KR100844166B1 - 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시각 동기화를 통하여 송ㆍ 배전 선로에서 표준 상 발전소로부터 정해진 표준 상을 검출하는 장치에 관한 것으로, 발전소 또는 변전소나 표준 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되는 표준 상 확인장치와, 작업자가 임의의 장소에서 배전선로의 상 정보를 검출할 수 있는 임의 상 검출장치로 구성된 시스템에 있어 상기 표준 상 확인장치와 상기 임의 상 검출장치를 유ㆍ무선으로 연결하는 통신수단을 포함하고, 상기 표준 상 확인장치와 상기 임의 상 검출장치가 서로 통신이 이루어진 후, 위성항법장치(GPS) 수신모듈을 통하여 현재 시각으로 상기 임의 상 검출장치와 표준 상 확인장치의 시각을 일정 시각마다 동기 시키는 동기수단, 상기 동기 수단에서 동기화된 시간을 세분하게 분주하여 일정시간 GPS 수신신호가 없어도 정확한 현재시간을 유지하는 분주 수단과, 상기 분주 수단에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일하거나 대응하는 의사파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 산출 수단의 구성을 마련한다.

상기와 같은 상 정보 검출 시스템에 있어 위성의 시각을 이용함으로써, 정확한 시각 동기를 이룰 수 있는 장점과 통신환경의 변화에 대응할 수 있어 상에 대한 판별에 정확성을 높일 수 있는 장점이 있다.

표준 상 확인장치, 임의 상 검출장치, 통신부, 컨버터부, 위상 검출부, DSP 회로, 제어부, 메모리부, 시각신호(Time-mark)

Description

타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치{The Apparatus for Time Synchronization and Basis Phase Detection which using of a Time-mark}

도 1a은 본 발명에 의한 장치 중 표준 상 확인장치를 나타내는 블록도.

도 1b는 본 발명에 의한 장치 중 임의 상 검출장치를 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치에서의 위성항법장치(GPS)로부터 시각정보를 수신하는 시각신호(Time-mark) 그래프.

도 3a는 본 발명의 일 예에 따른 표준 상 확인장치에서의 위상각을 검출하는 파형도.

도 3b는 본 발명의 일 예에 따른 임의 상 검출장치에서의 위상각을 검출하는 파형도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 제 1 통신부 20 : 제 1 컨버터부

30 : 제 1 검출부 40 : 제 1 집적회로

50 : 제 1 제어부 60 : 제 1 저장부
110 : 제 2 통신부 120 : 제 2 컨버터부
130 : 제 2 검출부 140 : 무선주파수 수신부
150 : 제 2 집적회로 160 : 제 2 제어부
170 : 제 2 저장부 180 : 검출 프로브

본 발명은 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출장치에 관한 것으로, 송전선로나 배전선로에서 각 상 임의의 시각에서 위상각(Sinθ)을 검출하고 이를 동기화 및 표준 상을 검출하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 수력, 화력 또는 원자력 발전소 등으로부터 발전된 전력은 발전기에서 정해진 상(이하에서 "발전기에서 정해진 상"을 "표준 상"이라 함)을 가지며 이는 P1, P2, P3의 위상각을 가진 전력으로 가정, 사무실, 공장 등의 최종 수용가 측으로 송ㆍ배전하는 데 있어 중간 단계로 변전소와 변압기를 거쳐서 최종 수용가 측에 이르고 있다.

발전소에서 발전된 전력은 통상적으로 고압으로 변전소에 공급되고, 변전소에서는 다시 이 고압을 통상적으로 발전소보다 낮은 고압으로 감압시켜 최종 수용가 측에 이르는 바로 전단계인 변압기에 공급하고, 이 변압기에서는 최종 수용가 측에서 사용하기에 적합한 전압으로 변환시켜 최종 수용가 측으로 공급하게 된다.

이러한 변압기로서는 전주에 설치된 주상용 변압기와 지상에 설치된 지중 배전 선로용 변압기가 있으며, 이 중에서 주상 변압기는 비교적 용량이 작고, 따라서 비교적 소형 경량으로서 통상적으로 전주 등에 설치되어 변전소로부터의 고압을 저압으로 감압시켜 최종 수용가 측으로 공급하고 있다. 그러나 혼잡한 대도시 등에서는 변전소로부터의 고압의 배전선로를 혼잡한 도심 내에서 전주를 통해 끌고 다닌다는 것은 매우 위험하므로, 통상적으로 지하에 전력구를 설치하고, 이 전력구 내 로 고압 케이블(배전선로)을 끌고 다니면서 지상에 설치된 변압기, 즉 지중 배전선로용 변압기(패드 변압기)를 통해 최종 수용가 측으로 전력을 공급하는 것이다.

