KR20210093802A - 펄스파를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력 및 통신설비의 제어 및 감시전원인 직류전원 계통 접지상태를 감시하는 장치로, 상시 펄스성 고주파를 발생하여 직류전원에 인가하여 대기하는 중에“+” 또는 “-”극중 하나에 접지가 발생하였을 때 폐회로가 되어 펄스성 고주파가 흐를 수 있게 하였고, 이때 펄스성 고주파 전류를 검출하여 접지 회선을 인지해 내는 단계와 접지저항에 따라 달라지는 접지전압을 측정하여, 접지정도와 접지 극성을 알아내고, 또한, 집지파의 위상을 분석하여 한번 더 논리적으로 비교하여, 접지 극성 판단을 명확하게 하는 방법이며, 아울러 미리 설정해둔 여러 주파수의 펄스성 고주파가 검출될 때, 다른 직류전원 게통의 접지와 혼촉도 알아내는 기술이 포함된다.

Description

펄스파를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치{ Ground polarity determination device through DC ground line tracking method using pulse wave and phase analysis of ground current }

본 발명은 직류전원 공급 장치의 건전성을 판단하는 장치로, 보다 상세하게는 직류전원 계통에 펄스성 고주파 신호를 실어, 신호의 경로와 접지 시에 P극 또 는 N극 접지전압이 달라지는 정도를 분석하여, 그 중 하나 또는 2개의 극성에서 접지여부와 접지된 정도를 검출하는 것이다.

전력 및 통신설비의 제어 및 감시전원인 직류전원 설비계통의 접지검출장치는 P극 또는 N극 중 하나가 접지되었을 경우 흐르는 전류를 분석하여, 미리 설정된 기준치 보다 어느 정도 변화되었는지 여부로 접지된 회선을 검출하는 방법이 일반적이다.

접지 현상이 생겼을 때 직류전원에 기본 60(Hz) 보다 수배 높은 고조파를 흘려 전류크기의 분석기준으로 하기도 하며, 직류전원 계통 간 혼촉의 경우는 미리 프로그래밍된 조건에 부합하는 여부로 판단하는 기술을 사용하였다.

그러나, 회선 접지검출방식중 기본 주파수 대비 수배의 고조파성 리플 전원을 실는 것은 직류 부하에 오 동작을 유발할 수 있다는 문제점이 있고, P 또는 N극의 접지발생이 없는 경우에도 그라운딩 된 접지망으로 부터 무수히 많은 고주파가 역으로 순환되기도 하여, 상시에도 접지전류 센서에 전류가 유기되는 문제로 정확성이 확보되지 않는다는 점과 리플전류의 흐름으로 접지전류 크기를 판단하는 것도 실제 접지에 의한 전류로 보기에는 무리가 있고, 직류전원을 부하로 하는 장치의 오동작 우려도 있었다. P극과 접지사이 접지극과 N극과 사이에 걸리는 전압은 언제나 동일하여야 하므로, 접지를 기준으로 측정한 전압상태와 접지전류 상태는 서로비교이 대상이 되어야 한다. 그럼에도 불구하고 접지전류만으로 최초의 전류와 달라진 정도를 비교하거나 이 값이 작다고 해서 무리하게 증폭해서 비교 검출하고자 하는 것은 원리적으로도 맞지 않다.

더구나, 직류전원 계통 간 혼촉의 경우에도 기준저항이 미리 결선된 경우와 그렇지 않은 경우 모두 상황이 달라 운전 중에 이 모두를 프로그래밍된 데이터로 판단하는 것은 현장 사정을 모두 고려되지 않으므로 적용에 한계가 있다.

( 특허문헌 0001 ) 대한민국 등록특허공보 제 10201001108519(2010.11.03.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전원계통의 어느 한 극이 접지 발생 시 접지정도와 위치를 명확하게 설비운용자에게 제공하고자 함과 직류전원 접지 현상을 인지하지 못하였거나 부정확한 정보라고 간주하여 무시하였던 사례에서 비롯된 파급고장을 최소화하기 위한 기술을 제공하는 것에 목적을 둔다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 펄스성 주파수를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치는 전력 및 통신설비 제어 또는 감시전원인 직류전원 계통 접지검출에 활용되며, 직류전원에 동시에 실어도 연결된 부하의 제반 동작에 영향을 주지 않는 펄스성 고주파 발진신호를 상시 발생시키 대기하고, 접지가 발생했을 때 접지 점으로 폐회로가 구성되어 흐르게 하는 것과 접지의 상태를 접지전압의 크기로 판단하고, 접지가 발생한 극성을 접지 전압과 비교하는 방법이 포함 된다.

또한, 하나 또는 2이상의 주파수로 발진시킨 펄스파 주파수는 직류전원 계통 별로 따로 설정하여 인가 할 수 있다.

또한, 다수의 직류전원 공급 회선에 있어서 자동 절체부가 순차 측정하는 P극 또는 N극중 하나에서 접지가 발생했을 때 해당 회선을 가려 낼 수 있는 기능을 가진다. 또한, P극과 접지 간 및 접지와 N극간 전압이 공급전압의 이분의 일보다 크면 접지로 진행되고 있음을 판단하며, P극과 N극 극성의 전압을 순차적으로 점멸하게 한다.

