KR102391663B1 - 활선 절연 저항 분석 장치 - Google Patents

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Abstract

활선 절연 저항 분석 장치가 개시된다. 본 발명은, 활선에 인가된 교류 전압 신호와 활선에 설치된 클램프로부터의 교류 전류 신호에 기초하여 역률(PF)값을 포함하는 제1 연산값을 생성하는 제1 연산부, 및 제1 연산값에 기초하여 저항성 누설 전류값을 포함하는 제2 연산값을 생성하는 제2 연산부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 위상차 정보를 이용하지 않고서도 절연 저항값을 산출할 수 있게 되는 결과, 높은 주파수 영역대의 교류 전압이 인가되는 활선에서도 성공적으로 절연 저항값을 측정할 수 있게 된다.

Description

활선 절연 저항 분석 장치{Live Wire Insulation Resistance Analyzer}
본 발명은 활선 절연 저항 분석 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위상차 정보를 이용하지 않고서도 절연 저항값을 산출할 수 있게 되는 결과, 높은 주파수 영역대의 교류 전압이 인가되는 활선에서도 성공적으로 절연 저항값을 측정할 수 있는 활선 절연 저항 분석 장치에 관한 것이다.
누전으로 인한 화재나 감전의 위험을 방지하기 위하여 전선의 절연 저항값은 주기적으로 측정 및 관리되어야 하는 주요 점검 항목이다.
한편, 과거에는 이와 같은 절연 저항값을 정전 상태에서 측정하였으나 근래에는 정전에 따른 불편과 피해를 막기 위해 활선 상태에서 절연 저항을 측정하는 계측 장비들이 널리 활용되고 있다.
한편, 이와 같은 종래 기술에 따른 활선 절연 저항 계측기들은 대한민국 등록특허 제0876651호에서와 같이 위상각 산출을 통해 누설전류를 측정하는 방법을 주로 사용하고 있다.
그러나, 이와 같이 위상각 산출을 통해 누설전류를 측정하는 방법은 60Hz 이하의 비교적 낮은 주파수 영역을 갖는 교류 전압이 인가되는 활선에 대해서만 유효하다는 기술적 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 위상차 정보를 이용하지 않고서도 절연 저항값을 산출할 수 있게 되는 결과, 높은 주파수 영역대의 교류 전압이 인가되는 활선에서도 성공적으로 절연 저항값을 측정할 수 있는 활선 절연 저항 분석 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 다른 기술적 과제들을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 활선 절연 저항 분석 장치는, 활선에 인가된 교류 전압 신호와 상기 활선에 설치된 클램프로부터의 교류 전류 신호에 기초하여 역률(PF)값을 포함하는 제1 연산값을 생성하는 제1 연산부; 및 상기 제1 연산값에 기초하여 저항성 누설 전류값을 포함하는 제2 연산값을 생성하는 제2 연산부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 연산부는 상기 저항성 누설 전류값에 기초하여 상기 활선의 절연저항값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 연산부는, 상기 활선에 인가된 교류 전압 신호와 상기 활선에 설치된 클램프로부터의 교류 전류 신호에 기초하여 유효 전력(P)과 무효 전력(Q)을 연산하고, 상기 유효 전력(P)과 무효 전력(Q)에 기초하여 고조파 전력(H)을 연산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 위상차 정보를 이용하지 않고서도 절연 저항값을 산출할 수 있게 되는 결과, 높은 주파수 영역대의 교류 전압이 인가되는 활선에서도 성공적으로 절연 저항값을 측정할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 언급한 효과로 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 다른 효과들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치의 구조를 나타내는 기능 블록도, 및
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치에서의 연산 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치의 구조를 나타내는 기능 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치는 연산부(100), 구동부(200), 및 표시부(300)를 포함하며, 연산부(100)는 제1 연산부(110) 및 제2 연산부(120)를 포함한다.
제1 연산부(110)는 활선에 인가된 교류 전압 신호(V)와 활선에 설치된 클램프(10)로부터의 교류 전류 신호(I)에 기초하여 역률(PF)값을 포함하는 제1 연산값을 생성하며, 제2 연산부(120)는 제1 연산부(110)가 생성한 제1 연산값에 기초하여 활선에서의 저항성 누설 전류값을 포함하는 제2 연산값을 생성한다.
한편, 구동부(200)는 연산부(100)가 생성한 각종 연산값 정보가 출력되도록 엘이디 디스플레이 장치 등의 표시부(300)의 구동을 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치에서의 연산 과정을 설명하는 절차 흐름도이다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 활선 절연 저항 분석 장치에서 연산 과정을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 제1 연산부(110)는 활선에 인가된 교류 전압 신호에 기초하여 실효치 전압값(VRMS)을 연산하고, 활선에 설치된 클램프(10)를 통해 수신되는 교류 전류 신호에 기초하여 실효치 전류값(IRMS, 즉, 누설 전류값)를 연산한다(S410).
그 다음 제1 연산부(110)는 하기의 수학식 1에 따라 피상 전력(S)를 연산할 수 있을 것이다(S420).
Figure 112021111999119-pat00001
여기서, S는 피상 전력, VRMS는 실효치 전압값, IRMS는 실효치 전류값이다.
아울러, 제1 연산부(110)는 활선에 인가된 교류 전압 신호(V)와 활선에 설치된 클램프(10)로부터의 교류 전류 신호(I)에 기초하여 유효 전력(P)과 무효 전력(Q)를 연산하며, 아울러, 하기의 수학식 2에 기초하여 고조파 전력(H)을 연산할 수 있을 것이다(S430).
Figure 112021111999119-pat00002
여기서, S는 피상 전력값, P는 유효 전력값, Q는 무효 전력값, H는 고조파 전력값이다.
이와 같이 본 발명에 따른 활선 절연 저항 분석 장치의 연산부(100)는 위상차 정보를 이용하지 않으면서도 고조파 전력값까지 연산할 수 있게 된다.
그 다음 제1 연산부(110)는 하기 수학식 3에 기초하여 역률(PF)값을 연산할 수 있을 것이다(S440).
Figure 112021111999119-pat00003
여기서, PF는 역률, P는 유효 전력값, S는 피상 전력값이다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 활선 절연 저항 분석 장치의 연산부(100)는 위상차 정보를 이용하지 않으면서도 역률(PF)값을 산출할 수 있게 된다.
한편, 제1 연산부(110)는 상기와 같이 생성된 각종 연산값을 포함하는 제1 연산값을 MCU 칩(micro controller unit chip) 등의 제2 연산부(120)로 직렬 데이터 인터페이스(serial data interface) 등을 통해 송신할 수 있을 것이다.
이에 제2 연산부(120)는 제1 연산부(110)로부터 수신된 제1 연산값에 기초하여 다음과 같이 추가적인 연산을 실행할 수 있을 것이다.
구체적으로, 제2 연산부(120)는 하기의 수학식 4에 기초하여 저항성 누설전류(Igr)을 연산할 수 있을 것이다(S450).
Figure 112021111999119-pat00004
여기서, Igr은 저항성 누설전류값, P는 유효 전력값, VRMS는 실효치 전압값이다.
아울러, 제2 연산부(120)는 하기의 수학식 5에 기초하여 절연 저항값(R)을 연산할 수 있을 것이다(S460).
Figure 112021111999119-pat00005
여기서, R은 절연 저항값, VRMS는 실효치 전압값, Igr은 저항성 누설전류값이다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 본 발명에 따른 활선 절연 저항 분석 장치의 연산부(100)는 위상차 정보를 이용하지 않고 절연 저항값을 산출할 수 있게 되는 결과, 60Hz를 초과하는 높은 영역대의 교류 전압이 인가되는 활선에서도 절연 저항값을 성공적으로 측정할 수 있게 된다.
한편, 제2 연산부(120)는 하기의 수학식 6에 기초하여 용량성 누설전류(Igc)를 연산할 수 있을 것이다(S470).
Figure 112021111999119-pat00006
여기서, Igc는 용량성 누설전류값, Q는 무효 전력값, VRMS는 실효치 전압값이다.
이와 같이 제1 연산부(110)에 의해 생성된 상술한 바와 같은 각종 제1 연산값과 제2 연산부(120)에 의해 생성된 상술한 바와 같은 각종 제2 연산값은 구동부(200)로 전달된다.
이에 구동부(200)는 제1 연산값과 제2 연산값 중에서 사용자가 입력부(미도시)에 구비된 버튼을 통해 선택한 연산값이 엘이디 디스플레이 장치 등의 표시부(300)를 통해 선택적으로 출력되도록 표시부(300)의 구동을 제어할 수 있을 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
10: 클램프, 100: 연산부,
110: 제1 연산부, 120: 제2 연산부,
200: 구동부, 300: 표시부.

Claims (3)

  1. 활선에 인가된 교류 전압 신호와 상기 활선에 설치된 클램프(10)로부터의 교류 전류 신호에 기초하여 역률(PF)값, 실효치 전압값, 및 유효 전력값(P)을 포함하는 제1 연산값을 생성하는 제1 연산부(110); 및
    상기 실효치 전압값, 및 상기 유효 전력값(P)에 기초하여 저항성 누설 전류값을 포함하는 제2 연산값을 생성하는 제2 연산부(120)
    를 포함하고,
    상기 제2 연산부(120)는, 상기 실효치 전압값, 및 상기 유효 전력값(P)에 기초하여 생성된 상기 저항성 누설 전류값과 상기 실효치 전압값에 기초하여 상기 활선의 절연 저항값을 연산하며,
    상기 제1 연산부(110)는, 상기 활선에 인가된 교류 전압 신호와 상기 활선에 설치된 클램프(10)로부터의 교류 전류 신호에 기초하여 유효 전력값(P)과 무효 전력값(Q)을 연산하고, 상기 유효 전력값(P)과 무효 전력값(Q)에 기초하여, 위상차 정보를 이용하지 않고 고조파 전력(H)을 연산하는 것인 활선 절연 저항 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 연산부(120)는, 상기 제1 연산부(110)가 생성한 상기 무효 전력값(Q)과 상기 실효치 전압값에 기초하여 용량성 누설전류를 연산하는 것인 활선 절연 저항 분석 장치.
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