KR100498927B1 - Method and Device for measuring resistive leakage current by time-delay synthesis method in deciding the deterioration diagnosis of arrester - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피뢰기의 열화진단에 관한 것으로서, 특히 시간 지연 합성법을 이용한 저항성 누설전류 측정에 관한 것이다. 시간 지연 합성법에 의한 측정방법은 전류의 입력파형을 인식하는 단계; 상기 전류의 입력파형을 소정 시간 지연하여 지연파형을 형성하는 단계; 상기 전류의 입력파형과 상기 지연파형을 더하여 합성파형을 형성하는 단계; 상기 합성파형이 피크치를 갖는 시간보다 상기 소정 시간만큼 앞선 시간에서의 상기 전류 값을 피크치로 하고 상기 전류의 주파수를 주파수로 하는 파형으로서 상기 합성파형보다 상기 소정 시간만큼 앞선 소거파형을 형성하는 단계; 상기 전류의 입력파형에서 상기 소거파형을 감산하여 측정파형을 구하는 단계를 포함하며, 활선상태에서 피뢰기의 저항성 누설전류를 간단하게, 안전하게 그리고 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the diagnosis of deterioration of lightning arresters, and more particularly to the measurement of resistive leakage current using a time delay synthesis method. The measuring method by the time delay synthesis method includes recognizing an input waveform of a current; Delaying the input waveform of the current by a predetermined time to form a delay waveform; Forming a synthetic waveform by adding the current input waveform and the delay waveform; Forming an erasing waveform preceding the synthesized waveform by the predetermined time as a waveform having the current value at the time before the synthesized waveform having the peak value as the peak value and the frequency of the current as the frequency; Subtracting the erase waveform from the input waveform of the current to obtain a measurement waveform, and providing an effect of simply, safely and more accurately measuring the resistive leakage current of the arrester in a live state.
Description
본 발명은 피뢰기의 열화 진단에 있어서 시간 지연 합성법을 이용한 저항성 누설전류의 측정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 시간지연 합성법을 적용하여 운전중인 피뢰기의 접지선에 흐르는 누설전류 중 피뢰기 열화에 직접적인 연관이 있는 저항성 누설전류를 보다 정확하게 측정할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for measuring a resistive leakage current using a time delay synthesis method for diagnosing deterioration of an arrester. More particularly, the present invention relates to a method of directly detecting an arrester deterioration in leakage current flowing through a ground line of an arrester in operation by applying a time delay synthesis method. A method and apparatus for more accurately measuring the associated resistive leakage current.
피뢰기는 전력계통에 침입하는 뇌서지, 개폐서지, 일시적 과전압 등의 전기적 에너지를 흡수하여 전송선로 및 발·변전기기를 보호하는 중요한 전력기기 중의 하나이다. 특히, 산화아연(ZnO) 피뢰기는 우수한 서지 보호특성을 가지고 있어 현재 급속도로 전력시스템에 적용되어지고 있으며, 우수한 비선형 저항특성 때문에 직렬갭의 제거를 가져왔다. 따라서 구조가 보다 컴팩트화되고, 제조상의 편리함과 더불어 과도전압에 대한 응답시간이 매우 빨라 과도현상이 없으며, 속류가 거의 흐르지 않는다는 장점을 가지고 있다. 반면에 뇌서지 및 스위칭서지에 의한 스트레스뿐만 아니라 상시 전용 전원에 노출되어 있어 미소 누설전류가 흐른다.The arrester is one of the important power devices that protects transmission lines and generators and transformers by absorbing electrical energy such as lightning surge, open / close surge, and transient overvoltage. In particular, zinc oxide (ZnO) lightning arresters have excellent surge protection characteristics and are currently being applied to power systems rapidly, resulting in elimination of series gaps due to their excellent nonlinear resistance characteristics. Therefore, the structure is more compact, the manufacturing convenience and the response time to the transient voltage is very fast, there is no transient phenomenon, there is an advantage that almost no upstream flow. On the other hand, micro-leakage current flows because it is exposed to dedicated power supply as well as stress caused by brain surge and switching surge.
