KR101228530B1

KR101228530B1 - 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR101228530B1
Application number: KR1020110056842A
Authority: KR
Inventors: 박양석
Original assignee: 박양석
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2011-06-13
Publication date: 2013-01-31
Also published as: KR20120137790A

Abstract

본 발명은 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계측한 누설전류의 고조파 성분을 제거하여 실재 누설전류를 연산하여 임계 누설전류값을 초과하는 경우 누전 경보음을 발생시키는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피측정장치의 누설전류를 계측하는 전류계측부; 상기 전류계측부에서 계측한 누설전류값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전류비를 산출하여 실재 누설전류를 연산하는 전류연산부; 경보가 울릴 임계 누설전류값을 설정하고 상기 전류연산부에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 경보음을 발생시키는 판단경보부; 피측정장치의 누설전압을 계측하는 전압계측부; 상기 전압계측부에서 계측한 누설전압값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전압비를 산출하여 실재 누설전압을 연산하는 전압연산부; 및 상기 판단경보부에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송하는 통신부; 를 포함한다.

Description

고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법 {LEAKAGE ALARM SYSTEM BY DETECTING LEAKAGE CURRENT REMOVED HARMONIC WAVE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계측한 누설전류의 고조파 성분을 제거하여 실재 누설전류를 연산하여 임계 누설전류값을 초과하는 경우 누전 경보음을 발생시키는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일상생활 속에서 전기의 존재를 의식하는 일은 흔치 않지만 전기는 오늘날 주에너지원뿐만 아니라 여러 분야에 이용되어 우리 사회에 있어서 없어서는 아니 될 존재가 되었다. 이러한 전기는 그 이용에 있어서 매우 편리하지만, 적절한 관리나 부주의한 사용으로 크나큰 위험에 처할 측면도 함께 가지고 있다.

일반적으로 전선의 피복, 전기기기의 전연물이 노후화되거나 손상되어 절연체가 손상되면 그 개소를 통하여 전선로에서 대지로 누설전류가 흘러나가게 된다. 누설전류는 충전전류 및 흡수전류 이외의 절연체를 흐르는 비가역적인 일정값의 전류 부분을 의미하며, 절연물의 내부를 흐르는 성분과 표면을 따라 흐르는 성분이 있고, 많은 절연물에서는 표면 전류가 대부분을 차지한다.

이러한 누설전류는 인체에 접촉되면 감전사고의 위험이 있을 뿐 아니라, 과도한 누설전류는 과열을 야기하고, 이는 주위에 인화성 물질로 인하여 발화되어 누전화재의 원인이 되고 있다.

이에 충전되지 않은 금속 부분의 전압이나 누설된 전류에 의한 전원의 불평형 전류가 일정한 값을 초과하였을 때, 전원을 차단하도록 되어 있는 누전차단기나, 누설전류를 감지하고 그 감지결과에 따라 경보가 이루어지도록 하는 누전경보기 등이 사용되고 있다.

한편, 최근에 인버터 기기 등의 고조파 기기가 늘어나면서, 고조파 또는 고조파 전류가 누설전류에 포함되는 경우가 많아지고 있어, 실제로 위험수위의 누설전류가 아님에도 고조파가 포함되어 계측되는 경우로 인한 누전경보 사례가 많아 정상적인 경우에도 경보가 울리는 경우가 빈번하게 발생하여 누설경보기에 대한 불신을 초래하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 피측정장치로부터 계측한 누설전류값을 적분하여 이에 포함된 고조파성분을 제거함으로써 실재 누설전류값을 연산하여 위험수위의 누설전류만을 기준으로 올바른 누설경보를 할 수 있도록 제어하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

그리고, 각각의 부하기기별로 ZCT을 연결하여 라인(Line)별 누설전류값을 각각 계측하여 실재 위험순위의 누설전류가 계측되는 부하기기를 계측할 수 있는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

또한, 누설전류뿐만 아니라 누설전압을 계측하여 연산함으로써, 올바른 누설경보를 할 수 있도록 제어하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 피측정장치의 누설전류를 계측하는 전류계측부; 상기 전류계측부에서 계측한 누설전류값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전류비를 산출하여 실재 누설전류를 연산하는 전류연산부; 경보가 울릴 임계 누설전류값을 설정하고 상기 전류연산부에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 경보음을 발생시키는 판단경보부; 피측정장치의 누설전압을 계측하는 전압계측부; 상기 전압계측부에서 계측한 누설전압값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전압비를 산출하여 실재 누설전압을 연산하는 전압연산부; 및 상기 판단경보부에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송하는 통신부; 를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 피측정장치로부터 계측한 누설전류값을 적분하여 이에 포함된 고조파성분을 제거함으로써 실재 누설전류값을 연산하여 위험수위의 누설전류만을 기준으로 올바른 누설경보를 할 수 있다.

