KR20150025052A

KR20150025052A - 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템

Info

Publication number: KR20150025052A
Application number: KR20130102180A
Authority: KR
Inventors: 김기동; 박길석; 김용숙
Original assignee: 한국전력공사; 김용숙
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2015-03-10
Also published as: KR102027743B1

Abstract

본 발명은 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에 관한 것으로, 적어도 하나 이상의 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈과, 상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 통전 시 발생되는 전기장에 의한 전압을 검출하여 통전 상태를 표시하는 통전 감시부 및 상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 온도를 검출하여 표시하고, 미리 지정된 조건이 되었을 때 경보를 출력하는 온도 감시부를 포함한다.

Description

전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템{INTEGRATED MONITORING SYSTEM FOR VOLTAGE AND TEMPERATURE OF POWER CABLE JOINT POINT}

본 발명은 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 케이블과 접속부 사이에 전압 및 온도 검출용 모듈을 삽입하여 전력 케이블 접속부의 통전 여부 및 온도를 감시함으로써 전력 케이블 접속부의 고장은 물론 사고 파급을 방지할 수 있도록 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력 케이블은 그 길이가 한정적이기 때문에 전력 케이블과 전력 케이블 사이는 접속부(예 : 케이블 플러그)가 설치된다.

이때 상기 전력 케이블은 그 제조 공정에서 다양한 방법으로 품질을 유지하기 때문에 사고의 발생 소지가 적지만, 상기 전력 케이블이 접속되는 접속부는 시공 관리가 어렵고, 또한 시공 중에 결함이 발생될 수 있기 때문에 접속부의 열화로 인한 사고의 발생 소지가 많다.

따라서 이러한 전력 케이블과 접속부의 결함을 진단하는 기술은 케이블의 종류 및 전압 계급에 따라 이전부터 수많은 방법이 개발되어 왔다.

예컨대 종래에는 열화상 카메라를 이용하여 전기기기 및 케이블 접속부에서 방출되는 적외선을 검출하여 국부온도, 열 분포 상태를 진단함으로써 전기설비의 이상 유무를 진단하거나, 자체적으로 온도 감지 기능이 있는 광섬유를 이용하여 전력 케이블 접속부의 온도를 진단하는 기술이 개발되어 있다. 그러나 상기 열화상 카메라를 이용한 방법은 상시적인 진단에 사용하기에는 어려움이 있기 때문에 정기적인 진단 위주로 사용되며, 상기 광섬유를 이용한 방법은 시설비가 비싸고 수리하기가 쉽지 않으며 연결과 확장이 어려운 문제점이 있다.

또한 종래의 다른 기술로서, 전력 케이블 또는 접속부의 외부 표면에 온도 센서를 취부한 후 열수축튜브를 이용하여 감싼 형태로 온도를 진단하는 기술이 있으나, 통상적으로 전력 케이블은 구조적으로 외부를 절연재가 감싸고 있고, 쉴드 와이어로 차폐가 되어 있으며, 또한 외부 표피를 가지고 있기 때문에 전력 케이블의 열화가 진행되기 전에 정확한 내부 온도의 검출이 어려워 화재 사고를 예방할 수 없는 문제점이 있다.

또한 종래의 다른 기술로서, 전력 케이블에 온도 센서를 병렬접속 형태로 취부시켜, 전력 케이블의 온도를 감지하여 원격으로 케이블의 온도 데이터를 관리 및 제어하는 기술이 있으나, 이 기술 역시 전력 케이블의 외부에 온도 센서를 취부하는 방식으로 되어있기 때문에 전력 케이블 화재사고의 발화점이 케이블 내부의 도체와 절연체 사이에서 발생하는 현실을 감안할 때 만족할 만한 온도 데이터를 검출하기가 어려운 문제점이 있다.

상술한 바와 같이 종래의 전력 케이블 온도를 검출하는 기술들은 케이블 외부에 온도 센서를 설치하여 온도를 진단하기 때문에 발화점이 케이블의 접속부 내부에 있는 전력 케이블 접속부의 고장을 사전에 인지하여 사고 파급을 방지하는 효과를 얻기 힘든 문제점이 있다.

