KR20180032994A - 접지시스템의 전위상승 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접지시스템의 전위상승 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물 등에 시설되는 접지시스템의 접지 파라미터를 현장에서 간편하게 측정하여 접지시스템의 안전성 평가를 가능하게 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 지표면에서 소정깊이로 매설된 접지시스템의 전위상승전압을 측정하는 것으로, 외부전원 또는 내장된 독립전원을 이용하여 상용주파수전류 또는 임펄스전류를 발생시켜 상기 접지시스템의 리드선으로 인가하는 전원소스부; 상기 전원소스부를 통해 상기 접지시스템에 인가된 상용주파수전류 또는 임펄스전류에 따른 전위상승전압을 상기 지표면에서 측정하는 전압측정부; 및 상기 전원소스부와 상기 전압측정부를 제어하고 상기 전압측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 입력받는 시스템제어부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치를 기술적 요지로 한다.

Description

접지시스템의 전위상승 측정장치{Potential rise measuring device of ground system}

본 발명은 접지시스템의 전위상승 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접지시스템의 접지 파라미터를 현장에서 간편하게 측정하여 접지시스템의 안전성 평가를 가능하게 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치에 관한 것이다.

현재 고도의 정보통신망 환경에서는 디지털 전자통신기기의 급속한 보급에 따라 안정적인 전원공급이 사회 안전의 필수적인 요소이고 정전 고장이나 낙뢰 사고 등이 방지하기 위한 접지시스템에 대한 중요성도 함께 부각되고 있다.

이러한 접지시스템은 발전소, 변전소, 대형 플랜트, 수도, 가스 사업장, 건축 구조물 등의 전력설비에 안정적인 전력공급 및 감전사고예방을 위한 안전설비이다.

한편, 전기사용 환경을 안전하게 구축하기 위한 최적 접지시스템은 인체의 안전뿐만 아니라 운용설비의 보호 측면에서 매우 중요하므로 시공단계에서부터 접촉전압이나 보폭전압 등과 같은 접지 전위상승과 관련된 실증평가가 이루어져야 한다.

일반적으로 접지시스템은 시공 후 수십 년 이상 교체나 보강공사 없이 사용되는 경우가 대부분이고, 일부 산업현장의 접지시스템은 부식이나 공사 등으로 인해 유실이나 단선 등이 발생하지만 이에 대한 검증장비가 부재한 실정이다.

그리고 종래의 접지저항 측정은 전문적인 지식이 요구되고 고가의 측정장비도 필요하여 제한적으로 관리되고 있고 접촉전압이나 보폭전압 등의 접지 파라미터 측정은 적합한 측정기기의 부재로 인해 수치해석적인 방법으로 예측하는 것으로 대체되고 있으나 이러한 예측은 실제 측정과는 상당한 오차가 있다.

따라서 유실이나 단선 등의 이상상황 발생에 의해 급격히 변화된 접지시스템의 이상 유무를 정확하게 진단하고 적합성 여부를 평가 가능하며 현장에서 용이하게 적용할 수 있는 접지시스템의 전위상승 측정장치가 필요하다.

