KR20040061774A - Deterioration daiagnosis measuring apparatus for lightning arrester according by using leakage current wave height analysis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring degradation diagnosis of an arrester by leak current crest analysis.
종래로 부터 전력계통의 송·배전 및 변전 시스템에 설치된 피뢰기의 교체시기 판단은 피뢰기에 설치된 써지카운터의 동작 횟수에 의해 판단되어 열화상태와 관계없이 일정 횟수 이상의 써지가 발생하였을 경우에는 열화된 피뢰기라고 판단하여 피뢰기를 교체하였다.Conventionally, the timing of replacing the arrester installed in the power transmission / distribution and substation system of the power system is judged by the number of surge counters installed in the arrester, and when there is a certain number of surges regardless of the deterioration state, it is called a deterioration arrester. Judging, the arrester was replaced.
그러나, 이러한 써지 동작 횟수를 카운트해서 일정 회수 이상의 써지가 발생한 피뢰기를 열화된 피뢰기라고 판단할 경우에는 피뢰기의 열화상태를 정확히 판단하지 못해 교체 시기를 간과해 전력계통의 사고로 직결되는 경우가 있거나, 아직 사용 가능한 피뢰기를 교체하여 경제적 손실을 초래한다는 등의 문제점이 있었다.However, when the number of surge operations is counted to determine that the surge arrester that has generated a certain number of surges is a deteriorated lightning arrester, the deterioration state of the arrester may not be accurately determined and the replacement time may be overlooked, resulting in an accident in the power system. There have been problems such as replacement of still available lightning arresters, resulting in economic losses.
최근 들어와서는 GIS(Gas Insulated Switchgear ; 가스 절연 개폐장치)에 적용되는 피뢰기는 고가로서, 이 경우에는 써지 카운터 이외에 전누설전류 측정계기가 설치되어 누설전류값을 현장 순시원의 순회 점검을 통해 기록된 후, 피뢰기의 이상 유무를 판단하고 있었다.Recently, a lightning arrester applied to a gas insulated switchgear (GIS) is expensive, and in this case, a total leakage current measuring instrument is installed in addition to the surge counter, and the leakage current value is recorded through a round-trip inspection of the field operator. After that, it was judged whether the arrester was abnormal.
그러나, 피뢰기의 전누설전류는 용량성 전류와 저항분 전류로 구성되는데, 열화정도에 따라 저항분 전류만 증가하게 된다. 신품 피뢰기의 경우는 대부분이 용량성 전류로 저항분 전류는 약 5~20%를 점유한다. 따라서, 열화가 진전되어 저항분 전류가 2배 증가하여도 전체 누설전류는 크게 상승되지 않아, 피뢰기의 열화 상태를 신뢰성 있게 판단할 수 없다는 문제점이 있었다.However, the total leakage current of the arrester consists of a capacitive current and a resistance current, and only the resistance current increases with the degree of deterioration. In case of new lightning arrestors, most of them are capacitive currents and the resistance current occupies about 5 ~ 20%. Therefore, even if the deterioration progresses and the resistance current increases twice, the total leakage current does not increase significantly, and there is a problem in that the deterioration state of the arrester cannot be reliably determined.
상기와 같이 종래에는 피뢰기의 열화 진단을 위해 전체 누설전류만 측정 가능한 측정장치, 전체 누설전류/저항분 누설전류 측정장치 혹은 전체 누설전류/제3 고조파분 누설전류 측정장치가 별도로 되어 피뢰기에 부착되어 상시 감시진단용/순회 점검용으로 적용되고 있으나, 최종 출력값들은 하드웨어로 처리되어 산출되었다. 이러한 이유로 이들 기기는 가격이 고가라는 문제 때문에 일반적으로 쉽게 적용하기 어려운 점이 있었다. 또한, 전체 누설전류/저항분 누설전류/제3 고조파분 누설전류가 일체형으로 측정할 수 있는 기기가 아직까지는 시판되지 않고 있다. 그리고 하드웨어만으로 장치가 구성되어 있어, 파고 분석과 같은 데이터 처리가 곤란하여 피뢰기 열화진단에 필요한 구체적인 정보를 충분히 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.As described above, in order to diagnose deterioration of the arrester, a measuring device capable of measuring only the total leakage current, a total leakage current / resistance leakage current measuring device, or a total leakage current / third harmonic leakage current measuring device is separately attached to the arrester. Although it is applied for continuous monitoring / circuit checking, the final output values are processed by hardware. For this reason, these devices are generally difficult to apply because of the high price. In addition, a device that can measure the total leakage current / resistance leakage current / third harmonic leakage current as a single body is not commercially available. In addition, since the device is configured only with hardware, it is difficult to process data such as wave height analysis, and thus, there is a problem in that it is not possible to provide enough detailed information necessary for diagnosing the arrester degradation.
본 발명은 상기와 여러가지 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 제3 고조파분 누설전류 및 저항분 누설전류의 측정 부분을 프로그램으로 처리하여 측정 원가를 대폭 절감시킨 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve various problems as described above, and an object of the present invention is to analyze the measurement portion of the third harmonic leakage current and the resistance leakage current by a program to leak current crest analysis that significantly reduced the measurement cost. The present invention provides a diagnostic apparatus for deterioration of an arrester.
본 발명의 다른 목적은 전체 누설전류, 저항분 누설전류 및 제3 고조파분 누설전류를 동시에 측정할 수 있도록 일체형으로 구성한 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for diagnosing deterioration of an arrester by leak current crest analysis, which is integrally configured to simultaneously measure total leakage current, resistance leakage current, and third harmonic leakage current.
