KR20060094444A - 원격 접지저항 측정시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원격으로 접지저항을 상시 측정할 수 있도록 하는 원격 접지저항 측정시스템을 제공한다.
상기 목적 달성을 위한 본 시스템은 접지저항을 측정하기 위한 영역내에, 전원이 공급되는 전원전극들과 전원전극에 의하여 공급되는 전원에 의하여 전극들간에 측정전압이 인가되는 측정전극들을 포함하는 복수의 전극들; 상기 전원전극들에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 측정전압이 입력되는 데이터 수집부; 상기 복수의 전극들 중 상기 전원전극들을 상기 전원공급부에 연결하고, 상기 측정전극들을 상기 데이터 수집부에 연결하기 위한 스위칭 수단들; 상기 스위칭 수단들을 구동시키기 위한 스위칭 구동부; 상기 복수의 전극들 중 소정의 전극들을 선택하여 전원전극들과 측정전극들로 동작하도록 상기 스위칭 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 기술구성으로 이루어진다.
접지저항, 대지고유저항, 데이터 수집부, 통신망

Description

원격 접지저항 측정시스템{remote measuring system for earth resistance}
도 1은 종래에 대지저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 전체시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에서 스위칭 소자의 동작과정을 설명하기 위한 회로도이다.
도 4는 3에 따라서 접지저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
본 발명은 원격으로 접지저항을 상시 측정할 수 있도록 하는 원격 접지저항 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 측정 영역에 기 설치된 다수의 접지봉에 원격지에서 전원이 공급되는 접지봉과 측정전압이 측정되는 접지봉을 제어하도록 하는 원격 접지저항 측정장치에 관한 것이다.
전기시설물 및 통신장비등에 시행되는 접지공사는 설비의 보호, 장비의 오동작 방지 및 사람의 안전에 영향을 미치기 때문에 접지기술의 연구 및 시공법에 대한 많은 연구가 이루어져 왔으며, 전기 시설물에 접지는 전기관련법규에 의하여 소정의 접지저항 이하로 시설될 것이 규정되어 있다.
설비에 시공된 접지의 접지저항은 접지봉의 형상등에 의하여 영향을 받게 되 고, 접지봉이 설치되는 대지에 의해서도 많은 영향을 받게 된다.
종래의 접지기술 및 시공법의 개발은 접지봉의 형상을 개량하거나 시공방법을 개량하여 접지저항을 낮추기 위하여 이루어져 왔으나, 기 시공된 접지공사라고 하여도 토양의 성질, 기후, 온도에 따라서 대지저항이 변화되기 때문에 접지저항에 많은 변화가 발생되게 된다.
시공시에 전기관련법규에 규정된 접지저항 이내의 시공이라고 하여도 기후변화등에 의하여 규정된 접지저항을 초과하게 되는 경우가 발생하게 되고, 이러한 경우에는 설비고장 및 인사사고를 발생시킬 수 있다.
따라서, 접지공사가 기 시행된 영역이나 접지공사가 이루어져야 될 지점을 중심으로 접지저항에 영향을 가장 크게 미치는 대지저항을 측정하는 것은 필수적이라 할 수 있다.
도 1은 종래에 대지저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1은 웨너(Wenner) 전극법에 따른 것으로 측정선 일직선상에 안쪽에 전위 전극P1, P2를 두고 외부에 전류전극 C1, C2를 설치하고, C1 - P2, P1 - P2, P2 - C2 의 거리a를 등간격이 되도록 한다.
외부전극 C1, C2에 전류 I를 주입시키고, 내부의 전위전극 P1, P2간의 전위차V를 측정하고, 이로부터 다음의 수학식1에 의하여 대지저항을 구한다.
R = V/I = ρ /σ(ρ:대지고유저항, σ:상수)
상기 전극들이 등간격을 유지하지 않는 경우에 대지저항은 슐럼버져(Schlumberger)식에 의하여 결정되나 상기 식과 동일하고 상수σ의 값만 다르게 된다.
이와 같이 접지저항을 측정하기 위해서는 대지저항을 측정하여야 되고, 대지저항을 측정하기 위해서 웨너법에서는 4극의 측정용 전극을 측정하여야 한다.
