KR100463450B1 - 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중첩 맥류 신호 발생 장치가 중첩 맥류 신호를 생성하여 간헐 신호 형태로 가로등 전선로에 인가하면, 감지 신호 출력 장치가 누전 지점에서 전압은 높아지고 자기량은 적어지는 현상을 이용하여 전자파 측정 방법 및 대지 비선형 전위 경도 비교 방식을 조합하여 누전 지점의 위치를 지시하는 가로등 전선로 누전 위치 탐지 방법 및 장치에 관한 것으로, 정확한 누전 위치 탐지가 가능하고, 중첩 맥류 간헐 신호를 이용함으로써 외부적 오류 원인의 용이한 제거가 가능하다.

Description

가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치{Apparatus for generating pulsating current signal and apparatus for ouputing sensed signal for detecting the position of an electricity leakage of power lines for lighting pole}

본 발명은 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치에 관한 것으로, 특히 시민 안전 확보 및 예산 절감을 통해 국민 생활 편의를 도모할 수 있도록 하는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치에 관한 것이다.

가로등과 같은 시설물은 도시민의 야간활동에 매우 중요한 시설물로서 도시구조의 확대와 더불어 그 수량도 급증하고 있다.

그러나, 대부분의 가로등이 지중(地中)에 전력선을 매설하여 전력을 공급하는 형태를 취하고 있기 때문에, 가로등 수에 해당하는 만큼의 지중 매설 경간을 가지게 되므로 일상적인 관리가 어렵다. 현재 일반적으로 알려져있는 가로등 누전의 원인을 보면 전선로의 긍장에 따른 누전, 전선로의 손상에 의한 누전, 시공 불량에 의한 누전 등을 들 수 있으며, 대부분의 누전이 지중 매설 구간에서 발생됨을 알 수 있다.

또한, 지중에 매설된 전선로는 항상 지반 침하에 대한 장력 스트레스와 수시로 발생되는 굴착공사로 인한 손상의 위험이 늘 존재하게 되며, 특정 구간에서의 누전 발생으로 인한 안전사고와 간접사고의 위험성이 존재한다.

이와 같이 시민이 직접 접촉하기 쉬운 시설물에 지중 매설 전선로를 사용할 경우 누전이 발생되면 안전 사고 방지(예를 들어, 야간 교통 사고, 감전사고 등)를 위해 이를 즉각 발견하고 수리를 하여야 한다. 지중 매설 전선로의 누전 여부를 검사하기 위한 방법으로 정상선로와 함께 매 경간을 분리하여 누전회로를 탐색하는 측정법(절연저항측정 방법)이 있다.

이하, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 방법을간략히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 도면이다.

도 1a를 참조하면, 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 방법은 가로등 누전 의심 구간(즉, 하나의 분전반(105a)과 이웃한 분전반(105b) 사이의 구간)의 중심 위치에서 각각 양쪽을 분리한 후 복수의 절연 저항계(110a 및 110b)를 이용하여 양쪽 선로의 절연 저항(Insulation Resistance)을 측정한다. 그리고, 각 절연 저항계(110a 및 110b)에 의해 측정된 값을 비교하여 도 1b와 같이 절연이 나쁜 구간으로 이동하여 다시 측정하게 된다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이 절연이 나쁜 구간으로 이동한 후 다시 각각 양쪽 전로를 분리하여 측정하게 된다. 그리고, 상술한 방식을 누전 예상 구간이 1구간(즉, 하나의 가로등과 이웃한 가로등간의 구간)으로 좁혀질 때까지 계속 반복하여 누설 지점을 탐지하게 된다. 즉 다시 말하면, 절연 저항 측정에 의한 누전 구간 탐사 방법은 확인된 누전구간의 절연을 측정하여 누전임을 확인하는 단계, 전체 경간의 중간지점(전체 경간의 1/2 지점)을 선택하여 등기구를 해체하고 전로를 좌,우로 분리한 후 각각 절연 측정하는 단계, 좌,우 각각의 회로에 대해 누전이 판정된 방향측의 전선로를 택하고 그 방향측 전선로의 중간지점(전체 경간의 1/4 지점)을 선택하여 등기구를 해체하고 전로를 또다시 좌우로 구분하는 단계, 상술한 단계의 반복을 통하여 누전장소에 근접하여 최종적으로 누전된 1개 회로를 선택하는 단계로 수행된다.

이러한 방법은 선로를 해체하여 선로 자체의 절연 저항을 측정함으로써 외부오동작 원인을 완전히 배제할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이러한 방법은 기본으로 전선로, 점검구 등을 전개하고 측정이 필요한 구간만큼 구간분리를 위해 전선접속을 해체하여야 하는 불편함, 누전되지 않는 여러 구간에 대해서도 전선접속을 해체하고 탐사하여야 하는 불합리함, 누전되는 위치의 방향성을 알 수 없으므로 시행착오가 많은 문제점, 다중누전이 발생될 경우 해체되는 구간이 더욱 증가되어 많은 인력이 소요되는 문제점, 1회로에 연결된 등기구 수가 많거나 경간이 길어질수록 소요인력의 증가가 가중되는 문제점, 경간이 긴 가로등 전로의 경우 해당 경간의 1회로 누전을 보수할 경우에도 탐색 자체가 많은 인력이 소요되므로 예산이 매우 많이 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 측정 시간이 매우 길고 매우 높은 비용을 필요로 한다는 문제점이 있었다. 또한, 가로등 복구시 신속한 처리가 불가능하다는 문제점도 있었다.

상술한 문제점으로 인해 이러한 방법에 의한 누전 탐사가 빈번하게 이루어질 수 없고 결과적으로 매년 예산 낭비와 응급조치 지연으로 가로등에 관한 감전사고가 지속적으로 발생되고 있다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 AC 파형과 DC 파형을 모두 이용하여 가로등 전선로의 누전 위치를 탐지할 수 있도록 하는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가로등 전선로의 누전 위치를 탐지함에 있어 소요 시간의 최소화, 소요 비용의 최소화 및 측정 장치의 오동작 방지를 구현할 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비선형 전위 경도차 측정 원리를 이용하여 종래 방식의 고전압 사용 문제점을 해결하고, 정밀한 위치 측정이 가능하며, 저전압 측정에 의한 측정자의 안전을 확보할 수 있으며, 전지 효과 상쇄로 오차 범위를 축소할 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전위 경도차 측정법과 전자파 측정법이라는 상이한 2개의 누전 위치 측정 방법을 동시에 사용함으로써 누전 지점에 대한 신뢰도를 확보할 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 개인 휴대가 가능하고 누전점 식별이 용이한 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 쉽고 안전하게 누전 지점을 확인할 수 있으므로 작업중 안전 사고를 방지할 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도급 공사의 공기 단축으로 인건비 절감, 시공 능력의 대외 신용 및 인지도 향상을 도모할 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고가의 장비 및 투자비의 절감, 장비 고장 및 손상에 따른 교체 비용을 절감할 수 있어 경영 효율을 향상시킬 수 있는 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치를 제공하는 것이다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 절연 저항 측정 방법을 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치의 외형도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치의 블록 구성도.

도 2c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치의 중첩 맥류 신호 생성 과정을 나타낸 도면.

도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치에 의해 생성된 중첩 맥류 신호를 나타낸 도면.

도 2e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 누전 탐사용 맥류 중첩 펄스파형 인가장치의설치도.

도 2f는 본 발명에 따른 중첩 맥류 간헐 신호를 인가하는 경우의 자기량과 대지 전압의 관계를 나타낸 도면.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치의 외형도.

도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치의 블록 구성도.

도 3c 및 도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치를 전자파형 수신기로서 사용하는 경우의 사용 예시도.

도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전자파 센서의 전자기장 검출 상태를 예시한 도면.

