KR100947848B1 - 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압 전력선의 품질 측정이 가능하고 동시에 지중 또는 가공에 설치된 저압은 물론 고압 전력선을 구별하여 회선구성 내역과 회선별 설치 경로를 파악할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것으로, 배전용 변압기에서 최종 사용자까지 전력을 공급하는 저압 전력선의 인입점 또는 전력 사용장소(콘센트)에서 가변 교류 전압의 제로 크로싱 점과 일정한 간격으로 전류펄스의 발생 위치를 조정하여 최대 수백 암페어 크기의 전류 펄스 신호를 짧은 수 마이크로 초에서 수십 미리 초 동안 이를 연속으로 발생하여 저압 전력선에서 발생되는 전류 아크 신호 등을 검출하여 저압 전력선의 품질 측정 (접촉저항 불량, 접촉풀림 등)과 저압은 물론 고압전력선의 회선 및 경로 파악하는 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

고압 전력선, 저압 전력선, 회선탐사, 전력선 품질 측정, 제로 크로싱, 설치경로, 임피던스, 아크, 접촉저항, 이상전압, 경로탐사

Description

저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치{The apparatus and method to measure the quality of low volatge service cable to the customers while tracing and identification of medium and low voltage power cable}

본 발명은 최종 사용자에게 저압 전력을 공급하기 위한 전력계통에서 이상 전압 및 정전을 예방하기 위해 저압 전력선의 품질을 측정하고 동시에 저압 및 고압 전력선의 설치 경로 및 회선 구성 내역을 탐사할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

육안으로 확인이 불가한 지중에 설치된 저압회선을 탐사하기 위하여 교류 사용전압의 제로 크로싱 점에서 전류 펄스를 전원 측으로 송출하고 이를 탐사하는 장치에 관해 출원인은 대한민국 등록특허 10-0778089(도심지 다중 변압기 설치 장소에서의 지중 저압회선 탐사 시스템 및 방법)에서 개시하였다. 이를 현장에서 적용하면서 선로를 파악하는 것만 아니라 이의 품질을 측정하여 정전 고장 및 중성선 단선에 의한 이상전압 발생을 사전에 예방할 수 있는 품질요소 측정 기능이 요구되고, 저압 전력선의 회선 탐사와 같은 방법으로 고압 전력선 회선 탐사에 본 기술을 적용하는 방법에 대한 개발이 필요함을 알게 되었다.

그러나 지금까지 전력을 공급하면서 활선 상태에서 저압 전력선의 품질을 정확히 검사하는 방법이 제시되지 않았고, 전력사업 특성상 주기적으로 전력공급을 중단하고 저압 전력선의 품질을 점검한다는 것은 현실적으로 거의 불가능하다. 이에 따라 저압 전력선 불량에 의해 불시 정전이 발생하고, 중성선 불량에 따라 이상전압을 공급하여 고가의 전자제품을 소손하여 전기공급자는 매년 상당한 액수를 손해배상금으로 피해 고객에게 지불하고 있는 실정이다.

먼저 현장에서 자주 발생하는 저압 전력선의 불량 사례를 보면 도 2는 가공 저압 전력선의 중성선 불량으로 중성전류가 정상적인 경로로는 귀환이 불가능하자 중성선 공용하는 타 회선의 중성선으로 우회하여 유입되어 귀환 전류가 집중되는 곳이 160℃이상의 열이 발생하는 것을 보여준다. 이런 현상을 조기에 발견하지 못하고 장시간 방치하면 건전하였던 중성선도 과열에 의해 끊어지고 우회 경로를 통해 간신히 상간 전압 (220V)을 유지했던 전기 사용자는 선간 전압(380V)를 공급받게 되어 가전기기 소손 등의 피해를 입게 될 것이다.

위와 같은 이상전압 유입현상을 자세히 보면 도 3과 같이 A, B상 사이에 중성선이 존재하고 부하 1 ~ 부하 8까지 정상전압을 공급받다가 부하 4 지점에서 중성선 접속불량으로 끊어졌다면 부하 1~부하 3까지는 정상 전압을 받게 되지만 부하 5~ 부하 8에는 이상 전압이 유입되게 된다. 즉 도 4와 같이 380V 걸린 상태에서 부하 5, 부하 6, 부하 8의 병렬합 임피던스 값 대 부하 7의 임피던스 값의 비율에 의해 전압이 걸릴 것이다. 예를 들어 부하 5 ~ 부하 8의 임피던스가 동일하다고 가정 하고 인가전압을 계산하면 다음과 같다.

이에 따라 부하 7은 정격전압인

을 초과하는 과전압이 공급되어 전기기기는 소손될 것이다. 저압 전력선의 상선 불량은 정전으로 끝나지만 중성선의 단선은 이상전압 유입으로 많은 재산상의 피해를 줄 수 있고 특히 도 2의 경우와 같이 만약 변압기에서 중성선 단선 고장이 발생하면 변압기로부터 전력을 공급받는 전체 전기사용자의 전기기기의 고장이 발생할 수 있어 이의 점검과 대처가 필요하다.

도 8은 지중 공급 구역에서 전기공급자와 전기사용자 간의 재산한계점인 저압 접속함에서 중성선을 조이는 단자 볼트가 풀려 경부하 시에는 정상으로 전력 공급하였으나, 하기 중부하 운전 시 대형 냉방기의 기동, 정지 반복 운전으로 대전류에 의한 아크 전류가 발생하였고 단자와 전선간의 접촉면에 카본이 쌓여 접촉저항이 증가하여 중성선 단선 현상이 발생하여 220V 공급 전력선에 300V 이상이 공급되어 가전기기가 소손된 개소이다.

도 7는 상선의 접속불량 개소에서 높은 열이 발생하여 방수 프라스틱 키트를 녹이고 땅과 접촉하여 누전 발생 및 땅속의 수분과 결합하여 접속부가 산화되어 정전 발생한 개소이다.

도 9는 상선의 접속 부위에서 열이 발생하여 방수 프라스틱 키트를 녹이고 소선이 단선되어 2개의 소선으로 전력 공급하던 개소이다.

도 10은 굴착 작업자가 지중 전력선의 절연을 파괴 후 이를 방치하고 다시 묻어 장기간 경과 후 단선 고장을 일으킨 개소이다.

