KR102634381B1 - Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based - Google Patents

Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based Download PDF

Info

Publication number
KR102634381B1
KR102634381B1 KR1020210153064A KR20210153064A KR102634381B1 KR 102634381 B1 KR102634381 B1 KR 102634381B1 KR 1020210153064 A KR1020210153064 A KR 1020210153064A KR 20210153064 A KR20210153064 A KR 20210153064A KR 102634381 B1 KR102634381 B1 KR 102634381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
direct current
coil
monitoring device
ungrounded power
Prior art date
Application number
KR1020210153064A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20230067208A (en
Inventor
박병철
정규창
오성문
Original Assignee
한국전자기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자기술연구원 filed Critical 한국전자기술연구원
Priority to KR1020210153064A priority Critical patent/KR102634381B1/en
Priority to PCT/KR2022/017212 priority patent/WO2023085697A1/en
Publication of KR20230067208A publication Critical patent/KR20230067208A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102634381B1 publication Critical patent/KR102634381B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R11/00Electromechanical arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. of consumption
    • G01R11/02Constructional details
    • G01R11/17Compensating for errors; Adjusting or regulating means therefor
    • G01R11/18Compensating for variations in ambient conditions
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/22Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using conversion of ac into dc
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

본 발명은, 전송 선로를 통해 전력을 전송하는 비접지 전원 계통의 접지 사고를 감시하기 위해 직류 검출 신호를 전송 선로에 인가하는 신호 인가부와, 접지 사고 시 직류 검출 신호에 대응하여 신호 인가부로 회귀하는 회귀 전류를 산출하는 산출부와, 전송 선로에 배치되는 코어 및 코어에 권선되는 제1 코일을 포함하고, 제1 코일에 교류 전류를 인가하며 접지 사고 시 직류 검출 신호에 의해 유도되는 직류 옵셋 전류를 검출하는 센서부와, 회귀 전류 및 직류 옵셋 전류 중 적어도 하나를 기초로 접지 사고를 감시하는 사고 감시부를 포함하는 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치를 제공한다.The present invention includes a signal applicator that applies a direct current detection signal to the transmission line to monitor a grounding fault in an ungrounded power system that transmits power through a transmission line, and a return to the signal applicator in response to the direct current detection signal in the event of a grounding fault. It includes a calculation unit that calculates a return current, a core disposed on a transmission line, and a first coil wound on the core, and applies an alternating current to the first coil, and a direct current offset current induced by a direct current detection signal in the event of a ground fault. An insulation monitoring device for an ungrounded power system is provided, including a sensor unit that detects and an accident monitoring unit that monitors a grounding fault based on at least one of return current and direct current offset current.

Description

비접지 전원 계통의 절연 감시 장치{APPARATUS FOR MONITORING INSULATION OF INSULATION-TERRA SYSTEM BASED}{APPARATUS FOR MONITORING INSULATION OF INSULATION-TERRA SYSTEM BASED}

본 발명은 비접지 전원 계통의 누설 전류를 탐지하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to technology for detecting leakage current in an ungrounded power system.

전원 계통은 대지(접지)와의 절연 여부에 따라 접지 전원 계통과 비접지 전원 계통으로 구분된다.The power system is divided into a grounded power system and a non-grounded power system depending on whether it is insulated from the ground (ground).

접지 전원 계통은 전원 계통이 대지와 연결되어 있으며, TN(Terra-Neutral), TT(Terra-Terra)가 있다. 우리나라의 경우 한국전력에서 전원을 공급하는 배전선로는 TN접지를 사용하고, 변압기 이후 옥내로 공급되는 전원은 TT 접지를 사용한다.The grounded power system is connected to the ground and includes TN (Terra-Neutral) and TT (Terra-Terra). In Korea, the distribution line that supplies power from KEPCO uses TN grounding, and the power supplied indoors after the transformer uses TT grounding.

비접지 전원 계통(IT System: Insulation-Terra System)은 대지와 전원 계통을 절연하는 방식을 의미한다. 비접지 전원 계통은 태양광 발전소, ESS(Energy Storage System), 전기차, 발전소 배터리, 소내 전력망 등에 활용된다.An ungrounded power system (IT System: Insulation-Terra System) refers to a method of insulating the power system from the ground. Ungrounded power systems are used in solar power plants, ESS (Energy Storage System), electric vehicles, power plant batteries, and on-site power grids.

비접지 전원 계통은 전원 계통의 한 선로가 접지와 연결되는 접지 사고가 발생해도 전체 시스템은 접지와 절연되어 있으므로 고장 전류(If)가 거의 흐르지 않는다. 한 선로에 접지 사고가 발생해도 시스템은 정상적으로 사용이 가능하지만 이에 대한 조치를 취하지 않는 중에 다른 선로도 접지 사고가 발생한다면 높은 고장 전류가 흐르게 되어 전체 시스템 정전이 발생하고 만다. 따라서 비접지 전원 계통의 신뢰성을 높이기 위해서는 시스템 정전이 발생하기 전에 접지 검출(절연 감시)을 수행하고 어떤 선로(지점)에 접지 사고가 발생했는지 파악하여 고장을 제거해야 한다.In an ungrounded power system, even if a grounding fault occurs where one line of the power system is connected to the ground, the entire system is insulated from the ground, so almost no fault current (If) flows. Even if a grounding fault occurs on one line, the system can be used normally, but if a grounding fault occurs on another line while no action is taken, a high fault current will flow, resulting in a blackout of the entire system. Therefore, in order to increase the reliability of the ungrounded power system, grounding detection (insulation monitoring) must be performed before a system power outage occurs, and the fault must be eliminated by identifying which line (point) the grounding fault occurred on.

이를 위해 종래기술들은 검출 신호를 비접지 전원 계통에 인가하여 접지(PE: Protected Earth)와 비접지 전원 계통 사이의 전압, 전류를 측정하여 접지 사고 저항을 검출하는 방식과, 별도의 검출 신호를 인가하지 않고 비접지 전원 계통을 접지에 의도적으로 알고 있는 저항 값에 의한 접지 사고를 발생시켜 접지와 비접지 전원 계통 사이의 전압, 전류를 측정하여 접지 사고 저항을 검출하는 방식을 사용해 왔다.For this purpose, conventional technologies apply a detection signal to an ungrounded power system to measure voltage and current between ground (PE: Protected Earth) and an ungrounded power system to detect ground fault resistance, and apply a separate detection signal. Instead, a method has been used to intentionally connect the ungrounded power system to the ground, causing a grounding fault due to a known resistance value, and detect the grounding fault resistance by measuring the voltage and current between the grounded and ungrounded power system.