피뢰기의 열화 진단 기술에는 피뢰기의 동작개시전압, 제한전압, 손실전력, 누설전류, 정전용량 등을 측정하는 것이 일반적이나, 그 중에서도 운전 중인 피뢰기의 열화진단에는 측정이 용이하다는 장점 때문에 누설전류를 측정하여 열화를 진단하는 방법이 광범위하게 사용되고 있다. 피뢰기에 흐르는 상시 미소 누설전류(전체 누설전류)는 용량성 누설전류와 저항성 누설전류의 합성으로 나타나며, 피뢰기의 열화에 의해 주로 저항성 누설전류는 증가하나 용량성 누설전류는 거의 변하지 않는다. 오랜 사용으로 자연적 또는 인위적 열화에 의해 피뢰기소자의 저항성 누설전류가 증가하여 발열량이 증가하고, n형 반도체인 피뢰기의 부온도 특성에 의해 저항성 누설전류는 더욱 증가하게 되어 결국에는 열파괴되어 보호장치로서의 역할을 충분히 발휘하지 못하고 사고를 유발시키게 된다. 따라서 저항성 누설전류는 열화진단에 중요한 척도가 된다. 그러나 누설전류를 기준으로 피뢰기를 간단하게 진단하는 방법은 열화진전에 따른 저항성 누설전류의 증가분을 대신해서 단순히 누설전류의 실효값과 최대값, 제 3고조파 누설전류 성분의 최대값에 의하여 판단하므로 측정방법과 설치환경에 따른 오차를 포함하여 열화진단에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못하는 실정이다. 그리고 저항성 누설전류를 직접 측정하는 것이 열화진단에 보다 양질의 정보를 주지만 저항성 누설전류를 직접 측정하기 위해서는 여러 가지 복잡한 보조회로가 필요하며, 대표적인 방법으로 보상회로법, 제3고조파 측정법, 자기소거법 등이 있다.In the deterioration diagnosis technology of the arrester, it is common to measure the arrester operation start voltage, the limit voltage, the loss power, the leakage current, and the capacitance.However, the leakage current is measured due to the advantage that it is easy to measure the arrester during operation. In order to diagnose deterioration, a wide range of methods are used. The constant micro-leakage current (total leakage current) flowing through the arrester is represented by the combination of the capacitive leakage current and the resistive leakage current. The deterioration of the arrester mainly increases the resistive leakage current but hardly changes the capacitive leakage current. Due to long use, natural or artificial deterioration increases the resistive leakage current of the arrester element, resulting in an increase in heat generation, and the resistive leakage current increases further by the negative temperature characteristics of the lightning arrester as an n-type semiconductor. Not enough to play a role and cause an accident. Therefore, resistive leakage current is an important measure for degradation diagnosis. However, the simple method of diagnosing the arrester based on the leakage current is based on the effective value and maximum value of the leakage current and the maximum value of the third harmonic leakage current component instead of the increase of the resistive leakage current due to the deterioration progress. There is a lack of sufficient information for diagnosing degradation, including errors due to the method and installation environment. In addition, direct measurement of resistive leakage current gives better quality information for degradation diagnosis. However, various complex auxiliary circuits are required to measure resistive leakage current directly. Typical methods include compensation circuit method, third harmonic measurement method, and self-erasing method. There is this.
보상회로법은 피뢰기에 전기전도로 인하여 흐르는 순수한 저항성 누설전류만를 측정하기 위하여 용량성 누설전류 성분을 기준 커패시터를 이용하여 보상하는 측정방법이다. The compensation circuit method is a measurement method for compensating capacitive leakage current components using a reference capacitor in order to measure only pure resistive leakage current flowing due to electric conduction to an arrester.
도 1은 보상회로도를 나타낸 도면이다. 상기 도 1에는 피뢰기에 전기 전도에 의해서 흐르는 순수한 저항성 누설전류만를 측정하기 위하여 용량성 누설전류 성분을 기준커패시터(1)를 이용하여 보상하는 보상회로가 나타나 있다. 보상회로에서 피뢰기에 흐르는 용량성 누설전류가 기준 커패시터에 의해 완전 보상될 때, 다음과 같은 관계식에 의해 각 성분의 전류를 구할 수 있게 된다.1 is a diagram illustrating a compensation circuit diagram. FIG. 1 shows a compensation circuit for compensating the capacitive leakage current component using the reference capacitor 1 to measure only pure resistive leakage current flowing by electrical conduction to the arrester. When the capacitive leakage current flowing to the arrester in the compensation circuit is completely compensated by the reference capacitor, the current of each component can be obtained by the following relationship.
