KR101647138B1 - 휴대형 부분 방전 모의 발생장치 - Google Patents

휴대형 부분 방전 모의 발생장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 것으로서, 누름 신호 입력시간에 따라 전원 투입 및 차단을 수행하며, 출력 펄스의 특성을 변경하는 전원 스위치부; 누름 횟수에 따라 전압의 레벨을 선택하는 레벨 스위치부; 주파수를 선택하는 주파수 스위치부; 펄스의 발생 위상이 주파수의 사인파를 기준으로 positive 정점에서만 발생할 것인지, negative 정점에서도 발생할 것인지를 선택하는 펄스 수 스위치부; 상기 전원 스위치부, 레벨 스위치부, 주파수 스위치부 및 펄스 수 스위치부로부터 출력되는 신호를 감지하고, 디스플레이 출력, 전원, 펄스 발생을 위한 배전압 회로 제어를 포함하는 처리를 수행하는 중앙 처리부; 상기 중앙 처리부를 통해 조절된 펄스 폭을 바탕으로 해당 레벨의 전압을 생성하며, 생성된 전압을 출력 단자와 연결된 펄스 발생부의 리드 스위치에 공급하는 배전압 회로부; 및 상기 배전압 회로부를 통해 공급된 전압을 바탕으로 광대역의 펄스를 발생시키되, 상기 중앙 처리부의 제어에 의해 일정 전압 이상에서 동작하여 일정 시간동안 코일을 전자석으로 동작시켜 리드 스위치를 동작하게 하는 FET와, 스위칭 동작 시점에만 인가된 전압의 펄스를 출력하는 리드 스위치를 포함하는 펄스 발생부; 를 포함한다.

Description

휴대형 부분 방전 모의 발생장치{PORTABLE PARTIAL DISCHARGE SIMULATION GENERATOR}
본 발명은 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 가지 전기 설비를 진단하는 진단장비를 검증할 수 있는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 것이다.
현대 사회는 날로 전기 소모가 많아지고 있으며, 전기 설비의 중요성도 부각되어진다. 이에 따라, 여러가지 전기 설비의 진단장비가 사용되고 있는데, 이들의 정상적인 동작을 하고 있는지를 현장에서 검증할 방법이 명확히 지정되어 있지 않아 사고가 발생된 이후에 장비의 이상 여부가 결정되는 경우가 종종 나타나고 있는 실정이다.
부분 방전 모의 발생장치와 관련해서는, 한국공개특허 제10-2014-0035122호(이하, '선행문헌') 외에 다수 등록 및 공개되어 있다.
상기한 선행문헌은, 챔버 내부에 위치되고, 두 절연물이 서로 중첩되어 접합면을 형성하는 절연체의 양측으로 배치되며 전압을 인가받아 부분방전을 발생시키는 방전 발생 전극과, 상기 방전 발생 전극에 연결되며 상기 방전 발생 전극에 전압을 인가하는 고전압인가부와, 상기 두 절연물을 가압하여 상기 두 절연물의 접합면의 압력을 조절하는 계면압력조절부와, 상기 챔버 내의 가스 압력을 조절하는 가스압력조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
현재 국내에서 사용되는 검증 방법은 고가의 고압 발생기에 방전원을 이용하여 부분 방전을 일으켜 실험을 하고 있다.
그러나, 상기한 선행문헌을 포함한 종래에 사용하는 고압 발생기는 전문가가 아닐 경우 사용이 어렵고, 고가이며 그 무게로 인해 현장 검증시 많은 어려움이 있다. 또한, 고압 발생기 자체의 고압이 사람에게 위험하므로 잘못된 사용시 사고의 위험을 가진다.
이와 같은 고압 발생기를 사용할 수밖에 없던 이유는 발생 펄스의 특성과 밀접한 관계를 가진다.
부분 방전(Partial Discharge: PD)의 경우, 매우 광대역(0Hz~1.5GHz 이상)의 펄스가 발생되며, 사인파와 같은 상승 곡선이 아니라 거의 직각의 펄스이어야한다.