하지만 이러한 종래 기술에 의한 방식은 전원 배선이 길어질수록 측정 장비들을 설치하는 데 어려움이 있고, 누설 커패시턴스 역시 배선이 길어질수록 커지기 때문에 이에 의해 발생하는 순환 전류 때문에 검출 신호 측정에 오류가 발생하는 문제점이 있다. 또한 검출 신호는 출력이 아주 작은 미소 신호이기 때문에 주변 전원 시스템에서 발생하는 EMC(Electro-Magnetic Compatibility) 노이즈의 영향을 받으면 검출 신호와 노이즈의 구분이 어려워져 신호 검출 오동작이 빈번한 문제점도 있다.However, in this method according to the prior art, it is difficult to install measuring equipment as the power wiring becomes longer, and the leakage capacitance also increases as the wiring becomes longer, so there is a problem in that errors occur in the detection signal measurement due to the circulating current generated by this. . In addition, since the detection signal is a micro signal with a very small output, when it is affected by EMC (Electro-Magnetic Compatibility) noise generated from the surrounding power system, it becomes difficult to distinguish between the detection signal and noise, resulting in frequent signal detection malfunctions.

본 발명의 발명자들은 이러한 종래 기술의 비접지 전원 계통 절연 감시 장치의 문제점을 해결하기 위해 연구 노력해 왔다. 비접지 전원 계통의 접지 검출을 위해 설치 및 관리가 간편하면서도 검출 신호의 신뢰성을 높일 수 있는 절연 감시 장치 및 그 방법을 완성하기 위해 많은 노력 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have made research efforts to solve the problems of the conventional ungrounded power system insulation monitoring device. After much effort, the present invention was completed to complete an insulation monitoring device and method that can increase the reliability of the detection signal while being easy to install and manage for grounding detection of an ungrounded power system.

상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 시스템이 간단하면서 높은 신뢰도를 갖는 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the purpose of the present invention is to provide an insulation monitoring device for an ungrounded power system that has a simple system and high reliability.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 전송 선로를 통해 전력을 전송하는 비접지 전원 계통의 접지 사고를 감시하기 위해 직류 검출 신호를 전송 선로에 인가하는 신호 인가부와, 접지 사고 시 직류 검출 신호에 대응하여 신호 인가부로 회귀하는 회귀 전류를 산출하는 산출부와, 전송 선로에 배치되는 코어 및 코어에 권선되는 제1 코일을 포함하고, 제1 코일에 교류 전류를 인가하며 접지 사고 시 직류 검출 신호에 의해 유도되는 직류 옵셋 전류를 검출하는 센서부와, 회귀 전류 및 직류 옵셋 전류 중 적어도 하나를 기초로 접지 사고를 감시하는 사고 감시부를 포함하는 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치를 제공한다.In order to solve the above-described problem, the present invention includes a signal applicator that applies a direct current detection signal to the transmission line to monitor a grounding fault in an ungrounded power system that transmits power through the transmission line, and a direct current detection signal in the event of a grounding fault. It includes a calculation unit that calculates a return current returning to the signal application unit in response to a signal, a core disposed on a transmission line, and a first coil wound around the core, and applies an alternating current to the first coil and detects direct current in the event of a grounding fault. An insulation monitoring device for an ungrounded power system is provided, including a sensor unit that detects a direct current offset current induced by a signal, and a fault monitoring unit that monitors a grounding fault based on at least one of return current and direct current offset current.

여기서, 사고 감시부는, 회귀 전류 및 직류 옵셋 전류 중 적어도 하나가 기준값 이상이면 접지 사고로 판단할 수 있다.Here, the accident monitoring unit may determine a grounding accident if at least one of the return current and the direct current offset current is greater than or equal to the reference value.

또한, 제1 코일에는 접지 사고 시 교류 전류에 직류 옵셋 전류가 더해진 코일 전류가 흐를 수 있다.Additionally, in the event of a grounding fault, a coil current obtained by adding a direct current offset current to an alternating current may flow through the first coil.

또한, 센서부는, 코일 전류에서 교류 전류를 제거하여 직류 옵셋 전류를 산출할 수 있다Additionally, the sensor unit can calculate the direct current offset current by removing the alternating current from the coil current.

또한, 본 발명의 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치는, 코어에 권선되는 제2 코일을 포함하고, 교류 전류와 대응하며 교류 전류와 반대 방향인 보상 전류를 제2 코일에 인가하는 보상부를 더 포함할 수 있다.In addition, the insulation monitoring device of the ungrounded power system of the present invention includes a second coil wound around the core, and further includes a compensation unit that corresponds to an alternating current and applies a compensation current in the opposite direction to the alternating current to the second coil. can do.

또한, 센서부는 서로 다른 위치에 있는 복수의 전송 선로에 각각 구비될 수 있다.Additionally, the sensor unit may be provided on a plurality of transmission lines located at different locations.

또한, 산출부는 회귀 전류를 사고 감시부에 전송하고, 센서부는 직류 옵셋 전류를 사고 감시부에 전송할 수 있다.In addition, the calculation unit may transmit the return current to the accident monitoring unit, and the sensor unit may transmit the direct current offset current to the accident monitoring unit.

또한, 사고 감시부는 직류 옵셋 전류를 기초로 접지 사고가 발생된 전송 선로의 위치를 검출할 수 있다.Additionally, the fault monitoring unit can detect the location of the transmission line where the grounding fault occurred based on the direct current offset current.

또한, 사고 감시부는 직류 옵셋 전류를 전송한 센서부가 배치되는 전송 선로의 위치에서 접지 사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다.Additionally, the accident monitoring unit may determine that a grounding accident occurred at the location of the transmission line where the sensor unit that transmitted the direct current offset current is located.

본 발명에 따르면, 직류 검출 신호를 이용해 비접지 전원 계통의 접지 사고를 검출함으로써, 교류 검출 신호 인가 및 교류 전류 검출 방식 대비 시스템이 간단하고, 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.According to the present invention, by detecting a grounding fault in an ungrounded power system using a direct current detection signal, the system can be simple and provide high reliability compared to the alternating current detection signal application and alternating current detection methods.

