KR101009595B1

KR101009595B1 - 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101009595B1
Application number: KR1020090021958A
Authority: KR
Inventors: 김영철; 김순석
Original assignee: 윌전기공업(주)
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2011-01-20
Also published as: KR20100103896A; WO2010107199A3; WO2010107199A2; CN102356326A; US8928330B2; US20120025840A1

Abstract

본 발명은 정측 전선로 및 부측 전선로를 구비한 비접지 직류전원계통에서 접지누설 전류를 측정하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명이 개시하는 접지누설전류 측정 장치는, 전선로의 전원을 이용하여 정측 접지저항 및 부측 접지저항에 측정전원이 공급되도록 스위칭하는 스위칭부와, 스위칭부와 접지 사이에 접속되며 정측 접지누설전류 또는 부측 접지누설전류 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부와, 측정부의 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정 동작이 구분되도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정이 상호배타적으로 구분되어 이루어지기 때문에 정측 전선로 및 부측 전선로에 동시에 접지사고가 발생하거나, 동시에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생하더라도 양측의 접지누설전류를 측정할 수 있다.

전원계통, 접지누설전류, 접지저항, 동시 접지사고

Description

비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MEASURING GROUND LEAKAGE CURRENT IN NON-GROUNDED DC POWER LINE AND DETECTING METHOD THEREFOR}

본 발명은 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 활선 상태의 정측 및 부측 전선로에 동시 접지사고가 발생하거나, 동시에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생하더라도, 양측의 접지누설전류를 원활하게 측정할 수 있는 접지누설전류 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

비접지 직류전원계통에서 활선 상태인 전선로의 접지누설전류를 측정하는 장치는 주로 접지발생경보용으로 주전원 부스에 설치된다. 또한, 주전원 부스에는 전체접지저항 측정기가 설치되기도 한다.

일반적으로 접지발생경보용 회로는 도 1에 예시된 바와 같이 2개의 저항(R1, R2)을 이용한 분압회로 방식(이하, '2R 방식'이라 한다)이, 그리고 접지저항 측정회로로는 도 2에 예시된 바와 같이 2개의 제너다이오드(ZD1, ZD2)를 이용하여 측정용 전압을 생성하는 방식(이하, '2ZD 방식'이라 한다)이 널리 이용되고 있다.

이들 방식에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 2R 방식에서 양 전선로에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생한 경우를 상정해 본다. 주지된 바와 같이 2R 방식은 변위전압을 검출하는 접지발생 경보기(V1, V2) 양단 간의 분압전압이 전혀 변화하지 않는다. 따라서 경보회로는 동작불능이다.

2R 방식에서 양 전선로에 서로 다른 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생한 경우를 살펴보면, 정측 및 부측 각각의 병렬합성 저항값(R1//RG1, R2//RG2)에 의하여 접지전위가 결정되므로 접지발생 경보기(V1, V2)의 경보동작점이 초기에 설정한 점과 차이가 난다. 여기서 말하는 경보동작점은 한쪽 전선로에만 접지사고가 발생한 경우를 가정하고 사전에 설정한 임계치이다.

또한, 2R 방식에 있어서 한쪽 전선로에만 접지사고가 발생한 경우라도, 접지저항 값의 변화에 따른 선형적인 변위전압을 측정할 수 없다. 예를 들어, 도 1에서 저항 R1 및 R2는 1[㏀]인 상태에서 정측의 접지저항(RG1)이 10[㏀]에서 20[㏀]으로 변화하는 경우를 살펴보면, 10[㏀]인 경우의 병렬합성 저항값(R1//RG2)은 약 0.91[㏀]이고, 20[㏀]인 경우의 병렬합성 저항값은(R1//RG2)은 약 0.95[㏀]이다. 즉, 접지저항 RG1의 값이 2배 변화했음에 비해 병렬합성 저항값은 약 1.04배(0.95/0.91)로 비선형적이다.

