KR100418195B1 - 전력케이블의 다중절연진단장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력케이블의 다중 절연 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기 전력 케이블을 충전시키기 위한 전압을 공급하는 전원부; 전원투입 및 전원 차단을 수행하는 스위칭모듈부와, 상기 케이블에 충전된 전압을 방전시키는 스위칭모듈부를 포함하는 고압스위칭모듈부; 열화시정수 측정용인 초고저항모듈부와, 모든 진단법에 적용되는 충전직렬저항부와, 성극지수, 흡수전류, 완화전류 측정용인 전류측정용입력저항부와, 상기 케이블내의 잔존전하를 방전시키는 방전저항부를 포함하는 저항모듈부; 상기 케이블이 충전된 다음에 상기 고압스위칭모듈부의 동작에 따라 상기 저항모듈부를 통하여 흐르는 신호를 측정하는 신호측정부; 상기 케이블의 열화 상태를 진단하기 위한 다수의 절연 진단 모드를 선택하기 위한 입력자료부; 및 상기 입력자료부를 통하여 설정된 절연 진단 모드에 따라 상기 고압스위칭모듈부와 저항모듈부의 각 부를 선택적으로 동작시키고, 신호 측정부에서 측정된 데이터를 토대로 하여 케이블의 열화 상태를 판단하는 제어부를 포함한다.

이러한 본 발명에 따르면, 여러 진단모드의 선정을 통한 정전시간 감소 및 절연진단의 신뢰도를 높일 수 있다.

Description

전력케이블의 다중절연진단장치 및 그 방법{Apparatus and method for multi-testing insulation of power cables}

본 발명은 전력케이블의 다중절연진단장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다상세하게는 전력케이블의 열화판정의 신뢰도를 높일 수 있는 다중진단방식의 절연진단장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 지중에 매설되는 전력케이블은 그 열화상태를 직접 눈으로 확인할 수 없기 때문에 케이블에 직류고전압을 인가한 다음에 케이블의 외피층으로 흐르는 미세한 누설전류의 크기를 측정하여 케이블의 열화 상태를 판정하였다.

그러나 이러한 방식은 측정 계기의 지침이 흔들리기 때문에 정확한 측정값을 얻을 수 없으며, 매설된 전력케이블의 길이에 따라 측정값의 오차가 매우 크게 되고, 또한, 고전압을 장시간 인가하기 때문에 시험 중에 케이블의 절연파괴가 발생될 가능성이 높은 단점이 있다.

이러한 단점을 개선하기 위하여 케이블에 일시적으로 고전압을 인가하여 케이블을 충전시킨 후 전압공급을 중단하고 방전시킴으로써 고저항을 통해 흐르는 전류를 측정하여 이 데이터로 방전전압의 감쇠정도를 계산하는 전압감쇠법으로 케이블의 열화판정을 하였다.

그러나 단일 진단기법에 의존한 종래의 일방적인 진단방법은 판정오류의 가능성이 상존하는 문제점이 있었고, 또한 국내 다중접지계통에는 활선진단법의 적용이 불가능하고 사선진단만이 가능하여 이러한 사선진단에 따라 필수적으로 수반되는 정전으로 인한 손실도 고려해야 하는 단점이 있다.

또한, 매설된 지중케이블의 효율적인 관리를 위해 장치의 안정성, 휴대편의성, 조작성 등의 향상을 통한 현장적용성을 높일 수 있는 장치가 필요한 실정이었다.

그러므로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지중케이블의 열화 판단을 위한 절연진단의 신뢰도를 높이고 장치의 현장적용성을 높이고자 하는데 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중절연진단장치의 구조도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다중절연진단장치의 상세 구조와 케이블데이터베이스관리 및 진단해석부와의 연결 상태를 나타낸 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전원부의 배터리모듈부의 구조를 나타낸 도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저항모듈부의 초고저항모듈부의 구조를 나타낸 도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중절연진단장치의 제어부와 메모리부의 상세한 구조를 나타낸 예시도이다.

도 6은 본 발명이 실시예에 따른 다중절연진단방법의 동작 순서도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 열화판정기준을 나타낸 그래프이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 다중 절연진단장치는, 전력케이블의 절연상태를 진단하는 장치로서, 전력케이블을 충전시키기 위한 전압을 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터의 전압을 케이블로 공급하는 전원투입 및 전원 차단을 수행하는 스위칭모듈부와, 상기 케이블에 충전된 전압을 방전시키는 스위칭모듈부를 포함하는 고압스위칭모듈부; 열화시정수 측정용인 초고저항모듈부와, 모든 진단법에 적용되는 충전직렬저항부와, 성극지수, 흡수전류, 완화전류 측정용인 전류측정용입력저항부와, 상기 케이블내의 잔존전하를 방전시키는 방전저항부를 포함하는 저항모듈부; 상기 케이블이 충전된 다음에 상기 고압스위칭모듈부의 동작에 따라 상기 저항모듈부를 통하여 선택적으로 흐르는 전류 및 전압을 측정하는 신호측정부; 상기 케이블의 열화 상태를 진단하기 위한 다수의 절연 진단 모드를 선택하기 위한 입력부; 및 상기 입력부를 통하여 설정된 절연 진단 모드에 따라 상기 고압스위칭 모듈부와 저항모듈부의 각 부를 선택적으로 동작시키는 동작제어부와, 상기 신호측정부에서 측정한 데이터를 적절한 형태로 가공하는 신호처리부와, 이 가공된 데이터를 토대로 하여 케이블의 열화 상태를 판단하는 열화판정부를 포함하는 제어부를 포함한다.

