KR100829157B1 - 독립형 접지저항 취득 장치와 접지저항 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 다층구조의 대지구조에서 신뢰성이 있는 전극 타설 지역의 정확한 접지저항 측정 및 분석을 검증하기 위한 시스템이 개시된다.

본 발명의 독립형 접지저항 취득장치의 특징은 복수의 전극들; 상기 복수의 전극들 중 접지저항을 측정하기 위한 전하강하법을 적용하기 위한 측정대상의 전극, 보조 전위 전극, 보조 전류 전극을 선택하기 위한 선택신호를 발생하는 선택신호 발생수단; 상기 선택신호 발생수단에 의하여 선택된 측정대상의 전극과 선택된 보조 전류 전극 사이에 전원을 인가하고, 상기 선택된 측정대상의 전극과 선택된 보조 전위 전극 사이의 전위차를 획득하는 측정 전극 선택기; 상기 측정 전극 선택기의 상기 획득된 전위차에 의하여 상기 측정대상의 전극의 접지저항을 산출하는 접지저항 산출수단을 포함하는 것이다.

전극, 보조 전위전극, 보조 전류전극, 접지저항

Description

독립형 접지저항 취득 장치와 접지저항 측정 시스템{stand alone ground resistance acquisition device and system therefor}

도 1은 종래의 전위강하법에 의한 접지저항 측정방법을 설명하기 위한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 동작과정을 설명하는 순서도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 적용되는 관리서버의 블록도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 독립형 접지저항 취득 장치의 블록도이다.

도 6은 도 5의 독립형 접지저항 취득시스템을 통한 실제 측정을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명은 접지시설물 설치지역으로 선정된 지역 내에서 여러 지점의 접지체에 대해 전위강하법을 이용하여 각각의 접지시설에 대한 접지저항 데이터를 순차적으로 취득할 수 있는 독립형 접지저항 취득 장치와 독립형 접지저항 측정장치들을 제어하는 관리서버로 이루어진 접지저항 측정 시스템에 관한 것이다.

전기시설물에는 전기시설물을 보호하고, 전기 사고를 예방하기 위하여 법규에 규정된 접지공사를 해야 하고, 접지공사는 규정 값 이내로 저항을 유지하도록 정확한 시공이 이루어져야 한다. 이러한 접지공사에서 접지저항 값을 취득하기 위해 일반적으로 사용되는 전위강하법을 확장시켜 동일 지역내에서 접지저항 변동데이터를 취득하여 유사 지역의 접지설계 시 변화율을 적용시킬 필요성이 있다.

도 1은 종래의 전위강하법에 의한 접지저항 측정방법을 설명하기 위한 구성도이다.

전위 강하법에 의한 접지저항 측정방법은 접지저항 측정대상인 전극(1)과 충분히 이격된 거리에 보조 전류 전극(3)을 설치하고, 측정 대상 전극(1)과 보조 전류 전극(3) 사이에 보조 전위 전극(2)을 설치하고, 측정 대상 전극(1)과 보조 전류 전극(3) 사이에 전류(I)를 인가하고, 측정 대상 전극(1)과 보조 전위 전극(2) 사이에 발생되는 전위차(V)에 의하여 측정 대상 전극(1)의 접지저항을 측정한다.

보조 전위 전극(2)을 측정 대상 전극(1)의 위치로부터 보조 전류 전극(3)의 위치까지 점차 이동시킬 때 보조 전위 전극(2)이 측정 대상 전극(1)의 근처에 위치하거나 전류 보조 전극(3)의 위치에 있을 때에는 측정하기 위하여 인가되는 전류(I)에 의한 전계의 중첩에 의하여 급격한 변화가 발생되고, 보조 전위 전극(2)이 측정 대상 전극(1)과 보조 전류 전극(3)으로부터 일정 간격이 유지될 때 고정값을 갖게 된다.