또한, 각각의 부하기기별 ZCT선을 연결하여 라인(Line)별 누설전류값을 각각 계측하여 실재 위험순위의 누설전류가 계측되는 부하기기를 계측할 수 있다.

그리고, 누설전류뿐만 아니라 누설전압을 계측하여 연산함으로써, 올바른 누설경보를 할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템의 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 피측정장치로부터 계측한 전류파형으로써, 도 2a 는 기본파와 고조파를 합친 파형그래프이고, 도 2b 는 고조파의 전류비를 나타내는 파형그래프.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법의 흐름도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 도 1 내지 도 3 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템의 구성도이다.

도 1 에서 보는 바와 같이 전류계측부(100), 전류연산부(200), 판단경보부(300), 전압계측부(400), 전압연산부(500), 통신부(600)를 포함한다.

전류계측부(100)는 피측정장치의 누설전류를 계측한다. 이때 ZCT(영상변류기)가 부하기기 각각에 대하여 라인(Line)별로 연결되어 있는바, 피측정장치 각각의 누설전류를 계측할 수 있다.

전류연산부(200)는 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전류비를 산출하여 실재 누설전류를 연산하는데, 적분모듈(210), 고조파연산모듈(220), 누설전류연산모듈(230)을 포함한다.

적분모듈(210)은 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값을 적분하여 면적을 구한다. 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 피측정장치로부터 계측한 전류파형그래프로써, 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류는 고조파를 포함한 것으로 이론치보다 저금 높게 계측됨을 알 수 있다. 도 2a 를 참고하면 원래 기본파에서 고조파 즉 3조파, 5조파, 7조파 등의 성분이 합쳐쳐서 계측한 누설전류값에 해당하는 파형을 얻을 수 있다. 적분모듈(210)은 이렇게 얻은 파형을 적분하여 면적을 구한다.

고조파연산모듈(220)은 상기 적분모듈(210)에서 구한 면적과 실재 이론상의 면적을 비교하여 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류에 포함된 고조파의 전류비를 산출한다.

즉, 도 2 에 표시된 사인파형은 y축이 누설전류를 나타내는 것으로 계측되는 전류값에 따라 사인파형의 높이 달라져 그 면적이 달라진다. 즉 계측되는 전류값에 따라 해당 사인파형의 면적에 대한 이론값이 연산될 수 있는데, 도 2 b를 참고하면, 기본파와 기본파에 고조파를 합한 파형을 비교할 수 있는데, 두 파형의 면적의 차이는 ㉠에서 ㉡을 제외한 부분으로 항상 양수(+)값을 갖게 되고, 이 값은 누설전류에 포함된 고조파에 해당되는 부분이다. 따라서 고조파연산모듈(220)은 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값의 이론치에 해당하는 파형의 면적을 기준으로, 상기 적분모듈(210)에서 구한 누설전류 파형의 면적을 비교하여 그 차이를 이용하여 고조파의 전류비를 산출한다.

누설전류연산모듈(230)은 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류에서 상기 고조파연산모듈(220)에서 산출한 고조파의 전류비율을 제거하여 실재 누설전류를 연산한다.

상기 고조파연산모듈(220)에서 산출한 고조파의 전류비를 이용하여 실재 누설전류값을 연산할 수 있는데, 예를 들어 처음 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값이 0.3A인 경우, 실재 0.3A일 때의 기본파의 면적값이 상기 적분모듈(210)을 통해 구한 면적값의 90%에 해당되는 경우, 상기 고조파 연산모듈은 고조파의 전류비가 10%라고 판단하고, 이에 누설전류연산모듈(230)은 상기 전류계측부(100)에서 계측한 0.3A에서 고조파의 전류비율을 제거한 90% 즉, 0.27A을 연산한다.

판단경보부(300)는 경보가 울릴 임계 누설전류값을 설정하고 상기 전류연산부(200)에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 경보음을 발생시킨다.

설정모듈(310)은 경보가 울릴 수 있는 최저 누설전류값인 임계 누설전류값을 설정한다. 통상 0.2A ~ 1.0A 사이에 전류값을 설정할 수 있는데, 환경과 상황에 따라 용이하게 변경설정가능하다.