그러나, 현재의 배전선로에서는 지상구간과 지중구간이 한 긍장 내에서 혼재되어 있고, 지중에서 지상으로 선로가 변경될 때 혹은 상가나 건물이 밀집된 지역에서는 공사도중 선로가 바뀌는 일이 생기는데, 이러한 문제는 부하의 편중이 생기기 쉽고 이러한 부하편중이 상 불평형을 야기하여 전력손실이나 고객에 공급하는 전력품질이 저하되는 등 관리에 상당한 어려움이 있으며, 지중선로에서는 한 개의 터널에 다수의 케이블이 혼재하는데 이 중에서 표준상을 찾아내는 데에 정확성이 떨어지고, 측정 작업시간도 장시간 소요되고 있는 실정이다.

즉, 현재 상을 확인하는 장치는 삼상의 배전선로에서 임의 두 개의 상에 프로브를 접속하여 각상의 위상각도를 검출하여 진상(Lead)과 지상(Lag)을 대비하여 상을 판별하는 방법을 사용하고 있으나 이는 상순을 확인하는 개념으로 표준 상 검출과는 근본적인 내용이 다르며, 또한 상을 검출하는 일부 제품에 있어 단순하게 GPS나 원자시계를 이용한 동일 시간대의 위상각을 찾는 방법으로 개발된 장치는, 상을 찾는 거리의 제한은 보완되었으나, 장비의 가격이 고가이고, 이동하며 상을 찾는 장치에는 GPS 수신이 지중이나 건물 내부처럼 장소에 따라 수신 불능 지역이 많아 별도의 수신율을 높이기 위한 안테나 및 증폭기가 필요로 하는 등 작업 현장조건에 적용하는데 불편함이 많았다. 이와 같은 이유로 특정장치에서만 GPS 시각을 이용하여 이동장치로 통보하는 기능으로 구성되어 측정의 어려움과 정확성이 장시간 유지될 수 없는 문제가 있었다.

또한, 상을 검출하는 장치가 고정용이 아닌 이동할 수밖에 없어 설치 및 취급상의 문제와 상을 검출하는 장치를 설치할 때마다 표준 상에 대한 개념이 없어져 표준 상이 아닌 동일 케이블을 확인하는 장치에 지나지 않는 실정이며, 이동통신 중계기에서 시간정보를 수신하여 장치 간 시각 동기를 하는 제품에 있어서는 양 장치마다 해당 통신사 승인을 받은 이동통신모듈(CDMA)을 장치하여야 하는 관계로 승인에 따른 절차상의 문제와 비사용 기간에도 불필요한 통신요금납부 등 경제성에 문제가 발생하고 있으며, 더욱이 국가 간 또는 통신사 간 통신방법의 차이로 인한 제한적인 활용밖에 할 수 없다는 한계점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 임의 상 검출장치에서 측정한 상의 위상각 신호를, 각 상의 위상각 신호를 검출하기 위하여 특정 장소에 설치되어 있는 표준 상 확인장치로 유ㆍ무선 통신망을 통하여 전송하고, 표준 상 확인장치에서는 자체에서 검출한 위상각 신호에 임의 상 검출장치에서 보내온 위상각(Sinθ) 및 시각(Time) 정보를 대입하여 동일 시각의 위상각 신호가 어느 상(P1, P2, P3)과 일치하는지를 판별하여 해당 상의 정보를 임의 상 검출장치로 통보하여 시각 동기화를 지원하는 표준 상 검출 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있는 것이다.

