KR100306569B1 - 활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력설비와 통신설비의 전력을 안정적으로 공급하기 위해 기본이 되는 접지설비 접지저항을 전력설비와 통신설비가 운전중인 상태에서도 측정이 가능하도록 하는 활선상태의 접지저항 측정장치 및 방법에 관한 것이다. 기존의 접지저항 측정장치가 운전중인 전력설비 혹은 통신설비의 경우 기본적으로 발생하는 누설전류의 영향으로 정확한 측정이 불가능한 단점을 완전히 보완한 장치이다. 전자 통신등의 산업이 급격히 발전하면서 접지의 중요성의 더욱더 강조되고 있는 시점에서 전력설비의 안정운전과 통신설비의 고장감소에도 크게 소용될 것이다.

Description

활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법{Apparatus for testing of ground resistance at activity state and therefor method}

본 발명은 활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 전력설비 및 통신설비의 기본이 되는 접지설비의 접지저항을 전력설비나 통신설비가 운전중인 상태에서도 정확히 측정하도록 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

점차적으로 산업화, 정보화 및 도시화되어 가는 현대사회는 밀집된 지역에서 많은 에너지를 소비하는 특징을 가지게 된다. 이러한 에너지 중 전력 에너지는 가장 사용이 편리하고 수송이 간단하며 공해가 없는 깨끗한 에너지로서, 전력의 안정적인 공급은 산업 전반에 걸쳐 중요한 요인이 되고 있다.

따라서, 전력의 안정적인 공급을 위해서는 낙뢰와 같은 자연적인 재해로부터 벗어나 안정적인 공급이 이루어져야 함은 물론, 전기의 고품질도 보장되어야 한다. 또한, 발전소에서 발전된 고품질의 전력을 일반 수용가에까지 안정적으로 전달하려면 송전선은 물론 전력 수용가와 직결된 배전선에서의 품질확보 역시 필요하다. 즉, 상술된 고품질의 전력을 전력 수용가에 안정적으로 공급하기 위하여 양호한 접지가 필수적인 요소가 되었다.

접지는 전력이나 낙뢰로부터 인간과 전력설비등을 보호하는 기능을 담당할 뿐만이 아니라 전력사업의 측면에서 기준전위를 제공하며, 계통의 고장시 귀로전류의 통로가 되는 아주 중요한 역할을 담당하고 있다.

한편, 정보화 사회로의 가속화가 진행되면서 일반 가정에도 팩시밀리 혹은 컴퓨터를 이용한 화상정보, 인터넷 등의 설비가 증가되고 있는 추세와 더불어 낙뢰로 인한 사고의 피해와 피해액이 상대적으로 커지고 있다. 따라서, 접지는 가전기기의 보호를 위해서 아주 중요한 기능을 담당하고 있으며, 정확한 접지저항의 측정 및 관리는 국가적으로도 큰 이익을 가져오게 된다.

종래의 접지저항을 측정하기 위한 방법을 도 1을 참조하여 설명하고자 한다.

도 1을 보면, 대지표면(11)에 접지저항을 측정하고자 하는 측정대상인 접지극(10)의 한 지점(17)을 설정하고, 중심이 되는 전류극(C1) 또는 전위극(P1)을 매설한다. 그리고, 중심전류극(C1)과 상당한 거리(D)만큼 떨어진 지점(15)에 보조전류극(C2)을 매설한다. 이어서, 측정대상인 접지극(10)의 전류극(C1)과 보조전류극(C2) 사이에 전압원(12)을 통해 전류(I)를 인가한 후 보조전위극(P2)을 중심지점(17)에서부터 점진적으로 보조 전류극(C2) 방향으로 진행시킨다. 그리고, 전압계(14)를 통해 전압을 가변하면서 전위극(P1)과 보조전위극(P2) 사이의 대지전위를 측정하게 된다. 따라서, 전류극(C1)과 보조전류극(C2) 사이에 흐르는 전류(I)와 전위극(P1)과 보조전위극(P2) 사이에 흐르는 전위를 통하여 대지저항을 계산한다. 즉, 전류(I)에 대한 전위(V)비를 측정한 거리(D)를 횡측으로 하고, 저항(R)값인 V/I를 종축으로 한 그래프(18)를 얻을 수 있다. 이때, 대상으로 한 접지극(10)의 접지저항값은 그래프(18)가 평행선이 되는 부분(d)의 저항값(R)이 된다.

