KR100219981B1 - 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 과도상태에서의 특성을 고려한 접지 임피던스를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래에는 접지저항에 대해서 현재 국내에서는 과도상태에서의 특성을 고려하지 않은 정상접지저항만을 측정함으로 인해 각 주파수에 따른 정확한 사고분석을 할 수 없었다.

이에 본 발명에서는 가변주파수 전원발생기에 의해 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하고, 측정된 신호들을 접지 임피던스를 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하여 분석되어 저장된 데이터를 읽어 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하여 판정된 주파수대별 접지 임피던스의 데이터를 사용자의 선택에 따라 출력을 하게 함으로써 고주파 영역에서의 접지임피던스를 측정가능케 하는 방법 및 장치를 제공한다.

Description

고주파영역에서의 접지 임피던스 측정방법 및 장치{Measurment method and apparatus for earth impedance in high frequency region}

본 발명은 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 과도상태에서의 특성을 고려한 접지 임피던스를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

접지에는 목적에 따라 여러가지 역할이 있으나 특히 다음과 같은 두가지 주된 목적이 있다.

첫째, 피뢰침, 철탑, 변압기, 계통의 중성점 등에 접지를 함으로써 안전사고를 예방하여 인축에 대한 안전성을 확보하기 위함이다.

따라서 변전소접지는 지락고장이나 뇌격에 의해 구내의 접지계통에 대전류가 흐를 때 발생하는 전압상승이나 보폭전압을 억제하기 위해 시공되며, 접지전극으로는 주로 메시(Mesh)를 사용하고 있으나 경우에 따라 보링 전극(또는 막대모양 전극의 심타공법)을 병용하고 있으며, 메시 접지의 역할은 낮은 접지저항을 얻는 것 뿐만 아니라 구내 작업자의 보폭전압 경감에도 있으며 이를 위해서 메시간격, 매설깊이 등을 고려하여 시공하고 있다.

둘째, 뇌(雷)에 의한 Surge와 차단기 등의 스위칭동작에 의한 개폐 Surge로 인한 각종 전력설비의 절연파괴 및 오동작을 방지함으로써 계통의 신뢰성 향상 및 전력설비의 안정운전으로 기기수명을 연장시키기 위함이다.

도 1a 및 도 1b는 접지설비의 구성과 전위 상승의 개념을 도시하고 있다.

접지란 대지에 전기적으로 단자(터미널)을 접속하는 것이며, 이 전기적 단자 역할을 하는 것이 접지전극이다. 도시된 바와 같이 전기관련설비기기(1)가 접지선(2)과 접지전극(3)을 통해 대지(4)에 접지되어 전류가 전극을 통해 대지에 흘러들어갈 때 쉽게 흐르느냐의 여부는 접지저항(접지전극에 전류 I[A]를 흘렸을 때 전극의 전위가 대지전위(무한원점의 영전위)에 비해서 E[V](5) 만큼 높아지는데, 이때 E/I[Ω]를 이 접지전극의 접지저항이라 한다.)에 달려 있다. 어떤 원인으로 전기설비의 접지계통에 고장전류가 흐를 때 전위가 상승하게 된다. 이는 옴의 법칙(Ohm's Law)에 따라 고장전류와 접지계통의 전기저항의 곱으로 나타내는데 전위상승을 최대한 억제하기 위해서는 접지저항이 낮도록 하는 접지가 필요하게 된다. 즉, 인체에 위험이 없는 전위상승의 상한값은 접지저항에 관계되므로 감전방지에 가장 기본적인 것이다. 이러한 내용은 도 1에 잘 도시되어 있다.

이와같이 인축사고 및 각종 전력설비에 장애를 일으키는 접지저항의 목표값이 결정되면 이 값을 얻기 위하여 접지목적에 맞는 설계를 하여야 하며 일반적으로 접지설계는 우선 대지 파라미터를 파악한 후 접지규모에 따라 접지공법을 선택하고, 이에 따라 설계도를 작성하고 접지공사를 시공하는 순서를 밟는다. 접지설계는 경제성, 신뢰성, 보전성 등을 고려할 필요가 있으며 특리 유의할 것은 지나치게 많은 접지전극을 대지에 포설해도 비경제적이므로 접지저항의 성질을 충분히 이해한후 설계를 검토해야 한다는 점이다.

