KR20080015617A - Temperature measuring apparatus of bus bar for high voltage - Google Patents

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KR20080015617A
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Abstract

A temperature measuring apparatus of a high voltage bus bar is provided to measure the temperature of the bus bar precisely by employing a temperature calculator using an optical fiber lattice probe instead of an infrared thermometer. A temperature measuring apparatus of a high voltage bus bar(110) comprises an optical fiber lattice probe(210) and a temperature calculator. The optical fiber lattice probe is installed at the bus bar. The temperature calculator transmits light to the optical fiber lattice probe, and analyzes the wave length of light reflected from the optical fiber lattice probe, and outputs the temperature of the bus bar.

Description

고전압용 부스바의 온도 검출장치{temperature measuring apparatus of bus bar for high voltage} Temperature measuring apparatus of bus bar for high voltage

도 1은 본 발명에 따른 고전압용 부스바의 온도 검출장치의 광섬유격자 프로브가 고전압 차단기의 부스바에 각각 설치된 상태를 개략적으로 나타내 보인 측면도이고,1 is a side view schematically showing a state in which the optical fiber grating probes of the temperature detection device of the high voltage busbar according to the present invention are respectively installed on the busbar of the high voltage circuit breaker.

도 2는 도 1의 광섬유 격자 프로브를 뒤집은 상태에서 분리하여 나타내 보인 사시도이고,FIG. 2 is a perspective view of the optical fiber grating probe of FIG. 1 separated and shown in an inverted state. FIG.

도 3은 도 2의 광섬유 격자 프로브의 결합상태를 나타내 보인 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a coupling state of the optical fiber grating probe of FIG.

도 4는 도 3의 광섬유 격자 프로브가 부스바에 설치된 상태를 나타내 보인 측면도이고,4 is a side view illustrating a state in which the optical fiber grating probe of FIG. 3 is installed in a busbar;

도 5는 도 1의 광섬유격자 프로브에 의해 부스바의 온도를 검출하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치를 나타내 보인 도면이다.FIG. 5 is a view illustrating a temperature detection apparatus of a high voltage busbar for detecting a temperature of a busbar by the optical fiber grating probe of FIG. 1.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100: 고전압 차단기 110: 부스바100: high voltage breaker 110: busbar

200: 온도 검출장치 210: 광섬유격자 프로브200: temperature detection device 210: optical fiber grating probe

260: 온도 산출부 260: temperature calculation unit

본 발명은 고전압용 부스바의 온도 검출장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광섬유격자를 이용하여 고전압용 부스바의 온도를 검출하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature detection device for a high voltage busbar, and more particularly, to a temperature detection device for a high voltage busbar for detecting a temperature of a high voltage busbar using an optical fiber grating.

일반적으로 송/배전 및 수전단에는 과전류로부터 회로 또는 부하장치를 보호하고 사고에 대한 파급효과를 최소화하기 위해 필요 개소에 차단기를 설치하여 사용한다. 차단기는 절연 및 아크 소호 방법에 따라 기종을 구분하며, 차단할 수 있는 전류의 용량에 따라 구분한다. 이러한 차단기 중 수 내지 수십 킬로볼트의 고전압이 인가되는 고전압 차단기는 상호 접속 및 분리가능하게 형성된 부스 클립(Bus clip)에 의해 전기적 접속 및 차단이 이루어지도록 되어 있고, 전류용량을 고려하여 공급 측 및 분배 즉 상호간을 연결하기 위한 커넥터 단자는 도전용 금속소재로 판형으로 형성된 부스바(Bus-Bar)가 적용되고 있다. In general, circuit breakers are used in transmission / distribution and power receivers to protect circuits or load devices from overcurrent and to minimize the effects of accidents. Breakers are classified according to insulation and arc extinguishing methods, and are classified according to the amount of current that can be interrupted. Among these breakers, high voltage breakers to which a high voltage of several to several tens of kilovolts is applied are electrically connected and disconnected by a bus clip which is formed to be interconnected and detachably, and is supplied and distributed in consideration of current capacity. In other words, the bus terminal (Bus-Bar) formed in the plate shape is applied to the connector terminal for connecting each other.

이러한 고전압 차단기 및 이에 관련된 요소에 대해 국내 공개 실용신안 제1998-0056142호, 국내 공개실용신안 제1998-0037832호, 국내 공개실용실안 제1998-037835호, 국내 공개특허 제2005-0039043호, 국내 공개특허 제2001-0025572호 등 다양하게 공지되어 있다.Such high voltage circuit breaker and related elements are disclosed in Korean Utility Model No. 1998-0056142, Korean Utility Model No. 1998-0037832, Korean Utility Model No. 1998-037835, Korean Patent Application Publication No. 2005-0039043 Various patents are known, such as patent 2001-0025572.

고전압 차단기의 부스 클립(Bus clip)은 전기적인 도체에 통전이 될 때 주울 열에 의해 발열 현상이 발생한다. 그런데, 부스 클립(Bus clip)은 상호 접속 및 분리의 반복에 의해 헐거워짐으로써 접촉 저항이 증가하거나, 접촉표면의 산화, 부 식, 이물질 등에 의하여 전류의 흐름을 방해하는 피막이 형성되므로 접촉면에서 상당한 전기저항이 발생하게 된다. 그 결과 접촉저항의 상승으로 접촉부에서 큰 전위차가 발생하고 많은 발열이 발생하게 된다. 이러한 발열에 의해 차단기가 손상될 경우 차단기를 통해 전력을 공급받는 가동시설의 중단에 의한 경제적 손실을 초래하게 되고, 불안정한 전력공급은 안전사고를 야기할 수 있다.The bus clip of the high voltage breaker generates heat by joule heat when the electrical conductor is energized. By the way, the bus clip is loosened by repeated interconnection and disconnection, so that the contact resistance increases, or a film is formed that prevents the flow of electric current due to oxidation, corrosion, foreign matter, etc. of the contact surface, and thus a considerable amount of electricity is applied to the contact surface. Resistance will occur. As a result, a large potential difference occurs at the contact portion due to an increase in contact resistance, and a lot of heat is generated. If the breaker is damaged by this heat generation, it causes economic loss due to the interruption of the operation facility powered by the breaker, and unstable power supply may cause a safety accident.

이러한 문제점을 개선하기 위해 국내 공개 특허 제2003-0054519호에는 적외선 온도계를 부스클립 상부에 설치하여 온도를 측정하는 장치가 개시되어 있다. 그런데, 적외선 온도계의 경우 측정된 온도 정보가 전기적 신호로서 출력되기 때문에 전자기 간섭 즉, 노이즈 및 아크에 의해 측정 정밀도가 떨어지는 문제점이 있다.In order to improve this problem, Korean Laid-Open Patent Publication No. 2003-0054519 discloses a device for measuring a temperature by installing an infrared thermometer on the upper part of a booth clip. However, in the case of an infrared thermometer, since the measured temperature information is output as an electrical signal, there is a problem in that measurement accuracy is lowered due to electromagnetic interference, that is, noise and arc.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 전자기 간섭에 의한 영향을 받지않으면서 부스 바의 온도를 정밀하게 측정할 수 있는 고전압용 부스바의 온도 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was devised to improve the above problems, and an object thereof is to provide a temperature detection device for a high voltage bus bar that can accurately measure the temperature of the bus bar without being affected by electromagnetic interference. .

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고전압용 부스바의 온도 검출장치는 고전압용 부스바에 설치되어 상기 부스바의 온도를 검출하는 고전압용 부스바의 온도검출장치에 있어서, 상기 부스바에 설치된 광섬유격자 프로브와; 상기 광섬유격자 프로브에 광을 송출하고, 상기 광섬유 격자 프로브로부터 반사된 광의 파장을 분석하여 상기 부스바의 온도를 산출하는 온도 산출기;를 구비한다.In order to achieve the above object, the high-voltage bus bar temperature detecting apparatus according to the present invention is installed in the high-voltage bus bar, the high-voltage bus bar temperature detection device for detecting the temperature of the bus bar, the optical fiber installed in the bus bar Grating probes; And a temperature calculator configured to output light to the optical fiber grating probe and to calculate a temperature of the busbar by analyzing a wavelength of light reflected from the optical fiber grating probe.

바람직하게는 상기 온도 산출기는 광을 출사하는 광원과; 상기 광원에서 출 사되는 입력광을 상기 광섬유 격자 프로브에 전송하고, 상기 광섬유격자 프로브에서 반사된 광을 상기 입력광과 분리되게 출력하는 광분배기와; 상기 광섬유격자 프로브로부터 반사되어 상기 광분배기를 통해 출력되는 반사광의 파장을 분석하여 상기 광섬유격자 프로브가 장착된 상기 부스바의 온도를 산출하는 온도 산출부;를 구비한다.Preferably the temperature calculator comprises a light source for emitting light; An optical splitter which transmits the input light emitted from the light source to the optical fiber grating probe and outputs the light reflected from the optical fiber grating probe separately from the input light; And a temperature calculator configured to calculate a temperature of the bus bar on which the optical fiber grid probe is mounted by analyzing a wavelength of reflected light reflected from the optical fiber grid probe and output through the optical splitter.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 광섬유격자 프로브는 상호 전기적 접속 및 분리가 가능하게 형성된 고전압 차단기의 부스바에 설치된다.According to an aspect of the present invention, the optical fiber grating probe is installed in the busbar of the high voltage circuit breaker formed to be electrically connected and separated from each other.

또한, 상기 광분배기는 써큘레이터가 적용된다.In addition, the optical splitter is a circulator is applied.

더욱 바람직하게는 상기 고전압 차단기의 부스바 각각에 상기 광섬유격자 프로브가 설치되어 있고, 상기 광원으로부터 상기 써큘레이터를 거친 광을 상기 광섬유격자 프로브 각각으로 분기시키는 빔스플릿터가 더 구비된다.More preferably, the optical fiber lattice probes are provided on each of the busbars of the high voltage circuit breaker, and a beam splitter is further provided to branch light from the light source through the circulator to the optical fiber lattice probes.

또한, 상기 광섬유 격자 프로브는 광섬유의 피복체로부터 탈피되어 클래드가 노출된 영역에 길이방향을 따라 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유 격자와; 상기 광섬유 격자의 격자부분이 이격되게 수용될 수 있게 하부가 열린 수용홈이 길이방향을 따라 형성되어 있고, 상기 부스바에 접착되는 블록지지체와; 상기 블록지지체의 수용홈을 통해 상기 격자 부분이 정렬되게 상기 광섬유의 피복체 및 상기 블록지지체가 수용되게 접합되는 광섬유 접합홀더;를 구비한다.The optical fiber grating probe may further include an optical fiber grating having a grating portion in which a grating is engraved along a longitudinal direction in an area where a clad is exposed by peeling from a coating of an optical fiber; A block supporting member having a lower receiving groove formed along the longitudinal direction such that the lattice portion of the optical fiber grating is spaced apart from each other and bonded to the busbar; And an optical fiber splicing holder bonded to the cladding of the optical fiber and the block supporting body so that the grating portion is aligned through the receiving groove of the block supporting body.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고전압용 부스바의 온도 검출장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus for detecting a temperature of a bus bar for high voltage according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고전압용 부스바의 온도 검출장치의 광섬유격자 프로 브가 고전압 차단기의 부스바에 각각 설치된 상태를 개략적으로 나타내 보인 측면도이다.1 is a side view schematically showing a state in which the optical fiber grating probe of the temperature detection device of the high voltage busbar according to the present invention is installed on the busbar of the high voltage circuit breaker, respectively.

도 1을 참조하면, 고전압 차단기(100)의 부스바(110)에 광섬유 격자 프로브(210)가 설치되어 있다.Referring to FIG. 1, an optical fiber grating probe 210 is installed in the busbar 110 of the high voltage circuit breaker 100.

고전압 차단기(100)는 1차측 접속체(130)와, 2차측 접속체(140)로 되어 있고, 2차측 접속체(140)에 마련된 부스클립(145)에 1차측 접속체(130)의 접속단자(135)가 2차측 접속체(140)의 이동에 의해 접속 및 분리될 수 있게 되어 있다.The high voltage circuit breaker 100 is composed of a primary side connecting body 130 and a secondary side connecting body 140, and the connection of the primary side connecting body 130 to the busbar clip 145 provided in the secondary side connecting body 140. The terminal 135 can be connected and disconnected by the movement of the secondary side connecting body 140.

부스 클립(145) 및 접속단자(135)는 공급되는 전력상에 따라 다수개 마련되어 있다. 일 예로서, 3상 교류전원의 경우 부스 클립(145) 및 접속단자(135)의 전체 수는 적어도 R, S, T, U, V, W 각각에 해당하는 6개가 마련된다.The booth clip 145 and the connection terminal 135 are provided in plural numbers depending on the power phase to be supplied. As an example, in the case of a three-phase AC power source, the total number of the booth clips 145 and the connection terminals 135 is provided at least six corresponding to R, S, T, U, V, and W, respectively.

부스 클립(145) 및 접속단자(135)는 인입측 및 부하 공급측과 접속하기 위한 부스바(110)와 전기적으로 결합되어 있다.The busbar clip 145 and the connection terminal 135 are electrically coupled to the busbar 110 for connecting with the inlet side and the load supply side.

부스바(110)는 도전소재로 된 판형상의 도전판이다. The bus bar 110 is a plate-shaped conductive plate made of a conductive material.

이러한 고전압 차단기(100)의 구조는 도시된 구조 이외에도 국내 공개 실용신안 제1998-0056142호, 국내 공개특허 제2005-0039043호 등 다양하게 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다.The structure of the high voltage circuit breaker 100 is variously known in addition to the illustrated structure, such as Korean Utility Model Publication No. 1998-0056142, Korean Patent Publication No. 2005-0039043, and detailed description thereof will be omitted.

부스바(110)에는 앞서 설명된 바와 같이 접속단자(135)와 부스클립(145)과의 빈번한 접속 및 분리에 의해 접촉저항이 커질 경우 또는 산화 및 이물질에 의해 접촉저항이 커질 경우 발열되는 온도를 검출할 수 있도록 광섬유 격자 프로브(210)가 설치되어 있다.As described above, the bus bar 110 has a temperature generated when the contact resistance increases due to frequent connection and disconnection between the connection terminal 135 and the bus clip 145 or when the contact resistance increases due to oxidation and foreign matter. The optical fiber grating probe 210 is provided to detect.

광섬유 격자 프로브(210)는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.The optical fiber grating probe 210 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2는 도 1의 광섬유 격자 프로브를 뒤집은 상태에서 분리하여 나타내 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 광섬유 격자 프로브의 결합상태를 나타내 보인 단면도이고, 도 4는 도 3의 광섬유 격자 프로브가 부스바에 설치된 상태를 나타내 보인 측면도이다.FIG. 2 is a perspective view of the optical fiber grating probe of FIG. 1 in an inverted state, FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a coupling state of the fiber grating probe of FIG. 2, and FIG. 4 is a view of the optical fiber grating probe of FIG. Side view showing the installed state.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 광섬유 격자 프로브(210)는 블록지지체(211)와, 광섬유 접합홀더(215) 및 광섬유 격자(220)를 구비한다.2 to 4, the optical fiber grating probe 210 includes a block support 211, an optical fiber splicing holder 215, and an optical fiber grating 220.

광섬유 격자(220)는 광섬유에 굴절율이 다른 격자(225a)가 일정간격으로 새겨져 있다.In the optical fiber grating 220, gratings 225a having different refractive indices are engraved at regular intervals in the optical fiber.

도시된 광섬유 격자(220)는 피복체(222)에 의해 피복된 일반적인 광섬유의 피복체(222)를 일정길이 탈피하여 노출된 클래드 부분을 통해 격자(225a)가 새겨진 격자부분(225)을 갖는 구조로 되어 있다. The illustrated optical fiber grating 220 has a structure having a grating portion 225 in which the grating 225a is engraved through a clad portion exposed by a predetermined length away from the coating member 222 of a general optical fiber covered by the coating member 222. It is.

피복체(222)는 통상적인 구조로 되어 있고, 코어를 감싸는 클래드 위에 순차적으로 피복된 버퍼튜브(223) 및 자켓(224)을 갖는 구조로 되어 있다. The cover 222 has a conventional structure, and has a structure having a buffer tube 223 and a jacket 224 sequentially coated on the cladding surrounding the core.

또한, 피복체(222)로부터 탈피된 부분은 피복체(222)의 자켓(224)으로부터 일정길이 버퍼튜브(223)가 노출되게 탈피한 다음 버퍼튜브(223)로부터 일정길이 클래드가 노출되게 탈피되어 있다.In addition, the part stripped from the cover 222 is stripped to expose the predetermined length buffer tube 223 from the jacket 224 of the cover 222 and then exposed to the predetermined length clad from the buffer tube 223. have.

이러한 광섬유격자(220)는 노출된 클래드에 자외선 조사 방식 등 공지된 다양한 방법에 의해 격자를 형성한 것을 적용하면 된다.The optical fiber grid 220 may be applied to the lattice formed by a variety of known methods, such as ultraviolet irradiation to the exposed clad.

광섬유 접합홀더(215)는 광섬유격자(220)의 자켓(224) 부분과 버퍼튜브(223) 및 블록지지체(211)이 길이방향을 따라 순차적으로 수용되어 접합될 수 있게 길이방향을 따라 제1접착홈(215a), 제2접착홈(215b) 및 제3접착홈(215c)이 순차적으로 형성된 구조로 되어 있다.The optical fiber splicing holder 215 has a first bonding along a longitudinal direction so that the jacket 224 portion of the optical fiber grid 220, the buffer tube 223, and the block support 211 may be sequentially received and bonded in the longitudinal direction. The groove 215a, the second adhesive groove 215b and the third adhesive groove 215c are formed in sequence.

제1접착홈(215a)은 자켓(224)이 일정길이 수용되어 접합될 수 있게 반원형으로 형성되어 있다.The first adhesive groove 215a is formed in a semi-circular shape so that the jacket 224 may be accommodated and joined to a predetermined length.

제2접착홈(215b)은 자켓(224)의 종단으로부터 탈피되어 일정길이 연장된 버퍼튜브(223)가 안착되어 접합될 수 있게 제1접착홈(215a) 보다 작은 직경을 갖는 반원형으로 형성되어 있다.The second adhesive groove 215b is formed in a semicircle having a diameter smaller than that of the first adhesive groove 215a so that the buffer tube 223 extending a predetermined length from the end of the jacket 224 may be seated and joined. .

제1접착홈(215a)과 제2접착홈(215b)과의 단차는 버퍼튜브(223)와 자켓(224)의 반지름을 고려하여 적용하면 된다. The step between the first adhesive groove 215a and the second adhesive groove 215b may be applied in consideration of the radius of the buffer tube 223 and the jacket 224.

제3접착홈(215c)은 블록지지체(211)를 수용하기 위한 것으로서 블록지지체(211)의 외형에 대응되게 형성되면 되고 도시된 예에서는 사각형으로 형성된 것이 적용되었다.The third adhesive groove 215c is for accommodating the block support 211. The third adhesive groove 215c may be formed to correspond to the outer shape of the block support 211.

바람직하게는 블록지지체(211)가 제3접착홈(215c)에 수용되게 접합된 상태에서 블록지지체(211)가 광섬유 접합홀더(215)로부터 일정길이 돌출될 수 있게 제3접착홈(215c)의 깊이가 결정된다.Preferably, in a state in which the block support 211 is bonded to be received in the third bonding groove 215c, the block support 211 may protrude a predetermined length from the optical fiber bonding holder 215. Depth is determined.

블록지지체(211)는 제1 및 제2접착홈(215a)(215b)에 접착제에 의해 광섬유격자(220)의 자켓(224) 및 버퍼튜브(223)가 접합된 상태에서 버퍼튜브(223)로부터 격자부분(225)이 일정거리 이격되게 지지될수 있게 길이방향을 따라 'U'자형태의 열린 수용홈(211a)을 갖는 구조로 되어 있다.The block support 211 is formed from the buffer tube 223 in a state in which the jacket 224 and the buffer tube 223 of the optical fiber grid 220 are bonded to the first and second adhesive grooves 215a and 215b by an adhesive. The grid portion 225 has a structure having an open receiving groove (211a) of the 'U' shape along the longitudinal direction so that it can be supported at a predetermined distance apart.

블록지지체(211)는 실리카 소재로 형성된 것이 적용될 있다.The block support 211 may be formed of a silica material.

이러한 구조의 광섬유 격자 프로브(210)는 광섬유 접합홀더(215)의 제1접합홈(215a), 제2접합홈(215b) 및 제3접합홈(215c)에 자켓(224), 버퍼튜브(223) 및 블록지지체(211)를 접착제를 이용하여 접합하면 된다. 이때 격자부분(225)은 실리카 블록(211)의 열린 수용홈(211a) 내에 이격되게 정렬된 상태가 되도록 접합하면 된다.The optical fiber grating probe 210 of this structure has a jacket 224 and a buffer tube 223 in the first junction groove 215a, the second junction groove 215b and the third junction groove 215c of the optical fiber junction holder 215. ) And the block support 211 may be bonded using an adhesive. In this case, the lattice portion 225 may be bonded to be spaced apart from each other in the open receiving groove 211a of the silica block 211.

광섬유 격자 프로브(210)의 격자부분(225) 맞은 편의 자켓(224)에 의해 피복된 광섬유부분의 연장 길이는 적절하게 적용하면 되고 교체 및 설치의 용이성을 위해 종단에는 광신호 전송용 광섬유와 접속될 수 있는 커넥터가 마련된 것이 바람직하다.The extension length of the optical fiber portion covered by the jacket 224 opposite the grating portion 225 of the optical fiber grating probe 210 may be appropriately applied and connected to the optical fiber for optical signal transmission at the end for ease of replacement and installation. It is preferable that a connector is provided.

이러한 구조의 광섬유 격자 프로브(210)는 블록지지체(211)의 수용홈(211a)의 개구가 장착대상 부스바(110)에 대향되게 각각 장착된다.The optical fiber grating probe 210 of this structure is mounted so that the opening of the receiving groove 211a of the block support 211 is opposite to the mounting target busbar 110.

이때 블록지지체(211)의 저면과 부착대상 부스바(110)에 각각에는 접착제에 의해 본딩처리하면 된다.In this case, the bottom surface of the block support 211 and the bus bar 110 to be attached may be bonded to each other by an adhesive.

참조부호 230은 블록지지체(211)가 부스바(110)에 접착된 상태에서 고정력을 보강하기 위해 광섬유 격자 프로브(210)를 감싸도록 부스바(110)에 접착한 접착테이프이다. 접착테이프(230)는 절연테이프를 적용하면 된다.Reference numeral 230 is an adhesive tape bonded to the busbar 110 to surround the optical fiber grating probe 210 to reinforce the fixing force in the state in which the block support 211 is bonded to the busbar 110. The adhesive tape 230 may be applied to the insulating tape.

이하에서는 도 1의 광섬유격자 프로브(210)에 의해 부스바(110)의 온도를 검출하는 고전압용 부스바(110)의 온도 검출장치를 도 5를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a temperature detecting apparatus of the high voltage bus bar 110 for detecting the temperature of the bus bar 110 by the optical fiber grid probe 210 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. 5.

도 5를 참조하면, 온도 검출장치(200)는 광섬유격자 프로브(210)와 온도 산 출기(250)를 구비한다.Referring to FIG. 5, the temperature detection device 200 includes an optical fiber grating probe 210 and a temperature generator 250.

온도 산출기(250)는 광섬유격자 프로브(210)에 광을 송출하고, 광섬유 격자 프로브(210)로부터 반사된 광의 파장 이동량을 분석하여 부스바(110)의 온도를 산출한다.The temperature calculator 250 transmits light to the optical fiber grating probe 210 and analyzes the wavelength shift of the light reflected from the optical fiber grating probe 210 to calculate the temperature of the bus bar 110.

온도 산출기(250)는 광원(251), 써큘레이터(253) 및 온도 산출부(260)를 구비한다.The temperature calculator 250 includes a light source 251, a circulator 253, and a temperature calculator 260.

광원(251)은 광대역 광원 또는 온도 산출부(260)의 제어신호에 따라 출사광의 파장을 가변시킬 수 있는 튜너블 레이저 다이오드(Tunable laser diode)가 적용될 수 있다.The light source 251 may be a tunable laser diode capable of varying the wavelength of the emitted light according to the control signal of the broadband light source or the temperature calculator 260.

써큘레이터(253)는 광분배기로서 적용된 것으로서 광원(251)에서 출사되어 광섬유격자 프로브(210)로 입사된 광에 대해 광섬유격자 프로브(210)로부터 반사된 광의 경로를 광입사경로와 다른 경로인 온도 산출부(260)로 출력할 수 있도록 적용된 것이다.The circulator 253 is applied as a light splitter. The circulator 253 is a temperature different from the light incident path to a path of light emitted from the light source 251 and reflected from the optical fiber grating probe 210 to the light incident on the optical fiber grating probe 210. It is applied to output to the calculation unit 260.

써큘레이터(253) 대신 광섬유커플러(미도시)를 적용할 수 있음은 물론이다.Of course, the optical fiber coupler (not shown) may be applied instead of the circulator 253.

써큘레이터(253)와 광섬유격자 프로브(210) 사이에는 광스위치(255) 및 빔스플릿터(257)가 설치되어 있다.An optical switch 255 and a beam splitter 257 are installed between the circulator 253 and the optical fiber grating probe 210.

빔스플릿터(257)는 하나의 고전압 차단기(100)에도 다수의 부스바(110)가 설치되어 있어 각 부스바(110)에 광섬유격자 프로브(210)를 설치할 경우 광원에서 써큘레이터(253)를 통해 출력되는 광을 다수의 광섬유 격자 프로브(210)로 분기시키고, 각 광섬유 격자 프로브(210)에서 반사되는 광을 선택적으로 온도 산출부(260) 에 출력할 수 있도록 적용된 것이다.The beam splitter 257 is provided with a plurality of busbars 110 in one high voltage circuit breaker 100. When the optical fiber lattice probe 210 is installed in each busbar 110, the beam splitter 257 uses the circulator 253 in a light source. It is applied to branch the light output through the plurality of optical fiber grating probes 210, and to output the light reflected from each optical fiber grating probe 210 to the temperature calculator 260 selectively.

참조부호 226은 광섬유격자 프로브(210)의 일단에 마련된 제1커넥터이고, 참조부호 227은 빔스플릿터(257)의 출력단에 접속된 광섬유의 종단에 설치되어 광섬유의 광섬유격자 프로브(210)와 접속하기 위한 제2커넥터이다. Reference numeral 226 denotes a first connector provided at one end of the optical fiber grid probe 210, and reference numeral 227 is installed at the end of the optical fiber connected to the output terminal of the beam splitter 257 and connected to the optical fiber grid probe 210 of the optical fiber. It is a 2nd connector for that.

또한, 다수의 고전압 차단기(100)에 대해 적용하는 경우에는 광스위치(255)와 빔스플릿터(257)를 적용하고, 광스위치(255)의 채널별 멀티 플렉싱 주기를 적절한 시간 예를 들면 3초로 적용하면서 각 채널별 광섬유격자 프로브(210)로부터 반사된 광을 온도 산출부(260)에 전송할 수 있도록 하면 된다.In addition, when applied to the plurality of high voltage circuit breakers 100, the optical switch 255 and the beam splitter 257 are applied, and the multiplexing period for each channel of the optical switch 255 is appropriate for example 3 What is necessary is just to be able to transmit the light reflected from the optical fiber grating probe 210 for each channel to the temperature calculating part 260, applying for the second.

이 경우 각 채널별 광섬유격자 프로브(210)의 격자 주기는 상호 다른 것을 적용할 수도 있다.In this case, grating periods of the optical fiber grating probes 210 for each channel may be different from each other.

온도 산출부(260)는 광섬유격자 프로브(210)로부터 반사되어 써큘레이터(253)를 통해 출력되는 반사광의 파장을 분석하여 광섬유격자 프로브(210)가 장착된 부스바(110)의 온도를 산출한다.The temperature calculator 260 calculates the temperature of the busbar 110 on which the optical fiber grid probe 210 is mounted by analyzing the wavelength of the reflected light reflected from the optical fiber grid probe 210 and output through the circulator 253. .

광섬유 격자 프로브(210)는 부스바(110)의 온도변화에 따라 격자(225a)의 간격 및 유효굴절율이 가변되고, 그에 따라 입사된 광에 대한 반사광의 공진 파장이 가변된다.In the optical fiber grating probe 210, the gap and the effective refractive index of the grating 225a are varied according to the temperature change of the busbar 110, and thus the resonance wavelength of the reflected light with respect to the incident light is changed.

격자부분(225)으로부터 브래그 조건을 만족시켜 반사되는 공진 파장(λB )은 아래의 수학식 1의 조건에 의해 결정된다.The resonance wavelength λ B reflected from the grating portion 225 by satisfying the Bragg condition is determined by the condition of Equation 1 below.

λB =2neff Lλ B = 2n eff L

여기서, neff는 광섬유 격자(220)의 유효 굴절율이고, L은 격자부분(225)에 새겨진 격자의 주기이다.Where n eff is the effective refractive index of the optical fiber grating 220 and L is the period of the grating engraved in the grating portion 225.

한편, 광섬유 격자(220)에 인가되는 온도 및 스트레인에 따라 유효굴절율 또는 격자의 주기가 변화게 되며, 그에 따른 공진파장의 가변은 아래의 수학식 2로 나타낼 수 있다.On the other hand, the effective refractive index or the period of the grating is changed according to the temperature and strain applied to the optical fiber grating 220, the variation of the resonance wavelength can be represented by Equation 2 below.

Figure 112006058227497-PAT00001
Figure 112006058227497-PAT00001

여기서 ΔT는 인가된 온도변화이고, Δε은 인가된 스트레인 변화량이고, α는 광섬유의 온도에 따른 열팽장계수이고, ξ는 광섬유의 굴절율 변화를 나타내는 열광학 계수이다. 일반적으로 실리카 광섬유의 경우 α는 약 5×10-7/℃이고, ξ는 약 8×10-6/℃이므로, 온도에 의한 공진파장 변화는 대부분 굴절율 변화에 기인한다. Where ΔT is the applied temperature change, Δε is the applied strain change amount, α is the thermal expansion coefficient according to the temperature of the optical fiber, and ξ is the thermo-optic coefficient representing the change in refractive index of the optical fiber. In general, in the case of silica optical fibers, α is about 5 × 10 −7 / ° C., and ξ is about 8 × 10 −6 / ° C., therefore, the resonance wavelength change due to temperature is mostly due to the refractive index change.

따라서, 이러한 수학식 1과 2로부터 광섬유격자(220)로부터 반사되는 광의 파장을 검출하면 온도와 스트레인을 산출할 수 있음은 알 수 있고, 온도와 스트레인 각각에 대해 분리해서 측정하고 하는 경우 국내 공개특허 제1998-0082465호 및 국내 공개특허 2005-0000607호 등에 개시된 구조를 이용하면 된다.Therefore, it can be seen that the temperature and the strain can be calculated by detecting the wavelength of the light reflected from the optical fiber grid 220 from Equations 1 and 2, and when the temperature and the strain are measured separately, The structures disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1998-0082465 and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2005-0000607 may be used.

본 온도 검출장치(200)에서는 격자부분(225)이 스트레인에 의한 영향을 받지 않도록 블록지지체(211) 및 부스바(110)으로부터 이격되게 광섬유 접합홀더(215)를 통해 지지되어 있어 광섬유격자 프로브(210)가 설치되는 부스바(110) 및 이에 접합된 블록지지체(211)로부터의 스트레인에 의한 영향은 무시할 수 있어 상수값으로 적용하면 되기 때문에 광섬유격자(220)로부터 반사되는 광의 파장으로부터 온도를 산출하면 된다.In the temperature detecting apparatus 200, the grating portion 225 is supported by the optical fiber bonding holder 215 spaced apart from the block support 211 and the busbar 110 so that the grating portion 225 is not affected by the strain. Since the influence of the strain from the busbar 110 in which the 210 is installed and the block support 211 bonded thereto is negligible, the temperature may be calculated from the wavelength of the light reflected from the optical fiber grid 220 because it may be applied as a constant value. Just do it.

이를 위해 온도 산출부(260)는 광섬유격자 프로브(210)에 대해 외부에서 온도를 가변하면서 광섬유격자 프로브(210)로부터 반사되는 광의 파장정보를 온도산출부(260)에 룩업테이블로 저장하거나, 광섬유격자 프로브(210)로부터 반사되는 광의 파장으로부터 온도를 산출하는 산출식을 이용하여 온도를 산출하면 된다. 또한, 격자부분(235)이 부스바(110)의 표면으로부터 이격되게 설치되는 경우, 광섬유 격자 프로브(210)의 공진 파장 이동량으로부터 산출된 온도값에 대해 부스바(110)의 표면온도와 공기를 통해 격자부분(225)에 전달되는 온도와의 편차를 보상하는 보상값을 가산하여 최종 온도값으로 산출하면 된다. To this end, the temperature calculator 260 stores the wavelength information of the light reflected from the optical fiber grid probe 210 as a lookup table in the temperature calculator 260 while varying the temperature from the outside with respect to the optical fiber grid probe 210, or the optical fiber. What is necessary is just to calculate a temperature using the calculation formula which calculates a temperature from the wavelength of the light reflected from the grating probe 210. FIG. In addition, when the grating portion 235 is installed to be spaced apart from the surface of the busbar 110, the surface temperature and the air of the busbar 110 are compared with the temperature value calculated from the resonance wavelength shift amount of the optical fiber grating probe 210. By calculating a final temperature value by adding a compensation value to compensate for the deviation from the temperature transmitted to the grid portion 225 through.

온도 산출부(120)은 광검출부(262) 및 산출기(264)로 되어 있다.The temperature calculator 120 includes a light detector 262 and a calculator 264.

광검출부(262)는 써큘레이터(253)에서 출력되는 광의 파장을 검출할 수 있는 스펙트럼 분석기가 적용될 수 있다. The light detector 262 may be a spectrum analyzer capable of detecting a wavelength of light output from the circulator 253.

산출기(264)는 광검출부(262)에서 검출된 파장에 대응되는 신호를 이용하여 온도를 산출한다.The calculator 264 calculates a temperature using a signal corresponding to the wavelength detected by the photodetector 262.

산출기(262)는 통상적인 컴퓨터로 구축될 수 있음은 물론이다.The calculator 262 can of course be built with a conventional computer.

즉, 산출기(262)는 중앙처리장치, 기억장치, 표시장치 및 입력장치를 구비하여 구축될 수 있다.That is, the calculator 262 may be constructed with a central processing unit, a memory unit, a display unit, and an input unit.

산출기(262)의 기억장치에는 광검출부에서 출력된 신호로부터 온도를 산출하기 위해 앞서 설명된 룩업테이블 또는 산출식이 저장되어 있고, 산출된 온도를 저장 및 설정된 표시패턴에 따라 표시장치를 통해 표시한다.The memory device of the calculator 262 stores a look-up table or a calculation formula described above for calculating a temperature from the signal output from the photodetector, and displays the calculated temperature through the display device according to the stored and set display pattern. .

이러한 고전압용 부스바의 온도 검출장치(200)는 예시된 고전압 차단기(100) 이외에도 변압기의 1차측 또는 2차측 단자의 온도를 측정하는데 적용될 수 있음은 물론이다.The temperature detection device 200 of the high voltage busbar may be applied to measure the temperature of the primary or secondary terminal of the transformer in addition to the illustrated high voltage circuit breaker 100.

또한, 고전압 차단기(100) 뿐만아니라 송전 또는 배전 경로 상에 대전류용 부스바가 상호 접속된 경우 접속부분 즉, 볼트와 너트를 이용해 부스바 상호간이 연결된 지점이 외부의 진동 또는 충격에 의해 결합부분의 밀착도가 떨어질 경우 이에 대해 접촉저항이 증가하게 되는데 이러한 부스바의 접속부분의 온도를 검출하는데 설치되어 사용될 수 있음은 물론이다.In addition, when the bus bar for high current is interconnected on the power transmission or distribution path as well as the high voltage circuit breaker 100, the connection parts, that is, the points where the bus bars are connected to each other by bolts and nuts, may be closely connected to each other by external vibration or shock. If the contact resistance is increased against this can be installed and used to detect the temperature of the connection portion of the busbar, of course.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 고전압용 부스바의 온도 검출장치에 의하면, 전자기 간섭에 영향을 받지 않으면서 고감도로 부스바의 온도를 측정할 수 있는 장점을 제공한다.As described above, the apparatus for detecting a temperature of a high voltage busbar according to the present invention provides an advantage of measuring the temperature of a busbar with high sensitivity without being affected by electromagnetic interference.

Claims (6)

고전압용 부스바에 설치되어 상기 부스바의 온도를 검출하는 고전압용 부스바의 온도검출장치에 있어서,In the high voltage bus bar temperature detection device for detecting the temperature of the bus bar is installed in, 상기 부스바에 설치된 광섬유격자 프로브와;An optical fiber lattice probe installed in the busbar; 상기 광섬유격자 프로브에 광을 송출하고, 상기 광섬유 격자 프로브로부터 반사된 광의 파장을 분석하여 상기 부스바의 온도를 산출하는 온도 산출기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치.And a temperature calculator for transmitting light to the optical fiber grating probe and analyzing the wavelength of the light reflected from the optical fiber grating probe to calculate the temperature of the bus bar. 제1항에 있어서, 상기 온도 산출기는 The method of claim 1, wherein the temperature calculator 광을 출사하는 광원과;A light source for emitting light; 상기 광원에서 출사되는 입력광을 상기 광섬유 격자 프로브에 전송하고, 상기 광섬유격자 프로브에서 반사된 광을 상기 입력광과 분리되게 출력하는 광분배기와;An optical splitter which transmits the input light emitted from the light source to the optical fiber grating probe and outputs the light reflected from the optical fiber grating probe separately from the input light; 상기 광섬유격자 프로브로부터 반사되어 상기 광분배기를 통해 출력되는 반사광의 파장을 분석하여 상기 광섬유격자 프로브가 장착된 상기 부스바의 온도를 산출하는 온도 산출부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치. And a temperature calculator for analyzing the wavelength of the reflected light reflected from the optical fiber grating probe and outputted through the optical splitter to calculate the temperature of the bus bar equipped with the optical fiber grating probe. Temperature detection device. 제2항에 있어서, 상기 광섬유격자 프로브는 상호 전기적 접속 및 분리가 가 능하게 형성된 고전압 차단기의 부스바에 설치된 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치. 3. The apparatus of claim 2, wherein the optical fiber grating probe is installed on a busbar of a high voltage circuit breaker which is capable of electrical connection and separation. 제3항에 있어서, 상기 광분배기는 써큘레이터인 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치. The apparatus of claim 3, wherein the optical splitter is a circulator. 제4항에 있어서, 상기 고전압 차단기의 부스바 각각에 상기 광섬유격자 프로브가 설치되어 있고, 상기 광원으로부터 상기 써큘레이터를 거친 광을 상기 광섬유격자 프로브 각각으로 분기시키는 빔스플릿터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치.The optical fiber grid probes are installed in each of the busbars of the high voltage circuit breaker, and a beam splitter is further provided to split the light passing through the circulator from the light source to each of the optical fiber grid probes. Temperature detection device for high voltage busbars. 제5항에 있어서, 상기 광섬유 격자 프로브는The optical fiber grating probe of claim 5, wherein 광섬유의 피복체로부터 탈피되어 클래드가 노출된 영역에 길이방향을 따라 격자가 새겨진 격자부분을 갖는 광섬유 격자와;An optical fiber grating having a grating portion engraved in the longitudinal direction in an area where the clad is exposed from the coating of the optical fiber; 상기 광섬유 격자의 격자부분이 이격되게 수용될 수 있게 하부가 열린 수용홈이 길이방향을 따라 형성되어 있고, 상기 부스바에 접착되는 블록지지체와;A block supporting member having a lower receiving groove formed along the longitudinal direction such that the lattice portion of the optical fiber grating is spaced apart from each other and bonded to the busbar; 상기 블록지지체의 수용홈을 통해 상기 격자 부분이 정렬되게 상기 광섬유의 피복체 및 상기 블록지지체가 수용되게 접합되는 광섬유 접합홀더;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고전압용 부스바의 온도 검출장치.And an optical fiber splicing holder for bonding the cladding portion of the optical fiber and the block support to accommodate the grating portion through the receiving groove of the block support.
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