KR100729856B1

KR100729856B1 - 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법

Info

Publication number: KR100729856B1
Application number: KR1020050093202A
Authority: KR
Inventors: 강동식; 조국희; 신병철; 선종호; 조문수
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-06-18
Also published as: KR20070038191A

Abstract

본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은 부분방전 감지수단과, 신호처리기와, 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서, a)측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계; b)상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 부분방전 펄스 신호 외에 비슷한 크기가 전 위상 혹은 일부분의 위상에 동일하게 나타나는 값([도 3a]에서 판단된 크기(Y축) : 약 300mV, 320mV, 220mV, 260mV)을 잡음 대표값이라 하며, 이 잡음 대표값을 추출하는 단계; c)상기 추출된 잡음 대표값은 크기가 동일해도 신호의 특성상 오차범위([도 2]의 (단계 S206)) ±1% 또는 ±1byte를 고려해 설정하여 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계; d)잡음범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계; e)상기 노이즈 판단 범위(예를 들면, 3°)와 개수가 가변되는 단계; 및 f)노이즈 판단 범위를 세분화(예를 들면, 0.1~3.0°, 0.2~3.1°, 0.3~3.2°, …, 1.1~4.0°, …, 357.1~360.0°와 같이 0.1° 단위로 연속하여 노이즈 판단 범위를 선택)하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법{Method of noise cancellation for measuring partial discharge in a power equipment}

도 1은 일반적인 전력기기의 부분방전 측정시스템의 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법의 실행과정을 보여주는 흐름도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 있어서의 원본 데이터와 1차 잡음 제거 후의 상태를 비교하여 보여주는 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 따른 1차 잡음 제거 후의 데이터와 2차 잡음 제거 후의 데이터의 상태를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...전력기기 120...부분방전 감지수단

130...신호처리기 140...컴퓨터

본 발명은 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 관한 것으로서, 특히 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 잔존하는 잡음 성분을 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하는 1단계 잡음제거 기법과 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정 구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이즈로 처리하는 2단계 잡음제거 기법을 사용하여 노이즈를 제거함으로써 높은 정밀도의 분분방전 측정을 가능하게 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법에 관한 것이다.

현재 사용중인 고압 전력기기에서 발생하는 부분방전을 운전중에 또는 정지 상태에서 측정함에 있어서, 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에는 외부의 잡음 성분이 상당히 포함되어 있으며, 따라서 이 잡음을 제거하지 않으면 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기가 곤란해진다. 종래에는 이와 같은 잡음을 제거하기 위해 일반적으로 사용하는 필터(filter)를 이용하여 잡음을 제거하고 있으나, 잡음 제거의 효율이 낮아 만족할만한 효과를 거두지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 잔존하는 잡음 성분을 1,2단계 잡음 제거 기법에 의해 제거함으로써 높은 정밀도의 부분방전 측정을 가능하게 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은,

전력기기의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단과, 그 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기와, 그 신호처리기에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서,

a) 측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계;
b)상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 부분방전 펄스 신호 외에 비슷한 크기가 전 위상 혹은 일부분의 위상에 동일하게 나타나는 값(도 3a에서 판단된 크기(Y축) : 약 300mV, 320mV, 220mV, 260mV)을 잡음 대표값이라 하며, 이 잡음 대표값을 추출하는 단계;
c)상기 추출된 잡음 대표값은 크기가 동일해도 신호의 특성상 오차범위(도 2의 단계(S206)) ±1% 또는 ±1byte를 고려해 설정하여 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계;
d) 잡음범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계;
e) 상기 노이즈 판단 범위(예를 들면, 3°)와 개수가 가변되는 단계; 및

f) 노이즈 판단 범위를 세분화(예를 들면, 0.1~3.0°, 0.2~3.1°, 0.3~3.2°, …, 1.1~4.0°, …, 357.1~360.0°와 같이 0.1° 단위로 연속하여 노이즈 판단 범위를 선택)하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.

삭제

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 전력기기의 부분방전 측정시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법의 실행과정을 보여주는 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은, 운전중의 고압 전력기기(110)의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단(부분방전 측정용 커플러)(120)과, 그 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기(신호처리용 트랜스듀서)(130)와, 그 신호처리기(130)에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터(140)를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법으로서, 먼저 부분방전 감지수단(120)에 의해 감지된 부분방전 펄스신호를 신호처리기(130)에 의해 디지털 신호로 변환 및 처리한 후, 그 결과를 컴퓨터(140)에 저장한 데이터를 호출한다(단계 S201). 그런 후, 그 호출된 데이터를 연산하기 위해 행렬(예컨대, [120 ×3600]의 행렬)로 재구성한다(단계 S202). 그리고, 측정된 잡 음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 재구성된 데이터로부터 잡음 샘플을 채취한다(단계 S203). 이때, 잡음 샘플 채취 구간은 변동 가능하며, 예를 들면 전압 위상을 기준으로 90.0∼140.0°사이, 270.0∼320.0°사이 등에서 샘플을 채취할 수 있다.

이렇게 하여 잡음 샘플이 채취되면, 그 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 잡음 대표값을 추출한다(단계 S204, S205). 그런 후, 그 추출된 잡음 대표값을 바탕으로 잡음 오차 범위를 설정(예를 들면, ±1% 또는 ±1byte로 설정)하고, 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거한다(단계 S206, S207). 이상에 의해 일단 제1단계 잡음 제거 과정이 완료된다. 이와 같은 제1단계 잡음 제거에 의해 부분방전 데이터의 손실 없이 잡음을 제거할 수 있으나, 부분방전 발생 예상 구간 내에 원하지 않는 잡음이 잔존하게 된다.