위와 같은 고장을 예방하기 위해 지금까지 전기공급자 및 산업계에서는 전력을 공급하고 있는 상태(활선상태)에서 누전발생과 접속개소 과열 여부를 점검하고 있으며, 이의 점검 방법으로는 누전 발생 여부를 점검하기 위해 도 5와 같이 변압기 1, 2차 권선 Y-y 결선의 중성점 공용(Common)으로 대지접지와 연결된 구성에서 대지접지 귀로점(G)을 통해 변압기의 중성점(X0)으로 귀환되는 중성전류를 측정(X0-G간 전류측정)하고 있으나, 도 6과 같이 맨홀, 입상 개소 등에서 고압과 저압 전력선, 타 변압기와 타 저압 회선의 중성선을 일괄 대지접지에 연결 (Bonding)하기 때문에 변압기로 귀환되는 중성전류는 해당 중성 전력선의 저항이 타 중성 전력선보다 높다면 중성전류는 타 경로를 통해 우회하여 변압기로 귀환된다. 이에 따라 정상적인 중성선을 경유하지 않고 타 중성선을 통해 변압기에 도달하면 X0-G측정점을 통과하여 변압기의 중성점(X0)으로 귀환하기 때문에 변압기의 X0-G간 전류를 측정하면 마치 누전현상이 일어나고 있는 것으로 보이나 실제로는 누전이 아니고 중성선 공용에 따른 중성전류 우회 유입 현상에 의한 경우가 대부분을 차지하고 있다. 정작 찾아야할 도 7과 도 9와 같이 지중에서 절연 파괴된 개소를 찾기 위해 변압기에서 X0-G 전류를 측정하여도 이에 의해 발생되는 전류는 중성선 공용에 따른 우회 순환전류 값보다 상대적으로 아주 작고(고 임피던스 고장) 또 한 대지 저항의 영향을 받아 측정 시점에 따라 값이 변하여 이를 발견할 수 없는 경우가 많다.

전력선의 접속 불량을 검출하기 위해서 접촉저항으로 인해 열이 발생하고 있는지 여부를 점검하기 위해 전선의 발열 온도를 도 2와 같이 열화상 카메라를 사용하여 점검하고 있다. 그러나 이는 육안으로 점검이 가능한 공개된 장소에서만 가능하고 매설되거나 은폐된 곳에서는 적용이 불가능하고, 또한 공개된 장소에 있더라도 점검하는 시간이 실제로 과부하가 일어나는 중부하 시간에만 검출이 가능하고 아침이나 심야에 전기 사용량이 적은 시간에는 부하전류가 적기 때문에 열이 발생하지 않아 이를 검출할 수 없는 경우가 있다.

지금까지 누전발생 여부 및 누전 개소 검출 방법을 전력선과 병렬 구성 요소로만 생각하여 기존의 대지 상승 전위 또는 변압기 귀환 전류를 측정하였으나, 누전 개소도 시간 경과에 따라 절연 파괴에 의해 지중 또는 대기에 노출된 전선은 도 7 및 도 9와 같이 산화에 의한 부식이 진행될 것이고 이에 따라 접촉저항 증가 및 소선 단선 등에 의한 저항(임피던스) 값이 증가하게 되므로 이를 직렬요소 검출방법과 같이 전류를 사용하여 검출하는 방법을 고안하기로 하였다.

그래서 전력이 공급되고 있는 상태(활선 상태)에서 저압 전력선의 품질을 측정할 수 있는 방법을 강구하고자 이전 기술을 조사한 결과 등록 국제특허(영국) PCT/GB97/00869 (Testing Electrical Installations), 미국 등록특허 US7,265,555 (Loop Impednace Meter), 미국 등록특허 4,589,073 (Apparatus for determining prospective short circuit current) 등이 등록되어 있었다.

미국 등록특허 4,589,073은 저압 전력선 단락고장 예정전류(Prospective Short Circuit) 값을 계산하기 위해 전력이 공급되는 저압선의 회선 간에 반싸이클동안(0.5 Cycle) 전류를 흘리고 이에 따른 전압강하 값을 측정하여 이의 임피던스 값을 측정하는 방법이다. 국제특허 PCT/GB97/00869는 구내 누전차단기(RCD)가 작동되지 않도록 25A의 전류를 5 마이크로초 동안 연속하여 발생하고 이에 따른 전압강하 값을 측정하여 저압전력선 임피던스를 측정하는 것이다. 미국 등록특허 7,265,555는 임피던스를 측정하기 위해 25A 이하의 전류 펄스를 부하 저항값과 펄스 시간을 조정하고 전압강하 값을 측정하여 임피던스 값을 측정하는 방법이다.

이전 기술의 특징을 분석하기 위해서는 이전 기술 특허 등록 국가인 영국, 미국과 우리나라의 저압 전력공급 및 접지 관련 규정을 비교하고 분석하여야만 우리나라 현실에 맞는 점검장비를 고안할 수 있을 것 같아 먼저 이를 비교 분석하면, 영국은 도 11과 같이 전기공급자가 TN-S 방식의 접지방식을 적용하고 있어 별도의 보호접지선(protective earth)을 포함한 5가닥의 전선(A, B, C, N, PE)을 통해 전기사용자 구내에 전력을 공급하고 있으며, 전기사용자 소유의 모든 전기설비 외함은 전기공급자가 제공하는 보호접지선과 접속되어 있다. 만약에 누전이 발생하면 인체가 접촉하기 전에 보호접지선을 타고 누전전압이 변압기로 귀환되어 인명에 영향을 최소화할 수 있는 구조로 되어있다.