또한, 본 발명에 따르면, 주파수가 없는 직류 전압을 검출 신호로 인가하므로 전송 선로와 대지간의 누설 커패시턴스의 영향이 없기 때문에, 무효 전력 및 유효 전력을 구분할 필요 없이 직류 누설 전류가 검출되면 바로 접지 사고 전류로 판단 할 수 있다. In addition, according to the present invention, since a DC voltage without frequency is applied as a detection signal, there is no influence of leakage capacitance between the transmission line and the ground, so when a DC leakage current is detected, there is no need to distinguish between reactive power and active power, and the ground fault current is immediately detected. It can be judged by

또한, 본 발명에 따르면, 절연 저항은 회귀 전류로 정밀하게 측정할 수 있고, 접지 사고 발생 지점은 전류 측정 정밀도와 상관없이 발생 유무 형태로 검출할 수 있다.In addition, according to the present invention, insulation resistance can be precisely measured using return current, and the point where a grounding fault occurs can be detected in the form of occurrence or absence regardless of the current measurement precision.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 비접지 전원 계통을 개략적인 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 비접지 전원 계통에서 절연을 감시하는 위상 동기 기반 절연 감시 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치의 개략적인 회로도이다.
도 5는 도 3의 센서부의 구체적인 회로도이다.
도 6은 도 5의 회로도에서 코일에 교류 전류를 강제로 인가하기 위한 구체적인 회로도이다.
도 7은 제1 코일에 흐르는 코일 전류의 파형을 도시한 그래프이다.
도 8은 도 7의 코일 전류에서 교류 전류를 제거한 파형을 도시한 그래프이다.
도 9는 도 5의 회로도에서 코일에 강제로 인가된 교류 전류를 보상하기 위한 구체적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통에 적용된 절연 감시 장치의 전체 도면이다.
Figure 1 is a diagram schematically showing an ungrounded power system.
FIG. 2 is a diagram illustrating a phase synchronization-based insulation monitoring device that monitors insulation in the ungrounded power system of FIG. 1.
Figure 3 is a schematic block diagram of an insulation monitoring device for an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic circuit diagram of an insulation monitoring device for an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a detailed circuit diagram of the sensor unit of Figure 3.
FIG. 6 is a specific circuit diagram for forcibly applying alternating current to the coil in the circuit diagram of FIG. 5.
Figure 7 is a graph showing the waveform of the coil current flowing in the first coil.
FIG. 8 is a graph showing a waveform obtained by removing the alternating current from the coil current of FIG. 7.
FIG. 9 is a specific circuit diagram for compensating the alternating current forcibly applied to the coil in the circuit diagram of FIG. 5.
Figure 10 is an overall diagram of an insulation monitoring device applied to an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of this embodiment is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, components are shown enlarged in size for convenience of explanation, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the 'first component' may be named 'the second component' without departing from the scope of the present invention, and similarly, the 'second component' may also be named 'the first component'. You can. Additionally, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.

도 1은 비접지 전원 계통을 개략적인 도시한 도면이다. 그리고, 도 2는 도 1의 비접지 전원 계통에서 절연을 감시하는 위상 동기 기반 절연 감시 장치를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram schematically showing an ungrounded power system. And, FIG. 2 is a diagram illustrating a phase synchronization-based insulation monitoring device that monitors insulation in the ungrounded power system of FIG. 1.

비접지 전원 계통은 대지(PE)와의 접지가 이루어지지 않은, 즉 대지와 절연된 전원 시스템을 의미하며, 전송 선로(L1, L2)를 통해 전력을 각 부하로 전송한다.An ungrounded power system refers to a power system that is not grounded to the ground (PE), that is, is insulated from the ground, and transmits power to each load through transmission lines (L1 and L2).

도 1을 참조하면, 비접지 전원 계통의 전송 선로(L1, L2)는 대지(PE)와 절연된 상태이므로 이론적으로는 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE) 사이에 전류가 흐르지 않는다. 그러나, 실제로는 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE) 사이에 존재하는 누설 커패시터(Ce)로 인해 미세한 누설 전류(Ic)가 흐르기 때문에 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE)가 완전한 절연 상태가 아니다. Referring to FIG. 1, the transmission lines (L1, L2) of the ungrounded power system are insulated from the ground (PE), so theoretically, no current flows between the transmission lines (L1, L2) and the ground (PE). However, in reality, a small leakage current (Ic) flows due to the leakage capacitor (Ce) existing between the transmission lines (L1, L2) and the ground (PE), so that the transmission lines (L1, L2) and the ground (PE) are completely connected. It is not insulated.

또한, 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE) 사이에 접지 사고가 나면 접지 사고 저항(RF)이 생성되고, 이 접지 사고 저항(RF)으로 인해 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE) 사이에 대량의 접지 사고 전류(If)가 흐르게 된다. 이에 따라, 전원이 차단되어 정전 사고가 발생하게 된다. In addition, when a grounding fault occurs between the transmission lines (L1, L2) and the ground (PE), grounding fault resistance (R F ) is generated, and this grounding fault resistance (R F ) causes the A large amount of ground fault current (If) flows between (PE). Accordingly, the power is cut off, causing a power outage.

이와 같은 접지 사고를 감시하기 위해서는, 누설 전류(Ic)와 접지 사고 전류(If)를 구분해야 한다.In order to monitor such ground faults, leakage current (Ic) and ground fault current (If) must be distinguished.

이하, 누설 전류(Ic)와 접지 사고 전류(If)를 구분하여 접지 사고를 감시하는 위상 동기 기반 절연 감시 장치를 설명하겠다.Hereinafter, we will describe a phase synchronization-based insulation monitoring device that monitors ground faults by distinguishing between leakage current (Ic) and ground fault current (If).

도 2를 참조하면, 위상 동기 기반 절연 감시 장치는 검출 신호 발생부(10)과 복수의 검출 신호 감지부(20, 21, 22)로 구성된다. Referring to Figure 2, the phase synchronization-based insulation monitoring device consists of a detection signal generator 10 and a plurality of detection signal detectors 20, 21, and 22.

여기서, 검출 신호 감지부(20, 21, 22)는 검출 신호 감지부(20, 21, 22)는 교류 유도기전력 원리를 이용한 변류기(Current Transformer; CT)를 포함할 수 있으며, 서로 다른 위치에 있는 복수의 전송 선로에 각각 구비될 수 있다.Here, the detection signal detection units 20, 21, and 22 may include a current transformer (CT) using the principle of alternating current induced electromotive force, and are located at different positions. It may be provided on each of a plurality of transmission lines.

검출 신호 발생부(10)는 접지 사고 검출을 위한 교류 검출 신호를 생성하여 비접지 전원 계통의 전송 선로(L1, L2)에 전송하고, 검출 신호 감지부(20, 21, 22)는 교류 검출 신호에 대응하는 전류 신호를 감지하여 검출 신호 발생부(10)에 다시 전송한다.The detection signal generator 10 generates an alternating current detection signal for ground fault detection and transmits it to the transmission lines (L1, L2) of the ungrounded power system, and the detection signal detectors 20, 21, and 22 generate an alternating current detection signal. The current signal corresponding to is detected and transmitted back to the detection signal generator 10.

그러면, 검출 신호 발생부(10)는 검출 신호 감지부(20, 21, 22)로부터 수신한 전류 신호를 교류 검출 신호와 비교하여 접지 저항 발생 여부와 접지 사고 발생 위치를 감지한다.Then, the detection signal generator 10 compares the current signal received from the detection signal detectors 20, 21, and 22 with the AC detection signal to detect whether ground resistance has occurred and the location of the ground fault.

