KR20070024361A - Low voltage on-line insulation monitoring system - Google Patents

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KR20070024361A
KR20070024361A KR1020060077031A KR20060077031A KR20070024361A KR 20070024361 A KR20070024361 A KR 20070024361A KR 1020060077031 A KR1020060077031 A KR 1020060077031A KR 20060077031 A KR20060077031 A KR 20060077031A KR 20070024361 A KR20070024361 A KR 20070024361A
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김보경
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김보경
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    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link

Abstract

A low voltage on-line insulation monitoring device is provided to detect an insulation state of a low voltage line in an uninterruptible live wire state by monitoring resistance components directly related to an electric leakage regardless of the magnitude of capacitance remaining in the line and a load input stage. A low voltage on-line insulation monitoring device(18) detects leakage current correspondent to commercial AC(Alternating Current) frequency components of 60Hz or 50Hz and leakage current correspondent to low frequency components below 20Hz of a low frequency overlapping device(10) installed at a second ground wire(2) of a transformer(1), extracts pure resistance components by removing capacitance components irrelevant to an insulation state by calculating the leakage currents, and displays and monitors an insulation resistance value or an effective leakage current value directly related to the insulation state.

Description

저압 전로의 활선 절연감시장치{Low Voltage On-Line Insulation Monitoring System}Low Voltage On-line Insulation Monitoring System {Low Voltage On-Line Insulation Monitoring System}

도 1은 종래의 정전상태에서의 절연저항계에 의한 절연감시방법 설명도1 is an explanatory diagram of an insulation monitoring method using an insulation resistance meter in a conventional blackout state

도 2는 종래의 활선 상태에서의 누설전류계에 의한 절연감시방법 설명도2 is an explanatory diagram of an insulation monitoring method using a leak current meter in a conventional live state.

도 3은 종래의 활선 상태에서의 절연저항 측정장치 설명도3 is an explanatory diagram of a conventional insulation resistance measuring apparatus in a live state

도 4는 종래의 활선 상태에서의 저주파방식에 의한 절연감시장치 설명도4 is an explanatory diagram of an insulation monitoring apparatus using a low frequency method in a conventional live state.

도 5는 본 발명의 활선 상태에서의 절연감시장치 개념설명도5 is a conceptual diagram illustrating the insulation monitoring device in the live state of the present invention;

도 6은 본 발명의 활선 상태에서의 절연감시장치의 실시 예1의 내부 상세 설명도Figure 6 is a detailed internal view of Embodiment 1 of the insulation monitoring apparatus in the live state of the present invention;

도 7은 본 발명의 활선 상태에서의 절연감시장치의 실시 예2의 내부 상세설명도Figure 7 is a detailed internal view of the second embodiment of the insulation monitoring device in the live state of the invention

도 8은 본 발명의 누설전류측정부의 다른 실시예18 is another embodiment 1 of the leakage current measuring unit of the present invention

도 9는 본 발명의 누설전류측정부의 다른 실시예29 is another embodiment 2 of the leakage current measuring unit of the present invention

도 10은 본 발명의 활선상태에서의 다른 실시예의 절연감시장치 개념설명도10 is a conceptual diagram illustrating an insulation monitoring apparatus according to another embodiment in the live state of the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 고압/저압 변환용 변압기 2: 2종 접지선1: high / low voltage conversion transformer 2: Class 2 ground wire

3: 개폐기 4: 전로(선로)3: switchgear 4: converter (rail)

5: 부하설비 6: 절연저항계5: Load Equipment 6: Insulation Resistance Meter

7: 영상변류기(ZCT) 8: 클램프메터7: VCT 8: Clamp meter

9: 중첩변성기 10: 저주파중첩장치9: superposition transformer 10: low frequency stacking device

11a: 기준전압입력선 11b: 저주파동기신호입력선11a: reference voltage input line 11b: low frequency signal input line

12: 전류/전압변환부 13: 증폭기12: current / voltage converter 13: amplifier

14a: 밴드패스필터(f0용) 14b: 밴드패스필터(f1용)14a: Band pass filter (for f0) 14b: Band pass filter (for f1)

15a: 증폭기(fo용) 15b: 증폭기(f1용)15a: Amplifier (for fo) 15b: Amplifier (for f1)

16a: 아날로그/디지털변환기(f0용) 16b: 아날로그/디지털변환기(f1용) 16a: analog / digital converter (for f0) 16b: analog / digital converter (for f1)

17, 19: 영상변류기(ZCT) 18: 절연감시장치17, 19: current transformer (ZCT) 18: insulation monitoring device

20: 2종접지 21: 누설전류측정부20: Class 2 Ground 21: Leakage Current Measuring Unit

30: 3종접지 40:제어장치30: Class 3 Ground 40: Control Unit

41:CPU 42:ROM41: CPU 42: ROM

43:RAM 44:I/O(입출력장치)43: RAM 44: I / O

45:표시부 46:전압,주파수 설정부45: display section 46: voltage, frequency setting section

47: Key입력부 48: 경보출력부47: key input 48: alarm output

49: 통신부49: communication unit

본 발명은 저압 전로의 절연상태를 정전시키지 않고 활선 상태에서 절연상태를 전선로 및 부하입력단에 상존하는 정전용량의 크기에 관계없이 누전에 직접 관계되는 저항성분만을 감시하는 활선 절연감시장치에 있어, The present invention provides a live wire insulation monitoring device that monitors only a resistance component directly related to an earth leakage, regardless of the magnitude of the capacitance existing in the live wire state in the live state without the interruption of the low voltage converter.