본 발명의 또 다른 목적은 파고 분석에 의해 동일한 누설전류 값을 갖고 있는 피뢰기라도 열화 초기에는 파고중심 또는 파고분포가 전반부에 발생하다가 열화가 진전됨에 따라 후반부에서 발생한다는 이론에 따라 파고분석을 피뢰기 운전 초기 상태를 비교하여 피뢰기의 열화를 정확하게 진단할 수 있는 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to operate the arrester according to the theory that even in the case of lightning arresters having the same leakage current value by the wave height analysis, the center of gravity or the wave height distribution occurs in the first half of the degradation and occurs later in the second half as the degradation progresses. An object of the present invention is to provide an apparatus for diagnosing deterioration of an arrester by leak current crest analysis, which can accurately diagnose deterioration of an arrester by comparing initial states.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피뢰기의 누설전류를 측정하는 변류기와, 상기 변류기에서 검출된 누설전류신호를 받아서 처리하는 신호처리기와, 전압을 분배해서 출력하는 전압분배기와, 대기 온도를 검출하는 대기온도센서와, 상기 신호처리기의 차동 증폭수단에서 차동증폭되어 출력되는 누설전류의 증폭신호를 누설전류 출력단자를 통해 받으며, 전압분배기에서 출력되는 분배된 전압을 받음과 동시에, 상기 대기온도센서에 의해 검출된 대기온도신호를 각각 받아서 디지털신호로 변환하는 데이터 취득수단과, 상기 데이터 취득수단에서 출력되는 디지털화된 증폭된 누설전류, 전원전압의 위상과 대기온도 데이터를 받아서 내장된 알고리즘에 따라 연산처리하여 피뢰기의 열화를 판단하는 퍼스널 컴퓨터로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a current transformer for measuring leakage current of an arrester, a signal processor for receiving and processing a leakage current signal detected by the current transformer, a voltage divider for dividing and outputting a voltage, and detecting an atmospheric temperature. Receives an amplification signal of the leakage current output by differentially amplified by the differential amplification means of the signal processor through the leakage current output terminal, receives the divided voltage output from the voltage divider, and at the same time, Data acquisition means for receiving the ambient temperature signal detected by the digital signal and converting the digital signal into digital signals; Characterized in that it comprises a personal computer for judging deterioration of the arrester. The.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도,1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for measuring degradation diagnosis of an arrester by leak current crest analysis according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 적용되는 알고리즘이 내장된 퍼스널 컴퓨터를 개략적으로 도시한 블록도,2 is a block diagram schematically showing a personal computer in which an algorithm applied to an embodiment of the present invention is incorporated;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기 열화진단 측정장치를 사용해서 누설전류 파고분포 측정예를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of measuring leakage current wave height distribution by using an arrester degradation diagnosis measuring apparatus using a leak current wave height analysis according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1:피뢰기 2:변류기1: lightning arrester 2: current transformer
3:신호처리기 4:전원입력단자3: signal processor 4: power input terminal
5:누설전류 측정단자 7:전압분배기5: Leakage current measuring terminal 7: Voltage divider
8:대기온도검출센서 9:데이터 취득수단8: Ambient temperature detection sensor 9: Data acquisition means
11:써지 보호수단 12:전원변환수단11: Surge protection means 12: Power conversion means
13:차동 증폭수단 14:RMS/DC컨버터13: Differential amplification means 14: RMS / DC converter
15:전압/전류 컨버터 16:전체 누설전류 출력단자15: Voltage / Current Converter 16: Total Leakage Current Output Terminal
100:퍼스널 컴퓨터 117:대역 통과 필터 알고리즘100: personal computer 117: band pass filter algorithm
118:제3 고조파 누설전류 최대값 알고리즘118: Third harmonic leakage current maximum value algorithm
119:제3 고조파분 누설전류 실효값 알고리즘119: Third harmonic leakage current rms algorithm
120:제3 고조파분 누설전류 평균값 알고리즘120: third harmonic leakage current average value algorithm
121:제3 고조파 전류 스펙트럼 분석기121: 3rd harmonic current spectrum analyzer
122:전체 누설전류 최대값 알고리즘122: Maximum total leakage current algorithm
123:전체 누설전류 평균값 알고리즘123: total leakage current average value algorithm
124:전체 누설전류 실효값 알고리즘124: total leakage current rms algorithm
125:전체 누설전류 스펙트럼 분석기125: Whole Leakage Current Spectrum Analyzer
126:위상 차동증폭기 127:전원전압 알고리즘126: phase differential amplifier 127: power supply voltage algorithm
128:전압 스펙트럼 분석기 129:데이터 베이스128: voltage spectrum analyzer 129: database
130:모니터130: monitor
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the arrester by the leakage current crest analysis according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 적용되는 알고리즘이 내장된 퍼스널 컴퓨터를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치를 사용해서 누설전류 파고분포 측정예를 도시한 도면이다.1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for measuring degradation diagnosis of an arrester based on a leakage current crest analysis according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a personal computer incorporating an algorithm applied to an embodiment of the present invention. 3 is a block diagram schematically illustrating the leakage current wave height distribution measurement example by using the apparatus for diagnosing degradation of the arrester by the leakage current wave height analysis according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기의 열화진단 측정장치는 피뢰기(1)의 누설전류를 측정하는 변류기(2)(상기 변류기(2)는 측정용 관통형 변류기 또는 주기 점검용 클램프형 변류기를 사용한다)와, 상기 변류기(2)에서 검출된 누설전류신호를 받아서 처리하는 신호처리기(3)와, 전압을 분배해서 출력하는 전압분배기(7)와, 대기 온도를 검출하는 대기온도검출센서(8)와, 상기 신호처리기(3)의 차동 증폭수단(13)에서 차동증폭되어 출력되는 누설전류의 증폭신호를 누설전류 출력단자(16)를 통해 받으며, 전압분배기(7)에서 출력되는 분배된 전압을 받음과 동시에, 상기 대기온도검출센서(8)에 의해 검출된 대기온도신호를 각각 받아서 디지털신호로 변환하는 데이터 취득수단(9)과, 상기 데이터 취득수단(9)에서 출력되는 디지털화된 증폭된 누설전류, 전원전압의 위상과 대기온도 데이터를 받아서 내장된 알고리즘에 따라 연산처리하여 피뢰기의 열화를 판단하는 퍼스널 컴퓨터(100)로 구성되어 있다.As shown in FIGS. 1 to 3, an apparatus for diagnosing degradation of an arrester based on a leakage current crest analysis according to an embodiment of the present invention includes a current transformer 2 (the current transformer 2 that measures a leakage current of an arrester 1). ) Uses a through-flow current transformer for measuring or a clamp current transformer for checking cycles), a signal processor 3 for receiving and processing a leakage current signal detected by the current transformer 2, and a voltage divider for dividing and outputting a voltage. (7), an ambient temperature detection sensor (8) for detecting the ambient temperature, and a leakage current amplification signal (16) which is differentially amplified and output by the differential amplification means (13) of the signal processor (3). Data acquisition means (9) for receiving the divided voltage output from the voltage divider (7) and receiving the ambient temperature signal detected by the atmospheric temperature detection sensor (8) and converting it into a digital signal. And the data acquisition number It consists of a personal computer 100 which receives the digitized amplified leakage current, the phase of the power supply voltage and the atmospheric temperature data output from the stage 9 and calculates the degradation of the arrester by performing arithmetic processing according to an embedded algorithm.