도 3f 및 도 3g는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치를 전위차형 수신기로서 사용하는 경우의 사용 예시도.

도 3h는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 비선형 전위경도차 측정 원리를 이용한 비선형 전압 인가장치를 나타낸 도면.

도 3i는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장경간(long span)에서의 비선형 전위경도차 측정 원리를 이용한 비선형 전압 인가장치의 장점을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 중첩 맥류 펄스파 인가 장치 210 : 전압값 표시부

215 : 전류값 표시부 220 : 전압 출력 스위치

225 : 신호 변환 스위치 230 : 전류 측정값 조절 스위치

235 : AC/DC 선택 스위치 240 : 펄스 전압 조절 스위치

245 : 전원 스위치 250 : 역신호 방지 퓨즈

255 : 외부 전원 입력 단자 260 : 교류 전원 입력부

263 : 제1 직류 전원 제공부 266 : 파형 발생부

269 : 전력 증폭부 270 : 제2 직류 전원 제공부

273 : 펄스 신호 생성부 276 : 변압부

279 : AC/DC 변환부 280 : 파형 출력부

300 : 통합 해석 장치 303 : LED 표시부

306 : 전류값 표시부 309 : 가변 저항

313 : 감도 조절 스위치 316a, 316b : 스피커

319 : 전원 스위치 323 : DOT/BAR 스위치

326 : 기능 선택 스위치 329 : 감지 장치 연결부

333 : 충전용 연결부 340a, 340b : 감지 신호 입력부

343a, 343b : 제1 증폭부 346a, 346b : 감도 조절 스윗칭부

349a, 349b : 제2 증폭부 353 : 가변 저항

356 : 전류값 표시부 359a, 359b : LED 표시 제어부

363a, 363b : LED 표시부 366a, 366b : 스피커부

369 : 기능 선택 스윗칭부

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 가로등에 전원을 공급하기 위한 가로등 전선로 내의 누전 위치를 탐지하기 위해 미리 지정된 주파수 신호를 전선로에 인가하는 중첩 맥류 신호 발생 장치에 있어서, 분전반에 연결되어 교류 전압을 입력받는 교류 전원 입력부; 상기 교류 전원 입력부를 통해 유입되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 직류 전원 제공부; 상기 직류 전원 제공부에 의해 전달되는 직류 전압을 이용하여 구동하고, 미리 지정된 주파수를 가지는 중첩 맥류 신호를 발생시키는 파형 발생부-여기서, 상기 중첩 맥류 신호는 일정한 주파수를 가지는 교류 성분과 미리 지정된 크기의 직류 성분이 합성된 중첩된 파형의 신호임-; 상기 파형 발생부에 의해 발생된 상기 중첩 맥류 신호의 전압을 미리 지정된 제1 변압비에 따라 승압하는 전력 증폭부; 상기 직류 전원 제공부에 의해 전달되는 직류 전압을 이용하여 구동하고, 상기 파형 발생부에 의해 발생되고 상기 전력 증폭부에 의해 증폭된 상기 중첩 맥류 신호를 간헐 신호 형태로 변환하는 펄스 신호 생성부; 상기 펄스 신호 생성부에 의해 간헐 신호 형태로 변환된 상기 중첩 맥류 신호를 미리 지정된 제2 변압비에 따라 승압하는 변압부; 및 상기 가로등 전선로에 병렬로 연결되어, 상기 변압부에 의해 승압된 상기 중첩 맥류 신호를 상기 가로등 전선로에 전달하는 파형 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 중첩 맥류 신호 발생 장치가 제공된다.

이때, 상기 중첩 맥류 신호 발생 장치에 의해 상기 가로등 전선로에 전달된 상기 중첩 맥류 신호는 감지 장치와 결합된 감지 신호 출력 장치에 의해 분석되어출력되고, 상기 감지 신호 출력 장치는 상기 감지자속 입력장치와 상기 비선형 전압 입력장치를 통해 입력된 감지 신호를 누전 위치에서 자기장의 세기는 감소하고, 전압의 세기는 높아지는 원리를 이용하여 분석하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중첩 맥류 신호 발생 장치가 출력하는 상기 중첩 맥류 신호는 1kHz 내지 5kHz 중 어느 하나의 값에 상응하는 성분과 미리 지정된 듀티 사이클을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 가로등에 전원을 공급하기 위한 가로등 전선로 내의 누전 위치를 탐지하기 위해 상기 가로등 전선로에서 자속값 또는 보폭 전압값을 검출하는 감지 신호 출력 장치에 있어서, 감지 장치로부터 입력되는 감지 신호에 상응하는 전압값을 이용하여 감지 정보를 출력하는 독립된 2개의 감지 정보 출력부; 및 상기 2개의 감지 정보 출력부 중 제1 감지 정보 출력부에서 제공되는 감지 신호에 상응하는 전류값을 표시하는 전류값 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감지 신호 출력 장치가 제공된다.

이때, 각각의 감지 정보 출력부는, 상기 감지 장치에 결합되어 상기 감지 장치로부터 감지 신호를 입력받는 감지 신호 유입부-여기서, 상기 감지 장치는 자기 센서 또는 셋 이상의 탐침을 구비한 비선형 전위 경도 입력 장치이고, 상기 감지 신호는 전선로의 특정 지점에서의 자속값 또는 비선형 전위경도값임-; 상기 감지 신호 유입부를 통해 입력된 상기 감지 신호에 상응하는 전압값을 제1 변압비에 따라 승압하는 제1 증폭부; 감도 조절 설정에 따라 상기 제1 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 전압값을 조절하는 감도 조절 스윗칭부; 상기 감도 조절 스윗칭부의 감도 설정 변경에 상응하여 변경된 상기 감지 신호의 전압값을 제2 변압비에 따라 승압하는 제2 증폭부; 상기 제2 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 크기에 상응하는 정보를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 전류값 표시부는 기능 설정 스윗칭부의 일단(一端)과 결합되고, 상기 기능 설정 스윗칭부의 타 일단은 상기 제1 감지 정보 출력부의 상기 제2 증폭부 후단 또는 접지 단자와 결합되며, 상기 전류값 표시부는 상기 제1 감지 정보 출력부의 상기 제2 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 전류값을 표시한다.

또한, 상기 감지 장치는 분전반 및 가로등 전선로에 결합된 중첩 맥류 신호 발생 장치가 상기 가로등 전선로를 통해 전달하는 중첩 맥류 신호에 상응하는 상기 자속값 또는 비선형 전위경도값을 입력하며, 상기 감지 신호 출력 장치는 상기 감지 장치에 의해 입력되는 상기 자속값 또는 상기 비선형 전위경도값을 누전 위치에서 자기장의 세기는 감소하고, 전압의 세기는 높아지는 원리를 이용하여 분석하여 분석 데이터를 상기 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지 신호 출력 장치는 외부적 지전압 요소에 의한 전압값과 상기 누전 위치에서의 전압값의 합성 전압값을 비선형 전위로 해석하는 비선형 전위 경도 비교 방법을 이용하여 상기 비선형 전위 경도 입력 장치에 의해 입력된 상기 비선형 전위 경도값을 해석하는 것을 특징으로 한다.

상기 감지 신호 출력 장치에 결합되는 상기 전자파 센서(즉, 자기 센서)는 직육면체 페라이트(Ferrite)와 코일을 포함하여 구성되고, 누설 자속 감지시 상기강자성체의 직육면체 면적을 통해 누설 자속을 입력받는 것을 특징으로 한다.

상기 비선형 전위 경도 입력 장치의 각 탐침간의 비선형 전위 경도값의 차이에 의해 상기 보폭 전압값이 검출되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 누진 탐사 발신기의 외형도이고, 도 2b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 누진 탐사 발신기의 블록 구성도이다. 도 2c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 누진 탐사 발신기의 중첩 맥류 신호 생성 과정을 나타낸 도면이고, 도 2d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 누진 탐사 발신기에 의해 생성된 중첩 맥류 신호를 나타낸 도면이다. 도 2e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 중첩 맥류 펄스파형 인가장치의 설치도이고, 도 2f는 본 발명에 따른 중첩 맥류 간헐 신호를 인가하는 경우의 전자파와 대지 전압의 관계를 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 전압값 표시부(210), 전류값 표시부(215), 전압 출력 스위치(220), 신호 변환 스위치(225), 전류 측정값 조절 스위치(230), AC/DC 선택 스위치(235), 펄스 전압 조절 스위치(240), 전원 스위치(245), 역신호 방지 퓨즈(250) 및 외부 전원 입력 단자(255)를 포함한다.

전압값 표시부(210)와 전류값 표시부(215)는 중첩 맥류 펄스파 인가장치(200)에 의해 발생되어 출력되는 출력 신호의 전압값 및 전류값을 표시하는 수단이다.

전압 출력 스위치(220)는 출력 전압값을 지정하기 위한 스위치이고, 신호 변환 스위치(225)는 출력 신호를 듀티 신호(Duty signal) 형태로 할 것인지 노멀 신호(Normal Signal) 형태로 할 것인지를 선택하기 위한 스위치이다.

전류 측정값 조절 스위치(230)는 출력 신호의 전류값 측정 레벨을 선택하기 위한 스위치이고, AC/DC 선택 스위치(235)는 출력 신호를 직류 전압을 가지는 신호로 할 것인지 교류 전압을 가지는 신호로 할 것인지를 선택하는 스위치이다. 펄스 전압 조절 스위치(240)는 출력 펄스 신호의 크기를 결정하기 위한 스위치이다.

도 2b에 도시된 블록 구성도를 참조하면, 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 교류 전원 입력부(260), 제1 직류 전원 제공부(263), 파형 발생부(266), 전력 증폭부(269), 제2 직류 전원 제공부(270), 펄스 신호 생성부(273), 변압부(276), AC/DC 변환부(279) 및 파형 출력부(280)를 포함한다.

교류 전원 입력부(260)는 분전반을 통해 단상 교류 220V를 입력받기 위한 수단으로, 외부 전원 입력 단자(255)와 상응한다.

제1 직류 전원 제공부(263)는 교류 전원 입력부(260)를 통해 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200) 내부로 유입되는 교류 220V를 직류 12V(1A)로 변환하여 파형 발생부(266)로 전달한다. 제1 직류 전원 제공부(263)는 교류 220V를 미리 지정된 교류 전압으로 강압하기 위한 변압기, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 브릿지 회로, 직류로 변환된 전압을 직류 12V 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 물론, 설계시의 필요에 따라 유입되거나 강압하는 전압값과 전류값은 다양하게 구성할 수 있다. 다만, 여기서는 해당 전압이 12V 또는 24V인 경우를 가정하여 설명한다.

파형 발생부(266)는 제1 직류 전원 제공부(263)에 의해 입력되는 직류 전압으로 구동하며, 운용자의 선택에 의해 1kHz ~ 5kHz 사이의 미리 지정된 주파수를 가지는 교류 신호/맥류 신호 또는 듀티 신호(Duty signal)/노멀 신호(Normal Signal)를 발생시켜 전력 증폭부(269)로 전달한다. 맥류 신호는 교류 성분과 직류 성분이 합쳐진 파형을 의미하며, 전자 회로에서는 이때의 직류 성분을 대신호(Large Signal), 교류 성분을 소신호(Small Signal)이라 하기도 한다. 교류 신호는 정전용량이 적은 선로의 누전 탐사시 적용할 수 있고, 대신호가 발생되며 전자파형 수신기의 경우에 적용될 수 있다. 맥류 신호는 정전용량이 큰 선로의 누전 탐사시 적용할 수 있고, 미소 신호가 발생하며, 전자파형 수신기 및/또는 전위차형 수신기의 경우 적용될 수 있다. 듀티 신호는 펄스를 인식할 필요가 있는 전자파형 수신기 및/또는 전위차형 수신기를 사용하는 경우에 적용될 수 있고, 노멀 신호는 누설 전류계로 사용되는 경우에 적용될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 스위치의 선택만으로 교류 신호 및 맥류 신호의 각각의 장점을 최대로 활용할 수 있는 장점을 가진다.

전력 증폭부(269)는 파형 발생부(266)에 의해 발생된 약 1.7V 정도의 미약한 신호를 25V ~ 500V 사이의 미리 지정된 전압값을 가지는 신호로 증폭한다. 이때 주파수 값은 변화되지 않는다.

제2 직류 전원 제공부(270)는 교류 전원 입력부(260)를 통해 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200) 내부로 유입되는 교류 220V를 직류 12V(5A)로 변환하여 펄스 신호 생성부(273)로 전달한다. 제2 직류 전원 제공부(270)는 교류 220V를 미리 지정된 교류 전압으로 강압하기 위한 변압기, 교류 전압을 직류 전압으로 변환하기 위한 브릿지 회로, 직류로 변환된 전압을 직류 12V 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다. 물론, 제1 직류 전원 제공부(263)와 제2 직류 전원 제공부(270)는 출력 전압값과 출력 전류값의 일치 또는 불일치 여부에 관계없이 하나의 장치로 통합될 수 있음은 당연하다. 다만, 여기서 직류 전원 제공부를 두 개로 구비하는 이유는 전력 증폭부와 펄스 신호 생성부 각각의 동작에 있어 안정도를 최상으로 높이기 위해 바람직하기 때문이다.

펄스 신호 생성부(273)는 파형 발생부(266)에 의해 발생되고 전력 증폭부(269)에 의해 증폭된 신호가 펄스 신호로 생성될 수 있도록 온(on)/오프(off) 동작을 수행한다. 펄스 신호 생성부(273)는 플리커 회로(Fliker Circuit)와 플리커 회로의 제어에 의해 온/오프 동작을 수행하는 릴레이(relay)를 포함할 수 있다. 펄스 신호 생성부(273)는 플리커 회로(Fliker Circiut) 및 상기 플리커 회로의 제어에 의해 온/오프 동작을 수행하되, 0.1초 ~ 1초 중 어느 하나의 시간값에 상응하는 듀티 사이클(Duty cycle, 간헐신호)을 발생시킬 수 있다.

변압부(276)는 전력 증폭부(269)에 의해 25~100V 중 미리 지정된 전압값으로 증폭된 신호를 200V ~ 600V 중 미리 지정된 값으로 승압하여 AC/DC 변환부(280)로 전달한다. 이 경우 600V 이상으로 승압하지 않는 이유는 전선로 절연기준이 600V이기 때문이며, 절연 기준이 변경되면 승압 범위 역시 변경될 수 있다. 이러한 이유 때문에 미국에서 일부 사용되는 탐지 장치에 적용되는 DC 3600V 신호는 절연파괴의 우려가 있어 우리나라의 경우에 적용할 수 없는 것이다.

AC/DC 변환부(279)는 변압부(276)에 의해 승압된 교류 신호를 사용자의 AC/DC 선택 스위치(235) 조작에 따라 교류 신호 또는 맥류 신호로 변환하는 기능을 수행한다. 사용자가 AC 출력을 선택한 경우에는 교류 신호 자체로 파형 출력부(280)로 전달하나, DC 출력을 선택한 경우에는 맥류 신호로 변환하여 파형 출력부(280)로 전달한다.

파형 출력부(280)는 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)에 의해 생성된 신호를 외부로 출력하는 기능을 수행하며, 파형 출력부(280)는 가로등 전선로에 병렬로 연결된다. 또한, 파형 출력부(280)와 가로등 전선로 간에는 가로등 전선로의 활선측 전선로(Hot Line)와 접지측 전선로(Neutral Line)간의 임피던스(Impedance) 평형을 이루기 위한 둘 이상의 단락 단자 회로, 단락 단자 회로의 보호를 위한 개별 단자별 보호 퓨즈(Fuse)가 구비되도록 함이 바람직하다.

상술한 구성 요소들을 이용하여 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 중첩 맥류 신호를 생성할 수 있다. 중첩 맥류 신호는 도 2c에 도시된 바와 같이 임의의 제1 파형(285, 예를 들어 구형파)과 임의의 제2 파형(287, 예를 들어 사인파 형태의 주파수)을 중첩하여 생성되는 새로운 파형의 신호(289)를 의미하고, 이는 단순한 맥류 신호가 아닌 상이한 형태의 2개의 파형을 중첩함으로써 맥류 신호의 형태를 유지하면서 만들어진 파형의 신호이다. 즉, 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 사인파 형태의 파형을 구형파에 중첩시키고 중첩된 신호를 간헐 신호(sampling signal)의 형태로 전선로에 인가하는 것이다. 중첩 맥류는 외부적 오류 원인을 쉽게 해결할 수 있는 효과를 가진다. 예를 들어, 제1 파형이 구형파인 경우 파형 발생부(266)에서 제2 파형(즉, 맥류 신호)만 생성하면 중첩 맥류 신호는 펄스 신호 생성부(273)의 동작에 의해 생성될 수 있다. 도 2c에 도시된 중첩 맥류 신호는 고주파(1kHz ~ 5kHz)의 1/3 듀티 사이클의 0.5초 폭(0.5 sec width)의 중첩 맥류 신호이다. 이와 같이 선로에 1/3 듀티 사이클을 적용하면 대지에 발생되는 충전 효과로 인한 오류를 방지할 수 있다. 또한 누전 지점을 식별할 경우 외란(Noise)에 의한 오류를 방지할 수 있어 누전 위치 탐지의 신뢰도를 높일 수 있다.

그리고, 도 2d에는 본 발명에서의 중첩 맥류 신호가 500V 중첩 맥류 신호(즉, 대신호 500V DC에 소신호 1kHz ~ 5kHZ의 가청 주파수 성분을 포함하는 중첩 맥류 신호)인 경우의 출력 신호가 예시되어 있다.

도 2e를 참조하면, 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)가 분전반(291)으로부터 단상 교류 220V를 입력받고, 가로등 전선로에 출력 신호를 인가하기 위한 설치 형태가 예시되어 있다. 즉, 이러한 설치 형태로 인해 가로등 전선로에는 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)에 의해 발생된 1kHz ~ 5kHz 사이의 미리 지정된 주파수를 가지는 출력 신호(즉, 중첩 맥류 간헐 신호)가 흐르게 된다.

도 2f에는 본 발명에 따른 중첩 맥류 간헐 신호를 인가하는 경우의 전자파와 대지 전압의 관계를 나타낸 도면이 도시되어 있다.

도 2f에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)가 중첩 맥류 간헐 신호를 발생시켜 가로등 지중선로에 인가하는 경우 누전 지점에서 대지 전압(Voltage to Ground)은 높은 값을 나타내고, 자기량의 경우에는 대지로의 방출량이 반영되어 낮은 값이 나타난다.

따라서, 상술한 2개의 상반되는 현상을 이용한 자기 측정 방법과 비선형 전위 경도 비교 방법을 모두 사용한다면 보다 정밀한 누전 위치 측정이 가능하며, 누전 위치 측정의 신뢰도를 향상시킬 수 있게 된다. 본 발명에 따른 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)는 전자파 검출 방식과 전위 경도차 측정 방식에 모두 사용 가능하도록 구성되어 있으므로 정밀하고 신뢰도 높은 누전 위치 측정이 가능할 것임은 자명하다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치의 외형도이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치의 블록 구성도이다. 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치를 전자파형 수신기로서 사용하는 경우의 사용 예시도이고, 도 3e는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전자파 센서의 전자기장 검출 상태를 예시한 도면이다. 도 3f 및 도 3g는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 통합 해석 장치를 전위차형 수신기로서 사용하는 경우의 사용 예시도이고, 도 3h는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 3극점 탐침기의 탐침 원리를 나타낸 도면이며, 도 3i는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장경간(long span)에서의 3극점 탐침기의 탐침 원리의 장점을나타낸 도면이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)는 LED 표시부(303), 전류값 표시부(306), 가변 저항(309), 감도 조절 스위치(313), 스피커(316a, 316b), 전원 스위치(319), DOT/BAR 스위치(323), 기능 선택 스위치(326), 감지 장치 연결부(329) 및 충전용 연결부(333)를 포함한다.

LED 표시부(303)는 감지 장치(즉, 전자파 센서 또는 탐침기)로부터 입력되는 감지 신호의 주파수 값에 상응하는 수량의 LED를 점멸시키기 위한 수단이다. LED 표시부(303)는 복수의 고휘도 LED로 구성될 수 있다. LED 표시부(303)는 신호 전류에 의한 전자파형 수신기의 용도와 신호 전압에 의한 전위차형 수신기의 용도 모두 사용될 수 있도록 2열 구조로 구비된다. 물론 각각의 기능을 수행할 수 있도록 독립된 수신기로 구현하는 경우라면 전자파형 수신기의 경우에는 1열 구조로 설계할 수 있다. 예를 들어, 중첩 맥류 펄스파 인가 장치(200)에 의해 출력된 출력 신호의 주파수와 동일한 주파수의 신호가 감지된 경우에는 사용자에 의해 지정된 수량의 LED만이 점등되도록 하고, 누설 지점 근방에서 주파수 값이 작게 감지되는 경우 미리 지정된 수량 이하의 LED만이 점등되도록 하여 누설 지점의 탐지가 용이하도록 할 수 있다.

전류값 표시부(306)는 감지 장치(즉, 전자파 센서 또는 탐침기)로부터 입력되는 감지 신호의 주파수 값에 상응하는 전류값을 표시하기 위한 수단이다.

가변 저항(309)은 과잉 신호 방지를 위한 것으로 100K 가변 저항이 적용될 수 있다. 가변 저항의 용도는 도 3b의 블록 구성도를 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

감도 조절 스위치(313)는 LED 표시부(303)나 전류값 표시부(306)에서 표시되는 감지 신호에 상응하는 출력값의 감도를 조절하기 위한 스위치이다. 예를 들어, 감지 신호의 주파수에 상응하는 전류값이 매우 작아 전류값 표시부(306)에서 적절하게 표시되지 못하여 사용자의 확인이 용이하지 않은 경우 감도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

스피커(316a, 316b)는 감지 장치(즉, 전자파 센서 또는 탐침기)로부터 입력되는 감지 신호의 주파수 값(예를 들어, 가청 주파수인 1kHz ~ 5kHz)에 상응하는 음량의 소리를 출력하기 위한 수단이다. 물론 미리 지정된 주파수 값 이하의 신호가 감지되는 경우에만 소리가 출력되도록 할 수도 있다.

전원 스위치(319)는 통합 해석 장치(300)의 전원을 온(on) 또는 오프(off) 상태로 전환하기 위한 스위치이다.

기능 선택 스위치(326)는 본 발명에 따른 통합 해석 장치를 신호 전류에 의한 전자파형 수신기의 용도로서 사용할 것인지 아니면 신호 전압에 의한 전위차형 수신기의 용도로 사용할 것인지를 선택하기 위한 스위치이다. 전자파형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 감지 장치 연결부(329)에 전자파 센서(또는 자기 센서)가 부착되고, 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 감지 장치 연결부(329)에 탐침기(또는 비선형 전위 경도 입력 장치)가 부착된다.

감지 장치 연결부(329)는 통합 해석 장치(300)와 결합되어 감지 신호를 통합 해석 장치(300)로 전달하는 감지 장치와 결합하기 위한 수단이다. 감지 장치 연결부(329)에는 당해 통합 해석 장치(300)가 신호 전류에 의한 전자파형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 전자파 센서(즉, 자기 센서)가, 신호 전압에 의한 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 탐침기(즉, 비선형 전위 경도 입력 장치)가 부착된다. 예를 들어, 전자파 센서는 페라이트(Ferrite)와 코일 등으로 구성된 전자파 검출 센서이고, 탐침기는 3극점을 이용한 전위 경도차 측정 방식에 사용되는 탐침 수단일 수 있다.

충전용 연결부(333)는 어댑터 잭 등을 통해 통합 해석 장치(300) 내의 배터리를 충전하고자 하는 경우에 사용되며, 통합 해석 장치(300)는 휴대의 편의성을 도모하기 위해 12V 배터리를 이용한 전원 공급이 이루어진다.

도 3b에는 통합 해석 장치(300)의 블록 구성도가 예시되어 있다. 당해 통합 해석 장치(300)가 각각의 용도(즉, 전자파형 수신기 또는 전위차형 수신기)로 독립적으로 사용될 수 있도록 독립된 장치로 구현될 수 있음은 물론이다. 다만, 여기서는 설명의 편의를 위해 당해 수신기가 복수의 기능을 동시에 또는 교대로 수행할 수 있는 통합 해석 장치인 경우를 중심으로 설명한다.

도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)는 감지 신호 입력부(340a, 340b), 제1 증폭부(343a, 343b), 감도 조절 스윗칭부(346a, 346b), 제2 증폭부(349a, 349b), 가변 저항(353 - 도 3a의 309), 전류값 표시부(356 - 도 3a의 306), LED 표시 제어부(359a, 359b), LED 표시부(363a, 363b - 도 3a의 303), 스피커부(366a, 366b - 도 3a의 316a, 316b) 및 기능 선택 스윗칭부(369)를 포함한다.

감지 신호 입력부(340a, 340b)는 감지 장치(즉, 전자파 센서 또는 탐침기)로부터 감지 신호(즉, 임의의 주파수 값)를 입력받는 수단이다. 단자 TP11 또는 TP12와 TP21 또는 TP22는 쌍(Pair)으로 구동된다. 즉, TP11과 TP21이 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 기능하거나 TP21과 TP22가 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 기능한다. TP11과 TP21이 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 기능하는 경우는 입력되는 감지 신호가 안정적인 경우에 사용될 수 있고, TP12와 TP22가 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 기능하는 경우는 주변에 노이즈가 많아 입력되는 감지 신호가 불안정한 경우 노이즈 감쇠를 위해 사용될 수 있다. 각각의 단자 선택은 사용자의 선택 조건 입력을 통해 이루어질 수 있다.

제1 증폭부(343a, 343b)는 감지 신호 입력부(340a, 340b)에 의해 입력된 감지 신호의 주파수값에 상응하는 전압값을 미리 지정된 크기의 배수(예를 들어, 약 5 ~ 20배)로 증폭한다. 이는 감지 신호 입력부(340a, 340b)에 의해 입력된 감지 신호가 미약하기 때문이다.

감도 조절 스윗칭부(346a, 346b)는 감도 조절 스위치(313 - 도 3a 참조)에 조작에 상응하여 변동되며, LED 표시부(303)나 전류값 표시부(306)에서 표시되는 감지 신호에 상응하는 출력값의 감도를 조절하는 기능을 수행한다. 즉, 입력된 신호의 강약에 따라 고감도 또는 저감도로 조절하는 것이다.

제2 증폭부(349a, 349b)는 감도 조절 스윗칭부(346a, 346b)에 의해 고감도 또는 저감도로 조절된 신호를 2차 증폭을 통해 눈으로 식별 가능한 크기의 신호로 증폭한다.

가변 저항(353)은 전류값 표시부(356)로 유입되는 전류값이 과도하게 되는 것을 방지한다.

전류값 표시부(356)는 감지 장치(즉, 센서 또는 탐침기)로부터 입력되고 제1 증폭부(343a, 343b) 및 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 감지 신호의 전류값을 표시하는 기능을 수행한다.

LED 표시 제어부(359a, 359b)는 감지 장치(즉, 센서 또는 탐침기)로부터 입력되고 제1 증폭부(343a, 343b) 및 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 감지 신호의 크기에 상응하여 LED 표시부(363a, 363b)를 통한 LED 점등이 이루어지도록 LED 표시부(363a, 363b)를 제어하는 기능을 수행한다.

LED 표시부(363a, 363b)는 LED 표시 제어부(359a, 359b)의 제어에 의해 감지 장치(즉, 센서 또는 탐침기)로부터 입력되고 제1 증폭부(343a, 343b) 및 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 감지 신호의 크기에 상응하는 수량의 LED를 점등하는 수단이다.

스피커부(366a, 366b)는 감지 장치(즉, 센서 또는 탐침기)로부터 입력되고 제1 증폭부(343a, 343b) 및 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 감지 신호의 크기에 상응하는 음량의 소리를 출력시키기 위한 수단이다

기능 선택 스윗칭부(369)는 기능 선택 스위치(326)의 선택 상태에 따라 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)를 전자파형 수신기의 용도로서 사용할 것인지 아니면 전위차형 수신기의 용도로 사용할 것인지를 설정하는 기능을 수행한다. 즉, 단자 SS31과 단자 SS32가 연결된 경우에는 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우이고, 단자 SS31과 단자 SS33이 연결된 경우에는 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우이다.

이하, 도 3c 내지 도 3f를 참조하여 도 3b에 도시된 통합 해석 장치(300)가 전자파형 수신기 또는 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우의 동작 상태에 대해 간략히 설명한다.

먼저, 도 3c 및 도 3d를 참조하여 전자파형 수신기의 용도로서 사용되는 경우를 설명한다. 이 경우는 사용자가 기능 선택 스위치(326 - 도 3a 참조)를 이용하여 전자파형 수신기의 용도로 지정한 경우이다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 통합 해석 장치(300)가 전자파형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 감지 장치 연결부(329)가 자기 센서(370)와 연결된다. 자기센서 센서(370)는 누설자속을 이용하여 가로등 전선로에 흐르는 맥류 중첩 펄스파 인가장치(200)의 출력 신호(즉, 중첩 맥류 간헐 신호)의 주파수를 감지할 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 전자파 센서(370)는 직육면체의 페라이트(Ferrite), 코일 등으로 구성될 수 있다. 도 3e에 예시된 바와 같이, 전자파 센서(370)가 자기장 영역에 접촉되는 넓은 면적을 가질수록 자기력선의 입사량이 많아지고 결과적으로 미소 신호(예를 들어, 미소 누전)에 대해서도 높은 감응도를 가짐을 알 수 있다. 전자파가 전파되는 방향이 전기장 및 자기장 각각에 대해 수직임은 자명하므로 이에 대한 설명은 생략한다. 이와 같이 임의의 전자파(예를 들어, 임의의 주파수(예를 들어, 1kHz ~ 5kHz)를 가지는 중첩 맥류 간헐 신호)를 도선에 흘려주면 도선 주위에 자기장이 형성된다. 그리고, 대형 직육면체 페라이트와 코일을 이용한 공진 회로를 포함하는 자기 센서(370)를 자기장 영역에 접촉시키면 대형 직육면체 페라이트의 넓은 면적으로 인해 자기력선의 입사량이 많아지며, 결과적으로 높은 감도를 얻을 수 있는 것이다.

다시 도 3을 참조하면, 감지자속 입력장치(370)에 의해 감지된 신호는 도 3b의 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 입력되어, 제1 증폭부(343a, 343b) 및 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 후 전류값 표시부(356), LED 표시부(363a, 363b) 및 스피커부(366a, 366b)를 통해 감지 신호의 주파수값 정보가 디스플레이된다.