이 때, 검출 신호 발생부(10)가 전송한 교류 검출 신호(Vs)는 누설 커패시터에 의한 누설 전류(Ic)의 위상과 90도의 위상차를 가진다. 즉, 누설 커패시터에 의한 누설 전류(Ic)는 교류 검출 신호와의 관계에서 무효 전류에 해당하므로 이는 검출 대상이 아니다.At this time, the alternating current detection signal (Vs) transmitted by the detection signal generator 10 has a phase difference of 90 degrees from the phase of the leakage current (Ic) caused by the leakage capacitor. In other words, the leakage current (Ic) caused by the leakage capacitor corresponds to a reactive current in relation to the AC detection signal and is therefore not a detection target.

그러나, 접지 사고 저항(RF)에 의한 접지 사고 전류(If)는 교류 검출 신호(Vs)와 동일한 위상을 갖는다.However, the ground fault current (If) due to the ground fault resistance (R F ) has the same phase as the alternating current detection signal (Vs).

이와 같은 위상차를 이용해, 절연 감시 장치는 누설 커패시터(Ce)에 의한 누설 전류(Ic)와 접지 사고 저항(RF)에 의한 접지 사고 전류(If)를 위상차에 의해 구분하여 접지 저항 발생 여부와 접지 사고 발생 위치를 파악할 수 있다.Using this phase difference, the insulation monitoring device distinguishes between the leakage current (Ic) caused by the leakage capacitor (Ce) and the ground fault current (If) caused by the ground fault resistance ( RF ) by the phase difference to determine whether ground resistance has occurred and the ground fault current (If). You can determine where an accident occurred.

이와 같이 위상차를 이용해 누설 전류(Ic)와 접지 사고 전류(If)를 구분하기 위해서는, 검출 신호 감지부(20)와 검출 신호 발생부(10) 간 위상 동기화가 필수적으로 필요하다. 그러나, 이러한 위상 동기화로 인해 시스템 복잡도가 증가되고, 위상 동기화에 오차가 발생하는 경우 접지 사고 검출의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다.In order to distinguish between the leakage current (Ic) and the ground fault current (If) using the phase difference, phase synchronization between the detection signal detector 20 and the detection signal generator 10 is essential. However, this phase synchronization increases system complexity and, if an error occurs in phase synchronization, the reliability of ground fault detection is lowered.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치의 개략적인 블록도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치의 개략적인 회로도이다.Figure 3 is a schematic block diagram of an insulation monitoring device for an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention. And, Figure 4 is a schematic circuit diagram of an insulation monitoring device for an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 4를 참조하면, 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치는, 신호 인가부(110), 산출부(120), 센서부(130), 보상부(140) 및 사고 감시부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.3 and 4, the insulation monitoring device of the ungrounded power system includes a signal application unit 110, a calculation unit 120, a sensor unit 130, a compensation unit 140, and an accident monitoring unit 150. It may be configured to include.

신호 인가부(110)는 전송 선로(L1, L2)를 통해 전력을 전송하는 비접지 전원 계통의 접지 사고를 감시하기 위해 직류 검출 신호(Vd)를 전송 선로(L1, L2)에 인가할 수 있다.The signal applicator 110 may apply a direct current detection signal (Vd) to the transmission lines (L1, L2) to monitor grounding faults in the ungrounded power system that transmits power through the transmission lines (L1, L2). .

이 때, 전송 선로(L1, L2)와 대지(PE) 사이에 접지 사고가 발생하면, 접지 사고 저항(RF)을 통해 직류 검출 신호(Vd)에 대응하는 접지 사고 전류(If)가 신호 인가부(110)로 회귀하게 된다.At this time, if a grounding fault occurs between the transmission lines (L1, L2) and the ground (PE), the grounding fault current (If) corresponding to the direct current detection signal (Vd) is signaled through the grounding fault resistance (R F ). It returns to wealth (110).

산출부(120)는 직류 검출 신호(Vd)에 대응하여 신호 인가부(110)로 회귀하는 회귀 전류(접지 사고 전류)(If)를 산출할 수 있다.The calculation unit 120 may calculate a return current (ground fault current) (If) returning to the signal application unit 110 in response to the direct current detection signal (Vd).

본 발명의 절연 감시 장치는, 접지 사고를 검출하기 위해, 전송 선로(L1, L2)에 직류 검출 신호(Vd)를 인가하기 때문에, 누설 커패시터(Ce)에 의한 누설 전류(Ic)가 제로(0)가 된다. 이에 따라, 접지 사고를 판단함에 있어 누설 커패시터(Ce)에 의한 누설 전류(Ic)와 접지 사고 저항(RF)에 의한 회귀 전류(If)를 구분할 필요가 없다.Since the insulation monitoring device of the present invention applies a direct current detection signal (Vd) to the transmission lines (L1 and L2) in order to detect a grounding fault, the leakage current (Ic) due to the leakage capacitor (Ce) is zero (0). ) becomes. Accordingly, in determining a grounding fault, there is no need to distinguish between the leakage current (Ic) due to the leakage capacitor (Ce) and the return current (If) due to the grounding fault resistance (R F ).

산출부(120)는 신호 인가부(110) 및 대지(PE)와 사이에 연결된 검출 저항(Rd)를 포함하고, 검출 저항(Rd)의 양단의 전압(Vr)을 측정하면, 옴의 법칙(Vr/Rd)에 의해 회귀 전류(if)를 산출할 수 있다. 그리고, 산출부(120)는 산출한 회귀 전류(If)를 사고 감시부(150)에 통신으로 전송할 수 있다.The calculation unit 120 includes a detection resistor (Rd) connected between the signal application unit 110 and the ground (PE), and when measuring the voltage (Vr) across the detection resistor (Rd), Ohm's law ( The return current (if) can be calculated by Vr/Rd). And, the calculation unit 120 may transmit the calculated return current (If) to the accident monitoring unit 150 by communication.

또한, 산출부(120)는 검출 저항(Rd), 직류 검출 신호(Vd) 및 회귀 전류(if)를 기초로 키르히호프의 법칙을 이용해 접지 사고가 발생한 전송 선로(L1, L2)의 위치에서의 절연 저항(RF)을 산출할 수 있다.In addition, the calculation unit 120 uses Kirchhoff's law based on the detection resistance (Rd), the direct current detection signal (Vd), and the return current (if) to determine the location of the transmission line (L1, L2) where the grounding accident occurred. Insulation resistance (R F ) can be calculated.