미국도 이와 유사한 구조인 TN-C 방식의 접지방식을 적용하여 영국과 다르게 보호접지선을 사용하지 않고 도 12와 같이 4가닥의 전선(A, B, C, N)을 통해 전기사용자에게 전력을 공급하고 있지만 중선선이 전원 공급 변압기에서 중성점(N)과 변압기 외함과 공동하여 대지접지되었기 때문에 한개의 전선으로 두가지 기능을 동시에 제공할 수 있는 구조이다. 즉 중성선은 상전류의 총화값인 중성전류가 변압기로 귀환하는 통로를 제공하고 동시에 누전에 의한 누설전류가 발생하면 신속히 변압기로 귀환할 수 있도록 통로를 제공한다. 이를 위해 미국도 영국과 같이 전기사용자 구내의 전체 전기설비의 외함은 전기공급자의 중성선에 연결하도록 되어 있으며 만약 전기설비의 누전이 발생하면 누전전류가 전기공급자의 중성선을 타고 인명사고를 미연에 방지하도록 되어 있다. 반면 우리나라는 전기공급자 측면에서는 미국과 동일한 방식인 TN-C 접지방식을 적용하여 중성선과 변압기 외함이 공동접지되어 전기사용자에게 공급되나, 전기 사용자 구내에서는 TT 접지방식을 적용하여 전기공급자의 중성선과 분리된 별도의 대지접지에 전기설비의 외함을 연결하여 인명사고를 예방하는 구조로 되어 있다. 결국 영국이나 미국의 전기공급자는 항상 보호접지선 또는 중성선의 품질을 유지해서 만약 전기사용자 구내의 전기설비에서 누전사고가 발생하여도 즉시 이 누설전류가 외함에 연결된 전기공급자 제공의 보호접지선 또는 중성선을 타고 귀환될 수 있도록 하여야할 의무가 있지만 우리나라의 전기공급자는 전기사용자 구내의 누전 전류의 귀환회로를 제공할 의무가 없기 때문에 상대적으로 책임이 적어 이의 유지관리를 위한 점검 필요성이 낮은 구조이다. 도 13은 영국과 같이 TN-S 방식의 5가닥 전선을 사용하는 저압 배전구성에서 누전전류의 귀환경로인 보호접지선(PE)의 품질을 측정하기 위한 방법이다. 누전차단기가 감지할 수 없는 미소전류 또는 아주 짧은 시간 동안 상선과 보호접지선간 회로를 구성하여 전류를 흘리고 이에 따른 전압강하를 측정하여 이의 임피던스를 계산하여 점검하는 구조이다. 이에 따라 도 15와 같이 누전차단기의 상선으로 유입되는 전류의 크기에 비례하는 자력과 중성선을 통해 귀환되는 자력의 크기가 같다면 반대방향으로 서로 상쇄되어 잔류자력이 0이 되기 때문에 누전차단기가 동작하지 않지만 보호접지선의 임피던스를 측정하기 위하여 상선의 전류 일부가 중성선을 통하지 않고 보호접지선을 통해 변압기로 귀환되면 자력의 차가 발생하여 누전차단기는 트립되게 되어 있다. 그래서 누전차단기의 트립을 방지하기 위하여 최대 전류를 제한하고(보통 25A) 짧은 속도(보통 0.5 Cycle, 영국과 같이 50Hz일 경우 6.9msec, 우리와 같이 60Hz일 경우 8.4msec)로 전류회로를 구성하고 이때 전압강하 값을 측정하는 구조여만 된다. 그러나 우리나라는 도 14와 같이 보호접지선이 없어 어떠한 전류신호를 발생하여도 상선과 중성선을 통해 흐르는 구조이기 때문에 누전 차단기가 동작하지 않는 구조이다.

우리나라의 전력설비는 선진국과 달리 급속한 경제발전에 따라 잦은 도로굴착, 확장과 시공기준의 변경으로 인해 지중에 매설되어 있거나 가공에서 설치된 저압 전력선의 접속 개소의 불량율이 상대적으로 높다. 또한 절연 불량으로 누전이 일어나고 있는 곳도 시간이 경과되면 수분과 결합하여 전식이 발생하여 접속개소 불량 개소와 유사한 현상이 발생하는 것을 발견하게 되었다.

본 발명은 이전 기술에서 전압강하가 일어나지 않아 검출되지 않았던 저압 전력선 품질저하 요소인 절연 불량에 의한 전선부식, 접속단자 볼트 풀림, 기계적 인 틀림 및 단자 압축 불량으로 소선 일부 단선 개소 등에서 도체간 불완전 접촉되었으나 완전 단선이 되지 않은 불량 전력선을 검출하기 위하여 저압 전력선의 상선과 중성선간 아주 짧은 순간에 여러 개의 대전류 펄스를 발생하여 충격을 가하고, 이때 불량개소에서 접촉점간 발생하는 아크 전류에 의해 전압 신호의 크기 및 고주파 신호가 발생하면 이를 검출할 수 있도록 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 저압 전력선에 대전류를 발생할 때, 고압전력선에 흐르는 변압비만큼 감쇄된 동일 형태의 전류펄스 신호를 검출하여 고압 전력선의 경로 및 회선을 파악할 수 있는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 이전 기술에서 저압 전력선의 변압기의 대지접지를 통한 중성전류 귀환 전류 (X0-G간 전류)를 측정시 검출할 수 없었던 누전전류가 미약한 고 임피던스 고장 개소, 중성선 불량으로 공용된 타 경로로 중성전류가 귀환하는 개소의 불량을 검출할 수 있도록 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 전기공급자가 전력공급을 하기 위해 신설공사의 준공검수시 이의 품질관리를 위해 회선 및 경로 파악을 하고 마지막에 자재 및 시공 품질 확인을 할 수 있도록 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 해당 배전선로에 연결되어 운전중인 전력기기 운전정보, 선로 고장위치 표시 정보, 계량기 검침 정보 등의 전력선 운전 정보를 저압 전력선에서 펄스 정보로 전송하면 이의 정보를 변전소 측에서 읽을 수 있어 별도의 전송장치를 통하지 않고 전력선 운전정보를 취득할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치는 저압 전력선에 존재하는 품질저하 요소를 검출하기 위한 장치에 있어서, 상기 저압 전력선 부하 측에 연결되어, 대전류 펄스 군을 연속하여 발생하고 동시에 전력선에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 전력선 품질 측정 장치;상기 전력선 품질 측정장치에서 발생되는 대전류 펄스 신호에 의해, 고압 및 저압 전력선의 전원측 변전소와 배전 선로, 계통에 연결되어 운전중인 전력기기 간 연결 내역, 상 및 회선 구성 내역, 공급 부하를 파악하고 설치 경로를 운전 상태에서 검출하는 고저압 회선 탐사장치;를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 전력선 품질 측정장치는,다수 개의 전류 제한용 저항을 구비하고 릴레이 조작으로 저항의 연결 구성을 바꿔 펄스 전류 값을 근사값 조정(Coarse Adjust)하고, 전력주파수와 동기되어 일정 전압 값에 도달했을 때 전류 펄스를 발생하기 위해 스위칭 소자 동작시간을 미세조정(Fine Adjust)하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전력선 품질 측정장치는, 전력주파수와 동기되어 전류펄스를 발생하기 위해 전원 전압의 하강 제로 크로싱점을 기준하여 일정 시간 간격을 가진 트리거 신호를 주처리 장치로 제공하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전력선 품질 측정장치는,전류펄스의 크기 및 유지시간을 미세 조정하기 위하여 근사값 조정된 전류제한 저항값과 발생하고자 하는 펄스 전류 값을 곱하여 펄스 발생 전압 값을 구하고, 해당 전압에 도달했을 때 펄스를 발생하고자 트리거 신호를 사용하여 하강 제로 크로싱 점으로부터 시간차를 파악하여 스위칭 소자의 게이트에 Gate Turn On 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전력선 품질 측정장치는,대전류 펄스를 연속하여 발생하지 않고 불량 개소에 존재하는 용량 성분을 자극하여 아크 발생을 극대화하기 위해 수백 마이크로초 이하의 유지시간을 가진 최대 600A 이하의 전류펄스를 단속하여 발생하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전력선 품질 측정장치는,전류펄스를 작은 전류에서 큰 전류로, 짧은 유지 시간에서 긴 유지 시간으로 순차적으로 변경하여 불량 개소에서 발생하는 아크 특성을 비교 분석하는 것을 특징으로 한다.
그리고 전력선 품질 측정장치는,대전류 펄스를 짧은 순간 단속하여 발생하고 동시에 저압 전력선의 품질 저하 요소인 접속 개소 등에서 발생하는 전압 강하와 고주파 아크 신호를 매 펄스별로 검출하고 이를 분석하여 전력선의 품질을 평가하는 것을 특징으로 한다.
그리고 고저압 회선탐사 장치는 전력선 품질 측정장치에서 발생하는 짧은 순간 단속되는 대전류 펄스 신호를 저압회선은 물론 고압회선에서 플렉시블 전류측정장치, 페라이트 코일 등을 사용하여 신호의 크기 및 방향 등을 파악하여 저압 및 고압회선 및 경과지를 파악하는 것을 특징으로 한다.
그리고 고저압 회선탐사 장치는 전력선 품질 측정장치에서 발생하는 짧은 순간 단속되는 대전류 펄스 신호에 의해 발생하는 자계 신호를 지상에서 저압, 고압회선의 경로를 따라 크기를 측정하고 신호 값의 변동이 크게 발생하는 불량예상 개소를 검출하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 저압 및 고압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 전력공급에 지장을 주지 않고 활선 상태에서 검출이 불가하였던 저압 전력선의 절연 불량에 의한 전선부식, 접속단자 볼트 풀림, 기계적인 틀림 및 단자 압축 불량. 소선 일부 단선 등과 같이 전력선 품질 저하 요소가 진행되고 있는 저압 전력선을 조기 검출 가능으로 고장을 방지할 수 있어 설비 안정도를 증가시키는 효과가 있다.

