KR101456134B1 - 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법 - Google Patents

아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법 Download PDF

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Abstract

아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법이 개시된다. 과도 대지 전압 센서 모듈의 차단 주파수 fc가 설정되는 단계; 과도 대지 전압 센서 모듈이 상기 설정된 차단 주파수에 의해 주파수 대역별로 전계 강도 데이터를 감지하는 단계; 방전 검출 모듈이 상기 감지된 전계 강도 데이터의 잡음을 제거하고 평균화하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 배경 잡음을 입력받고 입력된 배경 잡음을 평균화하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 평균화된 전계 강도 데이터와 상기 평균화된 배경 잡음의 차를 연산하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 연산된 차에 의해 잡음이 제거된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 산출하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 판단하여 디스플레이하는 단계를 구성한다. 상술한 구성에 의하면, 아크 방전이나 코로나 방전에 의해 유발되는 과도 대지 전압을 감지하며 과도 대지 전압의 펄스를 파악하여 아크 방전인지 코로나 방전인지를 파악하고, 이를 이용하여 사용자가 방전 형태에 따른 방전의 원인 파악 및 적절한 조치를 취할 수 있도록 지원하는 효과가 있다.

Description

아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법{METHOD OF SENSING TRANSIENT EARTH VOLTAGE OF HIGH VOLTAGE DISTRIBUTING BOARD, LOW VOLTAGE DISTRIBUTING BOARD, MOTOR CONTORL BOARD, DISTRIBUTING BOARD ACCORDING TO OCCURRENCE OF ARC OR CORONA DISCHARGE}
본 발명은 배전반 등에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법에 관한 것이다.
수배전반은 전력 설비중 하나로서 계전기, 계측기, 제어기와 같은 감시 제어용 기기와 차단기, 단로기와 같은 주회로기기로 이루어져 있고 각각의 단위 기기는 지지 구조물에 유지 및 보수가 용이하도록 장착되어 있다.
그런데, 수배전반 내에는 고압의 전압이 형성되고 전류가 흐르기 때문에 절연이나 회로상의 내구성에 문제가 생기는 경우 큰 사고로 이어질 가능성이 있다.
그 중 아크(arc)나 코로나(corona) 방전이 주요 사고 원인이 되어 화재나 폭발 등으로 이어질 수 있다.
이러한 아크 또는 코로나 방전은 수배전반의 하우징(housing)인 금속 클래드(clad)의 틈새나 조인트(joint) 등을 통해 방전되는데, 아크나 코로나 방전에 의해 금속 클래드에 과도 대지 전압(transient earth voltage, TEV)이 금속 클래드와 접지 간에 발생하면 접지 전압은 즉시 그리고 일시적으로 변화한다.
그러므로, 이러한 과도 대지 전압을 감지하는 것은 아크나 코로나 방전을 간접적으로 감지하는 것과 같은 결과를 가져오게 되며, 위험의 주원인은 아크나 코로나의 위험을 미연에 인지할 수 있는 중요한 수단이 될 수 있다.
그러나, 기존에는 이러한 과도 대지 전압을 감지하여 위험 감지 수단으로 활용하는 예는 없었다.
또한, 아크 방전이나 코로나 방전은 그 종류에 따라서 수배전반의 어떠한 구성에 어떠한 문제점이 있는지를 간접적으로 파악하고 짐작하는데 좋은 자료가 된다.
그러나, 앞서 언급한 바와 같이 과도 대지 전압을 감지하는 구성은 물론 없었거니와 그러한 방전의 종류를 판단하여 대처하는 알고리즘도 이용되고 있지 않은 실정이다.