또한, GPS 시각신호 및 유ㆍ무선 통신을 이용하여 표준 상에 대한 정보를 검출하고 확인할 수 있는 표준 상 검출 장치를 제공하고, 발전소, 변전소 또는 표준 상 확인이 가능한 임의장소에 각상의 표준 상(위상)을 검출하는 표준 상 확인장치 를 설치하며 임의 전력공급회사가 공급하는 전체 송ㆍ배전망 어디서나 유ㆍ무선 통신중계국을 통한 송ㆍ배전선로의 표준 상에 대한 정보를 임의 상 검출장치로 전송하여 임의 상 검출장치에서 해당 표준 상에 대한 정보를 측정자에게 제공할 수 있도록 하는 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치는 발전소, 변전소 또는 표준 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 송ㆍ배전선로의 상에 대한 정보를 검출하는 표준 상 확인장치 및 상기 표준 상 확인장치와 유ㆍ무선 통신에 의해 작업자가 임의의 측정 장소에서 송ㆍ배전선로의 상 정보를 확인하는 임의 상 검출장치를 이용하여 송전선로 또는 배전선로에서 선로의 상을 검출하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 표준 상 확인장치는 평상시 GPS 수신모듈을 통하여 시각신호(Time-mark)를 검출하여 장치의 내부시각을 매초 동기화하고 있고, 임의 상 검출장치는 장치를 기동시킬 때 상기 표준 상 확인장치와 같이 장치에 장착된 GPS 수신모듈을 통하여 현재시각을 동기화한 후, 표준 상 확인장치로 통신을 시도하여 표준 상 확인장치와 통신이 이루어진 후, 상기 임의 상 검출장치와 표준 상 확인장치는 동기화된 시간을 세분하게 분주하여, 일정시간 GPS의 타임마크(Time-mark) 신호를 받을 수 없어도 자체 분주된 시간으로 정확한 현재시간을 보유하도록 하여 GPS 신호가 없는 장소에서도 일정시간 측정선로의 위상각을 시각과 함께 검출하여 표준 상 확인장치로 전송할 수 있도록 하고, 상기 표준 상 확인장치가 상기 상 임의 상 검출장치에서 송신된 상 정보에 따라 대응하는 발전소에서 정해진 표준 상에 대한 판별정보를 임의 상 검출장치로 통지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치에 있어서, 상기 표준 상 확인장치와 상기 임의 상 검출장치와의 정보교환은 중계국에 의해 유ㆍ무선 통신으로 이루어지고, 상기 임의 상 검출장치는 표준 상 확인장치와 통신이 이루어진 후 일정시간 후에 임의의 시각에서 상기 표준 상 확인장치와 동일방법으로 위상각을 검출하며, 상기 임의 상 검출장치와 위상 검출 프로브는 검출된 위상신호를 무선 주파수(RF: Radio Frequency)방식을 이용한 송수신이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치에 있어서, 상기 표준 상 확인장치는 확인된 표준상 판별 정보를 복합 주파수 부호(DTMF: Dual-Tone Multi Frequency) 신호와, 또는 패킷 단위로 상기 임의 상 검출장치로 전송하는 것과, 상기 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치는 유ㆍ무선 통신망을 이용하여 상기 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치 사이의 상 정보가 직접 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치는 송전선로 또는 배전선로에서 선로의 상을 검출하는 방법을 제공하기 위하여 발전소, 변전소 또는 표준 상 확인이 가능한 임의 장소에 설치되고, 송ㆍ배전선로에서의 상에 대한 정보를 수집하는 표준 상 확인장치는 평상 시 계속 GPS의 타임마크를 수신하여 내부시각을 동기화하는 수단과, 작업자가 임의의 장소에서 배전선로의 상 정보를 확인하는 임의 상 검출장치 및 상기 표준 상 확인장치와 상기 임의 상 검출장치를 유ㆍ무선으로 연결하는 통신수단을 포함하고, 상기 임의 상 검출장치는 전원을 켤 때 상기 임의 상 검출장치에 장착된 GPS 수신모듈을 통하여 위성에서 송신한 매초 시각이 시작되는 점마다 발생하는 타임마크를 수신하여 내부시각을 동기 하는 수단과, 상기 표준 상 확인장치와 상기 임의 상 검출장치의 각각은 상기 임의 상 검출장치와 상기 표준 상 확인장치의 통신이 이루어진 후, 상기 동기 수단에서 동기화된 시간을 세분하여 분주하는 분주 수단과 상기 분주 수단에서 분주된 시간에 측정선로의 위상과 동일하거나 대응하는 의사파형을 만들어 측정한 상에 대한 위상을 대입하여 위상각 정보를 산출하는 산출 수단을 포함하고, 상기 표준 상 확인장치가 상기 상 임의 상 검출장치에서 송신된 상 정보에 따라 대응하는 발전소에서 정해진 표준 상에 대한 정보를 판별하여 상기 임의 상 검출장치로 통지하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 표준 상 확인장치는 임의 상 검출장치에서 보내온 위상각 데이터가 상기 표준 상 확인장치에서 동일시각에 검출한 위상각과 일정이상 오차(예를 들면, ±30°이상)가 발생할 때 상 판별은 하지 않으며, 상기 임의 상 검출장치는 표준 상 확인장치에서 보내온 상판별 데이터와 상기 표준 상 확인장치에서 판별의 근거로 보내온 표준 상 확인장치에서 검출한 위상각을 분석하여 상기 임의 상 검출장치에서 검출하여 전송한 위상각과 일정이상 오차(예를 들면, ±30°이상)가 발생할 때 상판별을 취소하고 다시 측정하는 특징이 있으며, 상기 위상각 검출 수단은 상기 송배전선로의 전압의 크기와 관계없이 나선 및 절연피복선 상에서 프로브를 이용하여 위상각 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 위상각 검출신호는 프로브를 전선에 접촉하여 직접 검출하는 방법과 프로브와 임의 상 검출장치 간, 무선 주파수(RF) 통신방법을 이용한 무선으로 송수신할 수 있으며, 상기 상에 대한 정보를 상기 임의 상 검출장치의 표시부(도시하지 않음)에 문자와 그림을 표시하는 표시 수단과 상기 표시 수단에 표시된 내용을 저장하는 저장 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치에 있어서 상기 표준 상 확인장치는 상 판별 행위가 정상적으로 끝난 경우 행위에 대한 상 정보와 임의 상 검출장치의 고유 ID 및 상 판별 행위가 있었던 시각정보 등을 기록하는 것을 특징으로 하며, 상기 표준 상 확인장치는 확인된 상 판별 정보를 복합 주파수 부호(DTMF) 신호와, 또는 패킷 단위방식으로 상기 임의 상 검출장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치에 있어서, 상기 통신 수단은 상기 표준 상 확인장치에는 유ㆍ무선 장치를 공용으로 사용하고 임의 상 검출장치에는 휴대전화 또는 이동통신용 모듈을 내장하여 사용하고, 상기 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치 사이의 상 정보가 직접 실행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치에서 시각을 동기 하는 방법은 표준 상 확인장치는 평소 장치에 접속된 위성신호 수신모듈에서 매초 시간이 시작되는 점마다 발생하는 타임마크 신호를 받아 현재시간을 유지하고 있고, 임의 상 검출장치는 전원을 켜는 순간 장치에 접속된 위성신호수신 모듈에서 표준 상 확인장치와 같은 1개 이상의 타임마크 신호를 수신하여 장치의 현재시간을 동기 시킨다.

