KR20080015674A - 전선로의 자동절연검출시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하를 포함한 3상 전선로의 대지간의 정전용량에 의한 무효분 누설전류성분이 불평형형상태에서도 절연상태를 정확하게 자동으로 검출하기 위해 사용하는 자동자동절연검출시스템에 관한 것이다. 더 상세하게 설명하면 부하를 포함한 3상 전선로의 절연상태를 검출하는 절연검출하는 데에 있어 부하를 포함한 전선로와 대지간에 존재하는 정전용량의 불평형상태에서는 전선로와 대지간에 흐르는 누설전류를 검출하는 영상변류기의 2차측에는 절연상태와 직접관계되는 절연저항에 의한 유효분 누설전류와 전선로의 절연상태와는 직접 관계없는 정전용량의 불평형에 의한 무효분누설전류가 벡터합으로 나타나기 때문에 정전용량의 불평형상태가 크면 무효분 누설전류성분이 크게 되어 전선로의 절연상태에 해당하는 유효분 누설전류성분을 정확하게 절연상태를 검출할 수 없기 때문에 상기의 영상변류기에 무효분 누설전류가 거의 검출되지 않도록 하고 유효분 누설전류성분만 나타나도록 하여 부하를 포함한 3상 전선로의 절연상태를 정확하게 검출하는 자동자동절연검출시스템에 관한 것이다. 또한 전선로와 대지간에 흐르는 영상누설전류,무효분누전류치,계산에 의한 절연저항치, 불량한 상의 정보등의 각종 절연상태 감시에 필요한 다양한 정보를 알 수 있는 자동절연검출시스템에 관한 것이다.

절연,열화,누설전류,영상전류,정전용량,절연저항

Description

전선로의 자동자동절연검출시스템 {The Automatic Insulation Detecting system for power line}

도 1은 종래의 영상누설전류검출방법을 설명한 결선도

도 2는 종래의 자동절연검출시스템의 결선도 및 벡터도

도 3은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제1실시예의 연결결선도

도 4는 본 발명의 자동절연검출시스템의 제2실시예의 연결결선도

도 5는 본 발명의 자동절연검출시스템의 제3실시예의 연결결선도

도 6은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제4실시예의 연결결선도

도 7은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제5실시예의 연결결선도

도 8은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제1실시예 상세Block도

도 9는 도 8에 사용되는 절연감시장치의 상세 회로도

도 10은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제2실시예 상세Block도

도 11은 도 10에 사용되는 절연감시장치의 상세 회로도

도 12는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제3실시예 상세Block도

도 13은 도 12에 사용되는 절연감시장치의 상세 회로도

도 14는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제4실시예 상세Block도

도 15는 도 14에 사용되는 절연감시장치의 상세 회로도

도 16은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제1실시예의 상세 회로도

도 17은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제2실시예의 상세 회로도

도 18은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제3실시예의 상세 회로도

도 19는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제4실시예의 상세 회로도

도 20은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제5실시예의 상세 회로도

도 21은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제6실시예의 상세 회로도

도 22는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제7실시예의 상세 회로도

도 23은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제8실시예의 상세 회로도

도 24는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제9실시예의 상세 회로도

도 25는 도 8 ~ 도 9에 사용되는 누설전류보상수단의 제1실시예의 상세 회로도

도 26은 도 8 ~ 도 9에 사용되는 누설전류보상수단의 제2실시예의 상세 회로도

도 27은 도 10 ~ 도 11에 사용되는 누설전류보상수단의 실시예의 상세 회로도

도 28은 도 12 ~ 도 13에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세 회로도

도 29는 도 14 ~ 도 15에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세 회로도

도 30은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 실시예의 주요 동작흐름도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 변압기 2:개폐기

3: 전선로 4: 부하

5: 접지선 6: 접지

8: 정전용량 9: 절연저항

10: 영상변류기 11: 무효전류보상권선

12,13,14: 전압검출선 15,16,17: 누설전류보상권선

20: 절연감시장치

30: 전압검출수단

31: 전압검출부 32: 상선택부

33: 전압필터부

40: 누설전류검출수단

41: 전류/전압변환부 42: 증폭부

43: 전류필터부

50: 누설전류보상수단

51: 보상소자부 52: 전류보상선택부

53: 보상방향선택부

60: 위상비교수단

61: 전압성분파형정형부 62: 전류성분파형정형부

63: 위상차검출부

70: 아날로그/디지털변환부

80: 연산제어부

90: 입출력수단

92: 입력부 94: 표시부

96: 기억부

99: 통신부

110: 절연감시장치

120: 벡터합전류측정기

130: 정전용량보상기

131: 절환스위치

311: 120도이상부 312: 240도이상부

본 발명은 부하를 포함한 3상 전선로의 대지간의 정전용량에 의한 무효분 누설전류성분이 불평형형상태에서도 절연상태를 정확하게 검출하기 위해 사용하는 자동절연검출시스템에 관한 것이다. 더 상세하게 설명하면 부하를 포함한 3상 전선로의 절연상태를 검출하는 절연검출하는 데에 있어 부하를 포함한 전선로와 대지간에 존재하는 정전용량의 불평형상태에서는 전선로와 대지간에 흐르는 누설전류를 검출 하는 영상변류기의 2차측에는 절연상태와 직접관계되는 절연저항에 의한 유효분 누설전류와 전선로의 절연상태와는 직접 관계없는 정전용량의 불평형에 의한 무효분누설전류가 벡터합으로 나타나기 때문에 정전용량의 불평형상태가 크면 무효분 누설전류성분이 크게 되어 전선로의 절연상태에 해당하는 유효분 누설전류성분을 정확하게 절연상태를 검출할 수 없기 때문에 상기의 영상변류기에 무효분 누설전류가 거의 검출되지 않도록 하고 유효분 누설전류성분만 나타나도록 하여 부하를 포함한 3상 전선로의 절연상태를 정확하게 검출하는 자동절연검출시스템에 관한 것이다.

또한 전선로와 대지간에 흐르는 영상누설전류,무효분누전류치,계산에 의한 절연저항치, 불량한 상의 정보등의 각종 절연상태 감시에 필요한 다양한 정보를 알 수 있는 자동절연검출시스템에 관한 것이다.

종래의 전선로의 부하를 포함한 절연상태를 감시하는 방법은 변압기의 2차측의 접지된 접지계통에 있어서 도1과 같이 접지선(5)에 흐르는 영상누설전류성분을 검출하거나, 부하와 전선로(3)의 대지간에 흐르는 영상누설전류를 검출하는 방법이 사용되어져 왔다. 이 종래의 기술에 대해 좀 더 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전압을 변환하기 위한 변압기(1)와 개폐기(2)와 전선로(3)를 통해 부하(4)로 상용교류전압이 공급되고 있다.

도 1에서는 변압기(1)의 2차측이 와이(Y)결선으로 되어 있고, 와이결선의 중성점이 접지선(5)을 통해 접지(6)에 접지되어 있고, 전선로(3)과 대지간에는 절연상태에 직접 관계되는 절연저항(9) 성분에 의한 유효분누설전류(Ir)와 절연상태와 는 직접 관계없지만 전선로(3)이 길거나 부하(4)의 입력단에 존재하는 노이즈필터와 같은 정전용량(8)성분에 의한 무효분누설전류(Ic)가 흐르고, 상기의 두가지 성분의 벡터합인 영상누설전류(Io=Ir+Ic)가 변압기의 접지선(5)을 통해 흐르게 된다. 이 영상누설전류(Io)성분을 변압기의 접지선(6)의 중간 또는 전선로(3)의 3상을 일괄로 통과시킨 영상변류기(10)의 2차측에서 검출되는 누설전류인 영상누설전류값으로 절연상태를 검출하는 방법이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 상기와 같은 영상누설전류(Io)값을 검출하는 방법을 사용하는 기기로는 누전차단기, 누전경보기, 누전검출기,지락계전기 등이 있다. 본 발명에 있어 "전선로" 또는 "전로"는 부하를 포함한 저압전선로뿐만아니라 고압배전선로까지 포함함을 의미하고, 본 발명에 있어 "영상변류기"라함은 누설전류를 검출할 수 있는 변류기를 의미한다.

상기와 같이 도 1에 도시된 종래의 영상누설전류(Io)값만으로 검출하는 방법은 전선로(3) 또는 부하(4)와 대지간의 정전용량(8)이 3상간 불평형이 크면 절연상태와는 직접관계 없는 정전용량(8)성분에 의한 무효분누설전류(Ic)가 커지게 되므로 절연저항(9)가 작은 즉 절연상태가 양호한 전선로에서도 영상누설전류(Io)가 크게 검출되어 절연상태가 나쁜 것으로 표시되거나, 정전용량(8)성분에 의한 무효분 누설전류(Ic)의 크기에 따라 일정한 절연저항(9)성분에 의한 유효분누설전류(Ir)이 흘러도 검출되는 영상누설전류(Io)는 달라지게 되어 정확한 절연검출을 할 수 없는 문제점이 있어 왔다.

상기에서 기술한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 도 2에 도시된 일본실용신안 공개 소58-180478이 제안되어 있다.

