KR102145926B1 - 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법 - Google Patents

다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 직류제어 전원을 동시에 연결하여 사용하는 전기설비의 회선접지 상태를 검출하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치는 전원공급부, 기준저항부, 전원선택부, 신호처리부, 프로세서, 디스플레이부, 입출력부, 저장부 및 알람부를 포함할 수 있다. 상기 전원공급부는 전기설비에 적어도 하나의 직류 전원을 공급할 수 있다. 상기 기준저항부는 접지점(ground)을 기준으로 동일한 크기의 저항값을 가지도록 대칭되게 구성되고, 상기 전원공급부의 양극과 음극에 각각 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 전원선택부는 전원공급부의 양극 또는 음극과 기준저항부 사이에 각각 구성되어 프로세서의 제어에 따라 기준저항부를 전원공급부에 연결 또는 차단할 수 있다.
또한, 신호처리부는 상기 프로세서의 제어에 따라 동작되어 상기 접지점을 기준으로 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 측정하고, 측정된 전압의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다. 또한, 프로세서는 미리 설정된 주기에 따라 상기 전원선택부를 제어하여 상기 기준저항부를 전원공급부에 연결 또는 차단하고, 상기 신호처리부에서 측정된 전압값을 이용하여 직류전원의 접지상태를 판단할 수 있다.

Description

다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법{Voltage-type ground detection apparatus and method using multiple DC power supply voltages mixed together}
본 발명은 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나의 직류제어 전원을 동시에 연결하여 사용하는 전기설비의 회선접지 상태를 검출하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력, 전기 및 전자 계통의 제어 전원으로 사용되는 직류 전원에서 회로의 접지가 발생하여 (+) 전원 또는 (-) 전원의 균형이 깨어지는 경우에도 전원 전압의 절대값 크기에는 변함이 없게 된다. 예를 들어, DC 125V는 +62.5V와 -62.5V의 절대값을 나타내며, 회로의 접지가 발생하여 (+) 전원 또는 (-) 전원의 균형이 깨어져도 전원전압 DC 125V의 크기에는 변함이 없다.
한편, 실제 사용 설비에서 DC 125V, 48V 및 24V가 하나의 설비에 혼용되는 경우가 전력 회사에서 사용되는 설비에 많은 비중을 차지하고 있는데 반해, DC 48V 또는 24V가 접지되어 있거나 125V에 혼재되어 있어도 접지 검출 회로가 적용되지 않고, 직류 전원의 절대값에 대한 변화가 발생하지 않아 접지 고장을 파악하지 못하여 방치되는 사례가 발생한다.
대한민국 등록특허 제10-0999447호(2010년 12월 09일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 다수의 직류 전원 전압이 혼재 사용되는 전원 전압의 접지 고장을 용이하게 검출하고자 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치는 전원공급부, 기준저항부, 전원선택부, 신호처리부, 프로세서, 디스플레이부, 입출력부, 저장부 및 알람부를 포함할 수 있다. 상기 전원공급부는 전기설비에 적어도 하나의 직류 전원을 공급할 수 있다. 상기 기준저항부는 접지점(ground)을 기준으로 동일한 크기의 저항값을 가지도록 대칭되게 구성되고, 상기 전원공급부의 양극과 음극에 각각 선택적으로 연결될 수 있다. 상기 전원선택부는 전원공급부의 양극 또는 음극과 기준저항부 사이에 각각 구성되어 프로세서의 제어에 따라 기준저항부를 전원공급부에 연결 또는 차단할 수 있다.
또한, 신호처리부는 상기 프로세서의 제어에 따라 동작되어 상기 접지점을 기준으로 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 측정하고, 측정된 전압의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다. 또한, 프로세서는 미리 설정된 주기에 따라 상기 전원선택부를 제어하여 상기 기준저항부를 전원공급부에 연결 또는 차단하고, 상기 신호처리부에서 측정된 전압값을 이용하여 직류전원의 접지상태를 판단할 수 있다.