경보표시모듈(320)은 상기 전류연산부(200)에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 지시창에 표시하고 경고음을 발생시킨다. 상기의 예를 그래도 따르게되면, 초기에 상기 설정모듈(310)에서 0.2A 로 임계 누설전류를 설정한 경우, 상기 누설전류연상모듈에서 0.27A로 판단된바, 이 경우는 지시창에 표시하고 경고음이 발생된다. 다만 임계 누설전류가 0.29A로 설정한 경우, 상기 누설전류연상모듈에서 0.27A로 판단되었기 때문에 0.29A를 초과하지 않아 경고음이 발생되지 않는다.

한편, 처음 전류계측부(100)에서 계측한 전류값이 0.3A 였기 때문에 고조파를 제거하지 않은 누설전류 그대로 판단하게 되면 임계 누설전류 설정값이 0.29A로 되어 있기 때문에 위험수위의 누설전류가 아님에도 0.29A를 초과하였으므로 경고음이 발생할 수 있다. 본 발명의 경우 고조파의 노이즈부분을 제거함으로써 실재 누설전류값을 연산하여 이를 기준으로 위험순위의 누설전류인지 아닌지를 판단할 수 있다.

전압계측부(400)는 피측정장치의 누설전압을 계측하고, 전압연산부(500)는 상기 전압계측부(400)에서 계측한 누설전압값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파성분을 제거하여 실재 누설전압을 연산한다. 전압을 계측하여 연산하는 방법은 상기 전류계측부(100)와 전류연산부(200)와 동일하다. 다만, 전압계측의 경우 각각의 부하기기마다 측정할 수가 없어 임계치를 설정하고 이를 초과한다고 하더라도 정확히 어떤 기기에 위험순위의 누설전류가 발생하는지 알 수가 없어 상기 전압계측부(400)나 전압연산부(500)의 경우에는 상기 전류계측부(100) 및 전류연산부(200)의 기능을 보조하는 수단으로 사용될 수 있을 것이다.

통신부(600)는 상기 판단경보부(300)에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송한다. 어떤 기기에서 누설전류가 발생했고, 그 수치를 얼마이며, 설정값을 얼마이고, 따라서 위험순위의 누설전류에 해당하여 경보한다는 소정의 정보를 저장하고 저장한 데이터를 상위 서버에 전송한다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법의 흐름도이다. 도 3 을 참조하여 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법을 설명한다.

먼저 설정모듈(310)이 경보가 울릴 수 있는 최저 누설전류값인 임계 누설전류값을 설정한다(S10). 통상 0.2A ~ 1.0A 사이에 전류값을 설정할 수 있는데, 환경과 상황에 따라 용이하게 변경설정가능하다.

상기 S10 단계에서 임계 누설전류값이 설정되면, 전류계측부(100)가 피측정장치의 누설전류를 계측한다(S20). 이때 ZCT(영상변류기)가 부하기기 각각에 대하여 라인(Line)별로 연결되어 있는바, 피측정장치 각각의 누설전류를 계측할 수 있다.

전류연산부(200)는 상기 S20 단계에서 계측한 누설전류값을 적분하고 이론값과 비교하여 상기 S20 단계에서 계측한 누설전류에 포함된 고조파의 전류비를 산출하고(S30) 상기 S20 단계에서 계측한 누설전류에서 상기 S30 단계에서 산출한 고조파의 전류비를 제거하여 실재 누설전류를 연산한다(S40). 연산방법은 상기 전류연산부(200)에서 설명한바 있다.

S40 단계에서 실재 누설전류가 연산되면, 상기 판단경보부(300)가 상기 S40 단계에서 연산된 실재 누설전류가 상기 S10 단계의 임계 누설전류값을 초과한지를 판단하여(S50), 초과한 경우, 지시창에 표시하고 경고음을 발생시킨다(S60).

그 후, 통신부(600)가 상기 S60 단계에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송한다(S70).