상기 신호처리기(3)는 교류전원을 전원입력단자(4)를 통해 받아서 DC전원으로 변환하는 전원변환수단(12)과, 상기 변류기(2)에서 검출된 피뢰기(1)의 누설전류신호를 받음과 동시에, 상기 전원변환수단(12)에서 출력되는 DC전압을 받아서 차동증폭하는 차동증폭수단(13)과, 외부로부터 인가되는 과도한 써지전압으로부터 내부회로를 보호하는 써지 보호수단(11)과, 상기 차동증폭수단(13)에서 차동증폭된 누설전류의 증폭신호를 받아 DC전압으로 변환하는 RMS/DC컨버터(14)와, 상기 RMS/DC컨버터(14)에서 출력되는 누설전류의 DC전압데이터를 받아서 DC전류데이터로 변환해서 누설전류 측정단자(5)에 출력하는 전압/전류 컨버터(15)로 구성되어 있다.The signal processor 3 receives power leakage means 12 for receiving AC power through a power input terminal 4 and converting it into DC power, and a lightning arrester 1 detected by the current transformer 2. At the same time, differential amplifying means 13 for receiving and amplifying differentially the DC voltage output from the power conversion means 12, surge protection means 11 for protecting the internal circuit from excessive surge voltage applied from the outside, and Receives an RMS / DC converter 14 for receiving an amplified signal of the leakage current differentially amplified by the differential amplification means 13 and converts it into a DC voltage, and receives the DC voltage data of the leakage current output from the RMS / DC converter 14. It consists of a voltage / current converter 15 which converts into DC current data and outputs it to the leakage current measuring terminal 5.
상기 퍼스널 컴퓨터(100)는 제3 고조파 누설전류 데이터를 연산처리함과 동시에, 스펙트럼 분석하고, 전체누설전류 데이터, 전체 누설전류 스펙트럼 분석 데이터 및 전압스펙트럼 분석데이터를 받아서 파고분석 데이터를 연산처리하는 데이터 베이스(129)와, 상기 신호처리기(3)의 전체 누설전류 출력단자(16)를 거쳐 데이터 취득수단(9)에서 출력되는 신호를 받아 180㎐ 성분만의 제3 고조파 누설전류를 검출하는 대역 통과 필터 알고리즘(117)과, 상기 대역 통과 필터 알고리즘(117)에서 출력되는 제3 고조파 누설전류의 최대값 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력하는 누설전류 최대값 알고리즘(118)과, 상기 누설전류 최대값 알고리즘(118)에서 출력되는 최대값을 √2를 나누어서 제3 고조파 누설전류 실효값을 검출하는 제3 고조파 누설전류 실효값 알고리즘(119)과, 상기 제3 고조파 누설전류 최대값 알고리즘(118)에서 출력되는 최대값을 측정시간에 대해 평균해서 제3 고조파 누설전류 평균값을 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력하는 제3 고조파 누설전류 평균값 알고리즘(120)과, 상기 제3 고조파 누설전류 실효값 알고리즘(119)에서 출력되는 제3 고조파 누설전류 실효값을 받아서 파고분석을 수행해서 1분간 누설전류의 최고치 빈도를 검출하여 데이터 베이스(129)에 출력하는 제3 고조파 누설전류 스펙트럼 분석기(121)와, 상기 신호처리기(3)의 전체 누설전류 출력단자(16)를 거쳐 데이터 취득수단(9)을 통해 출력되는 신호중에서 전체 누설전류 최대값을 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력하는 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)과, 상기 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)에서 출력되는 최대값을 측정시간에 대해 평균한 값을 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력하는 전체 누설전류 평균값 알고리즘(123)과, 상기 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)에서 출력되는 최대값을 √2로 나누어서 전체 누설전류 실효값을 검출해서 출력하는 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)과, 상기 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 출력되는 전체 누설전류 실효값을 받아 전체 전류 스펙트럼을 분석해서 상기 데이터 베이스(129)에 출력하는 전체 누설전류 스펙트럼 분석기(125)와, 상기 전압분배기(7)에서 출력되는 전압을 받아서 출력하는 전원전압 알고리즘(127)과, 상기 전원전압 알고리즘(127)에서 출력되는 전압을 받음과 동시에, 상기 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 출력되는 전체 누설전류 실효값을 받아 위상차를 검출함과 동시에, 차동 증폭하는 위상 차동증폭기(126)와, 상기 전원전압 알고리즘(127)에서 출력되는 전압을 받아서 스펙트럼 분석(파고분석)을 수행해서 1분간 전원전압의 최고치 빈도를 출력하여 데이터 베이스(129)에 출력하는 전압 스펙트럼 분석기(128)와, 상기 데이터 베이스(129)에서 출력되는 피뢰기(1)의 파고 분포 그래프를 표출하는 모니터(130)로 구성되어 있다.The personal computer 100 computes and processes the third harmonic leakage current data, and simultaneously performs spectral analysis, and receives total leakage current data, total leakage current spectrum analysis data, and voltage spectrum analysis data to calculate and process the wave height analysis data. A band pass for receiving a signal output from the data acquiring means 9 through the base 129 and the total leakage current output terminal 16 of the signal processor 3 and detecting a third harmonic leakage current of only 180 Hz component. A filter algorithm 117, a leakage current maximum value algorithm 118 that detects the maximum value of the third harmonic leakage current output from the band pass filter algorithm 117, and outputs it to the database 129, and the leakage current maximum Third harmonic leakage current rms algorithm 119 for detecting a third harmonic leakage current rms value by dividing √2 by the maximum value output from the value algorithm 118 A third harmonic leakage current average value algorithm for averaging the maximum value output from the third harmonic leakage current maximum value algorithm 118 over a measurement time to detect the third harmonic leakage current average value and outputting the third harmonic leakage current average value ( 120) and the third harmonic leakage current rms value output from the third harmonic leakage current rms algorithm 119 is carried out to analyze the peak frequency of the leakage current for 1 minute to output to the database 129. The maximum harmonic leakage current spectrum analyzer 121 and the total leakage current maximum value are detected from the signals output through