도 1의 아래의 그래프는 보조 전위 전극(2)의 이동시에 측정되는 접지저항 값을 나타낸 것으로, 이동시킨 거리의 60% 내지 70% 사이의 거리에서 평탄한 값을 갖게 되며, 바람직하게는 61.8%에서 각 전극의 전계가 중첩되지 않는 측정값을 얻을 수 있다.

이와 같은 전위강하법은 대지가 균일한 것을 전제로 이루어진 것이나, 대지의 구조가 불규칙한 다층구조의 대지에서 접지 저항을 측정하기 위해서는 측정대상 전극(1)과 보조 전류 전극(3)을 충분히 이격시켜 측정하여야 하며, 보조 전위 전극(2)을 여러 번 이동시켜 접지저항을 측정함으로써 접지저항이 안정적으로 측정되는 위치를 발견하여야 하지만 현장에서 측정자가 여러 번 이동하여 측정하고 기록하여야 하는 불편함을 주게 된다.

또한, 타설된 전극(1)의 깊이에 따라 이격되는 보조 전류 전극(3)의 위치가 변화하게 되고 또한 보조 전위 전극(2)의 위치도 변하게 되는데, 이때 현장 측정자의 전문성에 따라 접지저항 값의 신뢰도가 결정되기도 한다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다층구조의 대지구조에서 신뢰성이 있는 전극 타설 지역의 정확한 접지저항 측정 및 분석을 검증하기 위한 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 온-습도 센서를 대지에 설치한 후 접지시설에 대한 1일 또는 단기간의 설정을 하고 시간 변화에 따른 접지저항 변동률을 산출하여 최소의 변동률을 갖는 접지시공 지점을 예측하기 위함이다.

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본 발명의 접지저항 측정 시스템의 특징은 접지 시설물의 접지저항을 측정하기 위하여 독립적으로 설치된 적어도 하나의 독립형 접지저항 취득장치들과, 상기 독립형 접지저항 취득장치들을 관리하기 위한 관리서버로 이루어진 접지저항 측정 시스템에 있어서: 상기 독립형 접지저항 취득장치는 상기 접지 시설물의 접지저항을 측정하기 위한 복수의 보조 전위 전극들과 보조 전류 전극들; 상기 복수의 전위 보조 전극 중 특정의 보조 전위 전극을 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 선택신호 발생수단; 상기 선택신호 발생수단의 선택신호에 의하여 상기 접지 시설물과 상기 보조 전류 전극에 전류를 인가하고, 상기 접지 시설물과 상기 보조 전위 전극 사이의 측정된 전위차를 인출하는 전극 선택수단; 상기 관리서버에 접지측정 요청신호를 발생하고, 상기 관리서버로부터 승인신호가 입력되면, 상기 전극 선택수단을 동작시키는 제어수단을 포함하고, 상기 관리서버는 상기 제어수단으로부터 발생된 요청신호를 수신하여, 상기 요청신호를 발생한 독립형 접지저항 취득장치의 동작 시점을 관리하는 스케쥴러를 포함하는 것이다.

또한, 본 발명에서 상기 전극 선택수단과 상기 관리서버는 전극에 전원을 공급하기 위한 전원 라인과 데이터를 송수신하기 위한 데이터 송수신용 라인이 연결되어 있으며, 상기 전극 선택수단은 상기 선택신호에 의하여 상기 전원 라인을 상기 측정대상 전극과 상기 오타수정-보조 전류 전극에 연결하고, 상기 측정된 전위차를 상기 데이터 송수신용 라인을 통하여 상기 관리서버에 전송하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 독립형 접지저항 취득장치는 상기 측정된 전위차에 의하여 상기 측정대상 전극의 접지저항을 산출하는 산출수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 관리서버는 상기 측정된 전위차에 의하여 상기 접지 시설물의 접지저항을 산출하는 산출수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 복수의 전위 보조 전극들의 상기 접지 시설물로부터 이격거리는 상기 접지시설물과 상기 전류 보조 전극의 이격거리의 50% 내지 70% 사이에 설치되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 동작과정을 설명하는 순서도이다.

독립형 접지저항 취득 장치(10), (20), (30), (40)는 많은 수의 전극들이 설 치되고, 이들 전극들 중에 특정한 전극을 측정 대상의 전극과, 보조 전류 전극, 보조 전위 전극을 선택할 수 있는 스위칭 수단이 설치되고, 관리서버(300)에 측정을 요청할 수 있으며, 승인신호에 따라서 스위칭 수단을 제어하여 접지저항값을 측정하고, 측정된 값을 제어신호신호에 전송하도록 하는 제어수단들이 구비된다.

독립형 접지저항 취득 장치(10), (20), (30), (40)는 다수의 전극들 중에 특정 전극을 측정대상의 전극과 보조 전류 전극으로 선택할 수 있기 때문에 이들 간격을 충분히 이격되도록 선택할 수 있으며, 보조 전위 전극을 대지가 단층 또는 다층의 경우에도 정확한 위치 설정이 가능하도록 하며 다 지역에 대한 설정이 가능하다.

또한, 독립형 접지저항 취득 장치(10), (20), (30), (40)는 관리서버(300)의 요청에 의하여 접지저항의 측정이 개시되거나, 자체에 온도 및 습도 센서가 설치되어 있어 센서에 일정 변화가 발생되게 되면 관리서버(300)에 요청신호를 전송하고, 승인에 의하여 측정이 개시된다.

독립형 접지저항 취득장치(10), (20), (30), (40)는 기설정된 측정요소가 발생되게 되면 관리서버(300)에 접지측정요구를 통신망을 통해 전송하고(S1), 관리서버(300)의 스케줄러가 동작하여 승인결정을 하게 되면(S2), 독립형 접지저항 취득 장치는 관리서버(300)에서 지정된 측정대상 전극, 전위 보조 전극, 전류 보조 전극을 선택하는 스위칭 동작을 수행하고(S3), 측정된 데이터를 관리서버(300)에 전송한다. 데이터 전송에 사용되는 통신망은 무선이 바람직하며 현장여건에 따라 유선망(485 통신)등으로 구성이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 적용되는 관리서버의 블록도이다.

관리서버(300)는 독립형 접지저항 취득 장치와 무선통신을 할 수 있는 통신모듈(330), 측정에 대한 인가 또는 대기를 표시할 수 있는 스케쥴러(340), 각각의 독립형 접지저항 취득 장치에 충전용 전원을 공급할 수 있는 전원관리모듈(350), 독립형 접지저항 취득 장치로부터 입력되는 데이터에 의하여 접지저항을 산출하는 접지저항 산출모듈(320), 전체적인 제어를 담당하는 마이크로 프로세서(310)로 구성되어 있다.

독립형 접지저항 취득 장치를 통해 입력되는 무선신호를 통신모듈(330)을 통해 수신하게 되며 수신된 신호는 스케쥴러(340)를 통해 인증을 하게 되며, 인증이 완료되면 독립형 접지저항 취득 장치에서 데이터가 입력되면 접지저항 산출모듈(320)에 의하여 접지저항이 산출되며, 산출된 접지저항은 메모리(312)에 저장이 되며, 이 때 데이터는 그래프 패턴 출력기(311)을 통해 이격거리와 안정된 접지저항 곡선의 패턴을 출력시킨다. 측정이 완료되면 통신모듈(330)을 통해 독립형 접지저항 취득 장치에 전송되고 측정에 대한 완료를 결정하게 된다.

또한 독립형 접지저항 취득 장치의 전원부족 신호가 통신모듈(330)을 통해 전송되면 마이크로프로세서(310)는 전원관리모듈(350)을 동작시켜 독립형 접지저항 취득 장치에 충전용 전원을 공급하게 된다.

독립형 접지저항 취득 장치의 통신 모듈을 통해 송신된 접지측정 요청신호는 관리서버의 통신모듈(330)을 통해 수신되면, 스케쥴러(340)는 다른 독립형 접지저항 취득 장치의 동작이 이루어지지 않고 있는 경우에는 요청신호를 발신한 독립형 접지저항 취득 장치를 동작시키고, 다른 독립형 접지저항 취득 장치가 동작중일 때는 대기신호를 발생시켜 요청신호를 발신한 독립형 접지저항 취득 장치를 대기시킨다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 적용되는 독립형 접지저항 취득 장치의 블록도이다.