절연감시하려는 현장에서의 절연측정 및 설치가 용이하도록 상용교류주파수(60Hz 또는 50Hz)성분에 해당하는 누설전류(if0)와 변압기의 2종접지선에 별도로 설치한 저주파중첩장치에 의한 저주파(20Hz이하)성분에 해당하는 누설전류(if1)의 검출한 후, 이 if0누설전류와 if1누설전류의 두가지 성분의 누설전류로 부터 연산과정을 거쳐 정전용량성분을 제거하여 순수한 저항성분만을 산출하고 절연저항치 및 저항성분에 해당하는 유효누설전류치를 표시하는 절연감시장치에 관한 것이다.Low frequency (less than 20Hz) by the leakage current (if0) corresponding to the commercial AC frequency (60Hz or 50Hz) component and the low frequency superposition device separately installed on the 2 types of grounding line of transformer for easy insulation measurement and installation at the site to be monitored. After detecting the leakage current (if1) corresponding to the component, the capacitance component is removed from the leakage current of the two components, if0 leakage current and if1 leakage current, to calculate the pure resistance component. An insulation monitoring apparatus for displaying an effective leakage current value corresponding to a component.

종래에는 저압전로의 절연상태를 파악 감시하기 위해서는 도 1과 같이 고압/저압 변압기(1)에 연결된 개폐기(3)을 차단 오프시켜 즉 정전시켜 절연저항계(6)으로 전로(4)의 R,S,T상과 접지(20,30)간의 절연을 측정하거나, 도 2와 같이 고압/저압 변압기(1)에 연결된 개폐기(3)을 차단 오프시키지 않고 즉 활선상태에서 변압기(1)의 중성점 또는 일반접지된 2종 접지선(2)에 흐르는 누설전류를 영상변류기(7)에서 검출하여 누전 및 절연열화 여부를 파악하고 있다. 이 방법들에 있어 도 1과 같은 절연저항계(6)으로 전로의 절연상태를 측정할 때는 반드시 정전시켜야 하기 때문에 연속적으로 전기를 사용하는 장소에서는 전력공급을 중단해야 하는 문제점이 발생하고, 도 2와 같이 정전시키지 않고 활선상태에서 클램프메터(8)이나 누전경보기와 같이 2종 접지선(2)에 흐르는 누설전류를 측정하여 절연상태를 감시하 는 방법은 전로(4)와 대지간에 존재하는 절연저항에 의한 누설전류(Irr,Irs,Irt)와 선로가 긴 경우에 발생하는 정전용량과 부하설비의 입력단에 삽입되어 있는 노이즈필터 등의 정전용량에 의한 누설전류(Icr,Ics,Ict)의 벡터합으로 검출되기 때문에 절연저하(누전)가 발생하지 않고 절연저항이 매우 양호하여도 정전용량이 매우 크면 정전용량 성분에 의한 누설전류도 커지므로 절연상태가 불량한, 즉 누전 또는 미지락이 발생한 것으로 측정 검출되어 지는 문제점이 있어 왔다.Conventionally, in order to detect and monitor the insulation state of the low-voltage converter, as shown in FIG. 1, the switch 3 connected to the high-voltage / low-voltage transformer 1 is turned off, that is, the power is interrupted, so that the resistance R of the converter 4 is changed to the insulation resistance meter 6. Insulation between the S, T phase and the ground (20, 30) is measured, or the neutral point of the transformer (1) in live state without breaking off the switch (3) connected to the high-voltage / low-voltage transformer (1) as shown in FIG. The current transformer 7 detects a leakage current flowing through the general grounded two ground wires 2 to determine whether there is a short circuit or insulation deterioration. In these methods, when measuring the insulation state of the converter with the insulation ohmmeter 6 as shown in Fig. 1, the power supply must be stopped at the place where electricity is continuously used. The method of monitoring the insulation state by measuring the leakage current flowing through the Class 2 ground wire (2) such as the clamp meter (8) or the ground fault alarm in the live state without power failure is performed by the insulation resistance between the converter (4) and the earth. Vector sum of leakage current (Irr, Irs, Irt) and leakage current (Icr, Ics, Ict) due to capacitance generated when the line is long and noise filter inserted into the input of load equipment Because of the detection, no insulation deterioration (leakage) occurs and even if the insulation resistance is very good, if the capacitance is very large, the leakage current caused by the capacitance component also increases, so that the insulation state is poor, that is, Unknown has been a problem that the lock is detected to have occurred is measured.