이때, 감지 신호 입력부(340a, 340b)의 두 단자에 입력되는 감지 신호의 주파수값이 동일하므로 결과적으로 LED 표시부(363a, 363b) 및 스피커부(366a, 366b)에 표시되는 출력값도 동일하게 된다. 따라서, 전류값 표시부(306)에 두 개의 단자를 통해 입력된 감지 신호의 값을 비교할 필요가 없는 것이다. 물론, 비교 검증의 의미로서 기능 선택 스윗칭부(369)가 단자 SS31 및 단자 SS33이 연결되도록 할 수도 있다. 따라서, 도 3d에 보여지는 바와 같이 LED 표시부(303)의 각 열의 LED간에 동일한 수의 LED가 점등되는 것은 당연하다 할 수 있다. 이와 같은 이유로 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)가 전자파형 수신기의 기능만을 수행하는 경우라면 도 3b에 도시된 바와 같이 두 개의 감지 신호 입력부(340a, 340b), 두 개의 제1 증폭부(343a, 343b) 등과 같이 쌍(Pair) 구조(경로)로 구성될 필요는 없고 하나의 경로만을 통해 감지 결과를 표시하도록 할 수도 있음은 당연하다.

그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)는 사용자의 목에 걸고 이동하면서 사용할 수 있는 형태로 구현될 수 있다. 즉 가로등전선로를 따라 제1 분전반(381 - 도 3d 참조)에서 말단 가로등주까지 이동하면서 자기 센서(370)에 의해 감지되는 신호를 이용하여 전선로의 누전 여부를 판단하게 되는 것이다.

도 3d에는 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)가 전자파형 수신기로 동작하는 경우의 측정 방법 및 측정 결과에 대한 도면이 예시되어 있다.

즉, 가로등 전선로 중 임의의 위치에 발생한 누전 지점(383)을 찾기 위해 사용자는 통합 해석 장치(300)에 자기 센서(370)를 연결하고 제1 분전반(381)에서 가로등주 말단까지를 이동하면서 검출 신호 표시값을 확인한다. 이 과정에서 정상구간에서 점등된 LED의 점등램프수가 급감하는 지점(또는 근처)이 누전 지점이라고 인식하는 것이다. 다시 말하여, 자기 센서(370)와 통합 해석 장치(300)를 연결한 경우, 누전 지점에 가까워 질때까지 일정 수의 LED가 점등되고, 누전 지점이후 부터는 LED의 점등개수가 급감하여 표시된다.

즉, 여기서 정상 상태라고 말하는 것은 누전이 발생한 선로에 대해서 표시되는 LED의 수를 감도조절을 통해서 측정자가 인식하기 쉽도록 통상적으로 5개라고 미리 설정한 후, 제1 지점(384)과 제2 지점(385)에서의 측정되어 표시되는 검출 신호 표시값에 상응하여 LED가 5개 점등되었다고 하면 해당 지점에서의 전선로는 정상 상태라고 인식한다. 이후, 보다 안쪽으로 이동하면서 측정되어 표시되는 검출 신호 표시값에 상응하여 LED가 급감하여(비직선적 형태) 점등된 지점(또는 근처)을 누전 지점(383)으로 인식할 수 있다. 정상 상태 지점에서 누전 지점에 가까이 갈때 까지는 점등되는 LED의 수는 거의 일정하거나 직선적 감소가 이루어진다. 정상 상태에서와 누전 지점에서의 측정값이 달라짐은 주지의 사실이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 각 지점의 측정 결과에 상응하여 점등되는 LED의 수는 기기 구성시 설정하기 나름이므로 이에 제한되지 않음은 당연하다.

상술한 방법으로 누전 발생 지점의 범위를 최소화한 후 통합 해석 장치(300)의 기능을 전위차형 수신기로 전환시킨 후 정확한 누전 발생 지점을 탐지하게 된다. 이하, 도 3f 및 도 3g를 참조하여 전위차형 수신기의 용도로서 사용되는 경우를 설명한다. 이 경우는 사용자가 기능 선택 스위치(326 - 도 3a 참조)를 이용하여 전위차형 수신기의 용도로 지정한 경우이다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 통합 해석 장치(300)가 전위차형 수신기의 용도로 사용되는 경우에는 감지 장치 연결부(329)가 탐침기(390)와 연결된다. 탐침기(390)는 세 개의 탐침(391, 392 및 393)을 가지는 갈고리 형태로 이루어질 수 있으며, 각 탐침(391, 392 또는 393)의 끝에는 전압 측정(즉, 주파수 감지)을 할 수 있도록 전선이 노출되도록 할 수 있다. 물론 탐침의 수량은 설계시 다양하게 변형될 수 있다. 그리고, 전위차형 수신기는 누전되는 장소에서 발생되는 보폭전압 강하를 이용한 것으로 각 탐침의 끝단간(즉, 391과 392, 392와 393)의 보폭전압의 차이값을 이용하여 누설 지점을 찾게 된다.

이하, 본 발명의 탐침기를 종래의 2극점 탐침기가 아닌 3극점 탐침기로 적용하는 경우의 장점 및 탐침 원리를 도 3h 및 도 3i를 참조하여 간략히 설명한다.

도 3h는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 3극점 탐침기의 탐침 원리를 나타낸 도면으로, 종래의 2극점 탐침 방식인 저압 지중선로의 대지 전압(Voltageto Ground) 측정 방식과 본 발명에 따른 3극점 탐침 방식인 저장 지중선로의 대지 전위(Ground Potential) 경도 비교 측정 방식의 탐침 원리를 비교하여 도시한 도면이다.

가로등과 같은 저압 지중선로의 경우 그래프 410에 도시된 바와 같이 외부적 저전압 요소가 항상 같이 발생하게 된다.

이때, 누전 위치 측정을 위해 측정 전압을 저압으로 인가하면 2극점 탐침 방식의 경우 그래프 415에 도시된 바와 같이 합성 전위가 발생되고 단순 극성 확인만으로는 도시된 바와 같이 오류가 발생하게 된다. 즉, 2극점 탐침 방식의 경우 저압의 측정 전압 사용시 외부적 요인에 의한 합성 전압이 발생되면 누전 위치 측정이 불가능한 문제점이 있어, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 고압(약 1500V 이상)의 측정 전압을 사용하여 누전 위치 측정을 행해왔다. 2극점 탐침 방식에서 고압의 측정 전압이 인가되면 그래프 420에 도시된 바와 같이 누전 위치 측정은 가능하나 기기 및 선로의 절연 파괴라는 심각한 문제점이 발생된다.

그러나, 본 발명은 외부적 저전압 요소 발생으로 인한 합성 전압이 발생해도 3극점 탐침기를 이용한 비선형 전위 경도 비교 측정법을 적용함으로써 그래프 425 및 그래프 430과 같은 곡선이 형성되도록 하여 정확한 누전 탐사가 가능한 효과가 있다. 즉, 저압의 측정 전압을 이용하더라도 그래프 425와 같이 형성된 합성 전위를 비선형 전위로 해석함으로써 비선형 전위 경도차 해석이 가능해진다. 따라서, 저압의 측정 전압을 사용하더라도 누전 탐사가 용이할 뿐 아니라 600V 내압을 가지는 저압 지중선로 및 기기에 영향을 주지 않는 특징을 가진다. 즉, 기기 및 선로의절연 파괴 위험이 없고, 외부적 전압 요소가 발생해도 오류를 피할 수 있다.

도 3i는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 장경간(long span)에서의 비선형 전위경도 측정원리의 장점을 나타낸 도면이다.

