[논문]새로운 저항성 누전전류 측정 방법

함승진; 한송엽; 고창섭

새로운 저항성 누전전류 측정 방법
A New Method for Resistive Leakage Current Measurement 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.56 no.8, 2007년, pp.1397 - 1404

함승진 (충북대학교 대학원 전기공학과) , 한송엽 (서울대학교) , 고창섭 (충북대학교 전기전자컴퓨터 공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

It is important to measure the resistive component separately from the total leakage current at power distribution line. It is because electric disasters such as electric shock and fire are caused mainly by the resistive component of the total leakage current. In this paper, a new theory for measuring the resistive component separately from the total leakage current is suggested, and is embodied to an actual circuit using operational amplifiers, analog switch and R-C low pass filter. Through experiments for various cases containing both the resistive and capacitive leakage currents, the suggested algorithm is confirmed to be able to measure the resistive leakage current within 4.1% of error even when the capacitive leakage current is much bigger than the resistive one. The suggested method is expected to lower the total cost because it can be realized using simple and cheap devices, and implies the measuring time can be possibly reduced because the resistive leakage current is computed exactly from the signals during only a half period of power voltage.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서 제안된 저항성 누전전류 검출 알고리즘의 타당성을 확인하기 위하여 다양한 경우의 저항성 누전 전류와 용량성 누전전류가 동시에 흐르는 경우에 대하여 실험을 수행하였다. 그림 6은 저항성 누전전류와 용량성 누전전류를 다양하게 조절할 수 있도록 본 논문에서 고안한 실험 회로를 나타낸 것이다.
본 논문에서는 선로에 흐르는 합성 누전전류로부터 저항성 누전전류를 분리 측정할 수 있는 알고리즘을 제안하고 이를 실제 회로로 구현하였다. 제안된 알고리즘을 저항성 누전 전류와 용량성 누전전류가 다양하게 혼합되어 흐르는 경우에 대하여 실험한 결과, 선로에 저항성 누전전류만이 흐르는 경우는 물론 저항성 누전전류와 용량성 누전전류가 동시에 흐르는 경우에도 합성 누전전류로부터 저항성 누전 전류를 4.
본 논문에서는 영상변류기(Zero current transformer)를이용하여 합성 누전전류를 검출하고, 이로부터 아날로그 스위치와 저역통과 필터를 이용하여 저항성 누전전류를 검출하는 새로운 방식을 제안하였다. 이 방법은 그 이론이 간단하여 저항성 누전전류의 검출시간이 짧아질 수 있음은 물론 저렴하게 구현할 수 있는 장점을 갖는다.

