KR102036491B1 - 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고장점 표정장치의 성능을 시험하기 위한 휴대용 고장점 표정 시험 장치에 관한 것으로, 변전소의 급전용 차단기를 개방(off)한 상태에서 AC 380V의 외부 전원을 저전압 공급용 변압기의 1차측에 연결시켜 복수 레벨의 저전압 시험 전원 출력이 가능한 저전압 공급용 변압기와; 상기 저전압 공급용 변압기의 출력단에 연결되어 전원공급경로를 단속하는 개폐기들과; 상기 저전압 공급용 변압기에 직렬로 연결되는 전류 검출용 변류기와 병렬로 연결되는 전압 검출용 변성기를 포함하는 계측부들과; 상기 계측부들 각각으로부터 얻어지는 전류 및 전압값을 이용하여 기준점부터 고장점까지의 임피던스를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하여 출력하는 컨트롤러와; 상기 AC 380V의 외부 전원을 상기 저전압 공급용 변압기의 1차측으로 연결시켜 주고, 시험 장소의 단권변압기의 1차측을 상기 저전압 공급용 변압기의 출력단과 전기적으로 연결시켜 주기 위한 케이블 결합부;를 포함하되, 상기 컨트롤러는 상기 저전압 공급용 변압기로부터 출력되는 저전압의 시험 전원을 시험 장소의 단권변압기 1차측으로 공급해 고장점 표정 시험이 이루어지도록 제어함을 특징으로 한다.

Description

휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치{A PORTABLE APPARATUS FOR TESTING A FAULT LOCATOR IN ELECTRIC RAILWAY SYSTEM}

본 발명은 전기철도 고장점 표정 시험에 관한 것으로, 특히 고장점 표정장치의 성능을 검증 시험하기 위한 휴대용 고장점 표정 시험 장치에 관한 것이다.

고장점 표정장치(Fault Locator)란 전기철도의 급전계통에서 전차선로의 지락 고장 발생 시 고장 위치를 찾아 표시하는 설비이다. 전기철도 급전계통에서 사용하는 고장점 표정 기법은 크게 리액턴스 방식과 흡상전류비 방식으로 구분할 수 있다.

리액턴스 방식은 임피던스(Z=R+jX) 중 고장 저항(R)으로 인한 영향을 감소시키기 위하여 리액턴스(X) 성분만을 이용하여 고장점을 계산하는 방식이다. 단위길이 당 단락 리액턴스 값을 알고 있을 때 고장 발생 시 계산되는 최종 리액턴스 값을 바탕으로 고장점을 표정한다. 일반 3상 송전선로에서는 리액턴스 값이 선로 길이에 비례하여 선형적으로 증가하기 때문에 고장 발생 시 고장점을 쉽게 표정할 수 있다. 하지만, 급전 구간 내 변전소, 병렬구분소, 급전구분소에 단권변압기가 설치되어 운용되는 전기철도 급전계통 특성상, 변전소를 기준으로 고장점이 멀어진다고 하여도 선형적으로 리액턴스가 증가하지 않는다. 이 때문에 같은 리액턴스 값을 기준으로 최대 3개의 고장점을 동시에 표정하는 오차가 발생할 수 있으며, 정확한 정정을 위하여 강제 지락시험과 같은 부수적인 노력이 필요하다.

한편, 흡상전류비 방식은 구분소 마다 설치되어 있는 단권변압기의 중성선에 흐르는 전류를 측정하여 고장점을 표정하는 방식이다. 고장 발생 시 고장점을 기준으로 양쪽 구분소에 설치된 단권변압기의 중성점으로 귀선 전류가 형성된다. 이 전류는 레일 및 보호선을 타고 흐르며, 국내 전기철도 계통 구성상 레일은 일정 거리마다 보호선과 결선되어 대지에 접지되어 있다. 따라서 실제 양쪽 단권변압기에서 측정되는 전류는 접지 구간을 통과한 정확한 값이라 보기 어려우며, 표정된 고장점 결과를 실제값과 비교했을 때 오차가 크게 발생할 가능성이 높다.

이상에서 설명한 고장점 표정 기법 중 하나를 채용한 고장점 표정장치의 정확도를 확인하기 위한 시험을 고장점 표정 시험이라 칭하는데, 종래의 고장점 표정 시험은 다음과 같은 문제점이 존재한다.

우선 고장점 표정장치의 정확도를 검증하기 위하여 특고압(AC 25kV)의 전차선로를 강제 지락시켜 고장점 표정 시험을 시행한다.

이러한 경우 전차선에 접지 걸이를 설치한 후에 변전소의 차단기를 투입(ON)하여 시험하기 때문에, 급전계통에 포함된 AT(단권변압기)의 돌입전류가 사고 전류에 포함되어 실제 사고 전류와 다르게 계측된다.

따라서 흡상전류비 방식에서는 AT(단권변압기)의 위치에 따라 흡상전류비가 다르게 나타나므로 고장점 표정 오차가 발생하고, 리액턴스 방식에서는 AT(단권변압기) 돌입전류에 포함된 2고조파(H2)의 영향으로 나타난 리액턴스 계측의 오차는 고장점 표정 오차로 이어지는 문제가 발생한다.

더 나아가 특고압 강제 지락 시험시 순간적으로 수천 암페어(A)의 대전류가 흘러 전철 급전계통의 중전기기 및 전철 신호, 통신 설비가 소손되는 문제가 발생한다.

또한 고장점 표정 오차를 보정하기 위한 과도한 시험 반복으로 인해 변압기가 소손되는 경우도 발생할 수 있으며, 실제 반복된 고장점 표정 시험 중에 신호, 통신 설비가 소손되어 시험 후 복구시간 지연으로 열차 운행이 지연되는 문제가 발생하기도 한다. 이에 정확한 고장점 표정을 위한 보정시험을 반복하기 어려운 현실적인 문제가 존재한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1844468호 대한민국 등록특허공보 제10-0384816호

이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 발명으로서, 본 발명의 주요 목적은 고장점 표정 시험에 저압을 이용함으로써 전철 급전계통상의 중전기기 및 전철 신호/통신 설비가 소손되는 문제를 최소화함은 물론, 고장점 표정 시험의 안전성을 확보할 수 있는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 정확한 고장점 표정을 위해 연속적인 고장점 표정 시험이 가능한 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 고장점 표정장치의 성능을 시험하되 저전압을 이용하여 고장점 표정장치의 성능을 시험할 수 있으며, 장치 사용자가 편리하게 시험 방법을 수행할 수 있도록 안내하는 메시지의 표출이 가능한 휴대용 고장점 표정 시험 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 고장점 표정장치의 성능을 시험함에 있어 돌입전류에 의한 영향을 최소화하여 고장점 표정장치의 성능을 정확하게 시험할 수 있는 휴대용 고장점 표정 시험 장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는,
변전소의 급전용 차단기를 개방(off)한 상태에서 AC 380V의 외부 전원을 저전압 공급용 변압기의 1차측에 연결시켜 복수 레벨의 저전압 시험 전원 출력이 가능한 저전압 공급용 변압기와;
상기 저전압 공급용 변압기의 출력단에 연결되어 전원공급경로를 단속하는 개폐기들과;
상기 저전압 공급용 변압기에 직렬로 연결되는 전류 검출용 변류기와 병렬로 연결되는 전압 검출용 변성기를 포함하는 계측부들과;
상기 계측부들 각각으로부터 얻어지는 전류 및 전압값을 이용하여 기준점부터 고장점까지의 임피던스를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하여 출력하는 컨트롤러와;
상기 AC 380V의 외부 전원을 상기 저전압 공급용 변압기의 1차측으로 연결시켜 주고, 시험 장소의 단권변압기의 1차측을 상기 저전압 공급용 변압기의 출력단과 전기적으로 연결시켜 주기 위한 케이블 결합부;를 포함하되,
상기 컨트롤러는 상기 저전압 공급용 변압기로부터 출력되는 저전압의 시험 전원을 시험 장소의 단권변압기 1차측으로 공급해 고장점 표정 시험이 이루어지도록 제어함을 특징으로 한다.
제2 실시 예에 따르면 본 발명은, 상기 컨트롤러는 장치 사용자가 조작 판넬부를 통해 선택한 저전압 레벨의 시험 전원이 출력되도록 상기 저전압 공급용 변압기의 출력 경로를 단속 제어함을 또 다른 특징으로 한다.
제3 실시예에 따르면 본 발명은, 상기 저전압 공급용 변압기는 두 개로 구성되고 상기 컨트롤러는 고장점 표정 시험시마다 상기 두 개의 저전압 공급용 변압기들이 교번적으로 동작하도록 제어함을 또 다른 특징으로 한다.
제4 실시 예에 따르면 본 발명은, 일측이 전차선로에 연결되는 제1접지선의 타측과 연결되는 접지선 제1연결단자와, 일측이 레일에 연결되는 제2접지선의 타측과 연결되는 접지선 제2연결단자와, 상기 제1연결단자와 제2연결단자 사이에 연결되어 개폐 동작하는 지락용 개폐기와, 지락 및 해제 명령에 따라 상기 지락용 개폐기를 개폐 제어하는 개폐기 구동부를 포함하는 안전 지락장치를 더 포함함을 또 다른 특징으로 한다.
제5 실시 예에 따르면 본 발명은, 상기 개폐기 구동부는 상기 지락 및 해제 명령을 무선 수신하기 위한 무선 통신부를 포함함을 또 다른 특징으로 한다.
제6 실시 예에 따르면 본 발명은, 고장점 표정 시험 순서 안내 메시지를 표시하기 위한 표시창;을 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 내부 메모리에 저장된 데이터에 기초하여,
'시험 장소의 급전용 차단기를 개방(off)하고 상기 변압기의 출력단을 시험 장소의 단권변압기(AT)의 1차측 부싱에 연결' 지시하는 메시지와,
'전차선로의 시험 위치에서 안전 지락장치의 지락용 개폐기를 '온'상태에서 안전 지락장치 설치' 지시하는 메시지와,
'전차선의 정전상태를 확인하고 상기 지락용 개폐기를 개방(off) 지시'하는 메시지와,
'시험 장소로부터 표정시험 위치의 거리에 따라 저전압 레벨의 시험 전원 선택'을 지시하는 메시지와,
'전차선로의 상하행선에 시험전원 인가를 표시'하는 메시지와,
'유,무선 통신을 통해 상기 시험전원 인가를 확인한 후 안전 지락장치의 지락용 개폐기를 투입(on)하여 지락 지시'하는 메시지와,

'시험 완료를 확인하고 안전 지락장치의 지락 개폐기를 해제 지시'하는 메시지를 정해진 순서에 따라 순차 표시 제어함을 또 다른 특징으로 한다.

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상술한 기술적 과제 해결 수단에 따르면, 고장점 표정장치의 정확도를 검증하기 위하여 특고압(AC 25kV)의 전차선로를 강제 지락시켜 고장점 표정 시험을 시행하는 종전의 방법에 비해, 본 발명은 AC 50 내지 440V의 저전압 레벨의 시험 전원을 이용하기 때문에 사고전류를 억제할 수 있음은 물론, 급전 계통의 중전기기, 전철 신호/통신 설비 등에 악영향을 끼치지 않으므로 연속적으로 반복하여 고장점 표정 시험을 수행할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 반복 시험을 통해 고장점 표정의 정확도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점도 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는 흡상전류비 방식과 리액턴스 방식 모두에 적용 가능하다는 장점이 있으며,

무엇보다 AC 25kV의 전원공급이 차단된 전차선에 안전 지락장치의 접지 걸이를 설치한 후, 시험 전원 인가를 확인한 후 약 5-6초 후에 안전 지락장치를 구성하는 개폐기(MGC)를 투입(on)하여 전차선을 지락시키기 때문에 돌입전류가 사고 전류에 포함되는 것을 방지함으로써, 보다 정확하게 고장점 표정장치의 성능(임피던스) 측정이 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치의 블럭 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 이용하는 경우의 저전압 시험용 급전 계통 예시도.
도 3은 도 1 중 저전압 공급용 변압기들(100)의 예시도.
도 4는 도 1 중 조작 판넬부(600)의 예시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치의 일 구성요소인 안전 지락장치(700)의 연결 상태 예시도.
도 6은 도 1 중 안전 지락장치(700)의 외관 예시도.
도 7은 도 1 중 안전 지락장치에 연결되는 접지선들의 일측 끝단 연결상태를 보이기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 이용한 고장점 표정 시험 안내 흐름 예시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 예를 들면 하기에서는 변전소, 보조구분소, 구분소 등에 설치되는 고장점 표정 장치의 동작은 이미 당업자에게 널리 알려진 사실이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

참고적으로 하기에서 사용되는 용어 중 저전압 레벨이란 일반적인 고장점 표정 시험에 사용되는 AC 25kV에 비해 상대적으로 전압 레벨이 낮은 AC 50V 내지 440V의 시험용 전원의 전압 레벨을 의미하는 것으로 정의하기로 한다.

우선 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치의 블럭 구성도를 예시한 것이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 이용하는 경우의 저전압 시험용 급전 계통도를 예시한 것이며, 도 3은 도 1 중 저전압 공급용 변압기들(100)로서 두 개의 변압기를 사용하는 경우를 예시한 것이다. 도 4는 도 1 중 조작 판넬부(600)의 예시도이다.

도 1과 도 2에서는 설명의 편의를 위해 하나의 저전압 공급용 변압기(100)와 그 후단에 위치하는 구성만을 도시하였으나, 시험 장치의 내구성 향상을 위해 시험시마다 교번적으로 동작하도록 도 3에 도시한 바와 같이 두 개의 저전압 공급용 변압기(100)를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는 두 개의 저전압 공급용 변압기(100)를 구비하고 있는 것으로 가정한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는,

복수 레벨(AC 50V, 110V, 220V, 380V, 440V)의 저전압 시험 전원 출력이 가능한 저전압 공급용 변압기들(100)과;

상기 저전압 공급용 변압기들(100) 각각의 출력단에 연결되어 전원공급경로를 단속하는 개폐기들(200)과,

상기 저전압 공급용 변압기들(100)에 직열로 연결되는 전류 검출용 변류기(CT)와 병렬로 연결되는 전압 검출용 변성기(PT)를 포함하는 상하행선용의 계측부들(300)과,

상기 계측부들(300) 각각으로부터 얻어지는 전류 및 전압값을 이용하여 기준점부터 고장점까지의 임피던스를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하여 출력하는 컨트롤러(500)와,

AC 380V의 외부 전원을 상기 저전압 공급용 변압기들(100)의 1차측으로 연결시켜 주고, 시험 장소(예를 들면 변전소 혹은 보조구분소 혹은 구분소)의 단권변압기(AT)의 1차측을 상기 저전압 공급용 변압기들(100) 각각의 출력단과 전기적으로 연결시켜 주기 위한 케이블 결합부(400) 및 조작 판넬부(600)를 포함한다.

본 발명의 실시 예에서는 컨트롤러(500)가 고장점까지의 거리를 연산하는 고장점 표정부의 기능을 수행하는 것으로 예시하였으나, 이는 구현 방식에 따라서 고장점 표정부와 장치 전반의 동작, 예를 들면 개폐기(200) 제어, 각종 표시 데이터 표시 제어, 변압기(100) 교번 제어 등과 같은 동작을 내부 메모리에 저장된 제어 데이터에 기초하여 제어하는 장치 제어부로 이원화할 수도 있다.

참고적으로 상기 저전압 공급용 변압기들(100) 각각의 1차측은 AC 380V의 외부 전원 입력단과 연결되며, 서로 다른 복수 레벨의 저전압을 출력하기 위한 탭들이 2차측 출력단에 구비됨으로써, 컨트롤러(500)는 구비된 저전압 공급용 변압기들(100) 중 하나의 탭으로부터 출력되는 저전압의 시험 전원이 시험 장소에 위치하는 단권변압기의 1차측으로 공급되도록 전원공급경로를 단속하여 고장점 표정 시험이 이루어지도록 제어할 수 있다. 즉, 컨트롤러(500)는 두 개의 저전압 공급용 변압기들(100) 중 어느 하나의 출력단을 선택하여 그로부터 출력되는 저전압의 시험 전원이 시험 장소의 단권변압기(AT)의 1차측으로 공급되도록 개폐기들(200)을 제어한다.

다만, 컨트롤러(500)가 적절한 전원공급경로를 단속하기 위해서는 시험 장소(변전소 혹은 보조구분소 혹은 구분소)로부터 표정시험 위치의 거리에 따라 시험 전압을 선택할 수 있다. 이를 장치 사용자는 상기 거리에 따라 저전압 레벨의 시험 전압을 조작 판넬부(600)를 통해 선택한다.

예를 들면 시험 장소로부터 표정시험 위치의 거리가 3km 이내이면 AC 50V를 선택하는 것이 바람직하며, 15 내지 20km이면 AC 380V를 시험 전원으로 선택하는 것이 바람직하다. 이와 같이 컨트롤러(500)는 장치 사용자가 조작 판넬부(600)를 통해 선택한 저전압 레벨의 시험 전원이 출력되도록 상기 저전압 공급용 변압기들(100)의 출력 경로(즉, 전원공급경로)를 단속 제어한다.

본 발명의 실시 예에서는 표정시험 위치의 거리에 따라 서로 다른 레벨의 저전압이 시험 전원으로 사용 가능한 예를 설명하였으나, 단일 레벨의 저전압이 시험 전원으로 출력되도록 시험 장치를 단순히 구성하여 표정시험 위치의 거리에 맞는 시험 장치가 사용되도록 할 수도 있을 것이다.

경우에 따라서, 상기 컨트롤러(500)는 고장점 표정 시험시마다 구비된 저전압 공급용 변압기들(100)이 교번적으로 동작하도록 제어할 수도 있다. 이와 같이 하는 이유는 고장점 표정 시험 자체가 단락 시험과 유사하므로 하나의 변압기를 구비하는 경우 변압기에 문제가 생겨 시험 장치 자체의 수명이 단축되거나 시험 중 정상 동작할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 따라서 장치의 내구성과 신뢰도 향상을 위해 복수의 변압기(100)를 구비해 고장점 표정 시험시마다 교번적으로 동작하도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 컨트롤러(500)는 동작 순서를 카운트 기록하고 이에 기초하여 동작 변압기(100)를 선택하도록 할 수 있다.

한편 상술한 구성을 가지는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는 별도 구성으로서 안전 지락장치(700)를 더 포함할 수 있다.

상기 안전 지락장치(700)는 도 5에 도시한 바와 같이 일측이 전차선로에 연결되는 제1접지선(710)의 타측과 연결되는 접지선 제1연결단자(712)와, 일측이 레일에 연결되는 제2접지선(720)의 타측과 연결되는 접지선 제2연결단자(722)와, 상기 제1연결단자(712)와 제2연결단자(722) 사이에 연결되어 개폐 동작하는 지락용 개폐기(MGC)와, 지락 및 해제 명령에 따라 상기 지락용 개폐기(MGC)를 개폐 제어하는 개폐기 구동부(도시하지 않았음)를 포함한다. 이러한 안전 지락장치(700)는 도 6에 도시한 바와 같은 외관을 가지는 하우징 본체 내에 수납되어 휴대하여 선로 주변에서 사용될 수 있다.

참고적으로 상기 안전 지락장치(700)의 하우징 본체에는 도 6에 도시한 바와 같이 지락과 해제 명령을 입력하기 위한 버튼이 구비되어 장치 사용자에 의해 조작될 수도 있고, 원격에서 무선 조정될 수도 있다. 이러한 경우 상기 개폐기 구동부는 지락 및 해제 명령을 무선 수신하기 위한 무선 통신부를 포함할 수 있다.

부가적으로 상기 컨트롤러(500)는 내부 메모리에 저장된 데이터에 기초하여 장치 사용자들이 편리하게 고장점 표정 시험을 수행할 수 있도록 시험 방법을 안내하는 메시지를 조작 판넬부(600)의 표시창을 통해 순차적으로 표시해 줄 수도 있다. 이에 대해서는 도 8에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

이하 상술한 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 전차선(TF)과 급전선(AF)에 연결할 경우의 저전압 시험용 급전 계통도를 예시한 도 2를 참조하여 저전압의 시험용 전원이 공급되는 과정을 부연 설명하기로 한다.

우선 시험 장치 사용자는 AC 380V의 외부 전원이 저전압 공급용 변압기(100)의 1차측으로 공급되도록 외부 전원 입력 케이블을 저전압 공급용 변압기(100)의 1차측에 연결시키고, 아울러 저전압 공급용 변압기(100)의 출력단이 시험 장소인 변전소의 단권변압기(AT)의 1차측과 연결될 수 있도록 출력 전원 케이블을 케이블 결합부(400)에 연결한다.

이러한 사전 케이블 연결 작업에 의해 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 구성하는 저전압 공급용 변압기(100)의 2차측 출력단은 배선용 차단기(MCCB-TS)와 동시급전용 개폐기(200), MCCB-F1/F2를 통해 시험 장소, 예를 들면 변전소의 AT(단권변압기) 1차측에 연결되고, 상기 AT(단권변압기)의 1차측은 상/하행선 각각의 TF/AF/레일과 연결되는 형태가 된다.

도 2에 도시한 바와 같이 동시급전용 개폐기(200) 각각의 일측에는 계측부(300)를 구성하는 전류 검출용 변류기들(CT)과 전압 검출용 변성기들(PT)이 각각 직렬 및 병렬로 연결되되, 저전압 공급용 변압기에는 전류 검출용 변류기들(CT)이 각각 직렬로 연결되고 전압 검출용 변성기들(PT)이 각각 병렬로 연결되어 있으며, 상기 전류 검출용 변류기들(CT)과 전압 검출용 변성기들(PT)로부터 얻어지는 전류 및 전압값을 이용하여 기준점부터 고장점까지의 리액턴스를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하여 표시창을 통해 출력하는 컨트롤러(500)가 연결되는 형태가 된다.

이와 같이 외부 전원 입력 케이블과 출력 전원 케이블을 이용해 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 시험 장소인 변전소의 AT(단권변압기)의 1차측과 연결한 상태에서 안전 지락장치(700)를 설치하여 고장점 표정 시험을 수행하는 경우를 부연 설명하기로 한다.

우선 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치의 일 구성요소인 안전 지락장치(700)의 연결 상태를 예시한 것이며, 도 6은 도 1 중 안전 지락장치(700)의 외관을, 도 7은 도 1 중 안전 지락장치(700)에 연결되는 접지선들의 일측 끝단 연결상태를 각각 예시한 도면이다.

안전 지락장치(700)는 도 6에 도시한 바와 같이 휴대할 수 있는 박스 형태의 외관을 가지며, 장치 사용자가 조작할 수 있는 '지락'과 '해제' 버튼이 하우징 본체에 노출 형성되어 있다. 이러한 안전 지락장치(700)는 도 5 및 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 일측이 전차선로에 연결되는 제1접지선(710)의 타측과 연결되는 접지선 제1연결단자(712)와, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 일측이 레일에 연결되는 제2접지선(720)의 타측과 연결되는 접지선 제2연결단자(722)와, 상기 제1연결단자(712)와 제2연결단자(722) 사이에 연결되어 개폐 동작하는 지락용 개폐기(MGC) 및 지락 및 해제 명령에 따라 상기 지락용 개폐기를 개폐 제어하는 개폐기 구동부(도 6 참조)를 포함한다.

이하 상술한 구성을 가지는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치와 그 부속품인 안전 지락장치(700)를 이용하여 고장점 표정 시험을 하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

우선 고장점 표정 시험은 시험장소와 철도변에서 순차적으로 수행되어야 하는 단계들로 이루어지기 때문에 고장점 표정 시험을 교육받은 자에 의해 수행되는 것이 바람직하다. 이는 하나의 제약 사항(인적 제약, 교육 이수 제약 등)으로 작용할 수 있으므로, 별도의 교육을 받지 않은 자라 하더라도 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치에서 안내하는 메시지에 따라 고장점 표정 시험이 이루어질 수 있도록 유도하는 것이 바람직하다.

이에 하기에서는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치에서 안내하는 메시지에 따라 고장점 표정 시험이 이루어지는 과정을 도 8을 참조하여 부연 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 이용한 고장점 표정 시험 안내 흐름도를 예시한 것이다. 참고적으로 하기에서의 시험 장소는 변전소를 의미하는 것으로 한다. 이러한 시험 장소는 변전소, 보조구분소, 구분소 중 어느 하나일 수 있다. 또한 순차 표시되는 지시 메시지는 장치 사용자의 조작 명령에 따라 순차적으로 표시되도록 프로그래밍할 수 있다.

도 8을 참조하면, 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치의 컨트롤러(500)는 내부 메모리에 저장된 데이터에 기초하여 '시험 장소, 예를 들면 변전소의 급전용 차단기를 개방(off)하고 저전압 레벨의 시험 전원을 공급하는 변압기(100)의 출력단을 시험 장소인 변전소의 단권변압기(AT)의 1차측 부싱에 연결' 지시하는 메시지를 조작 판넬부(600) 상에 구비된 표시창에 표시(S10단계)해 준다. 경우에 따라서는 장치 사용자에게 외부 전원을 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치에 연결 지시하는 메시지를 함께 표시해 줄 수도 있다.

이러한 지시 메시지에 따라 장치 사용자는 외부 전원 입력 케이블과 출력 전원 케이블을 이용해 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치를 시험 장소인 변전소의 AT(단권변압기) 1차측 및 외부 전원과 연결한다.

이후 장치 사용자 명령에 응답하여 컨트롤러(500)는 '전차선로의 표정시험 위치에서 안전 지락장치(700)의 지락용 개폐기(MGC)를 '온'상태에서 안전 지락장치(700)의 설치'를 지시하는 메시지를 표시(S20단계)해 준다.

이에 장치 사용자는 유,무선 통신을 통해 전차선로의 시험 위치에 위치하는 작업자에게 S20단계에서 표시된 메시지 내용을 전달해 준다. 이에 작업자는 안전 지락장치(700)의 지락용 개폐기(MGC)를 "온"상태로 한 후 도 7에 도시한 바와 같이 제1접지선(710)의 일측을 전차선로에 연결하고 타측을 안전 지락장치(700)에 구비된 접지선 제1연결단자(712)에 연결하며, 제2접지선(720)의 일측을 레일에 연결하며 타측을 안전 지락장치(700)에 구비된 접지선 제2연결단자(722)에 연결한다.

이와 같이 안전 지락장치(700)의 설치가 완료되면 장치 사용자와 작업자는 통신을 통해 안전 지락장치(700)의 설치에 대해 확인한다. 이러한 확인 작업을 통해 다음 단계의 지시 명령을 내리면, 컨트롤러(500)는 전차선의 정전상태를 확인한 후 개폐기(MGC)를 개방(off)할 것을 지시하는 메시지를 표시(S30단계)한다. 이에 장치 사용자는 전차선로변에 위치하는 작업자에게 개폐기(MGC) 개방을 지시하고, 작업자는 개폐기(MGC)를 개방한다.

이후 컨트롤러(500)는 장치 사용자 명령에 응답하여 다음 지시를 명하면, 컨트롤러(500)는 시험 장소인 변전소로부터 표정시험 위치의 거리에 따라 시험 전원을 선택할 것을 지시하는 메시지를 표시(S40단계)한다.

이에 장치 사용자가 저전압 레벨인 AC 50,110,220,380,440V 중 하나의 시험 전원을 선택하면, 컨트롤러(500)는 장치 사용자가 선택한 저전압 레벨의 시험 전원이 변전소 AT(단권변압기)의 1차측에 공급되도록 구비된 두 개의 저전압 공급용 변압기(100) 중 정해진 순서에 따라 동작해야 하는 변압기(100)의 출력단에 연결된 개폐기(200)를 스위칭 온 제어한 후 시험 전원 인가 상태를 표시(S50단계)해 준다.

이와 같이 시험 전원 인가 상태가 표시되면, 컨트롤러(500)는 '시험 전원 인가 확인후 5-6초 후에 안전 지락장치(700)의 지락용 개폐기(MGC)를 투입하여 지락' 지시 메시지를 표시(S60단계)해 준다.

이로써 장치 사용자는 유,무선 통신을 통해 전차선로변에 위치하는 작업자에게 안전 지락장치(700)의 지락용 개폐기(MGC)를 투입할 것을 지시하고, 현장 작업자는 지락용 개폐기(MGC)를 지락시키기 위한 버튼을 조작한다.

이와 같이 지락용 개폐기(MGC)를 투입하여 전차선 지락 고장을 인위적으로 발생시키면 변전소에서는 보호 계전기가 동작하여 시험 급전 차단기가 개방(off)됨은 물론, 시험 장소인 변전소에 설치된 고장점 표정 장치와 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는 고장점 표정 연산을 각각 수행하여 이를 표시한다.

이에 장치 사용자는 표시되는 고장점 표정 연산을 상호 비교하여 변전소에 설치된 고장점 표정 장치의 정확도를 확인할 수 있는 상태가 된다.

이후 컨트롤러(500)는 '시험 완료를 확인하고 안전 지락장치(700)의 개폐기(MGC)를 해제' 지시하는 메시지를 표시(S70단계)해 준다. 이에 장치 사용자는 유,무선 통신을 통해 전차선로변에 위치하는 작업자에게 개폐기(MGC) 해제 지시를 명하고 전차선로와 레일에 연결한 접지선들(710,720)의 철거를 명함으로써, 고장점 표정 장치의 시험을 최종적으로 종료한다.

상술한 바와 같은 고장점 시험 방법에 따르면, 고장점 표정장치의 정확도를 검증하기 위하여 특고압(AC 25kV)의 전차선로를 강제 지락시켜 고장점 표정 시험을 시행한 종전의 방법에 비해, 본 발명은 AC 50 내지 440V의 저전압 레벨의 시험 전원을 이용하기 때문에 사고전류를 억제할 수 있음은 물론, 급전 계통의 중전기기, 전철 신호/통신 설비 등에 악영향을 끼치지 않으므로 연속적으로 반복하여 고장점 표정 시험을 수행할 수 있는 장점이 있으며, 이러한 반복 시험을 통해 고장점 표정의 정확도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점도 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치는 흡상전류비 방식과 리액턴스 방식 모두에 적용 가능하다는 장점이 있으며,

본 발명은 무엇보다 AC 25kV의 전원이 차단된 전차선에 안전 지락장치(700)의 접지 걸이를 설치한 후, 시험 전원 인가를 확인한 후 약 5-6초 후에 안전 지락장치(700)를 구성하는 개폐기(MGC)를 투입(on)하여 전차선을 지락시키기 때문에 돌입전류가 사고 전류에 포함되는 것을 방지함으로써, 보다 정확하게 고장점 표정장치의 성능(임피던스) 측정이 가능한 장점이 있다.

이상 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 변전소의 급전용 차단기를 개방(off)한 상태에서 AC 380V의 외부 전원을 저전압 공급용 변압기의 1차측에 연결시켜 복수 레벨의 저전압 시험 전원 출력이 가능한 저전압 공급용 변압기와;
   상기 저전압 공급용 변압기의 출력단에 연결되어 전원공급경로를 단속하는 개폐기들과;
   상기 저전압 공급용 변압기에 직렬로 연결되는 전류 검출용 변류기와 병렬로 연결되는 전압 검출용 변성기를 포함하는 계측부들과;
   상기 계측부들 각각으로부터 얻어지는 전류 및 전압값을 이용하여 기준점부터 고장점까지의 임피던스를 이용하여 고장점까지의 거리를 연산하여 출력하는 컨트롤러와;
   상기 AC 380V의 외부 전원을 상기 저전압 공급용 변압기의 1차측으로 연결시켜 주고, 시험 장소의 단권변압기의 1차측을 상기 저전압 공급용 변압기의 출력단과 전기적으로 연결시켜 주기 위한 케이블 결합부;를 포함하되,
   상기 컨트롤러는 상기 저전압 공급용 변압기로부터 출력되는 저전압의 시험 전원을 시험 장소의 단권변압기 1차측으로 공급해 고장점 표정 시험이 이루어지도록 제어함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는 장치 사용자가 조작 판넬부를 통해 선택한 저전압 레벨의 시험 전원이 출력되도록 상기 저전압 공급용 변압기의 출력 경로를 단속 제어함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 저전압 공급용 변압기는 두 개로 구성되고 상기 컨트롤러는 고장점 표정 시험시마다 상기 두 개의 저전압 공급용 변압기들이 교번적으로 동작하도록 제어함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 일측이 전차선로에 연결되는 제1접지선의 타측과 연결되는 접지선 제1연결단자와, 일측이 레일에 연결되는 제2접지선의 타측과 연결되는 접지선 제2연결단자와, 상기 제1연결단자와 제2연결단자 사이에 연결되어 개폐 동작하는 지락용 개폐기와, 지락 및 해제 명령에 따라 상기 지락용 개폐기를 개폐 제어하는 개폐기 구동부를 포함하는 안전 지락장치;를 더 포함함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 개폐기 구동부는 상기 지락 및 해제 명령을 무선 수신하기 위한 무선 통신부를 포함함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치.
6. 청구항 1에 있어서, 고장점 표정 시험 순서 안내 메시지를 표시하기 위한 표시창;을 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 내부 메모리에 저장된 데이터에 기초하여,
   '시험 장소의 급전용 차단기를 개방(off)하고 상기 저전압 공급용 변압기의 출력단을 시험 장소의 단권변압기(AT)의 1차측 부싱에 연결' 지시하는 메시지와,
   '전차선로의 시험 위치에서 안전 지락장치의 지락용 개폐기를 '온'상태에서 안전 지락장치 설치' 지시하는 메시지와,
   '전차선의 정전상태를 확인하고 상기 지락용 개폐기를 개방(off) 지시'하는 메시지와,
   '시험 장소로부터 표정시험 위치의 거리에 따라 저전압 레벨의 시험 전원 선택'을 지시하는 메시지와,
   '전차선로의 상하행선에 시험전원 인가를 표시'하는 메시지와,
   '유,무선 통신을 통해 상기 시험전원 인가를 확인한 후 안전 지락장치의 지락용 개폐기를 투입(on)하여 지락 지시'하는 메시지와,
   '시험 완료를 확인하고 안전 지락장치의 지락 개폐기를 해제 지시'하는 메시지를 정해진 순서에 따라 순차 표시 제어함을 특징으로 하는 휴대용 전기철도 고장점 표정 시험 장치

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