또한, 접지전압의 크기와 펄스성 고주파의 극성과 접지전류의 흐름을 논리적으로 분석하여 당초 설정 값과 비교할 때, 접지라고 판단되고, 이 설정 값을 초과하면 통신경보와 접점경보를 출력시키는 단계와 접지회선을 표시하는 회선 표시하는 방법을 포함한다.

또한, 주파수를 다르게 한 펄스성 고주파 신호가 하나 또는 2개 이상 동시에 검출되었을 때 주파수를 차원에서 분석하여, 해당 직류전원 계통과 다른 직류계통 접지가 발생되고 있고, 혼촉도 진행되고 있음도 알려주는 기능이 포함된다.

또한, 통신경보는 사용자의 요구에 맞는 통신방법을 임의 선택할 수 있도록 하는 방법이 포함된다.

또한, 측정된 전압의 변화추이와 직류전원의 순간전압 저하, 순간상승의 추이를 기록하는 방법이 포함된다.

또한, 직류 출력 전압에 리플 주파수가 실릴 경우 이를 검출하여 충전기 및 정류장치의 기능 건전성도 평가하는 방법이 포함한다.

본 발명의 펄스파를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치 적용 시 다음과 같은 효과가 있다.

직류전원에 펄스성 고주파를 실어 접지회선으로 폐회로를 구성하게 하고 실제 접지시 고주파 센서로 검출하고,위상을 비교 분석하여 접지회선을 명확하게 판단 할 수

있게 하였고, P극과 접지 및 접지와 N극간 전압까지 검출하여, 오동작 또는 부동작의 경우를 배제시켜 정확한 운전정보를 제공 할 수 있다.

또한, 주파수가 다른 다채널의 펄스성 고주파 신호를 발생시키고, 관리하고자 하는 직류전원 계통별로 설정하게 하여, 감추어진 혼촉의 원인과 접지 발생원을 추족하게 하여, 하나 또는 그 이상의 직류전원 계통까지 감시범위를 넓히고 안전성도 증대시킬 수 있다.

또한, 직류전원의 품질변화 추이라 할 수 있는 직류전압의 순간 저하, 순간 상승도 관리 할 수 있으며 직류전원을 만드는 충전기의 출력이 리플파 여부와 크기를 상시 검출하여 정류 불량에 의한 설비 건전성도 감시할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치의 블록다이어그램.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도 1을 부가 설명한 접지전류 흐름도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도 1을 부가 설명한 접지파형 예시도
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 도 1중에서 접지전압 표시부를 부가 설명한 흐름도
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 P극 접지임을 판단하는 논리도
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 N극 접지임을 판단하는 논리도
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 다른 직류 전원계통과 혼촉 및 접지로 판단하는 논리도
도 8은 기준저항이 미리 결선되어 있는 않은 경우의 순차 연결 프로우도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기에 설명되는 실시 예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시는 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 펄스성 고주파를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치의 개략적인 블록 다이어그램이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 펄스파 고주파를 이용한 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치는 펄스파 발생기(100), 접지회선 검출부(110), 고주파센서(120), 전압검출부(200), 운전전압 표시부(210), 접지회선 표시부(220), 기준위상 설정부(300), 기준전위 제공부(310), 운전정보 출력부(400)를 포함 할 수 있다.

펄스성 고주파 발생부(100)는 접지회선 검출 및 타 직류전원 계통 회선과 혼촉 여부를 판단하는 방법에 있어서, 도 1에서 도시된 바와 같이 P극 또는 N극에 하나 또는 2이상의 주파수가 다른 펄스성 고주파를 선택적으로 실을 수 있도록 하고, 접지가 발생했을 때 폐회로가 구성되어 흐른다.

접지회선 검출 부(110)는 도 3에서 도시된 바와 같이, 고주파 센서를 통해 입력되는 하나 또는 2이상의 입력회선을 순차적으로 절체하는 자동절체부(111)와 해당 직류계통에 설정 해둔 발진 펄스파(f1)주파수에 매칭되면 펄스파 검출기(112)가 접지회선을 찾아내고, 위상을 감지하기 위한 위상비교기(113)가 P극 접지 또는 N극 중 접지가 발생한 회선을 판단하게 되는데, 위상을 비교하기 위한 예시 파형그림 (114)이 제시되어 있고, 여기에는 직류극성 판별정보, 접지된 전류의 크기정보가 포함되어 있다.

접지회선을 판단하는 논리회로는 도 4와 도 5에서 자세히 도시한다. 도 6에서는 타른 직류전원 계통에서 접지되고 해당 직류전원계통과 혼촉했을 때를 판단하는 논리도가 도시되어 있다.

전압검출 부(200)는 도 2에서 도시된 바와 같이, P극과 접지극, 접지극과 N극간 전압을 측정하여 당초 설정한 기준 값 보다 벗어났을 때 운전전압표시 부(210)는 도3에서 도시된 바와 같이, 순차 반복 표시하게 하여, 운전자가 직관적으로 판단하기에 용이하도록 하며, 도2에서는 전압측정 과정에 있어서 기준저항이 연결되어 있지 않은 직류전원 계통의 P극과 접지간 전압, 접지와 N극 간 전압 측정은 전압검출 부 내의 기준저항 부(111)는 측정 시에만 짧은 순간 연결하고, 분리하는 방식으로 상시에 기준저항이 회로에 연결되지 않게 하는 본래의 목적대로 작동된다.

운전경보 출력 부(400)는 마이크로 프로세스에 프로그래밍된 접지회선 검출정보와 전압검출 상태 정보는 운전경보 출력 부 연계되어 이벤트 값과 알람 값을 설정하고 츨력하도록 한다.

출력의 결과는 유 접점 또는 통신출력으로 변환할 수 있어 스카다 정보로 송출할 수도 있으며 정보로 저장되어 통신출력부(410)에 연계 된 모든 기기로 보낼 수 있다.

통신출력부(410)는 운전정보 출력부에서 보내진 데이터를 RS-485, RS-232, RS-422를 포함하는 통신하드웨어 장치와 호환성을 가지고 상위 감시장치로도 송출가능하다.

접지회선 표시 부(220)는 접지회선의 검출결과, 다른 직류 전원계통의 접지와 혼촉 가능성을 표시 해 주는 장치이며, 디지털 표시 방법의 숫자표시와 회선 표시점멸방식으로 표시한다.

이상과 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 기초로 상세히 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 후술할 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

대표도(도 1)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직류 접지회선 추적 방법과 접지 전류의 위상분석을 통한 접지 극성 판단 장치의 블록다이어그램
도 2는 도 1을 부가 설명한 접지전류 흐름도
도 3은 도 1을 부가 설명한 접지파형 예시도
도 4는 도 1중에서 접지전압 표시 부를 부가 설명한 흐름도
도 5는 P극 접지임을 판단하는 논리도
도 6은 N극 접지임을 판단하는 논리도
도 7은 다른 직류 전원계통과 혼촉 및 접지로 판단하는 논리도
도 8은 기준저항이 미리 결선되어 있는 않은 경우의 순차 연결 프로우도

Claims (10)

1. 접지회선 검출 및 타 직류전원 계통 회선과 혼촉 여부를 판단하는 방법에 있어서, P극 또는 N극에 하나 또는 2이상의 펄스성 주파수를 선택적으로 실을 수 있도록 하는 펄스파 고주파 발생 부, P극 또는 N극중 하나에서 접지가 발생했을 때 회선을 접지가 발생한 회선을 인지해 낼 수 있는 접지회선 검출 부;
   전압의 크기로 접지의 상태를 판단하기 위하여 P극과 접지극 사이 및 접지극과 N극과 사이의 전압을 상시 감시하고 접지방향성과 다시 비교하여 전압검출 부,
   
2. 제1항에 있어서,
   하나 또는 2개 이의상 펄스성 주파수를 발진시켜 출력 단자를 P극과 N극 사이에 인가되도록 준비해 둔 상태에서 P극 또는 N극중 하나에서 접지가 발생했을 때 폐회로가 구성되어 접지전류가 흐르게 되면 고주파 센서가 펄스성 고주파를 전류를 감지하게 되고 접지회선을 인지할 수 있는 펄스성 고주파 발생 부.
3. 제1항에 있어서,
   접지회선 검출부는 고주파 센서를 통해 입력되는 하나 또는 2이상의 입력회선을 순차적으로 절체하고 판단하는 단계와 펄스파 전류의 위상을 감지하여 P극 접지 또는 N극 접지 여부를 판단하는 방법.
4. 제1항에 있어서,
   전압검출 부는 P극과 접지극, 접지극과 N극간 전압을 측정하는 단계와 당초 기준
   보다 벗어났을 때는 순차 반복하여 표시하는 운전전압 표시 방법.
5. 청구항 1 및 3항에 있어서 다수의 직류전원 계통이 혼촉된 경우 펄스성 고주파의 검출 논리조건이 맞을 경우 다른 직류 전원 계통에서 접지와 혼촉이 있음을 알리는 방법
6. 제 3항 및 4항에 있어서 접지라고 판단되는 결과는 운전경보출력 부의 설정 값을 초과하면 신경보와 접점경보를 출력시키는 단계와 접지회선을 표시하는 회선표시 방법.
   
7. 청구항 4에 있어서,
   기준저항이 연결되어 있는 않은 직류전원 계통의 P극과 N극간 전압, 접지와 N극간 전압 측정 시 기준저항을 자동 연결하여 전압을 측정하는 방법.
8. 청구항 4항에 있어서
   측정된 전압의 변화추이 값인 직류전압 순간전압 저하,상승을 메모리에 남기고, 보여주는 방법
9. 상기 5항에 있어서
   통신경보는 사용자의 사용자의 요구에 맞는 통신방법을 선택적으로 사용하게 하는 방법.
10. 상기 8항에 있어서
    직류 출력 전압의 리플 주파수 여부와 크기를 검출하는 기능을 더 가지는 방법
    
    
    
    

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