상기 디스플레이부는 전기설비에 공급되는 복수의 직류전원 중 적어도 어느 하나에서 접지고장이 발생하는 경우 이를 시각적으로 동시에 표시하여 파악할 수 있도록 상기 신호처리부를 통해 측정된 복수의 전압별 각각에 대해 접지점을 기준으로 양극 전압과 음극 전압으로 다채널 극성분리하여 표시할 수 있다.
상기 입출력부는 사용자의 제어신호를 입력받아 접지 상태를 감지하는 주기를 변경하고, 신호처리부를 통해 측정된 측정 결과와 프로세서의 분석 및 판단 결과를 출력할 수 있다. 상기 저장부는 측정된 직류전원의 각 전압값 변화량을 저장하고, 미리 설정된 접지 상태의 측정 주기 정보와 경보 판단 기준 정보를 저장할 수 있다. 또한, 상기 알람부는 프로세서의 제어에 따라 동작되어 신호처리부를 통해 측정된 접지상태의 전압값 또는 접지저항 값과, 프로세서의 분석 및 판단 결과가 미리 설정된 경보 판단 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법은 미리 설정된 측정 주기에 따라 프로세서가 전원선택부를 제어하여 기준저항을 전원공급부에 연결하는 단계(S10), 접지점을 기준으로 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 각각 측정하는 단계(S20) 및 프로세서에서 상기 측정된 양극 전압과 음극 전압의 불균형 상태를 분석하고, 이를 토대로 직류전원의 접지 상태 여부를 판단하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
또한, 직류전원의 접지 상태로 판단되는 경우 미리 설정된 기준저항과 측정된 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 이용하여 접지저항을 산출하는 단계(S40), 측정된 접지상태의 전압과 산출된 접지저항 값을 토대로 미리 설정된 경보 판단 기준에 따라 비교 분석하는 단계(S50) 및 비교 분석 결과가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
또한, 전원공급부에서 전기설비에 공급되는 다수의 직류전원에 따라 상기 (S10) 단계 내지 (S60) 단계를 반복 수행하고, 측정된 각 직류전원을 접지점을 기준으로 하는 양극 및 음극의 전위에 따라 다채널 극성분리하여 표시하는 단계(S70)를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치 및 방법은 접지 상태의 측정을 위해 전원 양단 극성에 기준 저항을 상시 연결하지 않고도 접지 상태를 측정할 수 있어 주회로의 접지를 검출하는 짧은 시간 외에는 전원 양단의 상시 절연상태를 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 직류 전압의 상태를 양극과 음극으로 나누어 진단함으로써 하나 이상의 직류 전원 전압이 혼재되어 사용시 나타나는 혼촉이나 동시 접지 상태를 용이하게 파악하며, 구체적이고 명확한 접지 상태 검출이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기준저항 및 전원선택부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정상 상태의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 접지 상태의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 접지 상태의 저항값을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법을 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 블럭도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치(10)는 설비에 공급되는 직류전원에 접지가 발생하는 경우 전원 공급전압의 절대값 크기는 변함이 없으나 양극(Positive단, P단) 또는 음극(Negative단, N단)의 전압 크기는 변화한다는 기술적 특징을 토대로 구현될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치(10)는 전원공급부(100), 기준저항부(200), 전원선택부(300), 신호처리부(400), 프로세서(500), 디스플레이부(600), 입출력부(700), 저장부(800) 및 알람부(900)를 포함할 수 있다.
전원공급부(100)는 전기설비에 적어도 하나의 직류 전원을 공급할 수 있다. 본 발명에 따른 실시 예로 전원공급부(100)는 제1 전원공급모듈(110), 제2 전원공급모듈(120) 및 제3 전원공급모듈(130)을 포함할 수 있다. 제1 전원공급모듈(110)은 상기 전기설비에 제1 직류전원을 공급하고, 제2 전원공급모듈(120)은 전기설비에 제2 직류전원을 공급하며, 제3 전원공급모듈(130)은 전기설비에 제3 직류전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 직류전원은 DC 125V, 제2 직류전원은 DC 48V, 제3 직류전원은 DC 24V가 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치(10)는 저압급의 직류전원들을 사용하는 전기설비에 적용하는 것이 바람직하다.