the data acquisition means 9 via the total leakage current output terminal 16 of the signal processor 3, The maximum leakage current maximum algorithm 122 output to the database 129 and the maximum value output from the maximum leakage current maximum algorithm 122 are measured with respect to the measurement time. The total leakage current effective value is obtained by dividing the total leakage current average value algorithm 123 for detecting the averaged value and outputting it to the database 129 and the maximum value output from the total leakage current maximum value algorithm 122 by √2. Receives the total leakage current RMS value 124 to detect and output, and the total leakage current RMS value output from the total leakage current RMS value 124 analyzes the entire current spectrum to output to the database 129 The total leakage current spectrum analyzer 125, the power supply voltage algorithm 127 for receiving and outputting the voltage output from the voltage divider 7, and the voltage output from the power supply voltage algorithm 127, and at the same time, A phase differential amplifier 126 that detects a phase difference and differentially amplifies the received leakage current rms value output from the leakage current rms algorithm 124. A voltage spectrum analyzer 128 for receiving the voltage output from the power supply voltage algorithm 127 and performing a spectrum analysis (wavelength analysis) to output the highest frequency of the power supply voltage for one minute and output the frequency to the database 129; The monitor 130 is configured to display a wave height distribution graph of the arrester 1 output from the database 129.
상기 써지 보호수단(11)은 캐패시터를 사용하는 것이 바람직하다.The surge protection means 11 preferably uses a capacitor.
다음에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기 열화진단 측정장치의 작용및 효과에 대하여 상세히 설명한다.Next, the operation and effects of the arrester degradation diagnosis measuring apparatus by the leakage current crest analysis according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail.
정상 운전 전압에서 피뢰기(1) 또는 ZnO소자를 통해 흐르는 전체 누설전류는 100㎂ ∼ 수㎃ 정도로 변류기(2)를 이용하여 검출한다. 피뢰기(1)가 설치된 주변의 높은 전기장 및 외부 잡음에 의한 측정의 정확도와 안정성을 향상시키기 위하여 변류기(2)는 정전 차폐하였으며, 변류기(2)로부터 검출된 신호의 증폭은 차동 증폭수단(13)으로 이루어지며, 누설전류 응답 감도는 1V/1㎃로 교정하였다. 상기 신호처리기(3)는 누설전류의 기본파 및 제 3고조파의 정확한 측정이 요구되므로, 1㎑ 이하의 주파수 대역에 있어서는 신호 왜곡이 발생되지 않도록 하였다.The total leakage current flowing through the arrester 1 or the ZnO element at the normal operating voltage is detected using the current transformer 2 in the range of 100 mA to several mA. In order to improve the accuracy and stability of the measurement due to the high electric field and external noise around the lightning arrester 1, the current transformer 2 is electrostatically shielded, and the amplification of the signal detected from the current transformer 2 is performed by the differential amplification means 13. The leakage current response sensitivity was calibrated to 1V / 1㎃. The signal processor 3 requires accurate measurement of the fundamental wave and the third harmonic of the leakage current, so that signal distortion is not generated in the frequency band of 1 kHz or less.
그리고, 분석 알고리즘이 내장된 퍼스널 컴퓨터(100)에는 각 종의 알고리즘(대역필터 알고리즘, 주파수 분석 알고리즘, 파고분석기)을 적용하여 입력된 신호(전체 누설전류, 전원 전압, 온도)로부터 피뢰기(1)의 열화진단에 필요한 정보를 얻을 수 있으며, 세부사항은 다음과 같다.The personal computer 100 incorporating an analysis algorithm is applied to various types of algorithms (band filter algorithm, frequency analysis algorithm, crest analyzer) from the input signal (total leakage current, power supply voltage, temperature) and the lightning arrester 1. The information necessary for diagnosing degradation can be obtained. Details are as follows.
① 전누설전류, 저항분 누설전류, 제3 고조파분 누설전류의 주파수 스펙트럼, 실효값, 최대값, 평균값① Frequency spectrum, effective value, maximum value and average value of total leakage current, resistance leakage current, and third harmonic leakage current
② 전원전압의 주파수 스펙트럼과 실효값② Frequency spectrum and rms value of power supply voltage
③ 전원전압과 전체 누설전류의 위상차③ Phase difference between power supply voltage and total leakage current
④ 전체 누설전류의 파고 분포④ Crest Distribution of Total Leakage Current
⑤ 주위 온도⑤ ambient temperature
전체 누설전류의 제3 고조파분 누설전류인 180㎐ 성분의 검출을 위한 대역통과 필터 알고리즘(117)은 고역 통과 필터와 저역 통과 필터를 직렬로 연결하여 구성하였으며, 두 개의 필터는 버터 워스(Butterworth)형의 필터로 차수는 15로 설정하고, 필터의 저역 차단 주파수는 175㎐, 고역 차단 주파수는 185㎐로 설정하였다.The bandpass filter algorithm 117 for detecting the 180 Hz component, the third harmonic leakage current of the total leakage current, is formed by connecting a high pass filter and a low pass filter in series, and the two filters are Butterworth. The order of the filter was set to 15, and the low cutoff frequency of the filter was set to 175 kHz and the high cutoff frequency of 185 kHz.