상기 고압스위칭모듈부는 상기 케이블의 제1상, 제2상, 및 제3상으로의 전원공급 및 전원 차단과 방전을 각각 수행하는 다수의 스위칭부로 이루어진다.

이 경우에, 상기 제어부는 입력부를 통하여 3상 다중 동시 절연 진단 모드가 설정된 경우에 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부의 다수의 스위칭부를 모두 동작시켜 전압이 케이블의 제1 내지 제3상으로 소정의 승압, 가압시간 동안 공급되도록 한 다음에 다시 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부를 차단하여 저항모듈부의 초고저항모듈부를 통해 케이블의 방전시 흐르는 신호를 측정하여 상기 제1 내지 제3상의 열화시정수를 동시에 측정하여 이러한 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정한다.

또한, 상기 제어부는 자료입력부를 통하여 단상 다중 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부의 다수의 스위칭부 중 한 상의 스위칭부만을 동작시켜 케이블의 한 상으로만 소정의 승압, 가압시간 동안 전원이 공급되도록 한 다음에, 전원투입 직후 상기 신호측정부가 저항모듈부의 충전직렬저항부와 전류측정용입력저항부를 통하여 흐르는 신호를 측정하여 시간에 따른 전류 변화, 시간에 따른 전압 변화를 측정하고 다시 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부의 한 상의 스위칭부만을 차단하여 케이블을 방전시켜 이때 저항모듈부의 초고저항모듈부를 통해 열화시정수를 측정하며, 나머지 두상도 차례로 상기 시험절차를 거쳐 상기 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정한다.

이러한 본 발명의 특징에 따른 전력케이블의 다중절연진단장치에서, 상기 제어부는 케이블의 열화 상태를 측정하기 위한 전원투입 전 및 매 시험 종료 후에, 상기 방전용 스위칭 모듈부를 동작시켜 상기 케이블에 잔존된 전하가 저항모듈부의방전저항부를 통하여 방전되도록 하여 시험전 가압상태 및 선행시험의 영향을 제거하도록 한다.

한편, 상기 전원부는 배터리 셀과, 배터리 셀의 충방전을 수행하는 충전부, 배터리 셀의 과충전에 따른 과전류를 차단하기 위한 차단용 스위치, 및 배터리 셀의 충전 전압을 검출하는 전압 검출기를 포함하는 배터리 모듈부를 포함하여, 케이블의 열화 상태 측정 환경에 따라 배터리 모듈부가 선택적으로 사용되도록 한다.

또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 다중 절연진단 방법은, 전력케이블의 절연상태를 진단하는 방법으로, 케이블의 3상 동시 진단 모드 또는 케이블을 단상씩 순차적으로 측정하는 단상 다중진단모드를 포함하는 다수의 진단 모드 중 하나의 진단 모드를 선정하는 단계; 선택된 진단 모드에 따른 시험 전압, 측정 횟수를 포함하는 측정 변수를 설정하는 단계; 상기 케이블을 충전시키는 단계; 소정시간 경과 후 상기 케이블로의 전원 공급을 차단하고 선택된 진단 모드에 따라 케이블에 연결된 저항모듈부를 통해 흐르는 신호를 측정하는 단계; 신호측정이 끝나면 방전용 스위칭모듈부를 동작시켜 케이블에 잔존된 전하를 방전시키는 단계; 및 측정한 상기 데이터를 열화판정 데이터로 가공시키고, 가공된 열화 판정 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

진단 모드 선택 단계에서 3상 다중 동시 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 상기 케이블의 3상으로 모두 전원이 공급되도록 한 다음에, 상기 케이블에 연결된 저항 모듈부의 초고저항모듈부를 통하여 제1 내지 제3상의 열화시정수를 동시에 측정하고 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정한다.

한편, 진단 모드 선택 단계에서 단상 다중 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 케이블의 3상 중 한 상으로만 전원이 공급되도록 한 다음에, 전원투입 직후 상기 케이블에 연결된 저항모듈부의 충전직렬저항부, 전류측정용입력저항부를 통하여 시간에 따른 전류 변화, 시간에 따른 전압 변화를 측정하여 성극지수, 흡수전류, 전압단계별 전류 특성의 진단변수를 측정하고 전원제거 후 케이블이 방전되는 동안 저항모듈부의 초고저항모듈부를 통해 열화시정수를 측정하여 상기 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정한다.