둘째, 지금까지 저압 전력선에서만 본 기술을 적용하여 회선 및 경로탐사가 가능했으나, 대전류 펄스 발생으로 변압비만큼 감쇄된 동일 전류 신호가 고압 전력선에서도 검출하여 이의 회선 및 경로 파악 가능하여 작업 전 회선 확인 가능으로 안전사고 예방 및 설비의 효율적인 관리가 가능하다

셋째, 저압 전력선의 누전 현상을 병렬 아크 요소만 감안하여 변압기로 회귀하는 전류의 방향과 크기를 측정하여 누전전류가 미약한 고 임피던스 누전 개소, 중성선 불량으로 공용된 타 중성선을 통해 귀환하는 전력선 등을 직렬요소 아크 검출방식으로 검출하여 보행인의 안전 및 중성선 단선에 의한 이상전압 유입을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 배전계통에서 저압 및 고압 전력선의 회선 구성 및 경로를 파악할 수 있고 신설공사 후 전력선 시공 품질을 검사할 수 있어 시공 품질을 향상하는 효과 가 있다

다섯째, 배전 계통에 연결된 전력기기 운전상태, 선로 고장표시 정보, 계량정보 등의 운전정보를 저압 전력선에서 펄스 정보로 전송하고 이를 전원측의 고압 전력선에서 취득 가능하여 전송회선 비용을 절감하여 경제적으로 배전계통 운전 정보를 취득할 수 있는 효과가 있다.

이하에서 본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 저압 및 고압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 저압 및 고압 전력선 경로 및 회선 탐사 장치는 크게 상기 저압 전력선 부하 측에 연결되어, 대전류 펄스 군을 연속하여 발생하고 동시에 전력선에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 전력선 품질 측정 장치와, 상기 전력선 품질 측정장치에서 발생되는 대전류 펄스 신호가 저압회선은 물론 변압기를 통해 고압회선에 흐를때 플렉시블 전류측정장치, 페라이트 코일 등을 사용하여 신호의 크기 및 방향 등을 파악하여 고압 및 저압 전력선의 전원측 변전소와 배전 선로, 계통에 연결되어 운전중인 전력기기 간 연결 내역, 상 및 회선 구성 내역, 공급 부하를 파악하고 설치 경로를 운전 상태에서 검출하는 고저압 회선 탐사장치로 구성된다.
우리나라의 저압 전력선을 점검하기 위하여 커다란 전류를 발생하여도 누전차단기가 작동할 염려가 없고, 또한 전기공급자가 본 발명에 따른 기술을 이용하여 선로를 점검할 경우에는 저압 접속함과 같이 누전차단기 차단 이전에 점검 가능하기 때문에 누전차단기 트립을 우려하여 전류 값을 제한할 필요가 없다. 이에 따라 최대 발생 가능 전류 크기와 여러 개의 대전류 펄스 발생에 따른 예상 문제점을 미리 파악하기 위해 주상변압기와 지상변압기로부터 전력을 공급받는 고객 54여 곳의 임피던스를 25A 전류를 사용하는 기존 기술을 사용하여 전기 사용자 구내에서 측정한 결과 최소 0.45Ω 최대 1.7Ω으로 평균 약 0.9Ω을 유지하고 있었다. 이에 따라 저압 전력선 임피던스값(

) 을 0.9Ω으로 상정하고 도 21의 203의 전류제한용 저항(

) 0.1Ω을 연결하면 최대 발생전류

는 다음의 식으로 산출 가능하다

전압 최대값

는 다음 식으로 산출한다

만약 최소 임피던스 값 0.55Ω을 적용하면

이다
다음은 전기사용자의 건물 내가 아닌 건물 입구에 설치된 전기공급자와 사용자 간 재산 분기점인 입상 개소에서 최대 발생가능한 전류 및 이때 발생하는 전류펄스에 의해 발생되는 전력을 산출하여 보았다.
도 32와 도 33은 변압기와 70m 거리를

지중 저압 전력선으로 연결된 입상 저압 접속함에서 전류 펄스를 발생한 파형의 실례이다. 한 싸이클 당 200마이크로 초의 지속시간을 가진 전류펄스 8개를 연속하여 5 싸이클 연속으로 발생하였을 경우 소모되는 전력은 얼마나 되는지 계산하여 본다. 전력 P는 1초 (T)동안 사용되는 전류와 전압 값의 곱이므로 200마이크로 초(T1) 동안 발생된 8개의 펄스가 5싸이클 동안 발생한 전력은

으로 산출할 수 있다. 전류펄스 신호를 구형파(Duty Cycle=1)로, 역률

, T1(펄스의 유지시간)= 200 마이크로초 동안 발생된 첫째 펄스의 전력 P1은 다음과 같이 계산할 수 있다.