(여기서 는 전체 누설전류, 은 저항성 누설전류, 는 용량성 누설전류이다.) 이 때 인가된 전위의 영점 교차점에서 용량성 누설전류 성분이 제거되도록, 저항 R1(2)은 조정된다. 그리고 b점과 a점 사이의 전위차(Vbc - Vac)를 측정하기 위하여 차동증폭기를 이용한다.(here Is the total leakage current, Silver resistive leakage current, Is the capacitive leakage current.) The resistor R1 (2) is then adjusted so that the capacitive leakage current component is removed at the zero crossing of the applied potential. A differential amplifier is used to measure the potential difference (Vbc-Vac) between point b and a.
도 2는 보상회로법을 통한 각 성분의 누설전류와 인가전압의 파형의 도면이다. 상기 도 2에는 배전용 피뢰기에 사용하는 산화아연 바리스터에 상온 25℃에서 3.2[kVp], 5.0[kVp], 5.2[kVp]인 상용주파 교류전압 각각을 인가하였을 때 각각의 인가전압(3)과 전체 누설전류(4) 및 보상회로법을 이용하여 측정한 용량성 누설전류(5), 저항성 누설전류(6)의 파형이 나타나 있다. 저항성 누설전류는 인가전압의 피크치 부근에서만 흐르며, 인가전압이 산화아연 바리스터의 동작개시전압 부근에서는 전압 크기의 미소한 변동에 대하여도 저항성 누설전류의 크기는 대단히 크게 변동함을 알 수 있다. Fig. 2 is a diagram of waveforms of leakage current and applied voltage of each component through the compensation circuit method. In FIG. 2, when a commercial frequency AC voltage of 3.2 [kVp], 5.0 [kVp], and 5.2 [kVp] is applied to a zinc oxide varistor used for a lightning arrester at room temperature, the applied voltage (3) and The waveforms of the capacitive leakage current 5 and the resistive leakage current 6 measured using the total leakage current 4 and the compensation circuit method are shown. It can be seen that the resistive leakage current flows only near the peak value of the applied voltage, and the magnitude of the resistive leakage current varies greatly even when the applied voltage is close to the operation start voltage of the zinc oxide varistor even with a slight change in the voltage magnitude.
피뢰기 접지선에 흐르는 전체 누설전류(4)는 인가전압(3)보다 위상이 1/4주기 앞선 정현파의 용량성전류(5)와 인가전압과 동위상인 비정현파의 저항성 전류(6)의 합성으로 나타난다. 그리고 피뢰기의 비선형 전압-전류 특성으로 인해 저항성 전류는 인가전압이 피크치를 갖는 시간에 피크값을 나타내므로 전압정보와 기준커패시터(1)를 이용하여 용량성전류를 보상해주는 보상회로법(도 1)이 저항성 누설전류를 측정하는데 있어서 기본이 되고 있다. The total leakage current (4) flowing through the arrester ground line is represented by the combination of the sine wave capacitive current (5) and the non-sinusoidal resistive current (6) in phase with the applied voltage. . In addition, since the resistive current shows a peak value at the time when the applied voltage has a peak value due to the nonlinear voltage-current characteristic of the arrester, a compensation circuit method of compensating the capacitive current using the voltage information and the reference capacitor 1 (Fig. 1). It is the basis for measuring this resistive leakage current.
그러나 보상회로법은 다음과 같은 단점이 있다. 첫째는, 저항성 누설전류의 정확한 측정이 가능하지만 인가전압을 측정해야 하므로 활선상태에서는 측정이 용이하지 않다. 둘째는, 운전 중인 피뢰기에 흐르는 저항성 누설전류를 정확하게 측정하기 위해서는 활선상태의 운전전압을 측정해야 하므로 조작자의 감전위험을 감수해야 한다. 셋째는, 피뢰기의 종류와 규격, 주위온도 등에 따라 보상 커패시터의 정확한 용량 조절이 필요하므로 오차를 유발시킬 가능성이 크므로 정밀한 측정이나 자동계측에 적용하기는 어렵다. 마지막으로, 진단장치의 휴대성이 취약하다는 단점을 가지고 있다. However, the compensation circuit method has the following disadvantages. First, accurate measurement of resistive leakage current is possible, but it is not easy to measure in the live state because the applied voltage must be measured. Secondly, in order to accurately measure the resistive leakage current flowing to the lightning arrester in operation, it is necessary to measure the operating voltage in the live state, so that the operator risks electric shock. Third, accurate capacitance adjustment of the compensating capacitor is necessary according to the type and specification of the arrester, and the ambient temperature. Therefore, it is difficult to apply an accurate measurement or automatic measurement because it is likely to cause an error. Finally, there is a disadvantage that the portability of the diagnostic device is weak.