또한, 상기 진단모드에 따른 전기적 진단결과는 케이블데이터베이스관리 및 진단결과해석부를 통해 데이터베이스화되어 관리되고 선로이력 및 환경자료에 따라 최종적인 열화판정결과를 도출할 수 있도록 한다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 다중절연진단방법은 종래의 절연진단방식인 단일진단법에 의존하지 않고 다중진단 및 단상진단이나 3상 동시진단 등의 선택이 가능하며 측정케이블의 사고이력, 사용년수, 선로환경 등의 선로이력 및 환경자료를 변수화하고 가중치를 부여하여 최종진단결과를 도출하도록 한다.

구체적으로, 다중 또는 동시진단의 원리는 크게 직류분 전류측정과 전압측정으로 나누어지는데, 각 측정변수별로 다양한 진단변수 측정이 가능하도록, 성극지수(Polarization)법, 전압단계별 전류특성법(Step Voltage Test), 흡수전류법, 케이블시정수법의 절연진단기법들을 동시 또는 선택적으로 적용하여 절연진단의 신뢰도를 획기적으로 상승시킨다.

또한 측정하는 곳의 환경적 여건 및 경제적 여건에 따라 단상진단 또는 3상 동시진단을 선택할 수 있게 하고, 그 외 케이블DB관리 및 진단결과 해석프로그램에 의하여 여러 자료를 변수화하고 가중치를 두어 이를 전기적 진단결과와 결합하여 최종진단결과를 도출하도록 한다.

절연진단기법 중, 성극지수법은 시간에 따른 전류량의 변화를 지수화 한 것으로 (예:전원투입후 1분시점 전류 및 전원투입후 10분시점 전류량의 변화를 지수화함), 그 지수가 증가경향이 클수록 절연상태가 악화된 것으로 판단한다.

전압단계별 누설전류 특성법(Step Voltage Test)은 단계적으로 시험전압을 상승시켜 각 전압단계별 소정시점에서의 전류치를 측정하여 전류-전압 특성의 비선형성의 정도로 열화를 판정하는 것으로 선형성에서 벗어난 정도가 클수록 절연상태가 악화된 것으로 본다.

흡수전류법은 충전전류분과 누설전류분을 제거하고 흡수전류분의 신호처리에 의한 열화판정으로 분극시간이 긴 전류성분이 클수록 절연상태가 악화된 것으로 본다.

케이블 열화시정수 측정법은 전원제거 후 케이블RC등가회로의 등가적 개방 후 전압신호를 측정하여 열화시정수를 계산하여 판정하는 것으로 열화시정수가 클수록 절연상태가 악화된 것으로 본다.

사용자는 이러한 절연진단기법들을 동시 또는 교차 적용하거나 특정 진단기법을 선택적으로 적용하고 여기에 3상 동시진단 또는 단상진단 여부를 정하여 3상 동시진단모드, 단상다중진단모드 등의 여러 모드를 선정할 수 있다.

또한, 시험전압, 가압조건 등의 시험조건은 현장여건에 따라, 진단결과의 누적에 따라 최적의 조건으로 변경할 필요가 있으며, 본 발명에서는 이러한 시험조건의 변화가 가능하다.

또한, 케이블의 교체여부 및 범위를 결정하기 위해서는 위에 기술된 다양한 전기적 절연진단기법에 의한 절연진단 및 열화판정 이외에도 사고이력, 사용년수, 선로환경 등의 선로이력 및 환경자료를 변수화하여 가중치를 부여하고 이를 전기적 진단결과와 결합하여 최종적인 진단결과를 도출할 필요가 있으므로, 본 발명에서는 케이블의 진단 결과를 데이터베이스화하여 관리하고, 사고이력, 사용년수, 선로환경 등의 선로이력 및 환경자료와 함께 분석하여 케이블 교체 여부를 신뢰성 있게 판단할 수 있도록 한다.

이러한 특징을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 다중 절연 진단을 구현하기 위한 구체적인 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.

도 1에 이러한 본 발명의 실시예에 따른 전력케이블의 다중 절연진단장치의 구조가 도시되어 있으며, 도 2에 도 1의 장치를 구성하는 각 부의 세부적 구조가 도시되어 있다.

첨부한 도 1에 도시되어 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 절연 진단 장치는,전원부(100),고압스위칭모듈부(200),단말누설제거부(300),저항모듈부(400), 신호측정부(500),제어부(600),메모리부(700),입출력통신부(800), 자료입력부(900),표시장치부(1000)를 포함하며, 입출력통신부(800)를 통하여 케이블데이터베이스관리 및 진단결과해석부(1100)와 연결된다.