그러나, 이를 회로로 구현할 경우, 특정된 주파수의 신호와 확대시 사인파와 같은 곡선을 가지게 되며, 발생 펄스의 세기가 고정될 수 밖에 없다.
한국공개특허 제10-2014-0035122호.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 종래와 달리 휴대가 가능하며, 발생 펄스의 세기를 조절할 수 있는 부분 방전 모의 발생장치를 제공함에 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 것으로서, 누름 신호 입력시간에 따라 전원 투입 및 차단을 수행하며, 출력 펄스의 특성을 변경하는 전원 스위치부; 누름 횟수에 따라 전압의 레벨을 선택하는 레벨 스위치부; 주파수를 선택하는 주파수 스위치부; 펄스의 발생 위상이 주파수의 사인파를 기준으로 positive 정점에서만 발생할 것인지, negative 정점에서도 발생할 것인지를 선택하는 펄스 수 스위치부; 상기 전원 스위치부, 레벨 스위치부, 주파수 스위치부 및 펄스 수 스위치부로부터 출력되는 신호를 감지하고, 디스플레이 출력, 전원부의 전원, 또는 펄스 발생을 위한 배전압 회로부 제어를 수행하는 중앙 처리부; 상기 중앙 처리부를 통해 조절된 펄스 폭을 바탕으로 해당 레벨의 전압을 생성하며, 생성된 전압을 출력 단자와 연결된 펄스 발생부의 리드 스위치에 공급하는 배전압 회로부; 및 상기 배전압 회로부를 통해 공급된 전압을 바탕으로 광대역의 펄스를 발생시키되, 상기 중앙 처리부의 제어에 의해 일정 전압 이상에서 동작하여 일정 시간동안 코일을 전자석으로 동작시켜 리드 스위치를 동작하게 하는 FET와, 스위칭 동작 시점에만 인가된 전압의 펄스를 출력하는 리드 스위치를 포함하는 펄스 발생부; 를 포함한다.
또한 상기 전원 스위치부는, 타이머를 포함하여 이루어져, 전원 투입 상태와 누름 신호 입력시간에 따라 전원부의 전원을 투입 또는 차단하는 전원 관리모듈; 및 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 미만으로 누름 신호가 입력될 경우 펄스의 특성을 변경하는 펄스 관리모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원 관리모듈은, 전원부의 전원이 차단되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 투입하며, 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전원 관리모듈은, 전원부의 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이내에 누름 신호가 입력되지 않을 경우 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 주파수 스위치부는, 50Hz 내지 60Hz의 주파수를 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 리드 스위치는, 상기 코일이 둘러싸여 전자석 역할을 수행하는 장치로서, 상기 코일의 일측은 배터리 +단자와 연결되고 타측은 상기 FET와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 리드 스위치는, 코일의 자기장 형성 시 순간적인 동작 및 점진적인 복귀 특성을 가지는 불안정 떨림 동작 시 떨림 동작 만큼의 상승 곡선이 수직을 이루는 광대역의 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한 전원부의 전원 상태, 현재 출력 전압의 레벨 값, 펄스의 상, 펄스 수, 주파수, 펄스 폭 조절에 따라 생성된 해당 레벨의 전압값 및 배터리 상태 중, 적어도 하나 이상의 구동 상황 정보를 표시하는 디스플레이부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 펄스 발생부와 연결되어, 발생된 광대역 펄스를 출력하는 출력 단자부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 배터리를 포함하고 있으며, 장치의 전원을 공급하는 전원부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 휴대가 용이하며, 실제 방전과 같은 파형을 구혐함으로써 모든 진단장비에 적용 테스트가 가능한 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 원하는 펄스의 세기를 조절 가능하며, 매우 짧은 시간 동안에만 해당 펄스를 발생시킴으로써 사고의 위험을 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 전체 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 배전압 회로부 및 펄스 발생부에 관한 회로도.
도 3 은 본 발명에 따른 리드 스위치 및 코일을 보이는 일예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 리드 스위치에 코일이 둘러싸인 모습을 보이는 일예시도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관하여 도 1 내지 도 4 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치에 관한 전체 구성도로서, 도시된 바와 같이 전원 스위치부(100), 레벨 스위치부(200), 주파수 스위치부(300), 펄스 수 스위치부(400), 중앙 처리부(500), 디스플레이부(600), 배전압 회로부(700), 펄스 발생부(800), 출력 단자부(900) 및 전원부(1000)를 포함하여 이루어진다.
전원 스위치부(100)는 누름 신호 입력시간에 따라 전원 투입(on) 및 차단(off)을 수행하며, 출력 펄스의 특성을 변경하는 기능을 수행하는 바, 도 1 에 도시된 바와 같이 전원 관리모듈(110) 및 펄스 관리모듈(120)을 포함한다.
구체적으로, 전원 관리모듈(110)은 타이머(111)를 포함하여 이루어져, 전원 투입 상태와 누름 신호 입력시간에 따라 전원부(1000)의 전원을 투입 또는 차단한다.
이때, 전원 관리모듈(110)은 전원부(1000)의 전원이 차단되어 있는 상태에서 기 설정된 시간(제 1 기 설정 시간) 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 투입하며, 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간(제 2 기 설정 시간) 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 차단한다.
또한, 전원 관리모듈(110)은 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간(제 3 기 설정 시간) 이내에 누름 신호가 입력되지 않을 경우 전원을 차단할 수 있다. 이러한 전원 차단을 통해 전원부(1000)의 배터리를 절약할 수 있다.
펄스 관리모듈(120)은 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간(제 4 기 설정 시간) 미만으로 누름 신호가 입력될 경우 펄스의 특성을 변경, 즉, positive 특성에서 negative 로, 또는 negative 에서 positive 로 펄스의 특성을 변경한다.
본 실시예에서, 제 1 기 설정 시간, 제 2 기 설정 시간 및 제 4 기 설정 시간은, 수 초 바람직하게, 1초 내지 3초로 설정될 수 있으며, 제 3 기 설정 시간은 수 분 바람직하게, 1분 내지 10분으로 설정될 수 있다. 여기서, 제 1 기설정 시간, 제 2 기 설정 시간 및 제 4 기 설정 시간은 동일한 시간일 수 있다.
레벨 스위치부(200)는 누름 횟수에 따라 전압의 레벨을 선택한다.
주파수 스위치부(300)는 50Hz~60Hz 의 주파수(펄스 발생 주기)를 선택한다.
펄스 수 스위치부(400)는 펄스의 발생 위상이 주파수의 사인파를 기준으로 positive 정점에서만 발생할 것인지, negative 정점에서도 발생할 것인지를 선택한다. 이는 주파수에 따라 100Hz, 120Hz의 발생 효과를 나타낸다.
중앙 처리부(500)는 CPU 또는 CPLD를 이용하여 전원 스위치부(100), 레벨 스위치부(200), 주파수 스위치부(300) 및 펄스 수 스위치부(400)로부터 출력되는 신호를 감지하고, 디스플레이 출력, 전원부(1000)의 전원, 또는 펄스 발생을 위한 배전압 회로 제어 등의 처리를 수행하되, 구체적으로는 레벨 스위치부(200)를 통해 선택된 전압의 세기만큼 펄스 폭을 조절하여, 전압을 배전압 회로부(700)로 공급하도록 제어한다.
디스플레이부(600)는 LCD 또는 LED 등을 포함하여 장치 전면에 구성되어, 전원부(1000)의 전원 상태, 현재 출력 전압의 레벨 값, 펄스의 상, 펄스 수, 주파수(펄스 발생 주기), 펄스 폭 조절에 따라 생성된 해당 레벨의 전압값 및 배터리 상태 등의 구동 상황 정보를 표시한다.