제3고조파 측정법은 피뢰기 열화가 진행되면서 누설전류의 제3고조파가 증가하는 성질을 이용하는 것이다. 피뢰기 열화에 직접적인 영향을 미치는 저항성 전류의 증가와 더불어 고조파 전류가 증가하게 된다. 이러한 상관관계를 이용하여 열화의 지표가 되는 제3고조파 전류를 분석하여 열화 유무를 판정할 수 있는 검출장치가 많이 이용되고 있다.The third harmonic measurement method uses the property that the third harmonic of the leakage current increases as the arrester deterioration progresses. The harmonic current increases with the increase in resistive current which directly affects the arrester degradation. Using such correlations, many detection devices capable of determining the presence or absence of degradation by analyzing third harmonic currents that are indicators of degradation have been widely used.
도 3은 제3고조파 측정법을 통한 각 성분의 누설전류와 인가전압의 파형을 나타낸 도면이다. 상기 도 3의 (a), (b), (c)를 보면 산화아연 소자에 60㎐ 교류전압을 인가시켰을 때 인가전압 (7), 전체 누설전류(8) 및 저항성 누설전류(9)를 측정하고 동시에 제 3고조파 전류(10)를 나타내었다. 상기 도 3을 보면, 산화아연 바리스터에 인가전압을 3.2[㎸p], 4.8[㎸p], 5.2[㎸p]로 점차 증가시킴에 따라 누설전류 파형의 왜곡이 두드러지고 제 3고조파 전류가 현저히 증가됨을 알 수 있다. 따라서 누설전류의 제 3고조파 성분의 검출을 통해 산화아연 바리스터의 열화판정 지시기(indicator)로 활용할 수 있으나, 도 4의 (11)에 나타낸 제 3고조파 측정장치의 응답감도에서 볼 수 있듯이 제 3고조파 전류의 크기가 약 100㎂p를 넘는 범위에서 응답감도는 선형성을 벗어난다. FIG. 3 is a diagram illustrating a waveform of leakage current and applied voltage of each component through a third harmonic measurement method. Referring to (a), (b) and (c) of FIG. 3, the applied voltage (7), the total leakage current (8), and the resistive leakage current (9) are measured when a 60 mA AC voltage is applied to the zinc oxide device. And at the same time the third harmonic current 10 is shown. Referring to FIG. 3, as the applied voltage is gradually increased to 3.2 [kPa], 4.8 [kP], and 5.2 [kP], the distortion of the leakage current waveform is remarkable and the third harmonic current is remarkably increased. It can be seen that the increase. Therefore, although the third harmonic component of the leakage current can be used as an indicator for deterioration determination of the zinc oxide varistor, the third harmonic can be seen from the response sensitivity of the third harmonic measuring apparatus shown in (11) of FIG. In the range where the magnitude of the current exceeds about 100µp, the response sensitivity is out of linearity.
제3고조파 측정법의 단점은 3고조파 성분의 응답감도가 저항성 전류에 대해 어느 정도 비례하여 증가하지만 저항성 전류의 크기가 커질수록 선형성이 저하되며, 더욱이 전원에 포함되어 있는 3고조파 성분에 의해 오차를 유발하게 된다.The disadvantage of the 3rd harmonic measurement method is that the response sensitivity of the 3rd harmonic component increases in proportion to the resistive current, but the linearity decreases as the magnitude of the resistive current increases, and furthermore, an error is caused by the 3rd harmonic component included in the power supply. Done.
자기소거법은 슈미트 트리거회로와 저역통과필터 등을 이용하여 용량성 누설전류에 해당하는 정현파를 발생시켜 누설전류와의 차동회로를 통하여 저항성 누설전류를 검출하는 방법이다. 그러나 자기소거법의 단점은 누설전류에 포함된 고조파 함유율이 높거나 슈미트 트리거 회로의 정도에 의해 저항성 누설전류의 검출에 많은 오차를 포함한다.In the self-clearing method, a sine wave corresponding to a capacitive leakage current is generated by using a Schmitt trigger circuit and a low pass filter to detect a resistive leakage current through a differential circuit with the leakage current. However, the disadvantage of the self-clearing method includes a large error in the detection of the resistive leakage current due to the high harmonic content of the leakage current or the degree of the Schmitt trigger circuit.