접지전극으로 가장 널리 보급되어 있는 것이 막대모양 전극인데, 이것은 대지에 박아 넣기만 하면 되므로 모든 전극 중에서 가장 시공하기 쉬우나 낮은 접지저항은 얻을 수 없으며 이에 비해 선모양이나 그물모양(망상) 접지전극은 양호한 접지저항을 얻을 수 있으나, 매설하여야 하기 때문에 시간과 비용이 든다. 저접지저항이 요구되는 대규모의 접지 시스템에서는 선모양이나 그물모양 전극을 주체로 접지설계를 하는 경우가 많다. 그래도 필요한 접지저항을 얻을 수 없을 때는 막대 모양 전극을 병용하는 일이 있는데 이와같이 종류가 다른 접지전극을 쓰는 방법을 병용접지공법이라 한다. 접지공사를 하는 장소에 따라 접지전극을 충분히 포설하여 소요접지저항을 얻는 경우도 있으나, 접지저항은 대지저항률의 대소에 따라 좌우되므로 접지공사지점의 토양에 화학적 처리를 시행하여 대지저항율을 낮추어서 접지저항을 감소하는 것을 고려하기도 하는데 이와같이 화학적 처리를 하는 것이 접지저감제이다. 또한 고도정보화 사회의 실현에 필수적인 각종 전기, 전자, 통신장비 및 설비가 작은 전기적 충격에도 취약성을 나타내고, 특히 고주파를 함유하는 써지에 대해서는 더욱 더 취약하다.

또한 최근에 전력설비의 감시진단과 전력설비 자체가 반도체소자로 대체되는 경향이 있어 고주파가 침입되었을 때의 임펄스 임피던스의 효과적인 측정과 대책이 시급히 요구되고 있으며, 정전기 장해, 전자파 장해 등을 일으키는 대부분의 장애는 올바른 접지기술의 구현으로 방지될 수 있는 것들이다.

이상과 같이 각종 전력설비에 장애 요인이 되고 있는 접지저항에 대해서 종래에는 과도상태에서의 특성을 고려하지 않은 정상접지저항만을 측정하고 있는 실정으로 이는 각 주파수에 따른 정확한 사고분석을 할 수 없을 뿐만 아니라 각종 전력설비의 보호 측면에서 신뢰성을 잃게 하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 작업상의 간편성과 정확성 및 신뢰성을 제공하며, 과도상태에서의 주파수대별 접지 임피던스를 측정하여 정확한 사고해석, Surge 및 임펄스 임피던스(Impulse-Impedence)의 특성을 알수 있을뿐만 아니라 계절별 접지저항을 주기적으로 측정하여 접지망의 열화경향을 앎으로써 각종 전력공급설비의 운전 및 유지보수에 활용하여 전력설비의 수명 연장 및 인축에 대한 안전성을 확보하기 위한 고주파영역에서의 접지 임피던스의 측정방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 본 발명이 적용되는 접지설비의 간략구성도.

도 1b는 본 발명이 적용되는 전위상승의 개념도.

도 2는 본 발명이 적용되는 주파수 가변에 의한 접지망 접지임피던스 측정장치의 블록 구성도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 데이터 측정부 110 : 가변주파수 전원장치