도 2에 도시한 프로그램 계통도에 따라 1분간 얻어진 누설전류 최고치 빈도를 나타내면 도 3과 같이 파고분석이 가능하다.According to the program flow diagram shown in FIG. 2, the peak leakage frequency obtained for 1 minute indicates the crest analysis as shown in FIG. 3.
운전중인 피뢰기(1)의 누설전류를 변류기(2)로부터 미소전압신호로 검출하면, 이 신호는 변류기(2) 후단의 신호처리기(3)로 전송된다. 신호처리기(3) 내부에서는 차동 증폭수단(13)이 누설전류를 차동증폭하며, 차동 증폭된 AC전압신호는 RMS/DC컨버터(14)에서 DC 전압신호로 변환된 후, 전압/전류 컨버터(15)에 의해 DC 전류신호로 변환되어 누설전류 측정단자(5)를 통해서 도시하지 통신보드로 신호가 전송된다.When the leakage current of the arrester 1 in operation is detected as a small voltage signal from the current transformer 2, the signal is transmitted to the signal processor 3 behind the current transformer 2. In the signal processor 3, the differential amplification means 13 amplifies the leakage current differentially, and the differentially amplified AC voltage signal is converted into a DC voltage signal by the RMS / DC converter 14, and then the voltage / current converter 15 Is converted into a DC current signal and transmitted to the communication board (not shown) through the leakage current measuring terminal (5).
또한, 차동 증폭수단(13)에 의해 증폭된 AC 전압신호 중에서 분기된 신호는 전체 누설전류 출력단자(16)를 통해 데이터 취득수단(9)에 입력됨과 동시에, 차동 증폭수단(13)에서 증폭된 누설전류의 AC 전압신호와 전압분배기(7)로 부터 입력되는 전압신호와, 대기온도검출센서(8)로 부터 입력되는 대기 온도 신호를 데이터 취득수단(9)에서 각각 디지털화하여 퍼스널 컴퓨터(100)에 출력하며, 퍼스널 컴퓨터(100)에서는 이들 신호를 받아서 그 내부에 내장된 신호분석 알고리즘 프로그램에 따라 최종적인 신호분석을 수행하여 모니터(130)에 누설전류에 대한 분당 파소의 수, 즉 파고분포를 표출한다.In addition, the branched signal among the AC voltage signals amplified by the differential amplifying means 13 is inputted to the data acquiring means 9 through the entire leakage current output terminal 16 and amplified by the differential amplifying means 13. The personal computer 100 digitizes the AC voltage signal of the leakage current and the voltage signal input from the voltage divider 7 and the atmospheric temperature signal input from the atmospheric temperature detection sensor 8 by the data acquisition means 9, respectively. The personal computer 100 receives these signals and performs final signal analysis according to a signal analysis algorithm program embedded therein, so that the monitor 130 outputs the number of waves per minute for the leakage current, that is, the wave height distribution. Express.
도 2에는 데이터 취득수단(9)을 통해 전송된 신호를 신호 분석 알고리즘 프로그램이 내장된 컴퓨터(100)에서 신호 처리하는 과정을 나타내고 있다. 먼저 피뢰기(1) 누설전류의 구성 성분 중에서 제3 고조파분 누설전류는 대역통과 필터 알고리즘(117)을 통해 180㎐ 성분만의 누설전류를 검출하며, 그 후단의 알고리즘에 의해 제3 고조파 누설전류 최대값을 제3 고조파분 누설전류 최대값 알고리즘(118), 제3 고조파 누설전류 실효값 알고리즘(119), 전류 스펙트럼 분석기(121)를 통해 파고 분석이 가능하게 된다.2 shows a process of signal processing the signal transmitted through the data acquisition means 9 in the computer 100 in which the signal analysis algorithm program is embedded. First, the third harmonic leakage current among the components of the arrester 1 leakage current detects the leakage current of only 180 mA through the bandpass filter algorithm 117, and the third harmonic leakage current maximum is determined by the later algorithm. The wave height analysis is possible through the third harmonic leakage current maximum value algorithm 118, the third harmonic leakage current rms value algorithm 119, and the current spectrum analyzer 121.
전체 누설전류는 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122), 전체 누설전류 평균값 알고리즘(123)이 데이터화되어지며, 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)은 저항분 누설전류를 구하는데 이용된다. 상기 전압 분배기(7)를 통해 전송되어 온 전원전압은 전원전압 알고리즘(127)과 전체 누설전류의 실효값을 위상 차동증폭기(126)에서 위상차 검출 및 신호 증폭을 수행하여 저항분 누설전류로서 데이터화되어 데이터 베이스(129)에 출력된다.As for the total leakage current, the total leakage current maximum value algorithm 122 and the total leakage current average value algorithm 123 are data-formed, and the total leakage current rms value algorithm 124 is used to obtain the resistance leakage current. The power supply voltage transmitted through the voltage divider 7 is dataed as a resistance leakage current by performing phase difference detection and signal amplification by the phase differential amplifier 126 on the effective value of the power supply voltage algorithm 127 and the total leakage current. It is output to the database 129.
