KR20230110111A - Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique - Google Patents
Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230110111A KR20230110111A KR1020220006211A KR20220006211A KR20230110111A KR 20230110111 A KR20230110111 A KR 20230110111A KR 1020220006211 A KR1020220006211 A KR 1020220006211A KR 20220006211 A KR20220006211 A KR 20220006211A KR 20230110111 A KR20230110111 A KR 20230110111A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnetic field
- leakage magnetic
- field energy
- core
- induction coil
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000034994 death Effects 0.000 description 1
- 231100000517 death Toxicity 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/0064—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means for performing simulations, e.g. of the magnetic variable to be measured
-
- 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
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
- G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
-
- 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
-
- 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
- G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
- G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
본 발명은 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법에 관한 것으로서, 크게 콤솔(COMSOL) 프로그램에 고전압 선로를 일주하는 코어와 상기 코어에 권선된 유도코일을 모델링시키고, 상기 코어의 형상과 크기, BH 곡선 및 유도코일의 선경 및 상전류를 입력시켜, 상기 고전압 선로의 누설자계 에너지를 상기 코어를 통해 수집하여 발전하는 상기 유도코일의 출력을 연산하는 단계; PSPICE S/W에 상기 유도코일 출력을 정류하는 브리지 회로 및 상기 브리지 회로에 연결되는 캐패시터가 포함된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 입력시키고, 상기 콤솔 프로그램에서 연산된 유도코일의 출력에 대하여, 상기 캐패시터 출력 전압에 대하여 캐패시터 정격을 연산하는 단계; 상기 연산된 소자 정격을 가지는 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여 설치 장소와 물리적 환경에 대한 장치 설계값을 자동으로 출력시켜, 각 장치의 제작단가 및 설계 난이도의 낮추는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법 및 이를 활용한 부스바 활선감시장치가 제공되는 이점이 있다.The present invention relates to a design technique for a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit, and largely involves modeling a core that circumnavigates a high voltage line and an induction coil wound around the core in a COMSOL program, and inputting the shape and size of the core, the BH curve, the wire diameter and phase current of the induction coil, and collecting the leakage magnetic field energy of the high voltage line through the core to calculate the output of the induction coil that generates power; inputting a leakage magnetic field energy A/D conversion generation modeling circuit including a bridge circuit for rectifying the output of the induction coil and a capacitor connected to the bridge circuit to PSPICE S/W, and calculating a capacitor rating for the output voltage of the capacitor with respect to the output of the induction coil calculated in the COMSOL program; and outputting a leakage magnetic field energy A/D conversion generation modeling circuit having the calculated device rating.
According to the present invention, a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique that automatically outputs device design values for the installation location and physical environment, thereby lowering the manufacturing cost and design difficulty of each device, and a busbar live wire monitoring device using the same are provided. There is an advantage.
Description
본 발명은 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법에 관한 것으로서, 고전압 선로의 물리적 특성과 전극의 물리적 특성을 입력하면 자동으로 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a design technique for a leakage magnetic field energy conversion generation circuit, and relates to a technology for automatically outputting a leakage magnetic field energy A/D conversion generation modeling circuit when physical characteristics of a high voltage line and physical characteristics of an electrode are input.
현재 전기사업법 제66조에 따라 일반용 전기설비에 대하여 1~3년 주기로 점검자가 직접 방문하여 누전상태 등을 점검하고 있으나, 전기설비는 점검 당시 상태가 유지되지 않아, 사고 전조를 예측하기 어려운 문제점이 있다.Currently, in accordance with Article 66 of the Electricity Business Act, inspectors personally visit electrical facilities for general use every 1 to 3 years to check the state of leakage, but electrical facilities do not maintain their state at the time of inspection, so it is difficult to predict the precursors of accidents.
최근 3년간 감전사고는1,673건으로 74명이 사망하였고, 이중 누전은 3번째로 큰 원인이 되고 있다.In the last 3 years, 1,673 cases of electric shock have resulted in 74 deaths, and short circuit is the third largest cause.
이에 따라, 최근에는 온라인 기반의 무선 누전경보기가 개발되었으나, 배선차단기의 2차측을 무선송신기의 전원으로 사용하므로 전기계통의 안정성 우려로 기피하고 있는 실정이다.Accordingly, an online-based wireless earth leakage alarm has recently been developed, but since the secondary side of the circuit breaker is used as a power source for a wireless transmitter, it is avoided due to concerns about stability of the electrical system.
기존의 누전경보기는 영상변류기(ZCT)를 이용하여 3상의 전류합이 설정된 누설전류 값을 초과하면 유선을 통해 누전경보기에 전달하고, 이를 작업자에게 경고음을 발생하는 방식으로써, 고전압 환경에서 다수의 영상변류기의 절연 거리 확보를 위해서 배선 경로상에 일정간격으로 고정대를 설치하고, 신호선이 외함에서 일정거리를 떨어지도록 번거로운 수작업을 필요하므로 작업시간이 길고, 절연사고시 배선 전체를 교체해야 한다.Existing earth leakage detectors use a zero-phase current transformer (ZCT) to deliver to the earth leakage detector through a wire when the sum of the currents of the three phases exceeds the set leakage current value, and to generate a warning sound to the operator.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 부스바나 케이블 주변에 발생하는 누설 자계를 수집 및 변환하여 전력을 생산하고, 이를 송신기에 전력을 공급하여 무선으로 수배전반의 누설전류를 상시 모니터링하고, 누전 발생시 신속히 관리자에게 경보를 알림으로써, 정기적인 방문 점검 제거 및 작업자의 감전사고를 예방할 수 있다.In order to solve this problem, electric power is generated by collecting and converting the leakage magnetic field generated around the bus bar or cable, and by supplying power to the transmitter to wirelessly monitor the leakage current of the switchgear at all times, and promptly alerting the manager in case of an electric leakage, it is possible to eliminate regular visit inspection and prevent electric shock accidents for workers.
따라서, 수배전반의 누설전류를 상시 모니터링하고, 누전 발생시 신속히 관리자에게 경보를 알림으로써, 정기적인 방문 점검 제거 및 작업자의 감전사고 예방하기 위해서는 부스바나 케이블 주변에 발생하는 누설 자계를 수집 및 변환하여 전력을 생산하고, 이를 송신기에 전력을 공급하는 장치를 설계하는 것이 선행되어야 한다.Therefore, it is necessary to design a device that collects and converts the leakage magnetic field generated around busbars or cables to produce power and to supply power to the transmitter in order to eliminate regular visit inspection and prevent electric shock accidents by workers by constantly monitoring the leakage current of the switchgear and promptly alerting the manager in case of leakage.
그러나 이와 같은 장치는 설치 장소와 물리적 환경 등에 의하여 각 장치의 개발이 사용 환경에 대하여 개별 설계되어야 함에 따라, 제작단가가 상승하고, 설계 난이도의 상승에 따라 실 적용이 어려워지는 문제점이 있었다.However, such a device has a problem in that, as the development of each device must be individually designed for the use environment depending on the installation location and physical environment, the manufacturing cost increases and the actual application becomes difficult due to the increase in design difficulty.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치 장소와 물리적 환경에 대한 장치 설계값을 자동으로 출력시켜, 각 장치의 제작단가 및 설계 난이도의 낮추는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique that automatically outputs device design values for the installation location and physical environment, thereby lowering the manufacturing cost and design difficulty of each device.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 콤솔(COMSOL) 프로그램에 고전압 선로를 일주하는 코어와 상기 코어에 권선된 유도코일을 모델링시키고, 상기 코어의 형상과 크기, BH 곡선 및 유도코일의 선경 및 상전류를 입력시켜, 상기 고전압 선로의 누설자계 에너지를 상기 코어를 통해 수집하여 발전하는 상기 유도코일의 출력을 연산하는 단계; PSPICE S/W에 상기 유도코일 출력을 정류하는 브리지 회로 및 상기 브리지 회로에 연결되는 캐패시터가 포함된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 입력시키고, 상기 콤솔 프로그램에서 연산된 유도코일의 출력에 대하여, 상기 캐패시터 출력 전압에 대하여 캐패시터 정격을 연산하는 단계; 상기 연산된 소자 정격을 가지는 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법을 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention models a core that circumnavigates a high voltage line and an induction coil wound around the core in a COMSOL program, and inputs the shape and size of the core, the BH curve and the wire diameter and phase current of the induction coil, and collects the leakage magnetic field energy of the high voltage line through the core to calculate the output of the induction coil that generates power; inputting a leakage magnetic field energy A/D conversion generation modeling circuit including a bridge circuit for rectifying the output of the induction coil and a capacitor connected to the bridge circuit to PSPICE S/W, and calculating a capacitor rating for the output voltage of the capacitor with respect to the output of the induction coil calculated in the COMSOL program; Outputting a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit having the calculated element rating; the technical summary is a leakage magnetic energy conversion power generation circuit design technique, characterized in that it comprises.
여기서, 상기 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로는 상기 캐패시터가 상기 브리지에 병열 연결되는 C1, C2, C3 캐패시터로 형성되고, 상기 C3 캐패시터 전단에는 레귤레이터가 포함되어 캐패시터 출력전압을 상기 레귤레이터로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법으로 되는 것이 바람직하다.Here, the leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit is formed of capacitors C1, C2, and C3 connected in parallel to the bridge, and a regulator is included in the front end of the capacitor C3, so that the output voltage of the capacitor can be adjusted by the regulator.
또한, 상기 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법은 상기 코어가 사각형으로 형상 고정되고, 상기 코어의 투자율 또는 물리적 특성값이 선 저장되어 코어의 가로, 세로 길이와 폭, 두께만 입력되면 상기 유도코일의 발전 전력이 출력되는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법으로 되는 것이 바람직하다.In addition, the leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique is preferably a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique characterized in that the core is fixed in a rectangular shape, the permeability or physical characteristic values of the core are pre-stored, and power generated by the induction coil is output when only the horizontal and vertical length, width, and thickness of the core are input.
또한, 상기 캐패시터 출력은 5±1V로서, PSPICE S/W에서 수배전반의 누설전류 모니터링 장치 입력으로 사용 가능한 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법인 것이 바람직하다.In addition, the capacitor output is 5 ± 1V, and the leakage magnetic energy A / D conversion generation modeling circuit that can be used as the input of the leakage current monitoring device of the switchgear in the PSPICE S / W is output.
상기한 본 발명에 의하여 설치 장소와 물리적 환경에 대한 장치 설계값을 자동으로 출력시켜, 각 장치의 제작단가 및 설계 난이도의 낮추는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법 및 이를 활용한 부스바 활선감시장치가 제공되는 이점이 있다.According to the present invention described above, a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique that automatically outputs device design values for the installation location and physical environment, thereby lowering the manufacturing cost and design difficulty of each device, and a busbar live wire monitoring device using the same There is an advantage in providing.
도 1은 본 발명의 실시 흐름도
도 2는 본 발명의 누설자계 에너지 변환 발전회로 모델링에 대한 일 실시예
도 3은 본 발명의 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로에 대한 일 실시예1 is a flowchart of an embodiment of the present invention
Figure 2 is an embodiment of the leakage magnetic field energy conversion generation circuit modeling of the present invention
3 is an embodiment of a leakage magnetic field energy A / D conversion power generation modeling circuit of the present invention
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. Hereinafter, the present invention will be reviewed with reference to the drawings, and in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, the terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of the user or operator, so the definitions should be made based on the content throughout this specification describing the present invention.
본 발명에서 소개하는 누설자계 에너지 변환 발전장치는 CT의 일종으로서, 상기 CT는 활선을 주회하는 코어과 상기 코어에 권선된 유도코일에서 전원을 획득하는 장치로 널리 알려져 있다.The leakage magnetic field energy conversion generator introduced in the present invention is a type of CT, and the CT is widely known as a device that obtains power from a core that circumnavigates a live wire and an induction coil wound around the core.
그러나 활선 위치에서 코어와 유도코일의 물리량을 쉽게 측정할 수 없고, 그 물리량을 안다고 하더라도 유도코일에 유도되는 전원량을 측정하고, 그에 적합한 회로를 설계하기는 전문가라 할지라도 매우 힘든 작업이다.However, it is not easy to measure the physical quantity of the core and the induction coil at the live wire position, and even if the physical quantity is known, measuring the amount of power induced in the induction coil and designing a circuit suitable for it is a very difficult task even for experts.
본 발명은 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법에 관한 것으로서, 고전압 선로의 물리적 특성과 코어의 물리적 특성을 입력하면 자동으로 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키고, 이를 이용하여 선로 활선상태를 무전원으로 감시하는 장치를 쉽게 설치할 수 있게 하여 상기한 어려움을 해결하는 기술이다.The present invention relates to a design technique for a leakage magnetic field energy conversion power generation circuit, which automatically outputs a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit when the physical characteristics of a high voltage line and the physical characteristics of a core are input, and is a technology that solves the above difficulties by making it easy to install a device that monitors the live wire state of a line without power.
이를 위하여 본 발명을 도 1과 함께 살펴보면, 본 발명은 우선 콤솔(COMSOL) 알고리즘에 도 2와 같은 모델링 구조를 입력시켜 유도코일의 발전량을 출력시킨다.To this end, looking at the present invention together with FIG. 1, the present invention first outputs the amount of power generated by the induction coil by inputting the modeling structure shown in FIG. 2 to the COMSOL algorithm.
콤솔(COMSOL) 알고리즘은 콤솔 멀티피직스(COMSOL Multiphysics)로 알려진 시뮬레이션 소프트웨어로서, 모델링 형상, 물성치 및 물리적 설정을 해석하여 물리적 특성을 시뮬레이션 출력시키는 플랫폼이다.The COMSOL algorithm is a simulation software known as COMSOL Multiphysics, which is a platform that simulates and outputs physical properties by analyzing modeling shapes, material properties, and physical settings.
본 발명은 상기 콤솔(COMSOL) 알고리즘을 사용하여 도 1과 같은 유도발전 모델링을 입력시킴으로써, 유도 코일에 유도되는 전류량을 연산하여 획득한다.In the present invention, the amount of current induced in an induction coil is calculated and obtained by inputting induction power generation modeling as shown in FIG. 1 using the COMSOL algorithm.
도 2는 활선 케이블(1)을 주회하는 코어(2)와 코어(2)에 권선된 유도코일(3)로서, 콤솔(COMSOL)에 입력되는 모델링에는 활선 케이블을 흐르는 전류, 전압, 주파수 특성을 변수 입력시킬 수 있으며, 코어(2)의 크기 예를 들어 사각형 코어의 경우 가로, 세로 크기 및 단면적 또는 원형 코어의 단면 직경과 코어 직경 등의 물리량과 투자율, BH 곡선 등을 변수 입력시킬 수 있고, 유도코일의 정격 및 권선수를 입력시킬 수 있다. 이에 의해 콤솔에서는 유도코일(3)에 유도되는 전류량을 입력된 변수에 맞추어 출력시킨다.2 shows a core 2 that circumnavigates a live cable 1 and an induction coil 3 wound around the core 2. In the modeling input to COMSOL, current, voltage, and frequency characteristics flowing through the live cable can be input as variables, and the size of the core 2, for example, in the case of a rectangular core, physical quantities such as the cross-sectional diameter and cross-sectional diameter of a circular core, permeability, BH curve, etc. can be input as variables, and the rating and winding number of the induction coil can be entered. As a result, COMSOL outputs the amount of current induced in the induction coil 3 according to the input variable.
PSPICE S/W에는 도 3에서 보여지는 바와 같이 상기 유도코일 출력(30)을 정류하는 브리지 회로(40) 및 상기 브리지 회로(40)에 연결되는 캐패시터가 포함된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 입력시키고, 상기 콤솔 프로그램에서 연산된 유도코일의 출력에 대하여, 상기 캐패시터 출력이 5±1 V가 되는 캐패시터 정격을 연산하여 출력시킨다.As shown in FIG. 3, PSPICE S/W inputs a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit including a bridge circuit 40 for rectifying the induction coil output 30 and a capacitor connected to the bridge circuit 40, and for the output of the induction coil calculated in the COMSOL program, a capacitor rating such that the capacitor output is 5±1 V is calculated and output.
도 3에서는 C1, C2, C3 3개의 캐패시터가 병렬 연결되어 있으나 이는 후술하는 레귤레이터를 삽입하기 위한 일실시예로서, 1개 캐패시터라도 무방하다.In FIG. 3, three capacitors C1, C2, and C3 are connected in parallel, but this is an example for inserting a regulator to be described later, and may be one capacitor.
상기 PSPICE S/W에는 도 3에 도시된 바와 같이 C3에 저장되는 누설 자계에너지를 출력전압으로 출력시키는 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로가 예시적으로 저장되어 있다.As shown in FIG. 3 , in the PSPICE S/W, a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit that outputs the leakage magnetic field energy stored in C3 as an output voltage is illustratively stored.
이에 따라 상기 PSPICE S/W에서 상기 모델링 회로에 C1과 C2를 입력시키면 출력전압이 자동 시뮬레이션 출력되며, 역으로 상기 C3의 출력 전압이 고정되면, C1, C2 소자 정격이 출력된다.Accordingly, when C1 and C2 are input to the modeling circuit in the PSPICE S/W, the output voltage is automatically simulated and output. Conversely, when the output voltage of C3 is fixed, the ratings of the C1 and C2 devices are output.
또한, 도 3에서 보여지는 바와 같이 상기 전기회로 시뮬레이터 프로그램에 저장된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로에 출력전압을 조정하는 레귤레이터(50)를 포함시키면, 조정된 출력전압에 따른 각 소자 C1, C2, C3들의 정격이 정해져 출력된다.In addition, as shown in FIG. 3, when a regulator 50 for adjusting the output voltage is included in the leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit stored in the electric circuit simulator program, the ratings of each element C1, C2, and C3 are determined and output according to the adjusted output voltage.
따라서, 본 발명에 의하면 설계되는 코어(2)와 유도코일(3)의 물리적 특성과 희망하는 출력전압을 입력시키면, 상기 출력전압에 적합한 소자 정격 C1, C2, C3가 연산되어 표시된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로가 출력된다.Therefore, according to the present invention, when the physical characteristics of the designed core 2 and the induction coil 3 and the desired output voltage are input, the device ratings C1, C2, and C3 suitable for the output voltage are calculated and the stray field energy A / D conversion power generation modeling circuit is output.
한편, 상기 코어와 유도코일의 물리적 특성은 간단할 수록 좋으므로 본 발명은 도 1에서 보여지는 바와 같이 상기 코어(2)는 평판으로 형상 고정시키고, 상기 코어(2)와 유도코일(3)은 고정 소재를 사용함으로써 미리 선 저장된 투자율을 이용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, since the simpler the physical properties of the core and the induction coil, the better, so in the present invention, as shown in FIG.
이와 같은 구성의 경우 부스바(10)와 전극(20)의 길이와 폭, 두께와 같은 단위만 입력되면 소자 정격이 표시된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로(43)가 출력되는 이점이 있다.In the case of this configuration, there is an advantage in that the stray field energy A/D conversion power generation modeling circuit 43 with the device rating displayed is output when only units such as the length, width, and thickness of the busbar 10 and the electrode 20 are input.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 복잡한 물리적 배경과 실험 및 시뮬레이션 없이 모델링된 형상의 코어(2)와 유도코일(3)의 설계 정격을 쉽게 정할 수 있고, 정해진 설계 정격에서 가장 최적화된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 획득할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the design ratings of the core 2 and the induction coil 3 of the modeled shape can be easily determined without complex physical background, experiments and simulations, and the most optimized stray field energy A / D conversion power generation modeling circuit can be obtained at the determined design rating.
이때, 상기 PSPICE S/W에는 복수 개의 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로가 내장되어 각 모델링 회로에 대하여 독립적인 소자정격 연산 시뮬레이션이 실행되게 함으로써, 설계자가 복수 모델링 회로에서 적합한 것을 선택하여 실행 할 수 있게 하는 것이 바람직하다.At this time, the PSPICE S/W has a plurality of stray field energy A/D conversion power generation modeling circuits built-in so that independent device rating operation simulations are executed for each modeling circuit, so that the designer can select and execute an appropriate one from the plurality of modeling circuits. It is preferable.
이는 입력되는 물리적 특성에 따라 구해지는 C1, C2 값이 가변되고, 상기 C1, C2의 적용 상태에 따라 소자 정격값 역시 가변되므로, 구하기 쉬운 소자 정격이 포함된 회로를 선택할 수 있기 때문이다.This is because the obtained values of C1 and C2 vary according to the input physical characteristics, and since the device rating values also vary according to the applied state of the C1 and C2, a circuit with easily obtained device ratings can be selected.
한편, 본 발명은 상기한 바와 같이 콤솔 알고리즘을 통하여 C1, C2을 시뮬레이션시키므로, 가급적 시뮬레이션되는 물리량과 실제의 구성 부품이 일치되는 것이 바람직하다.On the other hand, since the present invention simulates C1 and C2 through the COMSOL algorithm as described above, it is preferable that simulated physical quantities and actual components match as much as possible.
이를 위하여 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 코어(2)와 유도코일(3)을 모듈식으로 형성시켜 제공하는 것이 바람직하다.To this end, as shown in FIG. 1, the present invention preferably forms and provides the core 2 and the induction coil 3 in a modular manner.
본 발명에서 상기 캐패시터 출력은 5±1V로서,PSPICE S/W에서 수배전반의 누설전류 모니터링 장치 입력으로 사용 가능한 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 것이 바람직하다.In the present invention, the capacitor output is 5±1V, and it is preferable to output a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit that can be used as an input of a leakage current monitoring device of a switchboard in PSPICE S/W.
본 발명은 전기설비 주변에 누설되는 자계 에너지를 수집 및 변환하여 이를 수배전반의 누설전류 모니터링 장치의 전원으로 활용할 수 있다.The present invention collects and converts magnetic field energy leaking around electrical equipment and can utilize it as a power source for a leakage current monitoring device in a switchgear.
상기 수배전반의 누설전류 모니터링 장치는 전기가 흐르는지 여부를 무선 통신으로 수신기에 전달하고, 그 결과가 외부 모니터에 나타내는 장치로서, 국내 배전반의 대부분은 가정용 전압 220V의 약 30배에서 100배에 해당하는 6.6kV와 22.9kV의 높은 전압을 사용하고 있어, 그동안 배전 설비의 전기 흐름 상태를 확인하는 과정에서 감전 사고가 빈번히 발생했다. The leakage current monitoring device of the switchgear transmits whether or not electricity is flowing to the receiver by wireless communication and displays the result on an external monitor. Most of domestic switchboards use high voltages of 6.6kV and 22.9kV, which are about 30 to 100 times the household voltage of 220V.
이는, 정전시 작업자가 직접 문을 열고, 설비 내부 곳곳에 부착된 통전 표시기를 일일이 확인해야 하는데, 정전된 경우에도 남아있는 충전 에너지로 인한 사고 위험성이 크기 때문이다.This is because in the event of a power outage, the operator must open the door and check the energization indicators attached to various parts of the facility one by one.
상기 수배전반의 누설전류 모니터링 장치는 배전반의 문을 개방할 필요 없이 외부에 부착된 모니터로 통전 여부를 확인할 수 있게 만들어주는 장치로서, 전기설비 주변에 누설되는 자계 에너지를 수집 및 변환하여 이를 전원으로 활용함으로써, 안정성을 향상시킬 수 있다.The leakage current monitoring device of the switchgear is a device that makes it possible to check energization with a monitor attached to the outside without opening the door of the switchgear, and collects and converts magnetic field energy leaking around electrical installations and uses it as a power source. Stability can be improved.
본 발명은 이와 같은 에너지 하베스팅을 통해 충전된 전력을 기반으로, 갑작스러운 정전이 발생해도 통전 알림 모니터가 1분간 계속 작동되게 하여 충전 에너지가 충분히 방전될 때까지 경고함으로써 안전사고를 방지할 수 있게 한다.Based on the power charged through such energy harvesting, the present invention allows the power notification monitor to continue to operate for 1 minute even in the event of a sudden power outage and warns until the charged energy is sufficiently discharged, thereby preventing safety accidents.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.The drawings shown for the purpose of explanation of the present invention above are one embodiment in which the present invention is embodied, and as shown in the drawings, it can be seen that various types of combinations are possible in order to realize the gist of the present invention.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and as claimed in the following claims, anyone having ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention can make various changes. It will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent possible.
1 : 활선 케이블
2 : 코어
3 : 유도코일
30 : 유도코일 회로부
40 : 브리지 회로부
50 : 레귤레이터1 : live cable
2: Core
3: induction coil
30: induction coil circuit part
40: bridge circuit part
50: regulator
Claims (4)
PSPICE S/W에 상기 유도코일 출력을 정류하는 브리지 회로 및 상기 브리지 회로에 연결되는 캐패시터가 포함된 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 입력시키고, 상기 콤솔 프로그램에서 연산된 유도코일의 출력에 대하여, 상기 캐패시터 출력 전압을 입력시켜 캐패시터 정격을 연산하는 단계;
상기 연산된 소자 정격을 가지는 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 단계;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법.modeling a core that circumnavigates a high voltage line and an induction coil wound around the core in a COMSOL program, inputting a shape and size of the core, a BH curve, a diameter of the induction coil, and a phase current, and calculating an output of the induction coil that generates power by collecting leakage magnetic field energy of the high voltage line through the core;
inputting a leakage magnetic field energy A/D conversion power generation modeling circuit including a bridge circuit for rectifying the induction coil output and a capacitor connected to the bridge circuit to PSPICE S/W, and inputting the capacitor output voltage to the output of the induction coil calculated in the COMSOL program to calculate a capacitor rating;
outputting a leakage field energy A/D conversion generation modeling circuit having the calculated device rating;
Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique, characterized in that comprising a.
상기 캐패시터가 상기 브리지에 병열 연결되는 C1, C2, C3 캐패시터로 형성되고,
상기 C3 캐패시터 전단에는 레귤레이터가 포함되어
캐패시터 출력전압을 상기 레귤레이터로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법.The method of claim 1, wherein the leakage magnetic field energy A / D conversion power generation modeling circuit
The capacitor is formed of C1, C2, and C3 capacitors connected in parallel to the bridge,
A regulator is included in front of the C3 capacitor
A leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design method, characterized in that the capacitor output voltage can be adjusted by the regulator.
상기 코어가 사각형으로 형상 고정되고, 상기 코어의 투자율 또는 BH곡선, 물리적 특성값이 선 저장되어
코어의 가로, 세로 길이와 폭, 두께만 입력되면
상기 유도코일의 발전 전력이 출력되는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법.