그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 가로축을 거리축(D)으로 하고, 세로축을 대지전위를 표시하는 전위축(R)으로 할 때, 운전중인 전력설비나 통신설비의 접지극(10)은 대지표면(11)로 흐르는 계통불평형 전류 및 누설전류(20)의 영향으로 상시적으로 대지전위(21)가 존재하게 된다. 즉, 접지저항 측정장치에 전류(I)를 인가하지 않아도 대지표면(11)에 흐르는 기본적인 누설전류(21)로 인하여 실제 대지전위의 저항값 보다 큰 접지저항값을 얻게 된다.

즉, 일반적으로 접지저항을 측정할 때 전류극(C1)과 보조 전류극(C2) 사이에 흐르는 전류는 상당히 적은 수의 mA 정도이므로, 이러한 전류에 의한 대지전위의 영향이 전력설비에서 흐르는 누설전류(20)에 의한 영향보다 적은 것이 보통이다. 따라서, 기존이 접지저항 측정 방법을 적용할 경우 실제의 접지저항값 보다 훨씬 큰 접지저항값을 얻게 된다. 이러한 현상은 실제 운전중인 변전소를 대상으로 한 접지저항의 실측파형인 도 3을 보면 쉽게 이해할 수 있다.또한, 도 4를 보면, 실제로 운전중인 전력설비를 대상으로 측정한 대지전위는 기본파인 60Hz 뿐만이 아니라 3고조파인 180Hz와 5고조파인 300Hz의 성분도 함유하고 있다. 즉, 기존의 접지저항 측정장치는 전력설비가 운전중일 때는 원하지 않는 주파수 성분을 포함하므로 정확한 접지저항의 측정이 불가능하게 된다.따라서, 운전중인 전력설비에 기존의 접지저항 측정 방법을 적용하면 측정값이 더 크게 나오는 문제점과 정확한 측정이 불가능하다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 전력설비나 통신설비가 운전중인 상태에서도 접지저항을 정확히 측정하도록 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 접지저항의 측정방법을 나타내는 도면,

도 2는 일반적인 접지저항 측정장치에 누설전류가 유입됨을 나타내는 도면,

도 3은 일반적인 접지저항 측정장치에 의해 측정된 접지저항의 실측 파형,

도 4는 일반적인 접지저항 측정장치에 의해 측정된 전위의 실측 파형,

도 5는 본 발명에 따른 활선상태의 접지저항을 측정하기 위한 방법을 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 활선상태의 접지저항 측정 장치에 관한 구성도,

도 7은 도 6의 전원부에 관한 구성도,

도 8은 도 6의 전류측정부에 관한 구성도,

도 9는 도 6의 전위측정부에 관한 구성도,

도 10은 도 6의 변환부에 관한 구성도,

도 11은 도 6의 표시부를 설명하기 위한 도면,

도 12는 도 6의 신호발생부에 관한 구성도,

도 13은 본 발명의 장치에 의해 측정한 접지저항 실측파형.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