한편, 2ZD 방식에서 양 전선로에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생한 경우를 고려해 본다. 전선로 사이의 전압이 48[V], 제너다이오드 ZD1과 ZD2의 기준전압이 20[V], 접지저항 RG1과 RG2가 동일한 값이라 하면, 각 접지저항에는 24[V]가 걸린다. 이러한 경우, 접지누설 전류계(A1, A2)가 측정하게 되는 전압은 4[V]이다. 따라서 실제 접지저항 값과는 다른 값으로 측정하게 된다.

2ZD 방식에서 양 전선로에 서로 다른 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생한 경우를 살펴본다. 이때 전선로 사이의 전압이 48[V], 제너다이오드 ZD1과 ZD2의 기준전압이 20[V], 접지저항 RG1이 10[㏀] 그리고 접지저항 RG1이 20[㏀]이라면, 접지저항 RG1의 양단전압은 16[V]이므로 실제 측정전압은 4[V]로 감소한다. 그리고 접지저항 RG2의 양단전압은 32[V]이므로 0보다 작은 값이 된다. 따라서 부측의 접지사고에 대해서는 측정 불능이다.

2ZD 방식에서 한쪽 전선로, 예를 들어 정측에만 접지사고가 발생한 경우(RG1=10[㏀])라도 접지누설 전류계 A1에 흐르는 전류는 4[V] / 10[㏀] = 0.4[㎃]이다. 여기서 기준전압은 20[V]이기 때문에 접지저항 값이 10[㏀]이 아닌 500[㏀]으로 측정된다.

한편, 전선로와 대지 간에는 분포 용량성분이 존재하고, 부하에 설치된 잡음제거용 콘덴서 등의 용량성분이 존재한다. 알려진 바와 같이 이 용량성분은 접지누설전류 측정시 잡음으로 작용하여 정확한 접지저항 값 측정을 어렵게 하는 원인으로 작용한다. 더욱이 접지사고 위치를 탐지하기 위해 신호발생기의 감시신호를 주기적으로 전선로에 송출하고, 전선로의 분기점에 설치된 영상변류기(ZCT)가 감시신호를 토대로 분기점의 접지누설전류를 검출하는 방식이 널리 이용되고 있는데, 전선로에 송출되는 감시신호가 정현파인 경우에는 용량성 접지누설전류가 저항성 접지누설전류보다 위상이 90도 진상이 되고, 구형파인 경우에는 용량성 접지누설전류가 스파이크성 피크 형태로 나타난다. 즉, 보다 정확한 접지누설전류 측정을 위해 서는 전술한 용량성분의 영향을 비롯하여 신호발생기의 영향을 제거해야 한다.

본 발명의 주된 목적은 정측 전선로 및 부측 전선로에 접지사고가 동시에 발생하더라도 양측의 접지누설전류를 측정할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 정측 전선로 및 부측 전선로에 동시·동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생하더라도 접지누설전류를 측정할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 접지누설전류 측정시에 부하의 용량성분과 전선로와 대지 간의 분포 용량성분에 의한 용량성 접지누설전류의 영향을 최소화함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 신호발생기를 이용하지 않고도 접지사고 위치탐지를 할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 접지누설전류 측정 장치는, 전선로의 전원을 이용하여 정측 접지저항 및 부측 접지저항에 측정전원이 공급되도록 스위칭하는 스위칭부와, 스위칭부와 접지 사이에 접속되며, 정측 접지누설전류 또는 부측 접지누설전류 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부와, 측정부의 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정 동작이 구분되도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

접지누설전류 측정 장치의 스칭부는, 전선로의 전원으로부터 정측 측정전원 을 충전하는 정측 충전수단과, 정측 측정전원이 정측 접지저항에 공급되도록 스위칭하는 정측 스위칭부와, 전선로의 전원으로부터 부측 측정전원을 충전하는 부측 충전수단과, 부측 측정전원이 부측 접지저항에 공급되도록 스위칭하는 부측 스위칭부를 포함한다.

