KR100538081B1 - Lightning arrester analyzer and analyzing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피뢰기 진단장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 피뢰기 접지도선의 누설전류를 측정하기 위한 누설전류 검출부; 상기 임피던스 변환장치에서 출력되는 전기적 신호를 소정 거리 이격된 위치에서 수신하기 위한 신호 전송부; 상기 신호 전송부에서 출력되는 누설전류 측정신호의 제3고조파 신호성분만을 추출하기 위한 대역필터; 상기 누설전류 측정신호 및 대역필터에서 출력되는 제3고조파 신호성분을 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디(A/D) 변환부; 상기 에이디 변환부에서 출력되는 디지털 신호의 데이터 분석을 통해 전체 누설전류의 파형 정보와, 상기 누설전류 측정신호에 대한 최대값 및 실효값과 제3조파 누설전류의 최대값을 산출하고 이를 토대로 전체누설전류의 위상-파고분포 정보를 생성하며, 상기 전체 누설전류의 측정신호의 고속푸리에 변환을 통한 전체 누설전류의 주파수 분석을 생성하는 중앙 제어부; 및 상기 중앙 제어장치의 출력 포트에 접속되어 상기 누설전류의 파형 정보와, 위상-파고분포 정보 및 주파수 분석 정보를 개인용 컴퓨터 또는 외장형 프린터로 전송하기 위한 통신 드라이버로 이루어져, 외부의 전자계에 의한 측정오차와 전원고조파에 의한 영향을 받지 않는 구성으로, 누설전류의 위상-파고분포와 주파수 분석을 통해 전력계통에 설치된 피뢰기의 열화를 온라인 상태에서 정확히 진단할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention discloses an arrester diagnostic apparatus and method. According to the present invention, a leakage current detection unit for measuring the leakage current of the arrester ground lead; A signal transmitter for receiving an electrical signal output from the impedance converter at a position spaced a predetermined distance apart; A band pass filter for extracting only a third harmonic signal component of the leakage current measurement signal output from the signal transmission unit; An AD conversion unit for converting the third harmonic signal component output from the leakage current measurement signal and the band pass filter into a digital signal; The waveform information of the total leakage current, the maximum value and the rms value of the leakage current measurement signal, and the maximum value of the third harmonic leakage current are calculated through the data analysis of the digital signal output from the AD converter. A central control unit generating phase-wavelength distribution information of the current and generating frequency analysis of the total leakage current through a fast Fourier transform of the measurement signal of the total leakage current; And a communication driver connected to an output port of the central control unit for transmitting the waveform information of the leakage current, the phase-wave height distribution information, and the frequency analysis information to a personal computer or an external printer, and measuring errors by an external electromagnetic field. With the configuration that is not influenced by power source harmonics and power harmonics, the phase-wave height distribution and frequency analysis of leakage current provide accurate effect of on-line diagnosis of deterioration of arrester installed in power system.
Description
본 발명은 전력계통에서의 피뢰기 진단에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누설전류의 파고분포와 주파수 분석 결과로부터 피뢰기의 열화상태를 진단하기 위한 피뢰기 진단장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightning arrester diagnosis in a power system, and more particularly, to a lightning arrester diagnostic apparatus and method for diagnosing a deterioration state of the arrester from the wave height distribution of the leakage current and the frequency analysis result.
일반적으로, 전력계통에는 외부의 낙뢰와 내부의 각종 과도전압으로부터 선로 및 기기를 보호하기 위한 장치로서 피뢰기가 설치되어 있으나, 이들 피뢰기도 과도전압에 대한 반복되는 보호동작으로 열화가 진전되며, 열화된 피뢰기는 정상운전상태에서도 일선지락과 같은 사고를 발생시킬 수 있으므로, 전력공급의 신뢰성, 안정성 확보를 위하여 전력계통에 설치된 피뢰기의 상태를 상시 진단하고, 이들 정보로부터 열화된 피뢰기를 대체하는 등의 관리수단이 필요하다. In general, in the power system, a lightning arrester is installed as a device for protecting a line and a device from an external lightning strike and various internal transient voltages, but these lightning arresters also undergo deterioration due to repeated protection against transient voltages. Since the arrester can cause an accident such as ground fault in the normal operation state, it always checks the state of the arrester installed in the power system to secure the reliability and stability of power supply, and replaces the deteriorated arrester from these information. Means are needed.