120 : 저항 분압기 200 : 데이터 분석부

210 : 필터 220 : A/D신호 변환기

230 : 제어기(Controller) 240 : 메모리부

300 : 데이터 연산부 400 : 출력부

410 : 선택 스위치 420 : 표시부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정방법은 가변주파수 전원에 따라 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 데이터 측정단계와, 상기 데이터 측정단계에서 측정된 신호들을 접지 임피던스를 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하는 데이터 분석단계와, 상기 데이터 분석단계에서 분석되어 저장된 데이터를 읽어 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하는 데이터 연산단계와, 상기 데이터 연산단계에서 판정된 주파수대별 접지 임피던스의 데이터를 사용자의 선택에 따라 출력을 하는 출력단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정방법을 달성하기 위한 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치는 가변주파수 전원장치에 의해서 접지망으로 흐르는 전류 및 전압 신호를 측정하는 데이터 측정수단과, 상기 데이터 측정수단에서 측정된 신호들을 접지 임피던스의 크기 및 위상 값을 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석한는 분석수단과, 상기 데이터 분석수단에서 분석되어 저장된 데이터를 읽어 미리 저장해 놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하는 데이터 연산수단과, 상기 데이터 연산수단에서 연산된 데이터를 사용자에게 액정화면을 통해 출력해주는 출력수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 측정장치에서는 주파수를 가변시킴으로써 고주파 영역에서의 접지 임피던스를 측정하여 정확한 사고해석 및 임펄스 임피던스(Impuise-Impedance)를 측정함으로써 Surge의 특성을 알 수 알 수 있을뿐만 아니라 계절별 접지저항의 경향을 파악하여 접지망의 열화경향을 앎으로서 각종 전력공급설비의 운전 및 유지보수에 활용할 수 있을 뿐만 아니라 전력설비의 수명 연장 및 인축에 대한 안전성을 확보 할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정장치를 이용하여 과도상태에서의 특성을 고려한 접지 임피던스를 측정하고 있다.

일반적으로 써지(Surge)는 주위매질과 깊은 관계를 갖고 있고 주파수분석에 의하면 고주파의 성질을 갖고 있으므로 주위의 매질에 의해서 투과와 반사가 일어나는 진행파의 성질을 갖게 되고 또하나의 특징은 진행속도도 주위의 매질과 관가 깊은데 이것을 써지 임피던스라고 한다. 이러한 임펄스 전류하에서의 접지극의 성능은 가정이나 공공 건물 혹은 공장을 낙뢰로 부터의 보호를 위해 발생하는 문제점을 분석하기 위해 자세히 파악할 필요성이 있으며, 상용주파수에서 접지극의 상태는 잘 알려진 상태이고 낮은 주파수에서의 접지시스템의 효능을 검증하는 것은 어렵지 않다. 그러나 이것 또한 정상상태에서의 접지저항만을 측정함으로써 주파수별 정확한 사고분석을 하기에는 부족한 실정이다.

이상과 같이 각종 전력설비에 큰 장애요인이 되고 있는 정상상태 및 과도상태에서의 접지 임피던스에 대해서 고주파영역에서의 접지임피던스를 측정하는 원리를 이용하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 의한 고주파영역에서의 접지 임피던스를 측정하는 방법은 데이터 측정단계에서 AC 전원의 주파수를 가변시켜 공급하여 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정한다.

즉, 데이터 측정단계는 AC 전원의 주파수를 가변시켜 공급라는 가변주파수 전원공급단계를 수행하고, 그 가변 주파수 전원에 따라 접지망으로 흐르는 전류를 측정하는 전류측정단계를 수행하고, 상기 전류측정시에 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 전압측정단계를 수행하고, 상기 전류측정단계와 상기 전압측정단계로부터 얻어진 신호를 일정 전압으로 분압시켜 출력하는 분압단계를 수행함으로써 이루어진다.

상기 데이터 측정단계에서 얻어진 전류 및 전압 데이터로부터 접지 임피던스를 계산하여 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하는 데이터 분석단계를 수행한다.

즉, 데이터 측정단계에서 출력된 신호들의 잡음을 제거하는 단계를 수행하고, 그 데이터의 영점전과 후의 값을 보정하는 단계를 수행하고, 그 보정된 데이터신호를 A/D신호 변환시키는 단계를 수행하고, 상기 본정된 디지털 데이터 신호를 메모리에 저장시키도록 출력하는 단계를 수행한다.