배전압 회로부(700)는 중앙 처리부(500)를 통해 조절된 펄스 폭을 바탕으로 다이오드(710) 및 커패시터(720)를 이용하여 해당 레벨의 전압을 생성하며, 생성된 전압을 출력 단자부(900)와 연결된 펄스 발생부(800)의 리드 스위치(810)에 공급한다(도 2 참조).
펄스 발생부(800)는 배전압 회로부(700)를 통해 공급된 전압을 바탕으로 광대역의 펄스를 발생시키는 기능을 수행하는 바, 도 2 에 도시된 바와 같이 리드 스위치(810) 및 FET(820)를 포함한다.
구체적으로, 리드 스위치(810)는 도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 코일(811)이 둘러싸여 전자석 역할을 수행하는 장치로서, 코일(811)의 일측은 전원부(1000)의 배터리 +단자와 연결되고, 타측은 FET(820)와 연결된다.
이때, 리드 스위치(810)는 자기장 형성시 불안정 떨림 동작한다.
이러한 리드 스위치(810)의 불안정 떨림 동작은, 순간적인 동작과 점진적인 복귀 특성에 따라 발생되며, 리드 스위치(810)는 배전압 회로부(700)를 통해 공급된 전압을 바탕으로, 타측 단자로 떨림 동작 만큼의 상승 곡선이 수직을 이루는 광대역의 펄스를 발생시킨다.
여기서, 발생되는 광대역 펄스는 0Hz~1.5GHz 이상의 펄스와 순간적인 접점에 의한 수직의 파형 그리고 인가된 전압을 피크치로 하는 펄스의 특성을 띠게 된 펄스를 발생시킨다.
FET(820)는 코일(811)과 연결되어 있으며, 중앙 처리부(500)의 제어에 의해 지정된 시점에 리드 스위치(810)를 동작시킨다.
즉, FET(820)는 중앙 처리부(500)의 제어에 의해 일정 전압 이상에서 동작하여 매우 짧은 시간동안 코일(811)을 전자석으로 동작시켜 리드 스위치(810)가 동작하게 되며, 리드 스위치(810)는 스위칭 동작 시점에만 인가된 전압의 펄스를 출력한다.
출력 단자부(900)는 펄스 발생부(800)와 연결되어, 발생된 광대역 펄스를 출력한다. 이때, 출력 단자부(900)는 높은 주파수로 인해 펄스 발생부(800)의 리드 스위치(810)와 길게 연결될 경우 주파수 손실이 많이 발생될 수 있어 가능한 짧게 연결한다.
전원부(1000)는 배터리를 포함하고 있으며, 장치의 전원을 공급한다.
일반적으로, 전기 설비에 부착된 센서를 통해 부분 방전 신호를 검출하고, 검출된 신호를 바탕으로 부분 방전을 검출하여 관리자가 모니터링 함으로써 시설물을 관리한다.
그러나, 간혹 시공시 또는 노후화로 센서의 불량, 케이블의 불량, 측정장치의 불량이 발생하게 되는데 전기 설비가 이상이 발생하고 점검하기 전에는 이를 점검할 방법이 없어, 모의 발생장치를 통해 각각의 부분에 인가하여 각 단의 이상유무를 판단할 수 있다. 이때, 상용 전원을 사용하는 모의 발생장치의 경우, 전원선을 타고 노이즈들이 측정장비로 유입되어 오동작의 경우가 종종 발생되고 있다.
이에, 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치는 다음과 같은 용도로서 사용할 수 있다.
1. 센서 점검 : 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치를 다른 센서에 연결하고, 높은 레벨의 신호를 인가하여 점검하고자 하는 센서에서 검출하는지 확인한다.
2. 케이블 점검: 센서를 제거하고 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치를 연결하여 중간 레벨의 신호를 인가 후 신호가 검출되는지 확인한다.
3. 부분방전 측정 장치 점검: 센서와 연결된 케이블을 제거하고 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치와 연결하여, 낮은 레벨의 신호를 인가함에 따른 신호가 검출되는지 확인한다.