대지저항은 토양의 온도, 토양의 습도등에 많은 영향을 받기 때문에 계절 및 일기변화에 따라 많은 변화를 갖게 되므로 년간의 측정기록이 필요하게 되지만 측정장소를 측정시마다 방문하여 전극을 설치하여야 하는 번거로움과 비용문제로 인하여 이러한 측정이 기피되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 접지저항을 측정하기 위한 영역에 복수의 전극들을 설치하고, 원격지에서 복수의 전극들에 전원을 공급하고, 전극들로부터 전송되는 측정전압 데이터를 수신하도록 함으로써 원격지에서 접지저항을 측정하도록 하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 접지저항을 측정하기 위한 영역내에, 전원이 공급되는 전원전극들과 전원전극에 의하여 공급되는 전원에 의하여 전극들간에 측정전압이 인가되는 측정전극들을 포함하는 복수의 전극들; 상기 전원전극들에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 측정전압이 입력되는 데이터 수집부; 상기 복수의 전극들 중 상기 전원전극들을 상기 전원공급부에 연결하고, 상기 측정 전극들을 상기 데이터 수집부에 연결하기 위한 스위칭 수단들; 상기 스위칭 수단들을 구동시키기 위한 스위칭 구동부; 상기 복수의 전극들 중 소정의 전극들을 선택하여 전원전극들과 측정전극들로 동작하도록 상기 스위칭 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 데이터 수집부는 상기 측정전압을 디지털 데이터로 변환하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 복수의 전극들에는 온도센서, 습도센서가 병행 설치되어 감지된 값이 상기 데이터 수집부에 입력되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 복수의 전극들에 각도센서 및 거리센서가 병행 설치되어 상기 센서들에 의하여 감지된 값이 상기 데이터 수집부에 입력되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 접지저항 측정시스템은 상기 제어부와 연결되어 유무선 통신망을 통하여 외부기기와 데이터를 송수신할 수 있는 전송수단을 더 포함하며, 상기 전송수단은 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 상기 외부기기에 전송하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어부는 유무선 통신망에 연결된 원격지에서 상기 스위칭 구동부를 동작시키기 위한 데이터를 수신받고, 상기 수신된 데이터에 따라 상기 스위칭 구동부를 제어하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 전체시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
제어부(10)는 마이크로 콘트롤러 또는 중앙처리장치(CPU)로써 입력부(11)로 제어명령을 입력받거나 웹서버(20)로부터 제어명령을 입력받아 제어부(10)에 연결된 다양한 장치를 제어한다. 웹서버(20)는 유무선 통신망에 의하여 연결된 중앙서버(200)와 유무선 통신을 수행하는 TCP/IP를 탑재하여 중앙서버(200)에 의하여 제어부(10)가 원격 제어되도록 하며, 제어부(20) 및 제어부(20)와 연결된 다른 기기로부터 데이터를 수신받아 중앙서버(200)에 전송한다. 제어부(10)와 웹서버(20)는 PC(Personal Computer) 또는 임베디드 컴퓨터로 이루어질 수 있으며, 이에 국한 되지 않고 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
제어부(10)에는 스위칭 구동부(30)가 연결되어 있어 제어부(10)의 신호에 의하여 스위칭 소자(50)들을 동작시켜 지정된 두개의 전극을 전원공급부(70)에 연결하고, 다른 두개의 전극을 데이터 수집부(40)에 연결한다.
또한, 제어부(30)에는 데이터 수집부(40)가 연결되어져 있으며, 데이터 수집부(40)는 연결된 전극들 사이에 형성되는 전압차를 디지털 데이터로 변환하여 수집한다. 또한, 데이터 수집부(40)에는 각 전극마다 설치되거나 일정 영역에 독립적으로 설치된 습도센서, 온도센서(80)가 연결되어 감지된 습도, 온도를 수신받는다. 또한, 데이터 수집부(40)에는 전극에 설치된 거리센서, 각도센서(90)로부터 감지된 거리 및 각도를 수신받는다.
거리센서와 각도센서는 전극들이 일직선상으로 설치되는 것이 바람직하나 지형적으로 일직선상으로 설치하지 못하는 경우에 전극들 사이에 이격된 정확한 이격 거리를 산출하기 위한 것으로 거리센서에 의하여 전극들간의 수평 이격거리가 파악되며, 각도 센서에 의하여 이들의 설치위치와 수평면간의 각도를 파악함으로써 실제 이격거리를 구할 수 있다.
또한, PC(100) 또는 중앙서버(200)에는 데이터 수집부(40)로부터 수집된 데이터들에 의하여 측정영역을 분할하여 접지저항을 산출하며, 접지저항 및 온도, 습도를 데이터 베이스로 형성하기 위한 응용프로그램이 구비된다.
도 3은 본 발명에서 스위칭 소자의 동작과정을 설명하기 위한 회로도이며, 도 4는 3에 따라서 접지저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 회로도이다.
