KR102565439B1 - 피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가 방법 및 그 시스템 - Google Patents

피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가 방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피뢰기 소자에 관한 장기 신뢰성 평가 시스템에 관한 것으로, 피뢰기 소자의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 열화 환경 조건을 조성하는 열화 조성 장치; 미리 결정된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하여 상기 피뢰기 소자로 인가하고, 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전류를 측정하는 신뢰성 데이터 검출장치; 및 상기 신뢰성 데이터 검출장치로부터 수신되는 전압/전류 데이터를 기반으로 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류의 변화 패턴을 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 신뢰성 분석 장치를 포함한다.

Description

피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가 방법 및 그 시스템 {METHOD FOR EVALUATING LONG-TERM RELIABILITY OF LIGHTNING ARRESTER AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 피뢰기 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 기반으로 장기 신뢰성을 평가하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
피뢰기(lightening arrester)는 전력 계통에 침입하는 뇌 서지, 개폐 서지, 일시적 과전압 등의 전기적 에너지를 흡수하여 전송선로 및 발·변전기기를 보호하는 중요한 전력기기 중의 하나이다. 특히, 산화아연(ZnO) 피뢰기는 우수한 서지 보호특성을 가지고 있어 전력시스템에 빠르게 적용되고 있으며, 우수한 비선형 저항특성 때문에 직렬 갭의 제거를 가져왔다. 또한, 산화아연(ZnO) 피뢰기는 구조가 보다 컴팩트화되고, 제조상의 편리함과 더불어 과도전압에 대한 응답시간이 매우 빨라 과도현상이 없으며, 속류가 거의 흐르지 않는다는 장점을 갖는다. 하지만, 산화아연(ZnO) 피뢰기는 뇌 서지 및 스위칭 서지에 의한 스트레스뿐만 아니라 상시 전용 전원에 노출되어 있어 미소 누설 전류가 흐른다는 단점을 갖는다.
이러한 피뢰기의 열화 진단 기술에는 피뢰기의 동작개시전압, 제한전압, 손실전력, 누설 전류, 정전용량 등을 측정하는 것이 일반적이나, 그 중에서도 운전 중인 피뢰기의 열화진단에는 측정이 용이하다는 장점 때문에 누설 전류를 이용하여 열화를 진단하는 방법이 광범위하게 사용되고 있다. 피뢰기에 흐르는 상시 미소 누설 전류(전체 누설 전류)는 용량성 누설 전류와 저항성 누설 전류의 합성으로 나타나며, 피뢰기의 열화에 의해 주로 저항성 누설 전류는 증가하나 용량성 누설 전류는 거의 변하지 않는다. 오랜 사용으로 자연적 또는 인위적 열화에 의해 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류가 증가하여 발열량이 증가하고, n형 반도체인 피뢰기의 부 온도 특성에 의해 저항성 누설 전류는 더욱 증가하게 되어 결국에는 열파괴되어 보호 장치로서의 역할을 충분히 발휘하지 못하고 사고를 유발시키게 된다. 따라서 저항성 누설 전류는 열화진단에 중요한 척도가 된다.
그러나 누설 전류를 기준으로 피뢰기를 간단하게 진단하는 방법은 열화 진전에 따른 저항성 누설 전류의 증가분을 대신해서 단순히 누설 전류의 실효값(root mean square, RMS)과 최대값, 제3 고조파 누설 전류 성분의 최대값에 의하여 판단하므로 측정방법과 설치환경에 따른 오차를 포함하여 열화진단에 필요한 정보를 충분히 제공하지 못하는 실정이다. 그리고, 저항성 누설 전류를 직접 측정하는 것이 열화진단에 보다 양질의 정보를 주지만 저항성 누설 전류를 직접 측정하기 위해서는 여러 가지 복잡한 보조회로가 필요하며, 대표적인 방법으로는 보상회로법, 제3 고조파 측정법, 자기 소거법 등이 있다.
