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KR100928006B1 - 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치 - Google Patents

침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치 Download PDF

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KR100928006B1
KR100928006B1 KR1020090044592A KR20090044592A KR100928006B1 KR 100928006 B1 KR100928006 B1 KR 100928006B1 KR 1020090044592 A KR1020090044592 A KR 1020090044592A KR 20090044592 A KR20090044592 A KR 20090044592A KR 100928006 B1 KR100928006 B1 KR 100928006B1
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KR
South Korea
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leakage current
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conductive pad
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김윤명
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주식회사 이엠에프 세이프티
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Abstract

본 발명은 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 지중접속함과 같은 전기함의 침수시에 누설 전류의 존재 여부를 확인함으로써 보행자의 감전사고의 가능성을 사전에 판단할 수 있는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치를 제공하는 데 있다. 이를 위해 복수 개의 누설전류 감지센서, 트랜스포머, 극저주파 필터, 다중화기, 가변이득 증폭기, 실효치 변환회로, 직류 증폭기, A/D 컨버터 및, 중앙처리장치를 포함하여 형성되는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치를 개시한다. 그에 따른 본 발명은 지중접속함과 같은 전기함의 누설 전류의 존재 여부를 확인함으로써 보행자의 감전사고의 가능성을 사전에 판단할 수 있게 되므로, 보행자의 감전 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치{DETECTING DEVICE OF LEAKAGE CURRENT IN THE FLOODED WATER}
본 발명은 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도로 주변에 매설된 지중접속함, 가로등 또는 신호등의 전력 제어 장치의 침수시에 누설 전류를 검출하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치에 관한 것이다.
최근 도시의 미관 및 안전상의 이유로, 전주(電柱) 위에 설치되던 전력 설비들의 지중화가 많이 진행되고 있다. 이에 따라 지중선로의 분기나 접속을 위한 지중접속함은 사람의 통행이 많은 도로에 설치되는 경우가 많다. 그런데, 최근의 기상이변으로 인한 집중호우가 자주 발생하여 그때마다 지중접속함은 침수되는 사례가 증가하고 있다. 집중호우로 침수된 저압 접속함(맨홀), 가로등 또는 신호등 부근을 지나가는 보행자가 감전되는 사고가 잇따라 발생함에 따라, 장마나 폭우에 의하여 도심지 가로(街路)에 물이 고여 있는 경우가 발생하게 되고, 보행자는 보행시에 혹시 누전에 의한 감전사고가 있지 않을까 하는 약간의 두려움을 가지며 보행하고 있으며, 이에 대한 예방 대책이 시급한 실정이다.
정부나 배전회사에서는 중장기 예방대책을 세워서 저압 접속함 안에 절연고무판 설치 및 전선 접속개소에 추가 테이핑을 실시하여 안전사고 예방에 힘을 쓰고 있으며, 저압 접속함에 의한 안전사고를 근원적으로 방지하기 위하여 접속함 내의 케이블 접속 개소를 방수형 접속 재료로 교체하고 저압 접속함 뚜껑의 재질도 현행의 철재에서 전기가 통하지 않는 고강도(강화) 플라스틱(FRP)으로 교체하는 등 감전사고에 대한 예방대책을 시행하고 있다. 이러한 예방대책에 의해서 우천시의 감전사고율은 현저하게 감소될 수는 있으나 감전사고를 근본적으로 해결하는 것은 아니다. 집중호우로 접속함이 침수되었을 때 여러 가지의 상황에 따라 감전의 가능성을 완벽히 배제할 수는 없는 실정이다.