기준저항부(200)는 전원공급부(100)에 선택적으로 연결될 수 있다. 또한, 기준저항부(200)는 복수의 기준저항으로 이루어지고, 상기 복수의 기준저항은 접지점(ground)(230)을 기준으로 동일한 크기로 대칭되게 구성되어 전원공급부(100)의 양극과 음극에 선택적으로 연결될 수 있다.
즉, 상기 복수의 기준저항은 동일한 크기의 저항값을 가지고 접지점(ground)(230)을 기준으로 직렬 연결되도록 대칭되어 구성되고, 전원공급부(100)의 양극과 음극에 각각 선택적으로 연결될 수 있다.
여기에서, 접지점(ground)(230)은 직류전원의 중성점이며, 접지점(ground)(230)을 중심으로 직류전원의 (+)측 전위와 (-)측 전위를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 직류전원이 48V일 경우 +24V와 -24V의 절대값으로 이루어지고, 통상적으로 접지점(230)은 "0" 전위로 이루어져 (-)측 전위보다 높은 전위가 된다.
본 발명에 따른 실시 예로 기준저항부(200)는 제1 기준저항(210) 및 제2 기준저항(220)을 포함할 수 있다. 제1 기준저항(210)은 미리 설정된 저항값을 가지고 접지점(230)과 전원공급부(100)의 양극(Positive단, P단) 사이에 구비되어 일단이 상기 양극(Positive단, P단)에 연결되고, 타단이 접지점(ground)(230)에 연결됨으로써 상기 접지점(230)과 전원공급부(100)의 양극에 선택적으로 연결될 수 있다.
제2 기준저항(220)은 제1 기준저항(210)과 동일한 크기의 저항값을 가지고 접지점(230)과 전원공급부(100)의 음극(Negative단, N단) 사이에 구비되어 일단이 상기 음극(Negative단, N단)에 연결되고, 타단이 접지점(ground)(230)에 연결됨으로써 접지점(230)과 전원공급부(100)의 음극에 선택적으로 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기준저항 및 전원선택부(300)를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정상 상태의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 접지 상태의 전압형 접지검출 장치를 나타내는 도면이다.
즉, 도 3의 도면(a)는 제1 전원공급모듈(110)에 연결되는 기준저항 및 전원선택부(300)를 나타내는 도면이고, 도면(b)는 제2 전원공급모듈(120)에 연결되는 기준저항 및 전원선택부(300)를 나타내는 도면이며, 도면(c)는 제3 전원공급모듈(130)에 연결되는 기준저항 및 전원선택부(300)를 나타내는 도면이다.
또한, 도 4는 직류전압에 접지 누전 전류가 발생하지 않는 정상 상태의 전압분포를 나타내는 도면이고, 도 5는 직류전압이 접지되어 불균형 상태의 전압분포를 나타내는 도면이다.
전원선택부(300)는 전원공급부(100)의 전원 양단과 각각의 기준저항 사이에 구비되어 전원공급부(100)에 기준저항을 연결 또는 차단할 수 있다. 본 발명에 따른 실시 예로 전원선택부(300)는 P1 스위치(310), N1 스위치(320), P2 스위치(330), N2 스위치(340), P3 스위치(350) 및 N3 스위치(360)를 포함할 수 있다.
즉, P1 스위치(310)는 제1 전원공급모듈(110)의 양극(111)과 제1 기준저항(210)의 사이에 구비되어 제1 기준저항(210)을 제1 전원공급모듈(110)의 양극(111)에 연결 또는 차단할 수 있다. N1 스위치(320)는 제1 전원공급모듈(110)의 음극(112)과 제2 기준저항(220)의 사이에 구비되어 제2 기준저항(220)을 제1 전원공급모듈(110)의 음극(112)에 연결 또는 차단할 수 있다.
또한, P2 스위치(330)는 제2 전원공급모듈(120)의 양극(121)과 제1 기준저항(210)의 사이에 구비되어 제1 기준저항(210)을 제2 전원공급모듈(120)의 양극(121)에 연결 또는 차단할 수 있다. N2 스위치(340)는 제2 전원공급모듈(120)의 음극(122)과 제2 기준저항(220)의 사이에 구비되어 제2 기준저항(220)을 제2 전원공급모듈(120)의 음극(122)에 연결 또는 차단할 수 있다.
