KR101362940B1 - Method and apparatus diagnosing earth system - Google Patents
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Abstract
접지 시스템 진단 장치가 개시된다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 접지 시스템을 진단하는 장치에 있어서, 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 전원 공급부; 및 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 상기 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 1 접지 임피던스의 제 1 접지 저항과 제 1 리액턴스를 각각 산출하는 접지 임피던스 계산부를 포함한다.An earth system diagnostic apparatus is disclosed. According to a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for diagnosing a grounding system, comprising: a power supply for applying a first power source having a first frequency between a main current pole and an auxiliary current pole; And obtain magnitude and phase information of a first frequency component of a current between the main current electrode and an auxiliary current pole, obtain magnitude and phase information of a first frequency component among potentials between a main potential electrode and an auxiliary potential electrode, And a ground impedance calculator for calculating the first ground resistance and the first reactance of the first ground impedance by complex-operating the magnitude and phase information of one frequency component and the magnitude and phase information of the first frequency component among the potentials. do.
Description
본 발명은 접지 시스템 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 활선 상태에서 접지 임피던스 및 서지 임피던스를 정확하게 통합적으로 진단할 수 있는 접지 시스템 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing grounding systems, and more particularly, to a method and apparatus for diagnosing grounding systems capable of accurately and integrally diagnosing ground impedance and surge impedance in a live state.
점차적으로 산업화, 정보화 및 도시화 되어 가는 현대 사회는 밀집된 지역에서 많은 에너지를 소비한다. 소비되는 에너지 중 수송의 편리성, 사용의 편리성, 무공해성이 가장 우수한 전력이 가장 널리 사용된다. 따라서, 전력의 안정적인 공급은 산업 전반에 걸쳐 중요한 요인이 되고 있다.Increasingly industrialized, informationized and urbanized modern societies consume a lot of energy in dense areas. Among the energy consumed, the electric power with the highest convenience of transportation, convenience of use and pollution-free is most widely used. Therefore, stable supply of power has become an important factor throughout the industry.
전력의 안정적인 공급을 위해서 접지는 필수적이다. 접지는 전력 기기에 기준 전위를 제공함과 동시에 차단기의 차단 동작 또는 낙뢰의 유입과 같은 과도 상태에서 발생하는 고장 전류를 대지로 방류시킨다. 그러므로, 접지의 성능은 고장 전류를 얼마나 빨리 대지로 방류시키는지에 따라 결정된다.Grounding is essential for a stable supply of power. Grounding provides a reference potential to the power equipment while simultaneously discharging fault currents that occur during transients, such as breakers in the breaker or inflow of lightning. Therefore, the performance of ground is determined by how quickly the fault current is discharged to earth.
과거에는, 상용 주파수 개념에서 전류의 도통을 방해하는 요소로 접지 저항 만을 검토하였다. 궁극적으로, 접지 저항은 DC 성분을 기준으로 한 것이며 주파수적 개념이 없는 것이다. 접지 저항 만을 사용한 접지 시스템의 진단은 산업 발달이 미온적인 상태에서는 크게 문제되지 않았다. 그러나, 차단기 차단 동작, 및 낙뢰 전류의 유입 등의 과도 현상에 의한 고장 전류의 관점에서 검토하면 주파수는 상용 주파수 개념을 벗어나게 되고, 대부분 고주파 전류가 발생한다. 고주파수의 경우 리액턴스 성분이 검토되어야 한다. 이와 같은 배경에서 “접지 임피던스” 개념이 도입되었다. 접지 임피던스는 다음의 수학식1로 표현될 수 있다.In the past, only ground resistance has been considered as a barrier to current conduction in the commercial frequency concept. Ultimately, the ground resistance is based on the DC component and there is no frequency concept. Diagnosis of the grounding system using only grounding resistance has not been a problem in the midst of lukewarm industrial development. However, considering the fault current caused by the breaker breaking operation and the transient phenomenon such as the inflow of the lightning current, the frequency deviates from the commercial frequency concept, and the high frequency current is generated in most cases. For high frequencies, the reactance component should be considered. Against this background, the concept of “ground impedance” was introduced. The ground impedance may be expressed by
(R : 접지 저항, X : 접지 임피던스의 리액턴스 성분)(R: ground resistance, X: reactance component of ground impedance)
수학식1은 집중정수회로의 관점에서의 해석이다.
접지 임피던스는 주파수의 개념이 포함된 교류적 상태를 기준으로 한 것으로 과도적 상태를 쉽게 이해할 수 있으며 문제의 해결 방안을 정도 있게 할 수 있게 해준다. 저주파수 전류가 유입된 경우 대지의 용량성 성질이 주로 나타나게 되고, 고주파수인 경우 유도성 리액턴스 성분이 주로 나타나게 된다. 다만, 종래에는 접지 임피던스의 진단시 측정된 전위와 전류 간의 위상차를 고려하지 않고, 단순히 전위/전류로써 접지 임피던스의 크기 만을 측정하였다. 접지 임피던스의 크기 만을 측정하면, 접지 저항과 리액턴스 성분이 구분되어 진단되지 않으므로 접지 임피던스에 대한 정확한 진단이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 진단 방법은 리액턴스 성분을 결정하는 커패시턴스 및 인덕턴스를 알 수 없어, 임의의 주파수에 대한 포괄적인 진단이 이루어질 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 특정 주파수에 대한 접지 성능을 진단하기 위해서는 그 특정 주파수에 대한 접지 임피던스를 일일이 계측하여야 하는 번거로움이 있다.Ground impedance is based on an alternating state that includes the concept of frequency, making it easy to understand the transient state and providing a solution to the problem. When the low frequency current is introduced, the capacitive properties of the earth are mainly shown, and at high frequencies, the inductive reactance is mainly shown. However, conventionally, only the magnitude of the ground impedance is measured as the potential / current without considering the phase difference between the potential and the current measured when the ground impedance is diagnosed. If only the magnitude of the ground impedance is measured, since the ground resistance and the reactance component are not diagnosed separately, there is a problem in that the accurate diagnosis of the ground impedance cannot be made. In addition, the conventional diagnostic method has a problem that the capacitance and inductance for determining the reactance component are not known, and thus a comprehensive diagnosis for any frequency cannot be made. That is, in order to diagnose the grounding performance of a specific frequency, it is troublesome to measure the grounding impedance of the specific frequency.
낙뢰적류의 경우, 고장전류는 급준파를 이루게 되며 유입전류의 상승률이 높다. 즉, 파두장이 짧다. 따라서, 낙뢰는 전체 에너지의 측면에서는 적은 양을 가질지라도 대지 전위의 상승이나 절연 파괴적인 측면에서 심각한 영향을 주게 된다.In the case of lightning current, the fault current forms a steep wave and the rate of increase of the inrush current is high. That is, the short head. Therefore, lightning strikes have a serious effect in terms of rising earth potential or destructive insulation even if the amount is small in terms of total energy.
전력의 안정화 측면에서 보면 전력 설비의 절연 파괴나 역섬락 등에 심각한 악영향을 주는 급준파 전류를 빠르게 방사시키는 것이 접지 저항의 저감보다 매우 중요하다. 이때, 급준파 전류에 대한 순간 전위 상승의 비를 “임펄스 임피던스” 또는 “서지 임피던스”라고 한다. 일반적으로 급준파 전류에는 수 M Hz에 이르는 고주파도 존재한다. 비록 다루고자 하는 접지 회로에서 접지봉이 수 M 정도라 하더라도 진입한 급준파가 고주파이면 접지봉의 침입점과 끝점에서의 전위와 전류는 다르다. 따라서, 서지 임피던스는 진행파의 개념으로 해석되어야 한다. 즉, 서지 임피던스는 전송 측면에서 분포정수회로로 해석되어야 한다. 분포정수회로의 해석에서 서지 임피던스는 다음의 수학식2로 표현될 수 있다.In terms of power stabilization, it is much more important to reduce the ground resistance than to quickly emit a steep wave current that has a serious adverse effect on insulation breakdown or reverse flashover of the power plant. In this case, the ratio of the instantaneous potential rise to the steep wave current is referred to as "impulse impedance" or "surge impedance". Typically, high frequency currents of up to several M Hz exist in steep wave currents. Although the ground rod is about M, the potential and current at the intrusion and end points of the ground rod will be different if the steep wave entering is high frequency. Therefore, the surge impedance should be interpreted as the concept of traveling wave. That is, surge impedance should be interpreted as distribution constant circuit in terms of transmission. In the analysis of the distribution constant circuit, the surge impedance may be expressed by
(L : 접지 시스템의 인덕턴스, C : 접지 시스템의 커패시턴스)(L: inductance of the grounding system, C: capacitance of the grounding system)
접지적인 측면에서 볼 때 급준파가 갖는 또 다른 중요한 의미는 일반적으로 접지 면적으로 접지 저항을 저감시키는 방법으로는 서지 임피던스를 저감할 수 없다는 의미도 포함된다. 왜냐하면, 급준파를 예를 들어 파두장이 μs인 급준파를 일반 접지망에 주입하는 경우 넓은 접지망이 전부 서지의 저감에 작용하지 않고 주입점의 일부분만 서지의 저감에 기여하게 된다는 점이다. 결국 급준파의 경우 접지 면적이 넓다 하여 임필스 임피던스 값이 면적에 비례하여 저감되지 않는 다는 점이다.In terms of grounding, another important implication of steep waves is that the method of reducing ground resistance in the ground area generally does not reduce the surge impedance. This is because when a steep wave is injected into a general ground network, for example, a wave length μs, the wide ground network does not all contribute to the reduction of the surge but only a part of the injection point contributes to the reduction of the surge. After all, the steep wave has a large ground area, so the impedance impedance value is not reduced in proportion to the area.
다만, 종래에는 분포정수회로로 해석이 되야 하는 서지 임피던스를 고주파 정현파를 사용하여 집중정수회로로 해석하였다. 즉, 고주파 정현파 전원을 인가하고, 전위/전류에 의해 서지 임피던스를 측정하였다. 이는 서지 임피던스의 개념에 대한 오인이다. 또한, 임펄스 전원을 인가하고, 전위/전류를 사용하여 서지 임피던스를 측정하는 방법이 제안된 바 있으나, 비선형적으로 변화하는 전위와 전류의 측정값 중 어느 타이밍의 측정값이 서지 임피던스의 연산에 사용될지가 모호하다는 문제점이 있었다.However, in the related art, the surge impedance, which should be interpreted as the distribution constant circuit, was analyzed by the lumped constant circuit using the high frequency sine wave. That is, a high frequency sine wave power supply was applied and surge impedance was measured by electric potential / current. This is a misconception about the concept of surge impedance. In addition, a method of measuring a surge impedance by applying an impulse power supply and using a potential / current has been proposed, but a measurement value of any timing of a nonlinearly changing potential and current measurement value is used to calculate the surge impedance. There was a problem that it would be ambiguous.
즉, 종래에는 접지 임피던스 및 서지 임피던스에 대한 진단이 정확하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.That is, conventionally, there is a problem that the diagnosis about the ground impedance and the surge impedance is not made correctly.
또한, 종래에는 사선 상태에서 만 접지 시스템의 진단의 가능하므로, 진단 작업이 매우 번거롭고, 전력 사용자에게 불편을 초래하는 문제점이 있었다.In addition, in the related art, since the diagnosis of the grounding system is possible only in the diagonal state, the diagnosis work is very troublesome, and there is a problem that causes inconvenience to the power user.
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 활선 상태에서 접지 임피던스 및 서지 임피던스를 정확하게 통합적으로 진단할 수 있는 접지 시스템 진단 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for diagnosing a grounding system capable of accurately and integrally diagnosing ground impedance and surge impedance in a live state.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will be readily understood through the following description of the embodiments.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 의하면, 접지 시스템 진단 방법이 개시된다.In accordance with an aspect of the present invention to achieve the above object, a grounding system diagnostic method is disclosed.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 접지 시스템을 진단하는 방법에 있어서, 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 단계; 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계; 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계; 및 상기 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 1 접지 임피던스의 제 1 접지 저항과 제 1 리액턴스를 각각 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of diagnosing a grounding system, comprising: applying a first power source having a first frequency between a main current pole and an auxiliary current pole; Obtaining magnitude and phase information of a first frequency component of a current between the main current pole and the auxiliary current pole; Obtaining magnitude and phase information of a first frequency component of a potential between the main potential electrode and the auxiliary potential electrode; And calculating the first ground resistance and the first reactance of the first ground impedance by complex computing the magnitude and phase information of the first frequency component of the current and the magnitude and phase information of the first frequency component of the potential. A method of diagnosing grounding systems is provided that includes a step.
여기서, 상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 단계는, 상기 접지 시스템이 활선인 상태에서 이루어지며, 상기 제 1 주파수는, 전력 계통에서의 상용 주파수 및 통신 설비에서 사용되는 주파수 중 적어도 하나의 정수배가 아닐 수 있다.Here, the step of applying a first power source having the first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole is performed in a state where the ground system is live, and the first frequency is a commercial frequency in the power system and It may not be an integer multiple of at least one of the frequencies used in the communication facility.
또한, 제 2 주파수를 가지는 제 2 전원을 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 단계; 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계; 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계; 상기 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 2 접지 임피던스의 제 2 접지 저항과 제 2 리액턴스를 각각 산출하는 단계; 상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 연립하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, applying a second power source having a second frequency between the main current pole and the auxiliary current pole; Obtaining magnitude and phase information of a second frequency component of a current between the main current pole and the auxiliary current pole; Obtaining magnitude and phase information of a second frequency component of a potential between the main potential electrode and the auxiliary potential electrode; Calculating the second ground resistance and the second reactance of the second ground impedance by complex computing the magnitude and phase information of the second frequency component of the current and the magnitude and phase information of the second frequency component of the potential, respectively. ; Generating an equation relating to the magnitude of the first reactance and the magnitude relating to the magnitude of the second reactance; And calculating an inductance and a capacitance of the grounding system by combining an expression relating to the magnitude of the first reactance and an expression relating to the magnitude of the second reactance.
또한, 상기 인덕턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 유도성 성분을 산출하는 단계; 및 1을 상기 커패시턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱한 값으로 나누는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 용량성 성분을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Calculating an inductive component of the grounding system by multiplying the inductance by the angular frequency of at least one of the first frequency and the second frequency; And calculating the capacitive component of the grounding system by dividing 1 by the product of the capacitance multiplied by the angular frequency of at least one of the first frequency and the second frequency.
또한, 상기 인덕턴스를 커패시턴스로 나눈값의 제곱근을 연산하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 서지 임피던스를 연산하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include calculating a surge impedance of the grounding system by calculating a square root of a value obtained by dividing the inductance by the capacitance.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 접지 시스템 진단 장치가 개시된다.According to another aspect of the invention, a grounding system diagnostic apparatus is disclosed.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 접지 시스템을 진단하는 장치에 있어서, 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 전원 공급부; 및 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 상기 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 1 접지 임피던스의 제 1 접지 저항과 제 1 리액턴스를 각각 산출하는 접지 임피던스 계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 장치가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, an apparatus for diagnosing a grounding system, comprising: a power supply for applying a first power source having a first frequency between a main current pole and an auxiliary current pole; And obtain magnitude and phase information of a first frequency component of a current between the main current electrode and an auxiliary current pole, obtain magnitude and phase information of a first frequency component among potentials between a main potential electrode and an auxiliary potential electrode, And a ground impedance calculator for calculating the first ground resistance and the first reactance of the first ground impedance by complex-operating the magnitude and phase information of one frequency component and the magnitude and phase information of the first frequency component among the potentials. A grounding system diagnostic apparatus is provided.
여기서, 상기 전원 공급부는 상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 상기 접지 시스템이 활선인 상태에서 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하며, 상기 제 1 주파수는, 전력 계통에서의 상용 주파수 및 통신 설비에서 사용되는 주파수 중 적어도 하나의 정수배가 아닐 수 있다.Here, the power supply unit applies a first power source having the first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole in a state where the ground system is live, and the first frequency is a commercial frequency and communication in a power system. It may not be an integer multiple of at least one of the frequencies used in the installation.
그리고, 상기 전원 공급부는, 제 2 주파수를 가지는 제 2 전원을 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하고, 상기 접지 임피던스 계산부는, 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 상기 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 2 접지 임피던스의 제 2 접지 저항과 제 2 리액턴스를 각각 산출하며, 상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 생성하고, 상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 연립하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 산출하는 LC 계산부를 더 포함할 수 있다.The power supply unit applies a second power source having a second frequency between the main current pole and the auxiliary current pole, and the ground impedance calculator includes a second frequency of the current between the main current pole and the auxiliary current pole. Obtain the magnitude and phase information of the component, obtain the magnitude and phase information of the second frequency component among the potentials between the main potential pole and the auxiliary potential pole, and obtain the magnitude and phase information of the second frequency component of the current and the second frequency component of the potential Compute the second ground resistance and the second reactance of the second ground impedance, respectively, by complex operation of the magnitude and phase information of the equation, and an equation relating to the magnitude of the first reactance and an equation relating to the magnitude of the second reactance. Generating and linking an equation relating to the magnitude of the first reactance with an equation relating to the magnitude of the second reactance, The method may further include an LC calculator that calculates ductance and capacitance.
