개별 선로의 절연 상태를 감시할 수 있는 절연 감시 장치 및 절연 감시 장치의 제어 방법
INSULATION MONITORING DEVICE CAPABLE OF MONITORING INSULATION STATUS OF INDIVIDUAL POWER LINES AND CONTROL METHOD OF THE INSULATION MONITORING DEVICE
특허 요약
본 발명은 절연 감시 장치에 대한 것으로, 기 설정된 전압을 가지는 펄스 신호를 생성 및, 상기 복수의 전력선에 상기 펄스 신호를 인가하는 신호 생성부와, 상기 복수의 전력선 각각과 상기 신호 생성부 사이에 배치되는 복수의 커플러 저항과, 상기 복수의 커플러 저항 각각과 신호 생성부 사이에 배치되는 복수의 검출 저항 및, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들을 검출하여 상기 복수의 전력선 전체에 대해 형성된 전체 절연 저항을 산출 및, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들에 근거하여 상기 복수의 전력선 각각에 분배된 계통의 전압 분배비를 검출하고, 검출된 상기 전압 분배비와 상기 전체 절연 저항에 근거하여 상기 복수의 전력선 각각에 대해 형성된 개별 절연 저항들을 산출하는 절연 감시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
1

복수의 전력선과 대지 사이에 형성되는 절연 저항을 측정하는 절연 감시 장치에 있어서, 기 설정된 전압을 가지는 펄스 신호를 생성 및, 상기 복수의 전력선에 상기 펄스 신호를 인가하는 신호 생성부; 상기 복수의 전력선 각각과 상기 신호 생성부 사이에 배치되는 복수의 커플러 저항; 상기 복수의 커플러 저항 각각과 신호 생성부 사이에 배치되는 복수의 검출 저항; 및, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들을 검출하여 상기 복수의 전력선 전체에 대해 형성된 전체 절연 저항을 산출 및, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들에 근거하여 상기 복수의 전력선 각각에 분배된 계통의 전압 분배비를 검출하고, 검출된 상기 전압 분배비와 상기 전체 절연 저항에 근거하여 상기 복수의 전력선 각각에 대해 형성된 개별 절연 저항들을 산출하는 절연 감시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

2

제1항에 있어서, 상기 절연 감시부는, 상기 전체 절연 저항을 산출하기 위해 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들을 절연 저항 검출 전압들로 검출하는 제1 검출부;상기 복수의 전력선 각각에 분배된 계통의 전압들을 상기 전압 분배비를 검출하기 위한 계통 전압들로 검출하는 제2 검출부;기 설정된 샘플링 주기에 따라 상기 절연 저항 검출 전압들에 근거하여 샘플 전압을 획득하고, 획득된 샘플 전압에 근거하여 상기 펄스 신호의 극성 반전에 따른 전압 안정화 시점을 검출 및, 전압 안정화 시점에서 검출된 샘플 전압에 근거하여 상기 전체 절연 저항을 산출하는 절연 저항 산출부; 상기 전압 안정화 시점에서 상기 계통 전압들에 근거하여 상기 펄스 신호의 전압이 제거된 순수 계통 전압들을 산출하는 계통 전압 산출부; 및,상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 순수 계통 전압들의 비율에 근거하여 상기 전압 분배비를 산출하고, 산출된 전압 분배비와 상기 전체 절연 저항에 근거하여 상기 개별 절연 저항들을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

3

제2항에 있어서, 상기 계통 전압 산출부는, 펄스 신호의 전압이 서로 다른 극성인 때에 검출된 각 전력선의 상기 계통 전압들을 각 전력선 별로 합산하여, 각 전력선에 대한 상기 펄스 신호의 전압이 제거된 순수 계통 전압들을 산출하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

4

제2항에 있어서, 상기 절연 저항 산출부는, 상기 복수의 전력선 각각에 대응하여 검출된 상기 절연 저항 검출 전압들을, 상기 기 설정된 샘플링 주기에 따라 합산하여 상기 샘플 전압을 획득하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

5

제2항에 있어서, 상기 절연 저항 산출부는, 상기 신호 생성부에서 펄스 신호의 전압 극성이 반전되는 주기와 동기화되어 구동되는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

6

제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펄스 신호의 극성 반전에 따른 전압 안정화 시점을 검출 및, 전압 안정화 시점에서 검출된 샘플 전압에 근거하여 상기 전체 절연 저항을 산출하도록 상기 절연 저항 산출부를 제어하고, 상기 펄스 신호의 극성 반전에 따른 전압 안정화를 검출하기 위한 기 설정된 대기 시간 동안 상기 전압 분배비를 산출 및, 산출된 전압 분배비와 상기 산출된 전체 절연 저항에 근거하여 상기 개별 절연 저항들을 산출하여, 상기 전체 절연 저항의 산출과 상기 개별 절연 저항들의 산출을 시간적으로 분리하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

7

제2항에 있어서, 상기 전압 분배비는, 복수의 전력선 각각에 대응하는 상기 순수 계통 전압들의 비율이며, 상기 절연 감시 장치 내부의 내부 저항과 상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 각 절연 저항을 합성한 합성 저항들의 비율임을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

8

제2항에 있어서, 상기 제1 검출부는, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압으로부터 상기 절연 저항 검출 전압들을 검출하기 위해 상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 복수의 제1 증폭기를 구비하며, 상기 제2 검출부는, 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압으로부터 상기 계통 전압들을 검출하기 위해 상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 복수의 제2 증폭기를 구비하고, 상기 제1 증폭기와 제2 증폭기의 증폭 비율은 서로 다른 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

9

제1항에 있어서, 상기 절연 감시부는, 상기 전체 절연 저항을 산출하기 위해 상기 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들을 절연 저항 검출 전압들로 검출하는 검출부;기 설정된 샘플링 주기에 따라 상기 절연 저항 검출 전압들에 근거하여 샘플 전압을 획득하고, 획득된 샘플 전압에 근거하여 상기 펄스 신호의 극성 반전에 따른 전압 안정화 시점을 검출 및, 전압 안정화 시점에서 검출된 샘플 전압에 근거하여 상기 전체 절연 저항을 산출하는 절연 저항 산출부; 상기 전압 안정화 시점에서 검출되는 상기 복수의 전력선 각각에 분배된 계통의 전압들을 상기 전압 분배비를 검출하기 위한 계통 전압들로 검출하고, 검출된 계통 전압들에 근거하여 상기 펄스 신호의 전압이 제거된 순수 계통 전압들을 산출하는 계통 전압 산출부; 및,상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 순수 계통 전압들의 비율에 근거하여 상기 전압 분배비를 산출하고, 산출된 전압 분배비와 상기 전체 절연 저항에 근거하여 상기 개별 절연 저항들을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

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제1항에 있어서, 상기 절연 감시부는, 상기 전체 절연 저항과 기 설정된 제1 기준값을 비교하여 상기 복수의 전력선 전체에 대한 절연 상태를 감시하며, 상기 개별 절연 저항 각각과, 상기 제1 기준값과 다른 제2 기준값을 비교하여 상기 복수의 전력선 각각에 대한 절연 상태들을 감시 및, 상기 전력선 전체에 대한 절연 상태와 복수의 전력선 각각에 대한 절연 상태들에 근거하여 상기 복수의 전력선으로부터 부하를 차단하는 차단부를 구동하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치.

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복수의 전력선과 대지 사이에 형성되는 절연 저항을 측정하는 절연 감시 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 복수의 전력선 각각과 연결된 복수의 검출 저항 각각의 양단 전압들을 검출하여 상기 복수의 전력선 각각의 전압을 검출하는 단계;상기 복수의 전력선 각각의 전압에 근거하여, 상기 복수의 전력선 전체에 대한 제1 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항을 산출 및, 상기 제1 극성의 펄스 신호에 대응하는 상기 복수의 전력선 각각에 대한 계통 전압들을 검출하는 단계;상기 복수의 전력선 각각의 전압에 근거하여, 상기 복수의 전력선 전체에 대한 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항을 산출 및, 상기 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 상기 복수의 전력선 각각에 대한 계통 전압들을 검출하는 단계;제1 극성 및 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항들의 평균을 산출하여 상기 복수의 전력선 전체에 대한 절연 저항인 전체 절연 저항을 산출하는 단계;상기 복수의 전력선 별로, 제1 극성 및 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 계통 전압들을 합산하여 상기 펄스 신호의 전압이 제거된 순수 계통 전압들을 각 전력선 별로 산출하는 단계;산출된 순수 계통 전압들의 비율에 따라 상기 복수의 전력선에 분배된 계통의 전압 분배비를 산출하는 단계; 및, 상기 전체 절연 저항과, 상기 전압 분배비에 근거하여 상기 복수의 전력선 각각에 대해 형성된 개별 절연 저항들을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치의 제어 방법.

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제11항에 있어서, 상기 제1 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항을 산출하는 단계, 또는 상기 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항을 산출하는 단계는, 각각 상기 펄스 신호의 전압 극성이 상기 제1 극성 또는 제2 극성으로 전환되면, 기 설정된 대기 시간이 경과되었는지 여부를 체크하는 단계;기 설정된 대기 시간이 경과된 경우 상기 검출된 상기 복수의 전력선 각각의 전압을 합산하여 샘플 전압을 획득하는 단계;획득된 샘플 전압과 그 이전에 산출된 샘플 전압과의 평균 전압을 산출하는 단계;산출된 평균 전압과 그 이전에 산출된 평균 전압의 차이를 산출하여 전압이 안정된 상태인지 여부를 판별하는 단계; 및, 상기 판별 결과, 전압이 안정화된 상태인 경우 상기 획득된 샘플 전압과 상기 절연 감시 장치 내부의 내부 저항에 근거하여 상기 제1 극성 또는 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 절연 저항을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치의 제어 방법.

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제11항에 있어서, 상기 전압 분배비는, 복수의 전력선 각각에 대응하는 상기 순수 계통 전압들의 비율이며, 하기 수학식과 같이, 상기 절연 감시 장치 내부의 내부 저항과 상기 복수의 전력선 각각에 대응하는 각 절연 저항을 합성한 합성 저항들의 비율임을 특징으로 하는 절연 감시 장치의 제어 방법.[수학식]여기서, URm1+는 펄스 신호가 제1 극성의 전압을 가질 때의 제1 전력선의 검출 전압, URm1-는 펄스 신호가 제2 극성의 전압을 가질 때의 제1 전력선의 검출 전압, URm2+는 펄스 신호가 제1 극성의 전압을 가질 때의 제2 전력선의 검출 전압, URm2-는 펄스 신호가 제2 극성의 전압을 가질 때의 제2 전력선의 검출 전압, Re1은 제1 전력선의 절연 저항, Re2는 제2 전력선의 절연 저항, Rc는 복수의 커플러 저항의 합성 저항이고, Rm은 복수의 검출 저항의 합성 저항임.

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제12항에 있어서, 상기 제1 극성의 펄스 신호에 대응하는 상기 복수의 전력선 각각에 대한 계통 전압들을 검출하는 단계, 또는 상기 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 상기 복수의 전력선 각각에 대한 계통 전압들을 검출하는 단계는,상기 전압이 안정된 상태에서 검출되는 상기 복수의 전력선 각각의 전압들을, 펄스 신호의 극성에 따라 제1 극성의 펄스 신호 또는 제2 극성의 펄스 신호에 대응하는 계통 전압들로 검출하는 단계임을 특징으로 하는 절연 감시 장치의 제어 방법.

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제11항에 있어서, 상기 전체 절연 저항과 상기 개별 절연 저항 각각에 근거하여 전력선을 부하로부터 차단시키는 트립 과정을 더 포함하며, 상기 트립 과정은, 상기 전체 절연 저항을 기 설정된 제1 기준값과 비교하는 단계;상기 개별 절연 저항 각각을, 상기 제1 기준값과 다른 제2 기준값과 비교하는 단계; 및, 상기 전체 절연 저항이 상기 제1 기준값 미만이거나, 또는 상기 전체 절연 저항이 상기 제1 기준값 이상인 경우에도 상기 개별 절연 저항들 중 적어도 하나가 상기 제2 기준값 미만인 경우 상기 복수의 전력선을 부하로부터 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 감시 장치의 제어 방법.