관리서버(300)와 독립형 접지저항 취득장치는 전류인가용(-)(301), 데이터 송수신용(302), 전류인가용(+)(303), 충전용(+)(304), 그리고 충전용(-)(305)의 라인으로 연결된다. 이때, 데이터의 송수신은 통신모듈(440)을 통하여 무선으로 이루어질 수 있다.

독립형 접지저항 취득 장치(400)는 충전용(+), (-) 라인(304), (305)와 연결되어 내부 배터리(430)를 충전시키는 배터리 충전회로(420)와, 배터리 충전회로(420)의 충전상태신호를 입력받아 관리서버(300)에 전원공급 또는 중단신호를 요청하는 전원관리모듈(462), 온-습도 센서(490)에 의하여 감지된 신호에 의하여 측정 요청신호를 발생시키는 인증관리모듈(461), 제어대상들을 제어하며 OS가 탑재되는 마이크로 프로세서(480), 마이크로 프로세서(480)에 입력되는 선택신호에 따라서 복수의 전극(471)들 중 특정 전극을 선택하여 전류인가용(-) 라인(301), 전류인가용(+) 라인(303), 데이터 송수신용 라인(302)에 각각 연결하는 측정 전극 선택기(470)로 이루어진다.

이때, 마이크로 프로세서(400)는 측정 전극 선택기(470)에 측정대상의 전극, 전위 보조 전극, 전류 보조 전극을 결정하는 선택신호를 전송하고, 측정 전극 선택 기(470)는 선택신호에 따라서 결정된 전극들에 접지저항이 측정되도록 전류인가용(-) 라인(301), 전류인가용(+) 라인(303), 데이터송수신용 라인(302)을 연결하고, 측정대상의 전극과 전위 보조 전극 사이의 전위차를 마이크로 프로세서(400)와 데이터 송수신용 라인을 통하여 관리서버(300)에 전송한다. 마이크로 프로세서(400)는 각 전극의 선택신호와 선택신호에 따라 측정된 전위차를 입력받아 접지저항을 산출하여, 선택신호 데이터와 접지저항값을 관리서버(300)에 전송한다.

마이크로 프로세서(400)는 프로그램에 의하여 설정된 순서에 따라서 전극(471)들 중 특정 전극에 대하여 측정대상의 전극, 보조 전위 전극, 보조 전류 전극을 결정하는 선택신호를 발생시킨다. 이때, 프로그램은 전위 보조 전극이 측정대상의 전극으로부터 이격된 거리가 측정대상의 전극과 전류 보조 전극과의 이격된 거리의 50% 내지 70% 사이, 바람직하게는 61.8%가 되도록 전극들이 선정되도록 프로그램된다.

미설명 부호 410은 측정 전극 선택기(470)와 라인들을 스위칭하는 스위칭 장치이고, 480은 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 A/D 컨버터이며, 450은 LCD와 LED 패널로 접지저항값을 표시한다.

도 6은 도 5의 독립형 접지저항 취득시스템을 통한 실제 측정을 설명하기 위한 그래프이다.

도 6의 (a)의 각 선은 전극(471)이 18개 설치된 상태에서 첫 번째 전극을 측정대상의 전극, 마지막 전극을 보조 전류 전극으로 선택한 상태에서 보조 전위 전극을 18개의 전극 중 특정 전극을 선택한 상태에서 측정된 접지저항의 시간변화를 나타낸 것이다.

도 6의 (b)는 (a)의 그래프에서 일정시간에 보조 전위 전극을 첫 번째 전극으로부터 마지막 전극까지 변화시킬 때 접지저항의 곡선이며 이를 바탕으로 보조 전류 전극이 충분히 이격되었는가를 판별이 가능하다.

