KR20120095757A - 펄스구동형 접지 성능 분석기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펄스구동형 접지 성능 분석기에 관한 것으로, 그 구성은 측정하고자 하는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하여 한 번의 출력으로 다양한 크기의 전압을 제공할 수 있는 감쇄진동 정현파 전압발생부;와, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)과 다수의 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P}) 값을 검출하는 것으로, 다수의 검출채널로 구성되는 전압검출모듈과, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)으로 흐르는 전류(I)의 값을 검출하는 하나의 채널로 구성되는 전류검출모듈을 포함하는 검출부;와, 상기 검출부의 전압검출모듈과 전류검출모듈에서 검출될 검출 값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;와, 접지시스템의 정확한 접촉전압 및 보폭전압의 검출을 위해 상기 검출부에서 전송되는 다수의 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하여 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 측정하는 것으로, 상기 전압검출모듈에서 측정되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전압필터와, 상기 전류검출모듈에서 측정되는 전류(I) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전류필터를 포함하여 구성되어 측정되는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 값에 대한 신뢰성을 높이도록 하는 디지털 대역통과필터;와, 상기 디지털 대역통과필터를 거쳐 제공되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 및 전류(I)의 측정값을 연산하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 산출하여 출력부로 제공하는 마이크로프로세서;와, 상기 마이크로프로세서에서 산출된 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 제공하는 출력부;로 구성되는 것으로,
상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 감쇄진동 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정할 수 있으므로, 한 번의 계측시험으로 다양한 크기의 전류 값에 대한 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 얻을 수 있어 사용의 편리함을 확보할 뿐만 아니라, 종래의 계측장치에 비해 계측시험에 소모되는 시간, 인력 및 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부는 대지로 인가되는 감쇄진동 정현파 전압의 특성상 전압이 점차 감쇄되도록 대지로 최초 인가시에만 전력이 요구되므로, 요구전력량이 적어 전원공급부의 크기를 소형 및 경량화할 수 있어 장치의 용이한 이송을 확보할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 소요되는 전원이 적어 충전된 전원공급부의 전원으로 사용가능함으로, 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하고자 하는 지역에 원활하게 측정할 수 있어 사용의 제약이 없을 뿐만 아니라, 전원공급부에 전원이 소진시 재충전할 수 있는 소형의 전원충전부를 마련하여 더욱 사용의 편의성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

펄스구동형 접지 성능 분석기{Pulse driven ground performance analyzer}

본 발명은 펄스구동형 접지 성능 분석기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 감쇄진동 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정할 수 있으므로, 한 번의 계측시험으로 다양한 크기의 전류 값에 대한 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 얻을 수 있어 사용의 편리함을 확보할 뿐만 아니라, 종래의 계측장치에 비해 계측시험에 소모되는 시간, 인력 및 전력을 절감할 수 있는 펄스구동형 접지 성능 분석기에 관한 것이다.

일반적으로 접지는 전기설비기술기준에 정하는 전기설비의 일부분과 대지를 전기적으로 연결하는 것으로, 그 목적은 전기설비의 열화, 낙뢰 및 과전압으로부터 절연파괴시 이상전류를 대지로 흘려보내 전기설비의 전위상승을 억제함으로써 전기적인 피해로부터 전기설비를 보호하고, 전기설비의 원활한 기능을 확보하고, 전기충격으로부터 인명을 보호하기 위해 시설된다.

상기와 같이 고주파 성분의 과도전류 및 표준 뇌서지 전압전류 파형의 주파수 스펙트럼에서 과전압으로부터 전기설비 및 인명을 보호하기 위해서 시설되는 접지계가 갖추어야 하는 중요한 조건으로는 10MHz의 주파수에 이르는 접지임피던스의 주파수 의존성이 양호한 특성을 나타내어야 한다는 점이며, 이러한 접지임피던스의 측정은 접지저항 측정장치를 통해서 측정된다.

또한, 더욱 안정적으로 인명을 보호하기 위해서는 접지계 주변에 사람이 있을 때의 접촉전압(Touch Voltage) 및 보폭전압(Step Voltage)을 측정해야 한다는 점이다.

여기서, 일반적인 접촉전압 및 보폭전압에 대한 정의를 살펴보면

ⅰ) 접촉전압이란?