바람직하게 접지누설전류 측정 장치의 제어부는, 상술한 측정부의 정측 접지누설전류 측정 전에, 정측 측정전원이 부하에 공급되도록 정측 스위칭부를 제어하여 부하의 정측 용량성분을 충전시킨다.

또한, 접지누설전류 측정 장치의 제어부는, 측정부의 정측 접지누설전류 측정 전에, 부측 측정전원이 부하에 공급되도록 부측 스위칭부를 제어하여 부하의 부측 용량성분을 충전시킨다.

한편, 본 발명은 정측 및 부측 전선로와 제어부를 구비한 비접지 직류전원계통에서 접지누설전류를 측정하기 위한 방법에 관한 것으로, 다음과 같이 2단계로 대분된다. 구체적으로, 제1 단계는 상기 제어부의 제어 하에 전선로의 전원을 이용하여 정측 접지저항 또는 부측 접지저항에 측정전원을 공급하는 단계이며, 제2 단계는 측정 동작을 구분하는 상기 제어부의 제어 하에 접지저항을 경유한 정측 접지누설전류 또는 부측 접지누설전류 중 적어도 어느 하나를 측정하는 단계이다.

바람직하게, 접지누설전류 측정 방법의 제1 단계는, 전선로의 전원을 이용하여 정측 측정전원을 충전하는 단계와, 정측 측정전원을 정측 접지저항으로 공급하는 단계로 세분될 수 있다.

또한, 접지누설전류 측정 방법의 제1 단계는, 전선로의 전원을 이용하여 부 측 측정전원을 충전하는 단계와, 부측 측정전원을 부측 접지저항으로 공급하는 단계로 세분될 수도 있다.

상술한 접지누설전류 측정 방법의 세부 특징에 따라, 상기 정측 측정전원을 정측 접지저항으로 공급하기 전에 정측 측정전원을 부하로 공급하여 부하의 정측 용량성분을 충전하는 단계가 선행될 수 있다. 또한, 상기 부측 측정전원을 부측 접지저항으로 공급하기 전에, 부측 측정전원을 부하로 공급하여 부하의 부측 용량성분을 충전하는 단계가 선행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정이 상호배타적으로 구분되어 이루어지기 때문에 정측 전선로 및 부측 전선로에 동시에 접지사고가 발생하거나, 동시에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생하더라도 양측의 접지누설전류를 측정할 수 있다.

또한, 본 발명은 실질적인 접지누설전류 측정이 이루어지기 전에 부하의 용량성분과 전선로와 대지 간의 분포 용량성분이 충전되기 때문에 이들 용량성분에 의한 용량성 접지누설전류의 영향을 최소화시킨다. 따라서 접지저항에 의한 순수한 저항성 접지누설전류를 측정하므로 그 신뢰도를 높일 수 있다.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 에는 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지누설전류 측정 장치를 나타낸 개략적인 기능 블록도로서, 접지누설전류 측정 장치(100)는 정측 전선로(P)와 부측 전선로(N)로 구성된 비접지 직류전원계통에 접속되며, 정측 충전수단(110), 정측 스위칭부(120), 부측 충전수단(130), 부측 스위칭부(140), 측정부(150) 및 제어부(160)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 '접지누설전류 측정'은 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정으로 구분되어, 상호배타적으를 구비한다. 각 측정에 대한 개념은 도 4에 예시된 폐루프로부터 이해할 수 있다. 도 4에서 부재번호 RG1은 정측 접지사고에 따른 접지저항(이하, '정측 접지저항'이라 한다)을, RG2는 부측 접지사고에 따른 접지저항(이하, '부측 접지저항'이라 한다)을 의미한다.

미설명 부호 A는 정측 충전수단(110) 및 정측 스위칭부(120) → 정측 전선로(P) → 정측 접지저항(RG1) → 접지경로(GP) → 측정부(150) → 정측 충전수단(110) 및 정측 스위칭부(120)를 경유하는 폐루프이며, 미설명 부호 B는 부측 충전수단(130) 및 부측 스위칭부(140) → 측정부(150) → 접지경로(GP) → 부측 접지저항(RG2) → 부측 전선로(N) → 부측 충전수단(130) 및 부측 스위칭부(140)를 경유하는 폐루프이다. 여기서, 접지경로(GP: Ground Path)는 측정부(150)와 접지저항(RG1, RG2) 사이에 형성된 대지를 경유하는 경로를 의미하며, 이들 폐루프(A, B)는 접지사고가 발생했을 경우에만 성립한다.