전원부(100)는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하여 공급하는 AC-DC 전원공급부(110), DC 전압을 소정의 DC 전압으로 변환하여 공급하는 DC-DC 전원공급부(120), 별도의 DC 전압을 공급하는 배터리모듈부(130)와, 각 부의 동작을 제어하여 선택적으로 각 부의 전압이 공급되도록 하는 전원제어부(140)를 포함한다. 배터리모듈부(130)는 특히, 전원확보가 어려운 현장에서의 전원공급과 전류측정의 경우 교류입력전원으로 인한 잡음의 영향이 심각하여 이를 배제하기 위하여 사용된다.

도 3에 배터리 모듈부의 상세 구조가 도시되어 있다. 첨부한 도 3에 도시되어 있듯이, 배터리모듈부(130)는 배터리 셀(131)과, 배터리 셀(131)의 충방전을 수행하는 FET 소자(132), FET 소자(132)의 동작을 제어하여 배터리 셀(131)의 충방전을 제어하는 제어용 IC(133), 배터리 셀(131)의 과충전에 따른 과전류를 차단하기 위한 차단용 스위치(134), 배터리 셀(131)의 충전 전압을 검출하는 전압 검출기(135)를 포함한다. 여기서 배터리 셀(131)은 리튬-이온 배터리 셀이며, 제어용 IC(133)는 전압 검출기(135)에서 출력되는 전압을 토대로 배터리 셀(131)의 충방전을 제어하여 적정 전압이 충전되어 각 회로로 공급되도록 한다.

한편, 고압스위칭모듈부(200)는 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211, 212, 213)와, 장치의 안정성 확보 및 측정신뢰도 향상을 위한 방전용 스위칭모듈부(221, 222, 223)를 포함한다.

단말누설제거부(300)는 신호측정시 단말누설 등에 의한 외부잡음을 막아주기 위한 것으로 테프론(Teflon) 등의 합성수지로 되어 있다.

저항모듈부(400)는 감쇄전압 또는 열화시정수 측정용인 초고저항모듈부(410)와, 모든 진단법에 적용되는 충전직렬저항부(420)와, 성극지수, 흡수전류, 완화전류 측정용인 전류측정용입력저항부(430)와, 모드시험의 시작 또는 매시험 종료 후 케이블내의 잔존전하를 방전시키는 방전저항부(440)를 포함한다.

도 4에 초고저항모듈부의 구조가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 초고저항모듈부(410)는 테프론(teflon) 셀 내부에 1TΩ-10TΩ 이상의 초고저항이 설치되는 구조로 이루어진다. 초고저항모듈부(410)는 측정의 신뢰도 확보를 위해 최종적인 등가저항값이 최소한 선로등가저항의 10²배이상 확보되도록 한다. 충전직렬저항부(420)는 선로의 길이에 따른 용량성분의 변화에 대응하여 충전전류를 제한하는 기능을 수행한다. 전류측정용입력저항부(430)는 미소전류측정시의 잡음 등의 영향을 배제하기 위한 구조로 되어있다.

신호측정부(500)는 저항모듈부(400)를 통하여 측정되는 누설 전류를 측정하여 케이블의 열화 상태가 판단되도록 하며, 예를 들어, 측정된 누설 전류를 해당 전압으로 변환하는 전류 전압 변환기, 상기 전압을 증폭시키는 증폭기, 증폭된 전압을 샘플링시키는 샘플 홀드기, 클락 신호를 생성하는 클럭 발생기, 클럭 발생기의 출력을 분주시키는 분주기, 클락 신호에 따라 신호 변환 동작을 제어하는 제어기, 분주기의 출력에 동기되어 동작하며 제어기의 제어에 따라 샘플 홀드기로부터제공되는 샘플링된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 제어기로 출력하는 A/D 변환기를 포함할 수 있으며, 각 부는 이미 공지된 기술임으로 상세한 설명은 생략한다.

제어부(600)는 신호측정부(500)에서 출력되는 데이터를 토대로 하여 케이블의 열화 상태를 판단하며, 예를 들어, 케이블의 상태를 진단하는 프로그램이 내장된 마이크로 프로세서 등으로 이루어질 수 있다. 특히, 제어부(600)는 사용자의 선택에 따라 케이블의 열화 상태를 진단하기 위한 모드를 설정하고, 설정된 모드에 따라 각 저항모듈부(400)나 고압스위칭모듈부(200)의 각 부를 선택적으로 동작시켜 케이블의 열화 상태가 측정되도록 하는 동작제어부(610)와, 신호측정부(500)에서 측정한 데이터를 적절한 형태로 가공하는 신호처리부(620)와, 이 가공된 데이터를 토대로 하여 케이블의 열화 상태를 판단하는 열화판정부(630)를 포함한다. 이러한 제어부는 도 5에 도시된 바와 같이 구현될 수 있다.