신호 인가부(110)는 회귀 전류(If)가 목표 전류 미만이 되도록 하기 위해 가변 전압원일 수 있으며, 이 경우 절연 저항(RF)이 비교적 낮으면 직류 검출 신호(Vd)의 크기를 낮추고, 절연 저항(RF)이 비교적 높으면 직류 검출 신호(Vd)의 크기를 높일 수 있다.The signal application unit 110 may be a variable voltage source to ensure that the return current (If) is less than the target current. In this case, if the insulation resistance (R F ) is relatively low, the magnitude of the direct current detection signal (Vd) is lowered, and the insulation resistance (R F ) is relatively low. If the resistance (R F ) is relatively high, the magnitude of the direct current detection signal (Vd) can be increased.

센서부(130)는, 전송 선로(L1, L2)에 배치되며, 접지 사고 발생 시 직류 검출 신호(Vs)에 의해 유도되는 직류 옵셋 전류를 검출할 수 있다. The sensor unit 130 is disposed on the transmission lines L1 and L2 and can detect a direct current offset current induced by the direct current detection signal Vs when a ground fault occurs.

사고 감시부(150) 직류 옵셋 전류 및 회귀 전류(If) 중 적어도 하나를 기초로 접지 사고를 감시할 수 있다. 즉, 사고 감시부(150) 직류 옵셋 전류 및 회귀 전류(If) 중 적어도 하나가 검출되면 접지 사고로 판단하거나, 직류 옵셋 전류 및 회귀 전류(If)가 기준값 이상이면 접지 사고로 판단할 수 있다.The accident monitoring unit 150 may monitor a grounding accident based on at least one of the direct current offset current and the return current (If). That is, if at least one of the direct current offset current and return current (If) is detected by the accident monitoring unit 150, it may be determined to be a grounding fault, or if the direct current offset current and return current (If) are greater than or equal to a reference value, it may be determined to be a grounding fault.

도 5는 도 3의 센서부의 구체적인 회로도이고, 도 6은 도 5의 회로도에서 코일에 교류 전류를 강제로 인가하기 위한 구체적인 회로도이다. 그리고, 도 7은 제1 코일에 흐르는 코일 전류의 파형을 도시한 그래프이고, 도 8은 도 7의 코일 전류에서 교류 전류를 제거한 파형을 도시한 그래프이다. 그리고, 도 9는 도 5의 회로도에서 코일에 강제로 인가된 교류 전류를 보상하기 위한 구체적인 회로도이다.FIG. 5 is a specific circuit diagram of the sensor unit of FIG. 3, and FIG. 6 is a specific circuit diagram for forcibly applying alternating current to the coil in the circuit diagram of FIG. 5. And, FIG. 7 is a graph showing the waveform of the coil current flowing in the first coil, and FIG. 8 is a graph showing the waveform of the coil current of FIG. 7 with the alternating current removed. And, FIG. 9 is a specific circuit diagram for compensating the alternating current forcibly applied to the coil in the circuit diagram of FIG. 5.

도 5 및 도 6를 참조하면, 센서부(130)는, 교류 유도 기전력 원리를 이용한 전류 센서로서 변류기(Current Transformer; CT)일 수 있으며, 전송 선로(L1, L2)에 배치되는 코어(131) 및 코어(131)에 권선되는 제1 코일(132)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, the sensor unit 130 is a current sensor using the principle of alternating current induced electromotive force and may be a current transformer (CT), and the core 131 disposed on the transmission lines (L1 and L2) and a first coil 132 wound around the core 131.

한편, 비접지 전원 계통의 접지 사고를 감시하기 위해 전송 선로(L1, L2)에 직류 검출 신호(Vd)가 지속적으로 인가하게 되면, 센서부(130)의 코어(131)가 포화되어 더 이상 변류기의 역할을 수행할 수 없다.Meanwhile, when the direct current detection signal (Vd) is continuously applied to the transmission lines (L1, L2) to monitor grounding faults in the ungrounded power system, the core 131 of the sensor unit 130 is saturated and the current transformer no longer operates. cannot perform its role.

따라서, 센서부(130)는 제1 코일(132)에 교류 전압(교번 전압)(Vs)을 인가함으로써, 코어(131)가 포화되는 것을 방지한다. 이 때, 교류 전압(Vs)으로 인해 제1 코일(132)에는 교류 전류(is)가 흐르게 된다.Accordingly, the sensor unit 130 prevents the core 131 from being saturated by applying an alternating voltage (alternating voltage) Vs to the first coil 132. At this time, an alternating current (is) flows through the first coil 132 due to the alternating voltage (Vs).

구체적으로, 센서부(130)는 제1 코일(132)에 교류 전류(is)를 인가하기 위해, 제1 연산 증폭기(op1), 제1 저항(R1), 제2 저항(R2) 및 제1 전류 제어기(133)를 포함하여 구성될 수 있다.Specifically, the sensor unit 130 includes a first operational amplifier (op1), a first resistor (R1), a second resistor (R2), and a first operational amplifier (op1) to apply an alternating current (is) to the first coil 132. It may be configured to include a current controller 133.

여기서, 코어(131)에 권선된 제1 코일(132)의 일단에는 제1 전류 제어기(133)가 연결되고, 제1 코일(132)의 일단과 제1 전류 제어기(133) 사이에는 제1 및 제2 저항(R1, R2)이 직렬 연결된다. 그리고, 제1 연산 증폭기(op1)의 비반전 단자(+)는 제1 및 제2 저항(R1, R2) 사이에 연결되고, 제1 연산 증폭기(op1)의 반전 단자(-)는 제1 코일(132)의 타단에 연결된다.Here, a first current controller 133 is connected to one end of the first coil 132 wound on the core 131, and between one end of the first coil 132 and the first current controller 133, the first and The second resistors (R1, R2) are connected in series. And, the non-inverting terminal (+) of the first operational amplifier (op1) is connected between the first and second resistors (R1 and R2), and the inverting terminal (-) of the first operational amplifier (op1) is connected to the first coil. It is connected to the other end of (132).

여기서, 제1 코일(132)의 권선수는 회귀 전류(If) 또는 직류 옵셋 전류의 검출 범위에 따라 조정될 수 있다.Here, the number of turns of the first coil 132 may be adjusted according to the detection range of the return current (If) or the direct current offset current.

전술한 바와 같이 제1 코일(132)에는 교류 전류(is)가 인가된다. 그리고, 신호 인가부(110)가 전송 선로(L1, L2)에 직류 검출 신호(Vd)를 인가하면 접지 사고 발생 시 접지 사고 저항(RF)으로 인해 전송 선로(L1, L2)에는 1차 측 직류 전류(ip)가 흐르게 되고, 제1 코일(132)에는 1차 측 직류 전류(ip)에 의해 직류 옵셋 전류가 유도된다.As described above, alternating current (is) is applied to the first coil 132. In addition, when the signal application unit 110 applies the direct current detection signal (Vd) to the transmission lines (L1, L2), when a ground fault occurs, the primary side of the transmission lines (L1, L2) due to the ground fault resistance (R F ). A direct current (ip) flows, and a direct current offset current is induced in the first coil 132 by the primary side direct current (ip).