다시 도 3을 참조하면, 정측 충전수단(110)은 전선로의 전원을 충전하며, 커 패시터 혹은 콘덴서로 구성될 수 있다. 정측 충전수단(110)에 충전된 전원(이하, '정측 측정전원')은 정측 접지누설전류 측정에 이용된다.

정측 스위칭부(120)는 아래에서 설명될 제어부(160)의 제어신호, 바람직하게는 온/오프(ON/OFF)를 나타내는 스위칭신호에 따라 전선로의 전원이 정측 충전수단(110)에 공급되도록 단속(스위칭)한다. 또한, 정측 스위칭부(120)는 정측 충전수단(110)의 정측 측정전원이 정측 접지저항(RG1)에 공급되도록 단속하며, 정측 측정전원을 정측 전선로(P)를 통해 부하(RL)로 공급하여 부하(RL)의 정측 용량성분(CL1)(예: 잡음제거용 커패시터 등)을 충전시킨다.

부하의 정측 용량성분(CL1)이 충전되면, 실제 정측 접지누설전류 측정 동작시에 정측 측정전원의 전류가 대부분 정측 접지저항(RG1) 쪽으로 흐르게 한다. 이상적으로는 전류 모두가 정측 접지저항으로 유입된다. 따라서, 부하(RL)의 정측 용량성분(CL1)에 의한 용량성 접지누설전류의 영향을 최소화시킬 수 있고, 이에 따라 순수한 정측 접지저항(RG1)에 의한 저항성 접지누설전류를 측정할 수 있게 되는 것이다. 또한, 이러한 부하의 정측 용량성분 충전을 통해 정측 전선로와 대지간의 분포 용량성분(미도시)의 영향을 최소화시킬 수 있다.

한편, 부측 충전수단(130)은 정측 충전수단과 동일하게 커패시터 또는 콘덴서로 구성될 수 있으며, 전선로의 전원을 부측 측정전원으로서 충전한다. 부측 측정전원과 전술한 정측 측정전원은 전선로(P, N) 사이의 전압과 동전위로 충전된다. 예를 들어, 정측 및 부측 전선로 사이의 전압이 48[V]라면 정측 측정전원 및 부측 측정전원 역시 각각 48[V]로 충전된다. 즉, 정측 또는 부측 접지누설전류 측정 동 작에 필요한 전원이 각각 48[V]로 제공되는 것이다.

부측 스위칭부(140)는 제어부(160)의 스위칭신호에 따라 전선로의 전원이 부측 충전수단(130)에 공급되도록 단속하며, 부측 충전수단(130)에 충전된 부측 측정전원이 부측 접지저항(RG2)에 공급되도록 단속하며, 부측 측정전원을 접지경로(GP: Ground Path)를 통해 부하(RL)로 제공하여 부하(RL)의 부측 용량성분(CL2)을 충전시킨다. 부측 용량성분(CL2)을 충전시키는 이유는 앞서 살펴본 정측 용량성분을 충전시키는 이유와 같은 맥락으로 부측 접지누설전류 측정 동작시에 부측 측정전원의 전류가 부측 접지저항(RG2) 쪽으로 흐르게 만든다.

측정부(150)는 상기 스위칭부(120, 140)와 접지(GND) 사이에 접속되어, 접지사고 발생시 접지경로(GP)를 통한 접지저항(RG1, RG2)과의 경로를 형성하여, 정측 또는 부측 접지누설전류를 측정한다. 여기서, 측정부(150)는 측정된 접지누설전류로부터 정측 또는 부측 접지저항 값을 계산하는 기능을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 이 접지저항 값 계산 기능은 제어부(160)에 구현될 수도 있다.