이러한 과도 대지 전압의 검출 알고리즘은 과도 대지 전압에 의한 수배전반의 문제점을 보다 쉽고 신속하게 감지할 수 있으므로, 사고의 예방에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 목적은 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 목적에 따른 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법은, 과도 대지 전압 센서 모듈의 차단 주파수 fc가 설정되는 단계; 과도 대지 전압 센서 모듈이 상기 설정된 차단 주파수에 의해 주파수 대역별로 전계 강도 데이터를 감지하는 단계; 방전 검출 모듈이 상기 감지된 전계 강도 데이터의 잡음을 제거하고 평균화하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 배경 잡음을 입력받고 입력된 배경 잡음을 평균화하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 평균화된 전계 강도 데이터와 상기 평균화된 배경 잡음의 차를 연산하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 연산된 차에 의해 잡음이 제거된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 산출하는 단계; 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 판단하여 디스플레이하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 과도 대지 전압 센서 모듈의 차단 주파수가 설정되는 단계는, 상기 차단 주파수 fc가 100 kHz로 설정되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 파악하여 디스플레이하는 단계는, 상기 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 100 MHz에서 발생하고 피크치가 18 MHz ±2 MHz에서 발생한 경우에는 아크 방전으로 판단하고, 상기 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 250 MHz에서 발생하고 피크치가 15 MHz 내지 60 MHz에서 발생한 경우에는 코로나 방전으로 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 파악하여 디스플레이하는 단계는, 100 ms마다 상기 전계 강도 데이터의 펄스 발생 여부를 판단하고, 판단 결과 펄스가 발생하지 않으면 방전이 발생하지 않은 것으로 판단하고 펄스가 소정 시간 단위로 3주기에 걸쳐 발생하면 코로나 방전이 발생한 것으로 판단하고 펄스가 1회적으로 발생하면 아크 방전이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
삭제
상술한 아크와 코로나 발생에 따른 배전반(고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반)의 과도 대지 전압 검출 방법에 의하면, 아크 방전이나 코로나 방전에 의해 유발되는 과도 대지 전압을 감지하도록 구성됨으로써, 화재나 폭발 등의 2차 사고로 이어질 수 있는 아크 방전이나 코로나 방전의 발생을 인지하고 사용자에게 알려 위험을 인식할 있도록 하는 효과가 있다.
한편, 과도 대지 전압의 펄스를 파악하여 아크 방전인지 코로나 방전인지를 파악하고, 이를 이용하여 사용자가 방전 형태에 따른 방전의 원인 파악 및 적절한 조치를 취할 수 있도록 지원하는 효과가 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도 대지 전압의 감지 기능을 갖는 배전반의 실제 배치도이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도 대지 전압의 감지 기능을 갖는 배전반의 블록 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 정면도이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 배면도이다.
도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 측면도이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 검출 원리를 나타내는 개념도이다.
도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 노튼 등가 회로이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 등가 회로이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 차단 주파수 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 주파수 응답 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭 회로의 회로도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭 회로의 주파수 응답 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아크와 코로나 발생에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코로나 방전의 필터 회로 출력 및 정형 회로 출력에 대한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 방전의 필터 회로 출력 및 정형 회로 출력에 대한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의해 검출된 코로나 방전의 발생 주기에 대한 표이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 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.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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.
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.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도 대지 전압의 감지 기능을 갖는 배전반의 실제 배치도이고, 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도 대지 전압의 감지 기능을 갖는 배전반의 블록 구성도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과도 대지 전압의 감지 기능을 갖는 배전반(100)은 고압반, 저압반, 모터 제어반, 분전반 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이러한 배전반(100)은 과도 대지 전압 센서 모듈(110) 및 방전 검출 모듈(120)을 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 배전반(100)은 그 내부에서 발생되는 아크 방전이나 코로나 방전에 의해 밖으로 새는 고주파가 유발되는 과도 대지 전압을 감지하도록 구성된다.
도 1b에서 보듯이 과도 대지 전압 센서 모듈(110)은 배전반 패널(200)의 외면에 부착되어 배치될 수 있으며, 방전 검출 모듈(120)은 이에 원격으로 연결되어 구비될 수 있다.
여기서, 과도 대지 전압 센서 모듈(110)은 배전반 패널(200) 이외에도 좀 더 구체적으로는 부스바 접속부,부싱(bushing) 접속부, 개폐기 및 차단기 단자대 등에 부착될 수 있다.
상기 배전반(100)은 과도 대지 전압을 감지하여 아크 방전이나 코로나 방전의 발생을 인지할 수 있으며, 이에 대해 즉시 조치를 취할 수 있게 된다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
과도 대지 전압 센서 모듈(110)은 금속 하우징의 외부 표면에 부착되는 구성으로서, 금속 하우징 내부의 내부 방전, 코로나 방전, 아크 방전에 의해 발생되는 전자기파에 의해 금속 하우징에 생성되는 표면 전류에 따른 과도 대지 전압을 감지하도록 구성된다.
여기서, 금속 하우징은 접지와 연결된다.
코로나 방전이나 아크 방전은 매우 짧은 시간동안 발생하며, 이로 인한 고주파 역시 짧은 순간 방출되며 과도 대지 전압의 발생도 매우 짧은 시간동안 발생한다.
