KR20140035119A - 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치 - Google Patents

기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140035119A
KR20140035119A KR1020120101567A KR20120101567A KR20140035119A KR 20140035119 A KR20140035119 A KR 20140035119A KR 1020120101567 A KR1020120101567 A KR 1020120101567A KR 20120101567 A KR20120101567 A KR 20120101567A KR 20140035119 A KR20140035119 A KR 20140035119A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
voltage
ground
measuring
frequency spectrum
Prior art date
Application number
KR1020120101567A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101447676B1 (ko
Inventor
최종기
안용호
한정열
이유진
심응보
이동일
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020120101567A priority Critical patent/KR101447676B1/ko
Publication of KR20140035119A publication Critical patent/KR20140035119A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101447676B1 publication Critical patent/KR101447676B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/20—Measuring earth resistance; Measuring contact resistance, e.g. of earth connections, e.g. plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/146—Measuring arrangements for current not covered by other subgroups of G01R15/14, e.g. using current dividers, shunts, or measuring a voltage drop
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08—Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

본 발명은 본 발명은 기설 전력선의 지지물 단독 접지저항 측정방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 접지극과 전류 측정을 위한 보조 전극 사이에 임펄스 전원을 인가하는 펄스 발생기; 접지극과 보조 전극 사이의 전류를 측정하는 전류 측정부; 접지극과 전압 측정을 위한 기준 전극 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 전류 측정부 및 전압 측정부로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하여 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 측정 신호 처리부를 포함하는 접지저항 측정 장치를 개시한다.

Description

기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING ISOLATED GROUND RESISTANCE OF POWER FACILITY OF EXISTING POWERLINE}
본 발명은 기설 전력선의 지지물 단독 접지저항 측정방법 및 장치에 관한 것이고, 보다 구체적으로 본 발명은 다양한 주파수 성분을 갖는 임펄스 전류를 접지극에 주입하여 전압(v(t))과 전류(i(t))를 측정한 후, 각각의 주파수 스펙트럼 즉, V(jw), I(jw) 을 추출하여 주파수 증가에 따른 접지 임피던스 수렴특성을 확인함으로써 지지물 단독의 접지저항을 식별하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
송배전 계통에는 사고시 고장전류를 전원단으로 안전하게 귀환시키기 위한 중성선(케이블 시스) 또는 낙뢰로부터 전력선을 보호하기 위한 가공지선이 시설되어 있다. 또한, 고장/낙뢰전류 유입시 이를 대지로 안전하게 방전시키기 위해 전력선 지지물(철탑, 배전전주)에 접지설비를 갖추고 있다. 이러한 접지설비의 성능은 접지저항으로 대표되는데, 접지저항이 작을수록 낙뢰로 인한 접지극 전위상승 크기 및 그 영향 범위가 감소되기 때문에 접지저항의 관리는 내뢰성능 관리에 중요한 요소이다.
기설 전력선의 경우, 지지물 단독의 접지 저항을 측정하기 위한 가장 정확한 방법은 측정 대상 지지물로부터 가공지선 및 중성선을 포함하는 외부 접지계통을 분리한 후 측정하는 것이다. 하지만, 이러한 방법은 가압된 전력선에서 지지물을 분리한 후 측정하고 이를 다시 연결하는 것이기에, 번거로움을 수반하고 또한 위험할 수 있다.