도 7을 참조하면, 접지 사고가 발생하지 않으면, 제1 코일(132)에 흐르는 코일 전류(iST)는 교류 전류(is)만 포함된다(a). 그러나, 접지 사고가 발생하면, 제1 코일(132)에는 교류 전류(is)에 직류 옵셋 전류가 더해진 코일 전류(iST)가 흐르게 된다(b).Referring to FIG. 7, if a grounding accident does not occur, the coil current (i ST ) flowing in the first coil 132 includes only the alternating current (is) (a). However, when a grounding fault occurs, a coil current (i ST ), which is an alternating current (is) plus a direct current offset current, flows through the first coil 132 (b).

이 때, 코일 전류(iST)를 측정하기 위해, 제1 코일(132)의 타단 및 제1 연산 증폭기(op1)의 반전 단자(-) 사이에 션트 저항(Rs)이 연결될 수 있고, 센서부(130)는 션트 저항(Rs) 양단의 전압(VST)을 측정하면 옴의 법칙(VST/Rs)에 의해 코일 전류(iST)를 측정할 수 있다.At this time, in order to measure the coil current ( iST ), a shunt resistor (Rs) may be connected between the other end of the first coil 132 and the inverting terminal (-) of the first operational amplifier (op1), and the sensor unit (130) By measuring the voltage (V ST ) across the shunt resistance (Rs), the coil current (i ST ) can be measured according to Ohm's law (V ST /Rs).

센서부(130)는 코일 전류(iST)에서 교류 전류(is)를 제거하여 직류 옵셋 전류를 산출할 수 있다. 이 때, 도 8을 참조하면, 접지 사고가 발생하지 않으면, 직류 옵셋 전류는 거의 제로(0)에 가깝고(a), 접지 사고가 발생하면, 일정 값 이상의 직류 옵셋 전류가 나타남을 확인할 수 있다(b).The sensor unit 130 may calculate a direct current offset current by removing the alternating current (is) from the coil current (i ST ). At this time, referring to FIG. 8, it can be seen that if a grounding accident does not occur, the direct current offset current is close to zero (0) (a), and if a grounding accident occurs, a direct current offset current above a certain value appears (a). b).

센서부(130)는 산출한 직류 옵셋 전류를 통신으로 사고 감시부(150)에 전송할 수 있다.The sensor unit 130 may transmit the calculated DC offset current to the accident monitoring unit 150 through communication.

사고 감시부(150)는 센서부(130)로부터 전송 받은 직류 옵셋 전류를 기초로 접지 사고 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 직류 옵셋 전류가 검출되면 접지 사고로 판단할 수 있다. 이 때, 직류 옵셋 전류가 기준값 이상인 경우 접지 사고로 판단할 수 있다.The accident monitoring unit 150 may determine whether a grounding accident has occurred based on the direct current offset current transmitted from the sensor unit 130. In other words, if a direct current offset current is detected, it can be determined to be a grounding fault. At this time, if the direct current offset current is greater than the reference value, it can be judged to be a grounding fault.

한편, 제1 코일(132)에 교류 전류(is)가 강제로 인가되면, 전송 선로(L1, L2)에 흐르는 전류(Icc)에도 영향을 주게 된다. 따라서, 제1 코일(132)에 인가된 교류 전류(is)에 대응하여 반대 방향으로 보상 전류(iT)를 흘려 전송 선로(L1, L2)에 미치는 영향을 제거하는 것이 바람직하다.Meanwhile, when the alternating current (is) is forcibly applied to the first coil 132, the current (Icc) flowing in the transmission lines (L1 and L2) is also affected. Therefore, it is desirable to flow the compensation current (i T ) in the opposite direction to the alternating current (is) applied to the first coil 132 to eliminate the effect on the transmission lines (L1 and L2).

이를 위해, 보상부(140)는, 코어(131)에 권선되는 제2 코일(141)을 포함하고, 제2 코일(141)에 교류 전류(is)에 대응하여 보상 전압(VT)을 인가할 수 있다. 이에 따라, 제2 코일(141)에 보상 전압(VT)에 따른 보상 전류(iT)가 교류 전류(is)와 반대 방향으로 흐르게 되어 제1 코일(131)에 흐르는 교류 전류(is)가 전송 선로(L1, L2)에 미치는 영향을 제거할 수 있다.For this purpose, the compensation unit 140 includes a second coil 141 wound around the core 131, and applies a compensation voltage (V T ) to the second coil 141 in response to the alternating current (is). can do. Accordingly, the compensation current (i T ) according to the compensation voltage (V T ) flows in the second coil 141 in the opposite direction to the alternating current (is), so that the alternating current (is) flowing in the first coil 131 The influence on the transmission lines (L1, L2) can be eliminated.

도 5 및 도 9를 참조하면, 보상부(140)는 제2 코일(141)에 보상 전류(iT)를 인가하기 위해 저역 통과 필터(142), 적분기(143), 제2 연산 증폭기(op2) 및 제2 전류 제어기(144)를 포함할 수 있다.5 and 9, the compensation unit 140 includes a low-pass filter 142, an integrator 143, and a second operational amplifier (op2) to apply a compensation current (i T ) to the second coil 141. ) and a second current controller 144.

제2 코일(141)의 일단은 제2 전류 제어기(144)에 연결되고, 제2 전류 제어기는 제2 연산 증폭기(op2)의 출력단에 연결된다. 그리고, 적분기(143)는 제2 연산 증폭기(op2)의 비반전 단자(+)에 입력되고 저역 통과 필터(142)는 적분기(143)에 연결된다. 그리고, 제2 코일(141)의 타단은 제2 연산 증폭기(op2)의 반전 단자(-)에 연결된다.One end of the second coil 141 is connected to the second current controller 144, and the second current controller is connected to the output terminal of the second operational amplifier (op2). Then, the integrator 143 is input to the non-inverting terminal (+) of the second operational amplifier (op2), and the low-pass filter 142 is connected to the integrator 143. And, the other end of the second coil 141 is connected to the inverting terminal (-) of the second operational amplifier (op2).

여기서, 션트 저항(Rs) 양단의 전압(VST)은 저역 통과 필터(142) 및 적분기(143)를 거쳐 제2 연산 증폭기(op2)의 비반전 단자(+)에 입력되면, 제2 코일(141)에 보상 전류(iT)가 흐르게 된다.Here, when the voltage (V ST ) across the shunt resistor (Rs) is input to the non-inverting terminal (+) of the second operational amplifier (op2) through the low-pass filter 142 and the integrator 143, the second coil ( 141), a compensation current (i T ) flows.