접지극에 뇌격전류 또는 계통의 고장전류가 유입되면 접지극 부근의 대지전위가 상승하게 되며, 이때 인체가 접지극 부근의 구조물에 접촉하면, 구조물과 인체가 서 있는 지점의 대지표면 사이에는 전위차가 발생하게 되며, 이를 접촉전압이라 한다. 즉, 인체의 손과 다른 신체의 일부 사이에 인가되는 위험전압이다.

이러한, 접촉전압은 발과 대지의 접촉조건, 지표면 부근의 대지저항률 등에 의해 다르게 나타나는데, 인체가 구조물에 접촉한 상태를 전기적 등가회로로 나타내면 아래의 [그림 1]과 같다.

여기서, 한쪽 발에 대한 대지접촉저항을 R_F, 인체전기저항을 R_B, 손과 구조물의 접촉저항을 R_H, 인체에 흐르는 전류를 I_B라고 하면, 접촉전압 V_T는 아래의 [산출공식 1]으로 나타낼 수 있다.

[그림 1] 접촉전압의 정의

[산출공식 1]

V_T = I_R1 = I_B(R_H + R_B + R_F/2) [V]

IEEE Std. 80에 따른 정의에 의하면 접촉전압은 구조물과 대지의 지표면상의 1[m]인 지점 사이의 전위차로 나타낸다.

또한, 인체에 대한 안전은 인체를 통하여 흐르는 전류가 완전히 제거되기 전에 인체에 흡수되는 에너지의 양과 직접적으로 관련된다.

즉, 인체에 흡수되는 에너지는 어느 제한 값 이하이어야 하며, 인체에 인가되는 전압도 안전한계를 넘지 말아야 한다.

따라서, 감전사고의 경우 가장 가혹한 접촉상태를 가정하는 경우를 상정하여 사람의 손과 구조물 사이의 접촉저항을 무시하여 평가하는 것이 합리적이다.

그러므로, 인체의 전기저항을 1000 Ω, 체중 70 kg이라 가정하면, 한쪽 발에 대한 대지접촉저항 R_F를 지표면 부근의 대지고유저항 ρ_S를 적용하여 나타내면 1.5ρ_S이고, R_H를 무시하면 접촉전압의 최대허용한계 V_T는 아래의 [산출공식 2]로 나타낼 수 있다.

[산출공식 2]

여기서, C_S는 양쪽 발과 대지표면 사이의 접촉상태를 나타내는 감쇠계수로서 보호용 자갈층이 없는 경우는 1이다.

ⅱ) 보폭전압이란?

상기에 상술한 접촉전압의 경우와 동일하게 접지극을 통하여 고장전류가 대지로 유입되면, 아래의 [그림 2]에서와 같이 구조체 주변의 대지전위가 상승하게 되며, 이때 인체가 구조체 인근에 위치하게 되면 양 발 사이에 전위차가 발생하게 되는데, 이를 보폭전압이라 한다.

이러한, 보폭전압은 접촉전압과 더불어 인체의 감전보호에 있어서 매우 중요한 접지파라미터이다.

여기서, 인체의 전기저항을 R_B, 한쪽 발의 대지접촉저항을 R_F, 그리고 인체를 통하여 흐르는 전류를 I_B라 하면, 보폭전압 V_S는 아래의 [산출공식 3]과 같다.

[그림 2] 보폭전압의 정의

[산출공식 3]

V_S = I_R2 = I_B(R_B + 2R_F)

IEEE 규정에 정의된 보폭전압은 인체가 서 있는 상태에서 양발을 1[m] 간격으로 벌렸을 때 지표면 위 양발 사이의 전위차로 나타낸다.

접촉전압과 마찬가지로 체중 70 kg인 인체의 안전을 확보할 수 있는 최대 허용보폭전압 V_S는 아래의 [산출공식 4]로 나타낼 수 있다.

[산출공식 4]

이러한, 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위한 장치로는 통상 대용량 정현파 전압발생기를 포함하는 계측장치를 사용하여 측정되었다.

하지만, 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위한 종래의 계측장치는 한 번의 계측시험에 대지에 인가되는 하나의 전류 값에 대한 접촉전압 또는 보폭전압의 측정값을 구할 수 있으므로, 다양한 크기의 전류 값에 대한 접촉전압 또는 보폭전압의 측정값이 필요시에는 여러 번의 반복적인 계측시험을 수행해야함으로, 시간, 인력 및 전력 등이 낭비되는 것은 물론이며, 다양한 측정값을 구하는데 매우 번거롭다는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 계측장치는 60 ㎐의 정현파전류 수-수 십 암페어[A]를 대지에 연속으로 인가하여 측정하므로, 안정적으로 상용교류전원를 발생할 수 있도록 수㎸A의 공급량을 갖는 대용량 변압기가 필요하며, 이러한 대용량 변압기는 통상 40 내지 80㎏의 중량을 가짐으로, 무게로 인해 이송이 매우 어려워 현장에서 사용이 곤란한 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 대용량 변압기는 전력사용량이 많아 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하고자 하는 지역에 대용량 변압기로 전원을 공급할 전원공급원이 없는 경우에는 사용할 수 없으므로, 종래의 계측장치는 사용의 제약이 심하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 감쇄진동 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정할 수 있으므로, 한 번의 계측시험으로 다양한 크기의 전류 값에 대한 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 얻을 수 있어 사용의 편리함을 확보할 뿐만 아니라, 종래의 계측장치에 비해 계측시험에 소모되는 시간, 인력 및 전력을 절감할 수 있는 펄스구동형 접지 성능 분석기를 제공함에 있다.

또한, 감쇄진동 정현파 전압발생부는 대지로 인가되는 감쇄진동 정현파 전압의 특성상 전압이 점차 감쇄되도록 대지로 최초 인가시에만 전력이 요구되므로, 요구전력량이 적어 전원공급부의 크기를 소형 및 경량화할 수 있어 장치의 용이한 이송을 확보할 수 있는 펄스구동형 접지 성능 분석기를 제공함에 있다.

더욱이, 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 소요되는 전원이 적어 충전된 전원공급부의 전원으로 사용가능함으로, 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하고자 하는 지역에 원활하게 측정할 수 있어 사용의 제약이 없을 뿐만 아니라, 전원공급부에 전원이 소진시 재충전할 수 있는 소형의 전원충전부를 마련하여 더욱 사용의 편의성을 확보할 수 있는 펄스구동형 접지 성능 분석기를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기는 측정하고자 하는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하여 한 번의 출력으로 다양한 크기의 전압을 제공할 수 있는 감쇄진동 정현파 전압발생부;와, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)과 다수의 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P}) 값을 검출하는 것으로, 다수의 검출채널로 구성되는 전압검출모듈과, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)으로 흐르는 전류(I)의 값을 검출하는 하나의 채널로 구성되는 전류검출모듈을 포함하는 검출부;와, 상기 검출부의 전압검출모듈과 전류검출모듈에서 검출될 검출 값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기;와, 접지시스템의 정확한 접촉전압 및 보폭전압의 검출을 위해 상기 검출부에서 전송되는 다수의 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하여 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 측정하는 것으로, 상기 전압검출모듈에서 측정되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전압필터와, 상기 전류검출모듈에서 측정되는 전류(I) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전류필터를 포함하여 구성되어 측정되는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 값에 대한 신뢰성을 높이도록 하는 디지털 대역통과필터;와, 상기 디지털 대역통과필터를 거쳐 제공되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 및 전류(I)의 측정값을 연산하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 산출하여 출력부로 제공하는 마이크로프로세서;와, 상기 마이크로프로세서에서 산출된 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 제공하는 출력부;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부는 사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 상기 마이크로프로세서로 전송하는 입력부와, 상기 마이크로프로세서로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하는 D/A 변환기와, 상기 D/A 변환기에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 출력하는 감쇄진동 정현파 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 감쇄진동 정현파 발생장치는 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하는 반발자속형 리액터와, 감쇄진동 정현파 전압을 출력을 위해 상기 반발자속형 리액터에서 요구되는 전원을 충전하여 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 반발자속형 리액터는 2중 코일 구조로 설계되어 수백 암페어(A)의 대전류에도 포화되지 않도록 감쇄진동 정현파 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전원공급부에서 상기 반발자속형 리액터로 용이하게 전원을 제공할 수 있도록 필요시에 상기 전원공급부로 전원을 충전할 수 있는 전원충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력부는 키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기에 의하면, 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 감쇄진동 정현파 전압을 대지에 인가하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정할 수 있으므로, 한 번의 계측시험으로 다양한 크기의 전류 값에 대한 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 얻을 수 있어 사용의 편리함을 확보할 뿐만 아니라, 종래의 계측장치에 비해 계측시험에 소모되는 시간, 인력 및 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 감쇄진동 정현파 전압발생부는 대지로 인가되는 감쇄진동 정현파 전압의 특성상 전압이 점차 감쇄되도록 대지로 최초 인가시에만 전력이 요구되므로, 요구전력량이 적어 전원공급부의 크기를 소형 및 경량화할 수 있어 장치의 용이한 이송을 확보할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 감쇄진동 정현파 전압발생부에서 소요되는 전원이 적어 충전된 전원공급부의 전원으로 사용가능함으로, 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하고자 하는 지역에 원활하게 측정할 수 있어 사용의 제약이 없을 뿐만 아니라, 전원공급부에 전원이 소진시 재충전할 수 있는 소형의 전원충전부를 마련하여 더욱 사용의 편의성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기의 개념도
도 2는 도 1에 도시된 펄스구동형 접지 성능 분석기의 반발자속형 리액터의 개념도

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기 개념도를, 도 2는 도 1에 도시된 펄스구동형 접지 성능 분석기의 반발자속형 리액터의 개념도를 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기(100)는 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)와, 검출부(20)와, A/D 변환기(30)와, 디지털 대역통과필터(40)와, 마이크로프로세서(50)와, 출력부(60)를 포함하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)는 측정하고자 하는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하여 한 번의 출력으로 다양한 크기의 전압을 제공하는 것으로,

사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 상기 마이크로프로세서(50)로 전송하는 입력부(11)와, 상기 마이크로프로세서(50)로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하여 전송하는 D/A 변환기(12)와, 상기 D/A 변환기(12)에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 출력하는 감쇄진동 정현파 발생장치(13)를 포함하여 구성된다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 감쇄진동 정현파 발생장치(13)는 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하는 반발자속형 리액터(13a)와, 감쇄진동 정현파 전압을 출력을 위해 상기 반발자속형 리액터(13a)에서 요구되는 전원을 공급하는 전원공급부(13b)로 구성된다.

즉, 사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수를 갖는 감쇄진동 정현파 전압을 상기 감쇄진동 정현파 발생장치(13)에서 전류보조극(C극)을 통해서 대지로 인가하면, 아래의 [그림 3]과 같이 대지로 인가되는 감쇄진동 정현파 전압이 점차 감쇄되는 특성으로 한 번의 계측시험을 통해서 다양한 크기의 전류 값에 대한 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 얻을 수 있어 사용의 편리함을 확보할 뿐만 아니라, 종래의 계측장치에 비해 계측시험에 소모되는 시간, 인력 및 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.

[그림 3] 감쇄진동 정현파 전압을 통한 계측시험

종래의 계측장치로 상기 [그림 3]과 같은 접촉전압 또는 보폭전압의 측정값을 구하기 위해서는, 아래의 [그림 4]와 같이 3번의 계측시험을 수행해야함으로, 다양한 측정값을 구하는 것이 매우 번거로운 것은 물론이며, 시간과 인력 및 전력 등이 낭비되는 문제점이 있었다.

[그림 4] 종래의 정현파 전압을 이용한 3번의 계측시험

더욱이, 대지로 인가되는 감쇄진동 정현파 전압의 특성상 전압이 점차 감쇄되도록 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)는 감쇄진동 정현파를 대지로 최초 인가시에만 전력 사용이 요구되므로, 종래의 계측장치와 같이 정현파 전류를 대지에 연속으로 인가하여 측정할 필요가 없어 본 발명의 펄스구동형 접지 성능 분석기(100)는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위한 계측시험에 사용되는 전력량이 적어 상기 전원공급부(12b)의 크기를 소형 및 경량화할 수 있다.

따라서, 상기 전원공급부(12b)의 크기를 소형 및 경량화함으로 본 발명의 펄스구동형 접지 성능 분석기(100)의 용이한 이송을 확보할 수 있는 효과가 있다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 전원공급부(13b)에서 상기 반발자속형 리액터(13a)로 원활하게 전원을 제공할 수 있도록 필요시에 상기 전원공급부(13b)로 전원을 충전할 수 있는 전원충전부(70)를 더 포함하여, 상기 전원공급부(13b)에 전원이 소진되더라도 용이하게 재충전할 수 있어 종래의 계측장치와 같은 사용의 제약 없으므로, 더욱 사용의 편의성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

여기서, 상기 전원충전부(70)는 소형의 상기 전원공급부(13b)의 전원을 충전하는 장치로 상기 전원공급부(13b)와 같이 소형의 크기로 제작할 수 있으므로, 장치의 크기를 최소화하기 위해서 소형화함이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 반발자속형 리액터(13a)는 2중 코일 구조로 설계하여, 전류 I에 의해 자속 Φ가 발생하며, 이와 동일한 크기와 방향이 반대인 반발자속 Φ'발생하여 철심의 포화를 막는 기능을 함으로, 수백 암페어(A)의 대전류에도 포화되지 않도록 감쇄진동 정현파 전압을 생성할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 입력부(11)로는 키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 검출부(20)는 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)과 다수의 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P}) 값을 검출하는 것으로, 다수의 검출채널로 구성되는 전압검출모듈(21)과,

상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)으로 흐르는 전류(I)의 값을 검출하는 하나의 채널로 구성되는 전류검출모듈(22)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 A/D 변환기(30)는 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 감쇄진동 정현파 전압에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P})와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 전압검출모듈(21)과 전류검출모듈(22)로 각각 전송하는 장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 디지털 대역통과필터(40)는 접지시스템의 정확한 접촉전압 및 보폭전압의 검출을 위해 상기 검출부(20)에서 전송되는 다수의 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈 성분은 제거하여 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 측정하는 것으로,

상기 전압검출모듈(21)에서 측정되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 값의 외부간섭(외부 노이즈)을 제거하는 디지털 전압필터(41)와, 상기 전류검출모듈(22)에서 측정되는 전류(I) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전류필터(42)를 포함하여 구성되어 측정되는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 값에 대한 신뢰성을 높이도록 한다.

즉, 상기 [그림 3]과 같이 감쇄진동 정현파 전압을 인가하였을 때, 외부 노이즈 성분이 혼입되면, 혼입된 외부 노이즈로 인해 아래의 [그림 5]와 같이 인가 주파수에 왜곡이 발생하며, 이러한 왜곡된 파형은 인가 주파수 파형에 비해 최고값과 최저값에 오차가 있으며, 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 산출시 위의 오차가 그대로 반영되어 부정확한 측정값을 나타내는 반면, 상기 디지털 대역통과필터(40)를 적용하게 되면 아래의 [그림 6]와 같이 외부간섭(외부 노이즈)이 제거되어 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 검출할 수 있어 신뢰도 높은 측정값을 기대할 수 있다.

[그림 5] 외부 노이즈 성분 제거 전

[그림 6] 외부 노이즈 성분 제거 후

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프로세서(50)는 상기 디지털 대역통과필터(40)를 거쳐 제공되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 및 전류(I)의 측정값을 연산하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 산출하여 출력부(60)로 제공한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 출력부(60)는 상기 마이크로프로세서(50)에서 산출된 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 제공하는 것으로, 통상적인 모니터를 사용할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 펄스구동형 접지 성능 분석기(100)는 다음과 같은 방법으로 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정한다.

먼저, 입력부(11)를 통해서 사용자가 측정하고자 하는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 입력된 정보는 마이크로프로세서(50)로 전송되어 상기 마이크로프로세서(50)의 제어를 통해서 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 입력된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 전류보조극(C극)을 통해 대지로 인가한다.

그러면, 전류보조극(C극)에 인가되는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 감쇄진동 정현파 전압에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P})와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호가 A/D 변환기(30)를 통과하면서 디지털 신호로 변환된다.

그러면, 디지털 신호로 변환된 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값은 각각 검출부(20)의 전압검출모듈(21)과 전류검출모률(22)로 각각 전송되고, 상기 검출부(20)로 전송된 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값은 각각 디지털 전압필터(41)와, 디지털 전류필터(42)에 각각 입력되어 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만이 검출되도록 외부간섭이 제거된다.

그런 후, 외부간섭 제거된 신뢰도 높은 측정값은 상기 마이크로프로세서(50)로 입력되어 산출되고, 산출된 결과는 출력부(60)를 통해서 사용자에게 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

10. 감쇄진동 정현파 전압발생부 11. 입력부
12. D/A 변환기 13. 감쇄진동 정현파 발생장치
13a. 반발자속형 리액터 13b. 전력공급부
20. 검출부 21. 전압검출모듈
22. 전류검출모듈 30. A/D 변환기
40. 디지털 대역통과필터 41. 디지털 전압필터
42. 디지털 전류필터 50. 마이크로프로세서
60. 출력부 70. 전원충전부
100. 펄스구동형 접지 성능 분석기

Claims (6)

1. 측정하고자 하는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압을 측정하기 위해 전류보조극(C극)에 인가할 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하여 한 번의 출력으로 다양한 크기의 전압을 제공할 수 있는 감쇄진동 정현파 전압발생부(10);
   상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)과 다수의 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P}) 값을 검출하는 것으로, 다수의 검출채널로 구성되는 전압검출모듈(21)과,
   상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 주파수 대역 100 ㎐ 내지 1 ㎑의 전류에 의해서 발생하는 접지극(E극)으로 흐르는 전류(I)의 값을 검출하는 하나의 채널로 구성되는 전류검출모듈(22)을 포함하는 검출부(20);
   상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 전류보조극(C극)에 인가하는 감쇄진동 정현파 전압에 의해서 발생하는 접지극(E극)와 전압보조극(P극)의 전위차(V_{E -P})와, 접지극(E극)로 흐르는 전류(I)의 측정값에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 전압검출모듈(21)과 전류검출모듈(22)로 각각 전송하는 에이디(A/D) 변환기(30);
   접지시스템의 정확한 접촉전압 및 보폭전압의 검출을 위해 상기 검출부(20)에서 전송되는 다수의 전위차(V_{E -P})와 전류(I)의 측정값에 혼입된 외부 노이즈성분은 제거하여 상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)에서 인가한 동일한 주파수의 전압 및 전류 성분만을 측정하는 것으로,
   상기 전압검출모듈(21)에서 측정되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전압필터(41)와,
   상기 전류검출모듈(22)에서 측정되는 전류(I) 값의 외부간섭을 제거하는 디지털 전류필터(42)를 포함하여 구성되어 측정되는 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 값에 대한 신뢰성을 높이도록 하는 디지털 대역통과필터(40);
   상기 디지털 대역통과필터(40)를 거쳐 제공되는 다수의 전위차(V_{E -P}) 및 전류(I)의 측정값을 연산하여 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 산출하여 출력부(60)로 제공하는 마이크로프로세서(50); 및
   상기 마이크로프로세서(50)에서 산출된 접지시스템의 접촉전압 및 보폭전압의 측정값을 그래프 및 텍스트로 출력하여 영상으로 제공하는 출력부(60);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 감쇄진동 정현파 전압발생부(10)는,
   사용자에 의해서 선택되는 인가 전압의 크기 및 주파수가 입력되고, 그 입력 값을 상기 마이크로프로세서(50)로 전송하는 입력부(11)와,
   상기 마이크로프로세서(50)로 전송된 입력 값에 대한 디지털 제어신호를 아날로그 제어신호로 변환하여 전송하는 디에이(D/A) 변환기(12)와,
   상기 디에이 변환기(12)에서 전송된 제어신호를 수신하여 사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 출력하는 감쇄진동 정현파 발생장치(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 감쇄진동 정현파 발생장치(13)는,
   사용자에 의해서 선택된 입력 값에 맞는 주파수 대역의 감쇄진동 정현파 전압을 생성 출력하는 반발자속형 리액터(13a)와,
   감쇄진동 정현파 전압을 출력을 위해 상기 반발자속형 리액터(13a)에서 요구되는 전원을 공급하는 전원공급부(13b)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 반발자속형 리액터(13a)는 2중 코일 구조로 설계되어 수 백 암페어(A)의 대전류에도 포화되지 않도록 감쇄진동 정현파 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 전원공급부(13b)에서 상기 반발자속형 리액터(13a)로 원활하게 전원을 제공할 수 있도록 필요시에 상기 전원공급부(13b)로 전원을 충전할 수 있는 전원충전부(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.
   
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 입력부(11)는,
   키보드 또는 터치스크린 중에서 선택된 어느 하나를 사용하거나 둘을 조합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 펄스구동형 접지 성능 분석기.

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