이를 해소하기 위해, 발명의 명칭이 "가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑 접지 저항 측정 방법"이고, 2010년 4월 8일에 공개된 한국공개특허 제 2010-0036669호는 가공 지선이 연결된 송전 선로에서 송전 철탑 접지 저항을 측정하는 방법을 서술한다. 하지만, 상기 공개 특허는 전류 측정용 전극뿐만 아니라, 송전 철탑 주위에서 I1, I2, I3, 및 I4를 측정하기 위해 추가적인 4개의 측정 장비가 더 필요하여 효율성이 떨어진다는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 기설 전력선 지지물에 주입하는 시험전류의 주파수가 증가할수록 지지물과 연결된 가공지선의 리액턴스도 증가하는 특성을 이용하여, 기본적인 측정부 외에 추가적인 측정 장비를 필요로 하지 않는 접지저항의 측정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 접지저항 측정 장치는 접지극과 전류 측정을 위한 보조 전극 사이에 임펄스 전원을 인가하는 펄스 발생기; 접지극과 보조 전극 사이의 전류를 측정하는 전류 측정부; 접지극과 전압 측정을 위한 기준 전극 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및 전류 측정부 및 전압 측정부로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환한 후 이 변환된 전류 및 전압의 디지털 값들을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 측정 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 측정 신호 처리부는, 전류 측정부 및 전압 측정부로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하는 아날로그 디지털 변환기; 디지털로 변환된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 추출된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하는 데이터 연산부; 및 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지 판단하고, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하면, 수렴하는 상기 접지 임피던스의 주파수 값을 접지 저항으로 간주하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하지 않는다고 판단되면, 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선시키기 위해 상기 펄스 발생기를 제어하여 주입 전류 펄스 피크 값, 펄스의 상승 시간, 크기 및 주기 중 적어도 하나를 포함하는 임펄스 특성을 더 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 접지저항 측정 방법은 접지극과 전류 측정을 위한 보조 전극 사이에 임펄스 전원을 인가하는 단계; 접지극과 보조 전극 사이의 전류를 측정하는 단계; 접지극과 전압 측정을 위한 기준 전극 사이의 전압을 측정하는 단계; 및 전류 측정단계 및 상기 전압 측정 단계로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환한 후 이 변환된 전류 및 전압의 디지털 값들을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 측정 신호 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 측정 신호 처리 단계는, 전류 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하는 단계; 디지털로 변환된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 추출된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계; 및 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지 판단하고, 상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하면, 수렴하는 상기 접지 임피던스의 주파수 값을 접지 저항으로 간주하는 판단 및 간주 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 측정 신호 처리 단계는, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하지 않는다고 판단되면, 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선시키기 위해, 임펄스 전원을 인가하는 단계에 사용되고, 주입 전류 펄스 피크 값, 펄스의 상승 시간, 크기 및 주기 중 적어도 하나를 포함하는 임펄스 특성을 조절하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 측정 장치 및 방법을 통해 추가적인 측정 장비를 필요로 하지 않으면서, 비교적 적은 측정 횟수로도 전력선 지지물 단독의 접지저항을 정확히 측정할 수 있게 된다. 따라서, 송전선로 낙뢰시 역섬락 사고 확률이 상대적으로 높은 지지물의 식별이 용이해진다는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지저항 측정 회로 및 장치를 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 접지저항 측정 장치의 측정 신호 처리부를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 접지저항 측정 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 접지저항 측정 장치를 이용하여 측정을 수행한 실험 결과를 도시하는 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지저항 측정 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접지저항 측정 회로 및 장치(100)를 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접지저항 측정 장치(100)는 펄스 발생기(110), 전류 측정부(120), 전압 측정부(130) 및 측정 신호 처리부(140)를 포함한다. 도 1에 도시된 각 구성은 아래에 상세히 서술된다.