도 3i를 참조하면, 2극점 탐침법에 의한 전위차 측정(440)은 구형파(Square wave) 전압 사용시 긴 경간(long span)에 대해 외란(disturbance) 및 지전위로 인한 오류 가능성이 매우 높아진다. 그러나, 3극점 탐침법에 의한 전위 경도차 측정(445)의 경우 맥류 사용시 긴 경간에 대해 외란 및 지전위로 인한 오류 가능성이 매우 낮아짐을 알 수 있다.

이외에도, 종래의 2극점 탐침기를 이용한 누설 전위 측정 방식은 극성을 판별하는 방식으로 교류 전원 사용이 불가능하고, 고전압의 측정 전압 사용으로 인한 기기 절연 손상 및 측정자의 안전 사고 발생 우려가 존재하며, MHD의 안정기가 전자화된 경우 안정기의 직접적 손상의 우려가 있다. 또한, 일반적인 경우에도 600V 내압의 저압 선로에서 1000V 이상의 고전압을 이용한 측정은 기술 기준에 위배되는 문제점도 있다.

이에 비해, 3극점 탐침기를 이용한 누설 전위 경도차 측정법은 도 3i에 도시된 바와 같이 전지 효과에 대해 3극점을 통한 경도차 측정으로 브리지 효과에 의해 전지 효과는 상쇄되어 외란(Noise)을 방지할 수 있고 정확한 측정이 가능해진다. 또한, 측정 환경에 따라 AC/DC를 선별적으로 이용하여 누전 위치 탐지가 가능(예를 들어, 일반적으로는 DC 맥류를 사용하나, 지하철 매설 구간과 같은 고전압 외란 위험 지역에서는 AC 맥류로 전환하여 사용 가능)하다. 또한, 2극점 측정 방식의 경우보다 정밀한 누전 위치 탐지(약 20 cm 오차 범위 이내의 누전 위치 탐지)가 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3극점 탐침기를 이용한 비선형 전위 경도 비교 측정 방식은 긴 경간(span) 측정시 지전위(earth potential)로 인한 오류를 최소화할 수 있고 기기 및 저압 선로의 절연 손상을 방지할 수 있는 장점이 있을 뿐 아니라 종래의 2극점 탐침 방식에 비해 우수하고 정밀한 누전 위치 탐지가 가능한 효과도 있다.

다시 도 3f를 참조하면, 탐침기(390)에 의해 감지된 신호는 도 3b의 각각의 감지 신호 입력부(340a, 340b)로 입력되어, 각각의 제1 증폭부(343a, 343b) 및 각각의 제2 증폭부(349a, 349b)에 의해 증폭된 후 전류값 표시부(356), 각각의 LED 표시부(363a, 363b) 및 각각의 스피커부(366a, 366b)를 통해 감지 신호의 보폭 전압 정보가 디스플레이된다.

이때, 제1 감지 신호 입력부(340a)와 제2 감지 신호 입력부(340b)의 각 단자에 입력되는 보폭 전압값은 상이하다. 이는 각각의 입력값이 하나는 제1 탐침(391)과 제2 탐침(392)간의 보폭 전압이고, 다른 하나의 제2 탐침(392)과 제3 탐침(393)간의 보폭 전압이며, 임의의 지점에 누전이 발생하였음을 가정하였기 때문이다. 각 단자에 입력되는 감지 신호의 보폭 전압값이 상이하므로, 결과적으로 LED 표시부(363a, 363b) 및 스피커부(366a, 366b)에 표시되는 출력값도 상이하게 된다. 또한, 전류값 표시부(306)의 표시 바늘이 지시하는 값도 달라지게 된다. 예를 들어, 전류값 표시부(306)의 표시 바늘은 각각의 감지 신호 입력부를 통해 입력된 감지 신호의 보폭 전압 중 큰 값을 가지는 방향(즉, 누전 지점에 가까운 쪽)으로 회전하도록 할 수 있고, 누전 지점에서 오차 범위 이내의 지역으로 진입한 경우(예를 들어, 반경 20cm 이내)에는 눈금 중심에 위치하도록 할 수 있다. 또한, LED 표시부(303)의 각 LED열의 점등 LED 수는 2열의 LED열 중 누전 지점에 가까운 쪽의 열의 LED 수가 더 많이 점등되도록 할 수 있으며, 누전 지점에서 오차 범위 이내의 지역으로 진입한 경우에는 각 LED 열의 점등 LED 수를 동일하도록 지정할 수 있다. 이와 같이, 각 단자에 입력되는 보폭 전압값의 차이로 인해 LED 표시부(303)의 각 LED열의 점등된 LED 수가 달라지고, 각 스피커에서 출력되는 소리의 음량도 달라지며 또한 전류값 표시부(306)의 표시 바늘의 회전각도 달라지게 되는 것이다. 즉, 사용자는 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)를 이용하여 어두운 지역, 시끄러운 지역 등에서도 용이한 누전 위치 탐지가 가능한 것이다. 예를 들어, 3극점 탐침기를 이용하여 전위 경도 측정법을 사용하는 경우, 누전 지점에서 가까운 경우에는 고음이 발생되도록 하고, 누전 지점에서 멀어지면 저음이 발생되도록 할 수 있다. 또한, 자기 센서를 이용하는 경우 누전 지점에서 가까운 경우에는 저음이 발생되도록 하고, 누전 지점에서 멀어지는 경우 고음이 발생되도록 할 수 있다.

도 3g에는 본 발명에 따른 통합 해석 장치(300)가 전위차형 수신기로 동작하는 경우의 측정 방법 및 측정 결과에 대한 도면이 예시되어 있다.

즉, 도 3d에 도시된 바와 같이 전자파형 수신기의 기능을 이용하여 대략의 누전 지점을 파악한 후, 전위차형 수신기로 기능을 변환(이 과정에서 자기 센서(370)가 제거되고 탐침기(390)와 연결됨)한 후 누전 지점 근방에서탐침기(390)를 토양에 꽂아 각 탐침에 의해 보폭 전압값이 입력되도록 한다. 누전 지점(383) 이외의 제1 지점(395)에 탐침기를 꽂은 경우 LED 표시부(303)는 점등되는 LED의 수량 차이로, 전류값 표시부(303)는 표시 바늘의 회전각으로, 스피커(316a, 316b)는 음량의 차이로 현재 지점(395)에서 누전 지점(383)의 방향을 지시해준다. 즉, 제1 지점(395)에서는 LED 표시부(303)의 오른쪽 열에 점등된 LED가 더 많고, 전류값 표시부(303)의 표시 바늘도 오른쪽으로 기울어져 있으며, 스피커(316a, 316b)에서도 오른쪽 스피커(316)가 더 큰 음량의 소리를 출력할 것이다. 물론 LED 표시부(303), 전류값 표시부(303) 및 스피커(316a, 316b)의 출력 형태는 다양하게 구현할 수 있다. 따라서, 사용자는 누전 지점(383)이 현재 위치에서 오른쪽에 위치함을 인지하고 오른쪽으로 이동하여 탐침기(390)를 새로 꽂아 보폭 전압값을 검출한다. 그러나, 오른쪽으로 너무 많이 이동하여 제2 지점(396)에 탐침기(390)를 꽂은 경우에는 앞서 제1 지점(395)의 경우와 반대의 결과를 LED 표시부(303), 전류값 표시부(303) 및 스피커(316a, 316b)는 출력할 것이며, 사용자는 다시 왼쪽으로 이동하여 탐침기(390)를 꽂게 된다. 다만, 제1 지점(395)에서와 제2 지점(396)에서의 출력값의 크기는 다를 수 있다. 이와 같은 과정을 반복함으로써 사용자는 탐침기(390)의 각 탐침(즉, 319와 392, 392와 393)간의 보폭 전압값이 일치하는 지점을 확인할 수 있고, 해당 지점(즉, 탐침 392가 꽂혀진 위치)을 누설 지점으로 인식할 수 있다. 그리고, 누설 지점(383)에 가운데 탐침(392)이 꽂혀진 경우 LED 표시부(303)의 각 열에 LED의 수는 동일하고, 전류값 표시부(303)는 표시 바늘은 중심 위치를 가리키며, 스피커(316a, 316b)를 통해 출력되는 소리의 음량도동일할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가로등 전선로 누전 위치 탐지를 위한 중첩 맥류 신호 발생 장치와 감지 신호 출력 장치는 AC 파형과 DC 파형을 모두 이용하여 가로등 전선로의 누전 위치를 탐지할 수 있다.