또한, 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 출력되는 전체 누설전류의 실효값은 전체 누설전류 스펙트럼 분석기(125)에 의해 파고를 분석해서 데이터 베이스(129)에 출력하고, 전원전압 알고리즘(127)에서 출력되는 전원전압은 전압 스펙트럼 분석기(128)에서 각각 파고를 분석해서 데이터 베이스(129)에 출력한다.In addition, the effective value of the total leakage current output from the total leakage current effective value algorithm 124 is analyzed by the total leakage current spectrum analyzer 125 and outputted to the database 129 to supply the power supply voltage algorithm 127. The power supply voltage outputted from the voltage spectrum analyzer 128 analyzes the crest height and outputs the data to the database 129.
이와 같이 데이터 베이스(129)에 입력된 데이터는 도 3에 도시한 바와 같이 모니터(130)에 파고분포가 표출된다. 도 3에서 그래프 A는 1년 사용한 피뢰기의 누설전류가 0.24mA 부근에서 분당 파고수가 최대치(450개)를 나타내고, 그래프 B는 1년 사용한 피뢰기의 누설전류가 0.23mA 부근에서 분당 파고수가 최대치(650개)를 나타내고, 그래프 C는 15년 사용한 피뢰기의 누설전류가 0.45mA 부근에서 분당 파고수가 최대치(350개)를 나타내고 있다.Thus, as shown in FIG. 3, the data inputted to the database 129 has a crest distribution displayed on the monitor 130. In FIG. 3, graph A shows the maximum number of crests per minute when the leakage current of the arrester used for one year is around 0.24 mA, and graph B shows the maximum number of crests per minute when the leakage current of the arrester used for one year is around 0.23 mA. The graph C shows the maximum number of crests per minute when the leakage current of the lightning arrester used for 15 years is around 0.45 mA.
따라서, 도 3에 표출된 그래프를 보면서 C가 누설전류가 큰 피뢰기, 즉 열화된 피뢰기이므로, 이 피뢰기 C를 교체하여야 함을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen from the graph shown in FIG. 3 that C is a lightning arrester having a large leakage current, that is, a deteriorated lightning arrester, and thus, the arrester C needs to be replaced.
다시 말하면, 상기 신호처리기(3)의 전원변환수단(12)에서 교류전원을 전원입력단자를 통해 받아서 DC전원으로 변환하고, 상기 변류기(2)에서 검출된피뢰기(1)의 누설전류신호를 차동증폭수단(13)에서 받음과 동시에, 상기 전원변환수단(12)에서 출력되는 DC전압을 차동증폭수단(13)에서 받아서 차동증폭하고, 상기 차동증폭수단(13)에서 차동증폭된 누설전류의 증폭신호를 RMS/DC컨버터(14)에서 받아 DC전압으로 변환하고, 상기 RMS/DC컨버터(14)에서 출력되는 누설전류의 DC전압데이터를 전압/전류 컨버터(15)에서 받아서 DC전류데이터로 변환해서 누설전류 측정단자(5)에 출력한다.In other words, the AC converter 12 receives the AC power through the power input terminal of the signal processor 3 to convert the DC power into DC power, and differentially detects the leakage current signal of the arrester 1 detected by the current transformer 2. At the same time as received by the amplifying means 13, the DC voltage output from the power conversion means 12 is received by the differential amplifying means 13 and differentially amplified, and the amplification of the leakage current differentially amplified by the differential amplifying means 13 The signal is received by the RMS / DC converter 14 and converted into a DC voltage.The DC voltage data of the leakage current output from the RMS / DC converter 14 is received by the voltage / current converter 15 and converted into DC current data. Output to leakage current measuring terminal (5).
이때, 외부로부터 인가되는 과도한 써지전압은 써지 보호수단(11)에 의해 내부회로를 보호한다.At this time, the excessive surge voltage applied from the outside protects the internal circuit by the surge protection means (11).
그리고, 상기 퍼스널 컴퓨터(100)의 상기 신호처리기(3)의 전체 누설전류 출력단자(16)를 거쳐 데이터 취득수단(9)에서 출력되는 신호를 대역 통과 필터 알고리즘(117)에서 받아 180㎐ 성분만의 제3 고조파 누설전류를 검출하고, 상기 대역 통과 필터 알고리즘(117)에서 출력되는 신호중에서 제3 고조파 누설전류의 최대값을 제3 고조파 누설전류 최대값 알고리즘(118)에서 검출하여 데이터 베이스(129)에 출력하고, 상기 제3 고조파 누설전류 최대값 알고리즘(118)에서 출력되는 최대값을 제3 고조파분 누설전류 실효값 알고리즘(119)에서 받아 √2를 나누어서 제3 고조파 누설전류 실효값을 검출하고, 상기 제3 고조파분 누설전류 최대값 알고리즘(118)에서 출력되는 최대값을 제3 고조파분 누설전류 평균값 알고리즘(120)에서 받아 측정시간에 대해 평균해서 제3 고조파분 누설전류 평균값을 검출해서 상기 데이터 베이스(129)에 출력하고, 상기 제3 고조파분 누설전류 실효값 알고리즘(119)에서 출력되는 제3 고조파분 누설전류 실효값을 전류 스펙트럼 분석기(121)에서 받아서 파고분석을 수행해서 1분간 누설전류의 최고치 빈도를 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력한다.Then, the band pass filter algorithm 117 receives the signal output from the data acquisition means 9 via the total leakage current output terminal 16 of the signal processor 3 of the personal computer 100, and only the 180 kHz component. The third harmonic leakage current of the third harmonic leakage current maximum value algorithm 118 to detect the maximum value of the third harmonic leakage current among the signals output from the band pass filter algorithm 117, the database 129 ) And receive the maximum value output from the third harmonic leakage current maximum value algorithm 118 from the third harmonic leakage current rms algorithm 119, and divide √2 to detect the third harmonic leakage current rms value. In addition, the third harmonic obtained by the third harmonic leakage current average value algorithm 120 receives the maximum value output from the third harmonic leakage current maximum value algorithm 118 and is averaged over the measurement time. The leakage current average value is detected and output to the database 129, and the third harmonic leakage current rms value output from the third harmonic leakage current rms algorithm 119 is received and parsed by the current spectrum analyzer 121. The analysis is performed to detect the peak frequency of the leakage current for one minute and output it to the database 129.