대한민국 등록특허공보 제10-0987873호, 2010.10.13.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1447977호, 2014.10.07.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-1164148호, 2012.07.03.자 공고. 대한민국 등록특허공보 제10-15163193호, 2015.05.06.자 공고.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 유실이나 단선 등의 이상상황은 물론이고 낙뢰 등에 의한 이상상황 발생에 의해 급격히 변화된 접지시스템의 이상 유무를 정확하게 진단하고 적합성 여부를 평가 가능하며 현장에서 용이하게 적용 가능하도록 일반적인 상용주파수를 포함한 저주파 대역의 전류에 따른 전위상승전압뿐만 아니라 임펄스전류에 따른 전위상승전압도 측정할 수 있는 접지시스템의 전위상승 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치는 지표면에서 소정깊이로 매설된 접지시스템의 전위상승전압을 측정하는 것으로, 외부전원 또는 내장된 독립전원을 이용하여 상용주파수전류 또는 임펄스전류를 발생시켜 상기 접지시스템의 리드선으로 인가하는 전원소스부; 상기 전원소스부를 통해 상기 접지시스템에 인가된 상용주파수전류 또는 임펄스전류에 따른 전위상승전압을 상기 지표면에서 측정하는 전압측정부; 및 상기 전원소스부와 상기 전압측정부를 제어하고 상기 전압측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 입력받는 시스템제어부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원소스부는 상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 디지털/아날로그변환기를 통해 상용주파수전류를 발생시키는 상용주파수전류발생부; 및 상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 충전전압제어기를 통해 임펄스전류를 발생시키는 임펄스전류발생부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 전압측정부는 상기 지표면으로부터 상기 상용주파수전류에 따른 전압을 입력받아 저압저주파분압기를 통해 상기 전위상승전압을 측정하는 상용주파수전위상승측정부; 상기 지표면으로부터 상기 임펄스전류에 따른 전압을 입력받아 고압고주파디바이더를 통해 상기 전위상승전압을 측정하는 임펄스전위상승측정부; 및 상기 상용주파수전위상승측정부 또는 상기 임펄스전위상승측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 디지털신호로 변환하여 상기 시스템제어부로 제공하는 아날로그/디지털변환부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템제어부는 상기 전압측정부가 상용주파수전류를 측정할 것인지 또는 임펄스전류를 측정할 것인지를 설정하는 측정모드설정부; 상기 전원소스부에서 상용주파수전류를 발생시킬 것인지 또는 임펄스전류가 발생시킬 것인지를 설정하는 전원소스설정부; 및 상기 전원소스부에서 발생하는 상용주파수전류의 주파수와 피크 또는 임펄스전류의 임펄스 크기를 설정하는 전원세기설정부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템제어부는 사용자로부터 제어신호를 입력받고 상기 전압측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 입력받아 출력하는 유저인터페이스부;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템제어부는 상기 전원소스부와 상기 전압측정부 중의 적어도 하나 이상과는 무선으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 시스템제어부는 상기 전원소스부와 상기 전압측정부 중의 하나와 일체로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치는 사용자의 선택 제어에 따라 접지시스템에 상용주파수전류 혹은 임펄스전류를 선택적으로 인가하여 이에 대한 전위상승전압을 측정함으로써 유실이나 단선 등의 이상상황은 물론이고 낙뢰 등에 의한 이상상황 발생에 의해 급격히 변화된 접지시스템의 이상 유무를 정확하게 진단하고 적합성 여부를 평가 가능하며 현장에서 용이하게 적용 가능할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치의 전체 구성을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 모식도.

본 발명은 발전소, 변전소, 대형 플랜트, 수도 및 가스 사업장, 건축 구조물 등의 전력설비에 구비되는 접지시스템의 이상 유무를 진단하여 적합성 여부를 판단하기 위한 접지시스템의 전위상승 측정장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치는 유실이나 단선 등의 이상상황은 물론이고 낙뢰 등에 의한 이상상황 발생에 의해 급격히 변화된 접지시스템의 이상 유무를 정확하게 진단하고 적합성 여부를 평가 가능하며 현장에서 용이하게 적용 가능하도록 상용주파수전류에 따른 전위상승전압뿐만 아니라 임펄스전류에 따른 전위상승전압도 측정할 수 있는 것이 특징이다.

이러한 특징은, 크게 전원소스부와 전압측정부 및 시스템제어부로 구성되고, 상기 전원소스부는 상용주파수전류 또는 임펄스전류를 선택적으로 발생시킬 수 있며, 상기 전압측정부는 전원소스부에 대응되게 상용주파수전류 또는 임펄스전류에 따른 전위상승전압을 선택적으로 측정할 수 있고, 상기 시스템제어부는 전원소스부와 전압측정부를 상용주파수전류에 대한 전위상승전압 측정모드 또는 임펄스전류에 대한 전위상승전압 측정모드로 선택 제어할 수 있는 구조에 의해 달성된다.

따라서 전원계통의 지락이나 고장사고 등에 의한 저주파 전류 영역에서 특성 모의할 수 있는 상용주파수전류에 따른 전위상승전압은 물론이고 낙뢰 등에 의한 고주파 대전류 영역에서 특성 모의할 수 있는 임펄스전류에 따른 전위상승전압도 측정 가능하므로 접지시스템의 이상 유무를 확실하게 진단하여 적합성 여부를 정확도 있게 판단할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 접지시스템의 전위상승 측정장치는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 전원소스부(10)와 전압측정부(20) 및 시스템제어부(30)로 구성되어 지표면으로부터 소정깊이로 매설된 접지시스템(G)의 전위상승전압을 측정하는 것이다.

