KR101816896B1 - 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전선로의 진단에 있어서 절연 성능과 더불어 지락 또는 단락 여부를 판단하기 위하여 배전선로 구성에 사용되는 PT(Potential Transformer : 계기용 변압기)를 이용하여 진단전원을 생성하는 구조를 이용하여 간단한 구조로 진단 신뢰성을 향상하고, 진단과정을 자동화하여 사용의 편리성을 향상시킨 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 60Hz 교류 전압을 발생시키며 제2릴레이(Relay 2)에 일측이 연결되는 제2변류기(CT 2)(120)의 타측에 일측이 연결되고 타측이 제어 및 판단부(130)에 연결된 3상 인버터(110)와, 제1 내지 제3회로 차단기(CB 1, CB 2, CB 3)와 제1, 제2릴레이(Relay 1, Relay 2)의 open/close 제어를 수행하며, 3상 인버터(110)를 이용하여 진단 전압을 제어하고, 제2변류기(120)의 출력을 입력받아 배전선로의 상태를 판단하여 표시 및 출력부(140)에서 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행하도록 제어하는 제어 및 판단부(130)와, 3상 인버터(110), 제2변류기(120), 제어 및 판단부(130), 표시 및 출력부(140)에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부(150);를 포함하여 구성된다.

Description

배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법{Automatic Diagnosis System and Method for Electric Distribution Network}
본 발명은 차단기, 변압기, 변성기, 부스 바, 케이블 등으로 구성되는 전기 배전선로에 있어서, 전원 투입 전에 절연 상태 및 절연을 약화시키는 이물질의 존재 여부를 자동으로 진단하여 판단하고 경보하여, 배전선로에서 발생할 수 있는 설비사고 또는 인명사고를 미연에 예방하거나 방지할 수 있는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차단기, 변압기, 변성기, 부스 바, 케이블 등으로 구성되는 전기 배전선로에 있어서, 전원 투입 전에 절연 상태 및 절연을 약화시키는 이물질의 존재 여부를 자동으로 진단하여 판단하고 경보하여, 배전선로에서 발생할 수 있는 설비 사고 또는 인명 사고를 방지할 필요가 있다.
일반적으로 절연진단은 절연저항측정기 또는 부분방전측정기를 이용하여 진단하는데, 절연저항측정기는 사용이 간단한 장점을 가지는 반면 진단 전압이 실제 사용전압보다 낮아 실제 발생 될수 있는 문제를 예지하지 못하는 경우가 있다.
그리고 부분방전측정기는 비교적 정확한 진단이 가능하기는 하지만 가격대가 높고, 사용방법이 까다롭고 복잡하다는 단점이 있다.
그 밖에도 여러 형태의 배전선로 진단장치가 있으나 이들 모두는 일반적으로 사용하기 매우 불편하거나 사고를 방지하기에 미흡한 면이 있다.
대한민국 공개특허 10-2010-0036567호 - 부분방전신호 검출모듈 및 이의 구동방법
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 배전선로의 진단에 있어서 절연 성능과 더불어 지락 또는 단락 여부를 판단하기 위하여 배전선로 구성에 사용되는 PT(Potential Transformer : 계기용 변압기)를 이용하여 진단전원을 생성하는 구조를 이용하여 간단한 구조로 진단 신뢰성을 향상하고, 진단과정을 자동화하여 사용의 편리성을 향상시킨 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템은, 전원공급원(HV Power Source)측에 일측이 연결된 제1회로차단기(CB1)와, 상기 제1회로차단기(CB1)의 타측에 일측이 직렬연결되고 타측이 트랜스포머(Transfomer HV/LV)에 연결된 제2회로차단기(CB2)와, 일측이 상기 제2회로차단기(CB2)에 직렬연결되고 타측이 부하(Loads)에 직렬 연결된 제3회로차단기(CB3)와, 일측이 상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이에 병렬연결되고, 타측이 콘덴서 뱅크(Condenser Bank)에 연결된 제4 회로차단기(CB4)와, 상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전류를 감지하는 제1변류기(CT1)와, 상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전압을 감지하는 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와, 상기 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters) 사이에 직렬연결되어 상기 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters)의 연결을 차단할 수 있는 제1릴레이(Relay 1)와, 상기 계기용 변압기(PT)와 제1릴레이(Relay 1)(200)사이에 일측이 연결된 제2릴레이(Relay 2)를 포함하여 구성되는 배전선로; 60Hz 교류 전압을 발생시키며 상기 제2릴레이(Relay 2)에 일측이 연결되는 제2변류기(CT 2)의 타측에 일측이 연결되고 타측이 제어 및 판단부에 연결된 3상 인버터와, 상기 제1 내지 제3회로 차단기(CB 1, CB 2, CB 3)와 제1, 제2릴레이(Relay 1, Relay 2)의 open/close 제어를 수행하며, 상기 3상 인버터를 이용하여 진단 전압을 제어하고, 상기 제2변류기의 출력을 