이러한 문제점들로 인해 현재 옥내 GIS(GAS INSULATED SWITCHGEAR)의 전력 케이블 접속부(예 : 케이블 플러그)에 써머테이프(즉, 온도 테이프)를 부착하고 써머비젼으로 주기적으로 감시하고 있으나, 현실적으로 전력 케이블 내부의 온도를 감지하여 과열 시 신속한 조치를 취하기 어렵기 때문에 고장사례가 지속적으로 발생하고 있는 상황이다.

또한 상기 방법들은 전력 케이블이나 접속부의 온도를 측정할 수는 있으나, 온도 상승과 밀접한 관계가 있는 통전 상태를 동시에 감시하기 위한 장치는 제공되지 않았다. 즉, 케이블이 통전 상태(즉, 활선 상태) 인지를 확인할 수는 없는 문제점이 있다.

물론 종래에도 전력 케이블의 통전 상태만을 검출하여 그 전력 케이블의 통전 온/오프 상태를 표시하기 위한 용도로 사용되는 LPS(Line Potential Signaller) 장치가 있었으나, 종래의 LPS 장치는 충격이나 진동에 약하여 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

예컨대 종래의 LPS 장치는 대지전압과 집전판 사이에서 발생되는 전압원을 활용하기 때문에 입력전압이 낮아 통전 상태를 표시하는 발광다이오드(LED)를 선명하게 발광시키지 못하여 육안으로는 점등 유무의 식별이 어렵고, 또한 진동(예 : 기기조작이나 GIS가 동작될 때 발생하는 진동)이나 충격에 따른 고장 발생이 많으며, 또한 현장 여건상 특고압 선로가 다수 존재하고 차단기의 개폐가 빈번하게 이루어지고 있어 써지 및 노이즈가 많이 발생되는데, 그 써지와 노이즈가 LPS의 인입라인에 유입될 경우 회로가 손상을 받아 고장이 발생하므로 신뢰성이 떨어지고 유지 보수비용이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0754280호(2007.08.27.등록, 전력 케이블 접속부 열화 검출 시스템 및 열화 검출 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전력 케이블과 접속부에 열화가 발생하여 육안으로 볼 수 있는 상태로 악화되기 전에 통전 상태와 온도를 미리 검출하여 신속한 조치를 통해 사고를 방지할 수 있도록 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 전력 케이블과 접속부 사이에 전압 및 온도 검출용 모듈을 삽입하여 전력 케이블 접속부의 활선 여부 및 온도를 감시함으로써 전력 케이블 접속부의 고장은 물론 사고 파급을 방지할 수 있도록 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 전력 케이블로부터 구동 전원을 얻어 선명하고 안정적인 고휘도 발광다이오드를 발광시켜 통전상태를 표시할 수 있도록 하고, 또한 세라믹계 전자식 온도 센서를 융합한 일체형 모듈을 이용하여 통전 및 온도를 통합 감시함으로써 사고 발생을 미리 방지할 수 있도록 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템은, 적어도 하나 이상의 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈; 상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 통전 시 발생되는 전기장에 의한 전압을 검출하여 통전 상태를 표시하는 통전 감시부; 및 상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 온도를 검출하여 표시하고, 미리 지정된 조건이 되었을 때 경보를 출력하는 온도 감시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템은, 상기 전력 케이블 접속부의 통전 상태 및 온도를 검출하여 외부의 원격 감시용 컴퓨터 또는 원격감시 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 온도 감시부는, 상기 센싱 모듈에서 검출된 온도 정보를 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터; 및 상기 디지털 값으로 변환된 온도 정보를 이용하여 온도 값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센싱 모듈에서 검출된 통전 상태 및 온도 정보를 취합하고, 상기 통전 상태와 온도 정보를 특정 통신 인터페이스를 통하여 외부의 원격 감시용 컴퓨터 또는 원격감시 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 특정 통신 인터페이스는, 시리얼 통신 인터페이스, 또는 USB(Universal Serial Bus) 통신 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상시 센싱 모듈은 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부에 별도로 설치되며, 상기 통전 감시부는 상기 각 센싱 모듈을 통해 검출된 전압을 이용하여 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부의 통전 상태를 별도로 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 센싱 모듈은, 상기 전력 케이블 접속부가 통전 상태일 때 주변에서 발생되는 전기장으로부터 정전용량의 확보하고 그 정전용량에 의해 생성된 전압을 검출하는 집전판; 및 상기 집전판 상에 일정 간격으로 장착되며, 접촉 부분의 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 집전판은 안정적인 정전용량을 확보할 수 있도록 콘덴서 기능이 있으며 변형이 자유로운 비철금속 재질로 이루어지며, 상기 집전판과 온도 센서의 절연 보강을 위해 폴리카보네이트로 2중 절연 처리 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 센싱 모듈은, 통전 상태 정보와 온도 정보를 인출하기 위한 리드;를 더 포함하며, 상기 리드의 센싱 모듈에 접속되는 부분은 셋팅이 쉽고 내열에 강한 익스펜더블 케이블로 구성되고, 상기 리드의 터미널에 접속되는 부분은 견고한 금속용착이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 온도 센서는, 온도가 상승하면 저항값이 감소하는 온도 센서로서, 전자식 적층 필름형 세라믹 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 통전 감시부는, 상기 센싱 모듈로부터 검출된 전압을 분압하여 정류하는 정류부; 상기 정류부로부터 입력받은 전압을 일정 주기로 분주하여 출력하는 전압 분주부; 및 상기 전압 분주부로부터 분주되어 출력되는 전압에 의해 발광되어 통전 상태를 표시하는 통전 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 정류부는, 상기 분압된 전압을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 브리지 다이오드; 상기 브리지 다이오드의 출력단에 병렬 연결되어 상기 브리지 다이오드에서 출력된 전원을 평활시키는 평활 콘덴서; 및 상기 평활된 전원을 정전압으로 변환하는 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 전압 분주부는, 분주기 IC 칩; 및 상기 분주기 IC 칩의 특정 포트에 연결된 콘덴서;를 포함하며, 상기 정류부로부터의 전압은 상기 분주기 IC 칩과 상기 콘덴서의 충방전에 의해 일정 주기로 분주되어, 상기 분주기 IC 칩의 특정 출력 포트(