또한, 상기 인덕턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 유도성 성분을 산출하고, 1을 상기 커패시턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱한 값으로 나누는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 용량성 성분을 산출하는 리액턴스 계산부를 더 포함할 수 있다.The inductance component of the grounding system is calculated by multiplying the inductance by the angular frequency of at least one of the first frequency and the second frequency, and 1 is equal to the capacitance at least of the first frequency and the second frequency. By dividing by one multiplied by the angular frequency, it may further include a reactance calculator for calculating a capacitive component of the grounding system.
또한, 상기 인덕턴스를 커패시턴스로 나눈값의 제곱근을 연산하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 서지 임피던스를 연산하는 서지 임피던스 계산부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a surge impedance calculator configured to calculate a surge impedance of the grounding system by calculating a square root of a value obtained by dividing the inductance by the capacitance.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 접지 시스템 진단 방법 및 장치에 의하면, 전원 주파수 성분의 전류 및 전위의 크기 및 위상 정보를 사용하여 접지 저항 및 리액턴스를 별도로 연산하는 것에 의해 접지 임피던스에 대한 정확한 진단이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.As described above, according to the method and apparatus for diagnosing the grounding system according to the present invention, an accurate diagnosis of the grounding impedance is performed by separately calculating the grounding resistance and the reactance using the magnitude and phase information of the current and potential of the power frequency component. There is an advantage that this can be done.
또한, 본 발명에 의한 접지 시스템 진단 방법 및 장치에 의하면, 서지 임피던스가 수식으로 유도되는 것에 의해, 정확한 서지 임피던스의 진단이 가능하다는 장점이 있다.In addition, according to the method and apparatus for diagnosing the grounding system according to the present invention, the surge impedance is derived by a formula, and thus, there is an advantage in that the accurate diagnosis of the surge impedance is possible.
또한, 본 발명에 의한 접지 시스템 진단 방법 및 장치에 의하면, 전력 계통에서의 상용 주파수 및 통신 설비에서 사용되는 주파수의 정수배가 아닌 주파수를 사용하여 접지 임피던스 및 서지 임피던스의 진단이 이루어지므로, 누설전류에 의한 영향이 없는 상태에서 진단이 이루어질 수 있다. 따라서, 활선 상태에서 접지 임피던스 및 서지 임피던스의 진단이 가능하다는 장점이 있다.In addition, according to the method and apparatus for diagnosing the grounding system according to the present invention, since the ground impedance and the surge impedance are diagnosed using a frequency that is not an integer multiple of the frequency used in the commercial frequency and communication equipment in the power system, Diagnosis can be made in the absence of influence. Therefore, there is an advantage that the diagnosis of the ground impedance and the surge impedance is possible in the live state.
도 1은 일반적인 접지 시스템 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치의 기능 블록도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 연산부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치의 기능 블록도를 나타낸다.
도 6은 도 5의 연산부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 프로세스를 나타내는 플로우차트이다.
1 is a view for explaining a general grounding system diagnostic method.
2 is a functional block diagram of a grounding system diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a functional block diagram of an operation unit of FIG. 2.
4 is a flow chart illustrating a grounding system diagnostic process in accordance with one preferred embodiment of the present invention.
5 is a functional block diagram of a grounding system diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a functional block diagram of an operation unit of FIG. 5.
7 is a flowchart illustrating a grounding system diagnostic process according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 접지 시스템 진단 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a general grounding system diagnostic method will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 일반적인 접지 시스템 진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a general grounding system diagnostic method.
도 1에서 10은 진단 대상이 되는 접지 시스템이고, 17은 접지 시스템(10) 내의 접지극(17)을 나타낸다. 이하, 접지 시스템(10) 내의 접지극(17)을 “메인 접지극”이라 칭한다. 접지의 진단시, 메인 접지극(17)은 메인 전류극(C1) 또는 메인 전위극(P1)이 될 수 있다. 메인 전류극(C1)과 상당한 거리를 두고 보조 전류극(C2)이 설치된다. 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에 전원(12)이 인가되고, 인가된 전원(12)에 의해 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에 흐르는 전류(I)가 측정된다. 보조 전위극(P2)은 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에서, 메인 전류극(C1) 측에서 보조 전류극(C2) 측으로 이동할 수 있다. 그리고, 이동시 마다, 메인 전위극(P1)과 보조 전위극(P2) 사이의 전위(V)가 측정될 수 있다. 측정된 전위는 18과 같은 프로파일을 형성할 수 있다. 접지극은 그 주위에 접지 저항을 크게 좌우하는 일정한 저항 구역을 갖는다. 따라서, 양접지극의 저항구역이 중첩되지 않도록 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이의 거리(D)가 충분히 떨어진 경우에는 전위 프로파일에 수평인 구간이 형성된다. 이 수평 부분의 전위를 사용하여 접지 임피던스를 계측하면, 고정도의 측정값을 얻을 수 있다. 계측되는 접지 임피던스는 다음의 수학식3으로 표현될 수 있다.1 to 10 is a grounding system to be diagnosed, and 17 represents a grounding
그러나, 운전 중인 또는 활선 상태인 전력 설비의 접지극은 전력 설비나 통신 설비에서 대지로 흐르는 누설전류의 영향으로 상시적으로 대지 전위가 존재하게 된다. 실제로 운전 중인 전력 설비를 대상으로 측정한 대지 전위는 기본파인 60 Hz 뿐 만 아니라 3 고조파인 180 Hz와 5고조파인 300 Hz의 성분도 함유하고 있다. 따라서, 접지 시스템의 활선 상태에서의 접지의 진단시, 누설전류에 의한 영향은 배제되야 한다. 이에 관한 구체적인 사항은 후술한다.However, the ground electrode of the power equipment in operation or in the live state always has a ground potential under the influence of the leakage current flowing to the ground in the power equipment or the communication equipment. In fact, the ground potential measured for a power plant in operation contains not only 60 Hz, the fundamental wave, but also components of three harmonics, 180 Hz and five harmonics, 300 Hz. Therefore, in diagnosing grounding in the live state of the grounding system, the effects of leakage currents should be excluded. Details thereof will be described later.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a grounding system diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치의 기능 블록도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 연산부의 기능 블록도를 나타낸다.2 is a functional block diagram of a grounding system diagnostic apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. 3 is a functional block diagram of an operation unit of FIG. 2.
접지 시스템 진단 장치(100)는 주파수 가변부(110), 전원 공급부(120), 전류 측정부(130), 전위 측정부(140), 연산부(150), 저장부(160), 및 출력부(170)를 포함할 수 있다. 이하에서, 보조 전위극(P2)은 전위 프로파일이 수평인 구간에 설치된 것으로 가정한다. 접지 시스템 진단 장치(100)에 포함된 4개의 포트 중 1, 2는 각각 메인 전류극(C1) 및 보조 전류극(C2)에, 3, 4는 각각 메인 전위극(P1) 및 보조 전위극(P2)에 연결될 수 있다.The grounding system
주파수 가변부(110)는 외부 입력 또는 미리 설정된 정보를 바탕으로 전원 공급부(120)가 출력하는 전원의 주파수를 제어할 수 있다. 구체적으로, 주파수 가변부(110)는 전원 공급부(120)가 구형파를 생성하는 스위칭 타이밍을 제어하는 것에 의해, 전원 공급부(120)가 출력하는 전원의 주파수를 제어할 수 있다. 스위칭 타이밍의 제어는 주파수 가변부(110)에서 전원 공급부(120)에 포함된 스위치를 온/오프시키는 클럭의 주파수를 조정하는 것에 의해 이루어질 수 있다. 주파수 가변부(110)는 주파수의 제어를 위한 별도의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기서, 주파수 가변부(110)에 설정된 정보는 미리 설정된 다수의 주파수가 전원 공급부(120)에서 출력되도록 하는 제어 정보, 주파수를 순차적으로 낮추는 제어 정보, 주파수를 순차적으로 증가시키는 제어 정보, 주파수를 특정 구간에서는 넓은 폭으로 변경하다, 미리 설정된 조건에 만족되면, 작은 폭으로 주파수를 변경하는 제어 정보, 랜덤으로 주파수를 제어하는 제어 정보 등을 포함한다. 즉, 주파수 가변부(110)가 주파수를 제어하는 형태에는 제한이 없을 수 있다. 주파수 가변부(110)에 의해 전원 공급부(120)에서 출력하는 전원에 적용된 주파수는 출력부(170)를 통해 외부에 개시될 수 있다.The frequency
전원 공급부(120)는 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에 위치하여 미리 설정된 주파수를 가지는 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(120)는 주파수 가변부(110)의 제어에 의해 스위칭 동작을 수행하여 임의의 주파수를 가지는 구형파를 생성하고, 이를 필터링하여 원하는 임의의 주파수를 가지는 정현파 전원을 출력할 수 있다. 이때, 필터링을 거쳐 출력되는 정현파는 그 크기가 감소되므로, 필터의 출력단에 증폭기를 설치하여 그 크기를 증폭시킬 수 있다. 활선 상태에서 접지 저항을 측정하기 위해서, 전력 계통에서의 상용 주파수 성분 및 통신 설비의 주파수 성분 과의 간섭이 배제되어야 한다. 따라서, 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수는 상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수의 정수배가 아닌 주파수인 것이 바람직하다. 예를 들어, 대한민국의 경우 상용 주파수는 60 Hz이므로, 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수는 30 Hz, 150 Hz 등이 선택될 수 있다. 또는, 저주파 또는 고주파 특성을 별도로 분석하기 위해 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원의 주파수는 수십 Hz의 저주파 또는 수 M Hz의 고주파가 선택될 수 있다. 위와 달리, 사선 상태에서 접지 시스템을 진단하는 경우라면, 주파수의 제한이 없을 수 있다. 즉, 상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수의 정수배를 가지는 주파수가 진단시 사용될 수 있다. 상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수의 정수배가 아닌 주파수를 사용하고 전류 측정부(130) 및 전위 측정부(140)에서의 측정값을 필터링하여 상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수 의 정수배가 아닌 주파수 성분 만으로 접지를 진단하는 것에 의해, 활선 상태에서의 진단시, 상용 주파수 성분에 의한 간섭이 배제될 수 있다. 이에 대하여는 하기에서 구체적으로 설명한다.The
전류 측정부(130)는 전원 공급부(120)의 출력단에 설치되어 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 간에 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 전류 측정부(130)는 아날로그 신호인 전류를 디지털 신호로 변조하기 위해 미리 설정된 주기로 전류를 샘플링할 수 있다. 샘플링하여 생성되는 디지털 정보는 전류의 크기 및 위상 정보를 포함할 수 있다. 이때, 정확한 신호의 샘플링을 위해, 샘플링의 주기 및 샘플링된 전류를 나타내기 위해 할당되는 비트의 수가 조절될 수 있다. 이때, 활선 상태에서의 진단인 경우, 전류 측정부(130)에서 생성되는 디지털 정보에는 누설전류에 의한 성분(상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수 성분)과 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분)이 모두 포함될 수 있다. 이때, 샘플링 전에 아날로그 필터를 사용하여 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분 만이 필터링될 수도 있다. 그리고, 필터링된 전원 주파수 성분 만이 샘플링되어 디지털 정보로 변환될 수 있다. 이와 달리, 사선 상태에서의 진단인 경우에는, 전류 측정부(130)에서 생성되는 디지털 정보에는 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분) 만이 포함될 수 있다. 이때, 아날로그 필터링은 생략될 수 있다. 전류 측정부(130)에서 생성된 전류에 대한 디지털 정보는 저장부(160)에 저장될 수 있다.The
전위 측정부(140)는 메인 전위극(P1)과 보조 전위극(P2) 사이에 설치되어, 메인 전위극(P1)과 보조 전위극(P2) 사이의 전위를 측정할 수 있다. 측정의 정확도를 위해 전위 측정부(140)의 입력단은 고임피던스일 수 있다. 이를 구현하기 위해, 전위 측정부(140)의 입력단에 버퍼가 구비될 수도 있다. 전위 측정부(140)는 아날로그 신호인 전류를 디지털 신호로 변조하기 위해 미리 설정된 주기로 전위를 샘플링할 수 있다. 샘플링하여 생성되는 디지털 정보는 전위의 크기 및 위상 정보를 포함할 수 있다. 이때, 정확한 신호의 샘플링을 위해, 샘플링의 주기 및 샘플링된 전위를 나타내기 위해 할당되는 비트의 수가 조절될 수 있다. 이때, 활선 상태에서의 진단인 경우, 전위 측정부(140)에서 생성되는 디지털 정보에는 누설전류에 의한 성분(상용 주파수 성분 및/또는 통신 설비의 주파수 성분)과 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분)이 모두 포함될 수 있다. 이때, 샘플링 전에 아날로그 필터를 사용하여 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분 만이 필터링될 수도 있다. 그리고, 필터링된 전원 주파수 성분 만이 샘플링되어 디지털 정보로 변환될 수 있다. 이와 달리, 사선 상태에서의 진단인 경우에는, 전위 측정부(140)에서 생성되는 디지털 정보에는 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분) 만이 포함될 수 있다. 이때, 아닐로그 필터링은 생략될 수 있다. 후술하는 바와 같이 접지 임피던스의 계산시 전류와 전위의 위상차가 사용된다. 따라서, 정확한 전류와 전위 간의 위상차를 추출하기 위해, 샘플링되는 타이밍을 동일하여야 한다. 따라서, 전류 측정부(130)와 전위 측정부(140)는 동일한 타이밍에 샘플링을 수행하도록 동일한 클럭에 의해 동기화되는 것이 바람직하다. 전위 측정부(140)에서 측정된 전위에 대한 디지털 정보는 저장부(160)에 저장될 수 있다.The
연산부(150)는 저장부(160)에 저장된 전류 및 전위에 대한 크기 및 위상 정보를 사용하여 접지 임피던스를 계산할 수 있다. 연산부(150)는 필터링부(151), 접지 임피던스 계산부(152), LC 계산부(153), 리액턴스 계산부(154), 및 서지 임피던스 계산부(155)를 포함할 수 있다.The
필터링부(151)는 저장부(160)에 저장된 전류 및 전위에 대한 디지털 정보를 디지털 필터링할 수 있다. 이때, FFT(Fast Fourier Tranform)가 사용될 수 있다. 디지털 필터링에 의해 높은 첨예도 또는 선택도(Q)를 가지는 필터링이 이루어질 수 있다. 필터링에 의해, 전류 및 전위에 대한 디지털 정보에서 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원의 주파수 성분 만이 추출될 수 있다. 사선 상태에서 접지 시스템을 진단하는 경우에는 필터링이 생략될 수 있다. 필터링된 전류 및 전위에 대한 디지털 정보(전류 및/또는 전위의 크기 및/또는 위상 등)는 출력부(170)에 의해 외부에 영상 또는 음향으로 개시될 수 있다.The
접지 임피던스 계산부(152)는 전원 공급부(120)에서 공급된 전원에 대한 전류 및 전위의 디지털 정보를 사용하여, 접지 임피던스를 계산할 수 있다. 접지 임피던스에 의해 계산되는 접지 임피던스는 다음의 수학식 4와 같다.The
(V = 전원 주파수 성분에 대한 전위의 크기, θv : 전원 주파수 성분에 대한 전위의 위상, I = 전원 주파수 성분에 대한 전류의 크기, θi : 전원 주파수 성분에 대한 전류의 위상, R : 접지 저항, X : 접지 시스템의 리액턴스 성분, XL : 접지 시스템의 유도성 성분, XC : 접지 시스템의 용량성 성분)(V = magnitude of potential with respect to power frequency components, θv: phase of potential with respect to power frequency components, I = magnitude of current with respect to power frequency components, θi: phase of current with respect to power frequency components, R: ground resistance, X: reactance component of grounding system, XL: inductive component of grounding system, XC: capacitive component of grounding system)
여기서, 접지 임피던스의 연산 방법에는 제한이 없으며, 페이저를 이용한 연산을 포함하는 복소 연산 등이 사용될 수 있다.Here, the calculation method of the ground impedance is not limited, and a complex operation including an operation using a pager may be used.
접지 저항(R), 리액턴스 성분(X), 접지 임피던스의 크기(V/I), 접지 임피던스의 복소수 형태(R+jX), 접지 임피던스의 페이저 형태 등 중 적어도 하나는 출력부(170)를 통하여 외부에 개시될 수 있다. 다만, 수학식 4에 의한다 하여도 전원 주파수 하나에 대한 전위 및 전류에 대한 크기 및 위상 만으로는 접지 저항(R)과 접지 시스템의 리액턴스 성분(X) 성분 만을 알 수 있다. 즉, 접지 시스템의 유도성 성분(XL)과 용량성 성분(XC)이 구분되어 진단되지 못하고, 유도성 성분(XL)과 용량성 성분(XC)이 합해진 리액턴스 성분(X) 만이 진단될 수 있다. 따라서, 수 M Hz의 고조파를 사용하여 접지 임피던스를 계산한다 하여도 서지 임피던스에 대한 진단은 이루어질 수 없다. 즉, 접지 시스템의 커패시턴스와 인덕턴스를 알 수 없어, 서지 임피던스를 연산할 수 없다. 이에 대하여는 앞서 본 바 있다. 따라서, 접지 시스템의 정확한 진단을 위해, 접지 시스템의 커패시턴스와 인덕턴스에 대한 절대치가 계산되어야 한다.At least one of the ground resistance (R), the reactance component (X), the magnitude of the ground impedance (V / I), the complex form of the ground impedance (R + jX), the phaser form of the ground impedance, and the like may be provided through the
이를 위해, 접지 시스템 진단 장치(100)는 두 개의 전원 주파수를 사용하여 접지 시스템의 인덕턴스와 커패시턴스를 계산할 수 있다.To this end, the grounding system
구체적으로, 전원 공급부(120)는 제 1 주파수(f1) 및 제 2 주파수(f2)를 가지는 전원을 출력하고, 접지 임피던스 계산부(152)는 각각의 주파수에 대한 접지 임피던스를 계산할 수 있다. 계산된 접지 임피던스는 다음의 수학식 5 및 수학식 6과 같다.In detail, the
(제 1 접지 임피던스 : 제 1 주파수 f1에 대한 접지 임피던스)(First Ground Impedance: Ground Impedance for First Frequency f1)
(제 2 접지 임피던스 : 제 2 주파수 f2에 대한 접지 임피던스)(Second Ground Impedance: Ground Impedance for Second Frequency f2)
수학식5는 다음의 수학식7로 수학식6은 다음의 수학식7 및 8로 변환될 수 있다.Equation 5 may be converted to Equation 7 below, and Equation 6 may be converted to Equations 7 and 8 below.
수학식7 및 수학식8에서, 제 1 주파수(f1), 및 제 2 주파수(f2)는 주파수 가변부(110)를 통해 획득되는 정보로서, 기지(旣知)일 수 있다. 또한, 제 1 접지 임피던스의 크기, 제 2 접지 임피던스의 크기, 및 접지 저항(R)은 접지 임피던스 계산부(152)에 의해 계산되는 값으로서, 기지일 수 있다. 그리고, 수학식7 및 수학식8에서 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C) 만이 미지(未知)일 수 있다.In Equations 7 and 8, the first frequency f1 and the second frequency f2 are information obtained through the frequency
LC 계산부(153)는 기지인 제 1 접지 임피던스의 크기, 제 2 접지 임피던스의 크기, 접지 저항(R), 제 1 주파수(f1), 제 2 주파수(f2)를 각각 수학식 7 및 8에 대입할 수 있다. 그 다음, LC 계산부(153)는 수학식 7 및 8을 연립하는 것에 의해, 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 접지 시스템의 커패시턴스(C)를 계산할 수 있다. 계산된 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 접지 시스템의 커패시턴스(C)는 출력부(170)를 통해 외부에 개시될 수 있다.The
위와 같은 과정을 통해, 접지 저항(R), 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 접지 시스템의 커패시턴스(C)가 모두 측정될 수 있다.Through the above process, the ground resistance R, the inductance L of the ground system, and the capacitance C of the ground system can be measured.
리액턴스 계산부(154)는 다음의 수학식9를 사용하여 접지 시스템의 유도성 성분(XL)을 계산할 수 있다.The
리액턴스 계산부(154)는 수학식9에 전원 공급부(120)가 공급하는 전원의 주파수 중 어느 하나를 f에 대입하고, LC 계산부(153)에 의해 계산된 인던턴스(L)를 L에 대입하여 유도성 성분(XL)을 계산할 수 있다. 또한, 접지 시스템을 진단하기 위해 외부에 의해 선택된 임의의 주파수를 사용하여 유도성 성분(XL)을 계산할 수 있다. 예를 들어, 고주파에 대한 접지 시스템의 특성을 진단하고 싶은 경우 외부에서 입력된 임의의 고주파를 사용하여 유도성 성분(XL)을 계산할 수 있다. 또는, 주파수 가변부(110)가 미리 설정된 알고리즘으로 주파수를 가변하고, 그 가변된 주파수 마다 유도성 성분(XL)을 계산할 수 있다. 계산된 유도성 성분(XL)은 출력부(170)를 통하여 외부에 개시될 수 있다.The
리액턴스 계산부(154)는 다음의 수학식10을 사용하여 접지 시스템의 용량성 성분(XC)를 계산할 수 있다.The
리액턴스 계산부(154)는 수학식10에 전원 공급부(120)가 공급하는 전원의 주파수 중 어느 하나를 f에 대입하고, LC 계산부(153)에 의해 계산된 커패시턴스(C)를 C에 대입하여 용량성 성분(XC)을 계산할 수 있다. 또한, 접지 시스템을 진단하기 위해 외부에 의해 선택된 임의의 주파수를 사용하여 용량성 성분(XC)을 계산할 수 있다. 예를 들어, 고주파에 대한 접지 시스템의 특성을 진단하고 싶은 경우 외부에서 입력된 고주파를 사용하여 용량성 성분(XC)을 계산할 수 있다. 또는, 주파수 가변부(110)가 미리 설정된 알고리즘으로 주파수를 가변하고, 그 가변된 주파수 마다 용량성 성분(XC)을 계산할 수 있다. 계산된 용량성 성분(XC)은 출력부(170)를 통하여 외부에 개시될 수 있다.The
서지 임피던스 계산부(155)는 다음의 수학식11을 사용하여 서지 임피던스를 계산할 수 있다.The
서지 임피던스 계산부(155)는 LC 계산부(153)에 의해 계산된 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)를 수학식11에 대입하는 것에 의해, 서지 임피던스를 계산할 수 있다. 계산된 서지 임피던스는 출력부(170)를 통하여 외부에 개시될 수 있다. 서지 임피던스가 정확히 계산되는 것에 의해, 분포정수회로에 따른 진단이 제공될 수 있다. 즉, 진행파인 서지에 대하여 접지 시스템이 정확하게 진단될 수 있다.The
정리하면, 본 발명은 전력 계통의 상용 주파수 및/또는 통신 설비의 주파수의 정수배가 아닌 주파수를 사용하여, 활선 상태에서 접지를 진단할 수 있다. 또한, 본 발명은 접지 임피던스의 크기, 접지 저항, 접지 임피던스의 리액턴스 성분, 접지 임피던스의 유도성 성분, 접지 임피던스의 용량성 성분, 접지 시스템의 커패시턴스, 접지 시스템의 인덕턴스, 서지 임피던스, 접지 시스템의 주파수 특성의 측면에서 모두 진단이 가능하다. 따라서, 이와 같은 진단 파라미터를 토대로 접지 시스템을 설계하고 관리하는 것에 의해 최적의 접지 시스템이 구현될 수 있다.In summary, the present invention makes it possible to diagnose grounding in a live state by using a frequency that is not an integer multiple of the commercial frequency of the power system and / or the frequency of the communication facility. In addition, the present invention provides the magnitude of ground impedance, ground resistance, reactance component of ground impedance, inductive component of ground impedance, capacitive component of ground impedance, capacitance of ground system, inductance of ground system, surge impedance, frequency of ground system. In terms of characteristics, both can be diagnosed. Thus, an optimal grounding system can be realized by designing and managing grounding systems based on such diagnostic parameters.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 방법에 대하여 설명한다. 이에 의해, 도 2의 접지 시스템 진단 장치가 보다 구체화될 수 있다.Hereinafter, a grounding system diagnostic method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. Thereby, the grounding system diagnostic apparatus of FIG. 2 can be embodied more.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 접지 시스템 진단 프로세스를 나타내는 플로우 차트이다. 이하에서, 앞서의 설명과 중복되는 사항에 대하여는 그 설명을 생략하거나 간단히 한다.4 is a flow chart illustrating a grounding system diagnostic process in accordance with a preferred embodiment of the present invention. In the following, descriptions that overlap with the above description will be omitted or simplified.
가장 먼저, 전원 공급부(120)에 의해, 미리 설정된 주파수를 가지는 제 1 전원이 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에 공급될 수 있다(S401). 제 1 전원의 주파수는 주파수 가변부(110)에 의해 제어될 수 있다. 제 1 전원의 주파수는 활선 상태에서 접지 시스템을 진단하는 경우, 상용 주파수의 정수배 및/또는 통신 설비의 주파수의 정수배가 아닐 수 있다. 제 1 전원의 주파수는 사선 상태에서 접지 시스템을 진단하는 경우, 주파수에는 제한이 없을 수 있다. 여기서, 제 1 전원의 주파수의 고저(高低)에는 제한이 없을 수 있다. 저주파수에 대한 접지 시스템의 특성을 진단하고자 하는 경우, 제 1 전원의 주파수는 낮을 수 있다. 또한, 고주파수에 대한 접지 시스템의 특성을 진단하고자 하는 경우, 제 1 전원의 주파수는 높을 수 있다. 제 1 주파수는 미리 설정된 정보를 바탕으로 가변될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급부(120)에서 출력하는 전원의 주파수는 낮은 주파수에서 높은 주파수로 높은 주파수에서 낮은 주파수로 또는 랜덤으로 가변될 수 있다.First, a first power source having a preset frequency may be supplied between the main current pole C1 and the auxiliary current pole C2 by the power supply 120 (S401). The frequency of the first power source may be controlled by the frequency
그 다음, 전류측정부(130)에 의해, 메인 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이를 흐르는 전류가 측정될 수 있다(S402). 전류 측정부(130)는 아날로그 신호인 전류를 디지털 신호로 변조하기 위해 미리 설정된 주기로 전류를 샘플링할 수 있다. 샘플링하여 생성되는 디지털 정보는 전류의 크기 및 위상 정보를 포함할 수 있다. 이때, 정확한 신호의 샘플링을 위해, 샘플링의 주기 및 샘플링된 전류를 나타내기 위해 할당되는 비트의 수가 조절될 수 있다. 이때, 활선 상태에서의 진단인 경우, 전류 측정부(130)에서 생성되는 디지털 정보에는 누설전류에 의한 성분(상용 주파수 성분, 통신 설비 주파수 성분)과 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분)이 모두 포함될 수 있다. 이때, 샘플링 전에 아날로그 필터를 사용하여 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분 만이 필터링될 수도 있다. 그리고, 필터링된 전원 주파수 성분 만이 샘플링되어 디지털 정보로 변환될 수 있다. 이와 달리, 사선 상태에서의 진단인 경우에는, 전류 측정부(130)에서 생성되는 디지털 정보에는 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분) 만이 포함될 수 있다. 이 경우, 아날로그 필터링은 생략될 수 있다. 전류 측정부(130)에서 생성된 전류에 대한 디지털 정보는 저장부(160)에 저장될 수 있다.Next, the current flowing between the main current pole C1 and the auxiliary current pole C2 may be measured by the current measurement unit 130 (S402). The
그 다음, 전위 측정부(140)에 의해, 메인 전위극(P1)과 보조 전위극(P2) 사이의 제 1 전위가 측정될 수 있다(S403). 측정의 정확도를 위해 전위 측정부(140)의 입력단은 고임피던스일 수 있다. 이를 구현하기 위해, 전위 측정부(140)의 입력단에 버퍼가 구비될 수도 있다. 전위 측정부(140)는 아날로그 신호인 전류를 디지털 신호로 변조하기 위해 미리 설정된 주기로 전위를 샘플링할 수 있다. 샘플링하여 생성되는 디지털 정보는 전위의 크기 및 위상 정보를 포함할 수 있다. 이때, 정확한 신호의 샘플링을 위해, 샘플링의 주기 및 샘플링된 전위를 나타내기 위해 할당되는 비트의 수가 조절될 수 있다. 이때, 활선 상태에서의 진단인 경우, 전위 측정부(140)에서 생성되는 디지털 정보에는 누설전류에 의한 성분(상용 주파수 및 통신 설비의 주파수 성분)과 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분)이 모두 포함될 수 있다. 이때, 샘플링 전에 아날로그 필터를 사용하여 전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분 만이 필터링될 수도 있다. 그리고, 필터링된 전원 주파수 성분 만이 샘플링되어 디지털 정보로 변환될 수 있다. 이와 달리, 사선 상태에서의 진단인 경우에는, 전위 측정부(140)에서 생성되는 디지털 정보에는 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원에 의한 성분(전원 공급부(120)에서 출력되는 전원의 주파수 성분) 만이 포함될 수 있다. 후술하는 바와 같이 접지 임피던스의 계산시 전류와 전위의 위상차가 사용된다. 따라서, 정확한 전류와 전위 간의 위상차를 추출하기 위해, 샘플링되는 타이밍을 동일하여야 한다. 따라서, 전류 측정부(130)와 전위 측정부(140)는 동일한 타이밍에 샘플링을 수행하도록 동일한 클럭에 의해 동기화되는 것이 바람직하다. 즉, S402와 S403은 동시에 수행될 수 있다. 전위 측정부(140)에서 측정된 전위에 대한 디지털 정보는 저장부(160)에 저장될 수 있다.Next, the first potential between the main potential electrode P1 and the auxiliary potential electrode P2 may be measured by the potential measurement unit 140 (S403). For accuracy of the measurement, the input terminal of the
그 다음, 필터링부(151)에 의해, 저장부(160)에 저장된 전류 및 전위에 대한 디지털 정보가 디지털 필터링될 수 있다(S404). 이때, FFT(Fast Fourier Tranform)가 사용될 수 있다. 디지털 필터링에 의해 높은 첨예도 또는 선택도(Q)를 가지는 필터링이 이루어질 수 있다. 필터링에 의해, 전류 및 전위에 대한 디지털 정보에서 전원 공급부(120)에서 공급되는 전원의 주파수 성분 만이 추출될 수 있다. 사선 상태에서 접지 시스템을 진단하는 경우에는 필터링이 생략될 수 있다. 필터링된 전류 및 전위에 대한 디지털 정보(전류 및/또는 전위의 크기 및/또는 위상 등)는 출력부(170)에 의해 외부에 영상 또는 음향으로 개시될 수 있다.Next, the digital information about the current and potential stored in the
그 다음, 접지 임피던스 계산부(152)에 의해, 전원 공급부(120)에서 공급된 전원에 대한 전류 및 전위의 디지털 정보를 사용하여, 제 1 접지 임피던스가 계산될 수 있다(S405). 계산된 제 1 접지 임피던스는 수학식5와 같다. 여기서, 접지 임피던스의 연산 방법에는 제한이 없으며, 페이저를 이용한 연산을 포함하는 복소 연산 등이 사용될 수 있다. 이로써, 제 1 주파수에 대한 접지 임피던스의 크기, 접지 저항, 리액턴스 성분 등이 추출될 수 있다. 추출된 정보는 출력부(170)를 통해 외부에 개시될 수 있고, 저장부(160)에 저장될 수 있다. Next, the first ground impedance may be calculated by the
또한, 제 2 전원 공급 단계(S406), 제 2 전류 측정 단계(S407), 제 2 전위 측정 단계(S408), 필터링(S409), 제 2 접지 임피던스 계산 단계(S410)를 통해, 제 2 주파수에 대한 제 2 접지 임피던스가 계산될 수 있다. 제 2 접지 임피던스는 수학식6과 같다. 이로써, 제 2 주파수에 대한 접지 임피던스의 크기, 접지 저항, 리액턴스 성분 등이 추출될 수 있다. 여기서, 제 2 전원은 제 2 주파수를 가지는 전원이며, 제 2 주파수는 제 1 주파수와는 다른 임의의 주파수일 수 있다. 제 2 주파수 또한 상용 주파수 및 통신 설비 주파수의 정수배가 아닐 수 있다. 추출된 정보는 출력부(170)를 통해 외부에 개시될 수 있고, 저장부(160)에 저장될 수 있다.In addition, the second power supply step (S406), the second current measurement step (S407), the second potential measurement step (S408), filtering (S409), and the second ground impedance calculation step (S410), to the second frequency The second ground impedance for can be calculated. The second ground impedance is as shown in equation (6). As a result, the magnitude of the ground impedance, the ground resistance, the reactance component, and the like with respect to the second frequency may be extracted. Here, the second power source is a power source having a second frequency, and the second frequency may be any frequency different from the first frequency. The second frequency may also not be an integer multiple of the commercial frequency and the communication equipment frequency. The extracted information may be disclosed to the outside through the
그 다음, LC 계산부(153)에 의해, 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)가 계산될 수 있다(S411). 이때, LC 계산부(153)는 수학식7 및 수학식8을 사용할 수 있다.Next, the inductance L and the capacitance C of the grounding system may be calculated by the LC calculator 153 (S411). In this case, the
그 다음, 리액턴스 계산부(154)에 의해, 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)를 사용하여, 접지 시스템의 유도성 성분(XL) 및 용량성 성분(XC)이 계산될 수 있다(S412). 이때, 리액턴스 계산부(154)는 수학식9 및 수학식10을 사용할 수 있다.Then, by the
그 다음, 서지 임피던스 계산부(155)에 의해, 접지 시스템의 인덕턴스(L) 및 커패시턴스(C)를 사용하여, 접지 시스템의 서지 임피던스가 계산될 수 있다(S413). 이때, 수학식11이 사용될 수 있다. S412 및 S413은 동시에 또는 이시에 수행될 수 있다.Next, the surge
도 4의 프로세스는 전체 또는 일부 또는 전체 또는 일부의 반복으로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 특정 주파수에 대한 접지 임피던스 만을 진단하고자 하는 경우 S401 내지 S405 만이 수행될 수도 있고, 여러 주파수에 대한 접지 임피던스를 검토하고자 하는 경우 S401 내지 S405는 반복 수행될 수 있다. 또한, S401 내지 S403 만이 수행되고, S402 및 S403에서의 측정 결과를 토대로 별도의 장비 또는 인력으로 접지 임피던스 및 서지 임피던스 등이 계산될 수도 있다.The process of FIG. 4 may be performed in whole or in part or in whole or in part. For example, only S401 to S405 may be performed to diagnose only the ground impedance for a specific frequency, and S401 to S405 may be repeatedly performed to examine the ground impedance for several frequencies. In addition, only S401 to S403 may be performed, and ground impedance and surge impedance may be calculated by separate equipment or manpower based on the measurement results in S402 and S403.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, a grounding system diagnostic apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치의 기능 블록도를 나타낸다. 도 6은 도 5의 연산부의 기능 블록도를 나타낸다. 도 2 및 도 3에서와 동일한 작용을 하는 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여되었다. 이하에서, 앞서의 설명과 중복되는 사항에 대하여는 그 설명을 생략하거나 간단히 한다.5 is a functional block diagram of a grounding system diagnostic apparatus according to another embodiment of the present invention. 6 is a functional block diagram of an operation unit of FIG. 5. Like reference numerals are used to refer to like elements as in FIGS. 2 and 3. In the following, descriptions that overlap with the above description will be omitted or simplified.