또한, P3 스위치(350)는 제3 전원공급모듈(130)의 양극(131)과 제1 기준저항(210)의 사이에 구비되어 제1 기준저항(210)을 제3 전원공급모듈(130)의 양극(131)에 연결 또는 차단할 수 있다. N3 스위치(360)는 제3 전원공급모듈(130)의 음극(132)과 제2 기준저항(220)의 사이에 구비되어 제2 기준저항(220)을 제3 전원공급모듈(130)의 음극(132)에 연결 또는 차단할 수 있다.
여기에서, 전원공급부(100)의 전원 양단에 연결되는 각 기준저항은 동시에 연결 또는 차단된다. 즉, 제1 전원공급모듈(110)에 연결되는 P1 스위치(310)와 N1 스위치(320)는 동시에 연결 또는 차단된다. 마찬가지로, 제2 전원공급모듈(120)에 연결되는 P2 스위치(330)와 N2 스위치(340)도 동시에 연결 또는 차단된다. 또한, 제3 전원공급모듈(130)에 연결되는 P3 스위치(350)와 N3 스위치(360)도 동시에 연결 또는 차단된다.
또한, P1 스위치(310), N1 스위치(320), P2 스위치(330), N2 스위치(340), P3 스위치(350) 및 N3 스위치(360)는 유접점 스위치(Contact switch) 또는 무접점 스위치(Contactless switch)로 이루어질 수 있다. 즉, 기계적 방식으로 동작하는 유접점 스위치(Contact switch)나 접점을 갖지 않고 스위치의 개폐가 가능한 무접점 스위치(Contactless switch)로 이루어질 수 있다.
여기에는 트랜지스터, 스위칭 다이오드, SCR(Silicon controlled rectifier, 실리콘 제어 정류소자), 사이리스터(thyristor) 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 무접점 소자로 구성되는 무접점 스위치(Contactless switch)가 여기에 해당 될 수 있다.
신호처리부(400)는 신호측정모듈(410)과 변환모듈(420)을 포함할 수 있다. 신호측정모듈(410)은 프로세서(500)의 제어에 따라 접지점(ground)(230)을 기준으로 전원공급부(100)의 양극과 음극의 전압을 측정할 수 있다. 또한, 변환모듈(420)은 상기 측정된 전압의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환할 수 있다.
프로세서(500)는 미리 설정된 주기에 따라 전원선택부(300)를 제어하여 기준저항부(200)를 전원공급부(100)에 연결 또는 차단할 수 있다. 또한, 프로세서(500)는 신호처리부(400)를 제어하여 기준저항이 전원공급부(100)에 연결된 상태에서 접지점(ground)(230)을 기준으로 전원공급부(100)의 양극과 음극의 전압을 측정할 수 있다.
또한, 프로세서(500)는 측정된 전압을 이용하여 직류전압의 불균형 상태를 토대로 전원공급부(100)의 접지상태를 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(500)는 직류전원의 접지된 정도를 추출하여 정량화된 값으로 나타내기 위해 신호처리부(400)에서 측정된 전압 값을 토대로 직류전원의 양극 및 음극의 접지저항 값을 산출할 수 있다.
또한, 미리 설정된 경보 판단 기준에 따라 접지상태의 전압 또는 접지저항 값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공할 수 있다. 이를 통해 기준저항이 전원공급부(100)에 상시 연결되지 않고, 미리 설정된 주기에 따라 특정 시간에만 기준저항이 전원공급부(100)에 연결되어 접지 상태를 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 접지 상태의 저항값을 나타내는 도면이다. 즉, 제2 전원공급모듈(120)의 직류전원에 접지 고장이 발생하여 (+)측 단자에 100Ω(오옴)의 접지저항(240)이 발생하는 경우의 저항값을 나타내는 도면이다.
예를 들어 설명하면, 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이 제2 전원공급모듈(120)의 직류전원에 접지 고장이 발생하여 (+)측 단자에 100Ω(오옴)의 접지저항(240)이 발생하는 경우 P2 스위치(330)와 N2 스위치(340)를 동시에 연결하여 제2 전원공급모듈(120)에 연결된 저항값의 변화를 연산할 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예로 제1 기준저항(210) 및 제2 기준저항(220)이 각각 10Ω(오옴)인 경우에 제2 전원공급모듈(120)의 양극(121)과 접지점(ground)(230) 간의 저항값은 제1 기준저항(210)과 접지저항(240)이 접지점(ground)(230)을 기준으로 병렬연결되어 아래의 [수학식 1]과 같이 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112019033882592-pat00001
Figure 112019033882592-pat00002
여기에서, R1은 제1 기준저항(210) 값이고, r1은 제2 전원공급모듈(120)의 (+)측 단자에 발생된 접지저항(240)이며, RP2는 제2 전원공급모듈(120)의 양극(121)과 접지점(ground)(230) 간 R1과 r1의 병렬저항이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 제2 직류전원이 48V라고 하면 제2 전원공급모듈(120)의 (+)측 단자와 접지점(ground)(230) 간의 전압 값은 아래의 [수학식 2]에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112019033882592-pat00003
Figure 112019033882592-pat00004
여기에서, VD는 전원공급부(100)로부터 전기설비에 공급되는 직류전압의 절대값이고, R2는 제2 기준저항(220) 값이며,
Figure 112019033882592-pat00005
는 제2 전원공급모듈(120)의 (+)측 단자와 접지점(ground)(230) 간의 전압 값이다. 즉, 이 경우 VD는 제2 전원공급모듈(120)로부터 전기설비에 공급되는 48V이고, R2는 10Ω(오옴)이 될 수 있다.
또한, 제2 전원공급모듈(120)의 (-)측 단자와 접지점(ground)(230) 간의 전압 값은 아래의 [수학식 3]에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112019033882592-pat00006
Figure 112019033882592-pat00007
여기에서,
Figure 112019033882592-pat00008
는 제2 전원공급모듈(120)의 (-)측 단자와 접지점(ground)(230) 간의 전압 값이다.
이와 같이 제2 전원공급모듈(120)의 직류전원에 접지 고장이 발생하는 경우 본 발명의 실시 예에 따른 제2 직류전원의 절대값은 48V로 변함이 없으나 제2 전원공급모듈(120)의 (+)측 전위는 22.9V, (-)측 전위는 -25.1V로 직류전압의 불균형 상태가 발생하고, 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치는 이를 토대로 판단하여 구체적이고 명확한 접지 상태를 검출하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치는 기준저항이 전원공급부(100)에 상시 연결되지 않고 설정된 시간에 따라 연결되어 접지상태를 모니터링하도록 함으로써 전기설비 및 주회로 동작에 영향을 미치지 않고도 접지 상태를 검출하는 것이 가능하다.
한편, 전원공급부(100)의 양극 전압과 음극 전압의 경우에는 상대적인 전압값이 가시적으로 나타나게 되어 직류전압의 불균형 상태를 파악하고, 접지 상태를 용이하게 검출할 수 있다.
반면에, 프로세서(500)에서 전원공급부(100)의 접지상태를 결정한 후 경보 발생 여부를 판단할 때는 산출된 접지저항 값을 이용하여 미리 설정된 기준 범위와 비교하는 것이 바람직하다.
제2 전원공급모듈(120)의 접지저항(240)은 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]을 토대로 추출된 아래의 [수학식 4] 및 [수학식 5]에 의해 연산될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112019033882592-pat00009
여기에서, r1은 제2 전원공급모듈(120)의 (+)측 단자에 대한 접지저항(240)이다.
[수학식 5]
Figure 112019033882592-pat00010
여기에서, r2는 제2 전원공급모듈(120)의 (-)측 단자에 대한 접지저항(250)이고,
Figure 112019033882592-pat00011
는 제2 전원공급모듈(120)의 (-)측 단자와 접지점(ground)(230) 간의 전압 값이다.