또한, 상기 신호처리기(3)의 전체 누설전류 출력단자(16)를 거쳐 데이터 취득수단(9)을 통해 출력되는 신호중에서 전체 누설전류 최대값을 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)에서 검출하여 데이터 베이스(129)에 출력하고, 전체 누설전류 평균값 알고리즘(123)에서 상기 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)에서 출력되는 전체 누설전류의 최대값을 측정시간에 대해 평균한 값을 검출해서 데이터 베이스(129)에 출력하고, 상기 전체 누설전류 최대값 알고리즘(122)에서 출력되는 전체 누설전류의 최대값을 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 √2로 나누어서 전체 누설전류 실효값을 검출하고, 상기 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 출력되는 전체 누설전류의 실효값을 전체 누설전류 스펙트럼 분석기(125)에서 받아 전류 스펙트럼을 분석해서 상기 데이터 베이스(129)에 출력한다.In addition, the maximum leakage current maximum value algorithm 122 detects the maximum leakage current value among the signals output through the data acquisition means 9 via the total leakage current output terminal 16 of the signal processor 3. The total leakage current outputted to the base 129 and outputted from the total leakage current maximum value algorithm 122 by the total leakage current average value algorithm 123 is detected and averaged with respect to the measurement time. 129, and dividing the maximum value of the total leakage current output by the total leakage current maximum value algorithm 122 by? 2 in the total leakage current rms algorithm 124 to detect the total leakage current rms value, and The total leakage current rms value output from the total leakage current algorithm 124 is received from the total leakage current spectrum analyzer 125, and the current spectrum is analyzed. And outputs it to the base site (129).
상기 전압분배기(7)에서 출력되는 전압을 전원전압 알고리즘(127)에서 받음과 동시에, 상기 전체 누설전류 실효값 알고리즘(124)에서 출력되는 전체 누설전류의 실효값을 받아서 위상 차동증폭기(126)에서 위상차를 검출함과 동시에, 차동 증폭하여 상기 데이터 베이스(129)에 출력하고, 상기 전원전압 알고리즘(127)에서 출력되는 전압을 전압 스펙트럼 분석기(128)에서 받아서 스펙트럼 분석(파고분석)을 수행해서 1분간 전원전압의 최고치 빈도를 출력하여 데이터 베이스(129)에 출력하고, 상기 데이터 베이스(129)에서는 입력되는 피뢰기(1)의 파고 분포 그래프를 모니터(130)에 표출함으로서, 모니터(130)에 표출되는 파고분포 그래프를 보고 1분간얻어진 누설전류 최고치 빈도로 부터 파고를 분석할 수 있다.The voltage output from the voltage divider 7 is received by the power supply voltage algorithm 127 and the phase differential amplifier 126 receives the effective value of the total leakage current output from the total leakage current rms algorithm 124. At the same time as detecting the phase difference, it is differentially amplified and output to the database 129, and the voltage spectrum analyzer 128 receives the voltage output from the power supply voltage algorithm 127 to perform spectrum analysis (wavelength analysis). The maximum frequency of the power supply voltage is output for a minute and output to the database 129, and the database 129 displays the wave height distribution graph of the arrester 1, which is input, to the monitor 130, thereby displaying on the monitor 130. The crest distribution graph can be used to analyze the crest from the leakage frequency peak frequency obtained for 1 minute.
따라서 본 발명은 파고분석으로 피뢰기(1)가 설치된 전력계통의 전원 품질, 온도 등에 관계없이 피뢰기의 열화를 정확하게 판단할 수 있고, 누설전류의 파고분포 분석을 수행함과 동시에, 전원전압 및 누설전류의 스펙트럼을 분석해서 항상 전원품질을 고려하여 피뢰기(1)의 열화 상태를 판단하고, 주위 온도 변화에 따른 누설전류의 크기 및 파고 분포의 영향을 고려하여 피뢰기(1)의 열화 상태를 용이하고 정확하게 판단할 수 있으며, 누설전류의 파고 분포 이동에 의하여 피뢰기(1)의 열화 상태를 판단하므로, 전문적인 지식이 많지 않은 현장 관리자도 용이하게 피뢰기(1)의 열화상태를 용이하게 판단할 수 있고, 전력계통에서 피뢰기 열화로 인한 정전사고 및 파급영향을 극소화 할 수 있어 전력의 안정적 공급과 전력 공급의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 또한 제3 고조파분 누설전류 및 저항분 누설전류의 측정 부분을 프로그램으로 처리하여 피뢰기(1)의 열화 측정 원가를 대폭 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 누설전류, 저항분 누설전류 및 제3 고조파 누설전류를 동시에 측정할 수 있도록 일체형으로 구성한 누설전류 파고분석에 의해 피뢰기의 열화를 진단하고, 또한 파고 분석에 의해 동일한 누설전류 값을 갖고 있는 피뢰기(1)라도 열화 초기에는 파고중심 또는 파고분포가 전반부에 발생하다가 열화가 진전됨에 따라 후반부에서 발생한다는 이론에 따라 파고분석을 피뢰기(1) 운전 초기 상태를 비교하여 피뢰기(1)의 열화를 진단하므로, 용이하고 정확하게 피뢰기(1)의 열화상태를 진단할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to accurately determine the deterioration of the arrester regardless of the power quality, temperature, etc. of the power system in which the arrester 1 is installed, and perform the peak distribution analysis of the leakage current, Analyze the spectrum to determine the deterioration state of the arrester 1 in consideration of the power quality at all times, and determine the deterioration state of the arrester 1 easily and accurately in consideration of the influence of the magnitude of the leakage current and the wave height distribution according to the change of ambient temperature. Since the deterioration state of the arrester 1 is judged by the wave distribution distribution of the leakage current, even the field manager who does not have much professional knowledge can easily determine the deterioration state of the arrester 1, The system can minimize the blackout accident and the ripple effect due to the arrester deterioration in the system, so that the stable supply of power and the reliability of the power supply can be improved. In addition, the measurement portion of the third harmonic leakage current and the resistance leakage current can be processed by a program to significantly reduce the deterioration measurement cost of the arrester 1, as well as the total leakage current, the resistance leakage current, and the third The arrester 1 diagnoses the deterioration of the arrester by an integrated leakage current crest analysis to measure the harmonic leakage current at the same time, and also has the same leakage current value by the crest analysis. Occurs in the first half, but deterioration of the arrester 1 is diagnosed by comparing the initial state of the arrester 1 with the wave analysis according to the theory that it occurs in the second half as the deterioration progresses. Can be diagnosed.