The method of designing the leakage magnetic field energy conversion power generation circuit according to claim 1
The core is fixed in a rectangular shape, and the magnetic permeability or BH curve of the core and the physical property values are stored in advance.
If only the length, width, and thickness of the core are entered,
A leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design method, characterized in that the generated power of the induction coil is output.
상기 캐패시터 출력은 5±1V로서,
PSPICE S/W에서 수배전반의 누설전류 모니터링 장치 입력으로 사용 가능한 누설자계 에너지 A/D 변환 발전 모델링 회로를 출력시키는 것을 특징으로 하는 누설자계 에너지 변환 발전회로 설계기법.According to claim 1
The capacitor output is 5±1V,
A leakage magnetic energy conversion power generation circuit design method characterized by outputting a leakage magnetic energy A / D conversion power generation modeling circuit that can be used as an input of a leakage current monitoring device of a switchgear in PSPICE S / W.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220006211A KR20230110111A (en) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220006211A KR20230110111A (en) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230110111A true KR20230110111A (en) | 2023-07-21 |
Family
ID=87430037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220006211A KR20230110111A (en) | 2022-01-14 | 2022-01-14 | Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230110111A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101986078B1 (en) | 2018-12-21 | 2019-09-30 | 주식회사 페라리스파워 | Wiring method and apparatus of magnetic field energy harvesting considering voltage drop of power cable |
-
2022
- 2022-01-14 KR KR1020220006211A patent/KR20230110111A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101986078B1 (en) | 2018-12-21 | 2019-09-30 | 주식회사 페라리스파워 | Wiring method and apparatus of magnetic field energy harvesting considering voltage drop of power cable |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Brown | Electric power distribution reliability | |
| Schneider et al. | IEEE 342-node low voltage networked test system | |
| Bak et al. | High voltage AC underground cable systems for power transmission–A review of the Danish experience, part 1 | |
| Aljohani | Distribution system reliability analysis for smart grid applications | |
| Hernando-Gil et al. | Evaluation of fault levels and power supply network impedances in 230/400 V 50 Hz generic distribution systems | |
| Parise et al. | The In-Op design of electrical distribution systems based on microsystem criteria | |
| Li et al. | Novel analytical solution to fundamental ferroresonance-part II: criterion and elimination | |
| Langkowski et al. | Grid impedance determination—relevancy for grid integration of renewable energy systems | |
| KR20230110111A (en) | Leakage magnetic field energy conversion power generation circuit design technique | |
| Panova et al. | Automation of the process of electrical substations design through the development and application of CAD when choosing electrical equipment | |
| Martinez‐Velasco | Introduction to electromagnetic transient analysis of power systems | |
| Elshahed | Assessment of sudden voltage changes and flickering for a grid-connected photovoltaic plant | |
| Vernay et al. | RTE experiences with the insertion of long EHVAC insulated cables | |
| Saulo | Penetration level of un-conventional rural electrification technologies on power networks | |
| Tarmizi et al. | Electromagnetic compatibility studies within smart grid automated substations | |
| Protea et al. | Computer assisted equipment selection for components of electric panels | |
| CARMINATI | Fault analysis and protection in LVDC microgrids with front-end converters | |
| US20210348796A1 (en) | System and method of ventilating a utility structure | |
| Bhattacharyya et al. | Estimation of the planning levels for flicker in the Dutch networks | |
| Cheben et al. | Simulation Board for Smart Service Restoration Schemes in Distribution Grid | |
| Desmet et al. | Test field for LV distribution systems | |
| An et al. | On-line evaluation and verification of protection relay settings-design and field experience | |
| Katuri | Adaptive protection in smart grids | |
| Ma et al. | International Oilfield Surface Facilities: Safety Analysis for Electrical Design | |
| Ashraf et al. | Load Flow Analysis of IUT Electrical System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |