KR100972004B1 - 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 직류철도 1500V 또는 700V에서 사용되는 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있으며, 인터넷 네트워크를 이용하여 온라인상에서 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있는, 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치에 관한 것으로서,
직류선로에 일측단자가 연결되어 있는 산화아연(ZnO) 피뢰기와, 상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기의 다른 일측단자에 스위치단자가 노멀단자와 테스트단자의 사이에서 절환가능하게 연결되어 있는 메모리 스위치 박스와, 상기한 메모리 스위치 박스의 테스트 단자에 연결되어 있는 션트 저항과, 상기한 메모리 스위치 박스와 션트 저항에 연결되어 있는 제어측정부와, 상기한 제어측정부에 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨터를 포함하여 이루어진다.
산화아연((ZnO), 피뢰기, 션트 저항, 제어측정부, 메모리스위치박스

Description

직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치{Device for measuring leakage current of DC lightning arrester}
이 발명은 피뢰기 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 직류철도 1500V 또는 700V에서 사용되는 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있으며, 인터넷 네트워크를 이용하여 온라인상에서 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있는, 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치에 관한 것이다.
피뢰기는 전력계통에 침입하는 뇌서지, 개폐서지, 일시적 과전압 등의 전기적 에너지를 흡수하여 전송선로, 발전기, 변전기 등을 보호하는 중요한 전력기기중의 하나이다.
산화아연(ZnO) 피뢰기는 우수한 서지 보호특성을 가지고 있어서 현재 급속도로 전력 시스템에 적용되고 있다. 또한, 상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기는 우수한 비선형 저항특성 때문에 직렬갭을 제거할 수 있으므로 구조가 컴팩트화되고 제조상의 편리함과 더불어 과도전압에 대한 응답시간이 매우 빨라서 과도현상이 없으며, 속류가 거의 흐르지 않는 장점이 있다. 반면에 뇌서지 및 개폐서지에 의한 스트레스 뿐만 아니라 상시 전용 전원에 노출되어 있어 미세 누설전류가 흐른다.
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 산화아연 피뢰기의 등가회로도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 산화아연(ZnO) 피뢰기는, 저항성분(Rgb)과 용량성분(Cg)이 병렬연결되어 있는 등가회로로 이루어진다.
상기한 바와 같은 등가회로를 갖는 산화아연(ZnO) 피뢰기의 양단에 교류전압(Vs)을 인가하였을 경우에, 저항성분(Rgb)에는 저항분 누설전류(IR)가 흐르게 되고, 용량성분(Cg)에는 용량분 누설전류(IC)가 흐르게 됨으로써 전체 누설전류(IT)가 흐르게 되며, 이를 파형으로 나타내면 도 2와 같다.
상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기의 열화가 진행되면 누설전류도 증가하게 되는데, 이러한 현상은 산화아연(ZnO) 피뢰기의 입계층의 변화에 의해 저항분 누설전류(IR)가 증가하기 때문이다.
이러한 산화아연(ZnO) 피뢰기의 미세 누설전류를 측정하기 위한 기술이 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-035664호(공고일자 2002년 10월 18일)의 "휴대형 피뢰기의 누설전류 측정기 및 피뢰기의 누설전류 측정방법"과, 동 등록번호 10-0498927호(공고일자 2005년 7월 4일)의 "피뢰기의 열화진단에 있어서 시간 지연 합성법을 이용한 저항성 누설전류의 측정방법 및 장치" 등에서 개시된 바 있다.
그러나, 상기한 종래의 기술들은 교류용 피뢰기에 관한 기술들로서, 직류철도 1500V 또는 700V에서 사용되는 직류용 피뢰기에는 적용할 수 없는 문제점이 있 다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직류철도 1500V 또는 700V에서 사용되는 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정하기 위한 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 인터넷 네트워크를 이용하여 온라인상에서 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있는, 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 직류선로에 일측단자가 연결되어 있는 산화아연(ZnO) 피뢰기와, 상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기의 다른 일측단자에 스위치단자가 노멀단자와 테스트단자의 사이에서 절환가능하게 연결되어 있는 메모리 스위치 박스와, 상기한 메모리 스위치 박스의 테스트 단자에 연결되어 있는 션트 저항과, 상기한 메모리 스위치 박스와 션트 저항에 연결되어 있는 제어측정부와, 상기한 제어측정부에 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨터를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 메모리 스위치 박스의 스위치 단자는 모터에 의해 구동이 가능하며, 노말단자는 접지와 연결되고, 테스트 단자는 션트 저항을 거쳐서 접지와 연결되는 구성으로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 정상모드에서 제어측정부가 메모리 스위치 박스의 스위치단자가 노멀단자와 연결되도록 제어하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 테스트모드가 설정되면 제어측정부가 메모리 스위치 박스의 스위치단자가 테스트단자와 연결되도록 제어하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제어측정부가 측정된 누설전류 데이터를 TCP/IP 네트위크를 이용하여 주기적으로 통합감시장치용 컴퓨터에 데이터를 전송하면 바람직하다.
이 발명은, 직류철도 1500V 또는 700V에서 사용되는 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있으며, 인터넷 네트워크를 이용하여 온라인상에서 직류용 피뢰기의 누설 전류를 측정할 수 있는, 효과를 갖는다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 구성도이다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 구성은, 직류선로에 일측단자가 연결되어 있는 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)와, 상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)의 다른 일측단자에 스위치단자(S)가 노멀단자(N)와 테스트단자(T)의 사이에서 절환가능하게 연결되어 있는 메모리 스위치 박스(2)와, 상기한 메모리 스위치 박스(2)의 테스트 단자(T)에 연결되어 있는 션트 저항(3)과, 상기한 메모리 스위치 박스(2)와 션트 저항(3)에 연결되어 있는 제어측정부(4)와, 상기한 제어측정부(4)에 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨터(5)를 포함하여 이루어진다.
상기한 메모리 스위치 박스(2)의 스위치 단자(S)는 모터(도시되지 않음)에 의해 구동이 가능하며, 노말단자(N)는 접지와 연결되고 테스트 단자(T)는 션트 저항(3)을 거쳐서 접지와 연결되는 구성으로 이루어진다.
상기한 제어측정부(4)는 유선 또는 무선으로 메모리 스위치 박스(2)의 스위치 단자(S)를 제어하는 구성으로 이루어진다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 제어측정부의 구성도이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기 의 누설전류 측정장치의 제어측정부(4)의 구성은, 션트 저항(3)으로부터 입력되는 전압을 증폭하기 위한 전압 증폭기(41)와, 상기한 전압 증폭기(41)로부터 입력되는 애널로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하기 위한 A/D 변환기(42)와, 상기한 A/D 변환기(42)에 연결되어 있는 씨피유(43)와, 상기한 씨피유(43)로부터 출력되는 디지털 신호를 애날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환기(44)와, 상기한 씨피유(43)에 연결되어 있는 TCP/IP 통신부(45)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 작용은 다음과 같다.
정상모드에서 제어측정부(4)는 메모리 스위치 박스(2)의 스위치단자(S)가 노멀단자(N)와 연결되도록 함으로써 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)가 정상적으로 작동되도록 한다.
한편, 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)의 열화 정도를 판단하기 위하여 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)의 누설전류를 측정할 필요가 있는 경우에, 컴퓨터(5)로부터 네트워크를 통해 전달된 외부명령에 의해서 테스트모드가 설정되면 제어측정부(4)는 메모리 스위치 박스(2)의 스위치단자(S)가 테스트단자(T)와 연결되도록 함으로써 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)를 흐르는 누설전류가 측정되도록 한다.
위에서 설명한 바와 같이 메모리 스위치 박스(2)의 스위치단자(S)가 테스트단자(T)와 연결되는 경우에, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 등가회로를 갖는 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)의 저항성분(Rgb)에는 저항분 누설전류(IR)가 흐르게 되고 용 량성분(Cg)에는 용량분 누설전류(IC)가 흐르게 됨으로써 전체 누설전류(IT)가 흐르게 되며, 상기한 전체 누설전류(IT)는 테스트 단자(T)를 통해 션트저항(3)을 흐르게 된다.
이와 같이 션트저항(3)을 흐르는 누설전류는 션트저항(3)에 의해 전압신호로 변환되어 제어측정부(4)로 입력된다.
션트저항(3)으로부터 전압신호가 제어측정부(4)로 입력되면, 전압 증폭기(41)는 션트 저항(3)으로부터 입력되는 전압신호을 증폭한 뒤에 A/D 변환기(42)로 전송하고, A/D 변환기(42)는 상기한 전압 증폭기(41)로부터 입력되는 애널로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하여 씨피유(43)로 전송하고, 씨피유(43)는 상기한 A/D 변환기(42)로부터 입력되는 디지털 전압신호로부터 누설전류를 산출한다. 씨피유(43)는 이와 같이 측정된 누설전류 데이터를 통합감시장치용 컴퓨터(5)에 보내기 위해 TCP/IP 네트위크를 이용하여 주기적으로 데이터를 전송한다.
한편, 교류용 피뢰기의 경우에는 열화에 따른 저항변화를 측정하기 위해 직류분 석분을 축출하지만, 직류용 피뢰기의 경우에는 모선이 직류이기 때문에 따로 직류분을 측정할 필요 없이 직류누설전류의 변화를 측정하면 된다.
상기한 직류누설전류는 mA이하이므로 비접촉식으로 측정하기는 곤란하여 션트저항(3)을 이용하여 직독식으로 측정한다. 하지만 이와 같이 직독식으로 측정할 경우에, 측정중에 낙뢰가 발생하게 되면 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)가 제기능을 하지 못하게 되는 문제가 발생하게 되므로, 모터에 의해 구동이 가능한 메모리 스위칭 박스(2)를 설치하여 평상시에는 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)가 접지되어 있도록 하다가, 측정시에는 스위치단자(S)가 테스트단자(T)와 연결되도록 하고, 직류누설전류 측정후에는 곧바로 다시 스위치단자(S)가 노멀단자(N)와 연결될 수 있도록 한다.
상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기(1)의 저항성분은 상당히 큰 저항을 갖게 되므로 직독식을 위한 션트 저항(3)은 수 오옴으로 하여도 직류누설전류에 오차를 발생하지 않는다.
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 산화아연 피뢰기의 등가회로도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 산화아연 피뢰기의 누설전류 파형도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치의 제어측정부의 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 산화아연(ZnO) 피뢰기 2 : 메모리 스위치 박스
3 : 션트 저항 4 : 제어측정부
5 : 컴퓨터

Claims (5)

  1. 직류선로에 일측단자가 연결되어 있는 산화아연(ZnO) 피뢰기와,
    상기한 산화아연(ZnO) 피뢰기의 다른 일측단자에 스위치단자가 노멀단자와 테스트단자의 사이에서 절환가능하게 연결되어 있는 메모리 스위치 박스와,
    상기한 메모리 스위치 박스의 테스트 단자에 연결되어 있는 션트 저항과,
    상기한 메모리 스위치 박스와 션트 저항에 연결되어 있는 제어측정부와,
    상기한 제어측정부에 네트워크를 통해 연결되어 있는 컴퓨터를 포함하여 이루어지며,
    상기한 메모리 스위치 박스의 스위치 단자는 모터에 의해 구동이 가능하며, 노말단자는 접지와 연결되고, 테스트 단자는 션트 저항을 거쳐서 접지와 연결되는 구성으로 이루어지며,
    상기한 제어측정부는, 션트 저항으로부터 입력되는 전압을 증폭하기 위한 전압 증폭기와, 상기한 전압 증폭기로부터 입력되는 애널로그 전압신호를 디지털 전압신호로 변환하기 위한 A/D 변환기와, 상기한 A/D 변환기에 연결되어 있는 씨피유와, 상기한 씨피유로부터 출력되는 디지털 신호를 애날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환기와, 상기한 씨피유에 연결되어 있는 TCP/IP 통신부를 포함하여 이루어지며,
    상기한 제어측정부는, 정상모드에서 메모리 스위치 박스의 스위치단자가 노멀단자와 연결되도록 제어하고, 테스트모드에서 메모리 스위치 박스의 스위치단자가 테스트단자와 연결되도록 제어하며, 측정된 누설전류 데이터를 TCP/IP 네트위크를 이용하여 주기적으로 통합감시장치용 컴퓨터에 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 직류용 피뢰기의 누설전류 측정장치.
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