입력받아 상기 배전선로의 상태를 판단하여 표시 및 출력부에서 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행하도록 제어하는 제어 및 판단부와, 상기 3상 인버터, 제2변류기, 제어 및 판단부, 표시 및 출력부에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서, 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템에서, 표시 및 출력부는 진단 과정 및 결과의 표시는 램프, 디스플레이기기를 통해 숫자와 문자로 표시되며, 출력은 디지털 통신 또는 디지털 접점 및 아날로그 값으로 수행되는 것을 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 배전선로 절연 성능 자동 진단 방법은, 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)를 클로즈(CLOSE) 시키기 전, 클로즈(CLOSE) 신호를 제어 및 판단부(130)에 입력하여 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 시작되고, 3상 인버터(110)가 진단전압을 출력하기 전에 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)와 출력 차단기인 제2회로차단기(CB 2)를 오픈(Open)하는 단계(S100)(S110); 진단 대상 선로에 콘덴서 뱅크가 연결되어 있다면 연결 차단기인 제4회로차단기의 개방을 통하여 연결을 끊는 단계(CB 4 Open)(S120); 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와 PT의 부하 사이에 놓인 릴레이(Relay 1)(200)을 오픈(Open)시키고(S130), 상기 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와 3상 인버터(110) 사이에 놓인 제2릴레이(Relay 2)를 클로즈(Close)시키는 단계(S140); 차단기 및 릴레이 정리가 끝나면 상기 3상 인버터(110)가 출력 전압을 미리 설정된 상승 폭과 상승 주기로 상승시키도록 제어 및 판단부(130)가 제어하여(S150), 상기 3상 인버터(110)가 출력한 전압이 상기 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)측 2차 저압측으로 입력되고, PT 1차 고압측에는 승압된 높은 전압이 발생되어 진단 대상 선로로 공급되며, 상기 제어 및 판단부(130)는 상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작은가(S160), 상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작다면, 상기 제어 및 판단부(130)는 펄스 형태 전류가 제한값보다 작은가(S170) 및 상기 펄스 형태 전류가 제한값보다 작다면 상기 제어 및 판단부(130)는 3상 인버터(110) 출력 전압이 최대값보다 커졌는가를 판단하는 단계(S180); 상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작은가(S160)와 상기 펄스 형태 전류가 제한값보다 작은가(S170)의 판단결과에서 측정된 전류 값이 미리 설정된 제한 값을 초과하면 "절연불량" 또는 "선로에 문제 발생"으로 판단하고(S200), 3상 인버터(110)를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시키는 단계(S210)와, 상기 3상 인버터(110)의 출력 전압이 최대값에 도달할 때까지 측정된 전류값이 제한값을 초과하지 않으면(S180) 상기 제어 및 판단부(130)는 "정상"으로 판단하고(S190), 상기 3상 인버터를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시키는 단계(S210): 및 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 "정상"으로 판단하여(S190) 종료하면 제어 및 판단부(130)는 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)에 클로즈(CLOSE) 신호를 출력하여 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)를 클로즈(CLOSE)하여 정상 전원 공급을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제어 및 판단부는 표시 및 출력부를 통해 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 배전선로의 진단에 있어서 간단하고 신뢰성이 우수하면서 자동화가 가능한 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
둘째, 절연 성능과 더불어 지락 또는 단락 여부를 자동화 공정에 의해 안전하고 신속하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 작업자가 선로에 접촉하고 있는 상황이면 점차 높아지는 진단 전원에 의해 위험을 인지할 수 있어 위험한 감전 사고를 면할 수 있다. 뿐만 아니라 고양이, 쥐 등의 야생동물들 역시 선로 도전부에 접촉하고 있다면 진단 전원에 의해 도전부로부터 멀리 이탈함으로써 고양이나 쥐 등의 야생동물의 안전 및 해당 동물에 의한 배전선로의 고장을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 동작 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 동작을 설명하기 위한 전압 및 전류 파형도이다.