양 장치는 위성에서 받은 시간을 기준으로 현재시각을 동기화한 후 내부의 분주 회로에서 수 마이크로 초(㎲) 이하로 세분하므로 일정시간 위성신호가 없어도 정확한 현재시간을 유지할 수 있어 작업자가 어떤 환경에서도 표준 상 검출 및 비교작업이 가능하며, 임의 상 검출장치는 초기 전원을 켤 때 GPS 위성신호 중 타임마크가 입력될 때에 한하여 통신접속이 가능한 상태로 진행되고, 장치에 내장된 통신모듈과 연결된 키패드나 작업자의 휴대전화를 장치에 연결하여 표준 상 확인장치를 호출하며, 표준 상 확인장치와 통신접속이 이루어지면 사전 프로그램된 순서에 의하여 통신접속이 이루어진 일정시간 후, 임의 상 검출장치는 무선 주파수(RF) 신호 검출 프로브를 통하여 검출하고자하는 배전선로의 전압위상각에 대한 정보와 검출 개시 시각을 함께 내부 데이터 변환처리 장치로 전송하여 데이터를 가공하고, 가공된 데이터는 제어부 내에 저장과 함께 통신에 적합한 복합 주파수 부호(DTMF) 신호로 변환하여 장치에 연결된 휴대전화 또는 내장된 통신모듈을 통하여 표준 상 확인장치로 전송하는 것이다.

또한, 표준 상 확인장치는 임의 상 검출장치와 처음으로 정보를 교환하게 될 때 GPS 수신모듈을 통해 위성의 타임마크 신호를 점검하고 타임마크 신호가 정상으로 수신되면 장치 내부의 시각을 다시 위성에서 수신되는 시간에 매초 동기하고 일정시간 후부터 측정시각과 함께 위상 검출부를 통하여 3상 배전선로의 각상 위상각을 검출하여 자체 내장된 메모리부에 데이터를 저장하기 시작하며 이때 위성검출신호가 미약하거나 수신불능상태이면 상기 상태정보를 임의 상 검출장치로 통보하고 위성신호가 정상수신될 때까지 위상검출작업을 보류하는 특징이 있다.

또한, 표준 상 확인장치는 임의 상 검출장치에서 보내온 위상각 및 측정시작 시각데이터를 장치에 연결된 유·무선통신 모듈을 통해 접수하고, 데이터 변환부를 통해 데이터를 변환 처리하여 중앙제어부로 입력하며, 중앙 제어부는 임의 상 검출장치에서 보낸 데이터와 자체 측정하여 메모리에 저장된 각 상의 위상각과 시각정보를 비교하여 임의 상 검출장치에서 보낸 측정시각이 포함된 위상각과 동일한 상을 찾아 판별된 정보를 임의 상 검출장치로 전송하고 임의 상 검출장치로부터 다음 신호가 입력받기 위해 대기상태로 들어간다.

이와 같은 방법을 정확히 실행하기 위해서는 양 장치 사이의 시각을 동일하게 동기 시켜야하며, 이를 위해 이동통신망의 시각정보를 이용한 방법과 최저의 시간 오차를 갖는 원자시계 등을 이용한 현재시간을 얻는 방법 등이 고려되고 있으나 이동통신망의 시간을 동기화하기 위해서는 장치마다 이동통신용 통신모듈을 장착해야 하는 문제가 있어 비사용 기간에도 통신요금 납부 등 경제성에 문제가 있고, 원자시계는 가격이 비싸고 무게와 부피가 커진다는 단점이 있으며, 지금까지 사용되는 위성수신방법은 지중이나 건물 내에서처럼 장소의 제약이 따르기 때문에 별도의 안테나 등을 설치하기 위한 장비의 복잡성과 제조단가의 상승에 대한 생산효율이 저하되는 문제가 있는 것이다.

그러나 본 발명에 의한 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치는 현재 사용 중인 GPS 수신모듈에 타임마크 출력을 유도할 수 있는 펌웨어를 구성하고, 타임마크 신호가 도중에 없어졌다고 해도 처음 1회 이상 타임마크 신호와 시간정보를 수신하면 수신된 타임마크를 기준으로 GPS 수신모듈 자체에 있는 시간보정 프로그램과 함께 오실레이터 등을 이용한 시간 분주를 세밀하게 하여 일정시간 위성수신이 없어도 상 검출에 필요한 시각의 정확성을 유지할 수 있어 별도의 위성안테나 및 연장케이블과 신호증폭기가 필요 없이 표준 상 검출을 위한 시각 동기화를 할 수 있어, 장치의 제조비용을 절감하고 크기를 소형화할 수 있는 특징이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 표준 상 확인장치를 나타내는 블록도 이고, 도 1b는 본 발명에 따른 상 정보 검출 시스템의 임의 상 검출장치를 나타내는 블록도이며, 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 상 정보 검출 시스템을 이용하여 상을 검출할 때 표준 상 확인장치 및 임의 상 검출장치에서 GPS 시각 동기를 시키기 위한 위성의 타임마크 신호이다.