40 : 전원부 50 : 전류 측정부

60 : 전위 측정부 70 : 변환부

80 : 제어부 90 : 표시부

100 : 신호발생부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 활선상태의 접지저항 측정 장치는, 전압극을 통해 인가되는 전압에 의해 전류극 사이의 접지저항을 측정하기 위한 접지저항 측정장치에 있어서, 사용자에 의해 기설정된 별도의 주파수에 따라 측정하고자 하는 전류극에 전원을 인가하기 위한 전원부와, 전류극 사이의 전류를 측정하여 위상 보정된 전류정보를 출력하는 전류측정부와, 일정전위 이상의 고입력 임피던스를 통하여 전위극 사이의 전위를 측정하여 위상 보정된 전위정보를 출력하는 전위측정부와, 전류측정부 및 전위측정부로부터 인가되는 전류정보 및 전위정보를 동시에 샘플링하여 신호처리하는 변환부와, 변환부에서 신호처리된 전류정보 및 전위정보를 입력받아 접지저항 및 대지고유저항을 연산하고, 변환부에 기설정된 주파수 및 전류의 크기 신호를 출력하는 신호발생부와, 신호발생부로부터 연산된 접지저항 및 대지고유저항을 디스플레이하고, 사용자로부터 기설정된 주파수 및 전류의 크기 신호를 신호발생부로 인가하기 위한 디스플레이수단을 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 활선상태의 접지저항 측정 방법은, 사용자에 의해 인가하고자 하는 별도의 주파수 및 전류를 기설정하는 단계와, 기설정된 별도의 주파수 및 전류에 따라 측정하고자 하는 전류극에 전원을 인가하는 단계와, 전류극 사이의 전류를 측정하여 위상 보정된 전류정보를 출력하는 단계와, 일정전위 이상의 고입력 임피던스를 통하여 전위극 사이의 전위를 측정하여 위상 보정된 전위정보를 출력하는 단계와, 전류정보 및 전위정보를 동시에 샘플링하여 신호처리하는 단계와, 신호처리된 전류정보 및 전위정보에 따라 접지저항 및 대지고유저항을 연산하는 단계와, 연산된 접지저항 및 대지고유저항을 디스플레이하는 단계를 포함한다.

본 발명에서는 운전중인 전력설비의 접지극에 존재하는 대지전위와, 대지전위가 갖는 주파수를 완전히 배제하고, 대지전위에 포함된 주파수와 간섭을 일으키지 않는 주파수를 갖는 독립전원을 설계한다. 그리고, 여기서 나오는 전원을 이용하여 전류극과 보조전류극에 인가하고, 전위극과 보조전위극 사이에 포착되는 대지전위를 100MΩ이상의 고입력임피던스를 갖는 입력단을 이용하여 측정한다. 따라서, 정확히 전류극에 인가된 주파수에 대한 대지전위만을 포착하여 접지저항을 계산함으로서 정확한 접지저항의 측정이 가능해진다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

본 발명에 따른 활선상태의 접지저항 측정장치(110)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전류극(C1,C2) 및 전위극(P1,P2)을 종래와 동일한 방법으로 매설하여 접지저항을 측정하게 된다.

본 발명에 따른 접지저항 측정장치의 구성은 도 6에 도시된 바와 같이 크게 6개의 부분으로 이루어져 있다.

첫째, 본 발명의 장치는 측정하고자 하는 대상 접지극(10)에 전류(I)를 인가할 수 있도록 하는 전원부(40)를 구비한다.

도 7은 본 발명에 따른 전원부에 대한 구성도이다.