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기 열화진단 측정장치에 의하면, 피뢰기의 누설전류를 측정하는 변류기와, 상기 변류기에서 검출된 누설전류신호를 받아서 처리하는 신호처리기와, 전압을 분배해서 출력하는 전압분배기와, 대기 온도를 검출하는 대기온도센서와, 상기 신호처리기의 차동 증폭수단에서 차동증폭되어 출력되는 누설전류의 증폭신호를 누설전류 출력단자를 통해 받으며, 전압분배기에서 출력되는 분배된 전압을 받음과 동시에, 상기 대기온도센서에 의해 검출된 대기온도신호를 각각 받아서 디지털신호로 변환하는 데이터 취득수단과, 상기 데이터 취득수단에서 출력되는 디지털화된 증폭된 누설전류, 전원전압의 위상과 대기온도 데이터를 받아서 내장된 알고리즘에 따라 연산처리하여 피뢰기의 열화를 판단하는 퍼스널 컴퓨터를 구비하고 있으므로, 파고분석으로 피뢰기가 설치된 전력계통의 전원 품질, 온도 등에 관계없이 피뢰기의 열화를 정확하게 판단할 수 있고, 누설전류의 파고분포 분석을 수행함과 동시에, 전원전압 및 누설전류의 스펙트럼을 분석해서 항상 전원품질을 고려하여 피뢰기의 열화 상태를 판단하고, 주위 온도 변화에 따른 누설전류의 크기 및 파고 분포의 영향을 고려하여 피뢰기의 열화 상태를 용이하고 정확하게 판단할 수 있으며, 누설전류의 파고 분포 이동에 의하여 피뢰기의 열화 상태를 판단하므로, 전문적인 지식이 많지 않은 현장 관리자도 용이하게 피뢰기의 열화상태를 용이하게 판단할 수 있고, 전력계통에서 피뢰기 열화로 인한 정전사고 및 파급영향을 극소화 할 수 있어 전력의 안정적 공급과 전력 공급의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.As described above, according to the lightning arrester degradation diagnosis measuring apparatus according to the leakage current crest analysis of the present invention, a current transformer for measuring the leakage current of the arrester, a signal processor for receiving and processing the leakage current signal detected by the current transformer, and the voltage distribution And a voltage divider outputted from the voltage divider to receive an amplification signal of the leakage current output by differential amplification and output by the differential temperature amplification means of the signal processor. A data acquisition means for receiving the converted voltage and receiving the ambient temperature signal detected by the ambient temperature sensor and converting the signal into a digital signal, and the digitized amplified leakage current and the phase of the power supply voltage outputted from the data acquisition means. Receive air temperature data and process it according to the built-in algorithm. Since the personal computer is provided to determine the deterioration of the arrester, it is possible to accurately determine the deterioration of the arrester regardless of the power quality, temperature, etc. of the power system in which the arrester is installed. By analyzing the leakage current spectrum, it is always possible to judge the deterioration state of the arrester by considering the power quality, and to determine the deterioration state of the arrester easily and accurately by considering the influence of the leakage current size and the crest distribution according to the change of ambient temperature. The deterioration state of the arrester is judged by shifting the distribution of leakage current, so that the field manager who does not have a lot of professional knowledge can easily determine the deterioration state of the arrester. Stable supply of power and trust in power supply can be minimized the ripple effect There is an effect that can improve the sex.
또한, 본 발명의 누설전류 파고분석에 의한 피뢰기 열화진단 측정장치에 의하면, 제3 고조파 누설전류 및 저항분 누설전류의 측정 부분을 프로그램으로 처리하여 피뢰기의 열화 측정 원가를 대폭 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 전체 누설전류, 저항분 누설전류 및 제3 고조파 누설전류를 동시에 측정할 수 있도록 일체형으로 구성한 누설전류 파고분석에 의해 피뢰기의 열화를 진단하고, 또한 파고 분석에 의해 동일한 누설전류 값을 갖고 있는 피뢰기라도 열화 초기에는 파고중심 또는 파고분포가 전반부에 발생하다가 열화가 진전됨에 따라 후반부에서 발생한다는 이론에 따라 파고분석을 피뢰기 운전 초기 상태를 비교하여 피뢰기의 열화를 진단하므로, 용이하고 정확하게 피뢰기의 열화상태를 진단할 수 있다는 효과가 있다.In addition, according to the lightning arrester degradation diagnosis measuring apparatus according to the leakage current crest analysis of the present invention, the measurement portion of the third harmonic leakage current and the resistance leakage current can be processed by a program to significantly reduce the degradation measurement cost of the arrester as well as The arrester diagnoses the deterioration of the arrester by an integrated leakage current wave analysis to measure the total leakage current, the resistance leakage current and the third harmonic leakage current at the same time, and the arrester having the same leakage current value by the wave analysis. According to the theory that in the early stage of deterioration, the center of crest or distribution of crest occurs in the first half, but occurs later in the second half as the deterioration progresses. There is an effect that can be diagnosed.
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2002
- 2002-12-31 KR KR10-2002-0088069A patent/KR100473084B1/en active IP Right Grant
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