본 발명의 기술적 과제는 침수된 지중접속함이나 지중 개폐기 주변에 흐르는 누설 전류의 존재 여부를 확인함으로써 보행자의 감전사고의 가능성을 사전에 판단할 수 있는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기한 기술적 목적을 달성하고자 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치는 3축의 전기장 벡터를 감지하는 복수 개의 누설전류 감지센서; 1차측 코일과 2차측 코일을 구비하며, 복수 개로 구성되고, 상기 1차측 코일들이 각각 상기 누설전류 감지센서 각각과 전기적으로 연결되는 트랜스포머; 복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 2차측 코일 각각과 전기적으로 연결되고, 상기 복수 개의 누설전류 감지센서에서 출력되는 전압의 ELF 대역만을 통과시키는 극저주파 필터; 상기 복수 개의 극저주파 필터와 전기적으로 연결되어 상기 극저주파 필터를 통과한 복수 개의 신호 각각의 채널을 할당하여 공유화하는 다중화기(multi plexer); 상기 다중화기와 전기적으로 연결되어 상기 다중화기에서 출력되는 신호를 증폭하며 피측정량의 가변 범위(dynamic range)를 넓히는 가변이득 증폭기; 상기 가변이득 증폭기와 전기적으로 연결되어 상기 가변이득 증폭기에서 출력되는 신호를 직류 실효치로 변환시키는 실효치 변환회로; 상기 실효치 변환회로와 전기적으로 연결되어 상기 실효치 변환회로를 통과한 실효치 전압을 증폭하는 직류 증폭기; 상기 직류 증폭기와 전기적으로 연결되어 상기 직류 증폭기에서 출력된 실효치 아날로그 전류를 디지털화시키는 A/D 컨버터; 및 상기 A/D 컨버터와 전기적으로 연결되며, 상기 A/D 컨버터에서 검출된 신호의 세기를 계속적으로 연산하는 중앙처리장치; 을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치는 상기 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 누전량표시장치를 더 포함하여 형성되며, 이 경우 상기 중앙처리장치는 상기 신호의 세기가 상기 누전량표시장치에 표시되도록 데이타를 상기 누전량표시장치에 출력할 수 있다.
또한, 상기 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치는 배터리를 더 포함하여 형성될 수 있으며, 상기 배터리는 상기 다중화기(multi plexer), 상기 가변이득 증폭기, 상기 실효치 변환회로, 상기 직류 증폭기, 상기 A/D 컨버터, 상기 중앙처리장치 및, 상기 누전량표시장치 각각에 전기적으로 연결되어 직류 전원을 공급할 수 있다.
또한, 상기 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치는 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 누전경보장치를 더 포함하여 형성되며, 이 경우 상기 중앙처리장치는 상기 신호의 세기가 임계값 이상으로 상승하는 것을 검출하여 상기 누전경보장치에 알려 상기 누전경보장치에서 경보음이 발생되도록 할 수 있다.
한편, 상기 누설전류 감지센서는 제 1 도전패드와, 상기 제 1 도전패드와 평행하게 이격되는 제 2 도전패드를 포함하는 제 1 감지부; 제 3 도전패드와, 상기 제 3 도전패드와 평행하게 이격되는 제 4 도전패드를 포함하는 제 2 감지부; 제 5 도전패드와, 상기 제 5 도전패드와 평행하게 이격되는 제 6 도전패드를 포함하는 제 3 감지부; 및 상기 제 1 감지부와 상기 제 2 감지부 및 상기 제 3 감지부가 서로 간에 겹치지 않고 서로 간에 상호 수직되게 부착시킬 수 있는 안착공간을 마련하는 유전체(절연체)로 된 센서몸체; 를 포함하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치는 상기 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 GPS수신장치를 더 포함하여 형성되며, 상기 GPS수신장치는 상기 중앙처리장치가 위치하는 위치의 지역 좌표에 관한 정보를 상기 중앙처리장치에 전송할 수 있다.