이러한 문제 때문에 외국에서는 활선상태에서 절연상태에 기인하는 절연저항성분에 해당하는 누설전류(Irr,Irs,Irt)를 측정하기 위한 본 발명과 같은 분야의 선행기술을 살펴보면 일본특허 제2598991호에는 도 3과 같은 구성과, 또 다른 방법인 도 4와 같은 구성으로 이루어져 있다. 이 도 3와 도 4를 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 도 3에서는 일단접지된 변압기(1)의 2종접지선(2)에 흐르는 누설전류(Ig0)를 영상변류기(17)에서 검출하고, 전로(4)에 절연감시장치(18)에서 별도로 저압 충전부에 연결된 기준전압입력선(11a)을 통하여 일단접지된 상과 접지되지 않은 상간의 상전압에 해당하는 기준전압(Vab)를 측정하고, 이 누설전류Ig0와 Vab로 부터 위상차 θ를 구하여 이 위상차θ와 누설전류Ig0로 부터 저항성분에 해당하는 누설전류치를 계산하고 있다. 이 선행기술의 문제점은 여러 가지가 있지만 실제 현장에서 사용할 때에 기준전압입력선(11a)을 충전부에 연결하여야 하는 문제점은 감전안전사고 및 저압충전부에 연결할 수 없는 장소도 있기 때문에 실제현장에서 적용에는 불편한 점이 있다. 한편, 다른 선행기술인 도 4와 같은 방법에서는 영상변류기(17)로 제2종접지선(2)로 흐르는 저주파중첩장치(10)에 중첩하는 저주파 수와 같은 누설전류를 검출하고, 이 저주파누설전류에서 정전용량성분에 해당하는 무효성분전류를 제거하고 절연저항에 해당하는 유효성분전류를 검출하기 위해 저주파중첩장치(10)의 주파수와 동기시키기 위해 별도의 동기신호입력선(11b)로 저주파중첩장치(10)와 상호 연결시키거나 저주파중첩신호의 출력인 중첩변성기(9)의 2차측에 해당하는 2종 접지선(2)의 a점에 해당하는 저주파전압신호를 절연감시 장치(18)으로 연결시켜야 한다. 이 저주파신호와 동기시키기 위해 사용하는 연결선은 장거리 전선로에서는 실제 연결시키기가 어려운 장소가 많아 실제 현장에서 적용에 불편한 문제가 있어 왔다.Due to this problem, in the foreign countries, Japanese Patent No. 2598991 describes a prior art in the same field as the present invention for measuring leakage currents (Irr, Irs, Irt) corresponding to insulation resistance components due to an insulation state in a live state. It is composed of the same configuration as shown in Figure 4 and another method. 3 and 4 are as follows. In FIG. 3, the current transformer 17 detects a leakage current Ig0 flowing in the second grounding line 2 of the transformer 1 once grounded, and separates the low voltage charging section from the insulation monitoring device 18 in the converter 4. The reference voltage Vab corresponding to the phase voltage between the grounded phase and the non-grounded phase is measured through the connected reference voltage input line 11a, and the phase difference θ is obtained from the leakage currents Ig0 and Vab to determine the phase difference θ and The leakage current value corresponding to the resistance component is calculated from the leakage current Ig0. There are many problems of this prior art, but the problem of connecting the reference voltage input line 11a to the live part when using in actual field is that it is inconvenient to apply in actual field because there is a place where electric safety accident and low voltage charge part cannot be connected. There is a point. On the other hand, in the method as shown in FIG. 4 of another prior art, the current transformer 17 detects a leakage current such as a low frequency superimposed on the low frequency superposition device 10 flowing to the second type ground line 2, and at this low frequency leakage current, The low frequency superimposition device as a separate synchronization signal input line 11b for synchronizing with the frequency of the low frequency superposition device 10 to remove the reactive component current corresponding to the capacitance component and to detect the active component current corresponding to the insulation resistance ( 10) The low-frequency voltage signal corresponding to the point a of the class 2 grounding line 2 corresponding to the secondary side of the overlap transformer 9, which is interconnected or the output of the low-frequency overlapping signal, should be connected to the insulation monitoring device 18. . The connection line used for synchronizing with the low frequency signal has a problem that it is inconvenient to be applied in actual field because many places are difficult to connect in the long distance.

따라서, 기준전압 입력선(11a)을 절연감시장치로 연결하지 않거나, 저주파동기선(11b)을 연결하지 않고 실제 현장에서 광범위하게 적용이 쉽고 순수한 절연저항에 해당하는 절연저항성분만을 검출 감시할 수 있는 절연감시장치가 요구되어 왔다.Therefore, without connecting the reference voltage input line 11a to the insulation monitoring device or connecting the low frequency power line 11b, it is easy to apply a wide range in the actual field and only the insulation resistance component corresponding to pure insulation resistance can be detected and monitored. Insulation monitoring devices have been required.

본 발명은 상기와 같은 요구사항의 만족을 위해 안출된 것으로,동기신호연결선(11b) 또는 기준전압입력선(11a)을 사용하지 않고 정전용량성분에 의한 누설전류를 배제하고 순수한 절연저항성분에 의한 누설전류 또는 절연저항성분를 검출하기 위해, 상용교류주파(60Hz 또는 50Hz, f0)성분의 전압으로 인해 대지로 흐르는 누설전류(if0)와, 변압기(1)의 저압측 2종접지선에 별도로 설치한 저주파중첩장치(10)및 중첩변성기(9) 또는 중첩용저항(9a)에 의한 저주파(20Hz이하, f1)신호전압에 의해 대지로 흐르는 누설전류(if1)를 영상변류기(17또는 19)에서 검출한 후, 이 if0 누설전류와 if1누설전류의 두가지 성분의 누설전류로 부터 연산과정을 통해 정전용량성분을 제거하여 순수한 저항성분만을 산출하고 절연저항치 또는 저항성분에 해당하는 유효누설전류치를 표시하는 절연감시장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to satisfy the above requirements, without using the synchronous signal connecting line (11b) or the reference voltage input line (11a) to exclude the leakage current by the capacitance component and by the pure insulation resistance component In order to detect the leakage current or insulation resistance component, the leakage current (if0) flowing to the ground due to the voltage of the commercial AC (60 Hz or 50 Hz, f0) component and the low frequency side of the low voltage side of the transformer 1 are separately provided. The video current transformer 17 or 19 detects a leakage current if1 flowing to the earth by a low frequency (20 Hz or less, f1) signal voltage caused by the superimposition device 10 and the superimposition transformer 9 or the superimposition resistor 9a. After that, from the leakage current of the two components, if0 leakage current and if1 leakage current, the capacitance is removed to calculate the pure resistance component and display the insulation resistance value or the effective leakage current value corresponding to the resistance component. To provide an insulation monitoring device it is an object.

이하, 본 발명의 활선상태에서 저압전로의 절연감시장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the insulation monitoring device of the low-voltage converter in the live state of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

상기에서 설명한 바와 같이 도 3과 도 4는 현재 외국에서 저압전로의 절연상태를 활선상태에서 감시하는 장치를 설명한 설명도를 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 활선상태에서의 절연감시장치의 개념을 설명도이고, 도 6과 도 7은 본 발명에 의한 절연감시장치(18)의 실시 예이고, 도 8과 도 9는 절연감시장치(18)내부의 누설전류측정부(21)의 본 발명의 다른 실시 예로써, 증폭기의 증감 및 위치를 변경한 것이고, 도 10은 도 5의 본 발명의 다른 실시 예로써, 저주파신호중첩신호를 2종접지선(2)에 중첩시키는 방법을 중첩용변성기(9)대신에 중첩용 저항(9a)를 사용하고, 변압기(1)의 저압측 결선의 접지방식을 델타결선의 일단접지 방식을 표시한 것이다. 중첩용변성기(9)와 중첩용저항(9a)는 저압측결선이 와이결선의 중성점을 접지하는 방식이나, 델타결선의 1상을 일단접지하는 방식의 두가지 접지방식 모두에 적용할 수 있다는 것을 설명하기 위해 도 10에서는 델타결선의 일단접지방식에 대해 그림으로 나타낸 것이다.      As described above, FIG. 3 and FIG. 4 show explanatory diagrams illustrating an apparatus for monitoring an insulation state of a low-voltage electric current in a live state in a foreign country, and FIG. 5 is a concept of an insulation monitoring apparatus in a live state of the present invention. 6 and 7 show an embodiment of the insulation monitoring device 18 according to the present invention, and FIGS. 8 and 9 show the present invention of the leakage current measuring unit 21 inside the insulation monitoring device 18. According to another embodiment of the present invention, the amplifier is changed and the position is changed, and FIG. 10 is another embodiment of the present invention of FIG. 5. 9) Instead of using a superimposed resistor 9a, the grounding method of the low voltage side connection of the transformer 1 is the one-grounding method of the delta connection. The overlapping transformer 9 and the overlapping resistor 9a can be applied to both grounding methods, such as the low voltage side connection grounding the neutral point of the wire connection or the one-phase grounding of the delta connection. For the sake of brevity, FIG. 10 is a diagram illustrating a single grounding method of the delta connection.

본 발명의 도5에 대해 좀 더 상세하게 설명한다. 고압/저압 변환용 변압기(1)에서 개폐기(3)이 close된 상태 즉 활선상태에서 저압전로(4) 및 부하(5)로 전기가 공급되고 있고 이 전로(4) 및 부하(5)의 상과 대지간에 존재하는 절연저항(R)과 정전용량(C)를 통해서 대지로 상용교류주파수(f0)에 해당하는 누설전류 (if0)와,고압/저압 변환용 변압기(1)의 저압측의 중성점(또는 일단접지점)과 대지간에 연결된 2종 접지선(2)중간에 별도로 설치한 중첩변성기(9) 또는 중첩용저항(9a)와 저주파중첩장치(10)에서 2종접지선(2)에 중첩한 저주파(f1)신호가 개폐기(3)을 통해 전로(4)와 부하(5)의 상과 대지간에 흐르는 저주파에 해당하는 누설전류(if1)를 영상변류기(17 또는 19)에서 검출하고, 이 영상변류기(17또는 19)에서 검출된 두가지 주파수성분에 해당하는 누설전류(if0+if1)를 절연감시장치(18)에서 증폭,필터링 및 연산과정을 통해 정전용량(C)성분을 제거하여 누전에 해당하는 순수한 저항성분에 해당하는 절연상태 즉 절연저항 또는 유효누설전류를 감시한다.     5 of the present invention will be described in more detail. In the high-voltage / low-voltage transformer 1, the switch 3 is closed, that is, electricity is supplied to the low-voltage converter 4 and the load 5 in the live state, and the electricity of the converter 4 and the load 5 Through the insulation resistance (R) and the capacitance (C) existing between the phase and the ground, the leakage current (if0) corresponding to the commercial alternating frequency (f0) to the ground and the low voltage side of the high-voltage / low-voltage transformer (1) The superposed transformer 9 or the superimposed resistor 9a and the low frequency superimposition device 10, which are separately installed between the neutral point (or one earthing point) and the ground, are superimposed on the second earth line 2 The image current transformer 17 or 19 detects a leakage current if1 corresponding to a low frequency signal at which the low frequency f1 signal flows between the phase 4 and the ground of the converter 4 and the load 5 through the switch 3. The insulation monitoring device 18 amplifies, filters, and calculates the leakage current if0 + if1 corresponding to the two frequency components detected by the current transformer 17 or 19. By removing the capacitance (C) component, the insulation state corresponding to the pure resistance component of the earth leakage, that is, insulation resistance or effective leakage current is monitored.