이때 그래프의 폭이 넓어지면 각각의 접지저항 변화가 많이 나타난 것이고 그래프가 겹쳐질수록 각각의 접지저항이 변화가 없음을 의미하며, (c)는 곡선간의 폭을 전체 차로 나타낸 것으로 위에서 말한 보조 전류 전극의 위치에 따른 각 지점의 접지저항 변동 변화를 나타내게 된다. 또한, 이를 바탕으로 접지저항 변화폭을 비주얼 하게 나타낼 수 있습니다.

또한, (d)와 같이, 온도와 습도에 따른 접지저항의 변화곡선을 얻을 수 있다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 동일 지역내에서 온-습도데이터와 동시에 접지저항 데이터를 취득함으로써 접지저항의 시간적 변동률을 구하는 것이 가능하여 선정된 대지모델의 신뢰성이 검증이 가능하고, 접지 시설물 시공후 근접한 지역에서 시간 또는 계절적인 접지변동률을 예측하여 가장 안정적이고 신뢰성 높은 접지시스템 설계가 가능하게 된다. 접지시설 예정지역의 경우 미리 설치하여 모니터링 기법으로 활용하여 동결 지역에서 접지저항의 영향을 분석하는 데이터 확보가 가능하게 되어 접지 설계에 가장 중요한 대지저항률과 접지저항과의 연관성을 최소화시킴으로써 접지 시설물 시공의 최적지점의 설계가 가능하게 되어 접지의 본래 목적을 달성할 수 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 접지 시설물의 접지저항을 측정하기 위하여 독립적으로 설치된 적어도 하나의 독립형 접지저항 취득장치들과, 상기 독립형 접지저항 취득장치들을 관리하기 위한 관리서버로 이루어진 접지저항 측정 시스템에 있어서:

   상기 독립형 접지저항 취득장치는

   상기 접지 시설물의 접지저항을 측정하기 위한 복수의 보조 전위 전극들과 보조 전류 전극;

   상기 복수의 보조 전위 전극 중 특정의 보조 전위 전극을 선택하기 위한 선택신호를 발생시키는 선택신호 발생수단;

   상기 선택신호 발생수단의 선택신호에 의하여 상기 접지 시설물과 상기 보조 전류 전극에 전류를 인가하고, 상기 접지 시설물과 상기 보조 전위 전극 사이의 측정된 전위차를 인출하는 전극 선택수단;

   상기 관리서버에 접지측정 요청신호를 발생하고, 상기 관리서버로부터 승인신호가 입력되면, 상기 전극 선택수단을 동작시키는 제어수단을 포함하고,

   상기 관리서버는 상기 제어수단으로부터 발생된 요청신호를 수신하여, 상기 요청신호를 발생한 독립형 접지저항 취득장치의 동작 시점을 관리하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 전극 선택수단과 상기 관리서버는 전극에 전원을 공급하기 위한 전원 라인과 데이터를 송수신하기 위한 데이터 송수신용 라인이 연결되어 있으며, 상기 전극 선택수단은 상기 선택신호에 의하여 상기 전원 라인을 상기 접지 시설물과 상기 보조 전류 전극에 연결하고, 상기 측정된 전위차를 상기 데이터 송수신용 라인을 통하여 상기 관리서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 독립형 접지저항 취득장치는 상기 측정된 전위차에 의하여 상기 접지 시설물의 접지저항을 산출하는 산출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.
6. 제4항에 있어서, 상기 관리서버는 상기 측정된 전위차에 의하여 상기 접지 시설물의 접지저항을 산출하는 산출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.
7. 제4항에 있어서, 상기 복수의 전위 보조 전극들의 상기 접지 시설물로부터 이격거리는 상기 접지시설물과 상기 보조 전류 전극의 이격 거리의 50% 내지 70% 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.
8. 제4항에 있어서, 상기 독립형 접지저항 취득장치는 시간에 따른 접지저항의 변화폭을 산출하는 것을 특징으로 하는 접지저항 측정 시스템.

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