또한, 상기 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치 는 일 단부에 상기 누설전류 감지센서가 부착되는 탐지봉; 및 상기 다중화기, 상기 가변이득 증폭기, 상기 실효치 변환회로, 상기 직류 증폭기, 상기 A/D 컨버터 및, 상기 중앙처리장치를 감싸는 외장함체; 을 더 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명은 침수된 지중접속함과 같은 전력시설 주변의 물속에 존재하는 누설 전류의 존재 여부를 확인함으로써 그 주변을 걷는 보행자의 감전사고의 가능성을 사전에 판단할 수 있게 되므로, 침수된 전력시설 주변을 걸어다니는 보행자 또는 동물의 감전 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하의 설명에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치를 이루는 구성들과, 상기 구성들 각각의 역할 및, 상기 구성들간의 결합관계를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치의 블럭도이다. 도 2는 도 1에 도시된 누설전류 감지센서의 사시도이다. 도 3은 도 1에 도시된 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치의 응용예에 관한 사시도이다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)는 누설전류 감지센서(110), 트랜스포머(120), 극저주파 필터(130), 다중화기(140), 가변이득 증폭기(150), 실효치 변환회로(160), 직류 증폭기(170), A/D 컨버터(180) 및, 중앙처리장치(190)를 포함하여 형성된다. 또한, 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)는 기억장치(200), 누전량표시장치(210), 배터리(220) 및, 누전경보장치(230)를 더 포함하여 형성된다. 또한, 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)는 GPS수신장치(240)를 더 포함하여 형성된다. 또한, 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)는 탐지봉(250) 및 외장함체(260)를 더 포함하여 형성된다. 여기서, 외장함체(260)는 도 1에 도시된 누설전류 감지센서(110)을 제외한 트랜스포머(120), 극저주파 필터(130), 다중화기(140), 가변이득 증폭기(150), 실효치 변환회로(160), 직류 증폭기(170), A/D 컨버터(180), 중앙처리장치(190), 기억장치(200), 누전량표시장치(210), 배터리(220), 누전경보장치(230) 및, GPS수신장치(240)을 포함하여 형성된다.
상기 누설전류 감지센서(110)는 제 1 감지부(111), 제 2 감지부(112), 제 3 감지부(113) 및, 센서몸체(114)를 포함하여 형성된다. 여기서, 누설전류 감지센서(110)는 대기 중이나 수중에서의 전위차를 감지하는 역할을 한다.
상기 제 1 감지부(111)는 제 1 도전패드(111a)와, 제 2 도전패드(111b)를 포함하여 형성된다.
상기 제 1 도전패드(111a)는 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다.
상기 제 2 도전패드(111b)는 제 1 도전패드(111a)와 평행하게 이격되도록 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다.
여기서, 제 1 감지부(111)는 제 1 도전패드(111a)와 제 2 도전패드(111b)의 전위차를 감지하게 된다.
상기 제 2 감지부(112)는 제 3 도전패드(112a) 및, 제 4 도전패드(112b)를 포함하여 형성된다.
상기 제 3 도전패드(112a)는 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다.
상기 제 4 도전패드(112b)는 제 3 도전패드(112a)와 평행하게 이격되며, 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다. 또한, 제 3 도전패드(112a)와 제 4 도전패드(112b)는 제 1 도전패드(111a) 및 제 2 도전패드(111b)와 겹치지 않도록 센서몸체(114)에 결합된다.
여기서, 제 2 감지부(112)는 제 3 도전패드(112a)와 제 4 도전패드(112b)의 전위차를 감지하게 된다.
상기 제 3 감지부(113)는 제 5 도전패드(113a)와 제 6 도전패드(113b)를 포함하여 형성된다.
상기 제 5 도전패드(113a)는 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다.
상기 제 6 도전패드(113b)는 제 5 도전패드(113a)와 평행하게 이격되며, 센서몸체(114)의 일 면에 결합된다. 또한, 제 5 도전패드(113a)와 제 6 도전패드(113b)는 제 1 도전패드(111a), 제 2 도전패드(111b), 제 3 도전패드(112a) 및, 제 4 도전패드(112b)와 겹치지 않도록 센서몸체(114)에 결합된다.
여기서, 제 3 감지부(113)는 제 5 도전패드(113a)와 제 6 도전패드(113b)의 전위차를 감지하게 된다.
상기 센서몸체(114)는 제 1 감지부(111)와 제 2 감지부(112) 및 제 3 감지부(113)가 서로 간에 겹치지 않고 상호간에 수직하게 부착되는 안착공간을 마련하기 위하여 정육면체로 형성된다. 이러한 센서몸체(114)는 세라믹 또는 수지 재질과 같은 고절연체의 유전(誘電) 재질로 형성된다.
상기한 누설 전류 감지센서(110)의 제 1 감지부(111)와 제 2 감지부(112) 및 제 3 감지부(113)는 중심축들이 서로 간에 수직하도록 센서몸체(114)에 결합되어 제 1 감지부(111)와 제 2 감지부(112) 및 제 3 감지부(113) 각각이 3차원 공간에서 X축, Y축, Z축을 이루도록 형성된다. 이로써, 제 1 감지부(111)와 제 2 감지부(112) 및 제 3 감지부(113)는 각기 다른 수직된 3축 방향의 전위차를 감지할 수 있도록 하여 센서몸체(114)가 놓인 곳에서의 전기장을 탐지하는 역할을 한다.
상기 트랜스포머(120)는 제 1 트랜스포머(121), 제 2 트랜스포머(122) 및, 제 3 트랜스포머(123)를 포함하여 형성된다. 여기서, 제 1 트랜스포머(121)는 제 1 감지부(111)와 제 1 극저주파 필터(131) 사이에 전기적으로 연결되고, 제 2 트랜스포머(122)는 제 2 감지부(112)와 제 2 극저주파 필터(132) 사이에 전기적으로 연결되며, 제 3 트랜스포머(123)는 제 3 감지부(113)와 제 3 극저주파 필터(133) 사이에 전기적으로 연결된다. 이러한 제 1 트랜스포머(121), 제 2 트랜스포머(122) 및, 제 3 트랜스포머(123)는 동일한 구조로 형성되므로, 본 설명에서는 공통으로 설명하기로 한다.
상기 트랜스포머(120)는 1차측 코일과 2차측 코일을 구비한다. 또한, 트랜스포머(120)는 복수 개로 구성된다. 이 경우, 1차측 코일들은 제 1 감지부(111), 제 2 감지부(112), 제 3 감지부(113) 각각과 전기적으로 연결된다. 또한, 2차측 코일들은 다중화기(140)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 트랜스포머(120)는 전자기 유도에 의해 전압을 형성하도록 1차측 코일과 2차측 코일로 이루어져 누설전류 감지센서(110)와 극저주파 필터(130) 사이에서 임피던스 정합 역할을 하며, 아울러 누설전류 감지센서(111, 112, 113) 사이를 절연(isolation)시키는 역할을 한다.
여기서, 누설전류 감지센서(110)와 트랜스포머(120)와의 전기적인 연결 길이는 0.5미터에서 3미터 사이의 피복이 입혀진 케이블(11)에 의해 이루어질 수 있다.
상기 극저주파(Etremely Low Ferquency ; ELF) 필터(130)는 제 1 극저주파 필터(131), 제 2 극저주파 필터(132) 및, 제 3 극저주파 필터(133)를 포함하여 형성된다. 여기서, 제 1 극저주파 필터(131)는 제 1 트랜스포머(121)의 2차측 코일과 다중화기(140) 사이에 전기적으로 연결되며, 제 2 극저주파 필터(132)는 제 2 트랜스포머(122)의 2차측 코일과 다중화기(140) 사이에 전기적으로 연결되고, 제 3 극저주파 필터(133)는 제 3 트랜스포머(123)의 2차측 코일과 다중화기(140) 사이에 전기적으로 연결된다. 이러한 제 1 극저주파 필터(131)와 제 2 극저주파 필터(132) 및 제 3 극저주파 필터(133)는 동일한 구조로 형성된다. 이러한 극저주파 필터(130)는 복수 개의 누설전류 감지센서(110)에서 출력되는 전압의 주파수 성분에서 극저주파(ELF) 대역만을 통과시켜서 다중화기(140)로 보내는 역할을 한다. 즉, 극저주파 필터(130)는 누설전류 감지센서(110)에서 출력된 전압의 주파수 성분 가 운데 상용 교류 전원의 주파수인 50 Hz 내지 60 Hz 대역의 근방의 전압만이 다중화기(140)로 인가되도록 하므로, 누설 전류 검출시 노이즈 성분으로 인해 검출 오류가 발생되지 않도록 하는 역할을 한다.
상기 다중화기(multiplexer, 140)는 복수 개의 극저주파 필터(130)와 전기적으로 연결되어 극저주파 필터(130)를 통과한 복수 개의 신호 각각의 채널을 할당하여 출력을 공유화한다.
여기서, 다중화기(140)는 각각의 극저주파 필터에서 출력되는 신호를 2개로 분기하여 입력받는다. 하나의 그 신호의 크기를 100% 입력받고, 다른 하나는 제 1 저항(9R) 및 제 2 저항(R)에 의해 신호를 10 : 1의 비율로 분배하여 그 신호 크기의 10%만 입력 받는다. 이 경우, 다중화기(140)의 스위칭 경로는 중앙처리장치(190)에 의해 조절된다. 만약, 신호의 세기가 특정 제 1 임계값보다 작다면 중앙처리장치(190)는 주소선(address line)에 제어신호를 보내어 신호의 크기를 그대로 받도록 하며, 만약 신호의 크기가 특정 제 1 임계값보다 크다면, 중앙처리장치(190)는 주소선(address line)에 제어신호를 보내 신호 크기의 10% 크기를 선택하도록 스위칭하여 가변이득 증폭기(150)에 전달하게 된다. 이와 같은 동작으로 아주 작은 신호는 감쇄없이 증폭을 크게 할 수 있으며, 아주 큰 신호는 10%비율로 감쇄시키거나, 가변이득 증폭기(150)의 이득을 감소시켜 A/D 컨버터(150)의 입출력 크기가 적절한 범위(range)에 있도록 한다. 이 모든 것의 판단을 중앙처리장치(190)가 결정하게 된다. 이 경우, 다중화기(140)는 복수 개의 극저주파 필터(130)에서 출력된 신호를 순차적으로 가변이득 증폭기(150)에 보내는 역할을 하 며, 그 순차적인 구동은 중앙처리장치(190)로 부터의 복수의 선에 의하여 제어된다.
상기 가변이득 증폭기(150)는 다중화기(140)와 전기적으로 연결되어 다중화기(140)에서 출력되는 복수 개의 극저주파 필터(130)의 신호를 순차적으로 증폭한다. 이러한 가변이득 증폭기(150)는 누설전류 감지센서(110)에서 검출한 미약한 신호를 순차적으로 증폭하여 신호 처리를 위한 연산 가능한 크기로 변환시키는 역할을 한다. 또한, 가변이득 증폭기(150)는 누설전류 검출센서(110)의 감지부들 중에서 검출된 어느 한축의 값이 크면 중앙처리장치(190)에서 가변이득 증폭기(150)의 이득을 낮추며, 반대로 누설전류 검출센서(110)의 감지부들 중에서 검출된 어느 한축의 값이 작으면 중앙처리장치(190)는 가변이득 증폭기(150)의 이득을 높여, 실효치 변환회로(160)가 항상 최적의 상태에서 작동되도록 한다.
상기 실효치 변환회로(160)는 가변이득 증폭기(150)와 전기적으로 연결되어 가변이득 증폭기(150)에서 출력되는 신호를 직류 실효치로 변환시킨다. 이러한 실효치 변환회로(160)는 누설전류 감지센서(110)에서 검출한 전기장(전계) 신호들의 벡터량의 크기를 연산하기 위하여 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 역할을 한다.
상기 직류 증폭기(170)는 실효치 변환회로(160)와 전기적으로 연결되어 실효치 변환회로(160)를 통과한 실효치 전류를 증폭한다.
상기 A/D 컨버터(180)는 직류 증폭기(170)와 전기적으로 연결되어 직류 증폭기(170)에서 출력된 실효치 아날로그 신호를 디지털화시킨다. 여기서, A/D 컨버터(180)는 중앙처리장치(190)가 실효치로 변환된 값을 연산할 수 있도록 디지털화 시키는 역할을 한다.
상기 중앙처리장치(190)는 A/D 컨버터(180)와 전기적으로 연결되며, A/D 컨버터(180)에서 검출된 신호의 세기를 계속적으로 연산하고, 연산된 신호의 세기를 누설 전류값에 맞는 값으로 환산하여, 누전량표시장치(210)에 누설 전류값이 시각적으로 표시되도록 하는 역할을 한다. 또한, 중앙처리장치(190)는 연산된 신호의 세기가 임계값 이상으로 증가하는 경우, 누전경보장치(230)에 신호를 보내 작업자에게 청각적으로 알리는 역할을 한다.
여기서, 중앙처리장치(190)는 누설전류 감지센서(110)으로 부터 시작하여 A/D 컨버터(180)까지 순차적으로 전해진 신호를 다음과 같이 연상하여 처리한다.
Figure 112009030580953-pat00001
여기서, Vx=k*Ex, Vy=k*Ey, Vz=k*Ez, k는 변환상수이며, Ex는 제1감지부 전기장 크기이고, Ey는 제2감지부 전기장 크기이며, Ez는 제3감지부 전기장 크기이다.
중앙처리장치(190)는 수학식 1에 도시된 바와 같은 전압량(V)을 검출한다. 이렇게 하면, 침수되어 누설 전류(누전)가 흐르는 공간에 존재하는 전기장(전계)의 세기(E)는 수학식 2와 같이 된다. 이때, 누설전류가 많을수록 전기장(전계)의 세기(E)가 증가하게 되며, 특정 임계값 이상의 되면, 침수된 지역을 걸어다니는 보행 자에게 감전사고를 일으키게 된다.
Figure 112009030580953-pat00002
상기 기억장치(200)는 중앙처리장치(190)와 전기적으로 연결되어 중앙처리장치(190)에서 연산하는 데이타와 GPS수신장치(240)가 제공하는 위치정보를 보관한다. 추후, 기억장치(200)는 컴퓨터(PC)에 연결되어 누설 전류 탐지 장치(100)가 탐지작업을 한 모든 내용을 컴퓨터(PC)에 전달하여, 컴퓨터(PC)로 하여금 그 내용을 처리하도록 한다.
상기 누전량표시장치(210)는 중앙처리장치(190)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 중앙처리장치(190)는 신호의 세기가 누전량표시장치(210)에 표시되도록 데이타를 출력하고, 데이타를 입력받은 누전량표시장치(210)는 신호의 세기를 시각적으로 표시하게 된다.
상기 배터리(220)는 다중화기(140), 가변이득 증폭기(150), 실효치 변환회로(160), 직류 증폭기(170), A/D 컨버터(180), 중앙처리장치(190) 및, 누전량표시장치(210) 각각에 전기적으로 연결되어 직류 전원을 공급한다. 여기서, 배터리(220)는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)의 구성들 각각에 자체적으로 전력을 공급하여 작업자가 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)를 휴대할 수 있도록 한다. 여기서, 배터 리(220)는 재충전 가능한 전지로서, 방전시마다 충전기에 의하여 충전이 시행된다.
상기 누전경보장치(230)는 중앙처리장치(190)와 전기적으로 연결된다. 이 경우, 중앙처리장치(190)는 신호의 세기가 임계값 이상으로 상승하는 것을 검출하여 누전경보장치(230)에 알리고, 누전경보장치(230)는 중앙처리장치(190)에서 신호를 입력받는 경우 경보음을 작업자에게 청각적으로 알리는 역할을 한다.
상기 GPS수신장치(240)는 중앙처리장치(190)와 전기적으로 연결되며, 본 시스템(100)이 위치하는 위치의 지역 좌표에 관한 정보를 중앙처리장치(190)에 전송한다.
상기 탐지봉(250)은 일 단부에 누설전류 감지센서(110)가 결합된다. 또한, 탐지봉(250)은 절연 재질로 형성되며, 가볍고 강도가 강한 재질로 형성되어 작업자가 탐지봉(250)을 잡고서 누전 가능 지역을 더듬어 탐지하기에 편하도록 한다. 이러한 탐지봉(250)은 작업자가 누설 전류를 탐지하는 작업시에 감전의 위험 없이 지면이나 수중을 편리하게 탐지할 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 외장함체(260)는 다중화기(140), 가변이득 증폭기(150), 실효치 변환회로(160), 직류 증폭기(170), 상기 A/D 컨버터(180) 및, 중앙처리장치(190)를 감싼다. 또한, 외장함체(260)는 누설표시장치, 누전경보장치(230)및, GPS수신장치(240)를 더 감쌀 수 있다. 이러한 외장함체(260)는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)의 구성 요소들을 감싸 작업자가 누설 전류의 검출에 관한 작업을 하는 경우, 탐지봉(250)과 함께 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)를 휴대할 수 있도록 하는 역할을 한다.
이하의 설명에서는 작업자가 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치를 구동시키는 경우에 발생하는 작용 및 효과를 설명하기로 한다.
도 4는 일반도로에 설치된 전주 및 지중접속함이 나타난 평면도이다.