디스플레이부(600)는 신호처리부(400)를 통해 측정된 전압을 다채널 극성분리하여 디스플레이할 수 있다. 즉, 디스플레이부(600)는 다수의 직류전압에 대하여 다채널로 분류하여 표시하고, 접지점(230)을 기준으로 양극과 음극의 전압값으로 극성분리하여 표시할 수 있다. 이는 다수의 직류전원 중 적어도 어느 하나에서 접지고장이 발생한 경우 이를 시각적으로 표시하고, 경보 출력을 발생하기 위함이다.
입출력부(700)는 사용자의 제어신호를 입력하고, 신호처리부(400)를 통해 측정된 측정 결과와 프로세서(500)의 분석 및 판단 결과를 출력할 수 있다. 즉, 프로세서(500)가 전원선택부(300)를 제어하여 접지 상태를 감지하는 주기를 변경할 수 있다. 또한, 입출력부(700)는 경보 판단 기준을 입력하여 경보값 설정을 변경할 수 있다. 또한, 입출력부(700)는 신호처리부(400)를 통해 측정된 측정 결과와 프로세서(500)의 분석 및 판단 결과를 출력하여 외부 기기로 전송할 수 있다.
저장부(800)는 측정된 직류전원의 각 전압값 변화량을 저장할 수 있다. 또한, 미리 설정된 접지 상태의 측정 주기 정보와 경보 판단 기준 정보를 저장할 수 있다. 이를 통해 프로세서(500)는 다수의 직류전원이 서로 혼촉 접지되는 경우에도 저장된 정보를 토대로 분석하여 정확한 접지상태를 판단할 수 있다.
알람부(900)는 프로세서(500)의 제어에 따라 동작되어 신호처리부(400)를 통해 측정된 접지상태의 전압값 또는 접지저항 값과, 프로세서(500)의 분석 및 판단 결과가 미리 설정된 경보 판단 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공할 수 있다.
또한, 알람부(900)는 접지사고 발생시 접지사고가 발생한 직류전압별, 양극 전압과 음극 전압으로 나누어 표시하는 발광모듈(910)과, 경고음을 이용하여 접지사고 발생을 표시하는 경고음 발생모듈(920)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법을 나타내는 순서도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법은 적어도 하나의 직류전원을 이용하는 설비의 접지 상태를 감지하기 위해 직류전원 양단에 각각 기준저항을 구비하고, 유접점 또는 무접점으로 동작하는 스위치를 이용하여 미리 설정된 기간에 따라 상기 기준저항이 연결 또는 차단되도록 할 수 있다. 이를 통해 직류전원을 절대값으로 측정하지 않고, 정,부극성으로 나누어 진단함으로써 구체적이고 상세한 접지 상태 진단을 할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법은 미리 설정된 측정 주기에 따라 프로세서(500)가 전원선택부(300)를 제어하여 기준저항을 전원공급부(100)에 연결하는 단계(S10), 접지점(230)을 기준으로 전원공급부(100)의 양극 전압과 음극 전압을 각각 측정하는 단계(S20), 프로세서(500)에서 상기 측정된 양극 전압과 음극 전압의 불균형 상태를 분석하고, 이를 토대로 직류전원의 접지 상태 여부를 판단하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
또한, 직류전원의 접지 상태로 판단되는 경우 미리 설정된 기준저항과 측정된 전원공급부(100)의 양극 전압과 음극 전압을 이용하여 접지저항을 산출하는 단계(S40), 측정된 접지상태의 전압과 산출된 접지저항 값을 토대로 미리 설정된 경보 판단 기준에 따라 비교 분석하는 단계(S50) 및 비교 분석 결과가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
또한, 전원공급부(100)에서 전기설비에 공급되는 다수의 직류전원에 따라 상기 (S10) 단계 내지 (S60) 단계를 반복 수행하고, 측정된 각 직류전원을 접지점(230)을 기준으로 하는 양극 및 음극의 전위에 따라 다채널 극성분리하여 표시하는 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 전압형 접지검출 장치 100 : 전원공급부
110 : 제1 전원공급모듈 120 : 제2 전원공급모듈
130 : 제3 전원공급모듈 200 : 기준저항부
210 : 제1 기준저항 220 : 제2 기준저항
230 : 접지점 300 : 전원선택부
310 : P1 스위치 320 : N1 스위치
330 : P2 스위치 340 : N2 스위치
350 : P3 스위치 360 : N3 스위치
400 : 신호처리부 410 : 신호측정모듈
420 : 변환모듈 500 : 프로세서
600 : 디스플레이부 700 : 입출력부