펄스 발생기(110)는 상승 시간이 ㎲ 단위인 고속의 펄스 발생기로서, 측정 대상 지지물의 접지극(E1)과, 펄스전원 순환을 위해 그리고 전류 측정을 위해 설치된 보조 전극(E2) 사이에 임펄스 전원을 인가하는 기능을 한다. 이러한 임펄스 전원의 인가에 기인하여, 접지극(E1)과 보조 전극(E2) 사이에는 임펄스 전류가 순환하게 된다. 이 임펄스 전류 중 일부는 측정 대상 지지물의 접지와 연결되어 있는 가공지선 또는 중성선으로 흐르고, 이를 제외한 나머지 전류가 측정대상 지지물의 접지극(E1)으로 흐르게 되어 접지극(E1)의 접지전위 상승에 기여하게 된다. 여기서, 접지극(E1)과 보조 전극(E2) 각각의 접지 저항과, E1 및 E2를 연결하는 리드선이 존재한다. 앞서 언급한 것처럼, 본 발명은 기설 전력선 지지물에 주입하는 시험 전류의 주파수가 증가할수록 지지물과 연결된 가공지선의 리액턴스가 증가하여, 가공지선을 통해 외부로 나가는 전류가 감소하는 사실에 기인한다. 즉, 주파수가 증가할수록 측정대상 지지물로부터 가공지선을 분리하는 것과 유사한 효과가 존재한다는 사실에 기인한다. 따라서, 이러한 효과를 내기 위하여, 이 리드선의 임피던스는 충분히 높아야 하고, 이에 따라 회로의 임피던스 또한 높아야 한다. 따라서, 임펄스 전류를 충분히 많이 주입하기 위해, 펄스 발생기(110)의 출력전압은 적어도 200V 이상 되어야 한다.
전류 측정부(120)는 측정 대상 지지물의 접지극(E1)과 보조 전극(E2) 사이에 흐르는 전류를 측정하는 기능을 한다. 전류 측정부(120)에서 측정된 전류는 이하에 서술되는 것처럼, 측정 신호 처리부(140)에서 접지 임피던스를 추출할 때 사용된다. 여기서, 전류 측정부(120)는 대역폭이 DC로부터 최소 10MHz 이상인 계기용 변류기(CT)와 션트저항 중 적어도 하나로 구성된다. 여기서, 용어 '션트저항'은 분로 저항의 일종으로 전류를 감지하고, 이 전류의 양을 측정하는데 사용되는 장비이다.
전압 측정부(130)는 측정 대상 지지물의 접지극(E1)과 전압 측정을 위해 설치된 기준 전극(E3) 사이의 전위차, 즉 전압을 측정하는 기능을 한다. 앞서 서술된 측정된 전류와 마찬가지로, 전압 측정부(130)에서 측정된 전압은 측정 신호 처리부(140)에서 접지 임피던스를 추출할 때 사용된다. 또한, 전압 측정부(130)는 계기용 변압기(PT)로 구성된다. 여기서, 전압 측정부(130)의 대역폭은 전류 측정부(120)의 대역폭보다 크고, 전압 측정부(130)의 입력단 저항은 100MΩ 이상이다.
전류 측정엔 계기용 변류기(CT)와 션트저항이 사용되고, 전압 측정엔 계기용 변압기(PT)가 사용된다고 명세서 전반에 걸쳐 서술되어 있으나, 이들 측정에 사용되는 장비는 이들로 제한되지 않고, 현재 개발된 측정 장비 그리고 차후에 개발될 측정 장비가 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
측정 신호 처리부(140)는 앞서 서술된 전류 측정부(120) 및 전압 측정부(130)로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하여 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 이 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 기능을 한다. 이러한 측정 신호 처리부(140)에 포함된 구성들과, 각 구성에 대한 기능은 도 2를 참조로, 아래에 상세히 서술된다.
도 2는 앞서 서술된 본 발명의 접지 저항 측정 장치(100)에 포함된 측정 신호 처리부(140)의 각 구성을 도시한다. 측정 신호 처리부(140)는 아날로그 디지털 변환기(141), 데이터 연산부(142), 제어부(143) 및 디스플레이 부(144)를 포함한다.
아날로그 디지털 변환기(141)는 충분한 샘플링 주기와 해상도로, 전류 측정부(120)와 전압 측정부(130)에서 측정된 전류 및 전압 신호 즉, i(t) 및 v(t) 값을 디지털로 변환하는 기능을 한다. 또한, 도면에 도시되진 않았지만, 측정 신호 처리부(140)는 증폭기 또는 분압기를 포함하여 측정된 전류 및 전압 신호를 조절한 후, 아날로그 디지털 변환기(141)에서 이 조절된 신호를 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 데이터 연산부(142)는 앞서 아날로그 디지털 변환기(141)에서 디지털로 변환된 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼을 추출하는 기능을 한다. 이러한 스펙트럼의 추출 시, 고속 푸리에 변환(FFT) 또는 이산 푸리에 변환(DFT) 등이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼을 추출한 후, 데이터 연산부(142)는 또한, 추출된 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼을 이용하여 접지 임피던스의 스펙트럼을 추출하는 기능을 한다. 이러한 접지 임피던스의 스펙트럼 추출은 앞서 추출된 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼에서, 전압을 전류로 나누어서 이루어질 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 이 데이터 연산부(142)는 시간대별로 측정된 전압을 전류로 나누어, 즉, v(t)를 i(t)로 나누어 시간에 따른 저항, 즉 R(t)를 계산한 후, 시간대별(예를 들어, t=1,2,3,5,10,30㎲) 접지 저항을 도출할 수도 있다.
제어부(143)는 앞서 데이터 연산부(142)에서 추출된 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 주파수 증가에 따라 수렴하는지 판단하는 기능을 한다. 여기서, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 주파수 증가에 따라 수렴한다고 판단되면, 수렴되는 임피던스 값을 지지물의 접지 저항으로 간주하고, 이 값을 디스플레이 부(144)에 전달한다. 하지만, 그렇지 않다면, 고주파수 대역의 파워가 증폭되도록 주입전류 펄스 피크값을 증가시키거나 상승시간을 단축하는 등, 펄스 발생기(110)의 임펄스 파형 즉, 상승시간, 크기 및 주기 등을 조절하여, 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선한다.
디스플레이 부(144)는 앞서 언급된 것처럼, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 주파수 증가에 따라 수렴한다고 제어부(143)에서 판단되면, 수렴되는 임피던스 값을 디스플레이 하는 기능을 한다. 이러한 디스플레이 부(144)는 현재 알려진 디스플레이 즉, CRT, PDP, LCD 및 LED 중 적어도 하나로 형성될 수 있고, 미래에 개발될 디스플레이로 구성될 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참고하여 접지저항 측정 방법에 대하여 상세히 서술한다.
도 3은 본 발명의 접지저항 측정 방법을 흐름도로 도시한다.
먼저, 접지극(E1)과 전류 측정을 위해 설치된 보조 전극(E2) 사이에 임펄스 전원을 인가하는 단계(S210)가 이루어진다. 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 단계(S210)에서의 전원 인가를 통해 접지극(E1)과 보조 전극(E2) 사이에 임펄스 전류가 순환하게 된다. 이 임펄스 전류 중 일부는 측정 대상 지지물의 접지와 연결되어 있는 가공지선 또는 중성선으로 흐르고, 이를 제외한 나머지 전류가 측정대상 지지물의 접지극(E1)으로 흐르게 되어 접지극(E1)의 접지전위 상승에 기여하게 된다. 또한, 앞서 언급한 것처럼, 임펄스 전류를 충분히 많이 주입하기 위해, 펄스 발생기(110)의 출력전압은 적어도 200V 이상 되어야 한다.
그 후, 접지극(E1)과 보조 전극(E2) 사이의 전류를 측정하고, 접지극(E1)과 전압 측정을 위해 설치된 기준 전극(E3) 사이의 전위차, 즉 전압을 측정하는 단계 단계(S220)가 수행된다. 여기서, 전류 측정은 계기용 변류기(CT)와 션트저항 중 적어도 하나를 통해 이루어질 수 있다. 또한, 전압 측정은 계기용 변압기(PT)를 통해 이루어질 수 있다. 도 3과 상세한 설명에서, 전류 측정이 이루어진 후, 전압 측정이 수행되는 것으로 서술되어 있지만, 전압 측정이 먼저 이루어지고, 그 후 전류 측정 이 수행될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.