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 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)은 도 1에 나타낸 바와 같이 3상 인버터(3-phase Inverter)(110), 변류기(CT 2)(120), 제어 및 판단부(Control & Decision)(130), 표시 및 출력부(Display & Output)(140) 및 전원 공급부(Power Supplier)(150)로 구성된다.
이러한 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 구조 및 동작은 전원공급원(HV Power Source)측에 일측이 연결된 제1회로차단기(CB1)와, 제1회로차단기(CB1)의 타측에 일측이 직렬연결되고 타측이 트랜스포머(Transfomer HV/LV)에 연결된 제2회로차단기(CB2)와, 일측이 제2회로차단기(CB2)에 직렬연결되고 타측이 부하(Loads)에 직렬 연결된 제3회로차단기(CB3)와, 일측이 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이에 병렬연결되고, 타측이 콘덴서 뱅크(Condenser Bank)에 연결된 제4 회로차단기(CB4), 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전류를 감지하는 제1변류기(CT1)와, 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전압을 감지하는 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와, 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters) 사이에 직렬연결되어 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters)의 연결을 차단할 수 있는 제1릴레이(Relay 1)(200)와, 계기용 변압기(PT)와 제1릴레이(Relay 1)(200)사이에 일측이 연결되고 타측이 제2변류기(CT 2)(120)의 일측에 연결된 제2릴레이(Relay 2)를 포함하여 구성되는 배전선로에 대하여, 60Hz 교류 전압을 발생시키며 제2변류기(CT 2)(120)의 타측에 일측이 연결되고 타측이 제어 및 판단부(130)에 연결된 3상 인버터(110)와, 제1 내지 제3회로 차단기(CB 1, CB 2, CB 3)와 제1, 제2릴레이(Relay 1, Relay 2)의 open/close 제어를 수행하며, 3상 인버터(110)를 이용하여 진단 전압을 제어하고, 제2변류기(120)의 출력을 입력받아 배전선로의 상태를 판단하여 표시 및 출력부(140)에서 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행하도록 제어하는 제어 및 판단부(130)와, 3상 인버터(110), 제2변류기(120), 제어 및 판단부(130), 표시 및 출력부(140)에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부(150)로 구성되는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)으로 구성된다. 여기서, 전원 공급부(150)는 배터리(300)로부터 직류 전력을 입력받는다.
이러한 구성을 갖는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)에서 제2변류기(CT 2)(120)는 계기용 변압기(PT)로 출력되는 전압에 대한 전류를 측정하는 기능을 가지는데, 정밀한 판단을 위해서는 높은 감도와 높은 주파수 대역폭을 요구한다.
앞에서도 설명한 바와 같이 제어 및 판단부(130)는 필요한 차단기 및 릴레이의 open/close 제어를 수행하며, 3상 인버터(110)를 이용하여 진단 전압을 제어하며, 제2변류기(120)의 출력을 입력받아 배전선로의 상태를 판단하는 기능을 수행한다.
그리고 표시 및 출력부(140)는 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행한다. 이때, 진단 과정 및 결과의 표시는 램프, 디스플레이기기 등 다양한 도구를 통해 숫자와 문자로 표시할 수 있으며, 출력은 디지털 통신 또는 디지털 접점 및 아날로그 값으로 수행될 수 있다.
전원 공급부(150)는 배터리(300)로부터 직류 전력을 입력받아 배전선로 절연 성능 진단 시스템(100) 내부의 3상 인버터(110), 제2변류기(120), 제어 및 판단부(130), 표시 및 출력부(140), 차단기 및 릴레이(200) 구동 등에 필요한 적절한 전력을 제공하는 기능을 수행한다.
이와 같은 본 발명은 배전선로의 전압 측정용 PT 2차측에 점차적으로 값이 상승하는 낮은 전압의 진단 전원을 구성하고, 인가전압에 대한 반응 전류를 측정하고 분석함으로써 대상 선로의 절연 상태와 단락 또는 지락 상황을 판단할 수 있게 된다.
그리고 배전선로의 상태 진단을 위해 선로에 설치된 차단기를 개방시켜 진단 범위를 한정하고, PT 2차측에 연결된 릴레이를 제어하여 보호 계전기 또는 계측기의 연결을 끊고, 3상 인버터(110)에 의해 점차적으로 상승하는 진단 전압을 생성하고 주입하면서 반응 전류를 측정하고 분석하는 과정을 제어 및 판단부(130)에서 자동으로 실행한다.
여기서, VCB, ACB 등의 다수의 회로 차단기(CB 1, CB 2 및 CB4), 콘덴서 뱅크(Condenser Bank), CT, PT, 전력 변압기 등이 구성된 배전 선로의 회로 차단기를 제어하기 위하여 PT(Potential Transformer; 계기용 변압기)는 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters)로의 연결을 차단할 수 있는 제1릴레이(Relay 1)(200)를 부착하여 PT와 릴레이 사이에 진단 전원 투입이 가능하도록 구성하였다.
이때, PT와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters) 사이에 놓이는 제1릴레이(Relay 1)(200)는 상시 단락(Normal Close) 기능을 가지는 B-접점(B-Contact) 릴레이를 채용하는 것이 바람직하다. 한편 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 전원으로는 통상적으로 전기실에 배치되어 운용되는 제어 전원용 배터리(300)가 이용된다.
본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 3상 인버터(110)는 60Hz 교류 전압을 발생시키며, 제어 및 판단부(130)부로부터 발생전압을 지령받는다. 그리고 최고 전압과 전력은 계기용 변압기(PT)의 최대 출력 전압과 전력으로 한정시킨다. 또한 본 발명에서 사용되는 3상 인버터(110)는 정교한 정현파를 요구하므로 선형 전원 또는 필터가 보강된 스위칭 전원으로 제작되는 것이 바람직하다.
변류기(CT 2)(120)는 계기용 변압기(PT)로 출력되는 전압에 대한 전류를 측정하는 기능을 가지는데, 정밀한 판단을 위해서는 높은 감도와 높은 주파수 대역폭을 요구한다.
제어 및 판단부(130)는 필요한 차단기 및 릴레이의 open/close 제어를 수행하며, 3상 인버터(110)를 이용하여 진단 전압을 제어하며, 제2변류기(120)의 출력을 입력받아 배전선로의 상태를 판단하는 기능을 수행한다.
표시 및 출력부(140)는 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행한다. 이때, 진단 과정 및 결과의 표시는 램프, 디스플레이기기 등 다양한 도구를 통해 숫자와 문자로 표시할 수 있으며, 출력은 디지털 통신 또는 디지털 접점 및 아날로그 값으로 수행될 수 있다.
전원 공급부(150)는 배터리(300)로부터 직류 전력을 입력받아 배전선로 절연 성능 진단 시스템(100) 내부의 3상 인버터(110), 제2변류기(120), 제어 및 판단부(130), 표시 및 출력부(140), 차단기 및 릴레이(200) 구동 등에 필요한 적절한 전력을 제공하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 동작 흐름을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 동작 흐름은 도 2에 나타낸 바와 같이, 입측 차단기(CB 1)를 클로즈(CLOSE) 시키기 전, 클로즈(CLOSE) 스위치 신호를 제어 및 판단부(130)에 입력하여 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 시작한다.
3상 인버터(110)가 진단전압을 출력하기 전에 선로 입측 차단기(CB 1)와 선로 출력 차단기(CB 2)를 오픈(Open)한다(S100)(S110).
만약 진단 대상 선로에 콘덴서 뱅크가 연결되어 있다면 연결 차단기 또는 스위치의 개방을 통하여 연결을 끊는다(CB 4 Open)(S120).
다음 과정으로 PT와 PT의 부하 사이에 놓인 릴레이(Relay 1)(200)을 오픈(Open)시키고(S130), PT와 3상 인버터(110) 사이에 놓인 릴레이(Relay 2)를 클로즈(Close)시킨다(S140).
차단기 및 릴레이 정리가 끝나면 3상 인버터(110)가 출력 전압을 미리 설정된 상승 폭과 상승 주기로 상승시키도록 제어 및 판단부(130)가 제어한다(S150).
그러면 3상 인버터(110)가 출력한 전압은 PT측 2차 저압측으로 입력되고, PT 1차 고압측에는 승압된 높은 전압이 발생되어 진단 대상 선로로 공급된다.
이때, 제어 및 판단부(130)는 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작은가를 판단한다(S160).
판단결과(S160), 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작다면, 제어 및 판단부(130)는 펄스 형태 전류가 제한값보다 작은가를 판단한다(S170).
판단결과(S170), 펄스 형태 전류가 제한값보다 작다면 제어 및 판단부(130)는 3상 인버터(110) 출력 전압이 최대값보다 커졌는가를 판단한다(S180).
이때, 판단결과(S160)(S170) 선로에 단락 또는 지락 상황이라면 진단 대상 선로에는 상당히 큰 전류가 흐르게 되며, 이 전류는 PT 1차 저압측 라인에 장착된 고감도 변류기 CT2(120)에 의해 감지된다.
제어 및 판단부(130)는 3상 인버터(110)의 출력 전압을 미리 설정된 값으로 순차적으로 상승시키면서(S180), 전류 값을 감시하는 과정을 반복하는데, 판단결과(S160)(S170)에서 측정된 전류 값이 미리 설정된 제한 값을 초과하면 "절연불량" 또는 "선로에 문제 발생"으로 판단하고(S200), 3상 인버터(110)를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시킨다(S210).
만약 3상 인버터(110)의 출력 전압이 최대값에 도달할 때까지 측정된 전류값이 제한값을 초과하지 않으면 제어 및 판단부(130)는 "정상"으로 판단하고(S190), 3상 인버터(110)를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시킨다(S210).
이때, 제어 및 판단부(130)는 표시 및 출력부(140)를 통해 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하도록 제어한다.
배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 "정상"으로 판단하여(S190) 종료하면 제어 및 판단부(130)는 입측 차단기(CB1)에 클로즈(CLOSE) 신호를 출력하여 입측 차단기(CB1)를 클로즈(CLOSE)하여 정상 전원 공급을 수행한다.
만약 작업자가 선로에 접촉하고 있는 상황이면 점차로 높아지는 진단 전원(S180)에 의해 위험을 인지할 수 있어 위험한 감전 사고를 면할 수 있으며, 고양이, 쥐, 그 밖의 동물이 선로 도전부에 접촉하고 있다면 진단 전원에 의해 도전부로터 멀리 이탈할 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 동작을 설명하기 위한 전압 및 전류 파형도이다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템의 동작을 설명하기 위한 전압 및 전류 파형도에서, 우선 도 3a는 진단 전원으로 사용되는 인버터의 출력 전압 파형이다. 완전한 정현파이며, 60Hz 주파수를 갖는다.
한편 도 3b는 양호한 선로 상태에 대한 변류기의 출력신호인데, 항상 제한 값 이내의 값을 갖게 된다.
그리고 도 3c는 선로에 단락 또는 지락이 발생한 상태의 전류 신호의 예이다. 전류 파형이 정현파 형태를 가지며, 제한 값 이상으로 큰 전류가 형성됨을 나타내고 있다.
또한 도 3d는 선로의 절연 상태가 불량한 경우의 전류 신호를 보여주고 있는데, 일정 위상에서 펄스 전류를 형성한다. 또한 고양이, 쥐 등의 동물 사체가 도전부에 접촉하고 있는 경우에도 도 3d와 같은 절연 상태가 불량한 형태로 전류신호가 감지될 수 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 : 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템
110 : 3상 인버터(3-phase Inverter)
120 : 변류기(CT 2)
130 : 제어 및 판단부(Control & Decision)
140 : 표시 및 출력부(Display & Output)
150 : 전원 공급부(Power Supplier)

Claims (4)

  1. 전원공급원(HV Power Source)측에 일측이 연결된 제1회로차단기(CB1)와,
    상기 제1회로차단기(CB1)의 타측에 일측이 직렬연결되고 타측이 트랜스포머(Transfomer HV/LV)에 연결된 제2회로차단기(CB2)와,
    일측이 상기 제2회로차단기(CB2)에 직렬연결되고 타측이 부하(Loads)에 직렬 연결된 제3회로차단기(CB3)와,
    일측이 상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이에 병렬연결되고, 타측이 콘덴서 뱅크(Condenser Bank)에 연결된 제4 회로차단기(CB4)와,
    상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전류를 감지하는 제1변류기(CT1)와,
    상기 제1회로차단기(CB1)와 제2회로차단기(CB2) 사이의 전압을 감지하는 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와,
    상기 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters) 사이에 직렬연결되어 상기 계기용 변압기(PT)와 보호 계전기 또는 전력 미터(Protection Relay or Meters)의 연결을 차단할 수 있는 제1릴레이(Relay 1)(200)와,
    상기 계기용 변압기(PT)와 제1릴레이(Relay 1)(200)사이에 일측이 연결된 제2릴레이(Relay 2)를 포함하여 구성되는 배전선로;
    60Hz 교류 전압을 발생시키며 상기 제2릴레이(Relay 2)에 일측이 연결되는 제2변류기(CT 2)(120)의 타측에 일측이 연결되고 타측이 제어 및 판단부(130)에 연결된 3상 인버터(110)와, 상기 제1 내지 제3회로 차단기(CB 1, CB 2, CB 3)와 제1, 제2릴레이(Relay 1, Relay 2)의 open/close 제어를 수행하며, 상기 3상 인버터(110)를 이용하여 진단 전압을 제어하고, 상기 제2변류기(120)의 출력을 입력받아 상기 배전선로의 상태를 판단하여 표시 및 출력부(140)에서 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하는 기능을 수행하도록 제어하는 제어 및 판단부(130)와, 상기 3상 인버터(110), 제2변류기(120), 제어 및 판단부(130), 표시 및 출력부(140)에 필요한 전력을 공급하는 전력 공급부(150);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)에서,
    상기 표시 및 출력부(140)는 진단 과정 및 결과의 표시는 램프, 디스플레이기기를 통해 숫자와 문자로 표시되며, 출력은 디지털 통신 또는 디지털 접점 및 아날로그 값으로 수행되는 것을 특징으로 하는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 진단 방법으로,
    입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)를 클로즈(CLOSE) 시키기 전, 클로즈(CLOSE) 신호를 제어 및 판단부(130)에 입력하여 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 시작되고, 3상 인버터(110)가 진단전압을 출력하기 전에 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)와 출력 차단기인 제2회로차단기(CB 2)를 오픈(Open)하는 단계(S100)(S110);
    진단 대상 선로에 콘덴서 뱅크가 연결되어 있다면 연결 차단기인 제4회로차단기의 개방을 통하여 연결을 끊는 단계(CB 4 Open)(S120);
    계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와 PT의 부하 사이에 놓인 릴레이(Relay 1)(200)을 오픈(Open)시키고(S130), 상기 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)와 3상 인버터(110) 사이에 놓인 제2릴레이(Relay 2)를 클로즈(Close)시키는 단계(S140);
    차단기 및 릴레이 정리가 끝나면 상기 3상 인버터(110)가 출력 전압을 미리 설정된 상승 폭과 상승 주기로 상승시키도록 제어 및 판단부(130)가 제어하여(S150), 상기 3상 인버터(110)가 출력한 전압이 상기 계기용 변압기(PT : Potential Transformer)측 2차 저압측으로 입력되고, PT 1차 고압측에는 승압된 높은 전압이 발생되어 진단 대상 선로로 공급되며, 상기 제어 및 판단부(130)는 상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작은가(S160), 상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작다면, 상기 제어 및 판단부(130)는 펄스 형태 전류가 제한값보다 작은가(S170) 및 상기 펄스 형태 전류가 제한값보다 작다면 상기 제어 및 판단부(130)는 3상 인버터(110) 출력 전압이 최대값보다 커졌는가를 판단하는 단계(S180);
    상기 3상 인버터(110) 출력 전류가 미리 설정한 제한값보다 작은가(S160)와 상기 펄스 형태 전류가 제한값보다 작은가(S170)의 판단결과에서 측정된 전류 값이 미리 설정된 제한 값을 초과하면 "절연불량" 또는 "선로에 문제 발생"으로 판단하고(S200), 3상 인버터(110)를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시키는 단계(S210)와, 상기 3상 인버터(110)의 출력 전압이 최대값에 도달할 때까지 측정된 전류값이 제한값을 초과하지 않으면(S180) 상기 제어 및 판단부(130)는 "정상"으로 판단하고(S190), 상기 3상 인버터를 정지시킨 후 모든 차단기 및 릴레이를 진단 시작 전 상태로 복구시키는 단계(S210): 및
    배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)이 "정상"으로 판단하여(S190) 종료하면 제어 및 판단부(130)는 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)에 클로즈(CLOSE) 신호를 출력하여 입측 차단기인 제1회로차단기(CB 1)를 클로즈(CLOSE)하여 정상 전원 공급을 수행하는 것을 특징으로 하는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 진단 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어 및 판단부(130)는 표시 및 출력부(140)를 통해 진단 과정 및 결과를 표시하고 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배전선로 절연 성능 자동 진단 시스템(100)의 진단 방법.
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