일단접지된 변압기(1)과 개폐기(2)와 전선로(3)를 통하여 전력이 공급이 되고 있는 저압계통에서 전선로(3)의 절연상태를 검출하기 위해 변압기(1)의 B상이 접지로 연결하기 위한 접지선(5)의 중간에 영상변류기(10)를 설치하여 영상변류기(10)의 2차측 권선에서 검출되는 영상누설전류성분(Io=Ir+Ic)을 검출하는 방식에 전선로(3)의 대지간에 존재하는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)의 성분을 보상 즉 제거하기 위한 별도의 정전용량보상권선(11) 또는 전선을 영상변류기(10)를 통과시키고 상기의 정전용량보상권선(11)의 한 쪽은 접지되지 않은 두개의 상의 도체에 각각 연결시키고 상기의 정전용량보상권선(11)의 다른 한 쪽은 몇 가지 종류의 콘덴서를 통하여 접지된 상으로로 연결되도록 구성된 정전용량보상기(130)를 사용하고, 한편 영상변류기(10)의 2차권선에 연결된 벡터합전류측정기(120)에서 부하가 정전상태에서 한 상씩 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)성분을 측정하고, 정전용량보상기(130)내의 콘덴서를 조정하여 보상권선(11)에 영상누설전류(Io)성분과 반대방향의 무효분보상전류(Ic')를 흘려 도 2에 도시된 벡터그림과 같이 벡터합이 최소되도록 하고 있다. 이 방법은 부하가 정전상태에서 전선로(3)의 정전용량의 값을 미리 측정기록한 후, 부하에 전기가 공급된 상태에서 벡터합전류측정기(50)에서 검출되는 영상누설전류(Io)에서 정전상태에서 측정기록되어 있는 정전용량성분의 무효분누설전류성분을 보정계산하고 있지만 부하입력단에 존재하는 정전용량성분과 부하가 추가되어 발생하는 정전용량성분을 보정 또는 제거할 수 없고, 또한 변압기(1)의 저압측 결선이 델타결선이 아닌 와이결선에서는 3상 모두 대지간에 정전용량성분이 존재하고 각상별 정전용량성분이 불평형된 상태 예를 들어 R상의 정전용 량에 의한 무효분 누설전류Icr이 50mA이고 S상의 정전용량에 의한 무효분 누설전류Ics이 70mA이고 T상의 정전용량에 의한 무효분 누설전류Ict이 100mA인 경우에 있어 정전용량에 의한 무효분누설전류가 가장 큰 T상에 대해 보정하게 되어도 R상과 S상의 불평형을 해소시키지 못하므로 결국 영상변류기에는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)성분이 흐르게 되므로 정확한 절연저항성분에 의한 누설전류성분을 검출할 수 없다는 문제점이 있어 왔다.

또한, 상별로 한 개씩 정전용량을 사용하므로 변압기(1)의 접지선 또는 변압기(1)의 바로 후단 즉 변압기(1) 계통전체의 절연상태를 검출하는 데는 사용가능하지만, 변압기(1)의 접지선 또는 변압기(1)의 바로 후단에 절연상태를 검출하는 장치가 있는 상태에서 전선로(3)의 중간 또는 부하에 가까운 장소의 절연상태를 검출하는 경우에는 보정하는 정전용량에 의한 무효분보상전류(Ic')때문에 변압기(1)의 접지선 또는 변압기(1)의 바로 후단에 절연검출기에 설치되어 있는 경우에는 상기의 절연검출기에 정전용량에 의한 무효분 누설전류가 증가하여 결국 종합 영상누설전류(Io)성분이 증가하는 문제점이 있어왔다.

따라서, 3상 전선로에 있어 변압기(1)의 저압측 결선이 델타결선뿐만아니라 와이결선에서의 대지간 정전용량의 불평형에 의한 무효분누설전류(Ic)가 많이 흘러도 활선상태에서 정확하게 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)을 검출할 수 없는 문제점을 해결하고, 전선로(3)의 중간 또는 부하에 가까운 장소에서도 전단에 설치되어 있는 다른 절연검출기의 오동작의 문제점을 해결할 수 있는 자동절연검출시스템이 요구되어 왔다.

본 발명은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 3상 전선로에 있어 전선로와 대지간에 존재하는 정전용량이 불평형상태 및 전선로(3)의 중간 또는 부하에 가까운 장소에서도 정확하게 전선로의 절연상태를 검출할 수 있는 자동절연검출시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3상 전선로 자동절연검출시스템은,

3상 전선로의 교류전압을 검출하기 위한 전압검출선과; 상기의 전압검출선에 의해 입력된 3상 각상의 대지간의 전압성분을 검출하여 일정한 크기로 변환하고 일장헌 주파수이상의 주파수성분을 제거 또는 일정한 주파수대역의 주파수성분만 검출하기 위한 전압성분검출수단과;

3상 전선로와 대지간에 흐르는 누설전류성분을 검출하기 위한 영상변류기와; 상기의 영상변류기의 2차측에서 검출되는 누설전류성분을 증폭 및 필터링하기 위한 누설전류검출수단과; 상기의 전압성분검출수단에서 검출되어진 전압성분과 상기의 누설전류검출수단에서 출력되어진 누설전류성분의 위상을 비교하여 디지털성분의 위상차를 검출하기 위한 위상비교수단과; 상기의 전압검출선에 의해 입력된 3상 교류전압성분과 대지접지간의 3상 각상의 임피던스를 거의 동일하게 이루어지도록 구 성하여 실제 전선로에는 추가적으로 누설전류가 흐르지 않도록 하고 실제 전선로의 정전용량에 의한 무효분 누설전류를 보상할 수 있는 보상용 누설전류를 만들어 상기의 영상변류기 또는 대지접지로 흘리기 위한 누설전류보상수단과; 상기의 누설전류보상수단에서 출력되는 보상용 누설전류성분을 흘려주기 위해 상기의 영상변류기에 별도로 설치한 또는 상기의 영상변류기의 테스트선과 같은 누설전류보상권선과; 상기의 누설전류검출수단에서 출력되어진 누설전류성분의 아날로그성분을 디지털성분으로 변환하기 위한 아날로그/디지털변환부와; 상기의 위상비교수단에서 출력되어지는 디지털성분의 위상차값과 상기의 아날로그/디지털변환부에서 변환되어진 디지털값과 각종 데이터를 출력시키고 연산과 제어기능을 가진 연산제어부; 및 각종 데이터를 입력하고 표시하는 입출력부;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 전압검출수단은 3상 전선로 각상의 전압성분을 일정한 크기로 변환하는 전압검출부와, 상기의 전압검출부에서 변환된 3상 전압성분중 어느 한 상의 전압을 선택하기 위한 상선택부와, 상기의 상선택부에서 선택되어진 상의 전압성분을 일정한 주파수이상의 주파수성분을 제거 또는 일정한 주파수대역의 주파수성분만 추출하기 위한 전압필터부로 구성된다.

상기 누설전류보상수단은 3상 전선로 각상의 전압성분과 90도 위상차를 가진 보상용 누설전류를 만들기 위해 3상 각상의 임피던스가 거의 동일하게 이루어진 복수개의 콘덴서로 이루어진 보상소자부와, 상기의 보상소자부의 콘덴서를 통하여 흐 르는 3상의 보상용 누설전류성분중 한개 이상의 상을 선택하여 상기의 누설전류보상권선으로 흘리기 위한 상을 선택하기 위한 전류보상선택부로 구성된다.

상기 위상비교수단은 상기의 전압검출수단에서 출력되는 3상 전선로의 전압성분의 파형을 정형화시키기 위한 전압성분파형정형부와, 상기의 누설전류검출수단에서 출력되는 영상누설전류성분의 파형을 정형화시키기 위한 전류성분파형정형부와, 상기의 전압성분파형정형부의 출력에 대한 상기의 전류성분파형정형부의 출력의 위상차를 검출하기 위한 위상차검출부로 구성된다.

상기 입출력수단은 각종 데이터를 입력시키기 위한 입력부와, 각종 데이터를 표시출력하기 위한 표시부와, 각종 데이터를 기억시키기 위한 기억부로 구성된다.

상기 보상소자부는 각 상별로 1개 이상의 정전용량 또는 저항 또는 트랜스로 구성됨을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 자동절연감시시스템의 누설전류보상수단에 있어 보상용 누설전류를 실제 전선로의 대지간에 흐르는 누설전류와 동일방향으로 흘릴 것인지, 반대방향으로 흘릴 것인지를 선택할 수 있는 보상방향선택부를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 자동절연감시시스템은 외부에서 원격감시하기 위한 통신부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 3는 본 발명의 자동절연검출시스템의 제1실시예의 연결결선도이고, 도 4는 본 발명의 자동절연검출시스템의 제2실시예의 연결결선도이고, 도 5은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제3실시예의 연결결선도이고, 도 6은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제4실시예의 연결결선도이고, 도 7은 본 발명의 자동절연검출시스템의 제5실시예의 연결결선도이다.

도 8은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제1실시예의 상세 Block도이고, 도 9는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제1실시예 상세회로도이다.

도 10은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제2실시예의 상세 Block도이고, 도 11은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제2실시예 상세회로도이다.

도 12는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제3실시예의 상세 Block도이고, 도 13은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제3실시예 상세회로도이다.

도 14는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제4실시예의 상세 Block도이고, 도 15는 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 제4실시예 상세회로도이다.

도 16은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 1실시예의 상세회로도이고, 도 17은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 2실시예의 상세회로도 이고, 도 18은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 3실시예의 상세회로도이고, 도 19는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 4실시예의 상세회로도이고, 도 20은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 5실시예의 상세회로도이고, 도 21은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 6실시예의 상세회로도이고, 도 22는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 7실시예의 상세회로도이고, 도 23은 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 8실시예의 상세회로도이고, 도 24는 도 8 ~ 도 11에 사용되는 전압검출수단의 제 9실시예의 상세회로도이다.

도 25는 도 8 ~ 도 9에 사용되는 누설전류보상수단의 제 1실시예의 상세회로도이고, 도 26는 도 8 ~ 도 9에 사용되는 누설전류보상수단의 제 2실시예의 상세회로도이다.

도 27은 도 10 ~ 도 11에 사용되는 누설전류보상수단의 실시예의 상세회로도이고, 도 28은 도 12 ~ 도 13에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세회로도이고, 도 29는 도 14 ~ 도 15에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세회로이다.

도 30은 도 3 ~ 도 7에 사용되는 절연감시장치의 실시예의 주요 동작흐름도이다.

상기의 도 3 ~ 도 7에 여러가지 실시예를 설명한 것은 3상 전선로에 있어 변압기(1)의 2차측 결선이 와이결선이나 델타결선에서 모두 적용할 수 있고, 영상 누 설전류를 검출하는 영상변류기(10)의 설치위치를 변압기(1)과 부하(4)간의 사이의 전로(3)이나 변압기(1)과 접지(6)간의 사이에 설치하여도 모두 적용할 수 있고, 정전용량에 의한 누설전류를 제거하기 위해 사용되는 누설전류보상권선을 1개이상 여러가지로 적용할 수 있다는 것을 설명하기 위해 본 발명에 의한 여러가지 실시예를 작성한 것이다.

그리고 상기의 도 16 ~ 도 24에 전압검출수단(30)의 여러가지 실시예를 설명한 것은 3상 전선로의 전압을 검출하는 여러가지의 방법을 설명한 것으로 트랜스(TR)을 사용하여 일정한 크기로 변환시키고 저항소자 또는 콘덴서를 사용하여 3상 각상의 전압을 검출하는 실시예와 트랜스를 사용하지 않고 저항이나 콘덴서만을 사용하여 일정한 크기로 변환시키고 3상 각상의 전압을 검출하는 실시예, 저항이나 콘덴서를 사용하여 1상의 전압성분을 검출한 후에 120도씩 위상을 쉬프트시켜 3상전압을 검출하는 실시예등 본 발명에 의한 전압검출방법의 실시예를 작성한 것이다.

먼저 본 발명의 자동절연검출시스템을 설명하기 위한 제 1실시예인 도 3 및 도 8과 도 9와 도 30에 대해 먼저 설명한다.

도 3에 있어서 1은 전압을 변환하기 위한 변압기로 개폐기(2)를 통하여 전선로(3)에 전력을 공급한다. 5는 안전을 위하여 변압기(1)의 중성점을 접지(6)에 연결하기 위한 접지선이다. 개폐기(2) 및 전선로(3)을 통해 부하(4)로 전력이 공급되고 있는 상태에서 부하(4)를 포함한 전선로(3)와 대지간에 절연열화가 발생하면 절 연저항(8)의 절연저항치가 낮아지고, 이 절연저항(9)을 통해 대지로 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)가 흐른다. 상기의 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)만을 검출할 수 있다면 전선로(3)의 대지간 절연상태를 알 수 있다.

하지만 전선로(3)가 장거리 선로인 경우나 여러군데로 분기된 전선로(3)의 경우에는 전선로(3)의 케이블의 대지간 정전용량의 병렬합성으로 정전용량(C)값이 커지게 되며, 특히 부하(4)가 전자정밀설비인 경우에는 부하(4)의 입력단에는 노이즈의 침입을 막기위해 노이즈필터와 같은 전자부품이 입력단과 접지간에 삽입된 경우가 많다. 노이즈필터와 같은 전자부품류는 콘덴서성분이 많이 있기때문에 절연상태와는 직접 관계없는 전압보다 90도 앞선 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 많이 흐르고, 또한 부하(4)가 인버터류와 같은 전력전자소자를 사용하여 설비를 제어하는 전력전자설비는 고주파로 주파수를 제어하거나 전압을 제어할 때 고주파에 의해 설비에 포함된 콘덴서를 통하여 대지로 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 흐르거나 인버터와 같은 설비에서 발생하는 고주파가 케이블과 대지간에 있는 정전용량을 통하여 대지로 상용주파수보다 큰 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 흐르게 되고, 그리고 전선로(3)이 긴 경우에도 전선로(3)와 대지간에 정전용량이 병렬합성되어 전선로(3)의 길이가 길수록, 전선로(3)의 케이블의 굵기가 클수록 정전용량이 커지며 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 커진다. 상기와 같은 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 3상 RST상과 대지간에 같은 크기로 흐르면 3상이 평형되어 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)의 3상 벡터합은 거의 영(zero)가 되지만 3상 전선로에서 단상부하를 사용하거나 여러부하로 분기되는 복잡한 계 통에서는 3상의 대지간의 정전용량이 평형되기는 어렵다. 이러한 정전용량의 불평형에 의해 전선로(3)과 대지간에 흐르는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 커진다.

그리고 전선로(3)과 대지간에는 상기의 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)과 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 함께 흐르게 되며, 상기에서 설명한 바와 같이 전선로(3)의 대지간 절연상태를 알기 위해 대지로 흐르는 영상누설전류를 검출하기 위해 ZCT와 같은 영상변류기(10)을 전선로(3)의 중간 또는 변압기(1)의 중성점 또는 변압기(1)의 일단접지상의 접지로 연결된 접지선(5)의 중간에 설치한다. 상기의 영상변류기(10)에는 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)과 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)의 벡터합으로 나타나기 때문에 절연저항이 무척 큰, 즉 절연상태가 양호하여도 절연상태와 직접 관계없는 정전용량의 불평형에 의해 대지로 흐르는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 커질수록 영상변류기(10)의 2차권선에서 검출되는 Ir과 Ic의 벡터합인 영상누설전류(Io)는 크게 검출된다.

상기의 Ir과 Ic의 벡터합인 영상누설전류(Io)의 크기만으로 절연저항에 의한 유효분누설전류(Ir)를 분리할 수 없으므로 전선로(3)의 상용교류전압성분과의 위상차(θ)를 검출하여, 전압성분과 동위상인 즉 영상누설전류(Io)의 cosθ가 절연저항에 의한 유효분 누설전류(Ir)이고,전압성분과 90도 위상인 즉 영상누설전류(Io)의 sinθ가 정전용량에 의한 무효분 누설전류(Ic)를 분리하는 방법을 단상에서는 유효하지만, 3상에서는 3상 각상이 120도 위상차를 가지므로 3상 종합 영상누설전류(Io)에는 3상 각각의 동위상성분과 90도위상성분이 혼합되어 나타나므로 유효분 누설전류(Ir)과 무효분 누설전류(Ic)를 분리하는 것이 매우 어렵다.

또한 일정한 유효분누설전류(Ir)가 흐르는 상태에서 무효분누설전류(Ic)가 클수록 영상변류기(10)의 2차측에는 영상변류기(10)의 자계특성때문에 정확하게 일정한 유효분누설전류(Ir)의 크기가 나타나지 않는 현상이 발생하여 정확하게 유효분누설전류(Ir)의 크기를 검출하는 것이 매우 어렵다.

따라서 전선로(3)의 절연상태를 검출 감시하는 데 있어 정전용량의 불평형상태에서도 정확하게 부하(4)를 포함한 전선로(3)의 대지간 절연상태를 고감도로 검출하기 위해서는 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 성분을 검출하는 ZCT와 같은 영상변류기(10)에 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)이 매우 작게 흐르도록 하여 영상변류기(10)에는 절연저항에 의한 유효분 누설전류(Ir)성분만 흐르게 하는 것이 필요하므로, 상기의 영상변류기(10)의 1차 권선에 흐르는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)와 같은 무효분 누설전류(Ic')를 반대방향으로 흘려 영상변류기(10)의 2차권선에서 검출되는 정전용량에 의한 누설전류성분(Ic)이 거의 나타나지 않도록 하고 전선로(3)과 대지간에 불필요하게 추가로 다른 누설전류성분이 나타나지 않게 하는 것이 필요하다.

상기에서 설명한 바와 같이 영상누설전류(Io)의 성분을 검출하기 위한 ZCT와 같은 영상변류기(10)을 전선로(3) 또는 변압기(1)의 접지선(5)의 중간에 설치하고, 위상차(θ)를 검출하기 위해 필요한 전선로(3)의 각상의 전압성분을 검출하기 위한 전압검출선(12,13,14)을 사용하고, 상기의 영상누설전류(Io)의 성분크기와 3상의 각상별 위상차(θ)를 검출하기 위한 절연감시장치(20)에 상기의 영상변류기(10)의 2차측과 상기의 전압검출선(12,13,14)이 연결된다. 상기의 절연감시장치(20)은 도 8에 상세하게 도시되어 있다. 그리고 상기의 절연감시장치(20)에서 검출되는 영상누설전류(Io)와 3상의 각상별로 위상차(θ)에 의해 3상중 정전용량에 의한 무효분누설전류가 가장 많이 흐른다고 판단되는 상부터 정전용량을 조작하여 3상의 정전용량이 평형되도록 하여 정전용량에 의한 무효분 누설전류(Ic)이 상기의 영상변류기(10)의 2차권선에 검출되지 않도록 하기 위한 누설전류보상수단(50)과 상기의 누설전류보상수단(50)에서 조작된 정전용량에 의한 무효분보상전류(Ic')가 상기의 영상변류기(10)의 3상 일괄(또는 변압기의 접지선)통과된 누설전류의 흐름과 반대방향으로 반대방향으로 흐르도록 하기 위한 누설전류보상권선수단(15)은 상기의 영상변류기(10)에 영상변류기의 테스트선를 이용하거나 별도의 보조권선을 사용한다. 상기의 누설전류보상수단(50)에는 여러가지의 무효분보상전류(Ic')를 만들기 위한 보상소자부(51)과 상기의 보상소자부(51)을 통해 흐르는 무효분보상전류(Ic')를 접지측으로 흘릴 것인지 상기의 누설전류보상권선(15)측으로 흘릴 것인지를 선택할 수 있는 전류보상선택부(52)이 각 상마다 구성되어져 있다. 도 25에서와 같이 상기의 전류보상선택부(52)가 동작하지 않을 시에는 상기의 보상소자부(51)를 통해 흐르는 전류는 접지측으로 흐르도록 되어 있고, 정전용량(C1,C2)의 값은 달리 할 수 있지만, 3상 각상마다의 합성 정전용량(C1+C2)값은 거의 동일하게 구성하여 상기의 전압검출선(12,13,14)와 상기의 보상소자부(51)를 통해 접지 또는 상기의 누설전류보상권선(15)를 통해 접지로 흐르는 무효분누설전류는 평형되도록 구성하는 것이 바람직하다.

예를 들어가면서 설명한다.

3상 전선로(3)과 대지간의 전압은 220V 60Hz이고 각상과 대지간의 절연저항(9)에 흐르는 유효분누설전류는 즉 R상은 Irr=1mA, S상은 Irs=40mA, T상은 Irt=1mA이고, 3상 각상과 대지간의 정전용량(8)에 흐르는 무효분 누설전류 즉 R상은 Icr=60mA, S상은 Ics=20mA, T상은 Ict=20mA인 전선로를 예를 들면,

실제 절연저항(9)에 흐르는 유효분 누설전류의 벡터합은 39mA이고, 정전용량에 흐르는 무효분 누설전류의 벡터합은 40mA이다. 하지만 전선로와 대지간에 흐르는 영상누설전류Io는 즉 영상변류기를 통해 흐르는 누설전류는 약76mA로, 이 76mA만을 검출하는 것으로는 정확하게 전선로와 대지간에 흐르는 절연저항에 의한 유효분 누설전류를 알 수 없었다. 본 발명은 상기의 유효분 누설전류 Ir=39mA를 정확하게 검출할 수 있는 방법과 장치를 구현하는 데 있는 것으로 R상의 정전용량에 의한 무효분 누설전류가 다른 상에 비해 많이 흐르기 때문에 발생하는 Ic=40mA를 상기의 영상변류기(10)의 2차측에서 검출되는 값이 거의 제로되도록 영상변류기의 1차권선으로 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류의 전류흐름과 반대방향으로 R상의 전압성분과 90도 위상차를 가진 무효분 보상전류 Ic'=40mA를 흘린 상태에서 상기의 영상변류기(10)의 2차측에서 검출되는 영상보정전류(Io') 즉 거의 무효분 누설전류(Ic)성분이 거의 검출되지 않고 절연저항에 의한 유효분 누설전류만을 검출하고자 하는 것이다.

이하 절연감시장치(20)의 동작흐름도인 도 30을 사용하여 자세하게 설명한다.

도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 절연감시장치(20)의 기억부(96)에 저장된 주요 흐름에서 키패드나 스위치와 같은 부품으로 절연감시장치(20)에서 사용되어지는 각종 Data 예를 들면 복수개의 절연감시장치(20)가 설치되어 있는 경우에 각 절연감시장치(20)별의 번호Address, 경보설정치, 각 구성요소별 증폭율 등과 같은 Data를 설정할 수 있는 기능을 가진 입력부(92)에서의 각종 데이터설정(200)이 실행된다. 다음에 상기의 입력부(92)에 의해 설정되어진 각종 Data 또는 기억부(96)에 미리 저장되어 진 각종 Data 또는 외부 원격지에서 통신부(98)를 통해 입력되어지는 각종 Data를 읽는 각종Data읽음(210)의 동작이 실행된다.

다음에 각상별 If1,θ1,Vf검출(220)이 실행되게 되면, 상기의 도 3 ~ 도 7의 절연감시시스템의 실시예의 영상변류기(10)에서 검출된 영상누설전류(Io)와 전압검출선(12,13,14)에서 검출된 전압성분이 절연감시장치(20)로 입력된다. 상기 영상변류기(10)의 2차측에 의해 검출되어진 영상누설전류(Io)는 도 8과 같이 절연감시장치(20)에 입력되어지면 누설전류검출수단(40)에 의해 증폭 및 필터링을 거쳐 아날로그/디지털변환부(70)에 의해 디지털값으로 변환되고 연산제어부(60)에서 기억저장되고, 그리고 상기의 누설전류검출수단(40)에 의해 증폭 및 필터링된 누설전류성분(If)는 위상비교수단(60)으로 출력되어 진다. 도 9의 상세회로도를 사용하여 설명하면 상기의 영상변류기(10)의 2차측에서 의해 검출되어진 영상누설전류(Io)는 누설전류검출수단(40)의 내부의 전류/전압변환부(41)에서 영상누설전류성분(Io)를 전압성분값(Ia)으로 변환시키고, 상기의 전류/전압변환부(41)에서 변환된 영상누설전류성분(Ia)을 증폭부(42)에서 증폭시키고, 상기의 증폭부(42)에서 증폭되어진 영 상누설전류성분을 전류필터부(43)에서 일정주파수이하 또는 일정 대역주파수의 주파수성분의 누설전류성분(If1)를 취출하여 아날로그/디지털변환부(70)에 의해 디지털값으로 변환되고, 상기의 아날로그/디지털변환부(70)에서 변환된 If1에 해당하는 디지털값을 상기의 연산제어부(80)에서 읽어 입출력부(90)내의 기억부(96)에 If1값을 저장시킨다. 그리고 상기의 누설전류검출수단(40)내의 전류필터부(43)에서 출력되어지는 If1에 해당하는 값은 위상비교수단(60)내의 전류성분파형정형부(62)에 입력되어진다. 한편 상기의 전압검출선(12,13,14)에 의해 입력된 전선로(3)의 대지간 3상 각상의 전압성분은 도 8과 같이 절연감시장치(20)에 입력되어지면 도 9와 같은 실시예의 전압검출수단(30)에서 일정한 크기로 변환시키로 연산제어부(80)에서의 RST전압제어신호에 의해 1개의 상씩 선택하면 선택되어진 상의 전압성분이 필터링을 거친 Vf값을 상기의 아날로그/디지털변환부(70)으로 출력되어지고, 상기의 아날로그/디지털변환부(70)에 입력되어진 아날로그성분의 전압성분(Vf)을 디지털값으로 변환시켜 상기의 연산제어부(80)에 입력되어지고 입출력부(90)의 기억부(96)에 저장되어지며, 그리고 상기의 전압검출수단(30)에서 RST전압제어신호에 의해 선택되어진 상(즉 R상)의 출력되는 상의 전압성분(Vf)는 상기의 위상비교수단(6)으로도 출력되어진다.

상기의 전압검출수단(30)에 대해 좀더 상세하게 설명한 하면, 상기의 전압검출수단(30)은 도 16 ~ 도 24와 같은 실시예에 상세하게 나타내어져 있다. 도 16의 실시예는 전압검출선(12,13,14)에 의해 입력된 전선로(3)의 대지간 3상 각상의 전압성분은 일정한 크기의 전압으로 변환시키기 위한 전압검출부(31)의 3상트랜 스(TR)에 의해 3상트랜스의 1차/2차 권선비율만큼 2차측으로 일정한 크기로 변환되어 저항(Rv)에 3상 각상의 전압은 1상씩의 전압성분을 검출하기 위한 상선택부(32)로 입력되어지고, 상선택부(32)에서는 상기의 연산제어부(80)에서의 RST전압제어신호에 의해 상선택부(32)의 sw1를 a측으로 선택하면 R상의 전압성분을 일정한 주파수이하의 주파수성분을 취출하거나 또는 일정대역 주파수성분을 취출하기 위한 전압필터부(33)으로 Va값으로 입력되어지고, sw1를 b측으로 선택하면 S상의 전압성분이 Va값으로 전압필터부(33)으로 입력되어지고, sw1를 c측으로 선택하면 T상의 전압성분이 Va값으로 전압필터부(33)으로 입력되어지면 상기의 전압필터부(33)에서는 필터링하여 Vf값으로 출력되어진다. 도 17의 실시예는 도 16의 실시예와 거의 유사한 실시예로 3상트랜스(TR)의 2차측과 대지간의 저항(Rv)를 없애도 전압검출부(31)의 기능을 수행할 수 있고, 도 18의 실시예는 상기의 도 15와 도 16과 거의 유사한 실시예로 상선택부(32)의 출력단과 접지간에 저항(Rv2)를 설치하여도 3상전압성분을 검출할 수 있다는 실시예를 설명한 것이고, 도 19의 실시예는 도 15의 실시예의 저항(Rv)대신에 콘덴서(Cv)로 대치하여도 도 15와 같은 동일한 기능을 가질 수 있다는 것을 설명한 실시예이고, 상기의 도 15 ~ 도 19의 실시예의 3상트랜스(TR)대신에 단상트랜스 3개를 사용하여 3상으로 변환시켜도 동일한 효과를 가질 수 있고 각상에 구성된 저항과 콘덴서의 크기는 반드시 동일하지 않아도 다음에 설명하는 도 20과 도 21의 실시예에 비해서는 실제 전선로에 추가적으로 누설전류를 발생시키는 것이 매우 적다는 것은 본 발명에 관계하는 업무에 종사하는 기술자라면 쉽게 응용할 수 있을 것이다. 다음에 도 20의 실시예는 상기의 도 15 ~ 도 19에서 사용 한 3상트랜스(TR)을 사용하지 않고 각상과 접지간에 저항 Rv1과 Rv2를 사용하여 Rv2에 나타나는 전압을 사용하여 다음 식 1과 같이 일정한 크기로 변환되어지는 실시예이고 상선택부(32)와 전압필터부(33)의 역활은 상기의 실시예와 동일하다.

즉 3상 각상의 전압성분은 식 1과 같은 비율로 변환되고 위상의 변화는 없고, 실제 전선로에 추가적으로 상기의 저항 Rv1과 Rv2의 불평형에 의해 발생하는 누설전류가 발생하는 것을 없애기 위해 각상의 Rv1의 값은 같고, 또한 Rv2의 값도 같게 하는 것이 바람직하다. 도 21의 실시예는 도 20의 실시예의 저항대신에 콘덴서를 사용하는 실시예로 도 20의 실시예와 동일한 기능을 수행할 수 있다.

도 22 ~ 도 24의 실시예는 1개상만 저항이나 콘덴서를 통하여 접지로 연결되어지게되므로 실제 전선로에 추가적으로 누설전류를 발생시킬 수 있으므로 상기의 도 16 ~ 도 21의 실시예에 비해 바람직한 실시예는 아니지만, 저항치(Rv1,Rv2)를 크게 하거나 콘덴서(Cv1,Cv2)의 용량치를 작게 하면 전선로의 3상 전압성분을 검출하는데 실시가능한 예이다. 특히 도 23과 도 24의 실시예는 1개의 전압검출선(예를 들면 12)을 사용하여 120도, 240도 위상쉬프트하는 실시예로 본 발명에 관련 업무에 종사하는 기술자라면 쉽게 이해할 것이다.

그리고, 앞에서 설명한 바와 같이 위상비교수단(60)으로 입력되어진 누설전 류검출수단(40)의 출력인 영상누설전류성분(If1)은 전류성분파형정형부(62)에서 제로점을 비교하여 제로점보다 크면 High의 디지털값으로 제로점보다 작으면 Low의 디지털값으로 변환한 디지털값전류성분(I1)은 위상차검출부(63)으로 출력하고, 한편 전압검출수단(30)의 출력인 R상의 전압성분(Vf1)은 전압성분파형정형부(63)에서 제로점을 비교하여 제로점보다 크면 High의 디지털값으로 제로점보다 작은면 Low의 디지털값으로 변환한 R상의 디지털값전압성분(V1)은 위상차검출부(63)으로 출력한다. 상기에서 위상차검출부(63)으로 입력되어진 R상의 디지털전압성분(V1)과 디지털누설전류성분(I1)은 위상차검출부(63)에서 R상의 전압성분에 해당하는 디지털값전압성분(V1)이 Low에서 High로 변하는 시간을 기준으로 디지털전류성분(I1)이 LowㅇZ에서 High로 변하는 시간 또는 R상의 디지털값전압성분(V1)이 High에서 Low로 변하는 시간을 기준으로 디지털누설전류성분(I1)이 High에서 Low로 변하는 시간에 해당하는 위상차(θ)를 검출하여 상기의 연산제어부(80)로 출력한다.

상기의 연산제어부(70)로 입력된 R상의 위상차(θ)는 연산제어부(70)에서 읽고 θ값을 θr값으로 기억부(96)에 저장하고, 다음에 상기의 연산제어부(70)에서 RST전압제어신호를 상기의 전압검출수단(30)의 상선택부(32)의 sw1를 b측으로 선택하라는 제어신호를 발생시키고 상선택부(32)의 sw1이 b측(즉 R상측)으로 선택되어 전압필터부(33)을 통해 출력되는 S상에 해당하는 전압성분(Vf)가 상기의 위상차검출수단(60)의 전압성분파형정형부(61)에 입력되고, 상기의 전압성분파형정형부(61)에서는 상기에서 설명한 바와 같이 S상의 전압성분(Vf1)을 디지털전압성분(V1)으로 변환시키고 상기의 위상차검출부(63)으로 출력되어지면 상기의 위상차검출부(63)에 서는 상기에서 설명한 바와 같은 방법으로 S상의 디지털전압성분(V1)에 대한 디지털누설전류성분(I1)간의 위상차(θ)를 검출하여 상기의 연산제어부(80)로 출력하고 상기의 연산제어부(80)에서 읽고 θ값을 θs값으로 기억부(96)에 저장하고, 다음에 상기의 연산제어부(70)에서 RST전압제어신호를 상기의 전압검출수단(30)의 상선택부(32)의 sw1를 c측(즉 T상측)으로 선택하라는 제어신호를 발생시키고 상선택부(32)의 sw1이 c측으로 선택되어 전압필터부(33)을 통해 출력되는 T상에 해당하는 전압성분(Vf)가 상기의 위상차검출수단(60)의 전압성분파형정형부(61)에 입력되고, 상기의 전압성분파형정형부(61)에서는 상기에서 설명한 바와 같이 T상의 전압성분(Vf1)을 디지털전압성분(V1)으로 변환시키고 상기의 위상차검출부(63)으로 출력되어지면 상기의 위상차검출부(63)에서는 상기에서 설명한 바와 같은 방법으로 S상의 디지털전압성분(V1)에 대한 디지털누설전류성분(I1)간의 위상차(θ)를 검출하여 상기의 연산제어부(80)로 출력하고 상기의 연산제어부(80)에서 읽고 θ값을 θt값으로 기억부(96)에 저장한다.

상기 누설전류검출수단(40)에서 출력되어지는 If1값에 해당하는 영상누설전류성분(Io)는 다음 식 2와 같이 표시할 수 있다.

여기서 V와 I는 벡터함수이다.

예를 들어 상기의 기억부(96)에 저장되어지는 R상 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 위상차를 θr, S상 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 위상차를 θs, T상 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 위상차를 θt이므로

R상전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 성분은 식 3와 같이 표현될 수 있고,

S상전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 성분은 식 4와 같이 표현될 수 있고,

T상전압성분에 대한 영상누설전류(Io)의 성분은 식 5와 같이 표현될 수 있다.

예를 들어 상기에서 설명한 예와 같이 R상에 흐르는 저항성분에 의한 유효분 누설전류Irr=1mA, 정전용량에 의한 무효분 누설전류Icr=60mA이고, S상에 저항성분에 의한 유효분 누설전류Irs=1mA, 정전용량에 의한 무효분 누설전류Ics=20mA이고,T상에 흐르는 저항성분에 의한 유효분 누설전류Irt=1mA, 정전용량에 의한 무효분 누설전류Ict=20mA인 3상전선로에 있어서, 상기의 영상변류기(10)의 2차측에 연결된 누설전류검출수단(40)과 연산제어부(80)에서 읽고 저장되는 영상누설전류의 값은 Io=76.3mA이고, 상기 전압검출선(12,13,14)과 전압성분검출수단(30)를 통해 검출되어지는 3상 각상의 전압성분에 대한 상기의 누설전류검출수단(40)에서 출력되어지는 영상누설전류성분과의 위상차를 상기의 위상비교수단(60) 및 상기의 연산제어 부(80)에서 읽고 저장되어지는 3상 각상의 전압성분에 대한 위상차 즉 R상의 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)와의 위상차는 θr=104.8이고, S상의 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)와의 위상차는 θs=-15.2이고, T상의 전압성분에 대한 영상누설전류(Io)와의 위상차는 θt=-135.2이다.

다음에 각상별If1의 동상분90도위상분계산흐름(230)이 실행되어지면, 상기의 Io,θr,θs,θt값을 사용하여 3상 각상에 대해 상기의 식 3 ~ 식 5에 대입하면 R상의 전압성분에 대한 Io는 -19.5+j73.8, S상의 전압성분에 대한 Io는 73.6-j20.0, T상 의 전압성분에 대한 Io는 -54.1-j53.8으로 계산되어 질 수 있다. 그리고 상기의 Io의 값의 좌측항은 전압에 대한 동상분이고, 우측은 즉 j항이 들어 있는 것은 전압에 대해 90도 위상분에 해당되어진다.

다음에 각상별90도분제로값계산흐름(240)이 실행되어지면, 상기의 각상의 전압에 대한 누설전류의 동상분과 90도위상분중 각각 큰 것을 확인하면 R상의 90도위상분이 가장 크고, S상의 동상분이 가장 크다는 것을 알 수 있다. R상의 90도위상분이 +(플러스)가 되는 것은 식 3에서 알 수 있듯이 R상의 무효분 누설전류(Icr)가 크거나 또는 S상의 유효분 누설전류(Irs)가 큰 경우에 해당하는 것이 일반적이고, S상의 동상분이 +(플러스)가 되는 것은 식 4에서 알 수 있듯이 S상의 유효분 누설전류(Irs)가 크거나 또는 R상의 무효분 누설전류(Icr)가 큰 경우에 해당하는 것이고, 다음에 상기에서 확인한 Icr값과 Irs값이 가장 큰 것이라는 사항을 재확인하기 위해 상기의 각상의 전압에 대한 누설전류의 동상분과 90도위상분중 각각 작은 것을 확인하면 T상의 동상분이 가장 작고 T상의 90도위상분이 가장 작다는 것을 알 수 있다. T상의 동상분이 -(마이너스)가 되는 것은 식 5에서 알 수 있듯이 R상의 유효분 누설전류(Irr)가 크거나 또는 S상의 유효분 누설전류(Irs)가 크거나 또는 R상의 무효분 누설전류(Icr)이 큰 경우에 해당하는 것이 일반적이고, T상의 90도위상분이 -(마이너스)가 되는 것은 식 5에서 알 수 있듯이 R상의 무효분누설전류(Icr)이 크거나 또는 S상의 무효분누설전류(Ics)가 크거나 또는 S상의 유효분누설전류(Irs)가 큰 경우에 해당하는 것이므로 상기의 가장 큰 값과 가장 작은 값에 대한 각상의 유효분과 무효분 누설전류의 조합에 만족하는 것은 R상의 무효분누설전류(Icr)이 크고, S상의 유효분누설전류(Irs)가 큰 경우라는 것을 알 수 있게 된다.

다음에 무효분 누설전류가 가장 큰 R상에 어느 정도 크기의 무효분 누설전류를 영상변류기(10)의 1차측으로 실제 전선로에 흐르는 누설전류와 반대방향으로 흘리면 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 흐르는 무효분 누설전류를 상쇄시켜 상기의 영상변류기(10)의 2차측에 무효분 누설전류가 검출되지 않을 가를 계산하는 작업을 수행한다. 상기 식 3 ~ 식 5의 j항 즉 90도위상분이 제로가 되는 Icr'값을 계산하면 다음과 같이 된다.

	식 3	식 4	식 5
Icr'계산치	약-73.8	-40.0	약-107.6
R상전압에 대한 영상누설전류계산치	-19.5+j0.0	-19.5+j33.8	-19.5-j33.8
S상전압에 대한 영상누설전류계산치	9.8+j16.9	39.0+j0.0	-19.5+j33.8
T상전압에 대한 영상누설전류계산치	9.8-j16.9	-19.5-j33.8	39.0+j0.0

상기 표 1에서 S상의 유효분 누설전류(Irs)가 가장 큰 조건에 해당하는 것은 식 4에 해당하는 것이므로, R상에 대한 무효분 보상전류(Icr')는 40mA이다.

다음에 무효분보정흐름(250)이 실행지면, 상기의 연산제어부(80)에서는 도 25 ~ 도 26과 같은 실시예의 누설전류보상수단(50)내의 보상소자부(51)의 전압검출선(12,13,14)에 연결된 C1,C2(본 발명의 실시예에서는 각상별로 2개의 콘덴서 소자로 구성되어 있지만 2개를 한정하는 것은 아니다.)과 접지 또는 누설전류보상권선(15 또는 16)을 통하여 접지로 연결되도록 선택할 수 있는 전류보상선택부(52)의 접점스위치(sw2a,sw2b)중 무효분 보상전류(Icr')가 40mA에 해당되는 접점스위치를 누설전류보상권선(15)측으로 절환시키라는 RST보상제어신호를 발생시키면, 상기의 전압검출선(12)와 상기의 보상소자부(51)의 해당되는 정전용량(C1,C2)과 상기의 전류보상선택부(52)과 상기의 누설전류보상권선(15)를 통하여 상기의 영상변류기(10)의 1차측으로 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)와 반대방향 즉 영상변류기(10)의 부하측으로 부터 영상변류기(10)을 통과하여 접지측으로 흘러 무효분 누설전류(Ic)가 상쇄되어 상기의 영상변류기(10)의 2차측에는 거의 절연저항(9)에 의한 유효분 누설전류(Ir)성분만 검출되어지게 될 것이다.

다음에 각상별 If2,θ2,Vf검출흐름(260)이 실행되어지면, 상기의 누설전류보상권선(15)을 통하여 무효분 보상전류(Ic') 즉 상기의 예에서는 R상의 무효분 보상전류(Icr')가 상기의 영상변류기(10)의 1차권선으로 흐르고 있는 상태에서 상기에서 설명한 각상별 If1,θ1,Vf검출흐름(220)과 같은 방법으로 상기의 영상변류기(10)의 2차측이 연결되어 있는 절연감시장치(20)내의 누설전류검출수단(40)에서 증폭 및 필터링과정을 통해 영상보정전류(If2)를 검출하고, 상기의 누설전류검출수단(40)에서 검출되어진 영상보정전류(If2)를 상기의 아날로그/디지털변환부(70)과 상기의 연산제어부(80)을 통하여 읽고 기억부(96)에 If2값을 저장하고, 상기의 전압검출선(12,13,14)과 상기의 전압검출수단(30)과 상기의 아날로그/디지털변환부(70)과 상기의 연산제어부(80)을 통하여 읽고 기억부(96)에 Vf값을 저장하고, 또한 상기의 위상차검출수단(60)을 통하여 상기의 영상보정전류(If2)에 대한 3상의 각상에 대한 위상차 θ2를 상기의 연산제어부(80)를 통하여 읽고 각상별로 θ2의 값을 θr2, θs2, θt2를 상기의 기억부(96)에 저장한다.

다음에 각상별If2의 동상분90도위상분계산흐름(270)를 실행하게 되면, 상기에서 설명한 각상별If1의 동상분90도위상분계산흐름(230)과 같은 방법으로 If2에 대한 각상별로 동상분과 90도위상분을 계산한다.

다음에 90도위상분≒0인가?흐름(300)이 실행되어지면, 상기에서 설명한 무효분보상흐름(250)이 실행된 상태에서 추가적으로 R상에 대해 무효분보상을 계속할 필요성이 있는지 아니면 R상에 대해서는 무효분보상이 완료되었지만 다른 S상이 T상에 어느 정도의 무효분 누설전류가 발생하고 있는지를 확인하는 흐름으로, 상기의 각상별If2의 동상분90도위상분계산흐름(270)에서 계산된 R상, S상, T상 각각에 대해 90도위상분이 거의 제로(예를 들어 10%정도의 오차를 고려하면 90도위상분이 영상누설전류의 10%이하가 되는 것이 바람직하다.)인가를 확인한다. 3상 각각 상의 90도위상분이 거의 제로이면 표시&출력흐름(500)을 실행하고, 3상중 한개의 상이라도 90도위상분이 거의 제로가 되지 않고 어느 정도(예를 들어 영상누설전류의 10%이상)이상이면 다음의 각상별90도분제로값재계산흐름(400)을 실행한다.

각상별90도분제로값재계산흐름(400)이 실행되어지면 상기의 무효분보상흐름(250)이 실행되어지고 있는 상태에서 상기에서 설명한 각상별90도분제로값계산흐름(240)과 같은 방법으로 상기 식 3 ~ 식 5의 j항 즉 90도위상분이 제로가 되는 상의 보정해야할 무효분보상전류를 계산하고 다음에 무효분재보상흐름(410)을 실행한다.

다음에 무효분재보상흐름(410)이 실행되어지면 상기에서 설명한 무효분보상흐름(250)과 같은 방법으로 무효분보상전류를 누설전류보상권선(15)측으로 흘려 무효분 누설전류(Ic)가 상쇄되어 상기의 영상변류기(10)의 2차측에는 거의 절연저항(9)에 의한 유효분 누설전류(Ir)성분만 검출되도록 한다.

다음에 다시 상기에서 설명한 각상별If2,θ2,Vf검출흐름(260)과 각상별 If2의 동상분90도위상분계산흐름(270)과 90도위상분≒0인가?흐름(300)을 반복실행하여 상기의 영상변류기(10)의 2차측에는 거의 절연저항(9)에 의한 유효분 누설전류(Ir)성분만 검출되도록 한다.

상기에서 설명한 표시&출력흐름(500)이 실행되어지면, 상기의 각 흐름에서 기억부(96)에 저장된 각종 Data 예를 들면 Vf,If1,If2,θr,θs,θt,θr2,θs2,θt2등과 같은 검출된 Data 및 상기의 입력부(92)에서 설정되거나 또는 기억부(96)에 미리 기억된 증폭관련게수를 사용하여 다음과 같은 계산식으로 표시할 수 있다.

A1: 전압검출부(31)의 증폭관련 계수

A2: 전압용필터부(33)의 증폭관련 계수

B1: 영상변류기(10)의 1차/2차권수비율에 관한 증폭관련 계수

B2: 전류/전압변환부(41)의 증폭관련 계수

B3: 전류용필터부(43)의 증폭관련 계수

B4: 증폭부(42)의 증폭관련 계수

그리고 아날로그/디지털변환부(70)의 변환관련 증폭계수는 1로 한다.

전선로(3)과 대지간에 흐르는 절연저항(9)에 흐르는 유효분누설전류(Ior)은 다음의 식6로 계산되어 질 수 있다.

전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)은 다음의 식7로 계산되어 질 수 있다.

전선로(3)과 대지간의 절연저항(R)은 다음의 식8로 계산되어 질 수 있다.

전선로(3)과 대지간에 흐르는 정전용량(8)에 흐르는 무효분누설전류(Ioc)은 다음의 식9로 계산되어 질 수 있다.

상기에서 설명한 수학식6 ~ 수학식9와 같이 다양한 종류의 누설전류값과 절연저항치를 계산할 수 있게 되어, 정전용량에 의해 대지로 누설되는 무효분 누설전류(Ioc)가 많이 흘러도 직접 누전에 관계되는 절연저항에 의한 유효분 누설전류(Ior)를 정확하게 검출할 수 있게 되며,또한 상기와 같이 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)도 함께 검출 계산할 수 있어, 상기의 유효분 누설전류(Ior)뿐만 아니라 영상누설전류(Io) Data를 FND 또는 LCD와 같은 종류의 표시수 단에 나타내거나 LED 또는 부저와 같은 표시수단에 출력하는 표시부(64)에 누설전류값이나 상태를 나타낼 수 있다.

또한 상기에서와 같이 실제 전선로(3)과 대지간의 전압에 의한 절연저항(R)값도 자동적으로 계산되어질 수 있고, 상기의 표시부(94)에 표시할 수 있다.

또한 스위치나 키패드와 같은 종류의 수단을 이용하여 각종 data를 입력하거나 선택할 수 있는 기능을 가진 입력부(93)를 사용하여 상기의 각종 누설전류성분 및 절연저항치를 선택적으로 표시부(94)에 표시하거나, 상기의 입력부(93)에서 입력한 경보레벨 또는 상기의 기억부(96)에 기억된 경보레벨과 비교하는 방법을 통해 경보레벨보다 크거나(누설전류) 또는 작으면(절연저항) 표시부(94)에 경보상태를 표시할 수 있고, 또는 통신부(99)를 통해 상기에서 계산된 각종 Data나 경보알람을 출력시킬 수 있다.

상기에서 검출되어진 영상보정전류(If2)가 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 절연저항(9)에 의해 흐르는 유효분 누설전류(Ir)에 해당하는 것이며, 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 무효분 누설전류(Ic)성분이 거의 흐르지 않으므로 영상변류기(10)는 매우 작은 유효분 누설전류(Ir)크기만큼 영상변류기(10)의 2차측에 유기되어지게 되므로 고감도로 직접 누전에 관계되는 절연저항(9)에 의해 대지로 흐르는 유효분 누설전류(Ir)를 검출할 수 있게 되며, 절연이 가장 나쁜 즉 누전이 되고 있는 상을 확인할 수 있게 되어 누전이 되고 있는 상에 대해서 집중적으로 누전 원인을 조사하여 조치할 수 있게 되어 누전원인조사 및 조치에 시간을 절약할 수 있게 되는 효과도 있고, 또한 부가적으로 정전용량이 가장 큰 상의 정보 및 무효분 누설전류(Ic)크기도 알 수 있게 된다.

상기에서 설명한 예에서는 3상중 한상의 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 크게 흐르는 경우에서는 무효분누설전류(Ic)가 큰 상에 대해서 무효분보정전류(Ioc')를 검출계산하여 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 반대방향으로 흘리도록 하고 있으나, 만약 3상중 두개상의 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 크게 흐르는 경우에는 무효분누설전류(Ic)가 큰 두개의 상에 대해서 동시에 무효분보정전류(Ioc')를 검출계산하여 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 반대방향으로 흘리도록 하거나, 또는 가장 큰 상에 대해서 먼저 보정전류를 흘리고 다시 다음 작은 상에 대해서 보정전류를 흘리는 순서로 흘려 영상보정전류(Io)가 거의 제로가 되는 가를 확인하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

다음에 본 발명의 자동절연검출시스템을 설명하기 위한 제 2실시예인 도 4 및 도 10과 도 11과 도 30에 대해 설명한다.

도 4의 구성은 상기에서 설명한 도 3과 대부분이 동일하고 누설전류를 검출하기 위한 영상변류기(10)의 설치위치를 도 3에서는 전선로(3)과 부하(4)간에 위치하고 있지만, 도 4에서는 변압기(1)의 2차측과 접지간에 연결된 접지선(5)간에 위치하고 있다는 점이 다른 것으로, 영상변류기(10)의 설치위치를 변압기(1)과 접 지(5)의 접지선(6)에 설치하여도 실시가능하다는 것을 설명하기 위한 것이다. 좀더 부연설명하면 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류성분을 검출하는 영상변류기(10)가 설치된 후단의 영상누설전류성분만 상기의 영상변류기(10)의 2차측에 나타나므로 도 4의 실시의 경우는 변압기(1)의 2차측에 연결된 모든 설비의 대지간에 흐르는 영상누설전류성분이 접지선(5)의 중간에 설치된 상기의 영상변류기(10)에서 검출되므로 변압기(1)의 계통의 절연상태를 검출하는데 효과적으로 사용할 수 있는 반면 절연상태가 나쁜 설비를 한정시키는 것은 도 3의 실시예에 비해 조금 시간이 더 걸리는 단점이 있다. 도 4는 도 3에서 자세하게 설명하였으므로 도 4의 설명에대해서는 상기와 같이 간략하게 설명하는 것으로 한다. 그리고 도 10과 도 11은 도 4에만 적용할 수 있는 것은 아니고 도 3 ~ 도 7에 모두 적용할 수 있는 것이라는 사항은 상기에서 설명하였지만 추가적으로 설명한다.

절연감시장치의 두번째 실시예인 도 10과 도 11에 대해서는 상기의 첫번째 실시예인 도 8과 도 9에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 첫번째 실시예와 차이점에 대해 간단하게 설명하기로 하고 절연감시장치의 흐름도인 도 30은 상기의 첫번째 실시예에서 자세하게 설명하였으므로 두번째 실시예서는 자세하게 설명하지 않기로 한다.

절연감시장치(20)의 두번째 실시예인 도 10는 첫번째 실시예인 도 8과 차이점을 살펴보면 도 10에는 도 8에 비해 누설전류보상수단(50)에 연산제어부(80)으로 부터 보상방향제어신호가 추가되어 있는 점이외는 도 8과 동일하며, 절연감시장 치(20)의 상세회로도인 도 11에서는 도 9에 비해 누설전류보상수단(50)내에 연산제어부(80)으로 부터 보상방향제어신호에 의해 동작되는 보상방향선택부(53)이 추가되어 있는 점이외는 도 9와 동일하다. 상기의 보상방향선택부(53)의 역활은 상기의 영상변류기(10)의 별도의 1차권선 또는 테스트선을 사용하여 상기의 영상변류기(10)의 2차측에 검출되는 무효분누설전류성분을 제거 또는 보상하기 위한 누설전류보상권선(15)에 흘려주는 무효분보상전류를 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 흐름방향과 반대방향으로 흘릴 것인지 아니면 동일방향으로 흘릴 것인지를 선택할 수 있는 역활을 한다. 본 실시예에 사용되는 전압검출수단(50)의 한 예를 상세하게 도시한 도 27과 같이 보상방향선택부(53)의 sw3a 또는 sw3b를 z1측으로 선택하여 누설전류보상권선(15 또는 16)을 통하여 접지로 무효분보상전류를 흘릴 것인지, z2측으로 선택하여 누설전류보상권선(15 또는 16Z)를 통하여 접지로 무효분보상전류를 흘릴 것인지를 선택할 수 것이 보상방향선택부(53)의 역활이다. 그리고 도 27의 실시예에서는 누설전류보상권선을 2개 사용하고 있으나 도 25의 실시예와 같이 누설전류보상권선을 1개만 사용하는 실시예도 있을 수 있고 상별로 각각 누설전류보상권선을 3개 사용하는 실시예도 있을 수 있다.

본 실시예는 상기에서 설명한 첫번째 실시예에 비해 무효분보정전류(Ioc')를 다양한 방법으로 누설전류보상권선측으로 흘릴 수 있는 것으로, 3상중 한상의 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 크게 흐르는 경우에서는 무효분누설전류(Ic)가 큰 상에 대해서 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 반대방향으로 흘려 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 흐르는 무효분누설전류 가 평형되도록 할 수 있고, 반대로 무효분누설전류(Ic)가 큰 상을 제외한 다른 두개의 상에 대해 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 동일방향으로 흘려 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 흐르는 무효분누설전류가 평형되도록 할 수 있고, 다른 경우로 3상중 두개의 상의 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 크게 흐르는 경우에는 무효분누설전류(Ic)가 큰 상인 두개의 상에 대해 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 반대방향으로 흘려 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 흐르는 무효분 누설전류가 평형되도록 할 수 있고, 반대로 무효분누설전류(Ic)가 작은 1개의 상에 대해 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류(Io)의 전류흐름방향과 동일방향으로 흘려 상기의 영상변류기(10)의 1차측에 흐르는 무효분누설전류가 평형되도록 할 수 있게 된다.

다음에 본 발명의 자동절연검출시스템을 설명하기 위한 제 3실시예인 도 5 및 도 12과 도 13과 도 30에 대해 설명한다.

도 5의 구성은 상기에서 설명한 도 3과 대부분이 동일하며, 도 3에서는 3상3선식방식인 반면 도 5에서는 3상4선식게통이라는 점이 다른 것으로 본 발명이 3선식계통이라 3선4선식계통 모두에서 적용실시가능하다는 것을 설명하기 위한 것과, 도 3에서는 누설전류보상권선을 1개만 사용하는 실시예였지만, 본 실시예인 도 5에서는 누설전류보상권선을 2개 사용하는 실시예로 상기에서 설명한 도 26과 도 27에서도 누설전류보상권선을 2개 사용하였다. 그리고 3상 4선식계토에서는 N상까지 영상변류기(10)를 통과시키는 것이 바람직하다.

그리고 도 12과 도 13은 도 5에만 적용할 수 있는 것은 아니고 도 3 ~ 도 7에 모두 적용할 수 있는 것이라는 사항은 상기에서 설명하였지만 추가적으로 설명한다.

절연감시장치의 세번째 실시예인 도 12과 도 13에 대해서는 상기의 첫번째 실시예인 도 8과 도 9에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 첫번째 실시예와 차이점에 대해 간단하게 설명하기로 하고 절연감시장치의 흐름도인 도 30은 상기의 첫번째 실시예에서 자세하게 설명하였으므로 세번째 실시예서는 자세하게 설명하지 않기로 한다.

절연감시장치(20)의 세번째 실시예인 도 12는 첫번째 실시예인 도 8과 차이점을 살펴보면, 첫번째 실시예인 도 8에서는 전압검출선이 누설전류보상수단(50)으로 바로 입력되도록 구성되어 있으나, 세번째 실시예인 도 12에서는 전압검출선이 전압검출수단(30)을 통하여 전압신호선이 누설전류보상수단(50)으로 연결되고 있다는 점이 다른 것으로, 상세하게 살펴보면 첫번째 실시예의 상세회로도인 도 9에서는 누설전류보상수단(50)의 보상소자부(51)이 전압검출선을 통하여 3상전로에 연결되고 있으나, 세번째 실시예의 상세회로도인 도 13에서는 누설전류보상수단(50)의 보상소자부(51)이 전압신호선을 통하여 전압검출수단(30)내의 전압검출부(31)와 전압검출선을 통하여 3상전로에 연결되고 있다는 사항이 다르다. 상기의 차이점을 상세하게 나타낸 것이 첫번째 실시예에서는 도 21의 전압검출수단(30)과 도 25의 누 설전류보상수단(50)을 합친 즉 본 실시예에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세회로도인 도 28로, 도 21의 접지측에 연결된 콘덴서 Cv2를 각상별로 1개씩 줄인 것이고, 12v와 13v와 14v가 전압신호선이고, 보상소자부(51)의 각상별로 콘덴서 Cd1과 Cd2이 접지측으로 연결되어 있기때문에 전압검출부(31)에서 전압검출이 가능하고 또한 보상소자부(51)과 전류보상선택부(52)의 역활도 가능하게 되고 첫번째 실시예와 같이 무효전류보상권선(15)측으로는 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류와 반대방향으로 무효보상전류를 흘를 수 있는 구조로써, 절연감시장치(20)의 동작사항은 첫번째 실시예와 동일하다.

절연감시장치의 세번째 실시예인 도 12과 도 13에 대해서는 상기의 첫번째 실시예인 도 8과 도 9에서 자세히 설명하였으므로 여기서는 첫번째 실시예와 차이점에 대해 간단하게 설명하기로 하고 절연감시장치의 흐름도인 도 30은 상기의 첫번째 실시예에서 자세하게 설명하였으므로 세번째 실시예서는 자세하게 설명하지 않기로 한다.

절연감시장치(20)의 네번째 실시예인 도 14는 두번째 실시예인 도 10과 차이점을 살펴보면, 두번째 실시예인 도 10에서는 전압검출선이 누설전류보상수단(50)으로 바로 입력되도록 구성되어 있으나, 네번째 실시예인 도 14에서는 전압검출선이 전압검출수단(30)을 통하여 전압신호선이 누설전류보상수단(50)으로 연결되고 있다는 점이 다른 것으로, 상세하게 살펴보면 두번째 실시예의 상세회로도인 도 11 에서는 누설전류보상수단(50)의 보상소자부(51)이 전압검출선을 통하여 3상전로에 연결되고 있으나, 네번째 실시예의 상세회로도인 도 15에서는 누설전류보상수단(50)의 보상소자부(51)이 전압신호선을 통하여 전압검출수단(30)내의 전압검출부(31)와 전압검출선을 통하여 3상전로에 연결되고 있다는 사항이 다르다. 상기의 차이점을 상세하게 나타낸 것이 두번째 실시예에 사용되는 도 21의 전압검출수단(30)과 도 27의 누설전류보상수단(50)을 합친 즉 본 실시예에 사용되는 전압검출수단 및 누설전류보상수단의 실시예의 상세회로도인 도 29로, 도 21의 접지측에 연결된 콘덴서 Cv2를 각상별로 1개씩 줄인 것이고, 12v와 13v와 14v가 전압신호선이고, 보상소자부(51)의 각상별로 콘덴서 Cd1과 Cd2이 접지측으로 연결되어 있기때문에 전압검출부(31)에서 전압검출이 가능하고 또한 보상소자부(51)과 전류보상선택부(52)의 역활도 가능하게 되고 두번째 실시예와 같이 보상방향선택부(53)에서 무효전류보상권선(15)측으로는 실제 전선로(3)과 대지간에 흐르는 영상누설전류와 반대방향으로 무효보상전류를 흘릴 것인지 동일방향으로 흘릴 것인 지를 제어할 수 있는 구조로써, 절연감시장치(20)의 동작사항은 두번째 실시예와 동일하다.

상기의 설명에서 설명도중에 본 발명을 적용실시할 수 있는 여러가지 실시예가 있을 수 있다는 것을 설명하였지만 다시 여러가지 실시예가 가능하다는 것을 설명하고자 한다.

상기에서 설명한 제1실시예인 도 3와 제2실시예인 도 4와 제3실시예인 도 5는 변압기(1)의 2차측결선이 와이결선으로 설명하고 있지만 델타결선에서도 사용하 다는 것을 설명하기 위해 도 6과 같은 다른 실시예의 연결구성도를 나타낸 것이고 도 7과 같이 비접지방식에서도 적용할 수 있다는 것은 물론이고, 영상변류기(10)의 설치위치는 비접지방식을 제외한 모든 경우에 전선로(3)과 부하(4)측 사이에 설치하여 적용할 수 있고, 변압기(1)의 접지선(5)의 중간에 설치하여 적용할 수 있다.

본 발명에 적용할 수 있는 전압검출수단(30)의 실시예인 도 16 ~ 도 19에서는 트랜스(TR)를 사용하여 전선로(3)과 대지간의 상전압 또는 선간전압을 일정한 크기의 전압으로 변환시키고 있으나, 도 20 ~ 도 22와 같이 트랜스(TR)대신에 저항이나 콘덴서를 직렬로 사용하여 전선로(3)의 대지간의 상전압 또는 선간전압을 일정한 크기의 전압으로 변환시키는 실시예가 있을 수 있고, 도 23 ~ 도 24와 같이 1개의 상전압을 검출하여 위상을 120도 쉬프트시키는 기능을 가진 120도이상부(311)과 위상을 2340도 쉬프트시키는 기능을 가진 240도이상부(312)를 사용하여 상기에서 검출된 1개의 상전압을 120도 및 240도 위상을 쉬프트시켜 3개의 3상전압을 검출할 수 있는 실시예가 있을 수 있으며, 상기의 120도이상부(311)대신에 위상을 -120도 쉬프트시키는 기능을 가진 -120도이상부 또는 위상을 -240도 쉬프트시키는 기능을 가진 -240도이상부를 사용할 수 도 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 전압성분을 검출하기 위한 전압검출수단(30)이 절연감시장치(20)의 내부구성으로 이루어져 있으나 전압검출수단(30)의 기능을 가진 부분을 절연감시장치(20)의 외부에 구성하는 실시예도 있을 수 있고, 영상누설전류를 검출하기 위한 누설전류검출수단(40)의 일부기능을 절연감시장치(20)의 외 부에 구성하는 실시예도 있을 수 있고, 전압검출선(12,13,14)에 검출되는 상전압대신에 선간전압을 검출하는 실시예도 있을 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에서는 누설전류보상권선을 1개사용하는 실시예와 2개를 사용하는 실시예로 되어 있으나, 3상 각상별로 3개를 사용하는 실시예가 있을 수 있고, 또한 각상별로 2개씩 사용하여 총 6개의 누설전류보상권선을 사용하는 실시예가 있을 수 있고, 전압검출선(12,13,4)의 연결위치가 영상변류기(10)의 전단 즉 변압기(1)측 방향에 연결되어 있는 실시예에 대해 설명하였지만 영상변류기(10)의 후단 즉 부하(4)측 방향에 연결되는 실시예도 있을 수 있는 등의 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러가지로 본 발명에 관련된 업무에 종사하고 있는 기술자라면 쉽게 응용할 수 있음은 명백하다.

본 발명에 의하면, 부하를 포함한 3상 전선로의 대지간에 존재하는 정전용량의 불평형상태에서 전선로와 대지간에 흐르는 정전용량에 의한 무효분누설전류(Ic)가 많이 흘러도 부하를 포함한 전선로의 절연상태인 절연저항에 의한 유효누설전류치를 고감도로 정확하게 검출할 수 있고, 또한 가장 불량한 상의 정보뿐만 아니라, 실제 전선로와 대지간에 흐른 영상누설전류,절연저항치,무효분누설전류치등의 각종 data를 표시 또는 출력시킬 수 있고, 통신부를 통해 상기의 각종 Data나 경보알람을 출력시킬 수 있다.

또한 영상변류기에 흐르는는 무효분누설전류를 상쇄시키기 위한 누설전류보 상기에서 추가적으로 전선로와 대지간에 영상누설전류를 발생시키지 않으므로 다른 절연검출기에 영향을 끼치지 않아 다른 절연검출기의 오동작을 방지할 수 있다.

Claims (8)

1. 3상 전선로의 절연상태를 감시하는 자동절연검출시스템은,

   3상 전선로의 교류전압을 검출하기 위한 전압검출선과; 상기의 전압검출선에 의해 입력된 3상 각상의 대지간의 전압성분을 검출하여 일정한 크기로 변환하고 일장헌 주파수이상의 주파수성분을 제거 또는 일정한 주파수대역의 주파수성분만 검출하기 위한 전압성분검출수단과; 3상 전선로와 대지간에 흐르는 누설전류성분을 검출하기 위한 영상변류기와; 상기의 영상변류기의 2차측에서 검출되는 누설전류성분을 증폭 및 필터링하기 위한 누설전류검출수단과; 상기의 전압성분검출수단에서 검출되어진 전압성분과 상기의 누설전류검출수단에서 출력되어진 누설전류성분의 위상을 비교하여 디지털성분의 위상차를 검출하기 위한 위상비교수단과; 상기의 전압검출선에 의해 입력된 3상 교류전압성분과 대지접지간의 3상 각상의 임피던스를 거의 동일하게 이루어지도록 구성하여 실제 전선로에는 추가적으로 누설전류가 흐르지 않도록 하고 실제 전선로의 정전용량에 의한 무효분 누설전류를 보상할 수 있는 보상용 누설전류를 만들어 상기의 영상변류기 또는 대지접지로 흘리기 위한 누설전류보상수단과; 상기의 누설전류보상수단에서 출력되는 보상용 누설전류성분을 흘려주기 위해 상기의 영상변류기에 별도로 설치한 또는 상기의 영상변류기의 테스트선과 같은 누설전류보상권선과; 상기의 누설전류검출수단에서 출력되어진 누설전류성분의 아날로그성분을 디지털성분으로 변환하기 위한 아날로그/디지털변환부와; 상기의 위상비교수단에서 출력되어지는 디지털성분의 위상차값과 상기의 아날로그/ 디지털변환부에서 변환되어진 디지털값과 각종 데이터를 출력시키고 연산과 제어기능을 가진 연산제어부; 및 각종 데이터를 입력하고 표시하는 입출력부;를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템
2. 제1항에 있어서,

   전압검출수단은 3상 전선로 각상의 전압성분을 일정한 크기로 변환하는 전압검출부와, 상기의 전압검출부에서 변환된 3상 전압성분중 어느 한 상의 전압을 선택하기 위한 상선택부와, 상기의 상선택부에서 선택되어진 상의 전압성분을 일정한 주파수이상의 주파수성분을 제거 또는 일정한 주파수대역의 주파수성분만 추출하기 위한 전압필터부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템
3. 제 1항에 있어서,

   누설전류보상수단은 3상 전선로 각상의 전압성분과 90도 위상차를 가진 보상용 누설전류를 만들기 위해 3상 각상의 임피던스가 거의 동일하게 이루어진 복수개의 콘덴서로 이루어진 보상소자부와, 상기의 보상소자부의 콘덴서를 통하여 흐르는 3상의 보상용 누설전류성분중 한개 이상의 상을 선택하여 상기의 누설전류보상권선으로 흘리기 위한 상을 선택하기 위한 전류보상선택부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템
4. 제1항에 있어서,

   위상비교수단은 상기의 전압검출수단에서 출력되는 3상 전선로의 전압성분의 파형을 정형화시키기 위한 전압성분파형정형부와, 상기의 누설전류검출수단에서 출력되는 영상누설전류성분의 파형을 정형화시키기 위한 전류성분파형정형부와, 상기의 전압성분파형정형부의 출력에 대한 상기의 전류성분파형정형부의 출력의 위상차를 검출하기 위한 위상차검출부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   입출력수단은 각종 데이터를 입력시키기 위한 입력부와, 각종 데이터를 표시출력하기 위한 표시부와, 각종 데이터를 기억시키기 위한 기억부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템
6. 제 1항에 있어서,

   보상소자부는 각 상별로 1개 이상의 정전용량 또는 저항 또는 트랜스로 구성됨을 특징으로 하는 자동절연검출시스템.
7. 제 3항에 있어서,

   누설전류보상수단에는 보상용 누설전류를 실제 전선로의 대지간에 흐르는 누설전류와 동일방향으로 흘릴 것인지, 반대방향으로 흘릴 것인지를 선택할 수 있는 보상방향선택부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템
8. 제 1항에 있어서,

   외부에서 원격감시하기 위한 통신부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동절연검출시스템

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