상기 데이터 분석단계에서 분석되어 저장된 데이터를 읽어지면 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하는 데이터 연산단계를 수행한다.

즉, 상기 데이터 분석단계에서 출력된 신호들을 미리 저장해놓은 프로그햄에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 여부를 판단하도록 한다.

상기 데이터 연산단계에서 주파수대별 접지 임피던스의 데이터가 판정되면 사용자의 선택에 따라 출력을 하는 출력단계를 수행한다.

즉, 상기 데이터 연산단계에서 판단된 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 데이터를 메모리에 저장하는 저장단계를 수행하고, 선택 스위치에 의해서 상기 접지 임피던스 데이터를 액정화면을 통해 임의의 한 주파수 또는 사용자가 지정한 전체 주파수 범위에서의 크기, 위상 및 파형을 표시하는 표시단계를 수행함으로써 고주파 영역에서 임피던스를 측정할 수 있게 되는 것이다.

상기 고주파영역에서의 임피던스 측정방법을 달성하기 위한 고주파 영역에서의 임피던스 측정장치의 구성도가 도 2에 잘 도시되어 있다.

도 2는 본 발명에 따른 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정장치의 블록 구성도이다.

그 구성은, 변전소 접지망에 적용되는 예로서 설명하면, 크게 가변주파수 전원발생기에 의해 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 데이터 측정부(100)와, 상기 데이터 측정부(100)에서 측정된 신호들을 접지 임피던스를 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하는 데이터 분석부(200)와, 상기 데이터 분석부(200)에서 분석되어 저장된 데이터를 읽어 접지 임피던스의 크기 및 위상을 판정하기 위해 중앙처리장치를 사용하는 데이터 연산부(300)와, 상기 데이터 연산부(300)에서 판정된 주파수대별 접지 임피던스의 데이터를 사용자의 선택에 따라 출력을 하는 출력부(400)로 구성되어 있다.

상기한 구성을 구체적으로 설명하면, 상기 데이터 측정부(100)는 AC전원을 DC로 변환 뒤 다시 가변AC전원을 사용하는 가변주파수 전원장치(110)와, 이때 접지망에 흐르는 전류와 같은 시각에 대지전위에 비해서 높아지는 전위에 대한 정보를 측정하며 여기서 출력된 신호를 최대 출력전압 5V이하로 분압시켜 출력하는 저항 분압기(120)로 구성되어 있다.

전류, 전압계 단자에 접지 임피던스 측정장치 단자를 연결하여 전압, 전류를 같은 시각에 측정하여 읽어 들이며, 이때 가변주파수 전원장치(110)는 데이터 분석부에 있는 제어기(Controller)(230)에 의해 초기에 전압 및 주파수가 결정되면 그에따라 주파수를 가변(0.1HZ∼1MHZ)시켜 접지 임피던스의 크기 및 위상을 구할 수 있게 된다. 전류, 전압계에서 나오는 신호는 저항 소자를 이용하여 20 : 1의 분압기(120)를 이용하여 최대 출력 전압 5[V]이하가 처리한다.

또한, 데이터 분석부(200)는 상기 저항 분압기(120)에서 출력된 신호들의 잡음을 제거하고, 그 데이터의 영점 전과 후의 값을 보정하여 상기 A/D신호변환기(220)로 출력하는 필터(210)와, 이러한 필터에서 출력된 신호들을 저장하기 위해 디지털 신호로 변환하는 A/D신호변환기(220)와, 상기 A/D 변환기(220)에서 변환된 디지털 신호의 주파수를 초기에 가변주파수 전원장치(110)에 입력한 주파수와 비교하여 일치하면 그 데이터를 메모리부(240)로 출력하는 제어기(230)부분과, 상기 제어기(230)에서 출력된 데이터를 저장하는 메모리부(240)로 구성되어 있다.