전류 및 전압 측정 단계(S220)가 이루어진 후, 측정된 전류 및 전압 신호를 디지털 값으로 변환하는 단계(S230)가 이루어진다. 도면에 도시되진 않았지만, 이 측정된 전류 및 전압 신호를 디지털 값으로 변환하기에 앞서, 이 신호를 증폭 또는 분압하여 보다 정확한 변환이 수행되게 할 수 있다.
디지털 변환 단계(S230) 이후, 디지털로 변환된 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계(S240)가 이루어진다. 이러한 스펙트럼의 추출 시, 잘 알려진 추출 방법인 고속 푸리에 변환(FFT) 또는 이산 푸리에 변환(DFT) 등이 사용될 수 있다.
그 후, 추출된 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼을 이용하여, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계(S250)가 이루어진다. 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼의 추출은 이 전류 및 전압의 주파수 스펙트럼에서, 전압을 전류로 나누어서 이루어질 수 있다.
그 후, 이 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 적합하게 수렴하는지 판단하는 단계(S260)가 수행된다. 이 판단 단계(S260)에서, 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 주파수 증가에 따라 수렴한다고 판단되면, 수렴되는 임피던스 값을 지지물의 접지 저항으로 간주하고(S270), 이 값을 디스플레이하는 단계(S280)를 진행한다.
하지만 그렇지 않다면, 고주파수 대역의 파워가 증폭되도록 주입전류 펄스 피크값을 증가시키거나 상승시간을 단축하는 등, 펄스 발생기(110)의 임펄스 파형 즉, 임펄스의 상승시간, 크기 및 주기 등을 조절하여, 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선하는 단계(S290)가 이루어진다.
이하에서는, 본 발명의 접지저항 측정 장치(100)를 이용한 측정의 신뢰성를 확인하기 위한 실험을 도 4 내지 도 8을 참조로 서술한다.
도 4 내지 도 8은 기설 154kV 송전 선로의 철탑 단독 접지저항의 산정 사례를 도시한다.
본 측정 방법과의 비교를 위해, 종래의 측정 기술 중 지지물 전류 측정법이 수행된다. 이러한 지지물 전류 측정법은 가압된 전력선 지지물의 접지저항을 측정하는 방법으로서, 저주파수의 시험전류를 사용하되 측정 대상 송전 철탑의 탑각에 링 CT를 설치하여 탑각의 누설 전류를 측정하는 방법이다. 이 측정 방법은 다른 종래의 측정방법들에 비해 정확한 결과를 산출하는 측정법이란 장점이 있으나, 주입 전류만을 측정하는 측정법, 예를 들어, 임펄스 전류법이나 고주파 전류법과는 달리 탑각 별로 전류 측정을 수행하여, 전류 측정 지점이 추가된다는 단점이 있다.
먼저, 이러한 지지물 전류 측정법을 이용한 측정을 살펴본다. 본 실시예에 따르면, 154kV의 송전 선로의 철탑에서 4개의 탑각 접지 저항을 측정한 결과는 각각 209Ω, 191Ω, 157Ω 및 144Ω이다. 따라서, 이들의 합성 저항은 43Ω이 된다.
