitoring system, the economic feasibility and efficiency of the installations’ operation were examined and we ensured to the reliability of data collection and economics by selecting the monitoring elements such as voltage, overvoltage, load current, Zero current, resistive leakage current, Insulation resistance, and power factor etc, which is the main monitoring elements of electrical safety of general electrical installations. Moreover, we developed the IoT-based remote monitoring device and device algorithm being applied to LoRa wireless communication for providing convenience in the development of various kinds of sensors by applying to a standardized communication protocol.
In addition, in order to verify the dependability of the remote monitoring system conducted experiments for each condition for the current, overvoltage, overload the design criteria of the Korea Electrical Safety Corporation. As a result of verifying the device performance against the leakage current, we confirmed the dependability within the design standard of the device (±5%) as to gain the results of 0.97% error rate of the measured data on the field and the transmitted monitoring system. Moreover, from the experimental data of the condition on no-load or full-load current, the error rate between actual measurement value and the measurements data being transmitted from the safety system was 1.51%, which satisfied the standard of current error rate(±5%). From the experimental data of devices on conditions with no-load or full-load current, it was sufficient to the standard of current error rate (±5%)between the actual measurement and data from transmitted monitoring system to 1.51%. And we also confirmed the dependability of device by being sufficient to standard of voltage error rate (±3%) between the actual measurement and data from transmitted monitoring system to 1.56% in identical condition with current experiment.
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