본 발명의 목적은 시간지연 합성법을 적용하여 피뢰기 접지선에 흐르는 누설전류 중에서 피뢰기의 직접적인 열화 인자인 저항성 누설전류를 보다 간단하고 정확하게 측정할 수 있는 진단 방법과 장치를 제공하고, 이를 통해 피뢰기의 열화 정도를 상시 관측하여 피뢰기 신뢰성 향상으로 전력 계통에서의 사고 예방 및 열화 진단 시스템 등의 개발에도 광범위하게 활용할 수 있는 기술을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a diagnostic method and apparatus that can more easily and accurately measure a resistive leakage current, which is a direct deterioration factor of an arrester, from a leakage current flowing through an arrester ground line by applying a time delay synthesis method, and through this, the degree of deterioration of an arrester It is to provide a technology that can be widely applied to the development of accident prevention and degradation diagnosis system in the power system by improving the reliability of the lightning arrester at all times.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피뢰기의 열화진단에 있어서 저항성 누설전류의 측정방법은 전체 누설전류를 검출하는 과정; 상기 검출 과정을 거친 정보를 증폭하고 차동모드 노이즈를 차단하는 과정; 상기 증폭 과정을 거친 정보의 고주파 노이즈를 제거하는 과정; 상기 고주파 노이즈 제거 과정을 거친 정보를 이산화 신호로 변환하는 과정; 그리고 상기 전체 누설전류를 인식하는 단계, 상기 전체 누설전류를 소정 시간 지연하여 지연파형을 형성하는 단계, 상기 전체 누설전류와 상기 지연파형을 더하여 합성파형을 형성하는 단계, 상기 합성파형이 피크치를 갖는 시간보다 상기 소정 시간만큼 앞선 시간에서의 상기 전체 누설전류 값을 피크치로 하고 상기 전체 누설전류의 주파수를 주파수로 하는 파형으로서 상기 합성파형보다 상기 소정 시간만큼 앞선 소거파형을 형성하는 단계, 및 상기 전체 누설전류에서 상기 소거파형을 감산하여 측정파형을 구하는 단계를 수행하는 제어과정을 포함한다.The present invention for achieving the above object, the method of measuring the resistance leakage current in the degradation diagnosis of the arrester includes the steps of detecting the total leakage current; Amplifying the information passed through the detection process and blocking differential mode noise; Removing high frequency noise of the information which has been subjected to the amplification process; Converting the information that has undergone the high frequency noise removal into a discrete signal; And recognizing the total leakage current, delaying the total leakage current by a predetermined time to form a delay waveform, adding the total leakage current and the delay waveform to form a synthesized waveform, and wherein the synthesized waveform has a peak value. Forming an erasing waveform before the synthesized waveform as a waveform having the total leakage current value at a time before the predetermined time as a peak and a frequency of the total leakage current as a frequency, and the total And subtracting the erase waveform from the leakage current to obtain a measurement waveform.
활선상태에 있는 피뢰기의 열화진단에 있어서 시간 지연 합성법을 이용한 저항성 누설전류의 측정장치는 전체 누설전류를 검출할 수 있는 신호검출부; 상기 전체 누설전류를 증폭하고 차동모드 노이즈를 차단하는 차동증폭기; 차동증폭기를 거친 정보의 고주파 노이즈를 제거하는 저역 통과 필터; 상기 저역 통과 필터를 거친 정보를 이산화 신호로 변환하는 A/D변환기; 및 상기 전체 누설전류를 인식하는 단계, 상기 전체 누설전류를 소정 시간 지연하여 지연파형을 형성하는 단계, 상기 전체 누설전류와 상기 지연파형을 더하여 합성파형을 형성하는 단계, 상기 합성파형이 피크치를 갖는 시간보다 상기 소정 시간만큼 앞선 시간에서의 상기 전체 누설전류 값을 피크치로 하고 상기 전체 누설전류의 주파수를 주파수로 하는 파형으로서 상기 합성파형보다 상기 소정 시간만큼 앞선 소거파형을 형성하는 단계 및 상기 전체 누설전류에서 상기 소거파형을 감산하여 측정파형을 구하는 단계를 수행하는 제어부를 포함한다. In the deterioration diagnosis of the live arrester, the resistance leakage current measuring apparatus using a time delay synthesis method includes: a signal detection unit capable of detecting a total leakage current; A differential amplifier for amplifying the total leakage current and blocking differential mode noise; A low pass filter for removing high frequency noise of information that has passed through the differential amplifier; An A / D converter for converting the information passed through the low pass filter into a discretized signal; And recognizing the total leakage current, delaying the total leakage current by a predetermined time to form a delay waveform, adding the total leakage current and the delay waveform to form a synthesized waveform, and wherein the synthesized waveform has a peak value. Forming an erase waveform in which the total leakage current value at the time before the predetermined time is a peak value and the frequency of the total leakage current as the frequency, and forming an erase waveform before the synthesized waveform by the predetermined time; and the total leakage. And a control unit performing a step of obtaining the measurement waveform by subtracting the erase waveform from the current.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흐트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that in the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
하기의 설명에 있어서, 시간 지연 합성법이라 함은 전류의 입력파형을 인식하는 단계; 상기 전류의 입력파형을 소정시간 지연하여 지연파형을 형성하는 단계; 및 상기 전류의 입력파형과 상기 지연 파형을 더하여 합성파형을 형성하는 단계;를 통하여 합성파형을 구하는 것을 말한다. In the following description, the time delay synthesis method includes: recognizing an input waveform of a current; Delaying the input waveform of the current by a predetermined time to form a delay waveform; And forming a synthesized waveform by adding the current input waveform and the delay waveform to form a synthesized waveform.