이제 본 발명에서 제안한 방법을 이용하여 기설 154kV 송전 철탑에 임펄스 전류를 주입하고, 휴대용 오실로스코프를 이용하여 임펄스 전류 인가시 철탑의 전위와 인가 전류를 측정한 파형은 도 4 및 도 5에 도시된다. 여기서 도 4는 시간에 따라 측정된 전류 파형을, 도 5는 시간에 따라 측정된 전압 파형을 도시한다. 이러한 취득된 파형을 이용하여 추출된 즉, 시간대별로 전압 값을 전류 값으로 나눈 시간대별 접지 저항은 도 6에 도시된다. 이러한 접지 저항과 전류/전압 각각의 주파수 스펙트럼 분석의 결과를 기초로 한 주파수별 접지 임피던스는 도 7 및 도 8에 도시된다. 여기서 도 7은 접지 임피던스의 크기를, 도 8은 접지 임피던스의 위상 값을 나타낸다. 도 7에 나타난 것처럼, 접지 임피던스는 약 40Ω에서 수렴한다는 것을 알 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 접지저항 측정 장치 110 : 펄스 발생기
120 : 전류 측정부 130 : 전압 측정부
140 : 측정 신호 처리부 141 : 아날로그 디지털 변환기
142 : 데이터 연산부 143 : 제어부
144 : 디스플레이부

Claims (12)

  1. 접지극과 전류 측정을 위한 보조 전극 사이에 임펄스 전원을 인가하는 펄스 발생기;
    상기 접지극과 상기 보조 전극 사이의 전류를 측정하는 전류 측정부;
    상기 접지극과 전압 측정을 위한 기준 전극 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부; 및
    상기 전류 측정부 및 상기 전압 측정부로부터 측정된 전류 및 전압의 신호 각각을 디지털 값들로 변환한 후 상기 변환된 전류 및 전압의 디지털 값들을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 측정 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 신호 처리부는,
    상기 전류 측정부 및 상기 전압 측정부로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하는 아날로그 디지털 변환기;
    상기 디지털로 변환된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 상기 추출된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하는 데이터 연산부; 및
    상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지 판단하고, 상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하면, 수렴하는 상기 접지 임피던스의 주파수 값을 접지 저항으로 간주하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정 신호 처리부는,
    상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하지 않는다고 판단되면, 상기 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선시키기 위해 상기 펄스 발생기를 제어하여 주입 전류 펄스 피크 값, 펄스의 상승 시간, 크기 및 주기 중 적어도 하나를 포함하는 임펄스 특성을 더 조절하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 발생기의 출력 전압은 200V 이상인 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 측정부는 계기용 변류기(CT)와 션트저항 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전압 측정부는 계기용 변압기(PT)로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 장치.
  7. 접지극과 전류 측정을 위한 보조 전극 사이에 임펄스 전원을 인가하는 단계;
    상기 접지극과 상기 보조 전극 사이의 전류를 측정하는 단계;
    상기 접지극과 전압 측정을 위한 기준 전극 사이의 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 전류 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계로부터 측정된 전류 및 전압의 신호 각각을 디지털 값들로 변환한 후 상기 변환된 전류 및 전압의 디지털 값들을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지를 판단하는 측정 신호 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정 신호 처리 단계는,
    상기 전류 측정 단계 및 상기 전압 측정 단계로부터 측정된 전류 및 전압 신호 각각을 디지털 값들로 변환하는 단계;
    상기 디지털로 변환된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 추출하고, 상기 추출된 전류 및 전압 신호의 주파수 스펙트럼을 기초로 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼을 추출하는 단계; 및
    상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하는지 판단하고, 상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하면, 수렴하는 상기 접지 임피던스의 주파수 값을 접지 저항으로 간주하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 측정 신호 처리 단계는,
    상기 접지 임피던스의 주파수 스펙트럼이 수렴하지 않는다고 판단되면, 상기 접지 임피던스의 수렴 특성을 개선시키기 위해, 상기 임펄스 전원을 인가하는 단계에 사용되고 주입 전류 펄스 피크 값, 펄스의 상승 시간, 크기 및 주기 중 적어도 하나를 포함하는 상기 임펄스 특성을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 임펄스 전원을 인가하는 단계에서 출력되는 전압은 200V 이상인 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 전류 측정 단계는 계기용 변류기(CT)와 션트저항 중 적어도 하나를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 전압 측정 단계는 계기용 변압기(PT)를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 접지 저항 측정 방법.