메모리부(700)는 케이블의 열화 측정 결과가 저장되며, 이외에도 본 발명에 따른 열화 진단용 프로그램이 저장되어 있으며, ROM RAM, FLASH MEMORY 등을 포함할 수 있다.

자료입력부(900)는 키패드로 이루어지고, 표시장치부(1000)는 LCD로 이루어진다. 본 실시예에서는 퍼스널 컴퓨터 등을 사용하지 않고 간단한 구조로 이루어지는 자료 입력부나 표시 장치부를 통하여 케이블의 열화 상태를 보다 편리하게 진단할 수 있으며, 또한 크기가 소형화가 가능하여 어느 장소에서나 용이하게 케이블 열화 상태를 진단할 수 있는 현장성을 제공한다.

입출력통신부(800)는 케이블의 각종 정보가 저장되는 데이터베이스를 관리하고 분석하는 케이블데이터베이스관리 및 진단결과해석부(1100)와의 통신을 수행하며, 예를 들어, USB, RS232, Ethernet 등의 통신 방식에 따라 서로 필요한 데이터를 송수신한다.

한편, 케이블 데이터베이스 관리 및 진단결과해석부(1100, 이하, 관리 및 진단 결과 해석부라고 명명함)는 도 2에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 절연 진단 장치와 통신하는 통신 인터페이스부(1110), 다중 절연 진단 장치에 의하여 진단된 케이블의 열화 상태 정보가 저장되는 케이블 데이터베이스(1120), 케이블 데이터베이스(1120)로의 데이터입출력을 관리하는 데이터베이스 관리부(1130), 및 케이블 데이터베이스(1120)에 저장된 각종 데이터를 토대로 케이블 열화 진단 결과를 해석하는 데이터 분석부(1140)를 포함한다. 이러한 관리 및 진단결과해석부 (1100)는 퍼스널컴퓨터 등에 설치되어 구현될 수 있다.

다음에는 이러한 구조로 이루어지는 장치를 토대로 하여 본 발명의 실시예에 따른 다중 절연진단방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 6에 본 발명의 실시예에 따른 다중 절연진단방법의 동작 순서도가 도시되어 있다.

도 6에 도시되어 있듯이, 먼저, 열화 상태를 진단하고자 하는 케이블(측정 케이블)에 도 1에 도시된 바와 같이 다중 열화 진단 장치의 각 부를 연결시킨다. 즉, 측정케이블의 측정지점 양 끝단에 고압스위칭모듈부(200) 및 저항모듈부(400)를 연결하여 진단시험을 위한 고전압의 투입과, 다양한 진단변수 측정이 가능한 저항모듈부(400)로 신호가 흐를 수 있도록 한다(S100).

자료입력부(900)를 통하여 3상 동시진단, 단상다중진단, 또는 상기 여러 진단기법을 선택적, 교차적으로 적용시킨 여러 모드 중 하나를 입력받고 가압, 승압, 반복횟수 등의 시험변수를 입력받는다(S110).

자료입력부(900)에 입력된 모드의 선정 및 시험변수(가압, 승압, 반복횟수 등)에 따라 동작제어부(610)에서 고압스위칭모듈부(200)와 전원부(100)의 동작을 제어하여 케이블을 충전시킨다(S120).

소정시간 경과 후 고압스위칭모듈부(200)의 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211, 212, 213)가 차단되고 자료입력부(900)에서 선정된 상기 절연진단모드에 따라 저항모듈부(400)의 초고저항모듈부(410), 충전직렬저항부(420), 또는 전류측정용입력저항부(430)를 통해 흐르는 신호를 신호측정부(500)에서 측정한다(S130).

소정의 시간 동안 측정이 이루어지면 동작제어부(610)는 즉시 방전용 스위칭모듈부(221, 222, 223)를 동작시켜 3상의 케이블에 잔존된 전하를 저항모듈부(400)의 방전저항부(440)를 통하여 일정시간동안 방전시킨다(S140).

소정 시간 측정된 데이터는 신호처리부(610)에서 열화판정데이터에 따라 적절한 형태로 가공되어진다(S150). 열화판정부(630)는 가공된 데이터를 토대로 소정의 자료처리 절차 및 기준에 따라 절연상태를 판정하고 표시장치부(1000)를 통해 그 결과를 표시한다(S160).

최종적으로 모든 진단시험이 종료되면 진단결과 데이터는 장치내의 메모리부(700)에 저장되며, 필요시 입출력통신부(800)를 통하여 외부 PC로의 진단 결과 데이터의 전송 및 저장이 가능하고, 관리 및 진단결과해석부(1100)에 의하여측정케이블의 선로이력 및 환경자료를 변수화하고 가중치를 부여하여 최종진단결과를 도출한다(S170).

이러한 케이블의 다중 열화 진단 방법을 설정되는 모드별로 구체적으로 설명한다.