삭제

도 3a는 원본 데이터를, 도 3b는 1차 잡음 제거 후의 데이터 상태를 보여주는 도면이다. 도 3b에서와 같이, 부분방전 발생 예상 구간 내에 원하지 않는 잡음이 잔존함을 알 수 있다.

이상과 같은 잔존 잡음 성분에 대해 본 발명의 방법에서는 이들을 제거하기 위해 제2단계 잡음 제거 과정이 수행된다.

제2단계 잡음 제거과정은 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이즈로 처리하여 제거하는 방법이다. 3°간격으로 부분 방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거한다(단계 S208). 여기서 노이즈 판단 범위(예컨대, 3°)와 개수는 변동이 가능하다(단계 S209).
또한 노이즈 판단 범위를 세분화(예를 들면 3°간격을 기준으로 했을 경우 0.1~3.0°,0.2~3.1°,0.3~3.2°,…,1.1~4.0°,…,357.1~360.0°, 4°간격을 기준으로 하면 0.1~4.0°,0.2~4.1°,0.3~4.2°,…,1.1~5.0°,…,356.1~ 360.0°, …와 같이 0.1° 단위로 연속하여 노이즈 판단 범위를 선택)할 수 있다.

도 4a는 5개의 샘플에서 추출한 잡음 제거 모형을 보여주는 도면이고, 도 4b는 2차 잡음 제거 후의 데이터의 상태를 보여주는 도면이다.

도 4b를 통해서도 알 수 있듯이, 상기 도 3b에 비해 잡음(잔존 잡음)이 한층 더 제거된 것을 알 수 있다.

이상과 같은 제2단계 잡음 제거 과정에 의해 상기 제1단계 잡음 제거 과정에서 제거되지 않고 잔존했던 잡음을 대부분 제거할 수 있게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법은 현장에서 사용중인 고압 전력기기의 내부에서 발생하는 부분방전을 측정 및 분석함에 있어서, 일반적인 필터를 이용한 기법에서도 제거되지 않고 남아있는 잡음성분을 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하는 1단계 잡음제거 기법과 일반적으로 부분 방전이 발생할 때 집중중적으로 발생한다는 원리를 이용하여 노이즈 범위 선정 구간 외 존재하는 일회성 신호를 노이즈로 처리하는 2단계 잡음제거 기법을 사용하여 노이즈를 제거함으로써 높 은 정밀도의 분분방전 측정을 가능하게 한다. 따라서, 부분방전에 기인한 절연파괴 사고의 방지에 기여함은 물론, 관련 부분방전 측정시스템의 분석 신뢰도를 한층 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims

전력기기의 내부 이상으로 인해 발생하는 부분방전을 감지하는 부분방전 감지수단과, 그 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호(아날로그 신호)를 전송받아 디지털 신호로 변환 및 처리하는 신호처리기와, 그 신호처리기에 의해 처리된 데이터를 디스플레이하는 디스플레이용 컴퓨터를 구비하는 전력기기의 부분방전 측정시스템에 의해 부분방전을 측정함에 있어서, 높은 정밀도로 부분방전을 측정하기 위해 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음(noise)을 제거하기 위한 방법에 있어서,

a) 측정된 잡음의 형태를 분석하여 전체 위상에 걸쳐 동일한 크기로 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위하여, 상기 부분방전 감지수단에 의해 감지된 부분방전 펄스 신호에 혼입되어 있는 잡음으로부터 잡음 샘플을 채취하는 단계;

b)상기 채취된 잡음 샘플 값을 행렬로 정렬하고, 채취된 잡음 샘플 값 중에서 부분방전 펄스 신호 외에 비슷한 크기가 전 위상 혹은 일부분의 위상에 동일하게 나타나는 값(도 3a에서 판단된 크기(Y축) : 약 300mV, 320mV, 220mV, 260mV)을 잡음 대표값이라 하며, 이 잡음 대표값을 추출하는 단계;

c) 상기 추출된 잡음 대표값은 크기가 동일해도 신호의 특성상 오차범위(단계 S206) ±1% 또는 ±1byte를 고려해 설정하여 원본 데이터 중 임의의 데이터가 이 잡음 오차 범위에 들어가면 그 데이터를 제거하는 단계; 및

d) 잡음범위 구간 외 존재하는 잡음을 제거하기 위하여 3°간격으로 부분방전이 발생한 개수가 1개 이하일 경우 노이즈로 판단하고 제거하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 a)에서 잡음 샘플을 채취함에 있어서 그 잡음 샘플 채취 구간은 변동 가능한 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 c)에서의 잡음 오차 범위(±1% 또는 ±1byte)는 변동 가능한 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 d)에서 노이즈 판단을 위한 간격(3°,4°,5°,…,10°)과 부분방전 발생 개수(1,2,3,4,…)를 사용해서 (3°의 경우 1개 이하, 4°의 경우 1개 이하 또는 2개 이하, 5°의 경우 2개 이하, 6°의 경우 2개 이하 또는 3개 이하) 간격에 따라 발생하는 개수 중에 노이즈로 판단되는 개수를 선정해 제거하고, 나머지를 부분방전 개수로 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거 방법.
제4항에 있어서,

노이즈 판단 범위를 세분화하기 위해 (3°간격을 기준으로 했을 경우 0.1~3.0°,0.2~3.1°,0.3~3.2°,…,1.1~4.0°,…,357.1~360.0°, 4°간격을 기준으로 하면 0.1~4.0°,0.2~4.1°,0.3~4.2°,…,1.1~5.0°,…,356.1~ 360.0°) 0.1° 단위로 연속하여 노이즈 판단 범위를 선택하는 것을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거 방법.