,

)를 통해 출력되고, 상기 출력 포트(

,

)는 서로 상반된 출력 레벨을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 통전 표시부는, 적어도 하나 이상의 고휘도 발광다이오드;를 포함하고, 상기 발광다이오드는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 칩 LED(Light Emitting Diode) 램프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전력 케이블 접속부의 활선 여부 및 온도를 통합 감시함으로써 전력 케이블 접속부의 고장은 물론 사고 발생을 미리 방지할 수 있도록 하며, 전력 케이블 접속부에 열화가 발생하여 육안으로 볼 수 있는 상태로 악화되기 전에 통전 상태와 온도를 미리 검출하여 신속한 조치를 통해 사고를 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈의 개략적인 형상을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에서 통전 감시부의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 제어부의 온도 산출 동작을 설명하기 위한 등가회로를 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템의 전면 조작 패널을 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 실제로 적용하는 방법을 설명하기 위한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템은 적어도 하나 이상의 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈(100)(이하, 센싱 모듈로 기재함)을 통해 전력 케이블 접속부(예 : 케이블 플러그)의 통전 및 온도를 검출하고, 상기 검출된 통전 및 온도 정보를 이용하여 통전 및 온도를 감시하는 통전 및 온도 통합 감시부(400)를 포함한다.

이하 상기 통전 및 온도 통합 감시부(400)의 구성 수단들을 통전 감시부(200)와 온도 감시부(300)로 구분하여 설명한다.