현재 전력계통에 사용되고 있는 대다수의 피뢰기는 사고에 의해 파손되거나 성능저하와 관계없이 일정 기간이 지나면 일괄적으로 교체하는 방식을 채택하고 있는 실정이며, 기술적으로나 경제적으로 비합리적이다. 따라서, 피뢰기의 성능에 대한 정확한 분석 및 예측을 통하여 경제적인 피뢰기의 적정 교체 주기 알림 시스템 및 사고 방지 시스템에 관한 기술 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 피뢰기 소자에 미리 결정된 최대연속운전전압(Maximum Continuous Operating Voltage, MCOV)을 장 시간 인가하여 해당 소자의 저항성 누설 전류를 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류를 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 방법 및 그 시스템을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 피뢰기 소자의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 열화 환경 조건을 조성하는 열화 조성 장치; 미리 결정된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하여 상기 피뢰기 소자로 인가하고, 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전류를 측정하는 신뢰성 데이터 검출장치; 및 상기 신뢰성 데이터 검출장치로부터 수신되는 전압/전류 데이터를 기반으로 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류의 변화 패턴을 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 신뢰성 분석 장치를 포함하는 장기 신뢰성 평가 시스템을 제공한다. 여기서, 상기 열화 조성 장치는 국제 시험 규격에서 요구하는 고온의 환경을 조성하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 신뢰성 데이터 검출장치는 시스템 운영자로 하여금 피뢰기 소자로 인가될 최대연속운전전압(MCOV)의 종류 및 크기 중 적어도 하나를 선택하도록 하는 조작부; 상기 조작부를 통해 선택된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하고, 상기 생성된 최대연속운전전압(MCOV)을 상기 피뢰기 소자로 인가하는 전압 공급부; 및 상기 최대연속운전전압(MCOV) 인가 시, 전류계를 이용하여 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전체 전류를 측정하는 누설전류 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 신뢰성 분석 장치는 신뢰성 데이터 검출장치로부터 피뢰기 소자로 인가되는 전압에 관한 데이터와, 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전류에 관한 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부에 저장된 전압 및 전류 데이터를 기반으로 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하는 저항성 누설전류 검출부; 및 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 시간 경과에 따라 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류 변화 패턴을 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 신뢰성 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 저항성 누설전류 검출부는 Watt Loss 측정 기법, Median 측정 기법, 동위상 측정 기법 및 DC 측정 기법 중 적어도 하나를 이용하여 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 바람직하게는, 상기 신뢰성 분석 장치는 피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가와 관련된 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고, 상기 사용자 입력은 열화 환경 조건을 설정하기 위한 사용자 입력 및 장기 신뢰성 평가 시간을 설정하기 위한 사용자 입력을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 피뢰기 소자 장기 신뢰성 평가 방법 및 그 시스템의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 시스템 운영자가 설정한 열화 환경 조건 하에서 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 실시간으로 모니터링함으로써, 해당 소자의 장기 신뢰성을 정확하게 평가할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 피뢰기 소자 장기 신뢰성 평가 방법 및 그 시스템이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 시스템의 구성을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 데이터 검출장치의 구성을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 데이터 검출장치의 외형을 나타내는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 분석 장치의 구성을 나타내는 도면;
도 6은 도 5에 도시된 저항성 누설전류 검출부의 구성을 나타내는 도면;
도 7은 신뢰성 분석 장치의 사용자 인터페이스 화면의 일 예를 나타내는 도면;
도 8 및 도 9는 피뢰기 소자의 인가 전압 및 누설 전류 파형을 예시하는 도면;
도 10은 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화에 따른 장기 신뢰성 평가 그래프를 나타내는 도면;
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가 방법을 설명하는 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 피뢰기 소자에 미리 결정된 최대연속운전전압(MCOV)을 장 시간 인가하여 해당 소자의 저항성 누설 전류를 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류를 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 방법 및 그 시스템을 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 열화 조성 장치(110), 신뢰성 데이터 검출장치(120) 및 신뢰성 분석 장치(130)를 포함한다.
열화 조성 장치(110)는 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 열화 환경 조건을 조성할 수 있다. 일 예로, 열화 조성 장치(110)는 국제 시험 규격(가령, IEC 60099-5, IEC 61643-331 등)에서 요구하는 고온의 환경을 조성하여 피뢰기 소자(50)에 제공할 수 있다.
신뢰성 데이터 검출장치(120)는 시스템 운영자의 조작 명령에 따라 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하고, 상기 생성된 최대연속운전전압(MCOV)을 열화 조성 장치(110) 내에 배치된 피뢰기 소자(50)로 공급할 수 있다.
신뢰성 데이터 검출장치(120)는, 최대연속운전전압(MCOV) 인가 시, 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류를 측정하고, 상기 측정된 전류를 메모리에 저장할 수 있다.