또한, 본 발명은 가로등 전선로의 누전 위치를 탐지함에 있어 소요 시간의 최소화, 소요 비용의 최소화 및 측정 장치의 오동작 방지를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명은 비선형 전위 경도차 측정 원리를 이용하여 종래 방식의 고전압 사용 문제점을 해결하고, 정밀한 위치 측정이 가능하며, 저전압 측정에 의한 측정자의 안전을 확보할 수 있으며, 전지 효과 상쇄로 오차 범위를 축소할 수 있다.

또한, 본 발명은 전위 경도차 측정법과 전자파 측정법이라는 상이한 2개의 누전 위치 측정 방법을 동시에 사용함으로써 누전 지점에 대한 신뢰도를 확보할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개인 휴대가 가능하고 누전점 식별이 용이한 가로등 전선로 누전

또한, 본 발명에 따른 누전 위치 탐지 장치는 개인 휴대가 가능하고 정확한 누전점 식별이 용이하다.

또한, 본 발명은 쉽고 안전하게 누전 지점을 확인할 수 있으므로 작업중 안전 사고를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 도급 공사의 공기 단축으로 인건비 절감, 시공 능력의 대외 신용 및 인지도 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 고가의 장비 및 투자비의 절감, 장비 고장 및 손상에 따른 교체 비용을 절감할 수 있어 경영 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 가로등에 전원을 공급하기 위한 가로등 전선로 내의 누전 위치를 탐지하기 위해 미리 지정된 주파수 신호를 전선로에 인가하는 중첩 맥류 신호 발생 장치에 있어서,

   분전반에 연결되어 교류 전압을 입력받는 교류 전원 입력부;

   상기 교류 전원 입력부를 통해 유입되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 직류 전원 제공부;

   상기 직류 전원 제공부에 의해 전달되는 직류 전압을 이용하여 구동하고, 미리 지정된 주파수를 가지는 중첩 맥류 신호를 발생시키는 파형 발생부-여기서, 상기 중첩 맥류 신호는 일정한 주파수를 가지는 교류 성분과 미리 지정된 크기의 직류 성분이 합성된 중첩된 파형의 신호임-;

   상기 파형 발생부에 의해 발생된 상기 중첩 맥류 신호의 전압을 미리 지정된 제1 변압비에 따라 승압하는 전력 증폭부;

   상기 직류 전원 제공부에 의해 전달되는 직류 전압을 이용하여 구동하고, 상기 파형 발생부에 의해 발생되고 상기 전력 증폭부에 의해 증폭된 상기 중첩 맥류 신호를 간헐 신호 형태로 변환하는 펄스 신호 생성부;

   상기 펄스 신호 생성부에 의해 간헐 신호 형태로 변환된 상기 중첩 맥류 신호를 미리 지정된 제2 변압비에 따라 승압하는 변압부; 및

   상기 가로등 전선로에 병렬로 연결되어, 상기 변압부에 의해 승압된 상기 중첩 맥류 신호를 상기 가로등 전선로에 전달하는 파형 출력부를 포함하되,

   상기 중첩 맥류 신호 발생 장치에 의해 상기 가로등 전선로에 전달된 상기 중첩 맥류 신호는 감지 장치와 결합된 감지 신호 출력 장치에 의해 분석되어 출력되고, 상기 감지 신호 출력 장치는 자기 센서 또는 비선형 전위 경도 입력 장치를 통해 입력된 감지 신호를 누전 위치에서 자기장의 세기는 감소하고, 전압의 세기는 높아지는 원리를 이용하여 분석하는 것을 특징으로 하는 중첩 맥류 신호 발생 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중첩 맥류 신호는 1kHz 내지 5kHz 중 어느 하나의 값에 상응하는 고주파 성분과 미리 지정된 듀티 사이클을 가지는 것

   을 특징으로 하는 중첩 맥류 신호 발생 장치.
3. 가로등에 전원을 공급하기 위한 가로등 전선로 내의 누전 위치를 탐지하기 위해 상기 가로등 전선로에서 자속값 또는 보폭 전압값을 검출하는 감지 신호 출력 장치에 있어서,

   감지 장치로부터 입력되는 감지 신호에 상응하는 전압값을 이용하여 감지 정보를 출력하는 독립된 2개의 감지 정보 출력부; 및

   상기 2개의 감지 정보 출력부 중 제1 감지 정보 출력부에서 제공되는 감지 신호에 상응하는 전류값을 표시하는 전류값 표시부를 포함하되,

   상기 감지 정보 출력부는,

   상기 감지 장치에 결합되어 상기 감지 장치로부터 감지 신호를 입력받는 감지 신호 유입부-여기서, 상기 감지 장치는 자기 센서 또는 셋 이상의 탐침을 구비한 비선형 전위 경도 입력 장치이고, 상기 감지 신호는 전선로의 특정 지점에서의 자속값 또는 비선형 전위경도값임-;

   상기 감지 신호 유입부를 통해 입력된 상기 감지 신호에 상응하는 전압값을 제1 변압비에 따라 승압하는 제1 증폭부;

   감도 조절 설정에 따라 상기 제1 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 전압값을 조절하는 감도 조절 스윗칭부;

   상기 감도 조절 스윗칭부의 감도 설정 변경에 상응하여 변경된 상기 감지 신호의 전압값을 제2 변압비에 따라 승압하는 제2 증폭부; 및

   상기 제2 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 크기에 상응하는 정보를 나타내는 표시부를 포함하고,

   상기 전류값 표시부는 기능 설정 스윗칭부의 일단(一端)과 결합되고, 상기 기능 설정 스윗칭부의 타 일단은 상기 제1 감지 정보 출력부의 상기 제2 증폭부 후단 또는 접지 단자와 결합되며, 상기 전류값 표시부는 상기 제1 감지 정보 출력부의 상기 제2 증폭부에 의해 승압된 상기 감지 신호의 전류값을 표시하고,

   상기 감지 장치는 분전반 및 가로등 전선로에 결합된 중첩 맥류 신호 발생 장치가 상기 가로등 전선로를 통해 전달하는 중첩 맥류 신호에 상응하는 상기 자속값 또는 비선형 전위경도값을 입력하며,

   상기 감지 신호 출력 장치는 상기 감지 장치에 의해 입력되는 상기 자속값 또는 상기 비선형 전위경도값을 누전 위치에서 자기장의 세기는 감소하고, 전압의 세기는 높아지는 원리를 이용하여 분석하여 분석 데이터를 상기 표시부를 통해 출력하는 것을 특징으로 하는 감지 신호 출력 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 감지 신호 출력 장치는 외부적 지전압 요소에 의한 전압값과 상기 누전 위치에서의 전압값의 합성 전압값을 비선형 전위로 해석하는 비선형 전위 경도 비교 방법을 이용하여 상기 비선형 전위 경도 입력 장치에 의해 입력된 상기 비선형 전위 경도값을 해석하고, 상기 비선형 전위 경도 입력 장치의 각 탐침간의 비선형 전위 경도값의 차이에 의해 상기 보폭 전압값이 검출되는 것을 특징으로 하는 감지 신호 출력 장치.
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