도 5는 시간지연 합성법을 적용한 각 성분의 전류와 인가전압의 파형을 나타낸 도면이다. 도 5을 참조하면, 인가전압(20), 전체 누설전류(21), 전체 누설전류 (21)와 전체 누설전류를 1/4주기 즉, 4.166ms 만큼 지연시킨 지연파형(22)을 더하는 시간지연 합성법에 의하여 얻어지는 합성파형(23)이 나타나 있다. 합성파형이 피크치를 갖는 시간보다 1/4주기 앞선 시간에서의 전체 누설전류의 값을 피크치로 하고 전체 누설전류의 주파수를 주파수로 하는 소거파형은 인가전압보다 1/4주기 앞선 정현파로서 용량성전류 파형에 해당한다. 따라서 전체 누설전류(원래파형)(21)로부터 용량성전류(소거파형)(24)을 감산하게 되면 순수한 저항성 전류 파형(25)을 구할 수 있게 된다. 이와같이 인가 전압의 측정이 없이도 거의 정확한 저항성 누설전류 값을 계산할 수 있게 된다.5 is a diagram showing waveforms of current and applied voltage of each component to which the time delay synthesis method is applied. Referring to FIG. 5, a time delay is added to add the applied voltage 20, the total leakage current 21, the total leakage current 21, and the delay waveform 22 in which the total leakage current is delayed by 1/4 period, that is, 4.166 ms. The synthesized waveform 23 obtained by the synthesis method is shown. The sine wave whose total leakage current is the peak value at the time 1/4 cycle ahead of the time when the synthesized waveform has the peak value and the frequency of the total leakage current is the frequency is a sinusoidal wave that is 1/4 cycle before the applied voltage. Corresponds to the waveform. Therefore, by subtracting the capacitive current (erasure waveform) 24 from the total leakage current (original waveform) 21, a pure resistive current waveform 25 can be obtained. In this way, it is possible to calculate a nearly accurate resistive leakage current value without measuring the applied voltage.
합성파형(23)의 피크치는 항상 인가전압(20)이 피크치를 갖을 때 나타나게 되고 더불어 그 때의 전체 누설전류에서의 값은 순수 저항성전류(25)의 값을 지시한다. 따라서 합성파형이 피크치를 갖는 시간에 전체 누설전류(원래파형)의 값은 순수 저항성전류 값과 같은 것을 알게 된다. 즉, 합성파형이 피크치를 갖는 시간에서의 전체 누설전류의 값은 저항성전류의 피크치를 나타내고, 이보다(합성파형이 피크치를 갖는 시간보다) 1/4주기 빠른 시간에서의 누설전류의 값은 용량성전류의 피크치를 나타내게 된다. The peak value of the composite waveform 23 always appears when the applied voltage 20 has a peak value, and the value at the total leakage current at that time indicates the value of the pure resistive current 25. Therefore, it is found that the value of the total leakage current (original waveform) is equal to the pure resistive current value at the time when the synthesized waveform has a peak value. That is, the total leakage current value at the time when the synthesized waveform has a peak value represents the peak value of the resistive current, and the leakage current value at a time period of 1/4 cycle earlier (than the time when the synthesized waveform has a peak value) is a capacitive value. The peak value of the current is shown.