신뢰성 데이터 검출장치(120)는 피뢰기 소자(50)로 공급하는 전압 파형과 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류 파형을 각각 검출하여 표시부에 출력할 수 있다. 또한, 신뢰성 데이터 검출장치(120)는 피뢰기 소자(50)로 공급하는 전압에 관한 데이터와 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류에 관한 데이터를 수집하여 신뢰성 분석 장치(130)로 제공할 수 있다.
신뢰성 분석 장치(130)는, 시스템 운영자의 설정 명령에 따라, 열화 환경 조건, 장기 신뢰성 평가 시간, 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전원의 종류 및 크기 등을 설정할 수 있다.
신뢰성 분석 장치(130)는 신뢰성 데이터 검출장치(120)로부터 수신된 전압/전류 데이터를 기반으로 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다. 이때, 상기 신뢰성 분석 장치(130)는 Watt Loss 측정 기법, Median 측정 기법, 동위상 측정 기법 및 DC 측정 기법을 이용하여 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
신뢰성 분석 장치(130)는 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 시간 경과에 따라 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류 변화 패턴을 기반으로 해당 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하여 시스템 운영자에게 제공할 수 있다. 여기서, 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가는 피뢰기 소자(50)의 장기 에이징(ageing) 특성을 평가하는 것을 의미한다.
신뢰성 분석 장치(130)는 피뢰기 소자(50)의 인가 전압 파형, 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류 파형, 저항성 누설 전류 파형 및 용량성 누설 전류 파형 등을 각각 검출하고, 상기 검출된 파형들을 시각화하여 시스템 운영자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 신뢰성 데이터 검출장치(120)와 신뢰성 분석 장치(130)가 독립적으로 구성되는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 신뢰성 데이터 검출장치(120)와 신뢰성 분석 장치(130)가 일체로 형성될 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 시스템은 운영자가 설정한 열화 환경 조건 하에서 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 실시간으로 모니터링함으로써, 해당 소자의 장기 신뢰성을 정확하게 평가할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 데이터 검출장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 데이터 검출장치의 외형을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 데이터 검출장치(120, 200)는 조작부(210), 통신부(220), 전압 공급부(230), 누설전류 검출부(240), 표시부(250) 및 메모리(260)를 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 구성요소들은 신뢰성 데이터 검출장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 신뢰성 데이터 검출장치는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
조작부(210)는 시스템 운영자로 하여금 피뢰기 소자(50)로 인가될 최대연속운전전압(MCOV)의 종류 및/또는 크기를 선택하도록 하는 입력 기능을 제공할 수 있다. 이때, 상기 최대연속운전전압(MCOV)의 종류는 AC 전압과 DC 전압을 포함한다.
조작부(210)는 시스템 운영자로 하여금 피뢰기 소자(50)로 인가될 최대연속운전전압(MCOV)의 크기를 미세하게 조절하도록 하는 미세 조절 기능을 제공할 수 있다.
통신부(220)는 신뢰성 분석 장치(130)와의 통신 인터페이스를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 통신부(220)는 신뢰성 분석 장치(130)로부터 제어 신호를 수신하거나 혹은 신뢰성 분석 장치(130)로 인가 전압 데이터 및 누설 전류 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 제어 신호는 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압의 종류 및 크기에 관한 정보를 포함할 수 있다.
전압 공급부(230)는 시스템 운영자에 의해 설정된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하고, 상기 생성된 최대연속운전전압(MCOV)을 피뢰기 소자(50)에 인가하는 기능을 수행할 수 있다.
누설전류 검출부(240)는, 최대연속운전전압(MCOV) 인가 시, 전류계를 이용하여 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전체 전류를 측정하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전체 전류는 용량성 누설 전류와 저항성 누설 전류로 구성된다.
표시부(250)는 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압의 파형, 실효값, 평균값 및 최대값 등과, 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류의 파형, 실효값, 평균값 및 최대값 등을 표시할 수 있다. 또한, 표시부(250)는 피뢰기 소자(50)로 전압이 인가되는지 여부와, 피뢰기 소자(50)에서 전류가 누설되는지 여부를 표시할 수 있다.
