KR101123539B1 - 접지임피던스의 고정도 측정장치 - Google Patents

접지임피던스의 고정도 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접지임피던스의 고정도 측정장치에 관한 것으로, 그 구성은 측정하고자 하는 접지극(E극)의 접지임피던스 측정을 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 1[㎐] 내지 10[㎒]의 정현파 저전압을 생성하여 출력하는 가변주파수 정현파 전압발생부;와, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부에서 출력된 저전압을 최대 30[V](인체접촉 안전전압 한계 값) 이하로 증폭하고, 출력임피던스는 낮추어 전류보조극(C극)에 최대 200[㎃] 전류를 인가하는 전력증폭부;와, 상기 전력증폭부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 1[㎐] 내지 10[㎒]의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(VE -P)와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;와,
정확한 임피던스의 산출을 위해 디지털 필터를 통해 상기 A/D 변환기에서 전송되는 전위차(VE -P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭을 제거하도록 하는 임피던스 산출부;와, 상기 임피던스 산출부에서 산출된 결과를 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 출력하여 제공하는 그래픽 디스플레이;로 된 것을 특징으로 하는 것으로서,
상기 가변주파수 정현파 전압발생부를 통해서 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지계의 접지임피던스를 측정할 수 있으므로, 저주파 상용주파수에서 고주파 10[㎒]까지 다양한 주파수에 대한 접지계의 성능을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 정현파 전압을 인가하여 측정함으로써 종래에 구형파 전압을 인가할 때 발생할 수 있는 측정오차를 제거하여 측정값의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 접지계의 접지임피던스 측정시에 접지계의 저항 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스와, 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스를 고려하여 측정함으로, 측정값에 신뢰도를 한층 더 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

접지임피던스의 고정도 측정장치{A High Precision Ground Impedance Measurement Device}
본 발명은 접지임피던스의 고정도 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변주파수 정현파 전압발생부를 통해서 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지계의 접지임피던스를 측정할 수 있으므로, 60[Hz] 상용주파수에서 고주파 10[㎒]까지 다양한 주파수에 대한 접지계의 성능을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 정현파 전압을 인가하여 측정함으로써 종래에 구형파 전압을 인가할 때 발생할 수 있는 측정오차를 제거하여 측정값의 신뢰도를 높일 수 있는 접지임피던스의 고정도 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 접지는 전기설비기술기준에 정하는 전기설비의 일부분과 대지를 전기적으로 연결하는 것으로, 그 목적은 전기설비의 열화, 낙뢰 및 과전압으로부터 절연파괴시 이상전류를 대지로 흘려보내 전기설비의 전위상승을 억제함으로써 전기적인 피해로부터 전기설비를 보호하고, 전기설비의 원활한 기능을 확보하고, 전기충격으로부터 인명을 보호하기 위해 시설된다.
상기와 같이 고주파 성분의 과도전류 및 표준 뇌서지 전압전류 파형의 주파수 스펙트럼에서 과전압으로부터 전기설비 및 인명을 보호하기 위해서 시설되는 접지계가 갖추어야 하는 중요한 조건으로는 10[MHz]의 주파수에 이르는 접지임피던스의 주파수 의존성이 양호한 특성을 나타내어야 한다는 점이며, 이러한 접지임피던스의 측정은 접지저항 측정장치를 통해서 측정된다.
하지만, 기존의 접지저항 측정장치의 성능은 최대 수 [kHz] 정도의 주파수 영역에 국한되어 접지계의 접지임피던스를 측정하는데, 실제 접지계는 고장상태에 따라 저주파인 상용주파수 전류에서 최대 10[㎒] 정도의 고주파 전류가 발생함으로 저주파는 물론 고주파 영역에서 접지임피던스의 측정이 필요한 실정이다.
한편, 연구용 접지저항 측정장치로 인버터를 이용하여 최대 500k[Hz] 정도의 주파수 영역까지 접지임피던스를 측정할 수 있는 장치가 있으나, 연구용 접지저항 측정장치는 접지임피던스를 측정하기 위해 인버터를 통해 대지로 구형파 측정전압이 인가됨으로, 인덕턴스와 정전용량에 의해 파형의 왜곡이 발생할 수 있어 별도의 필터를 통하여 구형파를 정현파로 정형화해야 하는데, 이러한 과정에서 주파수에 따라 큰 오차가 발생할 수 있어 측정값에 대한 신뢰도가 낮다는 문제점이 있었다.
여기서, 상기 인버터는 용량에 따라 통상 10[㎏] ~ 40[㎏]의 중량으로 이루어져, 인버터를 구비한 접지저항 측정장치는 크기가 크고 무거워 이송이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 측정전압의 주파수가 높아지면 접지계의 저항 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스와, 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스를 고려하여 접지임피던스를 측정해야하나 기존의 접지저항 측정장치는 인덕턴스와 캐패시턴스 성분에 대한 고려가 없어 측정값에 대한 신뢰도가 더욱 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 가변주파수 정현파 전압발생부를 통해서 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지계의 접지임피던스를 측정할 수 있으므로, 60[㎐] 상용주파수에서 고주파 10[㎒]까지 다양한 주파수에 대한 접지계의 성능을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 정현파 전압을 인가하여 측정함으로써 종래에 구형파 전압을 인가할 때 발생할 수 있는 측정오차를 제거하여 측정값의 신뢰도를 높일 수 있는 접지임피던스의 고정도 측정장치를 제공함에 있다.
또한, 접지계의 접지임피던스 측정시에 접지계의 저항 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스와, 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스를 고려하여 측정함으로, 측정값에 신뢰도를 한층 더 높일 수 있는 접지임피던스의 고정도 측정장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치는 측정하고자 하는 접지극(E극)의 접지임피던스 측정을 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 저전압을 생성하여 출력하는 가변주파수 정현파 전압발생부;와, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부에서 출력된 저전압을 최대 30[V](인체접촉 안전전압 한계 값) 이하로 증폭하고, 출력임피던스는 낮추어 전류보조극(C극)에 최대 200[㎃] 전류를 인가하는 전력증폭부;와, 상기 전력증폭부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(VE -P)와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;와, 정확한 임피던스의 산출을 위해 상기 에이디 변환기에서 전송되는 전위차(VE -P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭이 제거된 전위차(VE -P) 및 전류(I)의 측정값에 산출공식을 적용하여 신뢰도 높은 접지임피던스를 산출하는 임피던스 산출부;와, 상기 임피던스 산출부에서 산출된 결과를 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 출력하여 제공하는 그래픽 디스플레이;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기 임피던스 산출부는 정확한 임피던스의 산출을 위해 상기 A/D 변환기에서 전송되는 전위차(VE -P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭을 제거하도록 하는 것으로, 전위차(VE -P) 측정값이 입력되는 디지털 전압 대역통과필터와, 전류(I) 측정값이 입력되는 디지털 전류 대역통과필터로 구성되는 디지털 필터와, 상기 디지털 필터에서 전송된 전위차(VE -P) 및 전류(I)의 측정값을 신뢰도 높은 접지임피던스를 산출하기 위한 산출공식을 적용하여 산출하는 마이크로프로세서(MPU)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부는 사용자에 의해서 선택되는 인가전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 상기 마이크로프로세서로 전송하는 입력부와, 상기 마이크로프로세서로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 D/A 변환부와, 상기 D/A 변환부에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 정현파 전압을 출력하는 가변주파수 정현파 발생기(VFSG:Variable Frequency Sinewave Generator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 입력부는 키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 산출공식은 Zg = Rg + jXg [Ω] 이 사용되며,
상기 Zg는 접지임피던스, Rg는 저항성분, Xg는 리액턴스 성분을 의미하는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치에 의하면, 가변주파수 정현파 전압발생부를 통해서 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지계의 접지임피던스를 측정할 수 있으므로, 60[㎐] 상용주파수에서 고주파 10[㎒]까지 다양한 주파수에 대한 접지계의 성능을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 정현파 전압을 인가하여 측정함으로써 종래에 구형파 전압을 인가할 때 발생할 수 있는 측정오차를 제거하여 측정값의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 접지계의 접지임피던스 측정시에 접지계의 저항 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스와, 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스를 고려하여 측정함으로, 측정값에 신뢰도를 한층 더 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 접지임피던스의 고정도 측정장치의 블럭도
도 2는 도 1에 도시된 접지임피던스의 고정도 측정장치의 전력증폭부 회로도
도 3은 도 1에 도시된 접지임피던스의 고정도 측정장치의 그래픽 디스플레이를 도시한 도면
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 접지임피던스의 고정도 측정장치의 블럭도를, 도 2는 도 1에 도시된 접지임피던스의 고정도 측정장치의 전력증폭부 회로도를, 도 3은 도 1에 도시된 접지임피던스의 고정도 측정장치의 그래픽 디스플레이를 도시한 도면을 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치(100)는 가변주파수 정현파 전압발생부(10)와, 전력증폭부(20)와, A/D 변환기(30)와, 임피던스 산출부(40)와, 그래픽 디스플레이(50)를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)는 측정하고자 하는 접지극(E극)의 접지임피던스 측정을 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 저전압을 생성하여 출력하는 것으로,
사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 후설될 마이크로프로세서(42)로 전송하는 입력부(11)와, 상기 마이크로프로세서(42)로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 D/A 변환부(12)와, 상기 D/A 변환부(12)에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 정현파 전압을 출력하는 가변주파수 정현파 발생기(13,VFSG:Variable Frequency Sinewave Generator)를 포함하여 구성되되, 상기 입력부(11)는 키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)를 통해서 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지계의 접지임피던스를 측정할 수 있으므로, 60[㎐] 상용주파수에서 고주파 10[㎒]까지 다양한 주파수에 대한 접지계의 성능을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 정현파 전압을 인가하여 측정함으로써 아래의 [그림 1]과 같이 종래에 구형파 전압을 인가시에 구형파의 상승부에 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C)의 공진으로 인해 발생하는 오차를 제거하여 측정값의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.
[그림 1] 주파수 128[Hz]의 구형파를 인가하였을 때 상용 주파수 60[Hz], 인덕턴스(L), 캐패시턴스(C)의 영향으로 인가 주파수 128[Hz]에 왜곡이 발생한 모습
Figure 112010044491243-pat00001
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전력증폭부(20)는 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)에서 출력된 저전압을 최대 30[V](인체접촉 안전전압 한계 값) 이하로 증폭하고, 출력임피던스는 낮추어 전류보조극(C극)에 최대 200[㎃] 전류를 인가하도록 한다.
종래의 연구용 접지저항 측정장치는 최대공급전류를 50A까지 인가하여 인체 접촉시 감전사 위험을 내포하고 있지만, 본 발명의 접지임피던스의 고정도 측정장치(100)는 전력증폭부(20)를 통해 30[V] 이하로 증폭하여 최대 200[㎃] 전류를 인가하여 장치의 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치(100)의 전력증폭부(20)로 연산증폭기를 사용하나 이에 한정하여 사용하는 것은 물론 아니다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 A/D 변환기(30)는 상기 전력증폭부(20)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(VE -P)와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 임피던스 산출부(40)는 정확한 임피던스의 산출을 위해 상기 A/D 변환기(30)에서 전송되는 전위차(VE -P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭을 제거하도록 하는 것으로, 전위차(VE -P) 측정값이 입력되는 디지털 전압 대역통과필터(41a)와, 전류(I) 측정값이 입력되는 디지털 전류 대역통과필터(41b)로 구성되는 디지털 필터(41)와, 상기 디지털 필터(41)에서 전송된 전위차(VE -P) 및 전류(I)의 측정값을 신뢰도 높은 접지임피던스를 산출하기 위한 산출공식을 적용하여 산출하는 마이크로프로세서(42,MPU)로 구성된다.
즉, 아래의 [그림 2]와 같은 주파수를 인가하였을 때, 외부 노이즈가 혼입되면, 혼입된 외부 노이즈로 인해서 아래의 [그림 3]과 같이 인가 주파수에 왜곡이 발생하며, 이러한 왜곡된 파형은 인가 주파수 파형에 비해 최고값과 최저값에 오차가 있으며, 접지 임피던스산출시 위의 오차가 그대로 반영되어 부정확한 측정값을 나타내는 반면, 상기 디지털 필터(41)를 적용하게 되면 아래의 [그림 4]와 같이 외부 노이즈가 제거되어 인가 주파수만을 검출할 수 있어 신뢰도 높은 측정값을 기대할 수 있다.
[그림 2] 인가 주파수 파형
Figure 112010044491243-pat00002
[그림 3] 외부 노이즈로 인해서 왜곡된 인가 주파수 파형
Figure 112010044491243-pat00003
[그림 4] 외부 노이즈가 제거된 인가 주파수 파형
Figure 112010044491243-pat00004
또한, 상기 산출공식으로 Zg = Rg + jXg [Ω] 이 사용되며,
상기 Zg는 접지임피던스, Rg는 저항성분, Xg는 리액턴스 성분을 의미한다.
여기서, 상기 산출공식을 보다 구체적으로 살펴보면,
주파수 영역에서의 대지가 갖는 비선형성에 기인하는 계통의 고장이나 뇌격 시와 같이 수[kHz]?수[MHz]의 고주파 성분을 갖는 과도 또는 서지전류가 유입될 때의 접지임피던스는 접지계의 저항성분(R) 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스(L), 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스(C) 등의 파라미터에 의해 특정 지워지며, 각 요인이 영향을 미치는 정도에 따라 저항성, 유도성, 용량성 접지임피던스로 나타난다.
접지계를 통하여 고주파 성분의 접지전류 I[A]가 유입되면, 이로 인해 접지극 주변의 대지에 전위상승 V[V]가 발생한다. 이때 접지임피던스는 접지저항과 마찬가지로 전위상승과 접지전류의 비 V/I = Z[Ω]으로 정의되며, 상기의 산출공식과 같이 표현된다.
즉, 접지임피던스는 토양의 특성, 대지저항률, 온도, 습도, 접지극의 모양과 접속상태 등 여러 가지 요인들이 복합적으로 작용하므로 등가회로 모델로 나타내기는 쉽지 않으나, 일반적인 가정을 통한 봉상접지극의 등가회로 모델은 아래의 [그림 5]과 같이 R-L-C 집중정수회로로 나타내며, 접지임피던스의 상기 산출공식은 [산출공식 1]과 같이 표현할 수 있다. 봉상접지극은 타입 및 매설이 쉬운 형태의 전극으로 가장 간단하고 경제적이며 이론적인 해석이 용이하기 때문에 뇌격 시 서지전류하에 실제 접지계의 임피던스 분석을 위해 사용된다.
[그림 5] 봉상접지극의 등가회로
Figure 112010044491243-pat00005
Figure 112010044491243-pat00006
뇌격 시, 서지전류에 의한 봉상접지극의 등가회로 및 접지임피던스에서 접지저항 은 dwight에 의해 유도된 [산출공식 2]에 의해 주어진다.
Figure 112010044491243-pat00007
접지극에 고주파 성분의 서지전류가 유입될 때는 도전성 전류뿐만 아니라 접지극의 인덕턴스(L)에 의한 유도성 전류 및 접지극과 대지간의 캐패시턴스(C)에 의한 용량성 전류도 나타나게 된다.
이때 봉상접지극의 인덕턴스(L) 및 캐패시턴스(C)는 [산출공식 3]과 같다.
Figure 112010044491243-pat00008
즉, 상기 [산출공식 1]에서 알 수 있듯이 접지계의 임피던스는 주파수에 대한 함수이므로 고주파 영역에서의 접지시스템의 성능을 평가하는 지표로 접지저항보다는 접지임피던스를 적용하여야 한다.
특히, 다양한 기기의 접지시스템이 공통 접지화되는 최근의 접지기술 경향에 입각할 때 정확한 접지시스템의 성능평가를 위해서는 상기 산출공식에 의한 접지임피던스의 측정이 필요하다.
즉, 접지계의 접지임피던스 측정시에 접지계의 저항 외에 접지극과 접지선의 인덕턴스(L)와, 토양의 비유전율 및 접지극과 토양의 접촉상태에 따른 캐패시턴스(C)를 고려하여 측정함으로, 측정값에 신뢰도를 한층 더 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 그래픽 디스플레이(50)는 상기 임피던스 산출부(40)에서 산출된 결과를 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 출력하여 사용자에게 시각적으로 제공하도록 한다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 접지임피던스의 고정도 측정장치(100)은 다음과 같은 방법으로 접지계의 접지임피던스를 측정한다.
먼저, 입력부(11)를 통해서 사용자가 측정하고자 하는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 입력된 정보는 마이크로프로세서(42)로 전송되어 상기 마이크로프로세서(42)의 제어를 통해서 가변주파수 정현파 발생기(13)에는 사용자에 의해 입력된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 정현파 전압을 한다.
그러면, 전력증폭부(20)에서는 주파수 대역의 정현파 전압을 최대 30[V] 이하로 증폭하고, 출력임피던스는 낮추어 전류보조극(C극)에 최대 200[㎃] 전류를 인가한다.
그러면, 전류보조극(C극)에 인가되는 주파수 대역 1[㎐] ~ 10[㎒]의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(VE -P)와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호가 A/D 변환기(30)를 통과하면서 디지털 신호로 변환된다.
그러면, 디지털 신호로 변환된 전위차(VE -P)와 전류(I)의 측정값은 디지털 전압 대역통과필터(41a)와, 디지털 전류 대역통과필터(41b)에 각각 입력되어 상기 가변주파수 정현파 전압장치(13)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭을 제거하도록 한다.
그런 후, 노이즈성분 및 외부간섭이 제거된 측정값은 상기 마이크로프로세서(42)로 입력되고, 입력된 측정값은 산출공식을 통해 산출되는 신뢰도 높은 접지임피던스의 결과를 그래픽 디스플레이(50)를 통해 사용자에게 제공하게 되는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
10. 가변주파수 정현파 전압발생부 11. 입력부
12. D/A 변환부 13. 가변주파수 정현파 발생기
20. 전력증폭부 30. A/D 변환부
40. 임피던스 산출부 41. 디지털 필터
41a. 디지털 전압 대역통과필터 41b. 디지털 전류 대역통과필터
42. 마이크로프로세서 50. 그래픽 디스플레이
100. 접지임피던스의 고정도 측정장치

Claims (5)

  1. 측정하고자 하는 접지극(E극)의 접지임피던스 측정을 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 1[㎐] 내지 10[㎒]의 정현파 저전압을 생성하여 출력하는 가변주파수 정현파 전압발생부(10);
    상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)에서 출력된 저전압을 최대 30[V](인체접촉 안전전압 한계 값) 이하로 증폭하고, 출력임피던스는 낮추어 전류보조극(C극)에 최대 200[㎃] 전류를 인가하는 전력증폭부(20);
    상기 전력증폭부(20)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 1[㎐] 내지 10[㎒]의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(VE-P)와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 에이디(A/D) 변환기(30);
    정확한 임피던스의 산출을 위해 상기 에이디 변환기(30)에서 전송되는 전위차(VE-P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭이 제거된 전위차(VE-P) 및 전류(I)의 측정값에 산출공식을 적용하여 접지임피던스를 산출하는 임피던스 산출부(40); 및
    상기 임피던스 산출부(40)에서 산출된 결과를 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 출력하여 제공하는 그래픽 디스플레이(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지임피던스의 고정도 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임피던스 산출부(40)는,
    정확한 임피던스의 산출을 위해 상기 에이디 변환기(30)에서 전송되는 전위차(VE-P)와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하고, 상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출하여 외부간섭을 제거하도록 하는 것으로, 전위차(VE-P) 측정값이 입력되는 디지털 전압 대역통과필터(41a)와, 전류(I) 측정값이 입력되는 디지털 전류 대역통과필터(41b)로 구성되는 디지털 필터(41)와,
    상기 디지털 필터(41)에서 전송된 전위차(VE-P) 및 전류(I)의 측정값을 접지임피던스를 산출하기 위한 산출공식을 적용하여 산출하는 마이크로프로세서(42,MPU)로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지임피던스의 고정도 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가변주파수 정현파 전압발생부(10)는,
    사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 상기 마이크로프로세서(42)로 전송하는 입력부(11)와,
    상기 마이크로프로세서(42)로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 디에이(D/A) 변환부(12)와,
    상기 디에이 변환부(12)에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 정현파 전압을 출력하는 가변주파수 정현파 발생기(13,VFSG:Variable Frequency Sinewave Generator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지임피던스의 고정도 측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 입력부(11)는,
    키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 접지임피던스의 고정도 측정장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출공식으로,
    Zg = Rg + jXg [Ω] 이 사용되며,
    상기 Zg는 접지임피던스, Rg는 저항성분, Xg는 리액턴스 성분을 의미하는 것을 특징으로 하는 접지임피던스의 고정도 측정장치.
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