이에 따라 A/D신호변환기(220)는 분압되어 들어오는 정보를 디지탈화하여 일단 버퍼에 저장시키고 데이터가 다 모이면 제어기(230)를 거쳐 메모리부(240)로 전송한다. 그리고 필터(210)는 분압기를 거친 데이터를 software적으로 필터링하여 그 파형의 노이즈성분을 제거시킬 뿐만 아니라 영점 부근의 샘플링값이 정확히 0의 위치에 있지 않을 수도 있기 때문에 영점전과 후의 값에 대해 꼭 영점을 파형이 지나가도록 만들어 준다. 즉, 영점 전과 후의 값을 보정하여 상기 필터(210)는 다시 A/D신호변환기(220)로 전송한다. 또한 제어기 (230)는 가변되는 주파수 범위 내에서 사용자가 정하는 임의의 주파수 범위와 주파수로 표현되는 측정폭을 정하여 전원장치(110)에 입력하게 된다.

데이터 연산부(300)는 중앙처리장치로서 메모리부(240)에 저장된 데이터를 불러들여 미리 저장해놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상을 계산하게 된다. 내장된 프로그램은 전원이 끊어져도 내용이 없어지지 않는 ROM에 들어 있으며 버퍼메모리회로와 데이터 메모리 회로에는 수행시간이 빠른 RAM을 이용하였다. 또 전원이 끊겨도 내용이 지워지지않는 불휘발성 NVM(Non-volatile memory) 메모리를 이용한다.

또한, 상기 출력부(400)는 상기 데이터 연산부(300)에서 계산한 정보를 상기메모리부(240)에 기억시키고, 그 데이터의 출력을 임의의 한 주파수 또는 사용자가 지정한 전체 주파수 범위에서의 접지 임피던스의 크기, 위상 및 파형을 나타내도록 선택하는 선택스위치(410)와, 상기 선택스위치(410)에 의해 상기 접지 임피던스 데이터를 액정화면을 통해 표시하는 표시부(420)로 구성되어 있다. 상기 선택스위치(410)에 의하여 각 주파수에 대한 대지가 유도성, 용량성 및 선형성 혹은 비선형성질을 갖는가를 알 수 있고, 사용자가 정한 주파수범위에서 접지 임피던스의 크기와 위상의 특성을 한 눈에 볼 수 있다는 장점을 갖는다.

본 발명에 의한 접지임피던스 측정장치는 상기와 같이 구성되어 다음과 같이 동작한다. 데이터 측정부(100)의 가변주파수 전원발생기(110)에 의해 설정된 주파수를 갖는 전원이 공급되면 이때 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정한다. 상기 데이터 측정부(100)에서 측정된 신호들은 접지 임피던스를 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 데이터 분석부(200)에서 그 데이터를 분석되며, 상기 데이터 분석부(200)에서 분석되어 저장된 데이터는 중앙처리장치를 사용하는 데이터 연산부(300)에서 읽어들여져 접지 임피던스의 크기 및 위상이 연산된다. 상기 데이터 연산부(300)에서 판정된 주파수대별 접지 임피던스의 데이터는 사용자의 선택에 따라 출력부(400)에 출력하게 된다.

좀더 상세하게 설명하면, 상기 데이터 분석부에 있는 제어기(Controller)(230)에서 가변되는 주파수 범위 내에서 사용자가 정하는 임의의 주파수 범위와 주파수로 측정폭을 정하여 전원장치(110)에 입력하면 가변주파수 전원장치(110)는 결정된 초기의 전압 및 주파수에 따라 측정부의 주파수를 가변(0.1HZ∼1MHZ)시켜 AC전원을 DC로 변환 뒤 다시 가변AC전원을 공급한다. 이에 따라 전류, 전압계 단자에 접지 임피던스 측정장치 단자를 연결하여 전압,전류를 같은 시각에 측정하여 접지망에 흐르는 전류와 같은 시각에 대지전위에 비해서 높아지는 전위가 측정한다.