여기서, 매우 짧은 시간 동안 발생하는 과도 대지 전압은 시간 지연이 크므로, 이를 효과적으로 감지하기 위해서는 많은 수의 과도 대지 전압 센서 모듈(110)이 배치되는 것이 바람직하다.
이에, 과도 대지 전압 센서 모듈(110)은 금속 하우징의 외부 표면에 서로 소정의 거리만큼 이격되어 복수개로 구비되는 것이 바람직하다.
방전 검출 모듈(120)은 과도 대지 전압 센서 모듈(110)에서 감지된 과도 대지 전압을 이용하여 아크(arc) 방전 또는 코로나(corona) 방전을 검출하도록 구성된다.
방전 검출 모듈(120)은 배전반(100)의 본체로부터 원격지에 구비될 수 있으며, 사용자가 수시로 확인 가능한 모니터실에 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 과도 대지 전압 센서 모듈(110)은 과도대지전압 검출 센서(111), 결합 회로망(112) 및 저잡음 증폭 회로(113)를 포함하도록 구성될 수 있다.
과도대지전압 검출 센서(111)는 과도 대지 전압을 축적하여 감지하도록 구성될 수 있다. 즉, 용량성 소자에 의해 과도 대지 전압을 일시 축적하고 이를 감지하는 것이다.
결합 회로망(112)은 과도대지전압 검출 센서(111)에 축적되는 과도 대지 전압을 검출하여 전달하도록 구성될 수 있다. 결합 회로망은 과도대지전압 검출 센서(111)와 저잡음 증폭 회로(113)와 임피던스를 정합시키도록 구성된다.
저잡음 증폭 회로(113)는 결합 회로망(112)에 의해 전달되는 과도 대지 전압을 증폭하여 방전 검출 모듈(120)로 송신하도록 구성될 수 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 정면도이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 배면도이고, 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 측면도이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 과도대지전압 검출 센서(111)는 검출 전극(111a), 접지 전극(111b), 유전체(111c), BNC 연결 단자(111d)를 포함하도록 구성될 수 있다.
검출 전극(111a)은 원형의 동판으로 구성될 수 있으며, 지름 105 ㎜, 두께 0.5 ㎜로 구성될 수 있다.
접지 전극(111b)은 원형의 동판으로 구성될 수 있으며, 지름 105 ㎜, 두께 0.5 ㎜로 구성될 수 있다.
유전체(111c)는 검출 전극(111a) 및 접지 전극(111b)의 사이에 삽입되며 두께 0.5 ㎜의 에폭시 수지로 구성될 수 있다.
즉, 유전체(111c)의 양단에 검출 전극(111a) 및 접지 전극(111b)이 접합되어 구성된다.
BNC 연결 단자(111d)는 검출 전극(111a)의 중심부로부터 유전체(111c) 및 접지 전극(111b)을 관통하여 돌출 구성되는 검출 전극 돌출부와 결합되도록 구성될 수 있다.
과도대지전압 검출 센서(111)의 검출 신호는 BNC 연결 단자(111d)를 통해 검출된다.
여기서, 과도대지전압 검출 센서(111)에 의해 검출되는 주파수 대역은 150 kHz 내지 16 MHz이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 검출 원리를 나타내는 개념도이고, 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 과도대지전압 검출 센서의 노튼 등가 회로이다.
도 2d 및 도 2e를 참조하여 과도 대지 전압 검출 원리를 설명하면 다음과 같다.
먼저 과도대지전압 검출 센서(111)에서 검출되는 전체 전류는 다음의 수학식 1과 같다.
Figure 112014052687063-pat00001
수학식 1로부터 수학식 2가 도출될 수 있다.
Figure 112014052687063-pat00002
여기서, 수학식 2에 의해 산출되는 미지의 전압 V(t) 는 다음과 같이 증폭기의 입력 임피던스 Zo의 크기에 따라 달라진다. 증폭기의 입력 임피던스가 50 Ω이라 하면, 수학식 2에서 우변항의 첫번째 항이 두번째 항보다 매우 미소하여 이를 무시한다고 가정하면 측정하고자 하는 미지의 전압 V(t)는 수학식 3과 같이 근사화시킬 수 있다.
Figure 112014052687063-pat00003
여기서, 감지전압 V(t)의 크기는 과도대지전압 검출 센서(111)의 면적 S에 의하여 결정되고 입사 변위 전류량에 의하여 샘플링된다. 이러한 경우, 과도대지전압 검출 센서(111)의 감지전압 V(t)는 전속밀도의 시간에 대한 미분량에 비례한다.