한편, 또다른 일실시예로서 누설전압에 대해서도 계측할 수 있는데, 먼저 설정모듈(310)이 경보가 울릴 수 있는 최저 누설전류값인 임계 누설전류값을 설정한다(S10). 상기 S10 단계 이후, 전압계측부(400)가 피측정장치의 누설전압을 계측한다(S20'). 그 후, 전압연산부(500)가 상기 S20' 단계 통해 계측한 누설전압값을 적분하고 이론값과 비교하여 상기 S20' 단계에서 계측한 누설전압에 포함된 고조파의 전류비를 산출하고(S30') 상기 전압연산부(500)가 상기 S20' 단계에서 계측한 누설전압에서 상기 S30' 단계에서 산출한 고조파의 전류비율을 제거하여 실재 누설전압을 연산한 후, 이후 S40 단계로 절차를 이행한다. 다만, 전압계측의 경우 각각의 부하기기마다 측정할 수가 없어 임계치를 설정하고 이를 초과한다고 하더라도 정확히 어떤 기기에 위험순위의 누설전류가 발생하는지 알 수가 없어 상기 전압계측부(400)나 전압연산부(500)의 경우에는 상기 전류계측부(100) 및 전류연산부(200)의 기능을 보조하는 수단으로 사용될 수 있을 것이다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100; 전류계측부
200; 전류연산부
300; 판단경보부
400; 전압계측부
500; 전압연산부
600; 통신부
210; 적분모듈 220; 고조파연산모듈(220)
230; 누설전류연산모듈(230)
310; 설정모듈(310) 320; 경보표시모듈(320)

Claims

피측정장치의 누설전류를 계측하는 전류계측부(100);
상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전류비를 산출하여 실재 누설전류를 연산하는 전류연산부(200); 및
경보가 울릴 임계 누설전류값을 설정하고 상기 전류연산부(200)에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 경보음을 발생시키는 판단경보부(300); 를 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
피측정장치의 누설전압을 계측하는 전압계측부(400); 및
상기 전압계측부(400)에서 계측한 누설전압값을 적분하여 이론값과 비교하고, 고조파의 전압비을 산출하여 실재 누설전압을 연산하는 전압연산부(500); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 판단경보부(300)에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송하는 통신부(600); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전류계측부(100)는,
부하 기기별 누설전류를 계측하는 라인(Line)별 누설전류계측인 것을 특징으로 하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 전류연산부(200)는,
상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류값을 적분하여 면적을 구하는 적분모듈(210);
상기 적분모듈(210)에서 구한 면적과 실재 이론상의 면적을 비교하여 상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류에 포함된 고조파의 전류비를 산출하는 고조파연산모듈(220); 및
상기 전류계측부(100)에서 계측한 누설전류에서 상기 고조파연산모듈(220)에서 산출한 고조파의 전류비율을 제거하여 실재 누설전류를 연산하는 누설전류연산모듈(230); 를 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 판단경보부(300)는,
경보가 울릴 수 있는 최저 누설전류값인 임계 누설전류값을 설정하는 설정모듈(310); 및
상기 전류연산부(200)에서 연산된 실재 누설전류가 임계 누설전류값을 초과한 경우, 지시창에 표시하고 경고음을 발생시키는 경보표시모듈(320); 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템.
고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보시스템을 이용한 누전 경보방법에 있어서,
(a) 판단경보부(300)가 경보가 울릴 수 있는 최저 누설전류값인 임계 누설전류값을 설정하는 단계;
(b) 전류계측부(100)가 피측정장치의 누설전류를 계측하는 단계;
(c) 전류연산부(200)가 상기 (b) 과정을 통해 계측한 누설전류값을 적분하고 이론값과 비교하여 상기 (b) 단계에서 계측한 누설전류에 포함된 고조파의 전류비를 산출하는 단계;
(d) 상기 전류연산부(200)가 상기 (b) 단계에서 계측한 누설전류에서 상기 (c) 단계에서 산출한 고조파의 전류비율을 제거하여 실재 누설전류를 연산하는 단계; 및
(e) 상기 판단경보부(300)가 상기 (d) 단계에서 연산된 실재 누설전류가 상기 (a) 단계의 임계 누설전류값을 초과한 경우, 지시창에 표시하고 경고음을 발생키시는 단계; 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (e) 단계 이후,
(f) 통신부(600)가 상기 (e) 단계에서 판단한 정보를 저장하고, 상위 서버에 이를 전송하는 단계; 를 더 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법.
제 7 항에 있어서,
상기 (a) 단계 이후 상기 (b) 단계 이전에,
(b') 전압계측부(400)가 피측정장치의 누설전압을 계측하는 단계;
(c') 전압연산부(500)가 상기 (b') 과정을 통해 계측한 누설전압값을 적분하고 이론값과 비교하여 상기 (b') 단계에서 계측한 누설전압에 포함된 고조파의 전압비를 산출하는 단계; 및
(d') 상기 전압연산부(500)가 상기 (b') 단계에서 계측한 누설전압에서 상기 (c') 단계에서 산출한 고조파의 전압비를 제거하여 실재 누설전압을 연산하는 단계; 를 더 포함하는 고조파를 제거한 누설전류 계측에 의한 누전 경보방법.