단계(S110)에서, 사용자가 사선 진단시의 정전시간 감소를 위해 3상을 동시 측정하는 3상 동시 진단 모드를 선택하면, 동작제어부(610)는 자료입력부(900)를 통하여 3상 동시 진단 모드 수행을 위한 가압, 승압, 반복횟수 등의 시험변수를 입력받는다. 그리고, 전원부(100)를 구동시켜 공급되는 전압이 측정대상 케이블의 길이에 따라 일정시간동안 승압되어 소정 시험전압에 도달하도록 한다.

전압이 소정 시험 전압에 도달하면, 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211, 212, 213)를 동작시켜 승압된 전압이 소정 시간 동안 3상에 동시에 공급되도록 하며, 소정 시간이 경과되면 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211, 212, 213)를 동작시켜 3상으로의 전압 공급을 차단시킨다. 다음에, 신호측정부(500)가 저항모듈부(400)의 초고저항모듈부(410)를 통하여 흐르는 전류를 측정하여 열화시정수의 3상 동시 측정을 수행한다. 이때 전원투입 및 측정의 결과는 실시간으로 표시장치부(1000)를 통해 화면에 표시된다.

소정의 시간 동안 신호측정부(500)의 열화시정수 측정이 끝나면 즉시 방전용 스위칭모듈부(221, 222, 223)를 동작시켜 3상의 케이블에 잔존된 전하를 저항모듈부(400)의 방전저항부(440)를 통하여 일정시간동안 방전시킨다.

동작제어부(610)는 자료입력부(900)에서 선정한 반복 횟수에 따라 위에 기술된 케이블 충전 및 신호 측정을 반복 수행하며, 설정된 반복 횟수에 따른 신호 측정이 이루어지면, 신호처리부(620)가 측정데이터를 적절한 형태로 가공하고 가공된 데이터를 열화판정부(630)에서 소정의 자료처리 절차 및 기준에 따라 처리하여 케이블의 절연상태를 판정하고 판정 결과를 표시장치부(1000)를 통해 표시한다.

한편, 단계(S110)에서 여러 절연진단기법을 다중으로 적용하고 3상 케이블을 단상씩 순차적으로 측정하여 신뢰도를 극대화하는 단상 다중 진단 모드가 설정된 경우에는, 자료입력부(900)를 통하여 단상 다중 진단을 위한 가압, 승압, 반복횟수 등의 시험변수를 입력받는다.

다음에, 전원부(100)에서 공급하는 전압을 일정시간동안 승압시켜 소정의 시험전압에 도달하도록 한다. 반복시험을 위해 전압은 0kV에서 5kV까지 1kV의 단계별로 승압시켜 시험전원의 투입, 차단, 방전을 반복한다.

그리고, 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211,212, 213)의 B상, C상 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(212, 213)는 개방하여 케이블의 B상, C상으로 전원이 투입되지 않도록 분리하고, A상 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211)를 제어하여 소정의 1차 시험전압으로 제어된 전원부(100)의 전압을 케이블의 A상으로 투입한다. 신호측정부(500)는 소정의 가압 시간동안 소정의 전압단계별로 시간 경과에 따른 전류 및 전압을 측정하여 제어부(600)로 제공하며, 제어부(600)는 소정 시간 동안 전류-시간, 전압-시간 특성 데이터를 산출한다. 측정이 종료되면 즉시 A상 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부(211)를 개방하여 전원을 차단하고 열화시정수의 측정을 시행한다.

전원 투입 직후 측정한 전류-시간, 전압-시간 특성 데이터를 절연진단기법인 성극지수법, 흡수전류법, 전압단계별 전류특성법에 각각 적용시킨다. 이 때 전원투입 및 전류-시간, 전압-시간 특성, 열화시정수 측정의 결과는 실시간으로 표시장치부(1000)를 통해 화면에 표시된다.

한편, 측정이 종료되면 동작제어부(610)가 즉시 A상 방전용 스위칭모듈부 (221)를 동작시켜 저항모듈부(400)의 방전저항부(440)를 통해 케이블에 잔존된 전하를 일정시간동안 방전시킨다.

본 실시예에서는 단상 다중 절연 진단 모드 설정에 따라 입력되는 전압단계별로 위에 기술된 진단 절차를 반복 수행하며, 이러한 반복 수행에 따라 신호측정부(500)에서 측정된 데이터는 신호처리부(620)를 통해 적절한 형태로 가공되고, 열화판정부(630)는 소정의 자료처리 절차 및 기준에 따라 가공된 데이터를 토대로 케이블의 절연상태를 판정하고 표시장치부(1000)를 통해 그 결과를 표시한다.

B상, C상 케이블에 대해서도 위에 기술된 바와 같은 방법에 따라 순차적으로 실시한다. 이때 진단 대상인 케이블 상 이외의 나머지 상의 고압스위칭모듈부(200)의 상태는 개방된 상태이다.