보상 전류(iT)를 측정하기 위해, 제2 코일(132)의 타단 및 제1 연산 증폭기(op1)의 반전 단자(-) 사이에 측정 저항(RT)이 연결될 수 있고, 센서부(130)는 측정 저항(RT) 양단의 전압(VT)을 측정하면 옴의 법칙(VT/ RT)에 의해 제2 코일(141)에 흐르는 보상 전류(iT)를 측정할 수 있다.In order to measure the compensation current (i T ), a measurement resistance (R T ) may be connected between the other end of the second coil 132 and the inverting terminal (-) of the first operational amplifier (op1), and the sensor unit 130 ) can measure the compensation current (i T ) flowing in the second coil 141 according to Ohm's law (V T / R T ) by measuring the voltage (V T ) across both ends of the measurement resistance (R T ).

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통에 적용된 절연 감시 장치의 전체 도면이다.Figure 10 is an overall diagram of an insulation monitoring device applied to an ungrounded power system according to an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 비접지 전원 계통은 모선에서 분기된 복수의 전송 선로를 포함하여 구성될 수 있으며, 센서부(130)는 서로 다른 위치에 있는 복수의 전송 선로에 각각 구비될 수 있다.Referring to FIG. 10, an ungrounded power system may be configured to include a plurality of transmission lines branched from a bus bar, and the sensor unit 130 may be provided on each of a plurality of transmission lines at different positions.

사고 감시부는(150)는 산출부(120)로부터 회귀 전류(If)를 각각 전송 받고, 센서부(130)로부터 직류 옵셋 전류를 각각 전송 받아, 접지 사고 및 그 위치를 감시할 수 있다.The accident monitoring unit 150 receives the return current (If) from the calculation unit 120 and the direct current offset current from the sensor unit 130, and can monitor the grounding accident and its location.

구체적으로, 사고 감시부(150)는 직류 옵셋 전류 및 회귀 전류(If) 중 하나를 전송 받거나 전송 받은 직류 옵셋 전류 및 회귀 전류(If)가 기준값 이상이면 접지 사고로 판단할 수 있다.Specifically, the accident monitoring unit 150 may determine a grounding accident if one of the DC offset current and return current (If) is transmitted, or if the received DC offset current and return current (If) are greater than or equal to a reference value.

한편, 회귀 전류(If)만으로는 복수의 전송 선로 중 어느 전송 선로의 위치에서 접지 사고가 발생했는지 판단하기 어렵다.Meanwhile, it is difficult to determine at which location of a plurality of transmission lines a grounding accident occurred based on the return current (If) alone.

이에 따라, 사고 감시부(150)는 직류 옵셋 전류를 기초로 접지 사고가 발생한 전송 선로의 위치를 검출할 수 있다.Accordingly, the accident monitoring unit 150 can detect the location of the transmission line where the grounding accident occurred based on the direct current offset current.

구체적으로, 사고 감시부(150)는 직류 옵셋 전류를 전송한 센서부(130)가 배치되는 전송 선로의 위치에서 접지 사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 센서부(130)는 각각의 센서부(130)를 구분하기 위해 직류 옵셋 전류 전송 시 자신의 식별 코드와 함께 전송할 수 있다.Specifically, the accident monitoring unit 150 may determine that a grounding accident has occurred at the location of the transmission line where the sensor unit 130 that transmits the direct current offset current is disposed. At this time, the sensor unit 130 may transmit its own identification code when transmitting a direct current offset current to distinguish each sensor unit 130.

사고 감시부(150)는 회귀 전류(If)와 복수의 전송 선로 별로 직류 옵셋 전류를 숫자 등으로 표시하는 표시부(미도시)를 구비할 수 있으며, 이 경우 표시부는 정상인 전송 선로와 접지 사고가 발생된 전송 선로를 LED 등으로 구별하여 표시할 수 있다.The accident monitoring unit 150 may be provided with a display unit (not shown) that displays the return current (If) and the direct current offset current for each of the plurality of transmission lines in numbers, etc. In this case, the display unit indicates that a normal transmission line and a grounding accident occur. Transmission lines can be distinguished and displayed with LEDs, etc.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치는, 직류 검출 신호를 이용해 비접지 전원 계통의 접지 사고를 검출함으로써, 교류 검출 신호 인가 및 교류 전류 검출 방식 대비 시스템이 간단하고, 높은 신뢰도를 제공할 수 있다.As such, the insulation monitoring device of the ungrounded power system according to the embodiment of the present invention detects grounding faults of the ungrounded power system using a direct current detection signal, so the system is simple compared to the alternating current detection signal application and alternating current detection methods. , can provide high reliability.

또한, 주파수가 없는 직류 전압을 검출 신호로 인가하므로 전송 선로와 대지간의 누설 커패시턴스의 영향이 없기 때문에, 무효 전력 및 유효 전력을 구분할 필요 없이 직류 누설 전류가 검출되면 바로 접지 사고 전류로 판단 할 수 있다. In addition, since a DC voltage without frequency is applied as a detection signal, there is no influence of leakage capacitance between the transmission line and the ground, so when a DC leakage current is detected, it can be immediately judged to be a ground fault current without the need to distinguish between reactive power and active power. .

또한, 절연 저항은 회귀 전류로 정밀하게 측정할 수 있고, 접지 사고 발생 지점은 전류 측정 정밀도와 상관없이 발생 유무 형태로 검출할 수 있다.In addition, insulation resistance can be precisely measured using return current, and the point at which a grounding fault occurs can be detected in the form of occurrence or absence regardless of the current measurement precision.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but of course, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, but should be defined by the claims described below and equivalents to these claims.