기존의 부분 방전 발생장치의 신호는 임의 부분을 점검하기가 어려웠으나, 본 발명에 따른 휴대형 부분 방전 모의 발생장치는 각 부분별로 신호의 레벨을 조절하여 원하는 부분에 인가함으로써 해당 부분의 직접적인 점검이 가능하다는 특징적인 장점을 가진다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 전원 스위치부 200: 레벨 스위치부
300: 주파수 스위치부 400: 펄스 수 스위치부
500: 중앙 처리부 600: 디스플레이부
700: 배전압 회로부 800: 펄스 발생부
900: 출력 단자부 1000: 전원부
110: 전원 관리모듈 120: 펄스 관리모듈
111: 타이머 710: 다이오드
720: 커패시터 810: 리드 스위치
820: FET 811: 코일

Claims (10)

  1. 누름 신호 입력시간에 따라 전원 투입 및 차단을 수행하며, 출력 펄스의 특성을 변경하는 전원 스위치부;
    누름 횟수에 따라 전압의 레벨을 선택하는 레벨 스위치부;
    주파수를 선택하는 주파수 스위치부;
    펄스의 발생 위상이 주파수의 사인파를 기준으로 positive 정점에서만 발생할 것인지, negative 정점에서도 발생할 것인지를 선택하는 펄스 수 스위치부;
    상기 전원 스위치부, 레벨 스위치부, 주파수 스위치부 및 펄스 수 스위치부로부터 출력되는 신호를 감지하고, 디스플레이 출력, 전원부의 전원, 또는 펄스 발생을 위한 배전압 회로부 제어를 수행하는 중앙 처리부;
    상기 중앙 처리부를 통해 조절된 펄스 폭을 바탕으로 해당 레벨의 전압을 생성하며, 생성된 전압을 출력 단자와 연결된 펄스 발생부의 리드 스위치에 공급하는 배전압 회로부; 및
    상기 배전압 회로부를 통해 공급된 전압을 바탕으로 광대역의 펄스를 발생시키되, 상기 중앙 처리부의 제어에 의해 일정 전압 이상에서 동작하여 일정 시간동안 코일을 전자석으로 동작시켜 리드 스위치를 동작하게 하는 FET와, 스위칭 동작 시점에만 인가된 전압의 펄스를 출력하는 리드 스위치를 포함하는 펄스 발생부; 를 포함하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 스위치부는,
    타이머를 포함하여 이루어져, 전원부의 전원 투입 상태와 누름 신호 입력시간에 따라 전원을 투입 또는 차단하는 전원 관리모듈; 및
    전원부의 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 미만으로 누름 신호가 입력될 경우 펄스의 특성을 변경하는 펄스 관리모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원 관리모듈은,
    전원부의 전원이 차단되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 투입하며, 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이상으로 누름 신호가 입력될 경우 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원 관리모듈은,
    전원부의 전원이 투입되어 있는 상태에서 기 설정된 시간 이내에 누름 신호가 입력되지 않을 경우 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주파수 스위치부는,
    50Hz 내지 60Hz의 주파수를 선택하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 스위치는,
    상기 코일이 둘러싸여 전자석 역할을 수행하는 장치로서, 상기 코일의 일측은 배터리 +단자와 연결되고 타측은 상기 FET와 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 리드 스위치는,
    코일의 자기장 형성시 순간적인 동작 및 점진적인 복귀 특성을 가지는 불안정 떨림 동작 시 떨림 동작 만큼의 상승 곡선이 수직을 이루는 광대역의 펄스를 발생시키는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    전원부의 전원 상태, 현재 출력 전압의 레벨 값, 펄스의 상, 펄스 수, 주파수, 펄스 폭 조절에 따라 생성된 해당 레벨의 전압값 및 배터리 상태 중, 적어도 하나 이상의 구동 상황 정보를 표시하는 디스플레이부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 펄스 발생부와 연결되어, 발생된 광대역 펄스를 출력하는 출력 단자부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    배터리를 포함하고 있으며, 장치의 전원을 공급하는 전원부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 부분 방전 모의 발생장치.
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