본 발명에 있어서, 도 1a에 도시된 표준 상 확인장치는 임의 장소(발전소, 변전소 또는 표준 상 확인이 가능한 임의의 장소)에 거치 되어 표준 3상(P1, P2, P3)을 검출하는 장치이고, 도 1b에 도시된 임의 상 검출장치는 이동하면서 표준 상을 찾는 장치이다.

먼저, 처음 작업자가 표준 상을 찾는 임의 장소에서 임의 상 검출장치의 전원을 켜면 임의 상 검출장치에 접속된 제 2 수신모듈에서 위성신호를 검출하며, 이때 일정이상의 위성신호가 수신되어 타임 및 위치신호를 수신하여도 이 신호는 위성의 신호를 수신하는 시점에서 타임을 정하기 때문에 이러한 타임신호를 기준으로 표준 상 확인 또는 임의 상 검출장치의 시각을 동기 시켜 표준 상을 검출하여 비교하는 방법에선 의미가 없다. 이는 최대 2.77㎳의 시각동기 오차가 발생하면 상 판별에 오류가 발생하는데 이때의 타임신호는 시간을 기준으로 1초 이내의 어느 지점에서 수신되는 것이므로 수신시점의 시각은 시간이 시작되는 점(예를 들면, 00.000초)과는 크게 수백 ㎳ 이상(최대 1초 미만)의 오차가 발생할 수 있기 때문이다.

물론 수신되는 시점에서 1초 마다 동기는 수 ㎱ ~ ㎲ 이하의 오차가 있지만 이것은 처음 동기시점의 시각을 기준으로 정확히 1초 후의 시각 오차이므로 장치 1개를 사용시엔 문제가 되지 않지만 2개 이상의 장치에서 똑같은 시각에 시각 동기를 시키기 위해서는 불가능한 방법이며 더욱이 60㎐ 주파수를 사용하는 경우의 예로 들면 초당 21,600°의 속도로 진행되는 위상각을 검출하여 비교하기 위해선 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치의 시각 동기 오차는 최대 ±2.77㎳(59.9°) 이하의 오차범위에서만 상 판별이 가능하기 때문이다. 이는 임의 P1상 다음에 오는 P2상과의 위상각 차이는 120°(5.55㎳)이므로 중간에 위치하는 ±60°에서는 P1 또는 P2 상인지 확인이 어려운 문제가 발생하기 때문이다.

이와 같은 오판의 문제를 방지하기 위해서는 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치는 최대 ±2.7㎳ 이내에서 정확한 동기가 이루어져야 하며 현재 GPS 수신모듈에선 수신되는 위성의 수가 일정개수(예를 들면, 3개 이상) 이상이 되면 별도의 펌웨어를 통하여 타임마크를 만들어 출력해야 한다.

타임마크란 시간이 시작되는 점(예를 들면, 00.000초)에서 도 3과 같은 펄스를 발생시키는 방법으로, 이 타임마크를 이용한 시각 동기는 태양흑점의 폭발 등 특수한 환경의 영향 외에는 ㎲ 이상의 시각 오차가 발생하지 않으므로 수백 ㎞이내의 양 장치에서 매초 정확한 시각 동기를 유지할 수가 있다.

이와 같이 임의 상 검출장치에서 위성항법장치(GPS) 신호가 검출되어, 도 3과 같은 타임마크신호를 정상적으로 검출하게 되면 위상 검출 프로브의 동작 상태를 검색하기 시작하고, 프로브의 상태가 양호하고 위상 검출신호가 임의 상 검출장치로 도달되면 표시화면에 표준 상 확인장치를 호출하라는 메시지를 표시하여, 작업자는 이러한 표시화면을 통하여 작업자의 휴대전화를 장치에 연결하여 표준 상 확인장치를 호출한다. 이때 작업자의 휴대전화는 단지 표준 상 확인장치를 호출하거나 위상각 데이터 등 정보를 표준 상 확인장치와 서로 주고받을 수 있도록 하는 데이터 전달의 통로구실을 담당하게 하는 것이다.

유ㆍ무선 통신중계국을 통하여 전화를 받은 표준 상 확인장치는 자동응답기능의 제 1 통신부에서 상대의 ID를 검색하여 사전 프로그램된 ID와 틀리면 통신을 자동 종료하고, 동일하면 접속 상태를 유지하고 임의 상 검출장치와 동일하게 장치에 접속된 위성신호의 정상수신 여부(타임마크 수신) 등을 검사하여 타임마크 출력이 없거나 미약하면 그 결과를 통보하는 약속된 신호를 제 1 통신부(10)를 통해 임의 상 검출장치로 전송하고, 위성수신이 정상화될 때까지 계속 GPS 신호를 검색한다.