800 : 저장부 900 : 알람부

Claims (6)

  1. 다수의 직류 전원이 혼재되어 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치에 있어서,
    전기설비에 적어도 하나의 직류 전원을 공급하는 전원공급부;
    접지점(ground)을 기준으로 동일한 크기의 저항값을 가지도록 대칭되게 구성되고, 상기 전원공급부의 양극과 음극에 각각 선택적으로 연결되는 복수의 기준저항;
    상기 전원공급부의 양극 또는 음극과 기준저항 사이에 각각 구성되어 프로세서의 제어에 따라 상기 복수의 기준저항을 전원공급부에 연결 또는 차단하는 전원선택부;
    상기 프로세서의 제어에 따라 동작되어 상기 접지점을 기준으로 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 측정하고, 측정된 전압의 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 신호처리부; 및
    미리 설정된 주기에 따라 상기 전원선택부를 제어하여 다수 혼재되어 사용되는 직류전원의 양극과 음극에 각각 연결되는 상기 복수의 기준저항을 동시에 전원공급부에 연결 또는 차단하며, 상기 신호처리부에서 측정된 전압값을 이용하여 직류전원의 양극 및 음극의 접지저항 값을 산출하고, 산출된 접지저항 값을 토대로 직류전원의 접지된 정도를 추출하여 정량화된 값으로 나타내는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    전기설비에 공급되는 복수의 직류전원 중 적어도 어느 하나에서 접지고장이 발생하는 경우 이를 시각적으로 동시에 표시하여 파악할 수 있도록 상기 신호처리부를 통해 측정된 복수의 전압별 각각에 대해 접지점을 기준으로 양극 전압과 음극 전압으로 다채널 극성분리하여 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호처리부를 통해 측정된 직류전원의 양극 전압 및 음극 전압, 접지 상태를 감지하기 위해 기준저항을 상기 전원공급부에 연결 또는 차단하는 측정 주기 정보, 신호처리부에서 측정된 측정 정보와 직류전원의 접지상태를 판단하여 경보를 발생하기 위한 경보 판단 기준 범위를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호처리부를 통해 측정된 접지상태의 전압값 또는 접지저항 값과 프로세서의 분석 및 판단 결과가 미리 설정된 경보 판단 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공하는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 장치.
  5. 다수의 직류 전원이 혼재되어 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법에 있어서,
    미리 설정된 측정 주기에 따라 프로세서가 전원선택부를 제어하여 직류전원의 양극과 음극에 각각 연결되는 복수의 기준저항을 동시에 전원공급부에 연결하는 단계(S10);
    접지점을 기준으로 상기 전원공급부의 양극 전압과 음극 전압을 각각 측정하는 단계(S20);
    상기 프로세서가 측정된 양극 전압과 음극 전압의 불균형 상태를 분석하고, 이를 토대로 직류전원의 접지 상태 여부를 판단하는 단계(S30);
    판단 결과가 직류전원의 접지 상태로 판단되는 경우 미리 설정된 기준저항과 측정된 전원공급부의 양극 전압 및 음극 전압을 이용하여 접지저항을 산출하고, 산출된 접지저항 값을 토대로 직류전원의 접지된 정도를 추출하여 정량화된 값으로 나타내는 단계(S40);
    측정된 접지상태의 전압과 산출된 접지저항 값을 토대로 미리 설정된 경보 판단 기준에 따라 비교 분석하는 단계(S50); 및
    비교 분석 결과가 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는 경우에 경보를 발생하여 사용자에게 알람을 제공하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    전원공급부에서 전기설비에 공급되는 다수의 직류전원에 따라 상기 (S10) 단계 내지 (S60) 단계를 반복 수행하고, 측정된 각 직류전원별 각각에 대해 접지점을 기준으로 하는 양극 및 음극의 전위에 따라 다채널 극성분리하여 표시하는 단계(S70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 혼재 사용되는 직류전원전압의 전압형 접지검출 방법.

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