KR100526069B1 - 다중대역 부분방전 측정장치 - Google Patents

다중대역 부분방전 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치는, 전력기기의 내부 또는 외부에 설치되며, 주어진 주파수 범위에서 해당 전력기기의 내부 이상으로부터 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 커플러; 부분방전 신호의 유입에 따른 서어지나 과도전압으로부터 시스템을 보호하기 위한 과도전압 보호회로; 상기 커플러에 의해 검출된 미약한 신호를 초기 증폭하는 전치증폭기; 전치증폭기를 거쳐 출력되는 신호에 혼입되어 있는 노이즈 성분을 제거하기 위한 노이즈 필터; 노이즈 필터를 거쳐 입력되는 신호를 다중대역으로 분할하기 위한 분배기; 분배기로부터 나누어진 신호의 대역설정을 위한 필터; 필터에 의해 필터링된 신호의 최적 증폭을 위한 주증폭기; 상기 주증폭기를 거친 높은 주파수의 부분방전 신호를 쉽게 볼 수 있고, 크기를 알 수 있는 파형으로 변조하는 변조회로; 변조회로를 거친 최종 출력신호를 보여주는 표시장치; 상기 커플러의 후단에 설치되며, 커플러를 통해 검출된 부분방전 신호와 인가전압 위상과의 관계를 검출하는 동기회로; 및 동기회로의 후단에 설치되며, 상기 인가전압의 상승 시점을 알아내기 위한 위상영점 인식회로를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 부분방전 발생에 대한 결함의 종류를 파악함은 물론 부분방전의 발생위치, 위험도 등까지 진단할 수 있다.

Description

다중대역 부분방전 측정장치{Multi-band partial discharge detector}
본 발명은 다중대역 부분방전 측정장치에 관한 것으로서, 특히 전력기기 내부에서 발생되는 부분방전을 다중 대역의 방식으로 측정함으로써 스펙트럼 분석기를 사용하지 않고도 신호의 주파수 특성을 대역별로 알 수 있어 부분방전의 분석을 통해 결함의 종류, 위치 및 위험도를 함께 분석할 수 있는 다중대역 부분방전 측정장치에 관한 것이다.
종래의 부분방전 측정방식은 부분방전량의 크기와 인가전압의 위상을 파악하여 결함의 종류만 추정할 수 있을 뿐, 더 중요한 부분방전의 발생위치, 위험도 등은 알 수가 없는 단점이 있다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 전력기기에서 발생되는 부분방전을 측정함에 있어 다중대역 분할측정 방식으로 측정함으로써, 전력기기의 이상에 대한 결함의 종류를 파악함은 물론 부분방전의 발생위치, 위험도 등까지 진단할 수 있도록 하는 다중대역 부분방전 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치는,
임의의 전력기기의 내부 또는 외부에 설치되며, 주어진 주파수 범위에서 해당 전력기기의 내부 이상으로부터 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 커플러;
상기 커플러의 후단에 설치되며, 부분방전 신호의 유입에 따른 서어지나 과도전압으로부터 시스템을 보호하기 위한 과도전압 보호회로;
상기 과도전압 보호회로의 후단에 설치되며, 상기 커플러에 의해 검출된 미약한 신호를 초기 증폭하는 전치증폭기;
상기 전치증폭기를 거쳐 출력되는 신호에 혼입되어 있는 노이즈 성분을 제거하기 위한 노이즈 필터;
상기 노이즈 필터를 거쳐 입력되는 신호를 다중대역으로 분할하기 위한 분배기;
상기 분배기로부터 나누어진 신호의 대역설정을 위한 대역필터;
상기 대역필터에 의해 필터링된 신호의 최적 증폭을 위한 주증폭기;
상기 주증폭기를 거친 높은 주파수의 부분방전 신호를 쉽게 볼 수 있고, 크기를 알 수 있는 파형으로 변조하는 변조회로;
상기 변조회로를 거친 최종 출력신호를 보여주는 표시장치;
상기 커플러의 후단에 설치되며, 커플러를 통해 검출된 부분방전 신호와 인가전압 위상과의 관계를 검출하는 동기회로; 및
상기 동기회로의 후단에 설치되며, 상기 인가전압의 상승 시점을 알아내기 위한 위상영점 인식회로를 포함하여 구성된 점에 특징이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치의 시스템 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치는 커플러 (110), 과도전압 보호회로(120), 전치증폭기(130), 노이즈 필터(140), 분배기 (150), 대역필터(160), 주증폭기(170), 변조회로(180), 표시장치(190), 동기회로 (115) 및 위상영점 인식회로(125)를 포함하여 구성된다.
상기 커플러(110)는 임의의 전력기기, 예를 들면, GIS(gas insulating switch)와 같은 전력기기의 내부 또는 외부에 설치되며, 주어진 주파수 범위에서 해당 전력기기의 내부 이상으로부터 발생되는 부분방전 신호를 검출한다. 이때 부분방전은 전자유도원리에 의해 검출된다.
상기 과도전압 보호회로(120)는 상기 커플러(110)의 후단에 설치되며, 부분방전 신호의 유입에 따른 서어지(surge)나 과도전압으로부터 시스템을 보호한다.
상기 전치증폭기(130)는 과도전압 보호회로(120)의 후단에 설치되며, 상기 커플러(110)에 의해 검출된 미약한 신호를 초기 증폭한다.
상기 노이즈 필터(140)는 전치증폭기(130)를 거쳐 출력되는 신호에 혼입되어 있는 노이즈 성분을 제거한다.
상기 분배기(150)는 노이즈 필터(140)를 거쳐 입력되는 신호를 다중대역으로 분할한다. 여기서, 대역 분할은 도 2에 도시된 바와 같이, 가장 넓은 주파수 대역을 갖는 전 대역(Full Band)(0.5-2GHz)과 전 대역의 부분 주파수 대역을 갖는 1개 이상의 부분 대역(Sub Band)(1-2GHz)으로 나누거나, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 부분 대역(Sub Band)으로만 나눈다.
상기 대역필터(160)는 상기 분배기(150)로부터 나누어진 신호의 대역을 설정한다. 즉, 각 필터의 지정된 주파수 대역으로 신호를 필터링한다.
상기 주증폭기(170)는 상기 대역필터(160)에 의해 필터링된 신호를 측정하기 알맞은 증폭율로 증폭한다.
상기 변조회로(180)는 주증폭기(170)를 거친 높은 주파수의 부분방전 신호를 쉽게 볼 수 있고, 크기를 알 수 있는 파형으로 변조한다.
상기 표시장치(190)는 변조회로를 거친 최종 출력신호를 보여준다. 이 표시장치(190)로는 디지털 오실로스코프가 사용될 수 있다.
상기 동기회로(115)는 상기 커플러(110)의 후단에 설치되며, 부분방전 신호와 인가전압의 위상의 관계를 검출한다. 즉, 커플러(110)를 통해 인입되는 60Hz 또는 50Hz의 인가전압의 위상을 인식할 수 있도록 인가전압의 파형을 분리한다. 여기서, 인가전압의 위상은 정전유도원리에 의해 얻는다.
상기 위상영점 인식회로(125)는 상기 동기회로(115)의 후단에 설치되며, 상기 인가전압의 상승 시점을 알아내기 위한 것이다.
그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치의 동작에 대해 간략히 설명해 보기로 한다.
GIS와 같은 전력기기 내부 또는 외부에 설치되어 있는 커플러(110)는 주어진 주파수범위에서 전력기기의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전 신호를 검출하고, 그 검출 신호는 전치증폭기(130) 및 분배기(150)로 전송된다. 커플러(110)로부터 검출된 부분방전 신호를 입력받은 전치증폭기(130)는 그 입력신호를 최대로 전 주파수 대역으로 증폭하고, 분배기(150)는 증폭된 주파수 대역을 필요한 갯수만큼 분할하여 신호를 대역필터(160)가 있는 주증폭기(170)로 보낸다. 그러면, 주증폭기 (170)에서는 각 대역필터(160)의 지정된 주파수 대역으로 신호를 필터링한 후 측정하기 알맞은 증폭율로 증폭한다. 그러면, 변조회로(180)는 증폭된 신호를 입력받아, 그 고주파수의 신호를 쉽게 볼 수 있고, 크기를 알 수 있도록 변조하여 출력하고, 그 출력은 표시장치(디지털 오실로스코프)(190)를 통해 도 4에서와 같이, 특정 파형의 형태로 화면에 표시된다. 도 4는 측정된 부분방전 신호에 대한 전대역(0.5-2GHz)과 부분대역(1-2GHz)의 오실로그램을 보여주는 도면이다.
이상에 의해 전력시스템 등의 시스템 운전자는 화면상에 표시된 결과를 바탕으로 해당 전력기기의 내부 이상을 분석 및 진단한다. 즉, 화면상에 표시된 결과를 바탕으로 최종적으로 전력기기의 이상에 대한 결함의 종류, 부분방전의 발생위치 및 위험도 등을 진단하게 되는 것이다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치는 전력기기에서 발생되는 부분방전을 측정함에 있어 다중대역 분할측정 방식으로 측정함으로써, 시험중 또는 운전중인 GIS와 같은 전력기기의 내부에서 발생되는 부분방전을 측정하여 내부 상태를 알 수 있고, 부분방전 발생에 대한 결함의 종류를 파악함은 물론 부분방전의 발생위치, 위험도 등까지 진단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치의 시스템 구성을 개략적으로 보여주는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치의 분배기에 의한 다중대역 분할에 있어서, 전대역과 부분대역으로 분할한 경우를 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치의 분배기에 의한 다중대역 분할에 있어서, 부분대역으로 분할한 경우를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 다중대역 부분방전 측정장치에 의해 측정된 전대역과 부분대역의 오실로그램을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...커플러 115...동기회로
120...과도전압 보호회로 125...위상영점 인식회로
130...전치증폭기 140...노이즈 필터
150...분배기 160...대역필터
170...주증폭기 180...변조회로
190...표시장치

Claims (5)

  1. 임의의 전력기기의 내부 또는 외부에 설치되며, 주어진 주파수 범위에서 해당 전력기기의 내부 이상으로부터 발생되는 부분방전 신호를 검출하는 커플러;
    상기 커플러의 후단에 설치되며, 부분방전 신호의 유입에 따른 서어지나 과도전압으로부터 시스템을 보호하기 위한 과도전압 보호회로;
    상기 과도전압 보호회로의 후단에 설치되며, 상기 커플러에 의해 검출된 미약한 신호를 초기 증폭하는 전치증폭기;
    상기 전치증폭기를 거쳐 출력되는 신호에 혼입되어 있는 노이즈 성분을 제거하기 위한 노이즈 필터;
    상기 노이즈 필터를 거쳐 입력되는 신호를 다중대역으로 분할하기 위한 분배기;
    상기 분배기로부터 나누어진 신호의 대역설정을 위한 대역필터;
    상기 대역필터에 의해 필터링된 신호의 최적 증폭을 위한 주증폭기;
    상기 주증폭기를 거친 높은 주파수의 부분방전 신호를 쉽게 볼 수 있고, 크기를 알 수 있는 파형으로 변조하는 변조회로;
    상기 변조회로를 거친 최종 출력신호를 보여주는 표시장치;
    상기 커플러의 후단에 설치되며, 커플러를 통해 검출된 부분방전 신호와 인가전압 위상과의 관계를 검출하는 동기회로; 및
    상기 동기회로의 후단에 설치되며, 상기 인가전압의 상승 시점을 알아내기 위한 위상영점 인식회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중대역 부분방전 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분배기에 의해 부분방전 신호를 다중대역으로 분할함에 있어, 가장 넓은 주파수 대역을 갖는 전 대역(Full Band)과 전 대역의 부분 주파수 대역을 갖는 1개 이상의 부분 대역(Sub Band)으로 분할하는 것을 특징으로 하는 다중대역 부분방전 측정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전 대역(Full Band)은 0.5-2GHz의 주파수 대역으로 하고, 상기 부분 대역(Sub Band)은 1-2GHz의 주파수 대역으로 하는 것을 특징으로 하는 다중대역 부분방전 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분배기에 의해 부분방전 신호를 다중대역으로 분할함에 있어, 주파수 대역 범위가 다른 2개 이상의 부분 대역(Sub Band)으로만 분할하는 것을 특징으로 하는 다중대역 부분방전 측정장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주파수 대역 범위가 다른 2개 이상의 부분 대역(Sub Band) 중 하나의 부분대역(Sub Band)은 0.5-1GHz의 주파수 대역으로 하고, 다른 하나의 부분 대역 (Sub Band)은 1-2GHz 주파수 대역으로 하는 것을 특징으로 하는 다중대역 부분방전 측정장치.
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