한편, 위에 기술된 바와 같이 설정된 절연 진단 모드에 따라 측정된 데이터를 토대로 하여 열화판정부가 케이블의 열화 상태를 판정하며, 도 7에 본 발명의 실시예에 열화판정 기준을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.

첨부한 도 7에 도시되어 있듯이, 열화지수를 결정하여 케이블의 열화 상태를 양호, 요주의, 불량의 세가지 범주로 판정한다.

3상 동시 진단 모드의 경우에는, 각 상별 소정의 판정기준에 따라 케이블의 열화 상태를 양호, 요주의, 불량의 세가지 범주로 판정하며, 상별 판정 결과 일치성 여부에 따라 케이블의 최종판정결과 및 케이블 교체여부를 판정한다. 3상 동시측정이므로 3상이 일치한 경우에 한해 케이블의 열화 상태를 양호 또는 요주의 또는 불량 상태로 판정한다.

단상 다중진단 모드의 경우에는 각 진단기법(성극지수법, 흡수전류법, 전압단계별 전류특성법)별로 가중치를 부여하고 각 판정결과를 합산하여 최종 결과를 판정하며, 각 진단기법의 진단결과 일치여부로 최종 결과를 판정한다. 즉 각 진단기법의 결과가 3가지 이상 동일할 경우에 케이블의 열화 상태를 양호 또는 요주의 또는 불량 상태로 판정한다.

이러한 열화 판정 방법은 제어부(600)에 내장된 알고리즘을 통해 수행되며 그 판정결과는 표시장치부(1000)를 통하여 시험자에게 제공된다. 또한 판정 결과 및 자료는 장치 내부의 메모리부(700)에 저장되어 추후 필요시에 입출력통신부(800)를 통하여 PC 등에 설치된 케이블데이터베이스관리 및 진단결과해석부(1100)로 전달되어 데이터베이스화되어 관리된다. 그리고 상기 케이블데이터베이스관리 및 진단결과해석부(1100)는 현장 시험자의 필요에 따라 사고이력, 사용년수, 선로환경 등의 선로이력 및 환경자료를 변수화한 결과를 본 발명의 장치를 통해 측정된 전기적 진단결과와 결합하여 최종적인 진단결과를 도출할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 위에 기술된 바와 같이, 케이블의 열화 상태를 판단하기 위한 절연 진단 기법을 하나만 적용하는 단일 방법 또는 절연 진단 기법을 두개 이상 적용하는 다중 방법 그리고, 케이블의 단상 혹은 3상 동시 진단 여부에 따라 본 발명의 실시예에 따른 절연 진단 모드는 여러 모드로 선정될 수 있다.

그리고 각 모드별로 케이블의 열화 상태를 판단하기 위한 전압을 단계별로 설정하고, 전압별 측정 동작을 반복적으로 수행하기 위한 횟수 등을 설정할 수 있다.

따라서 시험자는 진단 요구나 환경에 따라 다수의 모드를 선택적으로 적용하여 케이블의 열화 상태를 진단할 수 있으며, 각 모드의 측정 변수(단계별 전압, 측정 반복 횟수 등)를 선택적으로 적용하여 절연 진단의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 다음의 기술되는 청구 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능하다.

이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 다중절연진단 장치 및 그 방법에 따르면, 여러 진단모드의 선정을 통하여 정전시간 감소 및 절연진단의 신뢰도를 높일 수 있다.

또한 측정하고자 하는 케이블의 환경 여건에 따라 현장성 제고를 위한 장치구성부분의 일체화, 단말누설제거부 장착, 베터리모듈부장착, 시험전과정자동화, 저중량소형화하여 장치의 안정성, 휴대편의성, 조작성 등을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 전력케이블의 절연상태를 진단하는 장치에 있어서,

   상기 전력 케이블을 충전시키기 위한 전압을 공급하는 전원부;

   상기 전원부로부터의 전압을 상기 케이블의 제1상, 제2상, 및 제3상으로의 전원 공급 및 전원 차단 수행하는 스위칭모듈부와, 상기 케이블에 충전된 전압을 방전시키는 스위칭모듈부를 포함하는 고압스위칭모듈부;

   열화시정수를 측정하는 초고저항모듈부와, 상기 케이블내의 잔존전하를 방전시키는 방전저항부와, 모든 진단법에 적용되는 충전직렬저항부, 및 성극지수, 흡수전류, 완화전류 측정용인 전류측정용입력저항부를 포함하며, 상기 케이블에 연결되어 있는 저항모듈부;

   상기 케이블이 충전된 다음에 상기 고압스위칭모듈부의 동작에 따라 상기 저항모듈부를 통하여 선택적으로 흐르는 전류 및 전압을 측정하는 신호측정부;