도 7을 보면, 전원부(40)는 전력사업체에서 공급되는 전력을 사용할 수도 있고, 충전지(41)를 사용하여 자체적으로 전력을 공급할 수도 있다.이때, 전력사업체에서 공급되는 전원을 사용하는 경우 완전절연설계를 통해 측정하고자 하는 접지극(10)과의 전기적 관계를 완전히 없애는 기능을 포함하고 있다.먼저, 정류기(42)는 전력사업체에서 공급되는 교류(AC)전원을 인가 받아 직류직류(DC)전원으로 변환한다. 그리고, 인버터회로를 이용한 절연회로(43)는 정류기(42)로부터 인가되는 직류전원에 따라 구동되어 전력사업체에서 공급되는 전원과 내부 전원과의 관계를 완전히 절연시킨다. 직류발생회로(44)는 절연회로(43)에 의해 독립적으로 공급되는 직류전원을 내부 회로에 인가하게 된다. 또한, 선형신호 증폭회로(45)는 변환부(70)를 통해 후술하는 신호발생부(100)로부터 인가되는 주파수 설정 신호를 입력받아 선형적으로 이를 증폭한다. 따라서, 운전중인 설비 접지극(10)의 대지전위에 포함된 주파수와 간섭을 일으키지 않는 주파수를 갖는 독립전원을 통해 전류극(C1) 및 보조 전류극(C2)에 전류를 인가할 수 있게 된다.또한, 전원부(40)는 이 절연된 전원회로를 이용하여 전류측정부(50), 전위측정부(60), 변환부(70), 제어부(80), 표시부(90), 신호발생부(100)에 바이어스 전압을 공급한다.둘째, 본 발명의 장치는 전류극(C1) 및 보조전류극(C2)에 흐르는 전류를 측정하는 전류측정부(50)를 구비한다.도 8은 본 발명에 따른 전류측정부의 구성도이다.일반적으로 대지의 성질에 따라 일정한 전압을 인가하여도 흐르는 전류의 크기는 변화한다. 전류측정부(50)는 이렇게 전류의 변화분에 대해서 전류측정값이 변화하지 않고, 대지에 흐르는 전류에 영향을 주지 않기 위해서 광소자에 의해 완전절연된 전류센서를 사용하는 특징을 가진다.전류측정부(50)는 전류극(C1) 및 보조전류극(C2) 사이에 흐르는 전류를 검출하기 위해 션트(shunt) 저항이나 변류기(51)를 구비한다. 또한, 전류극(C1,C2)에서 인가되는 전류가 검출과정에서 다른 전류의 영향을 받지 않도록 광소자로 된 완전절연증폭기로 구성된다. 이렇게 검출된 전류정보는 연산증폭기(52)에서 증폭되어 변환부(70)에서 받아들여 질 수 있는 최대값인 ±10V이하로 증폭된다. 또한, 바이어스 전원의 불평형 및 불안정으로 생길 수 있는 전기적 현상인 오프셋(offset)현상을 오프셋(offset) 저지회로(53)로 완전히 보상하여 오차와 직류성분을 제거하게 된다. 이렇게 증폭된 신호는 위상이 다소 변화되는 것이 일반적인 현상이므로 전류(I)와 전압계(V) 사이의 위상차를 정확히 측정하기 위하여 연산증폭기로 구성된 위상보정회로(54)를 통과시킨다. 그리고, 위상보정회로(54)를 통해 위상 보정된 전류 검출 신호는 변환부(70)로 인가된다.셋째, 본 발명의 장치는 전위극을 통해 대지전위를 측정하기 위한 전위측정부(60)를 구비한다.도 9는 대지전위를 측정하기 위한 전위측정부(60)의 구성도이다.전류극(C1) 및 보조전류극(C2)을 통해 대지에 인가된 전류의 영향으로 전압극에 유기된 대지전위를 정확히 측정하는 것은 접지저항을 얼마나 정확히 측정할 수 있는가를 결정하는 아주 중요한 요소이다. 따라서, 대지전위입력단인 전위극(P1, P2)의 입력임피던스를 100MΩ이상이 되도록 하여 대지전위가 인가선에 영향 없이 정확하게 측정될 수 있도록 함으로써 전위측정에 오차를 최소화하는 특징을 갖는다.대지 전위를 정확히 측정하기 위한 가장 필수적인 조건은 전위 측정단자인 전위극(P1)과 보조전위극(P2) 사이의 입력임피던스를 원칙적으로는 무한대로 하는 것이다. 이러한 조건에 부응하기 위해 연산증폭기로 전압 폴로어(follow)회로를 설계하여 입력임피던스가 100MΩ이상이 되도록 한 고입력 임피던스 회로(61)를 구비한다. 따라서, 전위극(P1) 및 보조전위극(P2)을 구성하는 전선에는 대지전위의 전압이 걸리지 않고 입력저항이 큰 입력단에 전부 걸리게 함으로서 대지전위를 측정하는데 오차를 최소화하는 특징을 갖고 있다.전위측정부(60)는 대역저지회로(62)를 구비하여 운전중인 전력설비에서 접지극(10)으로 흐르는 누설전류와 노이즈를 최대한 제한하도록 한다. 