메모리(260)는 전압 공급부(230)에서 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압에 관한 데이터와, 누설전류 검출부(240)를 통해 검출된 전류에 관한 데이터를 저장할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 분석 장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 저항성 누설전류 검출부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신뢰성 분석 장치(130, 300)는 사용자 입력부(310), 통신부(320), 데이터 수집부(330), 저항성 누설전류 검출부(340), 신뢰성 평가부(350) 및 데이터 시각화부(360)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 누설전류 검출부(340)는 WL 측정 기반 전류 검출 모듈(341), Median 측정 기반 전류 검출 모듈(342), 동위상 측정 기반 전류 검출 모듈(343) 및 DC 측정 기반 전류 검출 모듈(344)을 포함할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 구성요소들은 신뢰성 분석 장치를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 신뢰성 분석 장치는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
본 발명에서 설명하는 신뢰성 분석 장치(130, 300)는 데스크톱 컴퓨터, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 스마트폰(smart phone) 및 웨어러블 디바이스(wearable device) 등을 통해 구현될 수 있다.
사용자 입력부(310)는 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가와 관련된 사용자 입력을 수신하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 사용자 입력은 열화 환경 조건(가령, 온도)을 설정하기 위한 사용자 입력, 장기 신뢰성 평가 시간(가령, 1000h)을 설정하기 위한 사용자 입력, 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압의 종류 및 크기를 설정하기 위한 사용자 입력, 사용자 인터페이스 화면에 표시되는 평가 데이터의 종류를 선택하기 위한 사용자 입력 등을 포함할 수 있다.
통신부(320)는 열화 조성 장치(110) 및 신뢰성 데이터 검출장치(120)와의 통신 인터페이스를 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 통신부(320)는 열화 조성 장치(110) 및 신뢰성 데이터 검출장치(120)로 소정의 제어 신호를 전송하거나 혹은 신뢰성 데이터 검출장치(120)로부터 인가 전압 데이터 및 누설 전류 데이터를 수신할 수 있다.
데이터 수집부(또는 메모리, 330)는 신뢰성 데이터 검출장치(120)로부터 열화 조성 장치 내의 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압에 관한 데이터와, 상기 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류에 관한 데이터를 수집하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 메모리(330)는 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 애플리케이션 또는 프로그램을 저장할 수 있다.
저항성 누설전류 검출부(340)는 데이터 수집부(330)에 저장된 전압/전류 데이터를 기반으로 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출하는 기능을 수행할 수 있다. 이때, 상기 저항성 누설전류 검출부(340)는 Watt Loss 측정 기법, Median 측정 기법, 동위상 측정 기법 및 DC 측정 기법 중 적어도 하나를 이용하여 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다. 이를 위해, 상기 저항성 누설전류 검출부(340)는 WL 측정 기반 전류 검출 모듈(341), Median 측정 기반 전류 검출 모듈(342), 동위상 측정 기반 전류 검출 모듈(343) 및 DC 측정 기반 전류 검출 모듈(344) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
WL 측정 기반 전류 검출 모듈(341)은 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압과 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류의 곱에 해당하는 전력의 실효값 및 최대값을 이용하여 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
Median 측정 기반 전류 검출 모듈(342)은 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류를 인가 전압의 미분값으로 나눈값들의 중위값(median)을 기반으로 용량성 누설 전류를 검출하고, 상기 용량성 누설 전류를 기반으로 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
동위상 측정 기반 전류 검출 모듈(343)은 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압이 최대값을 가질 때의 전체 누설 전류 값을 측정하여 해당 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
DC 측정 기반 전류 검출 모듈(344)은 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압이 직류 전압일 때의 전체 누설 전류 값을 측정하여 해당 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
신뢰성 평가부(350)는 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 시간 경과에 따라 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류 변화 패턴을 기반으로 해당 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 신뢰성 평가부(350)는 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴이 일정 전류 범위 내에 존재하는 경우, 해당 소자(50)가 신뢰성 평가를 통과한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 신뢰성 평가부(350)는 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴이 일정 전류 범위를 벗어나는 경우, 해당 소자(50)가 신뢰성 평가를 통과하지 못한 것으로 판단할 수 있다.