이에 따라 오실로스코프로 측정된 값을 대입하면

,

,

,

,

,

,

,

,

가 된다
이를 수학식 3에 대입하여 계산하면

가 되어 총 584W의 전력을 소모한다. 즉 연속전류가 아닌 짧은 순간 유지되는 펄스성 전류를 반복하여 발생시켜 저압 전력선의 불량개소에 존재하는 유도성 및 용량성 성분을 자극하여 이의 특성을 나타내기 위해 최대 500A의 대전류를 아주 짧은 순간(200usec) 여러 개의 단속신호를 발생하여도 아주 짧은 순간이기 때문에 전기공급자 설비 즉 변압기 및 전력선에 영향을 줄 수 있는 정도는 아니고 600W의 미미한 전력 부담으로 이 시험을 시행할 수 있음을 알 수 있다. 본 발명에 대한 검증 시험시 실제로 도 17의 203을 400W 0.12Ω 저항값으로 조정하고 이를 시험하여 도 32와 도 33의 전류펄스를 발생시켜 연속 10회 이상 5 Cycle의 총 40개 전류펄스를 발생시켜도 섭씨 60도를 넘지 않았다(주위온도 섭씨 22도). 이에 따라 대전류 펄스를 아주 짧은 시간에 연속하여 발생하여도 전력공급 시스템에는 지장을 주지 않는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 대전류 펄스 신호 발생이 가능함에 따라 기 출원된 저압 전력선의 회선 및 경로탐사 기술을 고압 전력선에서도 적용가능하게 되었다. 즉 1차 전압(고압,V1)이 22,900V, 2차 전압(저압,V2)이 400V일 경우에 고압회선에 흐르는 전류I1= I2x (400/22900)로 계산할 수 있다. 여기에서 I2는 저압회선에 흐르는 대전류 펄스 신호의 크기이다. 즉 500A의 대전류 임펄스 신호가 저압회선에 흐르면 동시에 1/57.25 배만큼인 8.7A[500 x 1/57.25]의 방향성 DC 임펄스 전류가 고압회선에 흐르게 되는 것이다.
이전 기술에서는 대전류 임펄스 신호를 발생할 수 없어 저압 회선 탐사에 국한하였으나 본 출원에서는 수백 암페어의 대전류 임펄스 신호를 전력공급에 주장을 주지 않으면서 저압회선에서 발생이 가능하여 저압회선은 물론 변압기를 통해 고압회선 에 흐르는 임펄스 전류 신호를 검출하여 탐사가 가능하게 되는 것이다.
도 37은 60Hz 전력계통에서 전압파형(CH1, 노랑색)을 기준으로 저압에 흐르는 전류(CH3, 빨강색)와 변압기의 변압비만큼 감쇄된 고압에 흐르는 전류(CH2, 파랑색)를 동시에 측정하여 이를 나타낸 것이다. 특히 지중에 설치된 지중 고압 전력선은 도 38과 같이 도체를 차폐층(Sheath)이 둘러싸고 있어 전계가 발생하지 않기 때문에 고압 전력선의 활선 운전 여부 및 회선탐사가 불가능하였으나, 본 발명에서는 저압회선에 대전류 임펄스 신호를 전력공급에 지장을 주지 않고 발생 가능하여 22,900V/400V 구성의 경우 변압비 (1/57.25) 감쇄된 전류 임펄스 신호가 고압 전력선에 흐르기 때문에 이를 검출하여 저압은 물론 고압 전력선도 회선 파악하고 도 1과 같이 이의 경로를 탐사할 수 있으며 도 39는 고저압 회선 탐사장치의 구성예이다. 또한 같은 적용으로 도 33과 도 35와 같이 8개 이상의 전류 펄스를 발생할 수 있어 8bit 구조를 가진 정보를 부하측에서 전원측으로 정보를 전송하는 기능으로 사용하여 배전 계통에 연결되어 운전중인 전기기기의 운전상태, 고장 표시장치(Line fault locator, 변압기 과부하 경보장치 등), 계량정보 등의 정보를 저압 전력선에서 전류펄스로 전송하고 이를 전원측 고압선에서 동일 전류 펄스 신호를 분석하여 별도의 전송료 부담없이 정보를 취득할 수 있다.
그리고 활선 상태에서 운전중인 저압 및 고압 회선의 구성 내역 및 경로를 파악 가능하게 됨에 따라 고압 또는 저압 전력선 신규 또는 보수 작업 전에 이의 작업 대상 선로를 확인 파악하고 조작하려고 하는 전력기기에 연결된 저압 또는 고압 전력선의 내역을 사전에 파악하여 오작업, 오조작에 의한 안전사고 및 정전 고장을 사전에 예방이 가능하다.
또한, 저압 또는 고압회선을 따라 매설 경로를 탐사하면서 특히 대전류 펄스에 의해 유기되는 자계 신호가 불량개소를 지나기 이전과 이후의 신호값이 현격한 차이가 발생하며 이를 응용하여 불량 예상 개소를 검출할 수 있다.
지중에 설치된 고압선은 도 38과 같이 차폐층의 금속 전선이 중심주의 도체를 둘러싸고 있어 전계 신호를 차단하기 때문에 사전에 사선 유무를 확인할 수 없어 작업자가 오인하여 이를 절단하거나, 개폐기 등을 오조작하여 광역 정전 및 안전사고가 발생할 수 있었으나 본 발명에 따른 장치를 사용하여 작업 시작 전에 작업 대상 전력선의 전원 및 부하를 확인하고, Loop 조작 등이 요구되는 전력기기의 연결 내역을 파악하고 이를 확인할 수 있어 안전하고 능률이 향상된 작업이 가능하다. 그리고 공사 완료 후 현장 검수 시에도 저압 전력선의 시공 품질 검수 및 화선 파악 가능으로 설계된 것과 같이 시공되었는지 여부를 현장에서 즉석 확인이 가능하여 더 높은 시공 품질을 기대할 수 있다.
본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 저압 및 고압 전력선 경로 및 회선 탐사 방법 및 장치는 600MHz 처리속도를 가진 DSP 프로세서를 사용하여 측정 분해 능력과 속도를 향상시키고자 한다.
이를 위해 제일 먼저 하여야 할 것이 전력 주파수, 50 또는 60Hz,와 동기되어 전류펄스 신호를 정확한 시간에 발생시키기 위한 기준점이 필요하다. 이를 위해 Zero crossing 점 중 전원 전압이 하강할 때 만나는 점을 기준점으로 하고 이를 연속하여 DSP로 제공할 수 있는 Trigger 신호가 필요하다. 또한 처리속도가 빠른 600MHz의 고속 DSP Processor를 사용하기 때문에 Ramp Time이 50nsec 이하를 유지하여야만 DSP에서 이를 정확히 인지할 수 있다. 이 트리거 신호를 이용하여 원하는 시점에 스위칭 소자(1200V 400A IGBT * 2)를 정확히 동작시켜 전류펄스의 크기와 지속 시간을 제어할 수 있다.