검색 중 타임마크가 정상으로 수신되면 임의 상 검출장치로 약속된 신호를 전송하고, 수신된 타임마크신호와 시간정보를 분주 회로로 보내 정확한 현재시간을 유지하게 하여 디지털 신호를 하드웨어적으로 처리할 수 있는 집적회로인 제 1 집적회로(40)와 제 1 제어부(50)로 전달한다.

이때 제 1 제어부(50)에서는 장치의 기능이 정상일 경우 통신이 연결된 상태에서 사전프로그램된 시간 후에 제 1 검출부(30)로 위상각을 검출하도록 명령하고, 제 1 검출부(30)는 제 1 제어부(50)의 명령을 받은 순간부터 각상의 전압위상을 검출과 동시 자체에서 발생한 의사파형을 대입하여 위상각을 생성하여 제 1 집적회로(40)로 전달하며, 제 1 집적회로(40)에서는 전달된 위상각에 제 1 분주 회로(도시하지 않음)에서 보내온 현재시각을 대입하여 검출시각이 포함된 각 상의 위상각 데이터를 제 1 제어부(50)로 보내게 된다.

제 1 제어부(50)는 제 1 집적회로(40)에서 실시간으로 전달되는 데이터를 제 1 저장부(60)를 통하여 일정시간 동안의 데이터를 기록하게 하고, 임의 상 검출장치는 제 2 통신부(110)를 통해 표준 상 확인장치의 제 1 통신부(10)와 통신이 이루어진 후 위성에서 받은 타임마크 신호를 기준으로 매초 내부의 제 2 분주 회로(도시하지 않음)에서 세분화된 시각데이터를 생성하여 제 2 집적회로(150)와 제 2 제어부(160)로 보내고, 제 2 제어부는 표준 상 확인장치와 사전 프로그램된 순서에 의해 약속된 시각에 위상을 검출하라고 제 2 집적회로(150)에 명령하는 동안 제 2 검출부(130)에서는 제 2 검출부(130)의 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 수신부(140)을 통해 전계 검출 프로브(180)에서 검출하여 송신한 무선 주파수(RF) 전압위상신호를 수신하여 자체에서 발생한 의사파형에 대입하여 위상각을 생성하고 생성된 위상각 데이터를 제 2 집적회로(150) 회로로 보내게 된다.

상기 제 2 집적회로(150)에서는 제 2 제어부(160)에서 검출명령이 떨어지면 약속된 시각의 제 2 검출부(130)에서 보낸 위상각 데이터에 현재시각을 대입하여 검출시각이 포함된 위상각 데이터(예를 들면, 도 3b와 같이 00.000초에 검출한 90의 위상각)를 제 2 제어부(160)로 보내며 이와 별도로 위성신호가 도중에 끊어지거나 미약할 땐 제 2 수신모듈에서 출력되는 시각 보정신호와 제 2 분주 회로에서 발생하는 현재시각을 이용하여 상기와 동일하게 측정선로의 전압 위상각을 검출하고, 제 2 제어부(160)는 이와 같이 검출된 상 정보를 표준 상 확인장치로 전송에 필요한 데이터로 가공하고 제 2 컨버터부(120)에서 DTMF 신호로 변환하여 제 2 통신부(110)를 통해 표준 상 확인장치로 측정데이터를 전송한다.

표준 상 확인장치는 임의 상 검출장치로부터 데이터가 제 1 통신부(10)를 통해 도착하면 제 1 컨버터부(20)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제 1 제어부(50)로 데이터를 입력하고, 제 1 제어부(50)는 임의 상 검출장치에서 보낸 검출시각이 포함된 위상각 데이터를 분석하고 자체 메모리에 저장된 각 상의 검출시각이 포함된 위상각 데이터를 불러와 임의 상 검출장치와 동일시각 측정한 전압 위상각 데이터를 찾아내어 오차가 가장 적은 위상의 위상각에 해당되는 표준 상(예를 들면, 도 3a와 같이 00.000초에 검출한 각상의 위상각 중 90의 위상각을 갖는 P1상)을 구별하고, 구별된 표준상과 판별기준이 되는 각 상의 위상각을 제 1 컨버터부(20)로 보내면 제 1 컨버터부(20)에서는 전송에 필요한 DTMF 신호로 변환하여 제 1 통신부(10)를 통해 임의 상 검출장치로 전송한 후 다음 신호가 수신될 때까지 대기한다.

이때 임의 상 검출장치에서 보내온 위상각 데이터가 표준 상 확인장치에서 동일시각 측정한 데이터와 비교했을 때 검출시각을 기준으로 일정각도이상 오차(예를 들면, ±30°이상)가 발생하면 재측정 요구를 임의 상 검출장치로 전송하고 양 장치는 처음과 같은 동작을 반복 실행한다.