   상기 케이블의 열화 상태를 진단하기 위한 다수의 절연 진단 모드를 선택하기 위한 입력부; 및

   상기 입력부를 통하여 설정된 절연 진단 모드에 따라 상기 고압스위칭 모듈부와 저항모듈부의 각 부를 선택적으로 동작시키는 동작제어부와, 상기 신호측정부에서 측정한 데이터를 적절한 형태로 가공하는 신호처리부와, 이 가공된 데이터를 토대로 하여 케이블의 열화 상태를 판단하는 열화판정부를 포함하는 제어부

   를 포함하는 전력케이블의 다중절연진단장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 자료입력부를 통하여 3상 다중 동시 절연 진단 모드가 설정된 경우에 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부의 다수의 스위칭부를 모두 동작시켜 전압이 케이블의 제1 내지 제3상으로 소정의 승압, 가압시간 동안 공급되도록 한 다음에, 다시 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부를 차단하여 저항모듈부의 초고저항모듈부를 통해 흐르는 신호를 토대로 상기 제1 내지 제3상의 열화시정수를 동시에 측정하여 이러한 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 입력부를 통하여 단상 다중 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 상기 전원투입 및 차단용 스위칭모듈부의 다수의 스위칭부 중 하나의 스위칭부만을 동작시켜 케이블의 한 상으로만 소정의 승압, 가압시간 동안 전원이 공급되도록 한 다음에, 저항모듈부의 충전직렬저항부와 전류측정용입력저항부를 통하여 흐르는 신호를 측정하여 시간에 따른 전류 변화, 시간에 따른 전압 변화를 측정하고, 상기 스위칭부를 차단하여 저항모듈부의 초고저항모듈부를 통해 흐르는 케이블의 방전 전류를 토대로 열화시정수를 측정하며, 나머지 두상도 차례로 상기 시험절차를 거쳐 측정된 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어부는 케이블의 열화 상태를 측정하기 위한 전원투입 전 및 매 진단 종료 후에, 상기 방전용 스위칭 모듈부를 동작시켜 상기 케이블에 잔존된 전하가 저항모듈부의 방전저항부를 통하여 방전되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 전원부는 배터리 셀과, 배터리 셀의 충방전을 수행하는 충전부, 배터리 셀의 과충전에 따른 과전류를 차단하기 위한 차단용 스위치, 및 배터리 셀의 충전 전압을 검출하는 전압 검출기를 포함하는 배터리 모듈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단장치.
7. 전력케이블의 절연상태를 진단하는 방법에 있어서,

   케이블의 3상 동시 진단 모드 또는 케이블을 단상씩 순차적으로 측정하는 단상 다중진단모드를 포함하는 다수의 진단 모드 중 하나의 진단 모드를 선정하는 단계;

   선택된 진단 모드에 따른 시험 전압, 측정 횟수를 포함하는 측정 변수를 설정하는 단계;

   상기 케이블을 충전시키는 단계;

   소정시간 경과 후 상기 케이블로의 전원 공급을 차단하고 선택된 진단 모드에 따라 케이블에 연결된 저항모듈부를 통해 흐르는 신호를 측정하는 단계;

   신호측정이 끝나면 방전용 스위칭모듈부를 동작시켜 케이블에 잔존된 전하를 방전시키는 단계; 및

   측정한 상기 데이터를 열화판정 데이터로 가공시키고, 가공된 열화 판정 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 여부를 판단하는 단계

   를 포함하는 전력케이블의 다중절연진단방법.
8. 제7항에 있어서,

   진단 모드 선택 단계에서 3상 다중 동시 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 상기 케이블의 3상으로 모두 전원이 공급되도록 한 다음에, 상기 케이블에 연결된 저항 모듈부의 초고저항모듈부를 통하여 흐르는 신호를 토대로 제1 내지 제3상의 열화시정수를 동시에 측정하고 측정된 열화시정수를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단방법.
9. 제7항에 있어서,

   진단 모드 선택 단계에서 단상 다중 절연 진단 모드가 설정된 경우에, 케이블의 3상 중 한 상으로만 전원이 공급되도록 한 다음에, 상기 케이블에 흐르는 시간에 따른 전류 변화, 시간에 따른 전압 변화를 측정하여 성극지수, 흡수전류, 전압단계별 전류 특성을 나타내는 진단변수를 산출하고, 상기 케이블의 전원 공급을 차단한 다음에 케이블 방전에 따라 흐르는 신호를 토대로 열화시정수를 측정하며, 상기 진단 변수와 열화시정수를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 전력케이블의 다중절연진단 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 진단모드에 따른 케이블의 열화 상태 판정 결과를 데이터베이스화하여 관리하는 단계; 및

    상기 데이트베이스에 저장된 데이터와, 상기 케이블의 선로 이력을 포함하는 부가 데이터를 토대로 상기 케이블의 열화 상태를 최종적으로 판단하는 단계

    를 더 포함하는 전력케이블의 다중절연진단 방법.