이를 만족하기 위해 도 18과 같이 저항 R1과 R3에 의해 분압된 AC 전압을 C4에 의해 상승 전압 파형보다 지연시키고 이를 TR1의 베이스에 공급한다. Voltage Comparator인 U2A와 U2B는 TR1의 출력전압을 받아 일정 시간만큼 하강 Zero crossing 점보다 앞선 인버팅된 구형파 펄스로 변환한다. 도 19는 도 18의 121점에 서 C4 값에 의해 지연된 파형과 전원 전압 파형과의 시간 차를 보여준다. 여기에서 왼쪽의 노란색 파형은 전원 전압 파형이고 오른쪽으로 지연된 빨간색 파형은 C4값에 의해 지연된 구형파로 변환될 싸인파형이다. 도 20은 도 18의 TR1 및Comparator를 거쳐 C4에 의해 지연된 파형이 싸인파가 구형파로 역 변환된 모습을 122점에서 측정한 것이다. 상단의 노란색 파형은 전원 전압이고 하단의 파란색 파형은 C4에 의해 전원 전압보다 지연된 싸인파를 R10의 값에 재조정되어 인버팅된 구형파로 변환되었다. 도 21은 도 18의 122점의 인버팅된 지연 신호를 U6의 Schmitt Trigger 인버터를 거쳐 Ramp Time을 50nsec 이내 구형파 펄스로 변환된 것을 도 18의 123점에서 측정한 것이다. 즉 도 21은 C4 및R10의 값에 의해 하강 Zero Crossing 점보다 3.4msec 앞선 IGBT Gate On Time Control용 Trigger 신호를 주처리 장치인 DSP Processor로 전송하여 전력주파수와 동기되어 사용자가 원하는 전류값을 얻도록 기준시간을 알려준다. 그러나 저압 전력선 불량 개소에서 대전류 펄스를 발생하면 전압 강하가 많이 발생하여 마치 제로크로싱 점으로 오인할 수 있어 대전류 펄스 발생할 시에는 이 기능을 잠시 멈추고 이전 값의 트리거 신호를 주처리 장치(DSP 프로세서)로 전송하도록 하였다.

전력주파수와 동기되어 IGBT를 제어할 수 있는 하강 Zero Crossing 점과 일정 간격을 가진 표준 Trigger 신호를 만들었으면 전류펄스의 크기를 조절할 수 있는 방법을 강구하여야 한다. 먼저 저압 전력선에 흘리고자 하는 펄스의 최대 전류 값을 정하고 이 값에 근사한 전류 펄스를 발생하기 위해서는 도 17의 202 릴레이를 제어하여 203 전류 제한용 저항 값을 조정하여 최대 통전 허용 전류 이하가 흐를 수 있도록 근사값 조정(Coarse Adjusting)한다. 본 예에서는 다수의 저항 어레이를 사용하여 5Ω, 2.2Ω, 1Ω,0.1Ω 등의 저항 조합을 사용한다. 그리고 시험 시작은 작은 전류에서 큰 전류로, 짧은 유지 시간에서 긴 유지시간으로 점차 시차를 두고 증가하면서 전류 아크 발생 신호를 이전 전류 파형과 비교하여 전류 아크 신호를 검출한다.

도 22는 전류값을 정밀 조정(Fine Adjust)하기 위한 방안으로 기준점인 전력 주파수의 하강곡선 zero crossing 점으로부터 Peak 전압 방향으로 Gate On time을 조정하여 전류의 크기를 정밀 조정한다. 또 다른 방법으로 도 23과 같이 전류 통전 시간을 순차적으로 증가시켜 전류 아크 신호를 검출한다.

상기 도 22와 도 23을 실현하기 위하여 도 24와 같은 전류펄스의 크기 및 지속시간을 정밀 조정하기 위한 IGBT Gate Control회로가 필요하다. DSP는 전류펄스를 발생키 위하여 Zero Crossing Trigger 신호를 받아 통전하고자 하는 시점에 PWM 형태의 IGBT 제어신호를 OPTO Coupler인 IC1에게 전송한다. Opto Coupler는 DSP로부터 전송된 신호를 전기적으로 절연을 유지하기 위하여 광신호로 변환하고 이를 수신하여 다시 15V Level의 전기신호로 재생한다. 재생된 전기신호는 U9 Inverter와 D7 다이오드를 거쳐 0 ~ +15V의 IGBT Gate Control 신호로 변환되어 스위칭 소자인 IGBT를 제어하게 된다.

도 25는 DSP로부터 유입되는 PWM 신호 파형이고 Gate 전압을 조정하기 위해 처음에는 7V(50%)로 시작하여 10V(67%)로 증가한 후에 15V(100%)를 연속으로 발생한다. 그리고 PWM 신호의 유지시간 조정으로 전류펄스의 유지시간 (IGBT의 On Time)을 조정할 수 있다. 도 25의 사례에서는 1.5msec 동안 IGBT를 Turn On할 수 있도록 하였다.

도 26은 하강 Zero Crossing점 보다 1.060msec 앞선 시점에 IGBT Switch를 Turn On한 예시이다. 여기에서 노란색은 전원 전압 파형이고 파란색은 IGBT Gate Control 파형이다. 그리고 붉은색은 저압 전력선에 흐르는 전류의 파형이다. 도 27은 하강 Zero Crossing점보다 1.280msec 앞선 시점에 IGBT Switch를 Turn On 한 예시이다. 이와 같이 IGBT Gate on Time을 Zero Crossing 점으로 부터 Shift하여 발생하고자 하는 전류 펄스의 크기를 정밀 조정하고 이를 가변하여 도 22, 도 23과 같이 전류 펄스의 크기와 지속시간을 순차적으로 변경하면서 저압 전력선에 발생하는 전류 아크 신호를 검출 가능하다.