도 5의 (a), (b), (c)를 참조하면, 인가전압을 저항성전류가 용량성전류에 비해 작게 나타나는 3.2[kVp], 동일하게 나타나는 4.8[kVp], 저항성전류가 용량성전류에 비해 크게 되는 5.2[kVp] 중 어떠한 값으로 가하여도 피뢰기에 흐르는 전체 누설전류 값(21)은 시간지연 합성법에 의해 측정한 합성파형의 피크치를 갖는 시간에 순수 저항성 전류의 값(25)을 나타내는 것을 보여준다. 따라서 시간지연 합성법에 의한 측정은 다른 측정법에 비해 매우 정확하게 저항성 누설전류의 측정이 가능하다. Referring to (a), (b) and (c) of FIG. 5, the applied voltage is 3.2 [kVp] where the resistive current is smaller than the capacitive current, 4.8 [kVp] which is the same, and the resistive current is the capacitive current. The total leakage current 21 flowing through the arrester at any time of 5.2 [kVp], which is larger than that, represents the pure resistive current value 25 at a time having a peak value of the synthesized waveform measured by the time delay synthesis method. Shows that Therefore, the time delay synthesis method can measure the resistive leakage current more accurately than other measurement methods.
도 6은 시간지연합성법을 적용한 누설전류 검출장치의 구성도의 예를 나타낸 도면이다. 상기 도 6를 참조하면, 신호검출부는 운전전압에서 피뢰기 접지측을 전력계통에서 분리하지 않고 누설전류를 검출한다. 바람직하게는, 이를 위해 주파수대역이 5㎐∼15㎑을 갖는 고감도 관통형 변류기(13)를 사용한다. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a leakage current detection device to which the time delay synthesis method is applied. Referring to FIG. 6, the signal detector detects a leakage current without disconnecting the arrester ground side from the power system at an operating voltage. Preferably, a highly sensitive through-current transformer 13 having a frequency band of 5 kHz to 15 GHz is used for this purpose.
차동 증폭기(14)는 미소한 상기 누설전류를 증폭하고 차동모드 노이즈를 차단한다.The differential amplifier 14 amplifies the small leakage current and blocks the differential mode noise.
저역통과필터(15)는 고주파 노이즈를 제거하기 위해 사용된다. 바람직하게는 1㎑ 이상의 고주파 노이즈를 제거한다. The low pass filter 15 is used to remove high frequency noise. Preferably, high frequency noise of 1 Hz or more is removed.
A/D 변환기(16)는 누설전류 정보를 이산화 신호(digital signal)로 변환하여 제어부에 입력한다. 바람직하게는, 해상도가 10bit이고 변환시간이 100㎲인 A/D변환기(16)와 16㎒의 clock 주파수와 8bit의 data bus를 포함한다. The A / D converter 16 converts the leakage current information into a digital signal and inputs it to the controller. Preferably, an A / D converter 16 having a resolution of 10 bits and a conversion time of 100 Hz, a clock frequency of 16 MHz and a data bus of 8 bits are included.
제어부(17)는 A/D 변환기(16)을 통해 입력된 상기 전체 누설전류를 인식하는 단계, 상기 전체 누설전류를 소정 시간 지연하여 지연파형을 형성하는 단계, 상기 전체 누설전류와 상기 지연파형을 더하여 합성파형을 형성하는 단계, 상기 합성파형이 피크치를 갖는 시간보다 상기 소정 시간만큼 앞선 시간에서의 상기 전체 누설전류 값을 피크치로 하고 상기 전체 누설전류의 주파수를 주파수로 하는 파형으로서 상기 합성파형보다 상기 소정 시간만큼 앞선 소거파형을 형성하는 단계 및 상기 전체 누설전류에서 상기 소거파형을 감산하여 측정파형을 구하는 단계를 수행한다. The controller 17 recognizes the total leakage current input through the A / D converter 16, delays the total leakage current by a predetermined time to form a delay waveform, and calculates the total leakage current and the delay waveform. In addition, forming a synthetic waveform, wherein the waveform is a waveform in which the total leakage current value is a peak value at a time earlier than the time when the synthesis waveform has a peak value and the frequency of the total leakage current is a frequency. Forming an erase waveform earlier by the predetermined time and subtracting the erase waveform from the total leakage current to obtain a measurement waveform.