그러나 상기 통전 감시부(200) 및 온도 감시부(300)로 구분된 구성 수단들이 반드시 해당 기능에만 한정적으로 사용되는 것은 아니며, 상기 구성 수단들 중 제어부(320)를 포함한 일부 수단들(310, 340, 350, 360, 370)은 통전 감시부(200) 및 온도 감시부(300)에 공통적으로 사용될 수 있음에 유의한다.

상기 통전 및 온도 통합 감시부(400)는 자체적으로 전력 케이블 접속부의 통전 상태 및 온도를 검출하여 표시하며, 미리 지정된 경보 조건이 되었을 때 자체적으로 경보를 출력할 수 있다. 예컨대 상기 경보는 디스플레이 수단이나 사운드 출력 수단(미도시)을 통해서 출력될 수 있다.

또한 상기 통전 및 온도 통합 감시부(400)는 통전 감시 정보 및 온도 감시 정보를 검출하여 외부의 원격 감시용 컴퓨터(500) 또는 원격감시 제어시스템(예 : SCADA)(미도시)에 전송할 수도 있다.

상기 통전 및 온도 통합 감시부(400)는 전원부(340)를 통해 구동 전원(예 : VCC=+5V, GND=0V)을 공급 받는다.

터미널(310)에는 상기 적어도 하나 이상의 센싱 모듈(100)에서 인출된 리드(120, 140, 도 2 참조)가 연결된다. 상기 리드(120, 140)를 통해 상기 센싱 모듈(100)로부터 통전 감시 정보(즉, 검출 전압 정보)와 온도 감시 정보(즉, 검출 온도 정보)를 입력받는다. 상기 통전 감시 정보(즉, 검출 전압 정보)는 통전 감시부(200)로 입력되고 상기 온도 감시 정보(즉, 검출 온도 정보)는 제어부(320)로 입력된다. 물론 상기 제어부(320)는 상기 통전 감시 정보도 취합할 수 있다.

상기 통전 감시부(200)는 상기 통전 감시 정보를 이용하여 각 상의 통전 상태를 표시한다. 즉, 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부(예 : 케이블 플러그, 도 6 참조)의 통전 상태를 표시한다. 상기 통전 감시부(200)의 상세한 구성과 동작은 도 3을 참조하여 설명한다.

상기 제어부(320)는 상기 온도 감시 정보를 이용하여 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부(예 : 케이블 플러그, 도 6 참조)의 온도를 산출한다.

상기 제어부(320)의 온도 산출 동작은 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 제어부(320)는 상기 검출된 각 전력 케이블 접속부의 온도를 온도 표시부(330)에 표시한다.

상기 제어부(320)는 상기 검출된 통전 상태 및 온도 상태가 미리 지정된 경보 조건이 되었을 때 경보를 출력한다. 상기 경보 조건은 모드 설정부(350)를 통해 미리 설정될 수 있다.

상기 모드 설정부(350)의 동작은 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

상기 제어부(320)는 상기 검출된 통전 상태 정보 및 온도 정보를 시리얼 통신부(322)를 통해 시리얼 데이터 형식으로 출력한다. 상기 시리얼 데이터 형식으로 출력된 상기 통전 상태 정보 및 온도 정보는 USB-시리얼 컨버터(360)를 통해 USB(Universal Serial Bus) 통신에 적합한 데이터 형식으로 변환된다.