먼저, 상기 전원소스부(10)는 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 상용주파수전류 또는 임펄스전류를 발생시켜 접지시스템(G)의 리드선(L)으로 인가하는 것이다.

즉, 전원소스부(10)는 후술할 시스템제어부(30)를 통해 입력되는 사용자의 제어신호에 따라 상용주파수전류(60㎐~1㎑의 저주파 대역)를 발생시키거나 임펄스전류(고주파 대역)를 발생시켜 접지시스템(G)의 리드선(L)에 인가한다.

이때 전원소스부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제어신호에 따라 디지털/아날로그변환기(111)를 통해 상용주파수전류를 발생시키는 상용주파수전류발생부(11)와, 상기 제어신호에 따라 충전전압제어기(121)를 통해 임펄스전류를 발생시키는 임펄스전류발생부(12)로 구성된다.

즉, 전원소스부(10)를 통해 상용주파수전류와 임펄스전류 모두를 선택적으로 발생시켜 접지시스템(G)으로 인가할 수 있다. 이는 후술할 시스템제어부(30)를 통한 사용자의 조작에 의해 제어될 수 있다.

다음으로, 상기 전압측정부(20)는 전원소스부(10)를 통해 접지시스템(G)에 인가된 상용주파수전류 또는 임펄스전류에 따른 전위상승전압을 프로브를 통해 지표면에서 측정하는 것이다.

이때 전압측정부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 상용주파수전류에 따른 전압을 입력받아 저압저주파분압기(211)를 통해 전위상승전압을 측정하는 상용주파수전위상승측정부(21)와, 임펄스전류에 따른 전압을 입력받아 고압고주파디바이더(221)를 통해 상기 전위상승전압을 측정하는 임펄스전위상승측정부(22)로 구성된다.

즉, 전압측정부(20)에서도 접지시스템(G)으로부터 상용주파수전류와 임펄스전류에 따른 전위상승전압 모두를 선택적으로 측정할 수 있다. 이때 후술할 시스템제어부(30)를 통한 사용자의 조작에 의해 제어될 수 있다.

여기서 전압측정부(20)에는 상용주파수전위상승측정부(21) 또는 임펄스전위상승측정부(22)에서 측정된 전위상승전압을 디지털신호로 변환하여 후술할 시스템제어부(30)로 전송하는 아날로그/디지털변환부(23)가 더 포함된다.

마지막으로, 상기 시스템제어부(30)는 전원소스부(10)와 전압측정부(20)를 제어하고 전압측정부(20)에서 측정된 전위상승전압을 입력받는 것으로 이를 통해 접촉전압과 보폭전압 등의 위험전압을 산출할 수 있다.

이때 시스템제어부(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이 전압측정부(20)가 상용주파수전류에 대한 전원상승전압을 측정할 것인지 또는 임펄스전류에 대한 전위상승전압을 측정할 것인지를 설정하는 측정모드설정부(31)와, 전원소스부(10)가 상용주파수전류를 발생시킬 것인지 또는 임펄스전류가 발생시킬 것인지를 설정하는 전원소스설정부(32)와, 전원소스부(10)에서 발생하는 상용주파수전류의 주파수와 피크 또는 임펄스전류의 임펄스 크기를 설정하는 전원세기설정부(33)가 포함된다.

그리고 시스템제어부(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이 사용자로부터 제어신호를 입력받고 전압측정부(20)에서 측정된 전위상승전압을 출력하는 유저인터페이스부(34)가 더 포함된다.

따라서 사용자는 시스템제어부(30)를 통해 전원소스부(10)와 전압측정부(20)의 작동을 간편하게 제어할 수 있고 전압측정부(20)에서 측정된 전위상승전압을 용이하게 확인하여 접지시스템(G)의 이상 유무를 매우 편리하게 진단할 수 있다.

한편, 접지시스템(G)의 설치 규모나 측정 환경에 따라 도 1에 도시된 바와 같이 시스템제어부(30)가 전원소스부(10)와 전압측정부(20)에 유선으로 연결될 수도 있다.