또한, 임의 상 검출장치는 표준 상 확인장치에서 보내온 표준 상 판별정보(예를 들면, P1상)와 판별대상 위상각도(예를 들면, P1 90, P2 330, P3 210)를 표시화면을 통해 임의 상 검출장치와 표준 상 확인장치 간 측정위상각 오차 및 표준 상을 숫자 및 문자로 작업자에게 통보하고 3상일 경우 다음 상을 찾기 위해 프로브를 다음 상으로 옮기는 과정에 대한 그림 및 문자표시를 화면에 표시하며 이때 프로브를 옮기는 과정에서 일정시간 검출되는 전압위상이 없을 경우 임의 상 검출장치는 대기 모드로 진행하여 다시 위상이 검출될 때 자동으로 임의 상 검출장치는 표준 상 확인장치로 측정시작을 통보하는 약속된 신호를 보내게 되는 데, 이 경우 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치는 통신이 계속 접속된 상태이며 다시 양 장치에서 일정시간 후 위상각을 검출하고 비교하는 작업을 상기와 동일한 방법으로 실행한다.

그러나 이와는 다르게 표준 상 확인장치에서 보내온 상판별 데이터와 상기 표준 상 확인장치에서 판별의 근거로 보내온 표준 상 확인장치에서 검출한 3상(P1, P2, P3)의 측정시각이 포함된 위상각을 분석하여 상기 임의 상 검출장치에서 검출하여 전송한 위상각과 일정이상 오차(예를 들면, ±30°이상)가 발생할 때는, 표준 상 확인장치가 상판별을 중지한 것과 마찬가지로 임의 상 검출장치에서도 상판별을 취소하고 다시 처음과 같은 동작을 반복하도록 하여 측정에 대한 정확성을 높이게 되는 특징이 있는 것이다.

본 발명에 의한 상기의 표준 상 확인장치는 이와 같은 모든 행위가 정상으로 종료되면 추후 판별에 대한 정보가 필요할 때 확인하기 위하여 판별된 상 정보와 임의 상 검출장치의 고유 ID 및 상판별 행위의 일시 등을 외부로 데이터 출력이 가능한 별도 메모리에 기록하며, 그 외의 데이터는 자동 삭제하도록 하여 제 1 저장부를 비워두게 한다.

본 발명은 장소나 거리에 관계없이 임의 장소에서 표준 상(P1, P2, P3상)을 찾는 방법을 제안하며, 표준 상 확인장치는 발전소로부터 정해진 표준 상을 검출하도록 하고 이동 가능한 휴대용 임의 상 검출장치에서는 상을 찾고자하는 선로에 프로브를 접속하여 프로브로부터 전해진 위상각 신호를 임의 상 검출장치로 받아들여 표준 상 확인장치와 임의 상 검출장치의 장치 간 위상각 검출시각과 위상각도를 통신을 통하여 비교분석하여 위상각도와 측정시각이 동일한 해당 상을 구별하여 표준 상을 찾는 방법에 제공하는 것으로 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 상 정보 검출장치에 의하면, 양 장치의 현재시각을 GPS의 위성시각에 한번 이상 동기하고 나면 일정시간 위성신호가 없어도 정상적인 전압위상 검출을 행할 수 있기 때문에 건물 내부나 지하 등 검출장소의 구애가 없고 장치의 소형화와 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상 정보 검출시스템 및 장치에 의하면, 이동통신 모듈을 사용하지 않아도 작업자의 휴대전화를 이용할 수 있으므로 비사용 기간의 통신비용 절감과 제품생산 때마다 통신사에서 승인을 득(고유 식별번호)해야 하는 문제가 발생하지 않아 계획적인 생산을 가능케 하고, 본 발명에 의한 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출장치에 있어 표준 상 확인장치는 유선전화를 사용할 수 있으므로 통신장애로 인한 측정 장애현상을 줄일 수 있어 더욱 정확한 측정 작업을 수행할 수 있으며, 임의 상 검출장치는 검출 프로부와 무선 주파수(RF) 통신으로 검출된 전압위상을 수신할 수 있어 고압에서 작업하는 작업자의 감전위험을 방지할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

Claims (4)

1. 시각 동기화를 통하여 송ㆍ 배전 선로에서 표준 상 발전소로부터 정해진 표준 상을 검출하는 장치에 있어서,

   표준 상 확인장치와; 임의 상 검출장치로 이루어지며,

   상기 표준 상 확인장치는,

   평상 시 계속 위성항법장치의 타임마크를 수신하기 위한 제 1 수신모듈과;

   상기 제 1 수신모듈을 통해 위성항법장치의 타임마크를 수신하여 표준 상 확인장치의 내부시각을 타임마크 신호에 동기화하고 시간을 세밀하게 분주하기 위한 제 1 분주회로;

   상기 임의 상 검출장치와의 통신을 통해 데이터를 송·수신하기 위한 유ㆍ무선 통신수단으로 연결하는 제 1 통신부와;

   상기 제 1 통신부에 상기 임의 상 검출장치로부터 상 정보 데이터가 도착하면 상기 상 정보에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제 1 컨버터부와;