제안 방법

그림 6은 저항성 누전전류와 용량성 누전전류를 다양하게 조절할 수 있도록 본 논문에서 고안한 실험 회로를 나타낸 것이다. 그림에서와 같이 단상 220V, 60Hz 선로를 대상으로 하였으며, 저항성 누전전류의 크기는 50KΩ 가변저항을 이용하여 조절할 수 있도록 하였고, 용량성 누전 전류(7c)는 여러가지 용량의 콘덴서를 병렬로 연결하여 조합하여 사용함으로써 그 양을 조절할 수 있도록 하였고, 전류계를 분리 설치하여 각각의 누전전류 성분과 합성 누전 전류를 측정하였다. 또한 실험 중 단락전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 5KQ 의 저항을 삽입하였다.
이 방법은 그 이론이 간단하여 저항성 누전전류의 검출시간이 짧아질 수 있음은 물론 저렴하게 구현할 수 있는 장점을 갖는다. 본 논문에서 제안한 저항성 누전전류 검출 방법은 실제 회로를 구현하고 동작 상태를 PSIM 프로그램을 이용한 시뮬레이션과 다양한 경우에 대한 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
이를 위하여 그림 6의 콘덴서를 모두 개방한 상태에서 가변저항을 조절하여 저항성 누전전류(4)가 5mA에서 30mA까지 변화하도록 하였다. 본 실험에서는 저항성 누전전류(#)의 크기가 1mA일 때 회 로의 출력 (#)이 0.2V가 되 도록 이 득상수 K를 고정 하여 실험을 수행하였다. 그 결과 그림 10과 같이 저항성 누전전류(4)이 증가함에 따라 검출회로의 출력 신호(#)가선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다.
선로에 용량성 누전전류(7c)와 저항성 누전 전류(IR)가동 시에 흐르는 경우, 제안된 검출회로가 저항성 누전전류 (Zr)를 정확하게 검출하는지 확인하였다. 이를 위하여 가변저항을 조절하여 각각 5mA, 10mA, 25mA의 저항성 누전 전류가 일정하게 흐르도록 한 상태에서 콘덴서 스위치를 차례로 투입하여 용량성 누전전류(IC)를 0mA에서 45mA까지 변화시키면서 검출회로의 출력전압(#)을 측정하였다.
선로에 저항성 누전전류(%)만 흐르는 상태에서 4의 크기의 변화에 따른 저항성 누전전류 검출회로의 출력(#) 을 오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 이를 위하여 그림 6의 콘덴서를 모두 개방한 상태에서 가변저항을 조절하여 저항성 누전전류(4)가 5mA에서 30mA까지 변화하도록 하였다.
정확하게 검출하는지 확인하였다. 이를 위하여 가변저항을 조절하여 각각 5mA, 10mA, 25mA의 저항성 누전 전류가 일정하게 흐르도록 한 상태에서 콘덴서 스위치를 차례로 투입하여 용량성 누전전류(IC)를 0mA에서 45mA까지 변화시키면서 검출회로의 출력전압(#)을 측정하였다. 그 결과 그림 11에 나타낸 바와 같이 용량성 누전전류가 0mA에서 45mA까지 크게 변하는 경우에도 제안된 검출회로의 출력(#)은 거의 일정하게 측정되었고, 즉 저항성 누전 전류만을 분리 검출할 수 있었으며 그 변화율은 저항성 누전 전류가 5mA, 10mA, 25mA인 경우에 대하여 각각 4.
오실로스코프를 이용하여 측정하였다. 이를 위하여 그림 6의 콘덴서를 모두 개방한 상태에서 가변저항을 조절하여 저항성 누전전류(4)가 5mA에서 30mA까지 변화하도록 하였다. 본 실험에서는 저항성 누전전류(#)의 크기가 1mA일 때 회 로의 출력 (#)이 0.

성능/효과

이를 위하여 가변저항을 조절하여 각각 5mA, 10mA, 25mA의 저항성 누전 전류가 일정하게 흐르도록 한 상태에서 콘덴서 스위치를 차례로 투입하여 용량성 누전전류(IC)를 0mA에서 45mA까지 변화시키면서 검출회로의 출력전압(#)을 측정하였다. 그 결과 그림 11에 나타낸 바와 같이 용량성 누전전류가 0mA에서 45mA까지 크게 변하는 경우에도 제안된 검출회로의 출력(#)은 거의 일정하게 측정되었고, 즉 저항성 누전 전류만을 분리 검출할 수 있었으며 그 변화율은 저항성 누전 전류가 5mA, 10mA, 25mA인 경우에 대하여 각각 4.1%, 1.9% 및 0.8%이하임을 확인하였다. 이는 본 논문에서 제안된 검출 회로를 이용하여 실제의 저항성 누전전류를 측정하는 경우, 용량성 누전전류가 가정용 누전차단기의 동작전류인 30mA이상인 경우에도 4.
본 논문에서 제안된 저항성 누전전류 검출 알고리즘은 그림 4 및 그림 5에서 알 수 있듯이 저역통과필터(LPF)의 R 과 C의 값에 따라 그 정확도가 달라진다. 본 논문에서는 정확도는 물론 제작비용을 고려하여 7?=200222, C=0.
1% 정도의 오차범위 내에서 정확하게 산출함을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 연산중폭기와 아날로그 스위치, 그리고 R-C 필터만을 이용하여 매우 간단하게 구현될 수 있기 때문에 종래의 방법에 비하여 제작단가가 매우 저렴하고 회로의 부피도 최소화 할 수 있어 저항성 누전 전류 측정을 위한 각종기기에 쉽게 적용할 수 있는 이점이 있는 것으로 판단된다.
8%이하임을 확인하였다. 이는 본 논문에서 제안된 검출 회로를 이용하여 실제의 저항성 누전전류를 측정하는 경우, 용량성 누전전류가 가정용 누전차단기의 동작전류인 30mA이상인 경우에도 4.1%의 오차 범위에서 측정 가능함을 의미한다.
그 결과 그림 10과 같이 저항성 누전전류(4)이 증가함에 따라 검출회로의 출력 신호(#)가선형적으로 증가함을 확인할 수 있었다. 이는 본 논문에서 제안한 검출회로를 이용하여 다양한 크기의 저항성 누전 전류를 정확히 측정할 수 있음을 의미한다.
실제 회로로 구현하였다. 제안된 알고리즘을 저항성 누전 전류와 용량성 누전전류가 다양하게 혼합되어 흐르는 경우에 대하여 실험한 결과, 선로에 저항성 누전전류만이 흐르는 경우는 물론 저항성 누전전류와 용량성 누전전류가 동시에 흐르는 경우에도 합성 누전전류로부터 저항성 누전 전류를 4.1% 정도의 오차범위 내에서 정확하게 산출함을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 알고리즘은 연산중폭기와 아날로그 스위치, 그리고 R-C 필터만을 이용하여 매우 간단하게 구현될 수 있기 때문에 종래의 방법에 비하여 제작단가가 매우 저렴하고 회로의 부피도 최소화 할 수 있어 저항성 누전 전류 측정을 위한 각종기기에 쉽게 적용할 수 있는 이점이 있는 것으로 판단된다.

후속연구

한편 본 논문에서 제안된 저항성 누전전류의 검출 방법은 그 이론상 종래의 방법과는 달리 전원 전압의 반주기에 대한 검출 신호로부터 정확히 계산될 수 있기 때문에, 향후 초기화 가능 적분기 (Resettable integrator) 등을 이용하여 저항성 누전전류의 검출 시간을 더욱 단축시킬 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (15)

LS산전, 누전차단기 기술자료
전기설비 기술기준, 제14조, 제57조
임용배 외 3인, '누설전류 측정을 이용한 부재수용가의 전기안전 점검', 한국조명 ${\cdot}$ 전기설비학회 춘계학술대회 논문집, pp. 260-263, 2006. 05
강문호, '접지선 누설전류를 이용한 접지저항 측정에 관한 연구', 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp. 515-517, 2004, 07. 14
박영태, 유광민, '클램프 형 직교류 저 전류 측정 센서', 전기전자재료학회논문지, Vol. 15, No. 12, pp. 1045-1053, 2002. 12

원문보기 상세보기
대한전기협회지, '클램프형 전류계에 의한 누설전류 측정방법', 1987. 11
John D. Ramboz, 'A Highly Accurate, Hand-Held Clamp-on Current Transformer', IEEE Trans. on Instrument and Measurement, Vol. 45, No. 2, pp. 445-448, 1996. 04

상세보기
한국공업규격, KSC4613, 한국표준협회
기사회원을 위한 이론과 실무, '누전에 의한 감전재해와 누전차단기', 대한전기협회지, 1987. 05
이상호, '전기화재의 발생원인 및 분석 -누전차단기의 동작특성을 중심으로-', 한국화재.소방학회, Vol. 17, No. 2, 2003
홍성호, 김두현, '누전차단기로 보호되는 저압선로에서의 발화위험성', 한국산업안전학회, Vol. 15, No. 1, pp. 93-99, 2000. 03
다까까모나오히로 외 2인, '저항 측정 방법', 대한민국 특허청, 공개번호 10-2004-0071673, 2004. 08. 12
오노다깨미, '누전전류차단 및 방법', 국제특허, 국제공개번호 WO2006/035519, 2006.04.06
김보경, '저압 선로의 활선 절연 감시장치', 대한민국허청, 공개번호 20-0401675, 2005. 11. 14
한주섭 외 3인, '누설전류 파고분석에 의한 전력설비의 열화진단 기술', 한국해양정보통신학회 추계종합학술대회, Vol. 5, No. 2, pp. 367-370, 2001

저자의 다른 논문 :

LOADING...

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증