상기와 같이 유선으로 연결되는 경우에는 별도의 통신모듈이 필요치 않으므로 장치의 구조가 간소화되고 통신장애로 인한 오류 등이 발생하지 않는 이점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 대규모 산업현장 등에 구축된 광범위 접지시스템(G)에 대한 전위상승전압을 측정하기 위해서는 시스템제어부(30)가 전원소스부(10)와 전압측정부(20)에 무선으로 연결될 수도 있다. 이때는 시스템제어부(30)에서 전원소스부(10)과 전압측정부(20)를 원격에서 제어 가능한 이점이 있다.

그리고 별도로 도시하지 않았지만 시스템제어부(30)가 전원소스부(10) 또는 전압측정부(20)에 일체로 설치되고 시스템제어부(30)는 시스템제어부(30)와 일체로 설치되지 않은 구성과 무선으로 연결되는 것도 가능하다. 이때는 장치의 개수가 줄어들어 관리가 용이한 이점이 있다.

또한, 시스템제어부(30)와 전원소스부(10) 및 전압측정부(30) 모두가 일체로 구성되어 하나의 장치로도 구성될 수도 있다.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.

10: 전원소스부
11: 상용주파수전류발생부
111: 디지털/아날로그변환기
12: 임펄스전류발생부
121: 충전전압제어기
20: 전압측정부
21: 상용주파수전위상승측정부
211: 저압저주파분압기
22: 임펄스전위상승측정부
221: 고압고주파디바이더
30: 시스템제어부
31: 측정모드설정부
32: 전원소스설정부
33: 전원세기설정부
34: 유저인터페이스부
G: 접지시스템
L: 리드선

Claims (8)

1. 지표면에서 소정깊이로 매설된 접지시스템의 전위상승전압을 측정하는 것으로,
   외부전원 또는 내장된 독립전원을 이용하여 상용주파수전류 또는 임펄스전류를 발생시켜 상기 접지시스템의 리드선으로 인가하는 전원소스부;
   상기 전원소스부를 통해 상기 접지시스템에 인가된 상용주파수전류 또는 임펄스전류에 따른 전위상승전압을 상기 지표면에서 측정하는 전압측정부; 및
   상기 전원소스부와 상기 전압측정부를 제어하고 상기 전압측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 입력받는 시스템제어부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전원소스부는
   상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 디지털/아날로그변환기를 통해 상용주파수전류를 발생시키는 상용주파수전류발생부; 및
   상기 시스템제어부의 제어신호에 따라 충전전압제어기를 통해 임펄스전류를 발생시키는 임펄스전류발생부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 전압측정부는
   상기 지표면으로부터 상기 상용주파수전류에 따른 전압을 입력받아 저압저주파분압기를 통해 상기 전위상승전압을 측정하는 상용주파수전위상승측정부;
   상기 지표면으로부터 상기 임펄스전류에 따른 전압을 입력받아 고압고주파디바이더를 통해 상기 전위상승전압을 측정하는 임펄스전위상승측정부; 및
   상기 상용주파수전위상승측정부 또는 상기 임펄스전위상승측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 디지털신호로 변환하여 상기 시스템제어부로 제공하는 아날로그/디지털변환부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 시스템제어부는
   상기 전압측정부가 상용주파수전류에 대한 전위상승전압을 측정할 것인지 또는 임펄스전류에 대한 전위상승전압을 측정할 것인지를 설정하는 측정모드설정부;
   상기 전원소스부에서 상용주파수전류를 발생시킬 것인지 또는 임펄스전류가 발생시킬 것인지를 설정하는 전원소스설정부; 및
   상기 전원소스부에서 발생하는 상용주파수전류의 주파수와 피크 또는 임펄스전류의 임펄스 크기를 설정하는 전원세기설정부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 시스템제어부는
   사용자로부터 제어신호를 입력받고 상기 전압측정부에서 측정된 상기 전위상승전압을 입력받아 출력하는 유저인터페이스부;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 시스템제어부는
   상기 전원소스부와 상기 전압측정부 중에서 적어도 하나 이상과는 무선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 시스템제어부는
   상기 전원소스부와 상기 전압측정부 중의 하나와 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 전원소스부와 상기 전압측정부 및 상기 시스템제어부는
   일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 접지시스템의 전위상승 측정장치.

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