   상기 제 1 통신부를 통해서 상기 임의 상 검출장치와 통신이 접속된 후 처음으로 정보를 교환하게 될 때에 제 1 수신모듈을 통해 위성의 타임마크 신호를 점검하고 타임마크 신호가 정상으로 수신되면 표준 상 확인장치의 내부시각을 다시 위성에서 수신되는 시간에 매초 동기하고 일정시간 후부터 측정시각과 함께 3상 배전선로의 각상 위상각을 검출하는 제 1 검출부와;

   상기 제 1 검출부를 통하여 3상 배전선로의 각상 위상각을 검출하여 검출시각이 포함된 위상각 신호를 생성하는 제 1 직접회로(DSP)와;

   상기 제 1 직접회로에서 보내오는 실시간 데이터를 제 1 저장부로 보내 일정시간동안의 데이터를 저장하고 있다가 상기 임의 상 검출장치에서 보내온 상 정보데이터와 표준 상 확인장치 자체에서 측정하여 메모리에 저장된 각 상의 위상각과 시각정보를 비교하여 임의 상 검출장치에서 보낸 측정시각이 포함된 위상각과 동일한 상을 찾아 판별된 상 정보를 제 1 컨버터부를 통해 데어터 변환 후 제 1 통신부를 통해 상기 임의 상 검출장치로 전송하고 임의 상 검출장치로부터 다음 신호가 입력받기 위해 대기상태를 갖게 하는 제 1 제어부와;

   상기 제 1 검출부를 통하여 검출된 3상 배전선로의 각상 위상각을 자체 내장된 메모리부에 데이터를 저장하고, 상기 제 1 직접회로와 상기 제 1 제어부를 통해서 자체 측정한 표준 상의 각 상의 위상각과 시각정보를 저장하고 있는 제 1 저장부로 구성되고,

   상기 임의 상 검출장치는

   위성항법장치에서 송신한 매초 시각이 시작되는 점마다 발생하는 타임마크를 수신하기 위한 제 2 수신모듈과;

   상기 제 2 수신모듈과 연결되어 정상적인 타임마크 신호가 1회 이상 수신되면 수신된 타임마크신호와 시간정보를 제 2 분주 회로로 보내 정확한 현재시간을 유지하게 하여 위성신호 수신이 불가능한 건물 내나 지하에서도 일정시간 이상 정확한 현재시간을 유지하게 하여 상 검출 작업이 가능하게 하는 제 2 분주회로와,

   상기 표준 상 확인장치를 호출하여 데이터를 송·수신하기 위한 유ㆍ무선 통신수단으로 연결하는 제 2 통신부와;

   상기 제 2 통신부와 연결되어 제 2 통신부를 통해 상기 표준 상 확인장치로 상 측정데이터를 전송하기 위해 상 정보 데이터를 복합 주파수 부호 신호로 변환하기 위한 제 2 컨버터부와;

   전압위상신호를 검출하는 검출 프로브와;

   상기 검출 프로브에서 검출하여 송신한 전압위상신호를 수신하는 무선주파수 수신부와;

   상기 무선주파수 수신부를 통하여 수신한 전압위상신호에 상기 임의 상 검출장치의 자체에서 발생한 의사파형에 대입하여 위상각신호를 생성하기 위한 제 2 검출부와;

   상기 제 2 검출부와 연결되어 제 2 검출부에서 보내온 위상각 신호에 측정시각을 대입하여 측정시각이 포함된 위상각 신호를 생성하는 제 2 직접회로(DSP)와;

   상기 제 2 직접회로(DSP)에서 실시간으로 전달되는 데이터를 제 2 저장부를 통하여 일정시간 동안의 데이터를 기록하게 하고, 상기 표준 상 확인장치와 사전 프로그램된 순서에 의해 약속된 시각에 검출한 위상각신호를 제 2 통신부를 통하여 상기 표준 상 확인장치로 전송할 수 있도록 하는 제 2 제어부와;

   상기 제 2 통신부를 통해 상기 표준 상 확인장치로부터 판별된 절대 상을 수신하여 표시창을 통하여 그림 및 문자로 절대 상을 표시할 수 있는 표시부로 이루어진 것을 특징으로 하는 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 표준 상 확인장치의 제 1 저장부는 상판별 행위가 정상으로 종료되면 추후 판별에 대한 정보가 필요할 때 별도의 장치로 데이터를 전송하기 위해 판별된 상 정보와 임의 상 검출장치의 고유 ID 및 상 판별 행위의 시각정보를 외부로 데이터 출력이 가능한 별도 메모리에 기록하며, 그 외의 데이터는 자동 삭제하여 다음 행위에 대하여 기록 및 저장하는 것을 특징으로 하는 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 표준 상 확인장치는 평상 시 계속 위성항법장치의 타임마크를 수신하여 내부시각을 동기화되는 것을 특징으로 하는 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 임의 상 검출장치는 전원을 켤 때, 임의 상 검출장치에 장착된 제 2 수신모듈을 통하여 위성에서 송신한 매초 시각이 시작되는 점마다 발생하는 타임마크를 수신하여 내부시각을 동기화하는 것을 특징으로 하는 타임마크를 이용한 시각 동기화 및 표준 상 검출 장치.

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