제어부(160)는 정측 접지누설전류 측정 동작과 부측 접지누설전류 측정 동작이 구분되도록, 스위칭신호를 기반으로 정측 스위칭부(120) 및 부측 스위칭부(140)를 제어한다. 제어부(160)의 보다 상세한 기능 및 동작에 대해서는 아래에서 기술하기로 한다.

도 5는 접지누설전류 측정 장치의 기본적인 회로구성을 예시한 도면이다. 정측 충전수단(110)의 일단은 정측 전선로(P)에 접속되어 있다. 앞서 설명한 정측 스 위칭부(120)는 제1 스위칭수단(122), 제2 스위칭수단(124) 및 제3 스위칭수단(126)으로 구성된다. 제1 스위칭수단(122)의 일단은 부측 전선로(N)에 접속되고 타단은 정측 충전수단(110)의 타단에 접속되어 제어부(160)의 스위칭신호에 의해 단속됨으로써 정측 측정전원이 정측 충전수단(110)에 충전된다. 제2 스위칭수단(124)은 정측 충전수단(110)의 타단과 측정부(150)의 일단 사이에 접속되어, 스위칭신호에 따라 정측 충전수단(110)의 전원이 정측 접지저항(RG1)에 흐르도록 한다. 제3 스위칭수단(126)은 정측 충전수단(110)의 타단 그리고 측정부(150)의 타단 사이에 접속되어, 스위칭신호에 따라 정측 충전수단(110)의 정측 측정전원을 정측 전선로(P)를 통해 부하로 공급하여 부하의 정측 용량성분(CL1)을 충전시킨다.

본 명세서에서 언급되는 스위칭수단은 고전압, 고전류 특성을 갖는 MOSFET인 것이 바람직하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제어부의 스위칭신호(ON/OFF 신호)에 따라 단속되는 기계적인 스위치(switch)가 이용될 수도 있음은 물론이다.

한편, 부측 충전수단(130)은 그 일단이 부측 전선로(N)에 접속되어 있다. 부측 스위칭부(140)는 제4 스위칭수단(142), 제5 스위칭수단(144) 및 제6 스위칭수단(146)으로 구성된다. 제4 스위칭수단(142)의 일단은 정측 전선로(P)에 접속되고 그 타단은 부측 충전수단(130)의 타단에 접속되어 제어부(160)의 스위칭신호에 따라 부측 충전수단(130)에 부측 측정전원을 충전한다. 제5 스위칭수단(144)은 부측 충전수단(130)의 타단과 측정부(150)의 일단 사이에 접속되어, 스위칭신호에 따라 부측 충전수단(110)의 부측 측정전원이 부측 접지저항(RG2)에 흐르도록 한다. 제6 스위칭수단(146)은 부측 충전수단(130)의 타단 그리고 측정부(150)의 타단 사이에 접속되어, 스위칭신호에 따라 부측 충전수단(130)의 부측 측정전원을 접지경로(GP)를 통해 부하로 공급함으로써 부하의 부측 용량성분(CL2)을 충전시킨다.

한편, 본 발명에 따른 기본적인 접지누설전류 측정 과정은 도 6과 같이, 정측 측정전원 충전 단계(S110), 부하의 정측 용량성분 충전 단계(S120), 정측 접지누설전류 측정 단계(S130), 부측 측정전원 충전 단계(S140), 부하의 부측 용량성분 충전 단계(S150) 및 부측 접지누설전류 측정 단계(S160)로 이루어지며, 바람직하게 단계 S110~S160은 반복 수행될 수 있다. 이하, 각 단계를 설명하면서 각 스위칭소자들의 ON/OFF 상태를 나타내는 표를 첨부한다.

[ 정측 측정전원 충전 단계 - S110 ]

도 7을 참조하면, 상기 제어부(160)는 스위칭신호(미도시), 즉 'ON' 신호를 제1 스위칭소자(122)에 인가하여 정측 충전수단(110)이 충전되도록 한다. 정측 충전수단(110)에는 정측 전선로(P)와 부측 전선로(N) 사이의 전압이 충전되며, 이와 같이 충전된 전압은 정측 측정전원으로 이용된다.

[표 1]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	ON	OFF	OFF	OFF	OFF	OFF

[ 부하의 정측 용량성분 충전 단계 - S120 ]

정측 측정전원이 충전되면, 제어부(160)는 도 8에 예시된 바와 같이 스위칭 신호를 통해 제3 스위칭소자(126)를 ON시켜서, 부하(RL)의 정측 용량성분(CL1)이 정측 충전수단(110)의 전원에 의해 충전되도록 제어한다. 이때 정측 전선로(P)와 대지간의 분포 용량성분 역시 충전된다. 따라서, 다음의 정측 접지누설전류 측정 단계에서 분포 용량성분 및 부하의 용량성분에 기인하는 용량성 접지누설전류의 영향을 최소화시킬 수 있다.

[표 2]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	OFF	OFF	ON	OFF	OFF	OFF

[ 정측 접지누설전류 측정 단계 - S130 ]

다음으로 도 9에 예시된 바와 같이, 제어부(160)는 제2 스위칭소자(124)를 ON시켜서, 정측 충전수단(110)의 정측 측정전원이 정측 전선로(P), 정측 접지저항(RG1), 접지경로(GP), 측정부(120)를 경유하도록 경로를 형성한다. 측정부(150)는 경로 상에 흐르는 전류를 정측 접지누설전류로서 측정한다.

[표 3]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	OFF	ON	OFF	OFF	OFF	OFF

[ 부측 측정전원 충전 단계 - S140 ]

도 10을 참조하면, 제어부(160)는 스위칭신호를 제4 스위칭소자(142)에 인가하여 부측 충전수단(130)에 부측 측정전원을 충전시킨다.

[표 4]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	OFF	OFF	OFF	ON	OFF	OFF

[ 부하의 부측 전선로 용량성분 충전 단계 - S150 ]

부측 측정전원이 충전되면, 제어부(160)는 스위칭신호로 도 11에 예시된 바와 같이 제6 스위칭소자(146)를 ON시켜서, 부측 충전수단(130)의 부측 측정전원을 접지경로(GP)를 경유하여 부하(RL)로 공급되게 함으로써, 부하의 부측 용량성분(CL2)을 충전시킨다. 이에 따라 아래의 부측 접지누설전류 측정 단계에서 분포 용량성분 및 부하의 용량성분에 기인하는 용량성 진상 피크전류의 영향을 최소화시킬 수 있다.

[표 5]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	OFF	OFF	OFF	OFF	OFF	ON

[ 부측 접지누설전류 측정 단계 - S160 ]

다음으로 도 12에 예시된 바와 같이, 제어부(160)는 스위칭신호를 통해 제5 스위칭소자(144)를 ON시켜서, 부측 충전수단(130)의 부측 측정전원이 접지경로(GP), 부측 접지저항(RG2), 부측 전선로(N) 및 측정부(150)를 경유하도록 경로를 형성한다. 측정부(150)는 경로 상에 흐르는 전류를 부측 접지누설전류로서 측정한다.

[표 6]

스위칭수단	122	124	126	142	144	146
상태	OFF	OFF	OFF	OFF	ON	OFF

살펴본 바와 같이, 본 발명의 접지누설전류 측정은 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정으로 구분되어 상호배타적으를 구비한다. 이에 따라, 정측 전선로 및 부측 전선로에 동시에 접지사고가 발생하거나, 동시에 동일 접지저항 값을 가지는 접지사고가 발생하더라도 접지누설전류 측정이 가능하다. 또한, 접지누설전류 측정 전에 전선로와 대지간의 분포 용량성분 및 부하의 용량성분의 영향을 최소화시키기 때문에 순수한 저항성 접지누설전류를 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 접지누설전류를 이용하여 정측 접지저항 값 또는 부측 접지저항 값을 정확하게 계산할 수 있게 된다.

이하, 도 13을 참조하여 상술한 본 발명의 구성을 이용한 적용 실시예에 대해 설명한다. 적용 실시예는 본 발명의 산업상 이용가능성에 대해 예시하기 위한 것이다. 이러한 점을 감안하여, 추가 구성요소들에 대한 상세하고 구체적인 기능 설명은 생략한다.

도면과 같이, 본 발명의 접지검출 장치(100)는 영상변류기(101), 신호검출부(170), 표시부(180) 및 경보송출부(190)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이들 신호검출부, 표시부, 경보송출부는 제어부(160)에 의해 제어된다.

구체적으로 영상변류기(101)는 전선로의 접지누설전류를 측정하기 위한 비접촉 방식의 센서로서, 일반적으로 전선로의 분기점마다 설치된다. 신호검출부(170)는 영상변류기(101)로부터 출력되는 신호로부터 접지누설전류를 검출한다. 이때의 접지누설전류는 앞서 설명한 정측 접지누설전류 및 부측 접지누설전류와는 차이가 있다. 신호검출부(170)가 검출하게 되는 접지누설전류는 영상변류기(101)가 설치된 분기점, 다시 말해 분기된 전선로 상에 발생하는 전류이다.

표시부(180)는 장치(100)의 전반적인 제어상태와, 상기 측정부(150)가 측정한 접지누설전류 값 및 접지저항 값을 비롯하여, 신호검출부(170)가 검출한 접지누설전류 값 등을 시각적으로 출력하는 기능을 한다. 경보송출부(190)는 접지사고 발생시 관련 정보를 원격지의 관리자 단말기로 송출하기 위한 인터페이스이다.

이러한 본 발명의 적용 실시예에서 주목할 점은, 종래와 같이 별도의 신호발생기를 이용하여 소정의 감시신호를 전선로에 송출할 필요가 없다는 것이다. 왜냐하면 감시신호로는 앞서 설명한 정측 또는 부측 접지누설전류 측정 단계(S130, 160)에서 전선로에 순시적으로 공급되는 정측 측정전원 또는 부측 측정전원이 이용되기 때문이다. 즉, 본 발명의 접지누설전류 측정 장치(100)는 자체 전원으로 구동되는 신호발생기의 기능을 겸하고 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 이탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

본 발명은 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 및 그 측정결과를 이용 하여 접지사고 경보를 발생하는 감시 장치를 비롯하여 접지사고 위치를 탐지할 수 있는 모니터링 장치에 적용될 수 있다. 특히, 접지사고 위치를 탐지함에 있어서, 본 발명은 별도의 신호발생기가 필요치 않기 때문에 산업상 이용 가치가 높을 것으로 기대된다.

도 1은 종래 2R 방식을 나타낸 개략적인 회로구성 예시도.

도 2는 종래 2ZD 방식을 나타낸 개략적인 회로구성 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 접지누설전류 측정 장치를 나타낸 개략적인 기능 블록도.

도 4는 본 발명의 접지누설전류 측정을 설명하기 위한 예시도.

도 5는 본 발명의 접지누설전류 측정 장치에 대한 회로구성 예시도.

도 6은 본 발명의 접지누설전류 측정 과정을 설명하기 위한 순서도.

도 7은 본 발명의 정측 측정전원 충전을 설명하기 위한 예시도.

도 8은 본 발명의 부하의 정측 용량성분 충전을 설명하기 위한 예시도.

도 9는 본 발명의 정측 접지누설전류 측정을 설명하기 위한 예시도.

도 10은 본 발명의 부측 측정전원 충전을 설명하기 위한 예시도.

도 11은 본 발명의 부하의 부측 용량성분 충전을 설명하기 위한 예시도.

도 12는 본 발명의 부측 접지누설전류 측정을 설명하기 위한 예시도.

도 13은 본 발명의 적용 실시예를 설명하기 위한 예시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 접지누설전류 측정 장치 110: 정측 충전수단

120: 정측 스위칭부 130: 부측 충전수단

140: 부측 스위칭부 150: 측정부 160: 제어부

Claims

정측 전선로 및 부측 전선로를 구비한 비접지 직류전원계통에서 접지누설 전류를 측정하기 위한 장치에 있어서,

상기 전선로의 전원을 이용하여 정측 접지저항 및 부측 접지저항에 측정전원이 공급되도록 스위칭하는 스위칭부;

상기 스위칭부와 접지 사이에 접속되며, 정측 접지누설전류 또는 부측 접지누설전류 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정부; 및

상기 측정부의 정측 접지누설전류 측정과 부측 접지누설전류 측정 동작이 구분되도록 상기 스위칭부를 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 스위칭부는,

상기 전선로의 전원으로부터 정측 측정전원을 충전하는 정측 충전수단;

상기 정측 측정전원이 상기 정측 접지저항에 공급되도록 스위칭하는 정측 스위칭부;

상기 전선로의 전원으로부터 부측 측정전원을 충전하는 부측 충전수단; 및

상기 부측 측정전원이 상기 부측 접지저항에 공급되도록 스위칭하는 부측 스 위칭부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제어부는 상기 측정부의 정측 접지누설전류 측정 전에, 상기 정측 측정전원이 부하에 공급되도록 상기 정측 스위칭부를 제어하여, 상기 부하의 정측 용량성분을 충전시키는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제어부는 상기 측정부의 정측 접지누설전류 측정 전에, 상기 부측 측정전원이 부하에 공급되도록 상기 부측 스위칭부를 제어하여, 상기 부하의 부측 용량성분을 충전시키는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 정측 스위칭부는,

일단이 상기 부측 전선로에 접속되고 그 타단은 정측 전선로에 접속된 정측 충전수단의 타단에 접속되는 제1 스위칭수단; 및

상기 정측 충전수단의 타단과 상기 측정부의 일단 사이에 접속되어 상기 측정부를 통해 접지되는 제2 스위칭수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 5에 있어서,

상기 정측 충전수단의 타단과 상기 측정부의 타단에 접속되는 제3 스위칭수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 부측 스위칭부는,

일단이 상기 정측 전선로에 접속되고 그 타단은 부측 전선로에 접속된 정측 충전수단의 타단에 접속되는 제4 스위칭수단; 및

상기 부측 충전수단의 타단과 상기 측정부의 일단 사이에 접속되어 상기 측정부를 통해 접지되는 제5 스위칭수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
청구항 7에 있어서,

상기 부측 충전수단의 타단과 상기 측정부의 타단에 접속되는 제6 스위칭수단

을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 장치.
정측 및 부측 전선로와 제어부를 구비한 비접지 직류전원계통에서 접지누설전류를 측정하기 위한 방법에 있어서,

상기 제어부의 제어 하에, 상기 전선로의 전원을 이용하여 정측 접지저항 또는 부측 접지저항에 측정전원을 공급하는 제1 단계; 및

측정 동작을 구분하는 상기 제어부의 제어 하에, 상기 접지저항을 경유한 정측 접지누설전류 또는 부측 접지누설전류 중 적어도 어느 하나를 측정하는 제2 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 제1 단계는,

상기 전선로의 전원을 이용하여 정측 측정전원을 충전하는 단계; 및

상기 정측 측정전원을 정측 접지저항으로 공급하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 방법.
청구항 9에 있어서,

상기 제1 단계는,

상기 전선로의 전원을 이용하여 부측 측정전원을 충전하는 단계; 및

상기 부측 측정전원을 부측 접지저항으로 공급하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 방법.
청구항 10에 있어서,

상기 정측 측정전원을 정측 접지저항으로 공급하기 전에, 상기 정측 측정전원을 부하로 공급하여 부하의 정측 용량성분을 충전하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측정 방법.
청구항 11에 있어서,

상기 부측 측정전원을 부측 접지저항으로 공급하기 전에, 상기 부측 측정전원을 부하로 공급하여 부하의 부측 용량성분을 충전하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비접지 직류전원계통의 접지누설전류 측 정 방법.