도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 등가 회로이다.
도 3a를 참조하면, 저잡음 증폭 회로(113)와 방전 검출 모듈(120)을 연결하는 동축 케이블의 절연체와 외부 도체에 의한 정전 용량에 의한 신호 왜곡을 제거하기 위해 동축 케이블의 특성 임피던스와 동일한 50 Ω의 정합 저항 Rm 및 보상 저항 Ri를 포함하는 합성 임피던스 Av를 갖도록 구성될 수 있다.
여기서, 합성 임피던스 Av는 다음 수학식 4로 표현될 수 있다.
Figure 112014052687063-pat00004
여기서, Rm은 검출 임피던스, fc는 차단 주파수이며, 임피던스 Zs는 다음의 수학식 5로 구성될 수 있다.
Figure 112014052687063-pat00005
여기서, Ld는 유도성 검출 임피던스, Ri는 저잡음 증폭 회로(112)의 입력 임피던스이다.
이때, 결합 회로망(112)를 통해 출력되는 전압은 다음 수학식 6으로 구성될 수 있다.
Figure 112014052687063-pat00006
여기서, S는 유효 검출 면적, Rm은 저항성 검출 임피던스이다.
그리고 차단 주파수 fc는, -3 dB 주파수로서 100 kHz로 구성될 수 있다.
한편, 저잡음 증폭 회로(113)는 결합 회로망(112)에 의해 전달되는 과도 대지 전압을 증폭하여 50 Ω의 특성 임피던스를 갖는 동축 케이블을 통해 방전 검출 모듈(120)로 송신하도록 구성될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 차단 주파수 그래프이고, 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합 회로망의 주파수 응답 그래프이다.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 차단 주파수 fc는 -3 dB 주파수로서 100 kHz 이상의 고주파 대역을 통과하도록 구성될 수 있음을 알 수 있고, 이에 따른 주파수 응답 그래프는 500 Hz에서 45 MHz까지의 주파수를 검출할 수 있게 된다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭 회로의 회로도이다.
도 4a의 저잡음 증폭 회로는 미소한 전자파 신호를 검출하기 위해 설계된 회로로서, 충분한 주파수 대역과 낮은 잡음 특성을 갖도록 2단 증폭으로 구성되며, 전압 이득은 40 dB로 설계되었다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 저잡음 증폭 회로의 주파수 응답 그래프이다.
도 4b를 참조하면, 증폭기가 특성 분석을 통해 이상 신호를 검출하기 위한 대역을 만족하고 있음을 알 수 있다. 실험 결과는 -3dB의 주파수 대역이 50 kHz 내지 5 MHz로 나타나 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 과도 대지 전압 센서 모듈(110)의 차단 주파수 fc가 설정된다(S101).
여기서, 차단 주파수 fc가 100 kHz로 설정되는 것이 바람직하다. -3dB 주파수로서 코로나 방전이나 아크 방전의 주파수 응답을 폭넓게 필터링하여 출력하기 위함이다.
다음으로, 과도 대지 전압 센서 모듈(110)이 앞서 설정된 차단 주파수에 의해 주파수 대역별로 전계 강도 데이터를 감지한다(S102).
다음으로, 방전 검출 모듈(120)이 앞서 감지된 전계 강도 데이터의 잡음을 제거하고 평균화한다(S103).
다음으로, 방전 검출 모듈(120)이 배경 잡음을 입력받고 입력된 배경 잡음을 평균화한다(S104). 이러한 배경 잡음은 전원이 꺼진 상태에서 측정되는 것이 바람직한데, 주기적으로 하루 1회 또는 1달 1회마다 배경 잡음을 미리 획득하여 입력하고 평균화하는 것이 바람직하다.
다음으로, 방전 검출 모듈(120)이 앞서 평균화된 전계 강도 데이터와 앞서 평균화된 배경 잡음의 차를 연산한다(S105). 이는 정확한 아크 방전과 코로나 방전을 획득하기 위함이다.
다음으로, 방전 검출 모듈(120)이 앞서 연산된 차에 의해 잡음이 제거된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 산출한다(S106).
다음으로, 방전 검출 모듈(120)이 앞서 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 판단하여 디스플레이한다(S107).
여기서, 방전이 발생하는지 여부 그리고 방전이 발생했다면 코로나 방전인지 아크 방전인지 판단하여 조치를 취할 수 있다.