본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 저압 및 고압 전력선 경로 및 회선 탐사 장치의 구성은 도 28에서와 같다.
그 구성은 측정하고자 하는 저압 전력선과 연결되는 전원 연결부(21)와, 입력전압을 반파 정류하는 정류부(22)와, 전류펄스를 발생하는 스위칭 소자(IGBT), 전류제한 저항 어레이, 아크 전류 검출용 Shunt로 이뤄진 전류펄스 발생부(23)와, 주처리 장치인 DSP로부터 전류펄스를 발생 신호를 받아 이를 IGBT로 전송하기 위해 IGBT Gate신호로 변환하는 IGBT Driver부(24)와, DSP 프로세서와 외부 Interface로 구성된 주장치부(25)와, 전류 펄스 발생부(23)의 전류 아크 검출용 Shunt로부터 신호를 받아 고대역 신호만 통과 시키는 필터부(26)와, 필터부(26)의 필터링된 신호를 증폭하는 전류 아크 신호 증폭부(27)와, 아날로그(Analog) 신호를 디지털(Digital) 신호로 변환하는 ADC부(28)와, 전류 제한용 저항값을 조정하기 위한 Relay 제어부(29)와, 회로 30은 하강 Zero Crossing Trigger 신호 발생부(30)와, Shunt 제어용 Relay 제어부(31)와, 부저 신호 발생부(32)와, 전원부(33)로 구성되어 있다.

이와 같이 대전류를 운전하고 있는 전력설비에 지장을 주지 않도록 아주 짧은 시간 통전하는 전류펄스를 발생하여 저압 전력선을 시험하면서 이 전류 펄스가 저압뿐만 아니라 고압 전력선에서 검출이 가능함을 알게되었다.

도 16은 본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정 및 고압, 저압 전력선 회선 탐사 장치의 구성을 나타낸 것이다.
(11)은 송전 전압을 배전 전압으로변환하는 배전용 변전소이고, 12는 주변압기로서 1개의 송전선으로부터 전력을 받아 다수의 배전선로에 배전 전압의 전력을 공급할 수 있도록 변압을 하는 장치, 13은 차단장치로서 각 배전 선로마다 하나씩 연결되어 고장전류를 차단한다. 14는 고압 배전선로이고 지중 또는 가공에 설치되어 진다, 15는 배전 전압을 가정용 전압으로 변압하는 변압기이고, 16은 저압 전력선이 가지고 있는 전력선 품질 요소이다. 여기에는 변압기 권선 임피던스와 전력선 임피던스가 있다, 17은 저압 전력선으로 15변압기에서 최종 사용자를 연결하는 역할을 하고 가공 또는 지중에 설치된다, 18은 전기 최종사용장소이고 가정, 빌딩, 공장이 될 수 있다. 본 발명에 따른 전력선 품질측정장치 10은 최종 사용장소에서 단상 전원과 연결하는 21, AC 전압을 정류하는 22, 전류 펄스를 발생하고 이의 크기를 조절하는 전류제한용 저항과 전류 신호를 측정할 수 있는 Shunt 등을 포함하는 23, 스위칭 소자(IGBT)를구동하는 24, 본 장치의 주기능을 수행하는 25, 전류펄스에 의해 Arc 발생신호를 측정키 위해 고주파 통과 필터인 26, 검출된 Arc신호를 증폭하는 27과 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 28로 구성되어 있다.

도 16에서 전력선 품질장치 10이 대전류 펄스를 발생시키면 20과 같이 저압선을 통해 흐르게 되고 동시에 변압기 15의 변압비(일차전압/이차전압 비율, 대한민국에서는 22,900/400= 57.5)를 나눈 값만큼의 전류 19가 고압 전력선에 흐르게 된다. 도 37과 같이 520A의 전류펄스(빨간색)를 저압 전력선에 발생시키면 동시에 9.0A의 고압 전류(파란색)가 고압 전력선에 흐르게 되어 이를 검출하여 고압 전력선의 회선 구성을 파악할 수 있고 경로를 추적할 수 있다.

도 17은 전류펄스 발생 구성을 설명하는 도면으로서 전류 제한용 저항 203을 202의 Relay를 제어하여 일정 값을 같도록 구성하고 두개의 IGBT 204에 Gate Turn On 신호를 205에 인가하면 변압기 15와 전력선 품질요소 16을 통해 대전류가 흐르게 된다. 이에 따라 전력선 품질요소인 접속개소 등이 불량하면 아크가 발생하게 될것이고 이 신호를 전압 측정 포인트인 207과 전류 측정포인트인 208을 통해서 취득하게된다.
위에서 설명한 것과 같이 동일특성을 가진 전류펄스가 고압 전력선이 14에 흐르게 되어 전원측 변전소, 변압기 12 등을 파악할 수 있고 계통에 연계된 고압선의 구성을 확인하고 점검할 수 있다. 본 발명에 따른 장치를 활용하여 고압 전력선 작업 전 회선을 확인하여 오조작 및 오작업을 사전에 예방이 가능할 것이다.
본 발명을 이용하여 실제로 현장에서 시험을 한 결과를 보면 도 29는 최대 92A의 전류펄스 신호를 도 8의 볼트가 풀린 시료에 인가한 파형이다. 200usec * 92A의 전류펄스 8개를 반 싸이클 동안 10회 발생하였지만 아크 신호를 검출할 수 없었다. 그리하여 도 30과 같이 최대 270A로 올려 발생하여도 도 31과 같이 아크 신호가 검출되지 않았다. 이에 따라 도 32, 도 33과 같이 500A의 펄스 전류신호를 연속하여 5 Cycle동안 발생하니 도 34와 같이 순간적으로 1펄스에서 전압 강하가 발생하는 것을 발견하게 되었다. 또한 도 7의 시료를 사용하여 500A의 전류 펄스 8개를 연속하여 발생하니 도 35와 같이 신호가 검출되었다. 첫번째 및 두번째 전류 펄스에서는 Arc 신호가 검출되 않았으나 세번째부터는 상단의 전원 전압 및 중간의 고압 패스 필터를 통과한 전압 신호에서 ARC 징후가 검출되는 것을 볼 수 있다.
이에 따라 기존 기술에서는 검출할 수 없었던 전력선의 품질 저하요소를 검출하기 위하여 대전류 펄스를 아주 짧은 순간 단속하여 발생시키고 매 펄스마다 전압 강하가 발생하는지 여부, 전압 및 전류 신호를 고대역 통과필터 (1MHz 이상)를 거쳐 고주파 대역에서 발생하는 신호를 분석하여 이를 관리할 수 있도록 하여 이의 품질관리가 가능하도록 하였다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치는 전류펄스를 정해진 신호 규격으로 전송하고 반대편 고압선에서 이 신호를 수신하여 동일 배전계통에 연결되어 운전중인 전력기기의 운전상태, 고장 표시장치, 전력계량 정보 등을 별도의 전송회선을 사용하지 않고 저압 전력선에 전류펄스 형태로 직접 전송하고 이를 전원측 고압선에서 이를 취득할 수 있는 기능을 갖는다.
또한, 저압 전력선의 누전 현상을 병렬 아크 요소로 감안하지 않고, 절연 파괴 후 수분 등에 의해 부식이 발생함에 따라 소선의 단선 등에 따른 직렬 아크 발생요소검출 방식을 적용하여 대전류 펄스 신호에 대해 누전 개소에서 발생하는 아크 신호를 검출할 수 있다.