절연감시장치(18)에서 절연상태와는 관계없는 즉 누전과는 관계없는 정전용량성분을 제거하여 누전에 관계되는 절연저항성분을 검출하는 방법에 대해 본 발명의 실시예 1에 해당하는 도6을 참조하여 상세하게 설명한다.      The method of detecting the insulation resistance component related to the ground fault by removing the capacitance component irrelevant to the insulation state or the ground fault in the insulation monitoring device 18 is shown in FIG. It demonstrates in detail with reference.

상기에서 영상변류기(17또는 19)에서 검출한 상용주파수성분의 누설전류 (if0)와 저주파성분의 누설전류(if1)는 전류/전압변환부(12)을 통해서 전압으로 변환시키고 증폭기(13)을 통해 미세한 전압을 증폭시킨후, 상용주파수(f0)에 해당하는 성분은 상용주파수용 밴드패스필터(14a)를 통해 상용주파수(f0)에 해당하는 성분만 추출하고 이 추출된 상용주파수 성분을 상용주파수용 증폭기(15a)를 통해 if0a를 검출한다. 한편 저주파(f1)에 해당하는 성분은 저주파(f1)용 밴드패스필터(14b)를 통해 저주파수(f1)에 해당하는 성분만 추출하고 이 추출된 저주파수(f1) 용 증폭기(15b)를 통해 if1b를 검출한다. 이 검출된 상용주파수의 누설전류분에 해당하는 전압성분if0a와 저주파수의 누설전류분에 해당하는 전압성분 if1a를 각각 아날로그/디지털변환기(16a,16b)통해 제어장치(40)내의 CPU(41)에 입력되면 CPU(41)에서는 다음과 같은 계산과정을 통해 무효성분에 해당하는 정전용량성분을 제거하고 유효성분에 해당하는 절연저항성분만을 추출한다.      The leakage current if0 of the commercial frequency component and the leakage current if1 of the low frequency component detected by the image current transformer 17 or 19 are converted into voltage through the current / voltage converter 12 and the amplifier 13 is converted into a voltage. After amplifying the minute voltage through the component, the component corresponding to the commercial frequency (f0) is extracted only the component corresponding to the commercial frequency (f0) through the bandpass filter for commercial frequency (14a) and the extracted commercial frequency component is commercial frequency If0a is detected through the amplifier 15a. Meanwhile, the component corresponding to the low frequency f1 is extracted only from the component corresponding to the low frequency f1 through the band pass filter 14b for the low frequency f1, and if1b is extracted through the extracted low frequency f1 amplifier 15b. Detect. The voltage component if0a corresponding to the detected leakage current of the commercial frequency and the voltage component if1a corresponding to the leakage current of the low frequency are transmitted to the CPU 41 in the control device 40 through the analog / digital converters 16a and 16b, respectively. When input, the CPU 41 removes the capacitance component corresponding to the reactive component and extracts only the insulation resistance component corresponding to the active component through the following calculation process.

다음 계산과정에 사용되는 기호는 다음과 같다.  The symbols used in the following calculations are as follows.

f0 : 상용교류주파수(60Hz 또는 50Hz)    f0: Commercial AC (60Hz or 50Hz)

f1 : 2종접지선(2)을 통해 전로(4)로 중첩되는 저주파수(20Hz이하의 주파수)    f1: Low frequency (frequency less than 20Hz) superimposed to converter 4 through Class 2 ground wire (2)

if0 : 영상변류기(17또는 19)에서 검출된 상용주파수(f0)에 해당하는 대지간 누설전류    if0: ground-to-ground leakage current corresponding to the common frequency f0 detected by the image transformer 17 or 19

if1 : 영상변류기(17또는 19)에서 검출된 저주파(f1)에 해당하는 대지간 누설전류    if1: ground-to-ground leakage current corresponding to low frequency f1 detected by image transformer 17 or 19

a : 상용주파수(f0)에 해당하는 전류/전압변환부(12),증폭기(13) 및 증폭기(15a)의 합계 증폭율    a: Total amplification factor of current / voltage converter 12, amplifier 13 and amplifier 15a corresponding to commercial frequency f0

b : 저주파(f1)c에 해당하는 전류/전압변환부(12),증폭기(13) 및 증폭기(15b)의 합계 증폭율    b: Total amplification factor of current / voltage converter 12, amplifier 13, and amplifier 15b corresponding to low frequency f1c.

E0 : 상용주파수(f0)에 해당하는 상과 대지간 상전압    E0: Phase-to-earth phase voltage corresponding to commercial frequency (f0)

E1 : 2종접지선(2)을 통해 전로(4)로 중첩되는 저주파(f1)신호전압    E1: Low frequency (f1) signal voltage which is superimposed on the converter 4 through the 2 type ground line (2)

R : 전로(4) 및 부하(5)의 상과 대지간의 병렬합성 절연저항    R: Parallel composite insulation resistance between phase and ground of converter 4 and load 5

C : 전로(4) 및 부하(5)의 상과 대지간의 병렬합성 정전용량    C: Parallel composite capacitance between phase and ground of converter 4 and load 5

절연감시장치(18)내에 있는 아날로그/디지털변환기(16a)와 아날로그/디지털변환기(16b)의 입력값에 해당되는 상용주파성분의 누설전류에 해당하는 성분인 if0a와 저주파성분의 누설전류에 해당하는 성분인 if1a는 다음과 같이 된다.    The leakage current of if0a and the low frequency component corresponding to the leakage current of the commercial frequency component corresponding to the input values of the analog / digital converter 16a and the analog / digital converter 16b in the insulation monitoring device 18 The component if1a is

Figure 112006058125898-PAT00001
Figure 112006058125898-PAT00001

Figure 112006058125898-PAT00002
Figure 112006058125898-PAT00002

Figure 112006058125898-PAT00003
Figure 112006058125898-PAT00003

Figure 112006058125898-PAT00004
Figure 112006058125898-PAT00004

무효성분(허수분)에 해당하는 C의 영향을 제거하기 위해 식(2)에      In order to eliminate the effect of C corresponding to the reactive component (imaginary part),

Figure 112006058125898-PAT00005
을 좌우항에 곱하면
Figure 112006058125898-PAT00005
Multiply by the left and right terms

Figure 112006058125898-PAT00006
Figure 112006058125898-PAT00006

Figure 112006058125898-PAT00007
Figure 112006058125898-PAT00007

식(3)에서 식(1)을 빼면     Subtracting equation (1) from equation (3)

Figure 112006058125898-PAT00008
Figure 112006058125898-PAT00008

Figure 112006058125898-PAT00009
Figure 112006058125898-PAT00009

식(4)에서 절연저항 R을 구하면 다음과 같다.   When the insulation resistance R is obtained from Equation (4), it is as follows.

Figure 112006058125898-PAT00010
Figure 112006058125898-PAT00010

식(5)에서 절연저항 R에 관계되는 함수를 보면 정전용량 C에는 전혀 관계없이    Looking at the function related to the insulation resistance R in equation (5), regardless of the capacitance C

계산할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 위에서 계산된 절연저항R값으로

Figure 112006058125898-PAT00011
식을 사용하여 절연저항치를 저항성분에 의한 유효 누설전류값으로 계산할 수 있다. 그리고 절연저항R이 계산되면 상기의 계산식에 절연저항R을 대입하면 정전용량C성분도 계산할 수 있을 것이다. 반대로 식(1)과 식(2)에 상수를 곱하여 절연저항R성분을 소거시키고 정전용량C성분을 구한 후, 다시 절연저항R을 계산하는 방법을 사용할 수 도 있을 것이다.Can be calculated, and the insulation resistance R value calculated above
Figure 112006058125898-PAT00011
Using the formula, the insulation resistance value can be calculated as the effective leakage current value by the resistance component. When the insulation resistance R is calculated, the capacitance C component may be calculated by substituting the insulation resistance R in the above formula. Conversely, by multiplying Equation (1) and Equation (2) by a constant, the insulation resistance R component may be eliminated, the capacitance C component may be obtained, and then the insulation resistance R may be calculated.

그리고, 또한 식(5)에서와 같이 아날로그/디지털변환기(16a,16b)의 입력값이 증폭도 a,b를 조정하여 E0와 E1값이 같도록 조정하면 다음 식과 같이 계산이 더욱 간단해 질 수 있다. Also, as in Eq. (5), if the input values of the analog / digital converters 16a and 16b are adjusted so that the E0 and E1 values are the same by adjusting the amplification degrees a and b, the calculation can be simplified as in the following equation. have.

Figure 112006058125898-PAT00012
Figure 112006058125898-PAT00012

여기서 α는 증폭율에 관계되는 상수이다. Α is a constant related to the amplification factor.

그리고, 또한 도 8과 도 9는 도 6과 도7의 절연감시장치(18)내부의 누설측정부(21)의 다른 실시 예로써, 도 8은 도 6 또는 도 7의 누설전류측정부(21)에서 증폭기(13)이 없는 실시예이고, 도 9는 도 6 또는 도 7의 누설전류측정부(21)에서 증폭기(15a,15b)만 없는 실시예이다. 즉,도 6 또는 도 7의 누설전류측정부(21)는 증폭기가 2개인 반면 도 8과 도 9는 증폭기가 1개만 구성한 실시 예이다. 도 8과 도 9에 관해서는 상기에서 상세한 설명을 하였으므로 더 이상 상세한 설명은 하지 않는다. 상기의 절연저항치R 또는 유효누설전류치의 계산에 필요한 E0,E1,f0,f1값을 도 6에서는 설정스위치와 같은 전자부품으로 설정부(46)에서 설정하며 계산프로그램 식은 ROM(42)에 저장되며 계산된 값 혹은 계산에 필요한 필요한 함수 상수값은 RAM(43)에 임시저장하여 계산된 절연저항치 또는 유효 누설전류치를 디지털 입출력부 I/O(44)을 통하여 표시부(45)에 표시하며 할 수 있다.8 and 9 show another embodiment of the leakage measuring unit 21 inside the insulation monitoring device 18 of FIGS. 6 and 7, and FIG. 8 shows the leakage current measuring unit 21 of FIG. 6 or 7. 9 is an embodiment without the amplifier 13, and FIG. 9 is an embodiment without only the amplifiers 15a and 15b in the leakage current measuring unit 21 of FIG. That is, the leakage current measuring unit 21 of FIG. 6 or 7 has two amplifiers, while FIGS. 8 and 9 show only one amplifier. 8 and 9 have been described in detail above, and thus will not be described further. E0, E1, f0, f1 values necessary for the calculation of the insulation resistance value R or the effective leakage current value are set in the setting unit 46 by an electronic component such as a setting switch in FIG. 6, and the calculation program equation is stored in the ROM 42. The calculated value or necessary function constant value required for the calculation may be displayed on the display unit 45 via the digital input / output unit I / O 44 and the calculated insulation resistance value or the effective leakage current value temporarily stored in the RAM 43. .

