KR101527942B1 - 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법 - Google Patents

전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법 Download PDF

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks

Abstract

본 발명은 전철변전소의 제어케이블에서 손상이 있을 경우 절연저하가 생긴 지점까지의 거리를 측정하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치는 전철변전소 제어케이블의 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 데이터를 측정하는 입력부와, 입력부의 데이터를 사용하여 접지점 거리도출에 필요한 연산 또는 데이터의 입출력을 제어하는 제어부 및 입력부의 데이터, 제어부의 연산결과 및 접지점 위치 중 어느 하나 이상의 정보를 표시하는 표시부를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
또한 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법은 장애 또는 손상된 제어케이블의 일측단과 건전선(예비선)의 말단을 단락시키는 단계와, 장애 또는 손상된 제어케이블의 다른 일측단과 건전선(예비선) 사이에 직류전압 E를 인가하고 정전류 I를 흘려보내는 단계와, 장애 또는 손상된 제어케이블과 접지점 사이에 발생하는 전압강하 V를 계측하는 단계 및 계측된 전압값 V를 사용하여 접지점 거리를 도출하는 단계를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

Description

전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법{Device For Measuring A Distance About Grounding Point Of The Control Cable In Railway Substation And Method Therefore}
본 발명은 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전철변전소 제어케이블에서 손상이 있을 경우 절연저하가 생긴 지점까지의 거리를 측정하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법에 관한 것이다.
전철변전소 제어케이블은 기기실과 기구상자와 연결되어 있으며 이들에는 접지검출기가 설비되어 동물들로 인한 피해, 노후화 또는 외부의 압력 등에 의한 원인으로 제어케이블의 절연저하(이하 접지)가 발생하면 경보가 울리도록 되어 있다.
그러나 종래의 접지검출기는 다심 케이블속의 어떤 심선이 접지되어 있는가를 판정할 수 없는 문제점이 있다.
또한 경보발생 후의 접지점 조사는 관계되는 변전설비를 정지한 상태에서 야간의 열차간격을 이용하여 조사를 실시하여만 검출가능한 문제점도 있다.
따라서, 상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전철변전소 제어케이블의 절연불량이 생긴 경우 손상된 케이블의 절연불량개소를 확인하기 위하여 탐색작업에 많은 시간과 노력이 필요하였던 것을 해소하여 탐색에 요하는 작업량을 대폭 경감시키는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법를 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치는
전철변전소 제어케이블의 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 데이터를 측정하는 입력부(110)와,
입력부(110)의 데이터를 사용하여 접지점 거리도출에 필요한 연산 또는 데이터의 입출력을 제어하는 제어부(120); 및
입력부(110)의 데이터, 제어부(120)의 연산결과 및 접지점 위치 중 어느 하나 이상의 정보를 표시하는 표시부(130)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
또한 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법은
장애 또는 손상된 제어케이블의 일측단과 건전선(예비선)의 말단을 단락시키는 단계(S100)와,
장애 또는 손상된 제어케이블의 다른 일측단과 건전선(예비선) 사이에 직류전압 E를 인가하고 정전류 I를 흘려보내는 단계(S200)와,
장애 또는 손상된 제어케이블과 접지점 사이에 발생하는 전압강하 V를 계측하는 단계(S300) 및
계측된 전압값 V를 사용하여 접지점 거리를 도출하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법에 의하면, 육안으로 손상된 케이블의 절연불량개소를 탐색하는데 필요한 많은 시간과 노력을 경감시키는 효과가 있다.
또한 제어케이블의 완전한 작동을 도움으로써 원활한 전철운용이 가능케 하는 효과도 있다.
뿐만 아니라 제어케이블의 문제점 발생시 빠른 복구를 가능케 하여 전철운행 정시성을 높이는 효과를 가져온다.
도 1은 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법의 절차를 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치의 기본적인 원리를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법의 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치의 일 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 1에 따르면 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치는
전철변전소 제어케이블의 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 데이터를 측정하는 입력부(110)와, 입력부(110)의 데이터를 사용하여 접지점 거리도출을 위한 연산 또는 데이터의 입출력을 제어하는 제어부(120) 및 입력부(110)의 데이터, 제어부(120)의 연산결과 및 접지점 위치 중 어느 하나 이상의 정보를 표시하는 표시부(130); 를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
그리고 입력부(110)는 전철변전소 제어케이블의 전압을 측정하는 전압측정회로, 전철변전소 제어케이블의 전류를 측정하는 전류측정회로 및 전철변전소 제어케이블에 정전류를 흘려보내는 정전류발생회로를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 입력부(110)는 상기의 회로들에서 발생하는 신호를 A/D변환하는 A/D변환컨버터를 더 구비하는 것이 바람직하며 측정된 데이터들은 A/D변환되어 제어부(120)로 전송한다.
뿐만 아니라 입력부(110)는 상기의 회로들에서 입력되는 신호들에 대해 잡음을 제거하기 위한 각각의 Low-Pass Filter를 구비할 수 있다. 바람직한 예로 전압 또는 전류의 측정신호를 필터링할 수도 있다.