LCD(18)와 PC(19)는 제어부에 입력된 누설전류, 인가전압과 제어부에서 수행한 지연파형, 합성파형, 용량성전류(소거파형), 저항성전류값들을 표현한다. 바람직하게는, LCD(18)는 4×12 line을 통하여 분석한 결과를 출력하도록 C언어를 이용한다. 또한 PC(19)는 A/D변환기에 입력된 값들과 프로세서에서 계산한 값들의 데이터 파형을 표현한다. The LCD 18 and the PC 19 express the leakage current, the applied voltage and the delay waveform, the synthesized waveform, the capacitive current (erasure waveform), and the resistive current values inputted to the controller. Preferably, the LCD 18 uses the C language to output the results of analysis through 4 x 12 lines. In addition, the PC 19 represents data waveforms of values input to the A / D converter and values calculated by the processor.
도 4는 누설전류 측정장치의 응답감도를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 시간지연합성법을 적용한 누설전류 검출장치의 응답감도(12)가 나타나 있다. 이는 도 4의 (11)에 나타낸 제 3고조파 측정장치의 응답감도에 비해서 선형성이 매우 향상되었으며, 보상회로을 통해 측정한 값(413)과 거의 일치하는 것을 확인 할 수 있다.4 is a diagram illustrating the response sensitivity of the leakage current measuring apparatus. Referring to Fig. 4, the response sensitivity 12 of the leakage current detection device to which the time delay synthesis method is applied is shown. This can be confirmed that the linearity is much improved compared to the response sensitivity of the third harmonic measuring apparatus shown in (11) of FIG. 4 and almost coincides with the value 413 measured by the compensation circuit.
도 7은 누설전류 검출장치의 MPU 내부회로도이다. 7 is an internal circuit diagram of the MPU of the leakage current detection device.
도 8은시간지연 합성법을 적용한 누설전류 검출장치의 사진이다.8 is a photograph of a leakage current detection device to which a time delay synthesis method is applied.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the scope of the following claims, but also by those equivalent to the scope of the claims.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 첫째, 전압정보를 필요로 하지 않기 때문에 구조적으로 간단하고, 활선상태에서 전압을 측정하지 않으므로 전격에 의한 감전사고로부터 작업자(조작자)를 보호하여 안전을 확보할 수 있고, 열화진단작업이 다른 방법에 비해 용이하고 휴대성이 뛰어나다는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, first, since it does not require voltage information, it is structurally simple and does not measure voltage in a live state, thereby protecting workers (operators) from electric shock due to electric shock and ensuring safety. In addition, there is an advantage that the degradation diagnosis work is easier and portable than other methods.
둘째, 활선상태에서 실시간으로 측정할 수 있고, 누설전류로부터 피뢰기 열화와 직접적인 관련이 있는 열화인자인 저항성 누설전류를 기존의 방법에 비해 정확하게 추출(측정)할 수 있어 피뢰기의 열화상태를 진단함에 있어서 정확성을 높일 수 있는 장점을 가지고 있다. Second, it is possible to measure in real time in the live state, and can accurately extract (measure) the resistive leakage current, which is a degradation factor directly related to the arrester deterioration from the leakage current, compared to the conventional method, so as to diagnose the arrester deterioration state. It has the advantage of increasing accuracy.
도 1은 보상회로도,1 is a compensation circuit diagram,
도 2는 보상회로법을 통한 각 성분의 누설전류와 인가전압의 파형을 나타낸 도면,2 is a view showing the waveforms of leakage current and applied voltage of each component through the compensation circuit method;
도 3는 제3고조파 측정법을 통한 각 성분의 누설전류와 인가전압의 파형을 나타낸 도면,3 is a view showing waveforms of leakage current and applied voltage of each component through a third harmonic measurement method;
도 4는 누설전류 검출장치의 응답감도를 나타낸 도면,4 is a view showing the response sensitivity of the leakage current detection device,
도 5은 시간지연 합성법을 통한 각 성분의 누설전류와 인가전압의 파형을 나타낸 도면,5 is a view showing a waveform of leakage current and applied voltage of each component through the time delay synthesis method;
도 6은 시간지연 합성법을 적용한 누설전류 검출장치의 구성도,6 is a configuration diagram of a leakage current detection device to which a time delay synthesis method is applied;
도 7은 누설전류 검출장치의 MPU(Micro Processor Unit)의 내부 회로도,7 is an internal circuit diagram of an MPU (Micro Processor Unit) of the leakage current detecting device;
도 8은 시간지연 합성법을 적용한 누설전류 검출장치의 사진을 나타낸 도면이다.8 is a view showing a photograph of a leakage current detection device to which the time delay synthesis method is applied.
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