그리고, 오프셋(offset) 저지회로(63)를 통해 전원의 불안정에 의한 오차와 직류성분을 제거한다. 또한, 위상보정회로(64)를 구비하여 전류(I)와 전압(V) 사이의 위상차를 정확히 측정하여 입력되는 전압의 위상을 보정함으로써 변환부(70)로 출력한다.넷째, 본 발명의 장치는 전류측정부(50)를 통해 검출된 전류정보와 전위측정부(60)를 통해 검출된 대지전위의 전압정보를 디지털화하는 변환부(70)를 구비한다.도 10은 본 발명에 따른 변환부의 구성도이다.변환부(70)의 전류변환회로(71)는 전류측정부(50)로부터 인가되는 전류정보를 디지털화한다. 전위변환회로(72)는 전위측정부(60)로부터 인가되는 전압정보를 디지털화(A/D 변환)한다. 그리고, 동시변환회로(74) 전류변환회로(71) 및 전위변환회로(72)로부터 각각 인가되는 전압정보 및 전류정보를 동시에 신호처리하여 전기적으로 위상차를 최소화시킨다.또한, 변환부(70)의 파형변환회로(73)는 신호발생부(100)에서 발생한 주파수에 대한 크기 신호를 전원부(40)에 전달하기 위하여 입력되는 디지털 신호를 아날로그신호로 바꾸는 D/A 변환을 수행한다.일반적으로 전압과 전류신호로부터의 정보를 디지털신호로 바꾸어 처리하고자 하는 경우, 가장 중요한 점은 얼마나 많은 정보를 갖느냐를 결정하는 샘플링 시간(sampling time)과 한번 샘플링할 때 몇 비트로 처리하느냐에 대한 것이다.이를 위해 변환부(70)의 신호발생부(100)에서 인가되는 주파수 신호의 한 주기를 최소 32번 이상 샘플링 하고, 한번 샘플링할 때 16비트 A/D처리를 함으로서 1/65536의 분해능을 갖도록 한다.또한, 변환부(70)는 전위측정부(60) 및 전류측정부(50)로부터 인가되는 전압정보와 전류정보를 이용하여 위상차를 계산할 때 전압정보와 전류정보를 동시에 샘플링해야 정확한 위상정보를 계산할 수 있다. 이를 위해 전류변환회로(71) 및 전위변환회로(72)는 16비트 A/D 변환기를 통하여 전류정보와 전압정보를 각각 디지털 신호로 변환한다. 동시변환회로(74)는 전류변환회로(71) 및 전위변환회로(72)로부터 각각 인가되는 신호를 32비트의 프로세서로 받아들임으로서 동시에 전압정보와 전류정보의 시간차 없이 디지털화 한다. 동시변환회로(74)로부터 인가된 신호는 신호발생부(100) 및 제어부(80)로 각각 출력된다. 또한, 파형변환회로(73)는 신호발생부(100)로부터 인가되는 신호를 변환하여 전원부(40)로 인가시킨다.다섯째, 본 발명의 장치는 제어부(80) 및 표시부(90)를 구비한다.도 11은 제어부(80) 및 표시부(90)를 설명하기 위한 도면이다.제어부(80)는 변환부(70)로부터 인가된 주파수와, 전압정보 및 전류정보의 위상차와, 접지저항 정보를 표시부(90)에 디스플레이 하도록 제어한다. 그리고, 표시부(90)는 전류극(C1) 및 보조전류극(C2)에 흐르는 전류와 주파수를 사용자가 임의로 선택할 수 있도록 하는 선택스위치(80) 및 설정 누름 스위치(83∼85)를 구비한다.먼저, 표시부(90)는 전류극(C1) 및 보조전류극(C2)으로부터 측정된 주파수와 신호발생부(100)에서 연산된 접지저항값 및 위상값을 디스플레이 하기 위한 LED(81)와, 주파수, 위상 및 저항값 중에서 하나를 선택하여 LED(81)에 디스플레이 할 수 있는 선택스위치(82)로 구성된다. 따라서, 선택스위치(82)를 한번씩 누를 때마다, 주파수, 위상 또는 저항값을 나타내는 램프가 켜지면서 LED(81)에 해당 값이 표시된다.그리고, 설정 누름 스위치(83)의 선택에 따라 사용자가 인가하려는 주파수와 전류의 크기를 임의로 정할 수 있도록 하는 주파수 설정 스위치(84) 및 전류 설정스위치(85)를 구비한다. 주파수설정스위치(84)와 전류설정스위치(85)는 상하를 누를 수 있게 되어 있어 윗부분을 누르면 그 크기를 계속적으로 증가시킬 수 있고, 아래부분을 누르면 그 크기를 계속적으로 감소시킬 수 있게 된다.여섯째, 본 발명의 장치는 디지털 프로세서로 구성된 신호발생부(100)를 구비한다.도 12는 신호발생부를 설명하기 위한 구성도이다.신호발생부(100)에서는 전류측정부(50) 및 전위측정부(60)로부터 인가되는 전류 및 전위정보를 변환부(70)를 통해 인가받아 접지저항 및 대지고유저항율을 계산하고, 제어부(80)를 통해 표시부(90)에 디스플레이 하도록 하는 기능을 한다. 