상기 USB-시리얼 컨버터(360)를 통해 USB 통신에 적합한 데이터 형식으로 변환된 상기 통전 상태 정보 및 온도 정보는 커넥터(370)를 통해 USB 케이블로 연결된 컴퓨터(500)로 전송된다. 만약, 상기 통전 및 온도 통합 감시부(400)와 컴퓨터(500)가 USB 케이블이 아닌 다른 통신 인터페이스 방식으로 연결되어 있다면, 해당하는 통신 인터페이스 방식에 맞는 데이터 형식으로 변환하기 위한 컨버터를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈의 개략적인 형상을 보인 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈(100)은, 전력 케이블 접속부(또는 전력 케이블 주변)의 통전 상태를 검출하고, 상기 전력 케이블 접속부가 통전 상태일 때 주변에서 발생되는 전기장(또는 유도전류)으로부터 정전용량을 확보하고, 그 정전용량에 의해 생성된 전압을 검출하는 집전판(110), 상기 집전판(110) 상에 일정 간격으로 장착되며, 접촉 부분의 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 온도 센서(130), 상기 집전판(110)에서 검출된 정전용량(즉, 전압)을 인출하기 위한 리드(Lead)(120), 및 상기 적어도 하나 이상의 온도 센서(130)에서 검출된 온도 값을 개별 또는 통합하여 인출하기 위한 리드(140)를 포함한다.

상기 센싱 모듈(100)은 각 상(예 : A, B, C 상) 전원이 인가되는 각 전력 케이블 접속부(예 : 케이블 플러그, 도 6 참조)에 각기 부착되어 각 전력 케이블 접속부에서 전압과 온도를 검출한다.

상기 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈(100)은, 변형이 자유로운 비철금속 재질로 구성된다. 또한 상기 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈(100)은, 집전판(110)과 온도 센서(130)의 절연 보강을 위해 폴리카보네이트(PC)로 2중 절연 처리를 한다.

상기 집전판(110)은 안정적인 정전용량을 확보할 수 있도록 콘덴서 기능이 내장된 비철금속 소재의 일체형 집전판으로 이루어진다. 즉, 상기 집전판(110)에서 전압검출 및 콘덴서 기능을 수행한다.

상기 각 리드(120, 140)의 터미널(310, 도 1 참조)에 접속되는 부분은 견고하게 금속용착을 하며, 상기 각 리드(120, 140)의 인출부(센싱 모듈에 접속되는 부분)는 셋팅이 쉽고 내열에 강한 익스펜더블 케이블(미도시)로 구성된다.

상기 온도 센서(130)는 전자식 적층 필름형 세라믹 온도 센서로서, 안정적인 특성과 컴팩트한 구조의 모듈 구성이 가능하게 한다. 예컨대 상기 온도 센서(130)는 온도가 상승하면 저항값이 크게 감소하는 NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에서 통전 감시부의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템에서 통전 감시부(200)는, 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈(100)로부터 검출된 전압에서 원하는 전압을 분압하여 정류하는 정류부(210), 상기 정류부(210)로부터 입력받은 전압을 일정 주기로 분주하여 출력하는 전압 분주부(220), 및 상기 전압 분주부(220)로부터 분주되어 출력되는 전압에 의해 주기적으로 발광되어 통전 상태를 표시하는 통전 표시부(230)를 포함한다.

상기 분압을 원하는 전압은 5 ~ 25(V) 정도이지만, 그 이외의 전압으로 분압 할 수도 있다. 상기 분압을 원하는 전압은 직렬 연결된 콘덴서(C1, C2)를 통해서 분압 할 수 있으며, 그 중 어느 하나의 콘덴서(C2)의 양단 전압이 원하는 분압 전압이 된다.

상기 정류부(210)는, 상기 분압 전압을 입력받아 브리지 다이오드(D1 ~ D4)를 통하여 교류 전원(AC 전원)을 직류 전원(실질적으로는 맥류 전원)으로 변환한 후, 상기 브리지 다이오드(D1 ~ D4)의 출력단에 병렬 연결된 콘덴서(C3)를 통해서 상기 맥류 전원을 평활하여 직류 전원(DC 전원)으로 변환한다. 그리고 상기 직류 전원(DC 전원)을 레귤레이터(Reg1)에서 안정적인 정전압(예 : 5V 정전압)으로 변환하여 출력한다.

상기 전압 분주부(220)는, 상기 정류부(210)의 출력 전압을 분주기 IC 칩(221)과 그의 특정 포트에 연결된 콘덴서(C4)의 충방전에 의해 일정 주기로 분주하여 특정 출력 포트(

,

)를 통해 출력한다. 이때 상기 분주기 IC 칩(221)의 출력 포트(

,

)는 서로 상반된 출력 레벨을 갖는다. 즉, 일 측 출력 포트가 하이(High) 레벨이면 다른 출력 포트는 로우(Low) 레벨이 되는 것이다.