KR1020120101567A 2012-09-13 2012-09-13 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치 KR101447676B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120101567A KR101447676B1 (ko) 2012-09-13 2012-09-13 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120101567A KR101447676B1 (ko) 2012-09-13 2012-09-13 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140035119A true KR20140035119A (ko) 2014-03-21
KR101447676B1 KR101447676B1 (ko) 2014-10-06

Family

ID=50645220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120101567A KR101447676B1 (ko) 2012-09-13 2012-09-13 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101447676B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107728024A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 清华大学 一种利用地网回流的大型接地网冲击特性测试方法
CN109142983A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于线路参数误差的高频注入信号频率选择方法及装置
CN110568314A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 国网湖南省电力有限公司 一种可用于闪络故障定位的智能球头挂环以及闪络故障定位系统和方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100317598B1 (ko) * 1999-03-13 2001-12-22 박찬구 라플라스 변환 임피던스 측정방법 및 측정장치
KR100587918B1 (ko) 2003-08-25 2006-06-14 한국전력공사 운전중인 변전소 접지전류 분류계수 측정 및 접지저항분석시스템
KR100725857B1 (ko) * 2004-10-30 2007-06-08 한국전력공사 접지선 전류를 이용한 접지저항 측정 장치
KR100918515B1 (ko) 2009-01-12 2009-09-24 조승기 단독접지의 접지저항을 측정하는 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107728024A (zh) * 2017-10-27 2018-02-23 清华大学 一种利用地网回流的大型接地网冲击特性测试方法
CN107728024B (zh) * 2017-10-27 2020-09-04 清华大学 一种利用地网回流的大型接地网冲击特性测试方法
CN109142983A (zh) * 2018-09-30 2019-01-04 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于线路参数误差的高频注入信号频率选择方法及装置
CN109142983B (zh) * 2018-09-30 2020-06-09 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于线路参数误差的高频注入信号频率选择方法及装置
CN110568314A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 国网湖南省电力有限公司 一种可用于闪络故障定位的智能球头挂环以及闪络故障定位系统和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101447676B1 (ko) 2014-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2827159B1 (en) Partial discharge measurement system and partial discharge measurement method by repeated impulse voltage
Khodsuz et al. Metal oxide surge arrester condition monitoring based on analysis of leakage current components
US9316673B2 (en) Method for determining capacitance of a device
WO2021008336A1 (zh) 工频和冲击叠加电压波形的测量方法及系统
JP6469740B2 (ja) 接地抵抗測定方法
KR101447676B1 (ko) 기설 전력선의 지지물 접지저항 측정방법 및 장치
Khodsuz et al. An improved time-delay addition method for MOSA resistive leakage current extraction under applied harmonic voltage
CN108761184B (zh) 一种基于雷电冲击的铁塔电位分布及阻抗特性测试方法
Zhao et al. Testing and modelling of voltage transformer for high order harmonic measurement
CN107167698B (zh) 一种避雷器泄漏电流带电测试装置及方法
CN110456176A (zh) 一种高海拔地区高压输电线路无线电干扰水平的计算方法
CN103954858B (zh) 机载天线雷电效应测试系统与方法
CN106771930B (zh) 一种用于观测接地棒周围土壤冲击放电特性的装置和方法
Yan et al. Effect of step response measurement arrangement on the correction of ultrahigh-voltage lightning impulse dividers
Wang et al. Capacitive voltage sensor array for detecting transient voltage distribution in transformer windings
Petit Comparison of PD amplitudes of stator bars taken with different instruments
Moraes et al. Surge impedance of a hybrid overhead line tower
Filipović-Grčić et al. A new method for estimation of time parameters of standard and non-standard switching impulse voltages
Locci et al. Experimental comparison of MV voltage transducers for power quality applications
KR101362940B1 (ko) 접지 시스템 진단 방법 및 장치
CN104833883A (zh) 一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法
Visácro et al. Achievements in the Measurement of Tower-footing Impulse Impedance of Transmission Lines
Filik et al. Applications of impulse current and voltage generators dedicated to lightning tests of avionics
Papastamatis et al. Investigation of the frequency response compensation method for ESD current reconstruction for different test levels and ESD test generators
KR20110035542A (ko) 콘크리트 전주의 접지 저항 측정 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180831

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190829

Year of fee payment: 6