상기 전류, 전압계에서 측정된 신호는 저항 소자를 이용하여 20 : 1 분압기(120)에서 최대 출력전압 5V이하로 분압되어 출력되어진다. 이에 따라 접지 임피던스의 크기 및 위상이 구하여진다.

상기 저항 분압기(120)로부터 출력된 데이터들은 필터(120)에서 소프트에어적으로 필터링되어 그 파형의 노이즈성분이 제거될 뿐만 아니라 영점 부근의 샘플링값이 정확히 0의 위치에 있지 않을 수도 있기 때문에 영점전과 후의 값에 대해 꼭 영점을 파형이 지나가도록 만들어진다. 이렇게 영점 전과 후의 값이 보정되어지면 상기 A/D신호변환기(220)에서 분압되어 들어오는 정보은 저장될 수 있도록 디지털신호로 변환되어 일단 버퍼에 저장되고 데이터가 다 모이면 제어기(230)에 의해 제어되어 그 신호의 주파수가 초기에 가변주파수 전원장치(110)에 입력한 주파수와 비교하여 일치하면 그 데이터가 메모리부(240)로 출력되어 저장된다.

이렇게 메모리부(240)에 저장된 데이터들은 데이터 연산부(300)에 불러들여져 미리 저장해놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상이 계산되어진다.

상기 데이터 연산부(300)에서 계산된 정보는 상기 메모리부(240)에 기억되고, 선택스위치(410)에서 그 데이터의 출력이 임의의 한 주파수 또는 사용자가 지정한 전체 주파수 범위에서의 접지 임피던스의 크기, 위상 및 파형으로 나타내어지도록 선택되어지며, 상기 선택스위치(410)에 의하여 상기 접지 임피던스 데이터가 표시부(420)인 액정화면을 통해 표시되어지게 함으로 각 주파수에 대한 대지가 유도성, 용량성 및 선형성 혹은 비선형성질을 갖는가를 알 수 있게 되고, 사용자가 정한 주파수범위에서 접지 임피던스의 크기와 위상의 특성을 한 눈에 볼 수 있게된다.

이상과 같은 본 발명은 주파수를 가변시킴으로써 고주파 영역에서의 접지 임피던스를 측정하여 정확한 사고해석 및 임펄스 임피던스(Impulse-Impedance)를 측정함으로써 Surge의 특성을 알 수 있을뿐만 아니라 계절별 접지저항의 경향을 파악하여 접지망의 열화경향을 알므로써 각종 전력공급설비의 운전 및 유지보수에 활용 할 수 있을 뿐만 아니라 전력설비의 수명 연장 및 인축에 대한 안전성을 확보 할 수 있게 된다.

본 발명은 각종 전력설비에 장애 요인이 되고 있는 접지저항에 대해서 현재 국내에서는 과도상태에서의 특성을 고려하지 않은 정상접지저항만을 측정함으로써 각 주파수에 따른 정확한 사고 분석을 할 수 없을뿐만 아니라 각종 전력설비의 보호측면에서 신뢰성을 잃고 있는 실정이므로, 정상상태 및 과도상태에서의 주파수대별 접지 임피던스를 측정하여 정확한 사고해석 및 Surge의 특성을 알 수 있을뿐만 아니라 계절별 접지저항의 경향을 파악하여 접지망의 열화경향을 알므로써 각종 전력공급설비의 운전 및 유지보수에 활용하여 전력설비의 수명연장 및 인축에 대한 안전성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (12)

1. 고주파영역에서의 접지 임피던스를 측정하는 방법에 있어서,

   가변주파수 전원에 따라 접지망으로 흐르는 전류와 이때 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 데이터 측정단계와;

   상기 데이터 측정단계에서 측정된 신호들을 접지 임피던스를 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하는 데이터 분석단계와;

   상기 데이터 분석단계에서 분석되어 저장되어 데이터를 읽어 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하는 데이터 연산단계와;

   상기 데이터 연산단계에서 판정된 주파수대별 접지 임피던스의 데이터를 사용자의 선택에 따라 출력을 하는 출력단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파영역에서의 접지 임피던스 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 측정단계는,