그 구체적인 방법으로서는 먼저 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 100 MHz에서 발생하고 피크치가 18 MHz ±2 MHz에서 발생한 경우에는 아크 방전으로 판단하고, 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 250 MHz에서 발생하고 피크치가 15 MHz 내지 60 MHz에서 발생한 경우에는 코로나 방전으로 판단하도록 구성될 수 있다.
이러한 주파수 스펙트럼이나 피크치에 대한 데이터는 실험적으로 얻어진 것으로서 이를 방전 종류의 판단에 활용할 수 있다.
또한 다른 방식으로는 100 ms마다 전계 강도 데이터의 펄스 발생 여부를 판단하되, 그 판단 결과 펄스가 발생하지 않으면 방전이 발생하지 않은 것으로 판단하고 펄스가 소정 시간 단위로 3주기에 걸쳐 발생하면 코로나 방전이 발생한 것으로 판단하고 펄스가 1회적으로 발생하면 아크 방전이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.
위 2가지 방식은 어느 하나만 이용되거나 두가지 모두 혼용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코로나 방전의 필터 회로 출력 및 정형 회로 출력에 대한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아크 방전의 필터 회로 출력 및 정형 회로 출력에 대한 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 코로나 방전은 보다 넓은 스펙트럼을 통해 전계 강도가 검출되며 아크 방전은 비교적 더 좁은 스펙트럼을 갖고 있음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의해 검출된 코로나 방전의 발생 주기에 대한 표이다.
도 8을 참조하면, 코로나 방전의 경우 매우 짧은 시간 간격 단위로 3주기에 걸쳐 연속 발생함을 알 수 있고, 아크 방전의 경우 그에 해당하는 시간 동안 1회의 발생에 그치며 주기적으로 발생하지 않음을 알 수 있다.
이와 같은 방전 특성을 이용하여 코로나 방전인지 아크 방전인지 판단할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 과도 대지 전압 센서 모듈
111: 과도대지전압 검출 센서
111a: 검출 전극
111b: 접지 전극
111c: 유전체
111d: BNC 연결 단자
112: 결합 회로망
113: 저잡음 증폭 회로
120: 방전 검출 모듈
200: 배전반 패널

Claims (5)

  1. 과도 대지 전압 센서 모듈의 차단 주파수 fc가 설정되는 단계;
    과도 대지 전압 센서 모듈이 상기 설정된 차단 주파수에 의해 주파수 대역별로 전계 강도 데이터를 감지하는 단계;
    방전 검출 모듈이 상기 감지된 전계 강도 데이터의 잡음을 제거하고 평균화하는 단계;
    상기 방전 검출 모듈이 배경 잡음을 입력받고 입력된 배경 잡음을 평균화하는 단계;
    상기 방전 검출 모듈이 상기 평균화된 전계 강도 데이터와 상기 평균화된 배경 잡음의 차를 연산하는 단계;
    상기 방전 검출 모듈이 상기 연산된 차에 의해 잡음이 제거된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 산출하는 단계;
    상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 판단하여 디스플레이하는 단계를 포함하는 아크와 코로나 발생에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 과도 대지 전압 센서 모듈의 차단 주파수가 설정되는 단계는,
    상기 차단 주파수 fc가 100 kHz로 설정되는 것을 특징으로 하는 아크와 코로나 발생에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 파악하여 디스플레이하는 단계는,
    상기 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 100 MHz에서 발생하고 피크치가 18 MHz ±2 MHz에서 발생한 경우에는 아크 방전으로 판단하고, 상기 전계 강도 데이터가 10 MHz 내지 250 MHz에서 발생하고 피크치가 15 MHz 내지 60 MHz에서 발생한 경우에는 코로나 방전으로 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 아크와 코로나 발생에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 방전 검출 모듈이 상기 산출된 주파수 대역별 전계 강도 데이터를 이용하여 방전 여부 및 방전 종류를 파악하여 디스플레이하는 단계는,
    100 ms마다 상기 전계 강도 데이터의 펄스 발생 여부를 판단하고, 판단 결과 펄스가 발생하지 않으면 방전이 발생하지 않은 것으로 판단하고 펄스가 소정 시간 단위로 3주기에 걸쳐 발생하면 코로나 방전이 발생한 것으로 판단하고 펄스가 1회적으로 발생하면 아크 방전이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 아크와 코로나 발생에 따른 배전반의 과도 대지 전압 검출 방법.
  5. 삭제
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