또한, 다른 실시 일례인 도 7에서는 상기와 같은 절연저항치R 또는 유효누설전류치에 계산되는 E0,E1,f0,f1과 같은 계산에 필요한 함수의 상수 값, 복수개의 절연감시장치(18)을 사용하는 경우에 있어서의 장치Address번호 등 장치 운용동작에 필요한 값을 Key입력부(47)을 사용하여 입력시키며 임의 설정한 값 이하로 절연저항치 또는 임의 설정한 값 이상으로 유료누설전류치가 계산될 경우에 경보출력부(48)을 통해 외부로 경보알람을 출력시킬 수 있으며, 또한 원격에서 감시하고자 하는 경우는 통신부(49)을 통해 여러가지의 형태의 통신방식(RS-232,RS-485,CDMA,전력선통신)을 사용할 수 있는 기능을 구성할 수 있게 된다.    In addition, in FIG. 7 which is another example, a constant value of a function required for calculation, such as E0, E1, f0, f1, calculated on the insulation resistance value R or the effective leakage current value as described above, and the plurality of insulation monitoring devices 18 are used. In this case, input the necessary values for the device operation such as the device address number by using the key input unit 47.Alarm output when the insulation leakage value or the paid leakage current value is calculated more than the randomly set value or less. The alarm 48 can be output to the outside through the unit 48. Also, if you want to monitor remotely through the communication unit 49 in various forms of communication (RS-232, RS-485, CDMA, power line communication) You can configure the functions that can be used.

본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이 상용교류주파수의 활선상태에서 고압/저압변환용 변압기의 중성점 또는 일단접지점에 연결된 2종 접지선과 대지간에 연결된 중첩용변성기 또는 중첩용저항기 및 저주파중첩장치에 의한 저주파신호를 상용교류주파수 전로에 중첩하여 2종 접지선 또는 전로의 중간에 영상변류기를 통해 검출된 상용주파수 성분의 누설전류(if0)와 저주파성분의 누설전류(if1) 두가지 누설전류성분으로 절연저하(누전)에 관계없는 전로 및 부하의 상과 대지간에 있는 정전용량성분을 제거하여 절연저하(누전)에 직접 관계되는 절연저항성분 또는 유효누 설전류치만을 검출하여 절연상태는 양호하지만 정전용량이 커서 누전형태로 검출 측정되는 문제점을 해소하고, 또한 활선상태에서 저압전로의 절연상태를 감시하는 절연감시장치에 있어 기준전압입력선 또는 저주파신호 동기선을 절연감시장치로 연결하지 않고 현장에서 활선절연감시장치를 적용하는데 애로없이 어느 장소에서나 쉽게 활선상태에서 저압전로의 절연상태를 유효하게 감시 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한 부가적으로 경보출력부 및 통신부를 추가하여 원격으로 제어할 수 있는 장치도 구성할 수 있게 된다.As described above, the present invention provides a low frequency signal by a superposition transformer or a superimposed resistor and a low frequency superimposition device connected between a ground and two types of ground wires connected to a neutral point or one ground point of a high-voltage / low voltage conversion transformer in a live state of a commercial AC frequency. Is superimposed on a commercial AC converter and has two types of leakage currents (if0) and low-frequency leakage current (if1) detected by the image transformer in the middle of two ground lines or converters. It removes the capacitance component between the phase of the converter and the load and the ground irrespective of irrelevant conditions, and detects only the insulation resistance component or effective leakage current value directly related to insulation degradation (leakage). Insulation monitoring device that solves the problem of detection and measurement and also monitors the insulation state of low-voltage converter in live state It is possible to effectively monitor and measure the insulation state of low-voltage converters in live state easily in any place without difficulty to apply live insulation monitoring value in the field without connecting reference voltage input line or low frequency signal synchronization line to insulation monitoring device. It works. In addition, an alarm output unit and a communication unit may be added to configure a device that can be controlled remotely.

Claims (3)

저압측 변압기의 중성점 또는 일단접지에 연결된 접지선을 통해 저압전로에 저주파신호전압를 중첩시키고, 이 저주파신호전압에 의해 전로 또는 부하의 상과 대지간에 누설되는 저주파성분의 누설전류성분(if1)과, 상용주파교류전압에 의해 전로 또는 부하의 상과 대지간에 누설되는 상용주파성분의 누설전류성분(if0)을 영상변류기를 통해 검출하여, 전류/전압변환부와 증폭기와 상용주파용 밴드패스필터,저주파용 밴드패스필터와 아날로그/디지털변환부를 사용하여 변환된 상용주파전압에 의해 누설되는 누설전류분에 해당하는 값 및 저주파신호전압에 의해 누설되는 누설전류분에 해당하는 값을 각각 CPU에서 읽어 정전용량성분 영향을 없애기 위해 다음과 같은 계산식을 사용하여 절연저항치 또는 유효누설전류치를 계산하여 검출하는 것을 특징으로 하는 저압전로의 활선 절연감시장치The low frequency signal voltage is superimposed on the low voltage circuit through the ground line connected to the neutral point or ground of the low voltage side transformer, and the low current component leakage current component (if1) leaked between the phase of the converter or load and the ground by the low frequency signal voltage, Leakage current component (if0) of the commercial frequency component leaked between the phase and ground of the converter or load by the commercial frequency alternating current voltage is detected through the image current transformer, and the current / voltage converter, the amplifier and the commercial band bandpass filter, low frequency The capacitance corresponding to the leakage current leaked by the commercial frequency voltage converted using the band pass filter and the analog / digital converter, and the leakage current leaked by the low frequency signal voltage In order to eliminate the influence of components, it is possible to calculate and detect insulation resistance value or effective leakage current value by using the following formula. The low pressure around the live wire of the insulation monitoring system in which
Figure 112006058125898-PAT00013
Figure 112006058125898-PAT00013
(여기서 E0: 상용주파수의 대지간 전압. f0:상용주파수, f1:저주파수 Where E0 is the voltage across the earth at the commercial frequency. F0 is the commercial frequency and f1 is the low frequency. E1:저주파신호전압, a: 상용주파수에 해당하는 증폭도, b:저주파수에 해당하는 증폭도, if0a: 상용주파수성분에 해당하는 최종증폭된 누설전류치E1: low frequency signal voltage, a: amplification degree corresponding to commercial frequency, b: amplification degree corresponding to low frequency, if0a: final amplified leakage current value corresponding to commercial frequency component if1a: 저주파수 성분에 해당하는 최종증폭된 누설전류치 임)if1a: final amplified leakage current for low frequency component) 상용교류전압에 대한
Figure 112006058125898-PAT00014
For commercial AC voltage
Figure 112006058125898-PAT00014
또는 저주파신호전압에 대한
Figure 112006058125898-PAT00015
Or for low frequency signal voltage
Figure 112006058125898-PAT00015
저압측 변압기의 중성점 또는 일단접지에 연결된 접지선을 통해 저압전로에 저주파신호전압를 중첩시키고 이 저주파신호전압에 의해 전로 또는 부하의 상과 대지간에 누설되는 저주파성분의 누설전류성분(if1)과, 상용주파교류전압에 의해 전로 또는 부하의 상과 대지간에 누설되는 상용주파성분의 누설전류성분(if0)을 영상변류기를 통해 검출하여, 전류/전압변환부와 증폭기와 상용주파용 밴드패스필터와 저주파용 밴드패스필터와 아날로그/디지털변환부를 사용하여 변환된 상용주파전압에 의해 누설되는 누설전류분에 해당하는 값 및 저주파신호전압에 의해 누설되는 누설전류분에 해당하는 값을 각각 CPU에서 읽어 정전용량성분 영향을 없애고, 절연저항치의 계산을 간단하게 하기 위해 전류/전압변환부 및 증폭기의 증폭도를 전자회로적으로 조정하여 아날로그/디지털변환부의 입력전압크기가 같도록 구성하여 다음과 같은 계산식을 사용하여 절연저항치 또는 유효 누설전류치를 계산하여 표시하는 것을 특징으로 하는 저압전로의 활선 절연감시장치The low-frequency signal voltage is superimposed on the low-voltage circuit through the neutral point of the low-voltage transformer or the ground wire connected to one ground, and the low-frequency leakage voltage component (if1) of the low-frequency component leaked between the phase and ground of the converter or load by this low-frequency signal voltage is commercially available. Leakage current component (if0) of commercial frequency component leaked between phase and ground of converter or load by frequency alternating voltage is detected through image current transformer, current / voltage converter, amplifier, commercial frequency bandpass filter and low frequency Capacitance component by reading the value corresponding to the leakage current leaked by the commercial frequency voltage converted by the band pass filter and the analog / digital converter, and the value corresponding to the leakage current leaked by the low frequency signal voltage, respectively. In order to eliminate the influence and simplify the calculation of the insulation resistance, the amplification degree of the current / voltage converter and the amplifier is electronically adjusted. The analog / digital conversion unit to the input voltage magnitude is formed by isolated following hot-line of low pressure, characterized in that before indicating to calculate the insulation resistance value or the effective leakage current value by using a calculation formula, such as monitoring devices
Figure 112006058125898-PAT00016
Figure 112006058125898-PAT00016
(여기서 E0: 상용주파수의 대지간 전압. f0:상용주파수, f1:저주파수Where E0 is the voltage across the earth at the commercial frequency. F0 is the commercial frequency and f1 is the low frequency. E1:저주파신호전압, if0a: 상용주파수성분에 해당하는 최종증폭된 누설전류치, if1a: 저주파수 성분에 해당하는 최종증폭된 누설전류치,α : 증폭율에 관계되는 상수 임)E1: low frequency signal voltage, if0a: final amplified leakage current value corresponding to commercial frequency component, if1a: final amplified leakage current value corresponding to low frequency component, α: constant related to amplification factor) 상용교류전압에 대한
Figure 112006058125898-PAT00017
For commercial AC voltage
Figure 112006058125898-PAT00017
또는 저주파신호전압에 대한
Figure 112006058125898-PAT00018
Or for low frequency signal voltage
Figure 112006058125898-PAT00018
제 1항 또는 제2항에 있어서 경보출력부(48) 또는 통신부(49)를 사용하여 원격에서 모니터링할 수 있게 구성하는 것을 특징으로 하는 저압 전로의 활선 절연감시장치.The live wire insulation monitoring device of claim 1 or 2, wherein the alarm output unit (48) or the communication unit (49) is configured to be remotely monitored.
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KR101291595B1 (en) * 2011-10-25 2013-08-01 김보경 Insulation status monitoring Apparatus of power equipments
KR101407864B1 (en) * 2013-05-30 2014-06-16 공주대학교 산학협력단 Impedance calculation appratus and sinusoidal insulation monitoring apparatus comprising the voltage sensing
KR20170085462A (en) * 2017-06-19 2017-07-24 김보경 Insulation status monitoring equipment of power cables and method

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