상기 통전 표시부(230)는, 적어도 하나 이상의 고휘도 발광다이오드(LED)를 포함한다. 상기 발광다이오드(LED)는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 칩 LED 램프를 적용하는 것이 바람직하지만 반드시 그것에 한정하는 것은 아니다.

상기 통전 표시부(230)는, 상기 분주기 IC 칩(221)의 출력 포트(

)가 하이(High) 레벨일 경우에는 출력 포트(

)가 로우(Low) 레벨이 되어 발광다이오드(LED)를 턴온시키고, 반대로 출력 포트(

)가 로우(Low) 레벨일 경우에는 출력 포트(

)가 하이(High) 레벨이 되어 발광다이오드(LED)를 턴오프시킴으로써 상기 발광다이오드(LED)를 점멸시킨다. 즉, 상기 발광다이오드(LED)가 점멸되는 경우 상기 전력 케이블 접속부가 통전 상태임을 나타낸다.

도 4는 상기 도 2에 있어서, 제어부의 온도 산출 동작을 설명하기 위한 등가회로를 보인 예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 등가 회로는 저항(R)과 온도 센서(Th)가 직렬 연결되어 있고, 상기 직렬 연결된 저항(R)과 온도 센서(Th)(130)의 양단에 전압(Vin)이 공급된다고 가정한다. 그리고 현재의 온도에 따라 상기 온도 센서(Th)(130)의 저항값이 달라지며 그 저항값에 비례하여 상기 온도 센서(Th)(130) 양단에 걸리는 전압(Vout)이 달라지게 된다.

따라서 상기 A/D 컨버터(321)는 상기 온도 센서(Th)(130)의 양단 전압(Vout)을 읽어 디지털 데이터로 변환한다. 그리고 상기 제어부(320)는 상기 A/D 컨버터(321)를 통해 변환된 디지털 데이터로부터 온도 값을 산출한다.

상기 제어부(320)는 A/D 컨버터(321)를 포함하는 마이크로프로세서(예 : 마이컴)로 구성될 수 있다. 또한 상기 제어부(320)는 온도 검출에 필요한 수단들을 포함하여 하나의 회로 보드(Circuit Board)로 구성될 수도 있다.

상기 제어부(320)(또는 회로 보드)는 센싱 모듈(100)의 개수에 대응하여 다수 개로 구성될 수 있으며, 이 경우 각 제어부(320)는 고유한 ID가 설정되고, 상위 구성 수단(예 : 컴퓨터)에서 내려오는 명령 신호를 분석하여 해당 ID를 갖는 제어부(320)에서 검출된 통전 감시 정보 및 온도 감시 정보를 송수신할 수 있다.

상기 A/D 컨버터(321)는 상기 제어부(320)의 내부에 포함되는 것이 바람직하지만, 상기 제어부(320)의 외부에 별도로 구성될 수도 있다.

상기 A/D 컨버터(321)는 분해능이 12bit 인 것을 사용할 수 있으나, 반드시 그에 한정하는 것은 아니다.

한편 본 발명의 실시예에서는 구체적으로 설명하지 않았으나, 전력 케이블 접속부 주변의 습도나 기압을 검출하여 상기 A/D 컨버터(321)를 통해 디지털 값으로 변환할 수도 있다. 물론 이 경우에 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템은 습도 검출 센서(미도시)와 기압 검출 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 다수의 전자식 적층 필름형 세라믹 온도 센서를 센싱 모듈(100)에 장착하고, 상기 각 온도 센서에서 출력되는 온도의 평균값을 산출하여 상기 산출된 온도에 따라 사운드나 디스플레이 방식(예 : 경광등)으로 경보를 출력할 수 있다.