그리고 입력부는(110)는 접지점 거리도출에 필요한 케이블 도체저항값을 직접 입력받는 것이 바람직하다. 그리하여 제어부(120)의 연산에 필요한 저항값을 연산하는데 도움을 줄 수 있다.
게다가 입력부(110)는 전철변전소 케이블의 저항값이 온도에 따라 변하므로 이에 대응하는 수단으로 온도센서를 구비하는 것이 바람직하다.
뿐만 아니라 입력부(110)는 측정데이터를 외부로 전달하거나 또는 외부의 데이터를 수신하는 입출력인터페이스를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상세하게 설명하자면, 입출력인터페이스는 제어부(120)와 통신을 함에 있어 버퍼링기능을 통해 입력부(110)와 제어부(120)의 완충역할을 할 수 있다. 뿐만 아니라 입출력인터페이스는 데이터를 다양한 포맷으로 변환시키거나 제어부(120) 이외의 장치가 추가될 경우 그 장치에 데이터를 전송할 수 있는 기능도 있다.
한편 제어부(120)는 <수학식 1>, <수학식 2>의 방법으로 하여 접지점 거리도출을 하는 것이 바람직하다.
Figure 112014022158153-pat00001
여기서,
L = 접지점 거리
R = 도체저항값
R0 = 케이블 단위길이당 저항값
V = 계측된 전압값
I = 계측된 전류값
Figure 112015031976275-pat00016
여기서,
삭제
R0 = 케이블 단위길이당 저항값
R1 = 20℃의 직류도체저항
a = 도체온도계수
T = 도체온도
또한 제어부(120)는 입력부(110)의 데이터, 접지점 거리연산결과 및 접지점 정보 를 저장하는 저장수단을 갖추는 것이 바람직하다.
한편 표시부(130)는 제어부(120)의 제어정보를 입력할 수 있는 입력수단을 더 구비하여 제어정보를 입력받아 제어부(120)으로 전달하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법의 순차적인 흐름을 도시한 흐름도이다. 도 2를 참조해 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법은
장애 또는 손상된 제어케이블의 일측단과 건전선(예비선)의 말단을 단락시키는 단계(S100);
장애 또는 손상된 제어케이블의 다른 일측단과 건전선(예비선) 사이에 직류전압 E를 인가하고 정전류 I를 흘려보내는 단계(S100);
장애 또는 손상된 제어케이블과 접지점 사이에 발생하는 전압강하 V를 계측하는 단계(S300); 및
계측된 전압값 V를 사용하여 접지점 거리를 도출하는 단계(S400);를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
또한 계측된 전압값을 사용하여 접지점 거리를 도출하는 단계(S400)는 <수학식3>과 <수학식4>의 방법으로 접지점 거리를 도출하는 것이 바람직하다.
Figure 112014022158153-pat00003
여기서,
L = 접지점 거리
R = 도체저항값
R0 = 케이블 단위길이당 저항값
V = 계측된 전압값
I = 계측된 전류값
Figure 112015031976275-pat00017
여기서,
R0 = 케이블 단위길이당 저항값
R1 = 20℃의 직류도체저항
a = 도체온도계수
T = 도체온도
그리고 도 3은 본 발명 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법의 기본적인 원리인 전압강하법을 이용한 실시예를 도시하고 있다.
도 3을 간단하게 설명해 보면, 접지 전극과 대지간의 저항을 접지저항이라 하고, 이것을 직독할 수 있는 장치가 접지저항계(200)이고, 수동식 발전기(230), 변류기(210), 미끄럼선 저항기 r 및 검류계(210)로 구성되어 있다.
접지판(240), 탐침(250), 보조접지봉(260)을 10m 이상의 간격으로 일직선상에 배치하여 접지저항계(200)에 접속한다. 발전기(230)을 돌려서 미끄럼선 저항기 r의 접촉자를 조정하여 검류계(210)를 조정하여 검류계(210)의 지시를 0으로 했을 때 접지저항(240)은 (I2 / I1)·r 로서 계산되어 진다.
도 4는 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4에 따라 설명하면, 손상된 케이블의 말단이 T2와 건전선(예비선 또는 임시선)의 말단 T4를 단락시킨 후에 손상된 케이블의 한쪽 끝인 T1에 직류전압 E(v)를 인가하고, 접지점을 통해 정전류 I(mA)를 손상된 케이블에 흘려보낸다. 이로 인해, T1과 접지점 사이에서 전압강하 V가 발생하기 때문에 이 전압값을 단자 T1과 T3사이에서 계측한다.
여기서, 케이블 단위길이당 저항값을 R0로 한 경우, 접지점까지의 거리 L은 접지점까지의 도체저항값 R을 R0로 나눈 값이 되며, 계측한 전압값 V와 전류값 I를 이용하여 접지점까지의 거리 L을 도출할 수 있다. 이것을 정리하면 <수학식 1>과 같이 정리할 수 있다.
또한 직류전철변전소 제어케이블은 기본적으로 옥내외에 포설되어 있는 것이며, 옥외에 설치될 경우 외부기온에 따라 제어케이블 심선의 온도도 크게 변화한다. 따라서 이 온도변화에 따라 제어케이블의 도체저항도 변화하여 측정에 영향을 미친다.
따라서 본 발명의 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치에서는 수동으로 온도값을 입력하고, <수학식 5>의 방법에 따라 제어케이블의 도체저항을 보정한다.
Figure 112015031976275-pat00018
여기서,
R0 = 케이블 단위길이당 저항값
R1 = 20℃의 직류도체저항
a = 도체온도계수
T = 도체온도
한편 종래의 기법에서는 접지점 거리 L을 <수학삭 6>에 의해 산출하였다.
Figure 112014022158153-pat00006
여기서,
L = 접지점 거리 L
r = 케이블의 시점에서부터 점지점까지의 도체저항값
R = 손상된 케이블의 전체 저항값
H = 손상된 케이블의 전체 길이
그러나, 철도설비에서는 설비의 설치장소와 케이블의 설치장소 등에 따라 케이블을 복잡하게 설치되기 때문에 실제의 케이블 전장을 정확하게 파악하는 것이 매우 어려우며, 따라서 종래의 기법으로는 정확하게 접지 지점을 도출할 수 없는 것이다.
반면에 본 발명 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치 및 방법은 <수학식 5>과 <수학식 6>에서 나타내는 것처럼 전압강하 V, 정전류 I, 케이블의 단위길이당 저항값 R0 및 온도 T에 의해 접지점 거리 L을 산출하고 있기 때문에 케이블의 전체길이를 파악하지 않고도 손상된 케이블의 접지점을 산출할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같은 예로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 예들에 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치
110 : 입력부 120 : 제어부
130 : 표시부 200 : 접지저항계
210 : 변류기 220 : 검류계
230 : 수동식 발전기 240 : 접지판
250 : 탐침 260 : 보조접지봉