   AC 전원의 주파수를 가변시켜 공급하는 가변주파수 전원공급단계와;

   접지망으로 흐르는 전류를 측정하는 전류측정단계와;

   상기 전류측정시에 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 전압측정단계와;

   상기 전류측정단계와 상기 전압측정단계로부터 얻어진 신호를 일정 전압으로 분압시켜 출력하는 분압단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 가변주파수 전원공급단계는,

   AC전원을 DC로 변환 뒤 다시 가변 AC전원으로 변화되게 하며, 전원의 크기와 주파수가 자동으로 가변되게 하는 것을 특징으로 하는 고주파 역역에서의 접지 임피던스 측정방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 분석단계는,

   상기 데이터 측정단계에서 출력된 신호들의 잡음을 제거하는 단계와;

   그 데이터의 영점전과 후의 값을 보정하는 단계화;

   보정된 데이터 신호를 A/D신호 변환시키는 단계와;

   상기 보정된 디지털 데이터 신호를 메모리에 저장시키도록 출력하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스측정방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 데이터 연산단계는,

   상기 데이터 분석단계에서 출력된 신호들을 미리 정해놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 여부를 판단하는 단계인 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력단계는,

   상기 데이터 연산단계에서 판단된 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 데이터를 메모리에 저장하는 저장단계와;

   선택 스위치에 의해서 상기 접지 임피던스 데이터를 액정화면을 통해 임의의 한 주파수 또는 사용자가 지정한 전체 주파수 범위에서의 크기, 위상 및 파형을 표시하는 표시단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 고주파 역역에서의 접지 임피던스측정방법.
7. 고주파영역에서의 접지 임피던스를 측정하는 장치에 있어서,

   가변주파수 전원장치에 의해서 접지망으로 흐르는 전류 및 전압 신호를 측정하는 데이터 측정수단과;

   상기 데이터 측정수단에서 측정된 신호들을 접지 임피던스의 크기 및 위상 값을 계산하기 위한 데이터로 저장시키기 위해 그 데이터를 분석하는 분석수단과;

   상기 데이터 분석수단에서 분석되어 저장된 데이터를 읽어 미리 저장해 놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상을 검출하도록 연산하는 데이터 연산수단과;

   상기 데이터 연산수단에서 연산된 데이터를 사용자에게 액정화면을 통해 출력해주는 출력수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 데이터 측정수단은,

   접지망으로 흐르는 전류를 측정하는 전류계와;

   이와 동시에 대지전위(大地電位 : 무한원점의 영전위)에 비해서 높아지는 전위[V]신호를 측정하는 전압계와;

   상기 전류계와 강시 전압계로 부터 출력된 신호를 일정 전압으로 분압시켜 출력하는 분압부로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 가변주파수 전원장치는,

   AC전원을 DC로 변환 뒤 다시 가변 AC전원으로 변환되게 하며, 또한 제어기(Controller)에 의해 전원의 크기와 주파수가 자동으로 가변되는 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 데이터 분석수단은,

    상기 데이터 측정수단에서 출력된 신호들의 잡음을 제거하고 그 데이터의 영점전과 후의 값을 보정하는 필터와;

    제어기에 의해 출력된 데이터를 저장하는 메모리부로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 데이터 연산수단은,

    상기 데이터 분석수단에서 출력된 신호들을 미리 저장해놓은 프로그램에 따라 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 여부를 판단하는 데이터 연산부인 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 출력수단은,

    상기 데이터 연산수단에서 판단된 주파수대별 접지 임피던스의 크기 및 위상 데이터를 상기 데이터 저장수단에 기억시키며, 선택 스위치에 의해서 상기 접지 임피던스 데이터를 액저화면을 통해 임의의 한 주파수 또는 사용자가 지정한 전체 주파수 범윙에서의 크기, 위상 및 파형을 표시하는 표시부로 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 영역에서의 접지 임피던스 측정장치.

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