참고로 상기 전자식 적층 필름형 세라믹 온도 센서는 온도 변화에 민감하게 반응하기 때문에 온도 감지에 대단히 유리하다. 특히 모터나 스위치, 각종 전력기구의 작동 시 초기에 과도한 돌입전류(in-rush current) 및 노이즈가 혼입된 개폐서지가 발생하여 회로에 손상(damage)을 줄 수 있는 문제점을 온도 센서(예 : 서미스터)를 채용하여 억제할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템의 전면 조작 패널을 보인 예시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템의 전면 조작 패널에는 각 상(예 : A, B, C 상) 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부의 통전 상태를 표시하는 통전 표시부(230), 상기 통전 표시부(230)의 밝기를 가변 조절하기 위한 스위치부(231), 각 상(예 : A, B, C 상) 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부의 온도를 표시하는 온도 표시부(330), 및 경보의 출력 여부, 경보 출력 방식(예 : 사운드, 디스플레이 등), 경보를 출력할 온도를 각 상 별로 설정하기 위한 모드 설정부(350)를 포함한다.

그 이외에도 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템의 전원 상태를 표시하기 위한 표시부(Power) 및 동작 상태를 테스트하거나 리셋 시키기 위한 테스트 스위치(TEST)를 더 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템을 실제로 적용하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 임의의 전력 케이블에 연결된 케이블 플러그가 있다고 가정한다.

예컨대 상기 전력 케이블은 25.8kV GIS 초고압 전력 케이블일 수 있다. 그러나 반드시 상기 전력 케이블에 한정하여 적용되는 것은 아니다.

상기 케이블 플러그의 외측 둘레에는 센싱 모듈(100)이 감겨져 있다. 또한 상기 센싱 모듈(100)의 길이는 상기 케이블 플러그의 외측 둘레의 길이에 대응하여 조절될 수 있다. 그리고 상기 센싱 모듈(100)은 상기 케이블 플러그에 용이하게 부착시키기 위한 접착 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 센싱 모듈(100)에서 검출되는 전압과 온도는 리드(Lead)를 통해 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시부(400)에 입력된다.

그리고 통전 및 온도 통합 감시부(400)는 각 상(예 : A, B, C 상) 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부의 통전 상태와 온도를 표시하고, 상기 검출된 통전 상태와 온도가 미리 설정된 조건이 되었을 때 경보를 출력한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템은 종래의 문제점을 보완하여 내후성과 안정성을 동시에 실현하면서 통전상태를 표시하고, 빠른 응답성을 갖고, 리드(Lead) 저항을 무시할 수 있으며, 충격과 진동에 강한 세라믹 계열의 전자식 온도 센서를 이용하여 온도를 검출할 수 있도록 한다. 또한 상기 검출된 통전 감시 정보와 온도 감시 정보를 인터록 시스템에 적용할 수도 있다.

또한 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템은 통전 감시부(200) 내에 정전압용 브릿지 다이오드 회로를 적용하여 노이즈와 서지의 혼입에 의한 회로의 손상을 방지할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 통전 및 온도 통합 감시 시스템은 후크형 고정 장치(미도시)로 회로 보드를 고정하고, 바이뮬러형 터미널 블록을 채용하여 락킹 구조로 단자대를 구성함으로써 진동에 의한 회로의 소손을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈
200 : 통전 감시부 210 : 정류부
220 : 전압 분주부 221 : 분주기 IC 칩
230 : 통전 표시부 300 : 온도 감시부
310 : 터미널 320 : 제어부
321 : A/D 컨버터 322 : 시리얼 통신부
330 : 온도 표시부 340 : 전원부
350 : 모드 설정부 360 : USB-시리얼 컨버터
370 : 커넥터 400 : 통전 및 온도 통합 감시부
500 : 컴퓨터