전원공급부(70)로부터 전원선(+), (-)이 인출되고, 데이터 수집부(40)로 부터도 인출선(+), (-)이 인출되어 있으며, 스위칭 소자(SW1), (SW2),…,(SW11)들은 전원선(+), (-)과, 인출선(+), (-)에 연결되는 접점(a, b, c, d)과 전극에 연결되는 접점(k)을 구비하고 있다. 또한, 스위칭 소자들은 스위칭 구동부의 신호에 의하여 접점k와 접점(a, b, c, d)중의 하나에 연결되게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스위칭 구동부의 구동신호에 의하여 SW1이 b-k, SW2가 c-k, SW3가 d-k, SW4가 a-k로 연결되게 되면 전극Id1과 Id4에는 전원전압Vp1이 인가되게 되며 전극Id2와 전극Id3 사이에는 측정전압(Vc1)이 발생되게 되며, 이 측정전압이 데이터 수집부(40)에 인가되게 된다. 따라서 전극Id1과 Id4 사이에 대지의 고유저항ρ 및 대지저항R이 산출되고, 대지저항으로부터 전극의 형상에 따른 상수값을 고려하여 접지저항이 산출되게 된다.
또한, 스위칭 구동부의 구동신호에 의하여 SW2이 b-k, SW3가 c-k, SW4가 d- k, SW5가 a-k로 연결되게 되면 전극Id2와 Id5에는 전원전압Vp2가 인가되게 되며 전극Id3와 전극Id4 사이에는 측정전압(Vc2)이 발생되게 되며, 이 측정전압이 데이터 수집부(40)에 인가되게 된다. 따라서, 전극Id2과 Id5 사이에 대지의 고유저항ρ이 산출되게 된다.
이와 같이, 복수의 전극들 중 2개를 전원전극으로 선택하여 전원을 인가하고, 나머지 전극들 중에서 2개를 측정전극으로 선택하게 되면 다양한 전극간의 대지고유저항을 측정할 수 있게 되고, 이들 값으로부터 대지저항, 접지저항을 측정할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 동작과정을 상세히 설명하기로 한다.
중앙서버(200)로부터 유 무선망을 통하여 웹서버(20)접속되어 제어부(10)에 접지 저항을 측정하기 위한 전원 전극들과 측정전극을 지정한 데이터가 입력되면, 제어부(10)는 스위칭 구동부(30)에 제어명령을 전송하여 스위칭 구동부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 지정된 전극들이 전원전극과 측정전극으로 동작되도록 스위치들을 동작시킨다.
전원전극들에 전원공급부로부터 전원이 인가되게 되면 측정전극들간에는 측정전압이 걸리게 되고, 이 측정전압은 데이터 수집부(40)에서 디지털 데이터로 변환된다.
이때, 지정된 전극들에 병행 설치된 습도센서, 온도센서, 거리센서, 각도센서로부터 감지된 데이터들은 데이터 수집부(40)에 전송되게 된다.
이와 같은 과정을 영역내의 복수의 다른 전극들에 대하여 전원전압을 인가하 고, 측정전압을 측정하게 되면 영역내의 접지저항을 측정할 수 있다.
상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 접지저항에 가장 영향을 많이 미치는 대지저항을 원격지에서 편리하게 하게 상시 측정할 수 있기 때문에 접지저항의 계절변화, 일기변화에 대하여 안전사고를 감소시킬 수 있으며, 전기설비를 보호할 수 있으며 통신장비의 보호 및 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 접지저항을 측정하기 위한 영역내에, 전원이 공급되는 전원전극들과 전원전극에 의하여 공급되는 전원에 의하여 전극들간에 측정전압이 인가되는 측정전극들을 포함하는 복수의 전극들;
    상기 전원전극들에 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 측정전압이 입력되는 데이터 수집부;
    상기 복수의 전극들 중 상기 전원전극들을 상기 전원공급부에 연결하고, 상기 측정전극들을 상기 데이터 수집부에 연결하기 위한 스위칭 수단들;
    상기 스위칭 수단들을 구동시키기 위한 스위칭 구동부;
    상기 복수의 전극들 중 소정의 전극들을 선택하여 전원전극들과 측정전극들로 동작하도록 상기 스위칭 구동부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 측정시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 수집부는 상기 측정전압을 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 측정시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 전극들에는 온도센서, 습도센서가 병행 설치되어 감지된 값이 상기 데이터 수집부에 입력되는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 측정시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 전극들에 각도센서 및 거리센서가 병행 설치되어 상기 센서들에 의하여 감지된 값이 상기 데이터 수집부에 입력되는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 측정시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 접지저항 측정시스템은 상기 제어부와 연결되어 유무선 통신망을 통하여 외부기기와 데이터를 송수신할 수 있는 전송수단을 더 포함하며, 상기 전송수단은 상기 데이터 수집부에서 수집된 데이터를 상기 외부기기에 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 유무선 통신망에 연결된 원격지에서 상기 스위칭 구동부를 동작시키기 위한 데이터를 수신받고, 상기 수신된 데이터에 따라 상기 스위칭 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 원격 접지저항 시스템.
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