데이터 시각화부(360)는 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압 파형과, 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류 파형, 저항성 누설 전류 파형 및 용량성 누설 전류 파형과, 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가 결과 등을 그래픽으로 시각화하여 시스템 운영자에게 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
도 7은 신뢰성 분석 장치의 사용자 인터페이스 화면의 일 예를 나타내는 도면이고, 도 8 및 도 9는 피뢰기 소자의 인가 전압 및 누설 전류 파형을 예시하는 도면이고, 도 10은 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화에 따른 장기 신뢰성 평가 그래프를 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 신뢰성 분석 장치(130)는 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가와 관련된 사용자 인터페이스 화면을 제공할 수 있다. 이때, 상기 사용자 인터페이스 화면은, 피뢰기 소자로 인가되는 전압 파형 표시 영역, 피뢰기 소자의 전체 전류 파형 표시 영역, 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 파형 표시 영역, 화면의 표시 내용을 전환하기 위한 다수의 탭 메뉴, 기타 다양한 제어 메뉴들을 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스 화면에 표시된 다수의 탭 메뉴 중 AC Median Waveform 메뉴가 선택되는 경우, 신뢰성 분석 장치(130)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압 파형과, 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류 파형과, Median 측정 모드로 검출된 저항성 누설 전류 파형을 각각 검출하고, 상기 검출된 파형들을 사용자 인터페이스 화면에 표시할 수 있다.
사용자 인터페이스 화면에 표시된 다수의 탭 메뉴 중 AC Watt Loss Waveform 메뉴가 선택되는 경우, 신뢰성 분석 장치(130)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압 파형과, 피뢰기 소자(50)의 전체 누설 전류 파형과, Watt Loss 측정 모드로 검출된 저항성 누설 전류 파형을 각각 검출하고, 상기 검출된 파형들을 사용자 인터페이스 화면에 표시할 수 있다.
사용자 인터페이스 화면에 표시된 다수의 탭 메뉴 중 AC Time Characteristic 메뉴가 선택되는 경우, 신뢰성 분석 장치(130)는, 도 10에 도시된 바와 같이, 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴과 해당 소자(50)의 장기 신뢰성 평가 결과를 검출하고, 상기 검출된 데이터를 시각화하여 사용자 인터페이스 화면에 표시할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가 방법을 설명하는 순서도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은, 운영자의 설정 명령에 따라, 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 열화 환경 조건을 설정할 수 있다(S1110). 여기서, 상기 열화 환경 조건은 국제 시험 규격에서 규정하는 온도 조건을 포함할 수 있다.
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은, 운영자의 설정 명령에 따라, 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 시험(test) 시간(이하, '신뢰성 평가 시험 시간'이라 칭함)을 설정할 수 있다(S1120).
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은, 운영자의 설정 명령에 따라, 피뢰기 소자(50)로 인가되는 MCOV 전압의 종류 및 크기를 결정하고, 상기 결정된 MCOV 전압을 생성하여 상기 피뢰기 소자(50)로 인가할 수 있다(S1130).
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은, MCOV 전압 인가 시, 전류계를 이용하여 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전체 전류를 측정할 수 있다(S1140).
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 피뢰기 소자(50)로 인가되는 전압에 관한 데이터와 상기 피뢰기 소자(50)에서 누설되는 전류에 관한 데이터를 기반으로 해당 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다(S1150). 이때, 상기 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 Watt Loss 측정 기법, Median 측정 기법, 동위상 측정 기법 및 DC 측정 기법 중 적어도 하나를 이용하여 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류를 검출할 수 있다.
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 시스템 운영자에 의해 설정된 신뢰성 평가 시험 시간이 종료되는지를 확인할 수 있다(S1160).
상기 1160 단계의 확인 결과, 신뢰성 평가 시험 시간이 종료되지 않은 경우, 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 상술한 1130 단계로 이동하여 1130 단계 내지 1150 단계의 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
한편, 상기 1160 단계의 확인 결과, 신뢰성 평가 시험 시간이 종료된 경우, 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 시간 경과에 따라 검출할 수 있다(S1170).
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 피뢰기 소자(50)의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 기반으로 상기 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성을 정확하게 평가할 수 있다(S1180).