그리고, 표시부(90)를 통해 사용자가 기설정한 주파수의 크기와 전류크기를 제어부(80)를 통해 인가받아 변환부(70)에 인가하는 기능을 한다. 따라서, 사용자가 표시부(90)를 통해 인가하고자 하는 주파수 및 전류의 크기를 설정하면, 제어부(80)에서 선택된 주파수와 전류를 인가받고, 신호발생부(100)의 제어신호 발생부(91)는 제어부(80)로부터 선택된 주파수 신호와 전류 신호를 인가받아 이에 대응하는 정현파를 만들게 된다.즉, 제어신호 발생부(91)는 제어부(80)를 통하여 표시부(90)로부터 인가되는 주파수와 전류크기 정보를 입력받아 정현파 신호를 발생하고, 이를 연속적으로 신호처리하여 변환부(70)에 전달한다. 변환부(70)는 주파수 및 전류의 크기 정보를 전원부(40)에 인가하여 별도의 주파수에 따라 독립된 전원을 공급하게 된다.또한, 변환부(70)에서 전류극(C1) 및 보조전류극(C2)으로부터 측정된 전류정보와 전압극(P1) 및 보조전압극(P2)으로부터 측정된 전압정보를 처리하면, 신호발생부(100)는 이를 인가받아 접지저항 및 전압정보와 전류정보와의 위상차를 계산한다. 그리고, 사용자가 표시부(90)를 통하여 계산된 주파수, 접지저항 및 위상값을 디스플레이하기 원하면 제어부(80)를 통하여 계산된 주파수, 접지저항 및 위상값에 대한 정보를 전달한다.이때, 위상계산부(92)는 정확한 신호처리를 위해 전류측정부(50) 및 전위측정부(60)로부터 변환부(70)를 거쳐 전달된 전류정보와 전위정보를 비교하여 궤환처리한다. 그리고, 위상 계산부(92)는 측정된 대지전위의 전압정보와 인가된 전류정보 사이의 위상을 정확히 측정하기 위해 전압정보와 전류정보를 퓨리에 변환한다. 또한, 주파수 분석부(93)는 이렇게 통과된 전압과 전류 정보를 각각의 주파수에 해당되는 실수부와 허수부로 나누고 이를 상대적인 개념으로 처리하게 된다.임피던스 계산부(94)는 0.1도(degree) 이하의 오차를 갖는 위상을 처리한다. 또한, 위상 계산부(92) 및 주파수 분석부(93)를 통과한 결과 중 사용자가 설정한 인가주파수 부분만의 전압정보와 전류정보를 처리하여 임피던스를 계산하고, 표시부(90)에 전달될 수 있도록 메모리에 저장한다.이러한 구성을 갖는 본 발명의 활선상태의 접지저항 측정 방법을 설명하자면 다음과 같다.먼저, 사용자는 표시부(90)의 설정 누름 선택 스위치(83)를 통해 인가하고자 하는 주파수 및 전류를 설정하게 된다. 설정된 주파수 및 전류 신호는 제어부(80)를 통하여 신호발생부(100)에 인가된다. 신호발생부(100)의 제어신호 발생부(91)는 주파수와 전류크기 정보를 입력받아 정현파 신호를 발생하고, 이를 연속적으로 신호처리하여 변환부(70)에 전달한다. 변환부(70)는 주파수 및 전류의 크기 정보를 전원부(40)에 인가하여 별도의 주파수에 따라 독립된 전원을 공급하게 된다.한편, 전류측정부(50) 및 전위측정부(60)는 상술된 주파수 및 전류의 크기로 인가되는 전원에 따라 각각 전류극 사이의 전류 및 전위극 사이의 전위를 측정하게 된다.이이서, 변환부(70)는 상기 측정된 전류 및 전위를 동시에 샘플링하여 신호처리하게 된다. 신호처리된 전류 및 전위 정보는 신호발생부(100)에 인가되어 접지저항 및 대지고유저항이 연산된다만약, 사용자가 표시부(90)를 통해 연산된 정보를 디스플레이 하기 원한다면, 신호 발생부(100)는 제어부(80)를 통해 연산된 주파수, 저항, 위상 등의 정보를 인가하여 표시부(90)에 이를 디스플레이 한다.이러한 방법을 통하여 도 13에 도시한 바와 같이 안정되고 정확한 접지저항의 측정이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 활선상태의 접지저항 측정 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 운전중인 접지극의 경우 설치된 설비에서 발생하는 불평형 전류, 누설 전류에 의해서 실제 접지저항값의 측정이 곤란하고 기존방식으로 측정하는 경우 접지저항값이 크게 나오는 현상 및 측정이 불가능한 현상을 완전히 제거하여 정확한 접지저항을 측정할 수 있다.

둘째, 본 발명에서는 기본적으로 설비에서 발생하는 전위를 완전히 제거하는 방식을 채택하고 있다.

셋째, 전혀 다른 주파수의 전원을 만들어 이를 이용해 상용주파수의 접지저항이 측정가능하다.

Claims (9)

1. 전압극을 통해 인가되는 전압에 의해 전류극 사이의 접지저항을 측정하기 위한 접지저항 측정장치에 있어서,

   사용자에 의해 기설정된 별도의 주파수에 따라 측정하고자 하는 전류극에 전원을 인가하기 위한 전원부;

   상기 전류극 사이의 전류를 측정하여 위상 보정된 전류정보를 출력하는 전류측정부;

   일정전위 이상의 고입력 임피던스를 통하여 전위극 사이의 전위를 측정하여 위상 보정된 전위정보를 출력하는 전위측정부;

   상기 전류측정부 및 상기 전위측정부로부터 인가되는 전류정보 및 전위정보를 동시에 샘플링하여 신호처리하는 변환부;

   상기 변환부에서 신호처리된 전류정보 및 전위정보를 입력받아 접지저항 및 대지고유저항을 연산하고, 상기 변환부에 기설정된 주파수 및 전류의 크기 신호를 출력하는 신호발생부;

   상기 신호발생부로부터 연산된 접지저항 및 대지고유저항을 디스플레이하고, 사용자로부터 기설정된 주파수 및 전류의 크기 신호를 상기 신호발생부로 인가하기 위한 디스플레이수단을 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전원부는

   공급되는 교류전원을 직류전원으로 변환하기 위한 정류기;

   상기 정류기로부터 인가되는 직류전원을 절연시키기 위한 절연회로;

   상기 절연회로로부터 인가되는 전원을 직류전원으로 그 내부 회로에 공급하기 위한 직류발생회로;

   상기 변환부로부터 인가되는 주파수 및 전류의 크기 신호를 입력받아 신호를 선형 증폭하여 상기 전류극에 전류를 인가하기 위한 선형신호 증폭회로를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전류측정부는

   전류극 사이의 전류정보를 검출하기 위한 변류기;

   상기 변류기로부터 인가되는 전류정보를 증폭하기 위한 연산증폭기;

   상기 연산증폭기로부터 인가되는 전류정보에서 바이어스 전원의 오프셋 현상을 제거하기 위한 오프셋 저지회로;

   상기 오프셋 저지회로로부터 인가되는 전류정보에서 전류의 위상을 보상하여 상기 변환부로 출력하는 위상보정회로를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전위측정부는

   일정 임피던스 이상의 고입력 임피던스를 통해 전위극 사이의 전위를 측정하기 위한 고입력 임피던스 회로;

   상기 고입력 임피던스 회로로부터 인가되는 전위정보에서 원하는 대역의 주파수만을 필터링하기 위한 대역 저지회로;

   상기 대역 저지회로로부터 인가되는 전위정보에서 바이어스 전원의 오프셋 현상을 제거하기 위한 오프셋 저지회로;

   상기 오프셋 저지회로로부터 인가되는 전위정보에서 전압의 위상을 보상하여 상기 변환부로 출력하는 위상보정회로를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 변환부는

   상기 전류측정부로부터 인가되는 전류정보를 디지털 신호로 변환하는 전류변환회로;

   상기 전위측정부로부터 인가되는 전압정보를 디지털 신호로 변환하는 전위변환회로;

   상기 전류변환회로 및 상기 전위변환회로로부터 인가되는 전류정보 및 전압정보를 동시에 샘플링하는 동시 변환회로;

   상기 신호발생부로부터 인가되는 주파수 및 전류의 크기 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 상기 전원부로 출력하는 파형변환회로를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 신호발생부는

   상기 디스플레이수단으로부터 인가되는 주파수 및 전류의 크기 신호에 따라 생성된 정현파를 상기 변환부로 출력하는 제어신호 발생부;

   상기 변환부에서 인가되는 전류정보와 전압정보를 퓨리에 변환하여 위상차를 계산하는 위상계산부;

   상기 변환부에서 인가되는 주파수 정보에서 기설정된 주파수 성분 이외의 주파수를 제거하기 위한 주파수 분석부;

   상기 주파수 분석부로부터 인가되는 주파수 대역에서 전압정보와 전류정보를 연산하여 임피던스를 계산하고 상기 디스플레이수단으로 인가하는 임피던스 계산부를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
7. 제 8 항에 있어서, 상기 디스플레이 수단은

   상기 신호발생부로부터 인가되는 주파수, 위상 및 임피던스 정보를 디스플레이 하도록 제어하고, 상기 사용자가 기설정한 주파수 및 전류 크기 정보를 상기 신호발생회로로 출력하기 위한 제어부;

   상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 주파수, 위상 및 임피던스 정보를 사용자가 인식할 수 있도록 디스플레이 하는 표시부를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
8. 제 9 항에 있어서, 상기 표시부는

   상기 제어부의 제어신호에 의해 측정된 주파수, 저항 및 위상값을 디스플레이하는 LED;

   상기 주파수, 저항 또는 위상 중 적어도 어느 하나의 신호를 선택하기 위한 선택스위치;

   상기 사용자가 원하는 주파수 및 전류의 크기를 설정할 수 있도록 하는 설정누름 스위치를 구비함을 특징으로 하는 활선상태의 접지저항 측정 장치.
9. 전압극을 통해 인가되는 전압에 의해 전류극 사이의 접지저항을 측정하기 위한 방법에 있어서,

   사용자에 의해 인가하고자 하는 별도의 주파수 및 전류를 기설정하는 단계;

   상기 기설정된 별도의 주파수 및 전류에 따라 측정하고자 하는 전류극에 전원을 인가하는 단계;

   전류극 사이의 전류를 측정하여 위상 보정된 전류정보를 출력하는 단계;

   일정전위 이상의 고입력 임피던스를 통하여 상기 전위극 사이의 전위를 측정하여 위상 보정된 전위정보를 출력하는 단계;

   상기 전류정보 및 전위정보를 동시에 샘플링하여 신호처리하는 단계;

   상기 신호처리된 전류정보 및 전위정보에 따라 접지저항 및 대지고유저항을 연산하는 단계;

   상기 연산된 접지저항 및 대지고유저항을 디스플레이 하는 단계를 포함하는 활선상태의 접지저항 측정 방법.