피뢰기 진단기술에는 오프라인 상태에서 피뢰기의 정전용량, 동작개시전압, 누설전류를 측정하거나 온라인 상태에서 운전중 피뢰기를 흐르는 전체누설전류, 제3고조파 누설전류의 크기를 측정하여 진단하는 방법이 사용되어 왔다.The arrester diagnosis technology has been used to measure the arrester's capacitance, start-up voltage and leakage current in the offline state or to measure the magnitude of the total leakage current and the third harmonic leakage current flowing through the arrester during operation in the on-line state. .
그러나, 이와 같은 종래의 기술은 단순히 누설전류의 크기만을 측정하는 것으로 피뢰기의 열화정도나 열화상태를 진단할 수 없었다. 또한 누설전류 검출센서와 본 체와의 신호전송에 전기도선을 사용하므로 전력계통과 같은 고전자계 상태에서는 진단시 많은 오차를 발생할 수 있으므로 이에 대한 대책 수립이 요구되어 왔다.However, such a conventional technique could not diagnose the degree of deterioration or the deterioration state of the arrester simply by measuring the magnitude of the leakage current. In addition, since electric wires are used for signal transmission between the leakage current detection sensor and the main body, a lot of errors may occur during diagnosis in a high magnetic field such as a power system.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 누설전류 검출센서와 진단장치 사이의 신호전송에 광화이버를 이용하여 주변 전자계에 의한 측정오차를 최소화하고, 누설전류의 크기는 물론, 누설전류의 파형, 누설전류의 위상-파고분포, 누설전류의 주파수 분석을 수행하여 피뢰기의 열화정도와 열화상태까지도 진단할 수 있도록 함에 따라, 피뢰기 진단의 안전성과 신뢰성을 증대시킬 수 있는 피뢰기 진단장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to minimize the measurement error by the surrounding electromagnetic field using the optical fiber in the signal transmission between the leakage current sensor and the diagnostic device, the size of the leakage current In addition, by analyzing the waveform of leakage current, phase-wave height distribution of leakage current, and frequency analysis of leakage current, it is possible to diagnose the degree of deterioration and degradation of the arrester, thereby increasing the safety and reliability of the arrester diagnosis. An apparatus and method for diagnosing an arrester are provided.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 피뢰기 진단장치는, 피뢰기 접지도선으로부터 전체 누설전류를 검출하여 피뢰기의 상태를 분석하기 위한 피뢰기 진단장치에 있어서, 상기 피뢰기 접지도선의 누설전류를 측정하기 위한 누설전류 검출부; 상기 임피던스 변환장치에서 출력되는 전기적 신호를 소정 거리 이격된 위치에서 수신하기 위한 광신호 전송부; 상기 신호 전송부에서 출력되는 누설전류 측정신호의 제3고조파 신호성분만을 추출하기 위한 대역필터; 상기 누설전류 측정신호 및 대역필터에서 출력되는 전체누설전류와 제3고조파 신호성분을 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디(A/D) 변환부; 상기 에이디 변환부에서 출력되는 디지털 신호의 데이터 분석을 통해 전체 누설전류의 파형 정보와, 상기 누설전류 측정신호에 대한 최대값과 실효값을 산출하고 이를 토대로 위상-파고분포 정보를 생성하며, 상기 누설전류의 측정신호의 고속푸리에 변환을 통한 전체 누설전류의 주파수 분석을 수행하는 중앙 제어부; 및The arrester diagnostic device according to the first aspect of the present invention for achieving the above object is a lightning arrester diagnostic device for analyzing the state of the arrester by detecting the total leakage current from the arrester ground lead, the leakage current of the arrester ground lead Leakage current detection unit for measuring the; An optical signal transmitter for receiving an electrical signal output from the impedance converter at a position spaced a predetermined distance apart; A band pass filter for extracting only a third harmonic signal component of the leakage current measurement signal output from the signal transmission unit; An A / D conversion unit for converting the total leakage current and the third harmonic signal component output from the leakage current measurement signal and the band pass filter into a digital signal; The waveform information of the total leakage current, the maximum value and the effective value of the leakage current measurement signal are calculated through data analysis of the digital signal output from the AD converter, and phase-wave height distribution information is generated based on the leakage information. A central control unit performing frequency analysis of the total leakage current through a fast Fourier transform of the measurement signal of the current; And
상기 중앙 제어장치의 출력 포트에 접속되어 상기 누설전류의 파형 정보와, 위상-파고분포 정보 및 주파수 분석정보를 개인용 컴퓨터 또는 외장형 프린터로 전송하기 위한 통신 드라이버로 이루어진 것을 특징으로 한다.And a communication driver connected to an output port of the central control unit for transmitting the waveform information of the leakage current, the phase-wave height distribution information, and the frequency analysis information to a personal computer or an external printer.
바람직하게, 상기 누설전류 검출부는 클램프(clamp)형상으로 구성되며, 상기 피뢰기 접지도선을 관통시켜 누설전류를 차동검출 방식을 통해 측정하기 위한 누설전류 검출센서와, 상기 누설전류 검출센서에서 검출된 미소 누설전류를 소정 레벨로 증폭시키기 위한 임피던스 변환장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.Preferably, the leakage current detection unit is configured in a clamp (clamp) shape, the leakage current detection sensor for measuring the leakage current through a differential detection method through the lightning arrester ground lead, and the minute current detected by the leakage current detection sensor Characterized in that it consists of an impedance converter for amplifying the leakage current to a predetermined level.
또한, 상기 신호 전송부는 상기 누설전류 검출부의 출력단으로 제공되는 전기적 신호를 광 신호로 변환시키기 위한 전-광 변환장치와, 상기 전-광 변환장치에서 출력되는 광신호를 소정 거리 이격된 위치에서 상기 광 신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 광-전 변환장치와, 상기 전-광 변환장치 및 광-전 변환장치사이에서 광전신호를 전송하는 광화이버 및 상기 광-전 변환장치에서 출력되는 전기적 신호를 증폭시키기 위한 신호 증폭기로 이루어진 것을 특징으로 한다.The signal transmitter may include an all-optical converter for converting an electrical signal provided to an output terminal of the leakage current detector into an optical signal, and an optical signal output from the all-optical converter at a predetermined distance from the optical transmitter. A photoelectric converter for converting an optical signal into an electrical signal, an optical fiber for transmitting photoelectric signals between the photoelectric converter and the photoelectric converter, and an electrical signal output from the photoelectric converter Characterized in that it consists of a signal amplifier for amplifying.
또한, 상기 대역필터의 필터링 주파수는 180Hz이다. In addition, the filtering frequency of the band pass filter is 180Hz.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 피뢰기 진단방법은, 피뢰기 접지도선으로부터 전체 누설전류를 검출하여 피뢰기의 상태를 분석하기 위한 피뢰기 진단방법에 있어서, a) 누설전류 검출센서로부터 상기 피뢰기 접지도선의 누설전류를 측정하는 단계; b) 전-광 변환장치를 통해 미소 누설전류에 대해 증폭된 전기신호를 광신호로 변환하고 광화이버에 의해 광-전 변환장치로 전송하는 단계; c) 대역필터를 통해 전체 누설전류의 제3고조파 신호를 추출하는 단계; d) 상기 전체 누설전류의 파형과 전체 누설전류의 최대값 및 실효값, 제3고조파 누설전류의 최대값을 산출하는 단계; e) 상기 누설전류의 측정치로부터 위상-파고분포를 산출하는 단계; f) 상기 누설전류의 측정치로부터 고속푸리에 변환(FFT)에 의한 전체 누설전류의 주파수 분포를 산출하는 단계; g) 상기 산출 결과들에 대응하여 상기 피뢰기 누설전류의 전원고조파의 영향을 분석하고, 상기 피뢰기의 열화 정도와 열화 상태 검출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the arrester diagnostic method according to the second aspect of the present invention for achieving the above object, in the arrester diagnostic method for analyzing the state of the arrester by detecting the total leakage current from the arrester ground lead, a) leakage current detection Measuring a leakage current of the arrester ground lead from a sensor; b) converting the electric signal amplified for the micro leakage current through the all-optical converter into an optical signal and transmitting by the optical fiber to the opto-electric converter; c) extracting a third harmonic signal of the total leakage current through the band pass filter; d) calculating a waveform of the total leakage current, a maximum value and an effective value of the total leakage current, and a maximum value of a third harmonic leakage current; e) calculating a phase-wave height distribution from the measured leakage current; f) calculating the frequency distribution of the total leakage current by fast Fourier transform (FFT) from the measurement of the leakage current; g) analyzing the effect of power harmonics of the arrester leakage current in response to the calculation results, and detecting a degree of deterioration and a deterioration state of the arrester.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention having such features will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 피뢰기 진단장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 클램프(clamp)형상으로 되어 있어 피뢰기 접지도선(119)을 관통시켜 누설전류를 측정하기 위한 누설전류 검출센서(117)와, 상기 누설전류 검출센서(117)에서 검출된 미소 누설전류를 소정 레벨로 증폭시키기 위한 임피던스 변환장치(115)와, 상기 임피던스 변환장치(115)의 출력단으로 제공되는 전기적 신호를 광 신호로 변환시키기 위한 전-광 변환장치(125)와, 상기 전-광 변환장치(125)에서 출력되는 광신호를 광화이버(127)를 거쳐 소정 거리 이격된 위치에서 상기 광 신호를 전기적 신호로 변환하기 위한 광-전 변환장치(109)와, 상기 광-전 변환장치(109)에서 출력되는 전기적 신호를 증폭시키기 위한 신호 증폭기(111)와, 상기 신호 증폭기(111)에서 증폭 출력되는 신호의 3조파 신호성분만을 추출하기 위한 대역필터(129)와, 상기 신호 증폭기(111) 및 대역필터(129)에서 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 에이디(A/D) 변환부(113)로 이루어지며;1 is a block diagram showing an arrester diagnostic device according to the present invention. As shown in the figure, a leak current detection sensor 117 is formed in a clamp shape to measure the leakage current through the lightning arrester ground lead 119, and the minute leakage detected by the leakage current detection sensor 117. An impedance converter 115 for amplifying the current to a predetermined level, an electro-optical converter 125 for converting an electrical signal provided to an output terminal of the impedance converter 115 into an optical signal, and the pre- A photoelectric converter 109 for converting the optical signal output from the optical converter 125 into an electrical signal at a position spaced a predetermined distance through the optical fiber 127, and the photoelectric conversion A signal amplifier 111 for amplifying the electrical signal output from the device 109, a band filter 129 for extracting only three harmonic signal components of the signal amplified and output from the signal amplifier 111, and the signal amplifier (111) and An AD (A / D) converter 113 for converting a signal output from the band pass filter 129 into a digital signal;
상기 에이디 변환부(113)에서 출력되는 디지털 신호를 입력받아 디지털 신호 처리 및 데이터 분석을 통해 전체 누설전류의 파형과, 위상-파고분포 및 주파수 분석을 수행하여 피뢰기의 열화정도, 피뢰기의 국부적 손상, 핀홀(Pin-hall)의 발생 여부를 검출하기 위한 중앙 제어장치(101)와, 상기 중앙 제어장치(101)의 출력 포트에 접속되어 상기 데이터 분석에 대한 결과를 개인용 컴퓨터(123) 또는 외장형 프린터(121)로 전송하기 위한 통신 드라이버(103)를 포함한다. 또한, 상기 중앙 제어장치(101)의 입력포트에는 상기 데이터 분석결과를 저장하거나 출력을 명령하기 위한 키입력부(107) 및 시스템 동작에 대한 메시지를 출력하기 위한 표시부(105)와 접속된다.The digital signal output from the AD converter 113 is input to perform waveform analysis, phase-wave height distribution, and frequency analysis of the total leakage current through digital signal processing and data analysis, thereby deteriorating the lightning arrester, local damage of the arrester, It is connected to the central control unit 101 for detecting the occurrence of a pin-hole (pin-hall), and the output port of the central control unit 101 and the result of the data analysis to the personal computer 123 or an external printer ( And a communication driver 103 for transmission to 121. In addition, the input port of the central control unit 101 is connected to a key input unit 107 for storing or outputting the data analysis result and a display unit 105 for outputting a message about a system operation.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 누설전류 검출센서(117)에서 검출되는 피뢰기 접지도선(119)의 미소 누설전류는 임피던스 변환장치(115) 및 전-광 변환장치(125)를 통해 미소 누설전류에 대해 증폭된 전기신호를 광신호로 변환하고 상기 광화이버(127)에 의해 광-전 변환장치(109)로 전송된다. 상기 누설전류 검출센서(117)의 신호는 차동검출방식이며, 누설전류 센서(117)의 출력신호는 광화이버(127)를 통해 광-전 변환장치(109)로 전달되므로 피뢰기 진단시 주변의 고전자계에 의한 측정오차를 최소화 할 수 있다.First, the micro-leakage current of the arrester ground lead 119 detected by the leakage current detection sensor 117 receives an electrical signal amplified by the micro-leakage current through the impedance converter 115 and the all-optical converter 125. It is converted into an optical signal and transmitted by the optical fiber 127 to the photoelectric conversion device 109. The signal of the leakage current detection sensor 117 is a differential detection method, and the output signal of the leakage current sensor 117 is transmitted to the photoelectric converter 109 through the optical fiber 127, so that the high voltage around the lightning arrester is diagnosed. Measurement error due to magnetic field can be minimized.
상기 광-전 변환장치(109)의 출력단에서 제공되는 전기적 신호는 상기 신호 증폭기(111)를 거쳐 소정 레벨의 전기적 신호로 증폭되며, 증폭된 신호는 중심주파수 180Hz의 대역필터(129)로 전송되어, 전체 누설전류 중의 제3고조파 성분만을 필터링한다. 여기서 상기 대역필터(129)는 상용주파수가 60Hz 또는 50Hz에서도 사용이 가능하도록 중심주파수를 임의로 조정할 수 있다. 한편, 상기 신호 증폭기(111) 및 대역필터(129)에서 출력되는 신호는 상기 에이디 변환부(113)의 입력단으로 전송된다. 상기 에이디 변환부(113)는 피뢰기 접지도선에 대한 전체 누설전류 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 중앙 제어부(101)로 제공한다.The electrical signal provided from the output terminal of the photoelectric conversion device 109 is amplified into an electrical signal of a predetermined level via the signal amplifier 111, and the amplified signal is transmitted to the band pass filter 129 having a center frequency of 180 Hz. Filter only the third harmonic component of the total leakage current. Here, the band filter 129 may arbitrarily adjust the center frequency so that the commercial frequency may be used even at 60 Hz or 50 Hz. Meanwhile, signals output from the signal amplifier 111 and the band pass filter 129 are transmitted to the input terminal of the AD converter 113. The AD converter 113 converts the entire leakage current signal of the arrester ground lead into a digital signal and provides the converted signal to the central controller 101.
상기 중앙 제어부(101)는 누설전류 검출센서(117)에서 검출된 전체 누설전류와 제3고조파 누설전류에 대한 데이터를 토대로, 전체 누설전류의 최대값과 실효값, 제3고조파 누설전류의 최대값의 크기를 숫자로 나타내며 또한 전체 누설전류의 파형과, 위상-파고분포 및 주파수 분석을 수행하여 피뢰기의 열화정도, 피뢰기의 국부적 손상, 핀홀(Pin-hall)의 발생 여부를 검출한다. 여기서, 상기 위상-파고분포는 전체 누설전류의 파형중에서 모든 변곡점을 검출하므로 피뢰기의 미소한 열화진전에 따른 저항분 누설전류의 변화도 검출할 수 있으며, 특히, 파고의 위상을 분석하면 피뢰기의 전반적인 열화, 국부적 손상, 미소한 열화진전, 핀홀의 발생등 열화환경에 대한 분석이 가능하다.The central control unit 101 based on the total leakage current and the third harmonic leakage current detected by the leakage current detection sensor 117, the maximum value and the effective value of the total leakage current, the maximum value of the third harmonic leakage current The magnitude of is expressed numerically, and the waveform of total leakage current, phase-wave height distribution and frequency analysis are performed to detect the degree of deterioration of the arrester, the local damage of the arrester, and the occurrence of pin-hole. Here, since the phase-wave height distribution detects all inflection points in the waveform of the total leakage current, it is also possible to detect a change in the resistance leakage current due to the slight deterioration of the arrester. In particular, when analyzing the phase of the arrester, It is possible to analyze the deterioration environment such as deterioration, local damage, microdegradation, pinhole generation.
이와 같이, 중앙 제어부(101)의 분석결과는 그래픽 액정표시를 위한 표시부(105) 또는 외장형 프린터(121)로 출력하거나, 직렬 포트 RS-232를 통하여 개인용 컴퓨터(123)로 전송한다.As such, the analysis result of the central control unit 101 is output to the display unit 105 or the external printer 121 for graphic liquid crystal display, or transmitted to the personal computer 123 through the serial port RS-232.
도 2는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이다. 도 3a, 3b, 3c는 각각으로 누설전류에 대한 파형과, 누설전류의 파고분포 및 주파수 분석을 나타낸 그래프이다. 먼저, S201 단계에서, 수 초간 측정준비가 완료되면, S203 단계로 진입하여 중앙 제어장치(101)는 누설전류 검출센서(117)로부터 검출되는 누설전류 측정치를 입력받는다. 또한, S205 단계에서 상기 대역필터(129)를 통한 상기 누설전류의 제3고조파 신호를 추출하고, 상기 중앙 제어장치(101)는 내장 프로그램에 의해 S207 단계에서 전체누설전류의 최대값과 실효값 및 제3고조파 성분의 최대값을 산출한다. 2 is a flowchart for explaining the operation of the present invention. 3A, 3B, and 3C are graphs showing waveforms of leakage current, wave height distribution, and frequency analysis of leakage current, respectively. First, in step S201, when the measurement preparation for a few seconds is completed, the flow proceeds to step S203 and the central control unit 101 receives the leakage current measurement value detected from the leakage current detection sensor 117. Further, in step S205, the third harmonic signal of the leakage current through the band pass filter 129 is extracted, and the central controller 101 performs a built-in program in step S207 of the maximum value and the effective value of the total leakage current and The maximum value of the third harmonic component is calculated.
제3고조파 신호의 추출은 피뢰기의 열화 정도 판정을 위한 것으로, 상기 피뢰기(ZnO 산화아연)는 계통전원에 의한 미소 누설전류가 상시 흐르기 때문에 시간의 경과에 따라 저항분 누설전류가 증가하며, 산화아연 재질의 피뢰기의 비선형 저항특성으로 인한 고조파 전류의 진폭이 누설전류의 저항성 성분과 더불어 증가함에 따라, 이들 정보를 토대로 S215 단계에서 누설전류의 크기로 피뢰기의 열화정도를 판단한다.Extraction of the third harmonic signal is used to determine the degree of deterioration of the arrester. In the lightning arrester (ZnO zinc oxide), since the small leakage current flows from the system power supply constantly, the resistance leakage current increases with time, and zinc oxide As the amplitude of the harmonic current due to the nonlinear resistance characteristic of the material arrester increases together with the resistive component of the leakage current, the degree of degradation of the arrester is determined based on the leakage current in the step S215 based on these information.
그리고, 중앙 제어장치(101)는 피뢰기의 열화정도를 판단하는 결과정보를 그래픽 액정표시를 위한 표시부(105) 또는 개인용 컴퓨터(123)로 디스플레이시킨다. 이는 도 3a와 같이 전체 누설전류의 파형과 전체 누설전류의 최대값 및 실효값, 제3고조파 누설전류의 최대값을 나타내며, 이러한 출력 정보는 키입력부(107)에 의해 데이터를 저장하거나 외장형 프린터(121)로 출력할 수 있다.In addition, the central controller 101 displays the result information for determining the degree of deterioration of the arrester by the display unit 105 or the personal computer 123 for the graphic liquid crystal display. This represents the waveform of the total leakage current, the maximum value and the effective value of the total leakage current, and the maximum value of the third harmonic leakage current, as shown in FIG. 3A. Such output information is stored by the key input unit 107 or stored in an external printer ( 121).
한편, 상기 중앙 제어장치(101)는 S209 단계에서 전체누설전류의 위상-파고분포를 분석하고, S211 단계에서 전체 누설전류의 고속푸리에 변환을 통한 전체누설전류의 주파수 특성을 분석한다. On the other hand, the central control unit 101 analyzes the phase-wave height distribution of the total leakage current in step S209, and analyzes the frequency characteristics of the total leakage current through the fast Fourier transform of the total leakage current in step S211.
상기 전체 누설전류의 위상-파고분포의 파고는 피뢰기의 손상상태를 의미하는 것으로, S209 단계에서 파고분포를 통해 피뢰기의 손상 상태를 분석한다. 즉, 피뢰기는 뇌 과전압이나 개폐 과전압, 상용주파 과전압에 의해 열화가 진전되며, 일률적이지 않고 과전압의 종류, 극성에 따라 전체적으로 열화하거나 국부적인 손상, 핀홀(Pin-hall)의 발생과 같이 여러 가지 형태로 나타나며, 이러한 열화나 손상 상태를 누설전류의 위상-파고분포에 의해 분석한다.The crest of the phase-wave height distribution of the total leakage current means a damaged state of the arrester, and the damage state of the arrester is analyzed through the wave height distribution in step S209. That is, the arrester develops deterioration due to brain overvoltage, switching overvoltage, and commercial frequency overvoltage, and it is not uniform and various types such as overall deterioration or local damage according to the type and polarity of overvoltage, and the occurrence of pin-hole. This degradation or damage condition is analyzed by the phase-wave height distribution of leakage current.
도 3b는 위상-파고분포 분석 알고리즘에 의해 분석된 누설전류의 위상-파고분포를 나타낸 것으로, 파고분포 분석결과의 화면 또는 프린터 출력 양식은 사용자의 요구에 따라 변경할 수도 있으며, 누설전류의 파고분포로부터 피뢰기의 열화상태를 진단할 수 있다. Figure 3b shows the phase-wave height distribution of the leakage current analyzed by the phase-wave height distribution analysis algorithm. The screen or printer output form of the wave height distribution analysis result may be changed according to a user's request. The deterioration state of the arrester can be diagnosed.
상기 전체 누설전류의 고속푸리에 변환은 피뢰기로 인가되는 전원전압에 포함된 고조파 성분 전압으로 인한 누설전류의 영향을 분석하기 위한 것으로, S211 단계에서 피뢰기의 누설전류의 주파수 분포는 피뢰기 자체의 열화에 의해서는 물론 전원전압에 포함된 고조파 성분에 의해서도 변화하기 때문이다. The fast Fourier transform of the total leakage current is for analyzing the influence of the leakage current due to the harmonic component voltage included in the power supply voltage applied to the arrester. In step S211, the frequency distribution of the leakage current of the arrester is caused by deterioration of the arrester itself. This is also because the harmonics included in the power supply voltage change.
도 3c에서 누설전류의 주파수 분석 결과의 예를 도시하고 있다. 주파수 분석결과에 따른 그래프는 개인용 컴퓨터(123)의 화면 또는 외장형 프린터(121)로 출력 양식에 따라 제공된다. 이와 같이, 누설전류 측정에 의한 피뢰기 진단은 전원 고조파의 영향을 받게 되며, 전원고조파의 영향을 파악하기 위해서는 피뢰기를 흐르는 누설전류의 고조파 분석한다. 즉, 누설전류의 변화가 피뢰기의 열화에 의한 것인지, 또는 전원에 포함되어 있는 고조파에 의한 것인지를 분석한다.3C shows an example of a frequency analysis result of the leakage current. The graph according to the frequency analysis result is provided to the screen of the personal computer 123 or the external printer 121 according to the output form. As described above, the arrester diagnosis by measuring the leakage current is affected by the power harmonics, and in order to grasp the influence of the power harmonics, the harmonic analysis of the leakage current flowing through the arrester is analyzed. In other words, it is analyzed whether the change of the leakage current is caused by deterioration of the arrester or by harmonics included in the power supply.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 피뢰기 진단장치 및 방법은 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the lightning arrester diagnostic apparatus and method according to the present invention is only one embodiment, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the scope of the present invention is departed from the scope of the claims. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
이상에서와 같이 본 발명에 의한 피뢰기 진단장치 및 방법은 외부의 전자계에 의한 측정오차와 전원고조파에 의한 영향을 받지 않는 구성으로, 누설전류의 파고분포와 주파수 분석을 통해 전력계통에 설치된 피뢰기의 열화정도와 상태를 온라인 상태에서 정확히 진단할 수 있는 효과를 제공한다. As described above, the arrester diagnosis apparatus and method according to the present invention are not affected by measurement errors and power harmonics caused by an external electromagnetic field, and deterioration of the arrester installed in the power system through wave height distribution and frequency analysis of leakage current. It provides the effect of accurately assessing the degree and condition online.
도 1은 본 발명에 따른 피뢰기 진단장치를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing an arrester diagnostic device according to the present invention.
도 2는 본 발명의 주요 기능을 설명하기 위한 플로우챠트이다.2 is a flowchart illustrating the main functions of the present invention.
도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 피뢰기의 진단방법에 사용되는 전체 누설전류 파형, 누설전류의 파고분포 및 주파수 분석을 나타낸 그래프이다.Figure 3a, 3b, 3c is a graph showing the total leakage current waveform, wave height distribution and frequency analysis of the leakage current used in the diagnostic method of the arrester according to the present invention.
<주요도면에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Drawings>
101 : 중앙 제어장치 103 : 통신 드라이버101: central control unit 103: communication driver
109 : 광-전 변환장치 111 : 신호 증폭기109: photoelectric converter 111: signal amplifier
113 : 에이디(A/D) 변환부 115 : 임피던스 변환기113: A / D conversion unit 115: impedance converter
117 : 누설전류 검출센서 119 : 피뢰기 접지도선117: leakage current detection sensor 119: lightning arrester ground lead
125 : 전-광 변환장치 127 : 광화이버125: all-optical converter 127: optical fiber
129 : 대역필터129: band filter
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