Claims

적어도 하나 이상의 통전 및 온도 검출용 일체형 센싱 모듈;
상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 통전 시 발생되는 전기장에 의한 전압을 검출하여 통전 상태를 표시하는 통전 감시부; 및
상기 센싱 모듈을 이용해 전력 케이블 접속부의 온도를 검출하여 표시하고, 미리 지정된 조건이 되었을 때 경보를 출력하는 온도 감시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템은,
상기 전력 케이블 접속부의 통전 상태 및 온도를 검출하여 외부의 원격 감시용 컴퓨터 또는 원격감시 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 온도 감시부는,
상기 센싱 모듈에서 검출된 온도 정보를 디지털 값으로 변환하는 A/D 컨버터; 및
상기 디지털 값으로 변환된 온도 정보를 이용하여 온도 값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 센싱 모듈에서 검출된 통전 상태 및 온도 정보를 취합하고,
상기 통전 상태와 온도 정보를 특정 통신 인터페이스를 통하여 외부의 원격 감시용 컴퓨터 또는 원격감시 제어시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 4항에 있어서, 상기 특정 통신 인터페이스는,
시리얼 통신 인터페이스, 또는 USB(Universal Serial Bus) 통신 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 1항에 있어서,
상시 센싱 모듈은 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부에 별도로 설치되며, 상기 통전 감시부는 상기 각 센싱 모듈을 통해 검출된 전압을 이용하여 각 상 전원이 인가되는 전력 케이블 접속부의 통전 상태를 별도로 표시하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 센싱 모듈은,
상기 전력 케이블 접속부가 통전 상태일 때 주변에서 발생되는 전기장으로부터 정전용량을 확보하고 그 정전용량에 의해 생성된 전압을 검출하는 집전판; 및
상기 집전판 상에 일정 간격으로 장착되며, 접촉 부분의 온도를 검출하는 적어도 하나 이상의 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 7항에 있어서,
상기 집전판은 안정적인 정전용량을 확보할 수 있도록 콘덴서 기능이 있으며 변형이 자유로운 비철금속 재질로 이루어지며,
상기 집전판과 온도 센서의 절연 보강을 위해 폴리카보네이트로 2중 절연 처리 되는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 7항에 있어서, 상기 센싱 모듈은,
통전 상태 정보와 온도 정보를 인출하기 위한 리드;를 더 포함하며,
상기 리드의 센싱 모듈에 접속되는 부분은 셋팅이 쉽고 내열에 강한 익스펜더블 케이블로 구성되고, 상기 리드의 터미널에 접속되는 부분은 견고한 금속용착이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 7항에 있어서, 상기 온도 센서는,
온도가 상승하면 저항값이 감소하는 온도 센서로서,
전자식 적층 필름형 세라믹 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 통전 감시부는,
상기 센싱 모듈로부터 검출된 전압을 분압하여 정류하는 정류부;
상기 정류부로부터 입력받은 전압을 일정 주기로 분주하여 출력하는 전압 분주부; 및
상기 전압 분주부로부터 분주되어 출력되는 전압에 의해 발광되어 통전 상태를 표시하는 통전 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 정류부는,
상기 분압된 전압을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 브리지 다이오드;
상기 브리지 다이오드의 출력단에 병렬 연결되어 상기 브리지 다이오드에서 출력된 전원을 평활시키는 평활 콘덴서; 및
상기 평활된 전원을 정전압으로 변환하는 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 전압 분주부는,
분주기 IC 칩; 및
상기 분주기 IC 칩의 특정 포트에 연결된 콘덴서;를 포함하며,
상기 정류부로부터의 전압은 상기 분주기 IC 칩과 상기 콘덴서의 충방전에 의해 일정 주기로 분주되어,
상기 분주기 IC 칩의 특정 출력 포트(
,
)를 통해 출력되고,
상기 출력 포트(
,
)는 서로 상반된 출력 레벨을 갖는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.
제 11항에 있어서, 상기 통전 표시부는,
적어도 하나 이상의 고휘도 발광다이오드;를 포함하고,
상기 발광다이오드는 SMD(Surface Mount Device) 타입의 칩 LED(Light Emitting Diode) 램프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 케이블 접속부의 통전 및 온도 통합 감시 시스템.