Claims (11)

  1. 전철변전소 제어케이블의 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 데이터를 측정하는 입력부;
    상기 입력부의 데이터를 사용하여 접지점 거리도출을 위한 연산 또는 데이터의 입출력을 제어하는 제어부; 및
    상기 입력부의 데이터, 상기 제어부의 연산결과 및 접지점 정보 중 어느 하나 이상의 정보를 표시하는 표시부; 를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 입력부를 통해 측정된 전압값을 상기 입력부를 통해 측정된 전류값으로 나누어 산출된 접지점까지의 저항값(R)을 케이블 단위길이당 저항값(R0)으로 나누어 상기 접지점까지의 거리를 산출하고,
    상기 케이블 단위길이당 저항값(R0)은 하기 <수학식>에 기초하여 연산하는 것인 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
    <수학식>
    Figure 112015031976275-pat00019

    여기서,
    R0 = 케이블 단위길이당 저항값
    R1 = 20℃의 직류도체저항
    a = 도체온도계수
    T = 도체온도
  2. 제1항에 있어서, 입력부는
    전철변전소 제어케이블의 전압을 측정하는 전압측정회로,
    전철변전소 제어케이블의 전류를 측정하는 전류측정회로 및
    전철변전소 제어케이블에 정전류를 흘려보내는 정전류발생회로 중 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    입력부는 측정데이터를 A/D변환하는 A/D변환회로를 더 구비하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    입력부는 Low-Pass Filter를 더 구비하여 전압 또는 전류 중 어느 하나 이상의 측정데이터 잡음을 제거하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    입력부는 온도를 측정하는 온도센서를 더 구비하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  6. 제2항에 있어서,
    입력부는 측정데이터를 외부로 전달하거나 또는 외부의 데이터를 수신하는 입출력인터페이스를 더 구비하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    제어부는 측정값, 접지점 거리연산결과, 접지점 위치 중 어느 하나 이상의 정보를 저장하는 저장수단을 더 구비하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  9. 제1항에 있어서,
    표시부는 제어부의 제어정보를 입력할 수 있는 입력수단을 더 구비하는 전철변전소 제어케이블의 접지점 거리측정장치.
  10. 장애 또는 손상된 제어케이블의 일측단과 건전선(예비선)의 말단을 단락시키는 단계;
    장애 또는 손상된 제어케이블의 다른 일측단과 건전선(예비선) 사이에 직류전압를 인가하고 정전류를 흘려보내는 단계;
    장애 또는 손상된 제어케이블과 접지점 사이에 발생하는 전압강하 V를 계측하는 단계;
    계측된 전압값 V를 사용하여 접지점까지의 거리를 도출하는 단계;를 포함하고,
    상기 계측된 전압값 V를 사용하여 접지점까지의 거리를 도출하는 단계는 계측된 전압값을 계측된 전류값으로 나누어 산출된 접지점까지의 저항값(R)을 케이블 단위길이당 저항값(R0)으로 나누어 상기 접지점까지의 거리를 도출하고,
    상기 케이블 단위길이당 저항값(R0)은 하기 <수학식>에 기초하여 연산하는 것인 전철변전소의 제어케이블의 접지점 거리측정방법.
    <수학식>
    Figure 112015031976275-pat00020

    여기서,
    R0 = 케이블 단위길이당 저항값
    R1 = 20℃의 직류도체저항
    a = 도체온도계수
    T = 도체온도
  11. 삭제
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