장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가 결과를 시각화하여 디스플레이부에 표시할 수 있다(S1190). 또한, 장기 신뢰성 평가 시스템(100)은 피뢰기 소자(50)의 장기 신뢰성 평가와 관련된 전압/전류 파형을 시각화하여 디스플레이부에 표시할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서는, 피뢰기 소자에 관한 신뢰성 평가 시험 시간이 종료된 경우에 해당 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 검출하는 것을 예시하고 있으나 반드시 이에 제한되지는 않으며, 상기 신뢰성 평가 시험 시간의 종료와 관계없이 상기 저항성 누설 전류 변화 패턴을 검출할 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 장기 신뢰성 평가 방법은 운영자가 설정한 열화 환경 조건 하에서 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 실시간으로 모니터링함으로써, 해당 소자의 장기 신뢰성을 정확하게 평가할 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 장기 신뢰성 평가 시스템 110: 열화 조성 장치
120: 신뢰성 데이터 검출 장치 130: 신뢰성 분석 장치

Claims (6)

  1. 피뢰기 소자의 장기 신뢰성을 평가하기 위한 열화 환경 조건을 조성하는 열화 조성 장치;
    미리 결정된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하여 상기 피뢰기 소자로 인가하고, 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전류를 측정하는 신뢰성 데이터 검출장치; 및
    상기 신뢰성 데이터 검출장치로부터 수신되는 전압/전류 데이터를 기반으로 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류의 변화 패턴을 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 신뢰성 분석 장치를 포함하되,
    상기 신뢰성 분석 장치는, 상기 피뢰기 소자로 인가되는 최대연속운전전압(MCOV)의 종류 및 크기를 설정하기 위한 제1 메뉴, 상기 저항성 누설 전류의 측정 기법 중 와트 로스(Watt Loss) 측정 기법을 선택하기 위한 제2 메뉴, 상기 저항성 누설 전류의 측정 기법 중 메디안(Median) 측정 기법을 선택하기 위한 제3 메뉴, 상기 저항성 누설 전류의 측정 기법 중 동위상 측정 기법을 선택하기 위한 제4 메뉴 및 상기 저항성 누설 전류의 측정 기법 중 DC 측정 기법을 선택하기 위한 제5 메뉴를 포함하는 하나 이상의 사용자 인터페이스 화면을 출력하고,
    상기 신뢰성 분석 장치는, 시스템 운영자의 선택 명령에 따라, 상기 와트 로스 측정 기법, 메디안 측정 기법, 동위상 측정 기법 및 DC 측정 기법 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 측정 기법을 이용하여 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하며,
    상기 신뢰성 분석 장치는, 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴이 일정 전류 범위 내에 존재하는 경우, 해당 피뢰기 소자가 신뢰성 평가를 통과한 것으로 판단하고, 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴이 일정 전류 범위를 벗어나는 경우, 해당 피뢰기 소자가 신뢰성 평가를 통과하지 못한 것으로 판단하며,
    상기 신뢰성 데이터 검출장치는, 시스템 운영자로 하여금 상기 피뢰기 소자로 인가될 최대연속운전전압(MCOV)의 종류 및 크기를 선택하도록 하는 조작부; 상기 조작부를 통해 선택된 최대연속운전전압(MCOV)을 생성하고, 상기 생성된 최대연속운전전압(MCOV)을 상기 피뢰기 소자로 인가하는 전압 공급부; 및 상기 최대연속운전전압(MCOV) 인가 시, 전류계를 이용하여 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전체 전류를 측정하는 누설전류 검출부를 포함하고,
    상기 최대연속운전전압(MCOV)의 종류는 교류(AC) 전압 및 직류(DC) 전압을 포함하고, 상기 최대연속운전전압(MCOV)의 종류에 따라 상기 저항성 누설 전류의 측정 기법이 결정되는 것을 특징으로 하는 장기 신뢰성 평가 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열화 조성 장치는, 국제 시험 규격에서 요구하는 고온의 환경을 조성하는 것을 특징으로 하는 장기 신뢰성 평가 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 신뢰성 분석 장치는,
    상기 신뢰성 데이터 검출장치로부터 상기 피뢰기 소자로 인가되는 전압에 관한 데이터와, 상기 피뢰기 소자에서 누설되는 전류에 관한 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 데이터 수집부에 저장된 전압 및 전류 데이터를 기반으로 상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류를 검출하는 저항성 누설전류 검출부; 및
    상기 피뢰기 소자의 저항성 누설 전류 변화 패턴을 시간 경과에 따라 검출하고, 상기 검출된 저항성 누설 전류 변화 패턴을 기반으로 해당 소자의 장기 신뢰성을 평가하는 신뢰성 평가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장기 신뢰성 평가 시스템.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 신뢰성 분석 장치는,
    상기 피뢰기 소자의 장기 신뢰성 평가와 관련된 사용자 입력을 수신하는 사용자 입력부를 더 포함하고,
    상기 사용자 입력은, 열화 환경 조건을 설정하기 위한 사용자 입력 및 장기 신뢰성 평가 시간을 설정하기 위한 사용자 입력을 포함하는 것을 특징으로 하는 장기 신뢰성 평가 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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