삭제

삭제

도 1은 본 발명에 대한 간략 블록다이그램

도 2는 열화상 점검으로 검출된 저압 중성선 발열 사례

도 3은 저압 중성선 단선 사례

도 4는 저압 중성선 단선시 이상 전압 발생 사례

도 5는 저압선 누전 검출을 위한 변압기 대지 귀환 중성전류 측정 사례

도 6은 저압선 중성선을 공용으로 중성전류가 타 경로로 우회 귀환 사례

도 7은 저압 전력선 불량 사례 1

도 8은 저압 전력선 불량 사례 2

도 9는 저압 전력선 불량 사례 3

도 10은 저압 전력선 불량 사례 4

도 11은 저압 전력선 TN-S 접지 구성 사례

도 12는 저압 전력선 TT 접지 구성 사례

도 13은 TN-S 접지 방식에서 저압 전력선 시험 구성 사례

도 14는 TT 접지 방식에서 저압 전력선 시험 구성 사례

도 15는 저압 전력선 시험시 누전차단기와 관계 설명

도 16은 본 발명에 의한 장치 블록 다이어그램

도 17은 본 발명에 의한 전류펄스 발생부 상세 설명

도 18은 하강 Zero Crossing Trigger 신호 발생 회로

도 19는 Zero Crossing Trigger 신호 발생회로의 파형 1

도 20은 Zero Crossing Trigger 신호 발생회로의 파형 2

도 21은 Zero Crossing Trigger 신호 발생회로의 파형 3

도 22는 전류 펄스 발생 위치에 따른 펄스 크기 변경 설명

도 23은 전류 펄스 유지 시간에 따른 전력크기 변경 설명

도 24는 IGBT Gate Control 회로

도 25는 DSP로부터 유입되는 PWM 신호 파형

도 26은 IGBT Turn On Gate 신호 파형 1

도 27은 IGBT Turn On Gate 신호 파형 2

도 28은 본 발명에 의한 회로도

도 29는 전류펄스 발생 파형 1

도 30은 전류펄스 발생 파형 2

도 31은 전류펄스 발생 파형 3

도 32는 전류펄스 발생 파형 4

도 33은 전류펄스 발생 파형 5

도 34는 전류펄스 발생 파형 6

도 35는 전류펄스 발생 파형 7

도 36은 전류펄스 발생 파형 8

도 37은 고압 저압 전류 펄스 발생 파형

도 38은 지중 고압 전력선 구성도

도 39는 본 발명에 의한 고저압 회선탐사 장치 블록 다이어그램

Claims (11)

1. 저압 전력선에 존재하는 품질저하 요소를 검출하기 위한 장치에 있어서,

   상기 저압 전력선 부하 측에 연결되어, 대전류 펄스 군을 연속하여 발생하고 동시에 전력선에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 전력선 품질 측정 장치;

   고압 및 저압 전력선의 전원측 변전소와 배전 선로, 계통에 연결되고,

   탐사 지점을 지나는 저압 회선 및 고압 회선들중에서 상기 전력선 품질 측정장치에서 발생시킨 대전류 펄스 신호가 검출되는 회선을 찾아내는 전류 측정 장치에 의해 운전중인 전력기기 간 연결 내역 및 경로를 파악하는 고저압 회선 탐사장치;를 포함하고 구성되는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
2. 제 1 항에 있어서, 전력선 품질 측정장치는,

   펄스 전류 값을 근사값 조정(Coarse Adjust)하고, 전력주파수와 동기되어 일정 전압 값에 도달했을 때 전류 펄스를 발생하기 위해 스위칭 소자 동작시간을 미세조정(Fine Adjust)하기 위한 전류 제한용 저항과,

   상기 전류 제한용 저항의 연결 구성을 바꾸기 위한 릴레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
3. 제 1 항에 있어서, 전력선 품질 측정장치는,

   전력주파수와 동기되어 전류펄스를 발생하기 위해 전원 전압의 하강 제로 크로싱점을 기준하여 일정 시간 간격을 가진 트리거 신호를 주장치부로 제공하는 트리거 신호 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
4. 제 1 항에 있어서, 전력선 품질 측정장치는,

   근사값 조정된 전류제한 저항값과 발생하고자 하는 펄스 전류 값을 곱하여 펄스 발생 전압 값을 구하고 해당 전압에 도달했을 때,

   트리거 신호를 사용하여 하강 제로 크로싱 점으로부터 시간차를 파악하여 게이트에 인가되는 Gate Turn On 신호에 의해 펄스를 발생하는 스위칭 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
5. 제 1 항에 있어서, 전력선 품질 측정장치는,

   대전류 펄스를 연속하여 발생하지 않고 불량 개소에 존재하는 용량 성분을 자극하여 아크 발생을 높이기 위해,

   마이크로초 단위의 유지시간을 가진 최대 600A 이하의 전류펄스를 단속하여 발생하는 전류 펄스 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
6. 제 1 항에 있어서, 전력선 품질 측정장치는,

   전류펄스를 작은 전류에서 큰 전류로, 짧은 유지 시간에서 긴 유지 시간으로 순차적으로 변경하여 불량 개소에서 발생하는 아크 특성을 비교 분석하는 주장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저압 전력선 품질 측정이 가능한 고압 및 저압 전력선 경로 및 회선 탐사장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

Images