먼저, 작업자는 전력 시설의 침수가 가능한 적정량의 비가 오는 날의 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)를 휴대하고, 일반도로(14)의 주변에 설치된 전주(12)의 근처의 지중접속함(13)을 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)로 탐침하게 된다. 이 경우, 작업자는 탐지봉(250)을 손으로 잡고, 탐지봉(250) 단부에 결합되어 있는 누설전류 감지센서(110)로 지중접속함(13) 주변의 지면을 더듬어 탐지하게 된다.
이때, 지중접속함(13) 주변에 누설 전류가 흐르게 되는 경우, 탐지봉(250)의 누설전류 감지센서(110)의 제 1 감지부(111), 제 2 감지부(112), 제 3 감지부(113)에서는 각각의 도전 패드의 전위차로 누설전류를 감지하게 된다.
그러면, 감지된 누설전류는 트랜스포머(120)의 1차측 코일로 인가되고, 트랜스포머(120)의 1차측 코일은 2차측 코일을 자기 유도시킨다.
이후, 극저주파 필터(130)는 트랜스포머(120)의 2차측에서 발생하는 누설 전류의 노이즈 성분을 제거하여 다중화기(140)로 전송하게 된다.
그러면, 다중화기(140)에서는 복수 개의 감지부에서 발생된 신호를 순차적으 로 가변이득 증폭기(150)에 보낸다.
다음, 가변이득 증폭기(150)에서는 순차적으로 복수 개의 감지 신호를 증폭한 후에 실효치 변환회로(160)로 보낸다.
그러면, 실효치 변환회로(160)에서는 교류를 실효치로 변환한 후, 직류 증폭기(170)로 전송한다.
이후, 직류 증폭기(170)에서는 실효치의 직류 신호를 증폭한 후, A/D 컨버터(180)로 전송한다.
다음, A/D 컨버터(180)에서는 증폭된 아날로그 신호를 디지털화시키고, 디지털화된 복수 개의 신호를 순차적으로 중앙처리장치(190)에 전송한다.
그러면, 중앙처리장치(190)에서는 디지털화된 신호를 차례로 입력받아, 수학식 1 및 2과 같이 자승의 합산과 평방근을 연산하고, 연산된 전기장(전계)의 세기(E)를 누전량표시장치(210)에 표시하게 된다. 이때, 작업자는 누설량 표시장치(210)를 보면서, 더 큰 전기장 세기가 있는 곳을 탐지봉(250)을 이동시켜 찾게 된다.
한편, 중앙처리장치(190)에서는 GPS수신장치(240)를 통해 탐침 지역의 좌표와 누전량표시장치(210)의 전기장 세기를 기억장치(200)에 기억시킨다. 이렇게 하여 작업자는 누설된 전계량과 함께 탐침 지역의 좌표를 기록하게 된다.
그러던 중, 중앙처리장치(190)에서는 누설 전기장(전계)의 세기(E)가 임계값 이상으로 상승한 것을 검출하여 누전경보장치(230)에 신호를 보내게 된다. 이때, 누전경보장치(230)에서는 경보음을 발생하여 작업자에게 청각적으로 알리게 된다. 그러면, 작업자는 해당 지역을 좀 더 상세히 탐지하고, 감전위험 표지판을 그 주변에 설치하고, 침수된 접속함(13)의 뚜껑을 들어 올린 다음 다시 탐지봉(250)을 배선함 속에 넣어 누설전류원을 찾게 된다. 이렇게하여, 최대 누설 전류점(최대 전기장 세기)를 탐지하여 찾게 되며, 작업자는 그 지점을 사진 촬영하고, 침수된 접속함에서 물이 빠진 이후에는 누전 전류원을 폐색하는 절차로 들어가게 된다.
여기서, 상기한 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치(100)는 지중접속함(13)에 한정되지 않고, 가로등 또는 교통신호등과 같은 전력을 이용하는 모든 장치에도 이용될 수 있으며, 침수, 홍수, 태풍과 같은 비가 많이 오는 상황에서 보행자의 안전을 위해서나 긴급전기 복구 작업자등의 안전을 도모하는 검침 용도로도 이용될 수 있다.
또한, 작업자는 상기와 같은 탐침 작업을 전국의 각 지역마다 시행하여 해당 지역의 누설 전류량을 판독하여 사전에 보행자의 감전 사고를 예방할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치의 블럭도.
도 2는 도 1에 도시된 누설전류 감지센서의 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 침수된 전력 장치 주변의 구성예에 관한 사시도.
도 4는 일반도로에 설치된 전주 및 지중접속함이 나타난 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 ; 누설전류 감지센서 120 ; 트랜스포머
130 ; 극저주파 필터 140 ; 다중화기
150 ; 가변이득 증폭기 160 ; 실효치 변환회로
170 ; 직류 증폭기 180 ; A/D 컨버터
190 ; 중앙처리장치 200 ; 기억장치
210 ; 누전량표시장치 220 ; 배터리
230 ; 누전경보장치 240 ; GPS수신장치
250 ; 탐지봉 260 ; 외장함체

Claims (6)

  1. 교류 전위차를 감지하는 서로 수직하게 배열된 복수 개의 누설전류 감지센서;
    1차측 코일과 2차측 코일을 구비하며, 복수 개로 구성되고, 상기 1차측 코일들이 각각 상기 누설전류 감지센서 각각과 전기적으로 연결되는 트랜스포머;
    복수 개로 구성되어 상기 복수 개의 2차측 코일 각각과 전기적으로 연결되고, 상기 복수 개의 누설전류 감지센서에서 출력되는 전압의 ELF 대역만을 통과시키는 극저주파 필터;
    상기 복수 개의 극저주파 필터와 전기적으로 연결되어 상기 극저주파 필터를 통과한 복수 개의 신호 각각의 채널을 할당하여 공유화하는 다중화기;
    상기 다중화기와 전기적으로 연결되어 상기 다중화기에서 출력되는 신호를 증폭하는 가변이득 증폭기;
    상기 가변이득 증폭기와 전기적으로 연결되어 상기 가변이득 증폭기에서 출력되는 신호를 직류 실효치로 변환시키는 실효치 변환회로;
    상기 실효치 변환회로와 전기적으로 연결되어 상기 실효치 변환회로를 통과한 실효치 전류를 증폭하는 직류 증폭기;
    상기 직류 증폭기와 전기적으로 연결되어 상기 직류 증폭기에서 출력된 실효치 아날로그 전류를 디지털화시키는 A/D 컨버터; 및
    상기 A/D 컨버터와 전기적으로 연결되며, 상기 A/D 컨버터에서 검출된 신호 의 세기를 계속적으로 연산하는 중앙처리장치; 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 누전량표시장치를 더 포함하여 형성되며,
    상기 중앙처리장치는 상기 신호의 세기가 상기 누전량표시장치에 표시되도록 데이타를 상기 누전량표시장치에 출력하는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 누전경보장치를 더 포함하여 형성되며,
    상기 중앙처리장치는 상기 신호의 세기가 임계값 이상으로 상승하는 것을 검출하여 상기 누전경보장치에 알려 상기 누전경보장치에서 경보음이 발생되도록 하는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 누설전류 감지센서는
    제 1 도전패드와, 상기 제 1 도전패드와 평행하게 이격되는 제 2 도전패드를 포함하는 제 1 감지부;
    제 3 도전패드와, 상기 제 3 도전패드와 평행하게 이격되는 제 4 도전패드를 포함하는 제 2 감지부;
    제 5 도전패드와, 상기 제 5 도전패드와 평행하게 이격되는 제 6 도전패드를 포함하는 제 3 감지부; 및
    상기 제 1 감지부와 상기 제 2 감지부 및 상기 제 3 감지부가 서로 간에 겹치지 않게 상호 수직이 되도록 부착 가능한 정육면체의 안착공간을 마련하는 센서몸체; 를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙처리장치와 전기적으로 연결되는 GPS수신장치를 더 포함하여 형성되며,
    상기 GPS수신장치는 상기 중앙처리장치가 위치하는 위치의 지역 좌표에 관한 정보를 상기 중앙처리장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    일 단부에 상기 누설전류 감지센서가 부착되는 탐지봉; 및
    상기 다중화기, 상기 가변이득 증폭기, 상기 실효치 변환회로, 상기 직류 증폭기, 상기 A/D 컨버터 및, 상기 중앙처리장치를 감싸는 외장함체; 을 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 침수된 전력 장치 주변의 물속에 존재하는 누설 전류 검출 장치.
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