본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 장치(200)는 연산부(250)의 동작이 상이하다. 따라서, 연산부(250)의 동작을 중심으로 설명한다.Grounding system
연산부(250)는 필터링부(151), 접지 임피던스 계산부(152), LC 계산부(253), 리액턴스 계산부(154), 서지 임피던스 계산부(155), 및 공진 주파수 추적부(256)를 포함할 수 있다.The
필터링부(151)의 필터링 동작, 접지 임피던스 계산부(152)의 접지 임피던스 계산 동작, 리액턴스 계산부(154)의 주파수, 인덕턴스, 및 커패시턴스를 사용한 용량성 성분 및 유도성 성분의 계산은 도 2의 접지 시스템 진단 장치에서와 같다. 다만, 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 계산해내는 동작이 상이하다.The filtering operation of the
구체적으로, 전원 공급부(120)는 주파수 가변부(110)의 제어에 의해 미리 설정된 주파수를 가지는 전원을 출력한다. 그리고, 앞서 본 바와 같이, 접지 임피던스 계산부(152)는 출력된 전원의 주파수 성분 만을 사용하여 접지 임피던스를 계산할 수 있다. 이때, 접지 저항이 계산될 수 있다.In detail, the
공진 주파수 추적부(256)는 접지 저항값을 가지고 공진 주파수를 추적할 수 있다. 공진 주파수는 다음 수학식12와 같다.The resonant
(L : 접지 시스템의 인덕턴스, C : 접지 시스템의 커패시턴스)(L: inductance of the grounding system, C: capacitance of the grounding system)
주지된 바와 같이, 공진 주파수는 임피던스가 저항과 동일해질 때의 주파수이다. 따라서, 공진 주파수 추적부(256)는 접지 임피던스 계산부(152)가 계산한 접지 임피던스의 크기가 접지 저항에 일치하는 주파수를 찾는 것에 의해, 공진 주파수를 찾을 수 있다. 다만, 공진 주파수 추적부(256)는 허용오차의 범위에서, 접지 저항의 미리 설정된 비율 예를 들어, 101% 내지 100%에 해당하는 접지 임피던스의 크기가 측정될 때의 주파수를 공진 주파수로 할 수도 있다. 상기 접지 임피던스의 크기가 접지 저항에 일치하는 주파수를 찾은 것은 리액턴스의 크기가 제로가 되는 주파수를 찾는다는 의미를 포함할 수 있다. 또한, 상기 접지 저항의 미리 설정된 비율에 해당하는 접지 임피던스의 크기가 측정될 때의 주파수는 리액턴스가 미리 설정된 비율 예를 들어, 리액턴스의 크기가 0 내지 0.01에 해당할 때의 주파수를 포함할 수 있다. 구체적으로, 주파수 가변부(110)는 미리 설정된 주기로 주파수를 가변시킬 수 있다. 이때, 주파수 가변부(110)는 주파수를 점진적으로 증가시킬 수 있고, 주파수를 점진적으로 감소시킬 수도 있다. 또는 랜덤하게 주파수를 가변시킬 수도 있다 또는, 주파수 가변부(110)는 접지 임피던스가 접지 저항의 미리 설정된 비율 예를 들어, 95 %에 해당할 때까지는 다소 큰 간격으로 주파수를 가변시키고, 접지 임피던스가 그 미리 설정된 비율에 속할 때, 다소 작은 간격으로 주파수를 가변시킬 수도 있다. 이때, 주파수의 가변시 마다 접지 임피던스 계산부(152)는 접지 임피던스를 계산할 수 있다. 이때, 계산된 접지 임피던스의 크기는 그 접지 임피던스의 측정시 사용된 주파수와 함께, 저장부(160)에 저장될 수 있다. 그리고, 공진 주파수 추적부(256)는 접지 임피던스의 크기를 접지 저항과 비교할 수 있다. 그리고, 공진 주파수 추적부(256)는 접지 임피던스의 크기가 접지 저항과 동일한 경우 또는 미리 설정된 범위에 속하는 경우, 그 접지 임피던스의 측정시 사용된 전원의 주파수를 공진 주파수로 할 수 있다. 추적된 공진 주파수는 저장부(160)에 저장되거나, 출력부(170)에 의해 외부에 개시될 수 있다.As is known, the resonant frequency is the frequency when the impedance becomes equal to the resistance. Therefore, the resonant
LC 계산부(253)는 공진 주파수 추적부(256)에 의해 추적된 공진 주파수를 수학식 12에 대입하고, 수학식7 및 수학식12를 연립하는 것에 의해 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 산출할 수 있다.The
그리고, LC 계산부(253)에 의해 계산된 인덕턴스 및 커패시턴스를 사용하여 리액턴스 계산부(154)는 접지 시스템의 용량성 성분 및 유도성 성분을 계산하고, 서지 임피던스 계산부(155)는 서지 임피던스를 계산할 수 있다.The
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 방법에 대하여 설명한다. 이에 의해, 도 5의 접지 시스템 진단 장치가 보다 구체화될 수 있다.Hereinafter, a grounding system diagnostic method according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7. Thereby, the grounding system diagnostic apparatus of FIG. 5 can be embodied more.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 접지 시스템 진단 프로세스를 나타내는 플로우차트이다. 이하에서 앞서의 설명과 중복되는 사항에 대하여는 그 설명을 생략하거나 간단히 한다.7 is a flowchart illustrating a grounding system diagnostic process according to another embodiment of the present invention. In the following, descriptions that overlap with the above description will be omitted or simplified.
가장 먼저, 접지 임피던스 계산부(152)에 의해, 접지 임피던스가 계산될 수 있다(S701). 접지 임피던스의 계산에 관한 사항은 앞서 도 4에서 본 바와 같다.First, the ground impedance may be calculated by the ground impedance calculator 152 (S701). Matters regarding the calculation of the ground impedance are as described above with reference to FIG. 4.
그 다음, 공진 주파수 추적부(256)에 의해, 공진 주파수가 추적될 수 있다(S702). 공진 주파수 추적부(256)는 접지 임피던스가 접지 저항에 일치하는 주파수를 찾는 것에 의해, 공진 주파수를 찾을 수 있다. 이와 달리, 공진 주파수 추적부(256)는 접지 저항의 미리 설정된 비율에 속할 때의 전원의 주파수를 공진주파수로 할 수도 있다. 접지 시스템의 공진 주파수 또한 접지 시스템을 진단하기 위한 주요 파라미터가 될 수 있다. 따라서, 공진 주파수는 출력부(170)에 의해 외부에 개시될 수 있다.Next, the resonance frequency may be tracked by the resonance frequency tracking unit 256 (S702). The
그 다음, LC 계산부(253)에 의해, 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스가 계산될 수 있다(S703). LC 계산부(253)는 공진 주파수 추적부(256)에 의해 추적된 공진 주파수를 수학식 12에 대입하고, 수학식7 및 수학식12를 연립하는 것에 의해 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 산출할 수 있다.Then, the inductance and capacitance of the grounding system may be calculated by the LC calculator 253 (S703). The
그 다음, 리액턴스 계산부(154)에 의해, 접지 시스템의 유도성 성분 및 용량성 성분이 계산될 수 있다(S704). 리액턴스 계산부(154)는 수학식9 및 수학식10에 인덕턴스 및 커패시턴스를 각각 대입하는 것에 의해, 유도성 성분 및 용량성 성분을 계산할 수 있다.Next, the
그 다음, 서지 임피던스 계산부(155)에 의해, 서지 임피던스가 계산될 수 있다(S705). 서지 임피던스 계산부(155)는 수학식11에 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 대입하는 것에 의해 서지 임피던스를 계산할 수 있다.Then, the surge impedance may be calculated by the surge impedance calculator 155 (S705). The
도 7의 프로세스는 전체 또는 그 일부 또는 전체 또는 그 일부의 반복으로서 수행될 수 있다. 예를 들어, 접지 시스템의 접지 임피던스를 진단하고자 하는 경우, S701 단독으로 실시될 수도 있고, 접지 시스템의 공진 주파수를 진단하고자 하는 경우, S701 및 S702가 같이 실시될 수도 있고, 접지 시스템의 인덕턴스 및/또는 커패시턴스를 진단하고자 하는 경우, S701 내지 S703이 같이 실시될 수도 있다.The process of FIG. 7 may be performed in whole or in part or in iteration of all or a part thereof. For example, when the ground impedance of the grounding system is to be diagnosed, S701 may be performed alone, or when the resonance frequency of the grounding system is to be diagnosed, S701 and S702 may be performed together, and the inductance and / or Alternatively, when the capacitance is to be diagnosed, S701 to S703 may be performed together.
한편, 이러한 본 발명에 의한 접지 시스템 진단 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.Meanwhile, the method for diagnosing the grounding system according to the present invention may be implemented as a program and stored in a computer-readable recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.).
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the relevant art that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. The appended claims are to be considered as falling within the scope of the following claims.
100 : 접지 시스템 진단 장치
110 : 주파수 가변부 120 : 전원 공급부
130 : 전류 측정부 140 : 전위 측정부
150, 250 : 연산부 151 : 필터링부
152 : 접지 임피던스 계산부 153, 253 : LC 계산부
154 : 리액턴스 계산부 155 : 서지 임피던스 계산부
160 : 저장부 170 : 출력부
256 : 공진 주파수 추적부
100: grounding system diagnostic device
110: frequency variable 120: power supply
130: current measuring unit 140: potential measuring unit
150, 250: calculator 151: filter
152:
154: reactance calculation unit 155: surge impedance calculation unit
160: storage unit 170: output unit
256: resonant frequency tracking unit
Claims (10)
제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 단계;
상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계;
메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻는 단계; 및
상기 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 1 접지 임피던스의 제 1 접지 저항과 제 1 리액턴스를 각각 산출하는 단계를 포함하고,
상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 단계는,
상기 접지 시스템이 활선인 상태에서 이루어지며,
상기 제 1 주파수는,
전력 계통에서의 상용 주파수 및 통신 설비에서 사용되는 주파수 중 적어도 하나의 정수배가 아닌 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 방법.
In the method of diagnosing a grounding system,
Applying a first power source having a first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole;
Obtaining magnitude and phase information of a first frequency component of a current between the main current pole and the auxiliary current pole;
Obtaining magnitude and phase information of a first frequency component of a potential between the main potential electrode and the auxiliary potential electrode; And
Calculating first ground resistance and first reactance of the first ground impedance by complex operation of magnitude and phase information of the first frequency component of the current and magnitude and phase information of the first frequency component of the potential; Including,
Applying a first power source having the first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole,
The grounding system is live,
The first frequency is,
A method of diagnosing grounding systems, characterized in that it is not an integral multiple of at least one of a commercial frequency in a power system and a frequency used in a communication facility.
제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하는 전원 공급부; 및
상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 상기 전류 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 1 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 1 접지 임피던스의 제 1 접지 저항과 제 1 리액턴스를 각각 산출하는 접지 임피던스 계산부를 포함하고,
상기 전원 공급부는 상기 제 1 주파수를 가지는 제 1 전원을 상기 접지 시스템이 활선인 상태에서 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하며,
상기 제 1 주파수는,
전력 계통에서의 상용 주파수 및 통신 설비에서 사용되는 주파수 중 적어도 하나의 정수배가 아닌 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 장치.
A device for diagnosing a grounding system,
A power supply for applying a first power source having a first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole; And
Obtains magnitude and phase information of a first frequency component of a current between the main current pole and an auxiliary current pole, obtains magnitude and phase information of a first frequency component of a potential between a main potential pole and an auxiliary potential pole, and obtains a first of the currents. And a ground impedance calculator for calculating the first ground resistance and the first reactance of the first ground impedance by complex-operating the magnitude and phase information of the frequency component and the magnitude and phase information of the first frequency component among the potentials. ,
The power supply unit applies a first power source having the first frequency between the main current pole and the auxiliary current pole in a state where the ground system is live,
The first frequency is,
A grounding system diagnostic apparatus, characterized in that it is not an integer multiple of at least one of commercial frequencies in a power system and frequencies used in communication facilities.
상기 전원 공급부는,
제 2 주파수를 가지는 제 2 전원을 상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이에 인가하고,
상기 접지 임피던스 계산부는,
상기 메인 전류극과 보조 전류극 사이의 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 메인 전위극과 보조 전위극 사이의 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 얻고, 상기 전류 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보 및 상기 전위 중 제 2 주파수 성분의 크기 및 위상 정보를 복소연산하는 것에 의해, 제 2 접지 임피던스의 제 2 접지 저항과 제 2 리액턴스를 각각 산출하며,
상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 생성하고, 상기 제 1 리액턴스의 크기에 관한 식 및 상기 제 2 리액턴스의 크기에 관한 식을 연립하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 인덕턴스 및 커패시턴스를 산출하는 LC 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 장치.
The method according to claim 6,
The power supply unit,
A second power source having a second frequency is applied between the main current pole and the auxiliary current pole,
The ground impedance calculator,
Obtains magnitude and phase information of a second frequency component of a current between the main current pole and an auxiliary current pole, obtains magnitude and phase information of a second frequency component of a potential between a main potential pole and an auxiliary potential pole, and obtains a second of the current Computing the magnitude and phase information of the frequency component and the magnitude and phase information of the second frequency component among the potentials to calculate the second ground resistance and the second reactance of the second ground impedance, respectively,
The grounding is achieved by generating an expression relating to the magnitude of the first reactance and the magnitude relating to the magnitude of the second reactance, and the equation relating to the magnitude of the first reactance and the expression relating to the magnitude of the second reactance. And an LC calculation unit for calculating inductance and capacitance of the system.
상기 인덕턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 유도성 성분을 산출하고, 1을 상기 커패시턴스에 상기 제 1 주파수 및 제 2 주파수 중 적어도 하나의 각주파수를 곱한 값으로 나누는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 용량성 성분을 산출하는 리액턴스 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 장치.
The method of claim 8,
By multiplying the inductance by the angular frequency of at least one of the first and second frequencies, an inductive component of the grounding system is calculated, and 1 is equal to the capacitance of at least one of the first and second frequencies. And a reactance calculator for calculating a capacitive component of the grounding system by dividing by the value of the angular frequency.
상기 인덕턴스를 커패시턴스로 나눈값의 제곱근을 연산하는 것에 의해, 상기 접지 시스템의 서지 임피던스를 연산하는 서지 임피던스 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 시스템 진단 장치.
The method of claim 8,
And a surge impedance calculator configured to calculate a surge impedance of the ground system by calculating a square root of a value obtained by dividing the inductance by the capacitance.
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