110: 신호 인가부
120: 산출부
130: 센서부
140: 보상부
150: 사고 감시부
110: signal application unit
120: Calculation unit
130: sensor unit
140: Compensation unit
150: Accident Monitoring Department

Claims (10)

전송 선로를 통해 전력을 전송하는 비접지 전원 계통의 접지 사고를 감시하기 위해 직류 검출 신호를 상기 전송 선로에 인가하는 신호 인가부;
상기 접지 사고 시 상기 직류 검출 신호에 대응하여 상기 신호 인가부로 회귀하는 회귀 전류를 산출하는 산출부;
상기 전송 선로에 배치되는 코어 및 상기 코어에 권선되는 제1 코일을 포함하고, 상기 제1 코일에 교류 전류를 인가하며 상기 접지 사고 시 상기 직류 검출 신호에 의해 유도되는 직류 옵셋 전류를 검출하는 센서부; 및
상기 회귀 전류 및 직류 옵셋 전류 중 적어도 하나를 기초로 상기 접지 사고를 감시하는 사고 감시부
를 포함하는 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
a signal application unit that applies a direct current detection signal to the transmission line to monitor a grounding fault in an ungrounded power system that transmits power through the transmission line;
a calculation unit that calculates a return current returning to the signal application unit in response to the direct current detection signal when the ground fault occurs;
A sensor unit comprising a core disposed on the transmission line and a first coil wound around the core, applying an alternating current to the first coil and detecting a direct current offset current induced by the direct current detection signal when the ground fault occurs. ; and
An accident monitoring unit that monitors the grounding fault based on at least one of the return current and the direct current offset current.
Insulation monitoring device of ungrounded power system including.
제 1 항에 있어서,
상기 사고 감시부는
상기 회귀 전류 및 직류 옵셋 전류 중 적어도 하나가 기준값 이상이면 상기 접지 사고로 판단하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 1,
The accident monitoring department
If at least one of the return current and direct current offset current is greater than the reference value, the grounding fault is determined.
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 코일에는
상기 접지 사고 시 상기 교류 전류에 직류 옵셋 전류가 더해진 코일 전류가 흐르는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 1,
In the first coil
At the time of the grounding fault, a coil current in which a direct current offset current is added to the alternating current flows.
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 3 항에 있어서,
상기 센서부는
상기 코일 전류에서 상기 교류 전류를 제거하여 상기 직류 옵셋 전류를 산출하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 3,
The sensor unit
Calculating the direct current offset current by removing the alternating current from the coil current
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 1 항에 있어서,
상기 코어에 권선되는 제2 코일을 포함하고, 상기 교류 전류와 대응하며 상기 교류 전류와 반대 방향인 보상 전류를 상기 제2 코일에 인가하는 보상부
를 더 포함하는 비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 1,
A compensation unit comprising a second coil wound around the core and applying a compensation current corresponding to the alternating current and in a direction opposite to the alternating current to the second coil.
An insulation monitoring device for an ungrounded power system further comprising:
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는
서로 다른 위치에 있는 복수의 상기 전송 선로에 각각 구비되는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 1,
The sensor unit
provided on each of the plurality of transmission lines at different locations.
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 6 항에 있어서,
상기 산출부는
상기 회귀 전류를 상기 사고 감시부에 전송하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 6,
The calculation part is
Transmitting the return current to the accident monitoring unit
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 7 항에 있어서,
상기 센서부는
상기 직류 옵셋 전류를 상기 사고 감시부에 전송하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 7,
The sensor unit
Transmitting the direct current offset current to the accident monitoring unit
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 6 항에 있어서,
상기 사고 감시부는
상기 직류 옵셋 전류를 기초로 상기 접지 사고가 발생된 상기 전송 선로의 위치를 검출하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 6,
The accident monitoring department
Detecting the location of the transmission line where the ground fault occurred based on the direct current offset current
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
제 6 항에 있어서,
상기 사고 감시부는
상기 직류 옵셋 전류를 전송한 상기 센서부가 배치되는 상기 전송 선로의 위치에서 상기 접지 사고가 발생한 것으로 판단하는
비접지 전원 계통의 절연 감시 장치.
According to claim 6,
The accident monitoring department
Determining that the grounding accident occurred at the location of the transmission line where the sensor unit that transmitted the direct current offset current is disposed
Insulation monitoring device for ungrounded power systems.
KR1020210153064A 2021-11-09 2021-11-09 Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based KR102634381B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210153064A KR102634381B1 (en) 2021-11-09 2021-11-09 Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based
PCT/KR2022/017212 WO2023085697A1 (en) 2021-11-09 2022-11-04 Insulation monitoring device for insulation-terra system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210153064A KR102634381B1 (en) 2021-11-09 2021-11-09 Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230067208A KR20230067208A (en) 2023-05-16
KR102634381B1 true KR102634381B1 (en) 2024-02-06

Family

ID=86336032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210153064A KR102634381B1 (en) 2021-11-09 2021-11-09 Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102634381B1 (en)
WO (1) WO2023085697A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001083185A (en) * 1999-09-14 2001-03-30 Matsushita Electric Works Ltd Current measuring device
KR100836747B1 (en) * 2006-10-27 2008-06-17 주식회사유성계전 Direct current ground detecting apparatus
KR101011003B1 (en) * 2008-06-13 2011-01-26 주식회사 효성 Dc feeder groundfault detector
KR101234819B1 (en) * 2011-07-13 2013-02-20 (주)금성계전 Dc leakage current circuit braker
KR101984950B1 (en) * 2018-07-19 2019-05-31 주식회사 비츠로이엠 Apparatus for monitoring earth fault in non-grounded dc power line and method for the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023085697A1 (en) 2023-05-19
KR20230067208A (en) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101272130B1 (en) Method of and device for insulation monitoring
US10714930B1 (en) Digital electricity using carrier wave change detection
AU753466B2 (en) Method and device for monitoring insulation and fault current in an electrical alternating current network
US9952271B2 (en) Insulation monitoring system for secured electric power system
CN106415286A (en) System and method for pulsed ground fault detection and localization
KR20100104139A (en) On-line insulation resistance measurement system and apparatus
KR20130060715A (en) A detection device of insulation resistance for non-interruption of electric power and hot-line
JP5743296B1 (en) Leakage location exploration method and apparatus
WO1990011532A1 (en) Monitoring electric cables
JP5578573B2 (en) DC circuit insulation resistance measuring device, capacitance measuring device, insulation resistance measuring method and capacitance measuring method
KR102634381B1 (en) Apparatus for monitoring insulation of insulation-terra system based
CN105182157A (en) Neutral point multi-point grounding detection device based on high-accuracy detection current
RU2642127C2 (en) Measuring device of leakage current in load of single-phase rectifier
KR20100037375A (en) Apparatus for measuring earth resistance
US7068040B2 (en) Ground circuit impedance measurement apparatus and method
KR20080039570A (en) Water leakage sensing device of heat piping and its method
CN205015427U (en) Neutral point multipoint earthing detection device based on high accuracy testing electric current
KR101954924B1 (en) Uninterruptible insulation resistance measurement system and method
KR20240002787A (en) Apparatus for monitoring insulation of dc power grid
JPH04220573A (en) Low-voltage system line wire insulation monitoring method
JPS6198119A (en) Device for standardizing trouble point
KR102489613B1 (en) Remote electric shock prevention system with N-ground voltage and N-ground resistance measurement function
CN112051486B (en) Method for calculating system capacitance current by utilizing head-end fault moment
US11933833B2 (en) System and method for detecting faults in medium voltage circuits
KR20240003131A (en) Apparatus for monitoring insulation between dc link of solar cell and earth

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant